移動通信系統複雜套用場景下信號覆蓋最佳化仿真實驗是浙江大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：移動通信系統複雜套用場景下信號覆蓋最佳化仿真實驗
- 建設院校： 浙江大學
- 課程負責人： 金心宇
- 授課教師：張昱、李培弘、馬洪慶、李惠忠
課程簡介,課程目標,
課程簡介
針對高校難以進行4G/5G移動通信網路最佳化等現場複雜危險及成本昂貴的重要課程實驗問題，基於移動通信原理與複雜通信環境及智慧型檢測設備的虛擬仿真，將B/S架構與VR虛擬現實結合，以虛擬工程現場真實環境的方式學習現代移動通信系統區域覆蓋理論和分析方法，並結合城市複雜樓群路測規劃設計與仿真實施與4G核心網系統參數調試有機融合等虛實結合的仿真操作，實現身臨其境進行設計與工程實驗的效果。已經在通信類課程實驗中發揮了重要作用。
課程目標
一結合實際移動通信系統場景的無線網區域覆蓋及最佳化實驗具有重要意義。
4G/5G移動通信正在廣泛套用，但在教學過程中難以結合移動通信現場進行原理和實踐方面的教學，其中無線網區域覆蓋是蜂窩網組網技術需要解決的基本問題，區域覆蓋最佳化是建網和網路運營過程中需要面臨的實際工程問題，這兩方面是移動通信課程中的重要學習內容。對學生而言，不僅需要熟悉常規的區域覆蓋方法，還需要在此基礎上掌握區域覆蓋的最佳化方法，將兩方面的學習融會貫通，套用於實踐中解決實際工程問題，同時最好還能通過更深層次的自主學習獲得創新能力的培.養。圍繞現代移動通信4G網路通信系統的核心網主機設備(機房是荼地，設備成本和運行成本極高，學生難以進入學習)和複雜商業街道的覆蓋信號的採集，整個路測採集過程比較複雜，稍有不慎整個採集的數據就無效， 而且需要一套完整的路測系統包含測試用的終端、GPS、 掃頻儀，具有相應的條件的學校較少。特別是整個覆蓋街道的基站工程參數難以獲取，導致現代移動通信的原理和實驗教學有較大困難。因此，結合實際移動通信系統場景的無線網區域覆蓋及最佳化綜合實驗顯得尤為必要，能夠幫助學生快速熟悉和掌握蜂窩網組網技術，寞實的行動網路壞境體驗更有利於學生積累無線網路最佳化方面的實際工程操作經驗，並可通過好的實驗設計同時實現學生創新能力的培養，最終達到“了解技術、融合知識、結合實際，遞進能力”的目的。
二、傳統實驗室難以開 展無線網區域覆蓋和最佳化實驗。
傳統的移動通信實驗室基本上基於“實驗箱“(或”實驗櫃”)，這樣的實驗平台在開展區域覆蓋和最佳化實驗方面具有很多實際困難，甚至不可行，原因如下:
1.移動通信實驗箱設備通常並不是模擬完整的移動通信網，而是模擬移動通信系統物理層點到點傳輸過程，側重於信號處理技術方面的了解。
2. 由於每套實驗箱設備獨立組網，雖然為了模擬實際網路存在基站和移動終端，但基站和終端設備數量有限，甚至只有一台移動終端和基站，無法觀察多個基站和多個移動終端並存的情況。
3. 當前的移動通信實驗設備都條中於一個實驗室中，無法逼近真實的通信網壞境。即使為了逼近真實的通信網壞境，將模擬基站的實驗設備安裝於不同位量，也會因為成本過高、影響運行商網路和安裝位量無法得到許可等因素而不能得到真正實現。
4.在網路最佳化方面， 只停留於對運營商網路的覆蓋信號進行路測的階段，而無法進入網路最佳化操作階段，觀察網路最佳化效果，畢竟基站是運行商的基站，無法提供給學生進行實驗。
基於以上原因，傳統實驗室基本上目避開設區域覆蓋及網路最佳化方面的實驗。另外，基於實體實驗箱設備的實驗還存在以下問題:
1.由於各組學生使用的實驗箱設備並非統一組網，而且共處一個實驗室，相互之間干擾明顯。甚至出現有些學生無法做出實驗、寄等待其他學生完成後再做的情況，實驗效率大打折
2. 學生進行設計性實驗時，雖然實驗室是開放的，但受開放時間的限制，還是不能滿足學生靈活安排時間的需求。.
三、LTE無線網場 景的區域覆蓋及最佳化仿真綜合實驗將解決傳統實驗室難以開展無線網區域覆蓋和最佳化實驗的問題，達到“了解技術、融合知識、結合實際，遞進能力”的目的。
LTE無線網場景的區域覆蓋及最佳化仿真綜合實驗，採用當前4G中套用的LTE網路場景，以直觀形象的方式提供區域覆蓋及最佳化的仿真實驗壞境，真實模擬LTE無線網運行過程。在該實驗項目中，通過B/S和VR技術結合，學生可以驗證和感受區域覆蓋實驗的性能效果，主要是4G移動通信系統信號在複雜商業街道覆蓋場景下產生的弱覆蓋、桌球切換、模三干擾等問題如何通過調用網管系統來調整相關參數進行解決，保障複雜商業街道場景下覆蓋指標達到商用要求。並通過自己的實際操作觀察網路最佳化結果，還可將自己自主設計的A3算法帶入仿真實驗進行覆蓋效系的改進。該實驗項目給予學生強烈的真實壞境和實際操作的代入感，解決了傳統實驗室難以開展無線網區域覆蓋和最佳化實驗的問題，並具有逼近真實場景、無器件損耗、反覆實驗和實驗時間靈活等虛擬仿真實驗的優勢。
四、體現實驗 的訓戰意義使實驗更加面向工程實際
讓學生理解實際移動通信系統中的與切換相關的系統參數及其對網路的影響，能主動製造切換故障;讓學生掌握路測系統的使用方法，包括系統搭建、測試計畫編輯、路測操作方法，網路數據的採集、分析統計和報表定製方法。
五、虛擬仿真實驗教學效果可評估、教學流程可最佳化
構建基於實驗操作步驟過程的質量評價與提升體系。在虛擬試驗中系統自動對每個學生的實驗操作過程數據、實驗結果數據進行採集、分析統計，讓老師全方位多角度的對學生奠實實驗情況了解透徹，進行完整的評價，為實驗教學知識點的修正、實驗流程的最佳化提供一個科學的支撐，方便對實驗過程數據的大數據分析，藉助對每位學生所有實驗的過程記錄數據進行數據分析和挖掘，評估實驗教學效果甚至每個知識點的掌握情況，反哺理論教學和實踐教學，從而針對性地持續改進教學質量提升人才培養效果。
