无线通信网络优化教学改革研究

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【摘要】随着移动通信的快速发展，移动通信标准的更新速度非常之快。移动通信网络规划与优化作为运营商的必要工作，势必也不断发展变化。为了培养能适应这种发展变化的网络规划与优化人才，本文总结了无线通信网络规划与优化课程当前存在的问题，这些问题除课程更新速度太快之外还有内容覆盖面过广、人才与培养脱节等等。本文针对这些问题提出了改进建议，在课程内容和教学方法方面进行了一系列调整，并在实际教学中取得较好的效果。

【关键词】移动通信；网络优化；教学改革

0引言

近年来，移动通信技术的发展异常迅速，移动通信在日常生活中的地位显著提高，从20年前大款用来谈生意的大哥大，到10年前城市里开始普及的方便通讯用具，再到现在不论城镇乡村大批中青年甚至老年人都已经离不开的万能信息平台，移动通信已经成为人们工作和生活中不可缺少的重要部分，中国庞大用户群的潜力已经几乎挖掘完毕，而围绕着这些用户，运营商之间的竞争也越来越激烈。随着移动通信标准的更新和移动通信网络的大规模建设，提高移动通信网络质量和性能成为移动运营商增强竞争力的杀手锏，如何高效且经济地满足用户对移动通信网络建设和维护的需求，已经成为三大运营商急需重视的问题，移动通信网络规划与优化的工作变得更加炙手可热。“无线通信网络优化与优化”这门课程的设立，正是为了响应通信领域对具备移动通信专业技术人才的需求。无线通信网络规划是根据蜂窝移动通信网络的特性以及需求，设定相应的工程参数和无线资源参数，并在满足一定信号覆盖、系统容量和业务质量要求的前提下，使网络的工程成本降到最低。移动通信网络优化是通过对现已运行的移动通信网络进行业务数据分析、测试数据采集、参数分析、硬件检查等手段，找出影响无线网络质量的原因，并且通过参数的修改、网络结构的调整、设备配置的调整和采取某些技术手段，确保系统高质量地运行，使现有网络资源获得最佳效益，以最经济的投入获得最大的收益。而无线通信网络规划与优化这门课程主要是为了培训移动通信规划与优化工程人员而设立的，是一门涵盖知识面广且相当复杂的专业课；并且需要将理论与工程实践相结合：首先从移动通信网络的基本原理开始，然后引导学生了解和熟悉网络规划与优化的基本流程，使学生们从理论上掌握网络规划与优化的步骤与目标，在此之外再尽量从工程的角度，结合案例分析，引导学生运用所学的方法与理论去解决实际网络运行中出现的各种故障问题，并提出相应的解决方案。我院从数年前就开始开设此门课程，也与企业进行过一些培养合作，在教学过程中遇到过许多问题，并针对这些问题做了一些改进。从学生的成绩、毕业生及用人单位的反馈来看，取得了一定的成果。

1问题归纳

在移动通信理论知识的学习和网络规划与优化案例的分析过程中，教师和学生会遇到各种各样的问题，其中很多问题存在着普遍性。下面将对这些普遍存在的问题进行归纳，为后续教学方法的研究奠定基础。

1.1课程知识面覆盖内容太广

无线通信网络规划与优化课程具有较强的专业性，涉及到的理论知识多而细，且较为复杂。学生首先需要掌握无线通信网络的架构和组成、天线原理和结构、电波传播模型、频率分配、干扰控制等等，然后才能对网络规划与优化的具体步骤进行学习。在理论学习中学生会遭遇铺天盖地的知识点、缩写词、概念、公式等内容，对学生来说难免枯燥，也给教学带来了许多困难。对于本课程来说，长篇大论地教授理论知识似乎不可避免，这样往往会让学生产生对立情绪，教学效果堪忧。理想情况下，先重点讲解移动通信网络的理论基础，然后一步步介绍实际的网络规划和优化操作，会帮助学生打好坚实的基础，在学习系统的理论知识之后再进行实践，可以更顺利掌握网络规划与优化的技术。然而实际情况下，如此多的内容需要在有限的课时内完成，比如我校该门课程的学时数仅为32学时，理论知识学习时间有限，还要留出足够的时间来讲解案例和实际操作，这样教师不得不把大量内容以“填鸭”的方式灌输给学生，容易使学生失去学习该课程的兴趣和动力。

1．2课程内容更新速度太快

移动通信技术是近年来发展最快的技术之一，不仅仅是3G、4G的技术在飞速发展完善，5G技术也已经提上日程。移动通信技术课程教材的建设往往跟不上技术的发展，这就要求我们根据当前通信网络的实际发展情况以及网络规划与优化实际操作的改变来修改教学内容。旧的通信技术逐渐被淘汰或改进，新的无线传输思想和概念不断出现，并应用到新的系统中。在教学中需要使学生对现有移动通信系统及未来的发展方向有较为系统和全面的认识，从而对网络规划与优化操作的变化能够从原理上进行理解和掌握，因此我们的教学内容必须及时更新，适应技术的发展，否则难以使学生学以致用，也势必影响学生的学习兴趣，从而影响教学质量。但如果不断更新教材，对教师来说是比较沉重的负担，因为每次更新教材教师都需要花较多的时间去阅读和掌握，然后再重新编写教案和讲稿等等。另外，受限于教材的编写和出版周期，即使经常更新教材，也需要我们在教学中不断自行修改和补充，这也进一步增加了教学的内容和难度。

1．3授课对象对移动通信基础知识的掌握有所不足

在过去与网络规划与优化相关的教学论文中，经常会提到这门课程由于应用性极强且涉及大网络做背景，需求一定的实验和实践操作，才能理论与实践相结合，获得较好的教学效果。而我们由于与企业进行合作，课程的对象不仅仅是本科生，也面向企业员工。过去的文献指出，对一般高校学生来说，存在着理论和实践脱节的问题：学校受限于资金和场地等原因难以提供相应的实验和实践环境，多采用传统的课堂讲授的方式，学生能接受的只有与网络优化相关的一些原理性的方法、流程和算法知识，如果面临实际的网络操作就无从下手。针对这些问题，过去的文章中提出了一些有效改革手段，类似的手段我们也有所采用。另一方面，据我们所知，企业员工也存在着理论和实践脱节问题，只不过和高校学生处于完全相反的方向。从我们对合作企业的了解来看，实际从事网络规划与优化工作的员工中有相当一部分并没有系统学习过移动通信网络的基础课程。这些课程对学生的专业基础知识需求较高，要求熟练掌握信号与系统、通信原理的基本知识，还要能用一定的电磁波、微波理论基础来分析电磁波传播特性。此外，相对有线传输方式，无线信号传输需要从时域和频域的不同方面分析和理解信道、信号的特性。无线信号传输过程中存在很多不确定因素，采用的数学模型更加复杂，这样就会有较为繁琐的数学公式推导，要求学生有足够的数学功底。学生必须先打好上述的这些基础，再去学习通信技术的一系列基础知识，才能达到对移动通信完全彻底的掌握。许多员工原本并没有这方面的专业知识，或是对专业知识掌握不牢，主要是从实践中学习网络规划与优化的步骤、要点等，往往知其然而不知其所以然，导致事倍功半。对于这样的人员来说，如果从头开始对移动通信网络的基础知识进行系统的补充，则需要消耗较多的时间和精力进行专门培训，比较难以实现。

2无线通信网络规划与优化课程教学的几点思考

基于上述归纳的问题，本文针对无线通信网络规划与优化教学提出几点改进意见。

2.1明确授课目的，改变授课重点

本课程的目的有两个方面：一是，为企业预培养合格的网络规划与优化人才；二是，为企业员工补充必要的无线通信基础知识。这两个方面看似有所区别，实际上存在着完全相同的核心。作为企业，必定会对新员工进行实际工作内容的培训，以及让老员工带领新员工尽快熟悉操作。因此对高校来说，在教学过程中做到让学生在较大程度上掌握对网络规划与优化的实际操作过程并不是必需的，但如果让学生通过本科课程牢牢掌握无线通信基础知识和网络规划与优化原理，这样的学生能够轻易理解每一个操作步骤的意义，因此可以预见能够在企业顺利完成培训。另一方面，对企业员工开课的目的是给他们补充移动通信网络的专业基础知识，而实际操作对他们来说也早已熟悉。因此，与着重加强实验、实践教学环节的常见教学改革方向相反，我们做出对基础理论教学环节进行着重加强的决定。但这并不意味着放弃在实验、实践方面的教学，毕竟本课程注重的是实用性，并且单纯的理论教学会让学生感觉本课程是一门生涩枯燥毫无用处的课程。为了对这方面进行兼顾，我们选择将日常网络规划与优化工作中遇到的一些的实例进行拆分，把拆分后的适当部分加入到相应的理论知识点中作为例题，这样既可以让学生对实际操作有一定的了解，避免理论脱离实际；又可以为理论教学添加必要的缓冲和总结，避免枯燥的理论教学。而这种做法的难点在于对实例的选择和拆分有比较高的要求，需要花费较多的精力去解决，但好处在一劳永逸：一旦完成这方面的例题准备，哪怕通信技术再更新，也只需要在同一层次和方向上找类似的实例进行同样的拆分。在此之外，我们也会请企业教师进行数个课时的授课，主要是在讲解网络规划与优化的流程之后带给学生更多实例，这些实例的复杂程度比理论教学中遇到的更高。

2．2对教学内容进行精简和改动

由于本课程覆盖范围太大，知识点太多，且授课时间有限，需要对教学内容进行精简和改动，这样可以充分利用授课时间，以传授更多实用信息。首先，尽可能避免把上课时间浪费在教授过时的或者已经学习过的知识上。例如，在目前的课程内容中一般会安排天线原理、电波传播模型等章节作为基础知识进行教授，然而这些章节的知识点在微波与天线以及通信原理等前期课程中都有所涉及。因此，授课时要注意避免知识上的重复，对已经学习过的内容只需要进行简单回顾即可，着重强调各章节之间的联系，把教学重点放在学生比较不熟悉的领域，例如覆盖、容量等等。然后，减少对掌握网络规划与优化具体操作来说没有实际帮助的教学内容。例如公式推导过程，作为本科教材，经常会习惯性地将从已知公式推导得出新公式的过程放进课程中。这样对学生来说固然容易加深理解，但对以实际应用作为目的的本课程来说其实意义不大。本课程的公式多且复杂，一一讲解其来历会占用太多时间，作为学生也很难全程都集中精力听讲，更何况很多公式都是从经验公式推导而来，并没有太多的理论意义。此外，根据对企业员工的调研，大多数此类公式只需要掌握其意义和用法即可，而且一些在本科期间学习过这方面课程的员工早已忘记公式的来历，但并不影响他们的工作。

2．3承前启后，兼顾不同的移动通信系统

目前运营商所服务的移动通信网络是从2G到4G同时存在的，并且已经开始考虑5G网络，因此我们的教学不仅需要兼顾历代通信系统，还需要对它们之间的联系进行承前启后的分析讲解。不同世代的移动通信系统之间有着非常多的异同，一一讲解需要太多的时间，但因为课时的关系，我们需要在重点考虑网络规划与优化的层面上适当选择相关的知识点进行详细讲解，对其余内容只能一笔带过。移动通信系统的发展实质是移动通信向更快数据传输、更好服务的不断发展。历代的移动通信技术都离不开蜂窝网络的基本架构，虽然技术细节存在很多不同，但网络规划和优化就是针对构成蜂窝网络架构的每一个节点进行的，在这方面可以说是万变不离其宗。因此我们把蜂窝网络、天线选择、频率分配、覆盖和干扰分析等学习任一代移动通信技术都不可缺少的基础内容在前半部分的课程中进行讲解，然后在讲解技术方案和通信标准这些存在代差的内容时，才对各代移动通信系统加以区分。把重心放在对于经典移动通信系统的介绍，通过对不同系统的学习去更好地理解它们之间的异同，从而更进一步地体会不同系统对于系统容量，位置更新方式，鉴权方式，越区切换策略，信道的分配和使用等方面的处理，并且，更重要的，网络规划和优化方面的异同。

3结束语

无线通信网络规划与优化的教学不仅需要教师随着通信标准的变化不断更新教学内容，还要求教师能够培养出适应这种变化的网络规划与优化人才。本文总结归纳了无线通信网络规划与优化在教学中出现的一些常见问题，并针对这些问题提出了三点改进建议。这些改进要求任课教师相当程度的投入，因此最好是能够组织编写一部专门的教材，我们已经在这方面做了一些工作，相信能对这门课程的教学起到足够的帮助。

【参考文献】

［1］李汶周.浅议高职无线网络优化课程的教学改革[J].卷宗,2014(8).

［2］余晓玫.移动通信课程教学改革初探[J].黑龙江科技信息,2015(6).

［3］蒋锐.4G时代的《移动通信系统》课程教学改革的探讨[J].江苏第二师范学院学报(自然科学),2015(3).

［4］郭丽丽.计算机时代对网络优化课程教学方法的应用探讨[J].职业时空,2011(7).

作者：海凛 单位：南京邮电大学电子科学与工程学院