無線通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化教學(xué)改革研究

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【摘要】隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的更新速度非常之快。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化作為運(yùn)營商的必要工作，勢(shì)必也不斷發(fā)展變化。為了培養(yǎng)能適應(yīng)這種發(fā)展變化的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化人才，本文總結(jié)了無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化課程當(dāng)前存在的問題，這些問題除課程更新速度太快之外還有內(nèi)容覆蓋面過廣、人才與培養(yǎng)脫節(jié)等等。本文針對(duì)這些問題提出了改進(jìn)建議，在課程內(nèi)容和教學(xué)方法方面進(jìn)行了一系列調(diào)整，并在實(shí)際教學(xué)中取得較好的效果。

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)通信；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；教學(xué)改革

0引言

近年來，移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展異常迅速，移動(dòng)通信在日常生活中的地位顯著提高，從20年前大款用來談生意的大哥大，到10年前城市里開始普及的方便通訊用具，再到現(xiàn)在不論城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村大批中青年甚至老年人都已經(jīng)離不開的萬能信息平臺(tái)，移動(dòng)通信已經(jīng)成為人們工作和生活中不可缺少的重要部分，中國龐大用戶群的潛力已經(jīng)幾乎挖掘完畢，而圍繞著這些用戶，運(yùn)營商之間的競爭也越來越激烈。隨著移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的更新和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和性能成為移動(dòng)運(yùn)營商增強(qiáng)競爭力的殺手锏，如何高效且經(jīng)濟(jì)地滿足用戶對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)的需求，已經(jīng)成為三大運(yùn)營商急需重視的問題，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的工作變得更加炙手可熱?！盁o線通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與優(yōu)化”這門課程的設(shè)立，正是為了響應(yīng)通信領(lǐng)域?qū)邆湟苿?dòng)通信專業(yè)技術(shù)人才的需求。無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是根據(jù)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的特性以及需求，設(shè)定相應(yīng)的工程參數(shù)和無線資源參數(shù)，并在滿足一定信號(hào)覆蓋、系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，使網(wǎng)絡(luò)的工程成本降到最低。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是通過對(duì)現(xiàn)已運(yùn)行的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析、測(cè)試數(shù)據(jù)采集、參數(shù)分析、硬件檢查等手段，找出影響無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因，并且通過參數(shù)的修改、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、設(shè)備配置的調(diào)整和采取某些技術(shù)手段，確保系統(tǒng)高質(zhì)量地運(yùn)行，使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益，以最經(jīng)濟(jì)的投入獲得最大的收益。而無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化這門課程主要是為了培訓(xùn)移動(dòng)通信規(guī)劃與優(yōu)化工程人員而設(shè)立的，是一門涵蓋知識(shí)面廣且相當(dāng)復(fù)雜的專業(yè)課；并且需要將理論與工程實(shí)踐相結(jié)合：首先從移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本原理開始，然后引導(dǎo)學(xué)生了解和熟悉網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的基本流程，使學(xué)生們從理論上掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的步驟與目標(biāo)，在此之外再盡量從工程的角度，結(jié)合案例分析，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的方法與理論去解決實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種故障問題，并提出相應(yīng)的解決方案。我院從數(shù)年前就開始開設(shè)此門課程，也與企業(yè)進(jìn)行過一些培養(yǎng)合作，在教學(xué)過程中遇到過許多問題，并針對(duì)這些問題做了一些改進(jìn)。從學(xué)生的成績、畢業(yè)生及用人單位的反饋來看，取得了一定的成果。

1問題歸納

在移動(dòng)通信理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化案例的分析過程中，教師和學(xué)生會(huì)遇到各種各樣的問題，其中很多問題存在著普遍性。下面將對(duì)這些普遍存在的問題進(jìn)行歸納，為后續(xù)教學(xué)方法的研究奠定基礎(chǔ)。

1.1課程知識(shí)面覆蓋內(nèi)容太廣

無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化課程具有較強(qiáng)的專業(yè)性，涉及到的理論知識(shí)多而細(xì)，且較為復(fù)雜。學(xué)生首先需要掌握無線通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和組成、天線原理和結(jié)構(gòu)、電波傳播模型、頻率分配、干擾控制等等，然后才能對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的具體步驟進(jìn)行學(xué)習(xí)。在理論學(xué)習(xí)中學(xué)生會(huì)遭遇鋪天蓋地的知識(shí)點(diǎn)、縮寫詞、概念、公式等內(nèi)容，對(duì)學(xué)生來說難免枯燥，也給教學(xué)帶來了許多困難。對(duì)于本課程來說，長篇大論地教授理論知識(shí)似乎不可避免，這樣往往會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生對(duì)立情緒，教學(xué)效果堪憂。理想情況下，先重點(diǎn)講解移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)，然后一步步介紹實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化操作，會(huì)幫助學(xué)生打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的理論知識(shí)之后再進(jìn)行實(shí)踐，可以更順利掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的技術(shù)。然而實(shí)際情況下，如此多的內(nèi)容需要在有限的課時(shí)內(nèi)完成，比如我校該門課程的學(xué)時(shí)數(shù)僅為32學(xué)時(shí)，理論知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)間有限，還要留出足夠的時(shí)間來講解案例和實(shí)際操作，這樣教師不得不把大量內(nèi)容以“填鴨”的方式灌輸給學(xué)生，容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)該課程的興趣和動(dòng)力。

1．2課程內(nèi)容更新速度太快

移動(dòng)通信技術(shù)是近年來發(fā)展最快的技術(shù)之一，不僅僅是3G、4G的技術(shù)在飛速發(fā)展完善，5G技術(shù)也已經(jīng)提上日程。移動(dòng)通信技術(shù)課程教材的建設(shè)往往跟不上技術(shù)的發(fā)展，這就要求我們根據(jù)當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際發(fā)展情況以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化實(shí)際操作的改變來修改教學(xué)內(nèi)容。舊的通信技術(shù)逐漸被淘汰或改進(jìn)，新的無線傳輸思想和概念不斷出現(xiàn)，并應(yīng)用到新的系統(tǒng)中。在教學(xué)中需要使學(xué)生對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)及未來的發(fā)展方向有較為系統(tǒng)和全面的認(rèn)識(shí)，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化操作的變化能夠從原理上進(jìn)行理解和掌握，因此我們的教學(xué)內(nèi)容必須及時(shí)更新，適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，否則難以使學(xué)生學(xué)以致用，也勢(shì)必影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而影響教學(xué)質(zhì)量。但如果不斷更新教材，對(duì)教師來說是比較沉重的負(fù)擔(dān)，因?yàn)槊看胃陆滩慕處煻夹枰ㄝ^多的時(shí)間去閱讀和掌握，然后再重新編寫教案和講稿等等。另外，受限于教材的編寫和出版周期，即使經(jīng)常更新教材，也需要我們?cè)诮虒W(xué)中不斷自行修改和補(bǔ)充，這也進(jìn)一步增加了教學(xué)的內(nèi)容和難度。

1．3授課對(duì)象對(duì)移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有所不足

在過去與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化相關(guān)的教學(xué)論文中，經(jīng)常會(huì)提到這門課程由于應(yīng)用性極強(qiáng)且涉及大網(wǎng)絡(luò)做背景，需求一定的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐操作，才能理論與實(shí)踐相結(jié)合，獲得較好的教學(xué)效果。而我們由于與企業(yè)進(jìn)行合作，課程的對(duì)象不僅僅是本科生，也面向企業(yè)員工。過去的文獻(xiàn)指出，對(duì)一般高校學(xué)生來說，存在著理論和實(shí)踐脫節(jié)的問題：學(xué)校受限于資金和場地等原因難以提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)境，多采用傳統(tǒng)的課堂講授的方式，學(xué)生能接受的只有與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相關(guān)的一些原理性的方法、流程和算法知識(shí)，如果面臨實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)操作就無從下手。針對(duì)這些問題，過去的文章中提出了一些有效改革手段，類似的手段我們也有所采用。另一方面，據(jù)我們所知，企業(yè)員工也存在著理論和實(shí)踐脫節(jié)問題，只不過和高校學(xué)生處于完全相反的方向。從我們對(duì)合作企業(yè)的了解來看，實(shí)際從事網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化工作的員工中有相當(dāng)一部分并沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)課程。這些課程對(duì)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)需求較高，要求熟練掌握信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理的基本知識(shí)，還要能用一定的電磁波、微波理論基礎(chǔ)來分析電磁波傳播特性。此外，相對(duì)有線傳輸方式，無線信號(hào)傳輸需要從時(shí)域和頻域的不同方面分析和理解信道、信號(hào)的特性。無線信號(hào)傳輸過程中存在很多不確定因素，采用的數(shù)學(xué)模型更加復(fù)雜，這樣就會(huì)有較為繁瑣的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，要求學(xué)生有足夠的數(shù)學(xué)功底。學(xué)生必須先打好上述的這些基礎(chǔ)，再去學(xué)習(xí)通信技術(shù)的一系列基礎(chǔ)知識(shí)，才能達(dá)到對(duì)移動(dòng)通信完全徹底的掌握。許多員工原本并沒有這方面的專業(yè)知識(shí)，或是對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握不牢，主要是從實(shí)踐中學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的步驟、要點(diǎn)等，往往知其然而不知其所以然，導(dǎo)致事倍功半。對(duì)于這樣的人員來說，如果從頭開始對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的補(bǔ)充，則需要消耗較多的時(shí)間和精力進(jìn)行專門培訓(xùn)，比較難以實(shí)現(xiàn)。

2無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考

基于上述歸納的問題，本文針對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化教學(xué)提出幾點(diǎn)改進(jìn)意見。

2.1明確授課目的，改變授課重點(diǎn)

本課程的目的有兩個(gè)方面：一是，為企業(yè)預(yù)培養(yǎng)合格的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化人才；二是，為企業(yè)員工補(bǔ)充必要的無線通信基礎(chǔ)知識(shí)。這兩個(gè)方面看似有所區(qū)別，實(shí)際上存在著完全相同的核心。作為企業(yè)，必定會(huì)對(duì)新員工進(jìn)行實(shí)際工作內(nèi)容的培訓(xùn)，以及讓老員工帶領(lǐng)新員工盡快熟悉操作。因此對(duì)高校來說，在教學(xué)過程中做到讓學(xué)生在較大程度上掌握對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的實(shí)際操作過程并不是必需的，但如果讓學(xué)生通過本科課程牢牢掌握無線通信基礎(chǔ)知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化原理，這樣的學(xué)生能夠輕易理解每一個(gè)操作步驟的意義，因此可以預(yù)見能夠在企業(yè)順利完成培訓(xùn)。另一方面，對(duì)企業(yè)員工開課的目的是給他們補(bǔ)充移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，而實(shí)際操作對(duì)他們來說也早已熟悉。因此，與著重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的常見教學(xué)改革方向相反，我們做出對(duì)基礎(chǔ)理論教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行著重加強(qiáng)的決定。但這并不意味著放棄在實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐方面的教學(xué)，畢竟本課程注重的是實(shí)用性，并且單純的理論教學(xué)會(huì)讓學(xué)生感覺本課程是一門生澀枯燥毫無用處的課程。為了對(duì)這方面進(jìn)行兼顧，我們選擇將日常網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化工作中遇到的一些的實(shí)例進(jìn)行拆分，把拆分后的適當(dāng)部分加入到相應(yīng)的理論知識(shí)點(diǎn)中作為例題，這樣既可以讓學(xué)生對(duì)實(shí)際操作有一定的了解，避免理論脫離實(shí)際；又可以為理論教學(xué)添加必要的緩沖和總結(jié)，避免枯燥的理論教學(xué)。而這種做法的難點(diǎn)在于對(duì)實(shí)例的選擇和拆分有比較高的要求，需要花費(fèi)較多的精力去解決，但好處在一勞永逸：一旦完成這方面的例題準(zhǔn)備，哪怕通信技術(shù)再更新，也只需要在同一層次和方向上找類似的實(shí)例進(jìn)行同樣的拆分。在此之外，我們也會(huì)請(qǐng)企業(yè)教師進(jìn)行數(shù)個(gè)課時(shí)的授課，主要是在講解網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的流程之后帶給學(xué)生更多實(shí)例，這些實(shí)例的復(fù)雜程度比理論教學(xué)中遇到的更高。

2．2對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精簡和改動(dòng)

由于本課程覆蓋范圍太大，知識(shí)點(diǎn)太多，且授課時(shí)間有限，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精簡和改動(dòng)，這樣可以充分利用授課時(shí)間，以傳授更多實(shí)用信息。首先，盡可能避免把上課時(shí)間浪費(fèi)在教授過時(shí)的或者已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)上。例如，在目前的課程內(nèi)容中一般會(huì)安排天線原理、電波傳播模型等章節(jié)作為基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行教授，然而這些章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)在微波與天線以及通信原理等前期課程中都有所涉及。因此，授課時(shí)要注意避免知識(shí)上的重復(fù)，對(duì)已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容只需要進(jìn)行簡單回顧即可，著重強(qiáng)調(diào)各章節(jié)之間的聯(lián)系，把教學(xué)重點(diǎn)放在學(xué)生比較不熟悉的領(lǐng)域，例如覆蓋、容量等等。然后，減少對(duì)掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化具體操作來說沒有實(shí)際幫助的教學(xué)內(nèi)容。例如公式推導(dǎo)過程，作為本科教材，經(jīng)常會(huì)習(xí)慣性地將從已知公式推導(dǎo)得出新公式的過程放進(jìn)課程中。這樣對(duì)學(xué)生來說固然容易加深理解，但對(duì)以實(shí)際應(yīng)用作為目的的本課程來說其實(shí)意義不大。本課程的公式多且復(fù)雜，一一講解其來歷會(huì)占用太多時(shí)間，作為學(xué)生也很難全程都集中精力聽講，更何況很多公式都是從經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)而來，并沒有太多的理論意義。此外，根據(jù)對(duì)企業(yè)員工的調(diào)研，大多數(shù)此類公式只需要掌握其意義和用法即可，而且一些在本科期間學(xué)習(xí)過這方面課程的員工早已忘記公式的來歷，但并不影響他們的工作。

2．3承前啟后，兼顧不同的移動(dòng)通信系統(tǒng)

目前運(yùn)營商所服務(wù)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是從2G到4G同時(shí)存在的，并且已經(jīng)開始考慮5G網(wǎng)絡(luò)，因此我們的教學(xué)不僅需要兼顧歷代通信系統(tǒng)，還需要對(duì)它們之間的聯(lián)系進(jìn)行承前啟后的分析講解。不同世代的移動(dòng)通信系統(tǒng)之間有著非常多的異同，一一講解需要太多的時(shí)間，但因?yàn)檎n時(shí)的關(guān)系，我們需要在重點(diǎn)考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的層面上適當(dāng)選擇相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，對(duì)其余內(nèi)容只能一筆帶過。移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展實(shí)質(zhì)是移動(dòng)通信向更快數(shù)據(jù)傳輸、更好服務(wù)的不斷發(fā)展。歷代的移動(dòng)通信技術(shù)都離不開蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)，雖然技術(shù)細(xì)節(jié)存在很多不同，但網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化就是針對(duì)構(gòu)成蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的，在這方面可以說是萬變不離其宗。因此我們把蜂窩網(wǎng)絡(luò)、天線選擇、頻率分配、覆蓋和干擾分析等學(xué)習(xí)任一代移動(dòng)通信技術(shù)都不可缺少的基礎(chǔ)內(nèi)容在前半部分的課程中進(jìn)行講解，然后在講解技術(shù)方案和通信標(biāo)準(zhǔn)這些存在代差的內(nèi)容時(shí)，才對(duì)各代移動(dòng)通信系統(tǒng)加以區(qū)分。把重心放在對(duì)于經(jīng)典移動(dòng)通信系統(tǒng)的介紹，通過對(duì)不同系統(tǒng)的學(xué)習(xí)去更好地理解它們之間的異同，從而更進(jìn)一步地體會(huì)不同系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)容量，位置更新方式，鑒權(quán)方式，越區(qū)切換策略，信道的分配和使用等方面的處理，并且，更重要的，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化方面的異同。

3結(jié)束語

無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的教學(xué)不僅需要教師隨著通信標(biāo)準(zhǔn)的變化不斷更新教學(xué)內(nèi)容，還要求教師能夠培養(yǎng)出適應(yīng)這種變化的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化人才。本文總結(jié)歸納了無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化在教學(xué)中出現(xiàn)的一些常見問題，并針對(duì)這些問題提出了三點(diǎn)改進(jìn)建議。這些改進(jìn)要求任課教師相當(dāng)程度的投入，因此最好是能夠組織編寫一部專門的教材，我們已經(jīng)在這方面做了一些工作，相信能對(duì)這門課程的教學(xué)起到足夠的幫助。

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作者：海凜 單位：南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院