基于虛擬技術的移動通信實驗室平臺構建研究

李儉霞

（重慶工程職業技術學院 中國 重慶 400037）

0 前言

隨著高職高專院校招生規模的擴大，學生人數越來越多，新專業也在不斷的同步建設，以滿足社會的需求。作為培養應用技術型人才的高職院校，提出“基于工作過程”、“教學做一體化”和“任務驅動、產教合一”的以“工學結合”為核心的人才培養模式和教學改革的目標，把實驗、實訓課程的開設作為提高教學質量，培養學生動手能力的一個重要途徑。因此，實驗室建設方面的投入也在每年增加。然而，技術的不斷更新，使教學經費投入捉襟見肘，實驗設備無法滿足教學和教學實踐的需求。

如何在有限的資金條件下，為學生開設高質量、適合社會需求的實驗課程。我院移動通信實驗室利用服務器虛擬化技術和產品，構建了虛擬化實驗教學平臺，該平臺不僅提高了教學服務能力和支撐水平，也提高了資金和設備的利用率，降低了設備管理和維護的成本，實現了實驗室能效最大化。

1 虛擬技術

1.1 虛擬實驗室

1989年美國弗吉尼亞大學(University of Virginia)教授威廉·沃爾夫 (wiUian1 Wolf)提出虛擬實驗室的(Virtua11aboratory)概念，用來描述一個計算機網絡化的虛擬實驗室環境。

所謂虛擬實驗室，實際上是利用虛擬技術仿真或虛構實驗情景（包括相應實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象以及實驗信息資源等），利用鼠標的點擊、拖動，將微機上虛擬的各種儀器，按實驗要求、過程組裝成一個完整的實驗系統，并完成整個實驗，包括原材料的添加，實驗條件的設置、數據采集以及實驗結果的處理、分析，同時可利用網絡與教師和同學進行交流，真正實現了學生的主體性地位。

1.2 主流虛擬技術

虛擬實驗室的實現，離不開虛擬技術的發展。虛擬技術是指在一臺計算機上將計算能力、硬盤和內存的一都分拿出來虛擬出若干臺獨立計算機的軟件技術。

（1）VR 技術

虛擬現實技術(Virtual Reality，簡稱VR)概念是在80年代初提出來的，其具體是指借助計算機及最新傳感器技術創造的一種嶄新的人機交互手段。它綜合了計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術等多種科學技術，它在多維信息空間上創建一個虛擬信息環境，能使用戶具有身臨其境的沉浸感，具有與環境完善的交互作用能力，并有助于啟發構思。所以說，沉浸-交互-構想是VR環境系統的三個基本特性。

（2）Lab VIEW 技術

Lab VIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)程序稱為“虛擬儀器程序”(簡稱VI)，是美國國家儀器公司(National Instrument，NI)推出的一門圖形化編程語言，同時也是著名的虛擬儀器開發平臺，它擔當了“軟件即儀器”這一虛擬儀器關鍵理念中的主角。它結合了圖形化編程方式的高性能與靈活性，以及專為測試測量與自動化控制應用設計的高端性能與配置功能，能為數據采集、儀器控制、測量分析與數據顯示等各種應用提供必要的開發工具。

（3）Jaya 技術

作為一種程序設計語言，是一種簡單的，面向對象的，分布式的，解釋型的，健壯安全的，結構中立的，可移植的，性能優異、多線程的動態語言，提供了并發機制，具有很高的性能。

（4）ActiveX 技術

是 Microsoft提出的一組使用 COM （Component Object Model，部件對象模型）使得軟件部件在網絡環境中進行交互的技術集。它可將復雜的任務分割成小的模塊，作為組件。采用組件思想為構造虛擬儀器帶來了很大方便；它與具體的編程語言無關。作為針對Internet應用開發的技術，ActiveX被廣泛應用于WEB服務器以及客戶端的各個方面。

（5）ASP 技術

ASP（Active Server Page）意為“活動服務器網頁”，提供一個服務器端的腳本環境，用于產生和執行動態、高效率的網絡服務器應用程序；它可以與數據庫和其它程序進行交互，是一種簡單、方便的編程工具。

（6）交互式 F1ash 技術

FlaSh技術用于網絡虛擬實驗室的開發具有開發速度快、界面美觀、視覺沖擊效果強、體積小、不需要安裝、可直接在瀏覽器中進行操作等特點，但在交互性方面尚有不足，視覺效果不如3D。

2 移動通信虛擬實驗室構建

重慶工程職業技術學院是一所全國高職高專的國家示范建設院校。開設的計算機通訊專業，是一個為了培養具有扎實的計算機技術、通信技術及電子技術有關的專業基礎知識和工程實踐能力，掌握通信技術領域專業基本理論與技能，熟悉通信設備和通信終端產品；具有計算機通信與移動通信相結合的應用能力的高等通信技術應用型專門人才的高端專業。

為了更好的提高學院在通訊領域的教研、教學的成就，并為通訊專業提供更專業的教育條件，學院提出建立完善的移動通訊實訓基地，以滿足教學需要。在此，本人提出了構建移動通信虛擬實驗室平臺的構想，下面以TD-SCDMA移動及增值業務實訓平臺為例進行講解，如圖1。

TD-SCDMA采用SDR統一平臺，滿足TD、GSM、LTE多種制式演進、融合的需求。軟件升級支持LTE，只需增加相應的RRU即可支持不同的制式和頻段。該平臺將完全按照現網模式建設，不僅有核心網，也有基站，可實現基站之間的切換以及功率控制，讓學生在體驗過程中掌握該平臺的安裝調試過程及技術。

圖1 TD-SCDMA移動及增值業務實訓平臺

2.1 硬件平臺

1）核心網移動交換中心 1套；

2）核心網媒體網關1套；

3）核心網HLR 1套；

4）無線側基站控制器1套；

5）無線側基帶池1套；

6）無線側射頻拉遠單元1套；

7）計算機（PC）若干；

2.2 軟件平臺

表1

1）計算機配置windows操作系統；

2）TD-SCDMA配置3G R5/R6版本1套；

3）實訓平臺管理軟件1套；

2.3 TD-SCDMA實訓平臺可開設的實驗課程（如表1所示）

3 結束語

實驗教學是高職院校教學的一個重要環節，實驗對于培養學生的實際操作能力和解決問題的能力至關重要。然而，對于計算機通信專業而言，技術更新速度快，需要根據市場技術發展開設不同的實驗課程，如果每次都要購買不同的實驗設備組建新的實驗室，會給學校造成很大的經濟負擔，同時，也造成了資源的浪費。而通過虛擬技術構建的實驗室平臺，可以有效降低實驗軟、硬件的應用成本，提高實驗效率、增強學生學習的積極性，取得較好的教學效果，同時也提高了實驗室管理的靈活性和工作效率，其具有傳統實驗所無可比擬的優勢。

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