让LTE走进移动通信实验课堂

2016-07-22 01:04滕君华金国华何荣希
实验科学与技术 2016年3期

滕君华,金国华,何荣希,毕 胜

(大连海事大学 信息科学技术学院,辽宁 大连 116026)



让LTE走进移动通信实验课堂

滕君华,金国华,何荣希,毕胜

(大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026)

摘要为通信电子相关专业的本科生,量身定做了移动通信课程的实验部分。从“商用4G-校用2G”的尴尬局面入手,介绍了LTE/ LTE-Advanced的关键技术,设计了一系列的移动通信实验课程。以主流商用的LTE设备为前提、以提高学生的工程素质为宗旨,精心设计实验内容,使学生能够充分了解移动通信网络设备的日常维护工作方法,熟悉主流商用移动通信终端产品的使用,掌握LTE系统信令流程等。为移动通信实验课程的改革提供了新思路。

关键词移动通信实验;LTE系统;LTE关键技术实验课堂

1研究背景

移动通信是通信工程、电子信息、计算机通信等专业的重要专业课程,是在校本科生了解当前移动通信技术的重要途径和手段。然而,在LTE无线技术已经规模商用的市场环境下,学校的实验课程却停留在2G、3G技术的观察、验证阶段。因此,LTE的引入势在必行。

2LTE关键技术介绍

LTE(long term evolution)/ LTE-Advanced是第四代移动通信系统的主要技术之一,第三代移动通信中3个主要的技术标准WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000都选择了LTE/ LTE-Advanced作为下一阶段统一的技术演进方向。LTE技术包含FDD和TDD两种模式,在20 MHz系统带宽的情况下,LTE Release 8 版本空中接口的下行峰值速率超过100 Mb/s,上行峰值速率超过50 Mb/s。LTE Release 10(LTE-Advanced)进行了进一步的技术增强,系统支持100 MHz的带宽,峰值速率超过1 Gb/s[1]。

概括而言,LTE采用了扁平化的网络结构,如图1所示[2],基于OFDM的多址技术,多天线MIMO技术,快速的自适应技术、调度算法和重传机制,以及小区间干扰抑制技术、网络自组织技术等[3]。而LTE-Advanced更是引入了包括载波聚合、异构网络、增强的多天线技术和中继技术等新技术,使系统各方面的性能远高于目前的3G移动通信系统[1]。

3移动通信实验课程设置

本实验课程设置了网络基站设备和移动终端产品两大部分,其内容如下所述。

图1 LTE网络架构图

3.1网络基站设备部分

本实验环节共设计6个学时,为LTE基站设备开通部分。可使用大唐移动通信设备有限公司生产的TLE3000、BBU EMB5216、RRU TDRU332E等设备,共同组成TD-LTE的核心网和接入网系统,结合大唐移动的OMC网管系统,使用LMT软件,实现LTE基站配置数据制作、板卡规划和网元布配信息的规划。其中,LTE基站配置数据制作流程如图2所示[4]。

图2 LTE基站配置数据制作流程图

通过本环节的实验,学生可以很好地认识现有LTE基站设备,了解LTE基站工作的基本原理,熟悉基站设备的开通工作。

3.2移动终端产品部分

本实验环节需要用到LTE测试数据卡和LTE测试软件,共设计10个学时,具体实验内容设置如表1所示[4]。

用户附着实验和系统消息实验都是UE在空闲模式下的行为,只需要测试数据卡连接到测试软件后,开机即可完成[5]。其中,系统消息实验可以使学生学习到包含MIB、SIB1、SI消息与其他SIB在内的所有系统消息相关内容。以SIB2为例的图解如图3所示。SIB2中包含公共的无线资源配置信息,例如:上行RACH、PUCCH、PUSCH、SRS的资源分配与调度,上行信道功率控制信息;下行BCCH、PDSCH、PCCH信道资源配置等[6]。这些信息对理解LTE系统上下行的资源使用及分析网络资源问题有很大帮助。

表1 实验环节

图3 系统消息2图解

专用承载实验和小区切换实验,则需要UE发起业务,满足测量条件后,由系统发起切换命令[7]。在log中成功进行了两次切换,在图4所示的事件列表中清晰可见。

移动终端产品部分的实验,能让学生熟练使用LTE测试数据卡和测试软件,掌握LTE系统的经典信令流程,深入理解LTE的革新技术内容,进而体会目前通信行业的现状[8]。

图4 两次切换成功事件信令图

4结束语

通过这样的实验学时安排,学生能够深入理解LTE的重要技术,了解LTE系统中各个模块接口的工作原理,熟悉TD-LTE的系统信令流程[9]。本实验安排充分考量了市场上对LTE方面通信人才的需求模式,以“LTE网络工程师”和“LTE终端测试工程师”为目标,培养学生的动手能力[10],更加注重工程素质的培养。很好地解决了当前学校理论滞后,学生在校所学与企业所需严重

脱节的问题[11],为移动通信实验课程的成功改革打下了良好的基础。

参 考 文 献

[1]林辉,焦慧颖,刘思杨,等.LTE-Advanced关键技术详解[M].北京:人民邮电出版社,2012.

[2]蒋远,汤利民.TD-LTE原理与网络规划设计[M].北京:人民邮电出版社,2012.

[3]黄韬,刘韵洁,张智江,等.LTE/SAE移动通信网络技术[M].北京:人民邮电出版社,2012.

[4]大唐移动客服中心.大唐移动DCNE双师型教师TD-LTE网络技术培训教材[Z].北京:大唐移动通信学院,2014.

[5]孙达,芮鹤龄,陈霞,等.TD-LTE系统信令流程参数解读[M].北京:人民邮电出版社,2012.

[6]李正茂,王晓云,黄宇红,等.TD-LTE应用与实践[M].北京:人民邮电出版社,2014.

[7]郭梯云,邬国扬,李建东.移动通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002:19-25.

[8]RAPPAPORT T S.无线通信原理与应用[M].北京:北京电子工业出版社,1999:143-145.

[9]蒲秀娟,韩庆文.移动通信实验课程探索[J].实验室研究与探索,2005,24 (5) :77-79.

[10]曹胜利.创新创业教育呼唤模拟教学与体验式课程[J].实验技术与管理,2009,26(8):1-4.

[11]高原,王土央.本科生创新能力培养体系的探索与实践[J].实验技术与管理,2011,28(6):30-32.

收稿日期:2015-03-26;修改日期: 2015-04-20

基金项目:辽宁省普通高等学校本科重点建设专业资助项目(ZG201409)。

作者简介:滕君华(1984-),女,硕士,工程师,主要从事信息与通信工程方面的教学工作。

中图分类号G642

文献标志码A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.042

Let LTE Enter the Mobile Communication Experiment Classroom

TENG Junhua,JIN Guohua,HE Rongxi,BI Sheng

(College of Information Science and Technology,Dalian Maritime University,Dalian 116026,China)

AbstractIn order to correspond the electronic correlation specialized undergraduate student,this paper measured the body to make to order experimental part of “the mobile communication curriculum”.This paper from “commercial 4G- school with 2G” awkward aspect obtaining,introduced the LTE/LTE-Advanced key technologies,has designed a series of mobile communication experiment curriculum.Taking the mainstream commercial LTE equipment as the premise,taking improves student’s project quality as the objective,we design the experimental content carefully,enable the student to understand fully the mobile communication network equipment the line service method,the familiar mainstream commercial mobile communication terminal product use,grasps the LTE system signaling flow and so on.For the mobile communication experiment curriculum reform,this paper has provided a new mentality.

Key wordsmobile communication experiment;LTE system;experiment classroom of LTE key technology