新一代寬頻無線通信全網部署與最佳化虛擬仿真

新一代寬頻無線通信全網部署與最佳化虛擬仿真是南京郵電大學建設的虛擬仿真實驗課程。

基本介紹

• 中文名：新一代寬頻無線通信全網部署與最佳化虛擬仿真
• 建設院校： 南京郵電大學
• 課程負責人： 沈建華、陳美娟
• 授課教師：盧敏、范山崗、林磊

課程簡介

本項目由校企合作聯合開發,具有完全自主智慧財產權。系統設計參照現網真實寬頻無線通信網路環境，實驗界面和實驗操作完全再現實際工程場景。本項目可根據不同類型和不同層次實驗教學要求,完成從無線通信網路的總體設計、容量計算、站點規劃,到具體的設備選型、接口配置、線纜連線、參數設定，直至全網數據配置及聯調、故障查找等功能。系統預置豐富的幫助文檔及告警信息，可對學生具體實驗操作進行指導，判斷是否正確並給出評價。

課程目標

1.總體目標

信息通信技術具有技術高度密集、對實踐性要求高和更新換代迅速等特點，傳統的實驗實踐教學主要依賴於校內專業教學實驗室、科研實驗室以及校外實踐教育基地所開展。隨著包括新一代競帶無線通信等新興通信與信息技術的不斷發展，採用傳統實驗實踐教學模式開展教學日益受到局限，如傳統的通信與信息實驗及綜合創新技能培養中存在一些真實實驗不具備或難以完成的教學功能，以及存在專用大型責重儀器測試分析等高成本、高消耗、不可逆、存在安全隱患的操作等。引入虛擬仿真技術手段可以更好地推動信息化條件下學生自主學習、探究學習、協作學習等實驗教學方法的改革，提高教學能力，豐富教學內容，拓展實踐領域，降低成本和風險，全面提高學生創新意識和實踐能力。本實驗的總體目標是依託學校建設的通信與信息網路國家級虛擬仿真實驗教學中心，以構建高度仿真的虛擬競帶無線通信實驗環境和實驗對象，給學生提供綠色、可靠、安全和經濟的實驗項目，讓學生在虛擬環境中開展實驗，達到教學大綱所要求的教學效果。

2.具體目的

(1)實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能。對於通信與信息網路領域的許多實驗項目而言，無論校內的實驗室及企業實踐基地的真實系統及網路，都受到用戶規模和業務類型的限制，不可能完全再現真實的網路和業務環境。例如對於包括3G/4G等競帶無線通信環境而言，依賴硬體設備的實驗環境與真實通信網路中規模巨大的用戶數量以及變化頻繁的業務需求等相比，存在很大的區別，使用傳統硬體設備，即使是諸如南京郵電大學建設的企業級硬體實驗室也無法完全再現真實網路及業務，必須依賴虛擬仿真技術加以補充;

(2)針對高成本、高消耗、以及對環境存在污染等情況時，提供可靠、安全和經濟的實驗項目。例如針對競帶無線通信系統及網路的業務配置及測試，寄要使用大型貴重的矢量信號源、網路分析儀、數據分析系統、大型伺服器等，不僅所寄的硬體成本較高，同時也存在實驗附屬檔案(如專用測試電纜、附屬檔案、連線器等)的損耗及環境問題。引入虛擬仿真手段不僅可以有效解決此類實驗項目成本高、消耗高和存在環境污染等缺點，同時也能拓展實驗內容，實現硬體製造中受技術手段和加工工藝所不能實現的實驗內容;

(3) 開發現階段技術條件不具備或無法實現的實驗教學功能。信息通信技術的高速發展，使得傳統的實驗教學設備、系統和儀器的發展不能完全適應現階段實驗實踐教學的需要。例如對於3G、4G、5G、WiFi、 Bluetooth、 ZigBee、 NB IoT等複雜異構競帶無線通信環境而言，現階段尚不具備現成的實驗實踐平台及資源，而人才培養及教學實踐中已經有明確的需求，這也催生了只有依靠虛擬仿真技術才能開展相關的教學活動。

(4) 解決通信信息類專業學生到企業工程訓練難的重要途徑。信息通信行業的嚴格保障性要求，以及信息安全要求高、設備貴、更新快等特點，使得學生到企業真實網路環境中開展真刀真槍的工程訓練難。為有效解決學生工程訓練難的問題，南京郵電大學依託與信息通信產業的密切聯合，除已經建設的一個具有國內領先水平的完整的全程全網信息通信實驗平台外，系統地整合學校信息化實驗教學資源，以培養學生綜合設計和創新能力為出發點，聯合建設開發了虛擬仿真教學資源，構建了較為完整的競帶無線通信虛擬仿真實驗環境，使學生全面學習和掌握包括競帶無線通信全網的通信原理及知識的基礎上，通過不同類型、不同層次、不同要求的虛擬仿真實驗項目，完成網路拓撲、網路規劃、工程部署、數據配置、業務調試等移動通信網路和承載網路通信技術，掌握適信全網故障排查思路和網路最佳化的基本素質與能力。