基于虚拟技术的移动通信实验室平台构建研究

李俭霞

（重庆工程职业技术学院 中国 重庆 400037）

0 前言

随着高职高专院校招生规模的扩大，学生人数越来越多，新专业也在不断的同步建设，以满足社会的需求。作为培养应用技术型人才的高职院校，提出“基于工作过程”、“教学做一体化”和“任务驱动、产教合一”的以“工学结合”为核心的人才培养模式和教学改革的目标，把实验、实训课程的开设作为提高教学质量，培养学生动手能力的一个重要途径。因此，实验室建设方面的投入也在每年增加。然而，技术的不断更新，使教学经费投入捉襟见肘，实验设备无法满足教学和教学实践的需求。

如何在有限的资金条件下，为学生开设高质量、适合社会需求的实验课程。我院移动通信实验室利用服务器虚拟化技术和产品，构建了虚拟化实验教学平台，该平台不仅提高了教学服务能力和支撑水平，也提高了资金和设备的利用率，降低了设备管理和维护的成本，实现了实验室能效最大化。

1 虚拟技术

1.1 虚拟实验室

1989年美国弗吉尼亚大学(University of Virginia)教授威廉·沃尔夫 (wiUian1 Wolf)提出虚拟实验室的(Virtua11aboratory)概念，用来描述一个计算机网络化的虚拟实验室环境。

所谓虚拟实验室，实际上是利用虚拟技术仿真或虚构实验情景（包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等），利用鼠标的点击、拖动，将微机上虚拟的各种仪器，按实验要求、过程组装成一个完整的实验系统，并完成整个实验，包括原材料的添加，实验条件的设置、数据采集以及实验结果的处理、分析，同时可利用网络与教师和同学进行交流，真正实现了学生的主体性地位。

1.2 主流虚拟技术

虚拟实验室的实现，离不开虚拟技术的发展。虚拟技术是指在一台计算机上将计算能力、硬盘和内存的一都分拿出来虚拟出若干台独立计算机的软件技术。

（1）VR 技术

虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR)概念是在80年代初提出来的，其具体是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。它综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。所以说，沉浸-交互-构想是VR环境系统的三个基本特性。

（2）Lab VIEW 技术

Lab VIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)程序称为“虚拟仪器程序”(简称VI)，是美国国家仪器公司(National Instrument，NI)推出的一门图形化编程语言，同时也是著名的虚拟仪器开发平台，它担当了“软件即仪器”这一虚拟仪器关键理念中的主角。它结合了图形化编程方式的高性能与灵活性，以及专为测试测量与自动化控制应用设计的高端性能与配置功能，能为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具。

（3）Jaya 技术

作为一种程序设计语言，是一种简单的，面向对象的，分布式的，解释型的，健壮安全的，结构中立的，可移植的，性能优异、多线程的动态语言，提供了并发机制，具有很高的性能。

（4）ActiveX 技术

是 Microsoft提出的一组使用 COM （Component Object Model，部件对象模型）使得软件部件在网络环境中进行交互的技术集。它可将复杂的任务分割成小的模块，作为组件。采用组件思想为构造虚拟仪器带来了很大方便；它与具体的编程语言无关。作为针对Internet应用开发的技术，ActiveX被广泛应用于WEB服务器以及客户端的各个方面。

（5）ASP 技术

ASP（Active Server Page）意为“活动服务器网页”，提供一个服务器端的脚本环境，用于产生和执行动态、高效率的网络服务器应用程序；它可以与数据库和其它程序进行交互，是一种简单、方便的编程工具。

（6）交互式 F1ash 技术

FlaSh技术用于网络虚拟实验室的开发具有开发速度快、界面美观、视觉冲击效果强、体积小、不需要安装、可直接在浏览器中进行操作等特点，但在交互性方面尚有不足，视觉效果不如3D。

2 移动通信虚拟实验室构建

重庆工程职业技术学院是一所全国高职高专的国家示范建设院校。开设的计算机通讯专业，是一个为了培养具有扎实的计算机技术、通信技术及电子技术有关的专业基础知识和工程实践能力，掌握通信技术领域专业基本理论与技能，熟悉通信设备和通信终端产品；具有计算机通信与移动通信相结合的应用能力的高等通信技术应用型专门人才的高端专业。

为了更好的提高学院在通讯领域的教研、教学的成就，并为通讯专业提供更专业的教育条件，学院提出建立完善的移动通讯实训基地，以满足教学需要。在此，本人提出了构建移动通信虚拟实验室平台的构想，下面以TD-SCDMA移动及增值业务实训平台为例进行讲解，如图1。

TD-SCDMA采用SDR统一平台，满足TD、GSM、LTE多种制式演进、融合的需求。软件升级支持LTE，只需增加相应的RRU即可支持不同的制式和频段。该平台将完全按照现网模式建设，不仅有核心网，也有基站，可实现基站之间的切换以及功率控制，让学生在体验过程中掌握该平台的安装调试过程及技术。

图1 TD-SCDMA移动及增值业务实训平台

2.1 硬件平台

1）核心网移动交换中心 1套；

2）核心网媒体网关1套；

3）核心网HLR 1套；

4）无线侧基站控制器1套；

5）无线侧基带池1套；

6）无线侧射频拉远单元1套；

7）计算机（PC）若干；

2.2 软件平台

表1

1）计算机配置windows操作系统；

2）TD-SCDMA配置3G R5/R6版本1套；

3）实训平台管理软件1套；

2.3 TD-SCDMA实训平台可开设的实验课程（如表1所示）

3 结束语

实验教学是高职院校教学的一个重要环节，实验对于培养学生的实际操作能力和解决问题的能力至关重要。然而，对于计算机通信专业而言，技术更新速度快，需要根据市场技术发展开设不同的实验课程，如果每次都要购买不同的实验设备组建新的实验室，会给学校造成很大的经济负担，同时，也造成了资源的浪费。而通过虚拟技术构建的实验室平台，可以有效降低实验软、硬件的应用成本，提高实验效率、增强学生学习的积极性，取得较好的教学效果，同时也提高了实验室管理的灵活性和工作效率，其具有传统实验所无可比拟的优势。

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