應用型通信工程專業(yè)綜合實訓認證模塊的構建與實踐
——以移動通信實訓模塊NCIE認證為例

胡國華，汪圣杰，顧涓涓

（合肥學院 電子信息與電氣工程系，安徽合肥230601）

通信工程專業(yè)綜合實訓認證模塊是合肥學院通信工程專業(yè)模塊化教學改革中的一門重要綜合實訓課程［1］，該綜合實訓模塊分為三個子模塊：移動通信技術子模塊、光通信技術子模塊、數據通信與計算機網絡子模塊。各子模塊依據“工學結合、項目驅動”教學理念，融入現代通信行業(yè)所需的工程實踐能力、崗位技能素養(yǎng)與系統(tǒng)工程分析能力，培養(yǎng)學生解決復雜系統(tǒng)工程問題能力［2］，并通過工信部NCIE工程師認證考核來鑒定學生的工程實踐能力，探索卓越工程師培養(yǎng)的綜合實訓教學新思路［3］。

本文以移動通信技術子模塊為例來進行分析，該子模塊分為3G WCDMA－RAN（Wideband Code Division Multiple Access－Radio Access Network）認證方向和4G LTE（Long Term Evolution）認證方向。依托合肥學院通信工程實訓中心（現網商用級3G和4G全網實訓平臺、SDH光傳輸實訓平臺、數據通信實訓平臺和三網融合平臺，硬件投入近700萬。）平臺來實施各子模塊實訓教學。經過各工程模塊問題的解決，最終實現運營商級移動通信整網穩(wěn)定工作，實現語音及視頻通話、開發(fā)設置用戶的彩鈴、彩信以及彩背等多媒體業(yè)務。逐漸深入的實訓模塊教學，可激發(fā)學生自主學習興趣，使他們有強烈的期盼感和成就感，渴望去體驗工程實踐并解決實際問題；教師因勢利導，促使學生深入理解移動通信網絡的布局與關鍵技術，為其畢業(yè)后從事移動通信系統(tǒng)設備的研制、開發(fā)、生產、維護和工程項目打下扎實的理論與實踐基礎。

1 綜合實訓認證模塊教學改革的思路

1.1 改革傳統(tǒng)實訓教學思維

傳統(tǒng)通信綜合實訓課程教學，一般為綜合課程設計［4－5］，即依據理論課程內容，設計實驗任務以并通過實驗過程和實驗報告來進行考核，存在著實驗任務單一、實驗內容枯燥、實驗考核片面的問題。通信技術綜合實訓采用模塊化教學，依據完整工程項目，設計各子模塊實訓任務，各子模塊之間具有較強關聯性和漸進性，完成所有子模塊任務后，進行整網調測，實現整個移動通信系統(tǒng)運行。最終，學生可以根據自己理論基礎及未來就業(yè)方向，選擇四個認證方向（如3G WCDMA－RAN方向、4G LTE方向、光通信技術方向、數據通信與計算機網絡方向）中的一個方向進行綜合實訓模塊學習，然后參加工信部NCIE資格認證，通過NCIE的“通信工程師”資格認證考核來鑒定學生的工程實踐能力。

1.2 提升學生工程素養(yǎng)

通信工程專業(yè)綜合實訓模塊化教學，從教學模式、教學思路、教學方法和教學目標等方面進行改革與探索，依據商用級整網實訓平臺，提供真實移動通信網絡實訓環(huán)境，學生通過各模塊實訓任務，實現對通信網的搭建、配置、調測、運行及整網維護，提高學生的工程應用能力和工程素養(yǎng)，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力。

1.3 促進聯盟高校實訓教學水平的提高

通過通信工程專業(yè)綜合實訓認證模塊的構建與實踐，提高通信技術綜合實訓的質量，促進該專業(yè)教學的發(fā)展，并為安徽省應用型本科高校聯盟提供資源共享平臺，進一步提高聯盟高校的實訓教學水平。

2 移動通信技術子模塊的構建

2.1 移動通信技術子模塊簡介

將整個實訓子模塊系統(tǒng)分解成若干個工程模塊任務實現，且各工程模塊的能力輸出均對應不同方向的NCIE工程師資格認證，移動通信技術子模塊分為3G WCDMA－RAN認證方向和4G LTE認證方向。如圖1所示為3G WCDMA－RAN模塊認證方向，主要包括無線側實訓模塊、移動交換中心CS域實訓模塊和移動交換中心PS域實訓模塊，且每個模塊對應有具體的工程目標和對應的能力輸出。如圖2所示為4G LTE模塊認證方向，主要包括無線網絡規(guī)劃與設計實訓模塊、接口及協(xié)議實訓模塊、DBS3900單站數據配置模塊和工程維護及故障處理實訓模塊，且各模塊均對應實訓項目任務并有具體能力輸出［6］。

圖2 4G LTE移動通信網實訓模塊

圖1 3G WCDMA移動通信網實訓模塊

2.2 3G WCDMA－RAN子模塊構建

圖3 WCDMA－RAN體系結構

圖4 WCDMA－RAN子模塊任務分解

WCDMA移動網絡系統(tǒng)構架如圖3所示，包括：UE（User Equiment）、UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Ac?cess Network）和CN（Core Network）部分。WCDMA－RAN子模塊為圖1中的無線側實訓模塊部分，主要物理模塊有 RNC（Radio Network Controller），平臺物理設備為華為 BSC6900（Base Station Controller 6900），主要功能是管理和控制無線資源，實現對基站的管理和控制；NodeB單元，平臺物理設備為華為BBU3900（Building Base band Unit 3900）和RRU3804（Radio Remote Unit 3804），主要由傳輸子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、基帶子系統(tǒng)、射頻子系統(tǒng)和天饋子系統(tǒng)組成，實現UE與RNC的信息傳輸及控制。WCDMA－RAN子模塊有六大接口：UE與NodeB的Uu無線接口，NodeB與RNC的Iub接口，RNC與RNC的Iur接口，RNC與CN的Iu－CS、Iu－PS和Iu－BC接口。依據工信部NCIE通信工程師資格認證理論測試與實踐測試要求，圍繞物理設備和具體接口，將WCDMA－RAN子模塊任務分解為如圖4所示的六個子項目來實現，且每個子項目均對應能力輸出。

2.3 4G LTE子模塊構建

LTE移動通信網絡系統(tǒng)構架如圖 5所示，包括：UE（User Equiment）、eNodeB（Evolved Node B）、MME（Mobility Management Entity）、SGW （Serving GateWay）、HSS（Home Subscriber Server）、IMS（IP Multimedia Subsystem）和IP承載網。LTE移動通信網絡結構的最大特點是“扁平化”，具體表現為：①取消RNC，無線接入網只保留基站節(jié)點；②取消核心網電路域（MSC Server和MGW），語音業(yè)務也全部由IP承載（VoIP）；③核心網分組域采用類似軟交換的架構，實行承載與業(yè)務分離的策略。由于LTE移動通信網絡結構“扁平化”，在網絡構架時減少了RNC和CS域物理設備，故在圖2的4G LTE移動通信網實訓模塊中沒有體現對CN（核心網）以及CS域的實訓項目任務。

4G LTE移動通信網體系構架中，MME主要處理存儲UE控制面上下文（包括UEID、狀態(tài)、跟蹤區(qū)等）、移動性管理、鑒權和密鑰管理、信令的加密、完整性保護、管理和分配用戶臨時ID等。SGW主要承擔業(yè)務網關的功能，包括：發(fā)起尋呼、LTE＿IDLE態(tài)UE信息管理、移動性管理、用戶面加密處理、PDCP（分組數據的包頭壓縮）、SAE承載控制、NAS信令的加密和完整性保護及承載網絡全IP化。HSS服務器是IMS（IP Multi?media Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）中控制層，支持用于處理調用／會話的IMS網絡實體的主要用戶數據庫。依據工信部NCIE通信工程師資格認證理論測試與實踐測試要求，圍繞LTE移動通信網體系結構物理設備和功能及其空中接口E－UTRA（Evolved－Universal Terrestrial Radio Access），可將4G LTE子模塊任務分解為如圖6所示的六個子項目來實現，且每個子項目均對應能力輸出。

圖5 4G LTE移動通信網體系結構

圖6 4G LTE子模塊任務分解

3 能力分析及成果

3.1 能力分析

3G WCDMA－RAN子模塊分解成WCDMA移動通信網的組網工程設計規(guī)劃、硬件設備及接口數據規(guī)劃和配置、無線側網絡規(guī)劃及數據配置、系統(tǒng)工程分析和故障解決等實訓項目來實施，培養(yǎng)了學生的工程勘測規(guī)劃和設計能力、軟硬件調測和系統(tǒng)工程能力、以及系統(tǒng)維護和故障解決能力。通過WCDMA移動通信網的整網規(guī)劃、數據配置和調測運行，培養(yǎng)了學生針對WCDMA移動通信網絡規(guī)劃、建設和運行的復雜系統(tǒng)工程分析問題和解決問題的能力。

4G LTE子模塊分解成LTE組網規(guī)劃及設計、無線側DBS3900數據配置及天饋系統(tǒng)工程設計、整網系統(tǒng)工程維護及故障分析處理等項目來實施，培養(yǎng)了學生對4G LTE移動通信網的組網及網優(yōu)設計工程能力、接口協(xié)議分析能力、天饋系統(tǒng)工程設計能力、軟硬件調測和系統(tǒng)維護工程能力。通過該模塊的實訓，并經過工信部NCIE通信系統(tǒng)工程師資格認證，培養(yǎng)了學生解決復雜的4G LTE移動通信網的構建、調測及系統(tǒng)工程維護的能力。

3.2 成果

依托通信技術綜合課程設計，開展通信技術綜合實訓認證，2014級通信工程本科專業(yè)模塊化人才培養(yǎng)方案確立了通信技術綜合實訓認證模塊，分為3G WCDMA－RAN、4G LTE、光通信技術、數據通信與計算機網絡四個認證方向，供學生自主選擇一個實訓認證方向，完成工信部NCIE“通信工程師”考核。近三年各認證方向具體通過NCIE資格認證情況如表1所示。

表1 通信技術綜合實訓認證模塊通過NCIE認證情況

4 總結

通信工程專業(yè)綜合實訓認證模塊將理論知識同工程實踐密切結合，采取“1＋1”教學模式，即1名校內教師和1名企業(yè)一線工程師共同授課，使學生具備一定的工程實踐能力、崗位技能素養(yǎng)與系統(tǒng)工程問題解決的能力；實現了“雙證制”培養(yǎng)模式，即學生獲得畢業(yè)證和行業(yè)資格證，拓寬了學生就業(yè)和創(chuàng)業(yè)的本領和途徑；探索了“工學結合”的教學模式，為實訓教學開辟一條新的道路。

［1］ 趙茂俞，蒙爭爭，王學軍.基于德國模塊化教學模式的專業(yè)實踐與創(chuàng)新［J］.應用型高等教育研究，2016，1（3）：34－38.

［2］ 楊亞萍，梁 豐，劉高平，等.通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革實踐［J］.電氣電子教學學報， 2015，37（6）：8 －10.

［3］ 胡永祥，楊偉豐，蔣 鴻，等.應用型通信工程專業(yè)實踐教學體系的構建［J］.湖南工業(yè)大學學報，2011，25（3）：105－108.

［4］ 鄧 煒，丁娟娟，白小偉.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的多層次模塊化模擬實踐教學體系探索——以國際貿易專業(yè)為例［J］.教育教學論壇，2013（26）：88 －90.

［5］ 方 薈，余根堅，曹新容，等.新建本科院校信號處理課程群的構建與探討——以閩江學院通信工程專業(yè)為例［J］.教育教學論壇，2017（1）：48 －51.

［6］ 胡國華，譚 敏.應用型院?，F代通信技術——3G通信網絡實訓模塊的構建與實踐［J］.計算機教育，2013（21）：33－36.