移動通信仿真實訓系統設計研究

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摘要：基于移動通信系統的各個環節，設計移動通信仿真實訓系統。闡述項目背景，功能模塊，軟件結構和系統實現。內容包括硬件結構、設備功能、安裝維護、組網配置的仿真。

關鍵詞：移動通信，仿真設計，組網配置，實訓系統

引言

計算機技術和虛擬仿真技術在各個學科的教學之中得以廣泛應用。尤其是在移動通信的教學之中，借助于仿真實訓系統，可以為學生提供出一個簡單易行的實驗操作平臺，讓學生對知識和技術做到輕松掌握。這對于移動通信這一學科教學質量的提升及其發展都有著十分深遠的影響。

1項目背景

（1）可以幫助學生能夠清晰地了解到移動通信系統的各個環節，減少了學生從理論走向實踐的時間。（2）可以幫助學生更快地適應通信企業的技術要求，從而提供了快速融入通信行業的基礎。（3）多種類的虛擬設備平臺與課程體系，可以加深學生對通信網絡的了解，從而能夠從事多種類型的通信領域工作。

2系統設計

2.1功能模塊

從功能角度，可以按照兩大模塊對該系統進行劃分：（1）移動通信基礎理論子系統；（2）移動通信網絡虛擬實驗子系統。基礎理論系統之中的子實驗共有五個：（1）是制度調節技術；（2）信源編碼；（3）信道編碼；（4）通信系統性能仿真；（5）差錯檢驗。網絡虛擬系統之中的子系統有四個：（1）信道質量CQI檢測；（2）路徑耗損檢測；（3）丟包率檢測；（4）數據包檢測[1]。基礎理論這一子系統是將MatlabWebServer作為基礎來進行建立的系統，其主要目的就是實現一個遠程Matlab仿真實訓平臺的建立，并完成操作界面以及實訓內容的開發。借助于這一平臺，學生僅僅需要簡單地選擇參數和網頁動作，就可以將傳統配置操作之中十分復雜的基礎理論實訓輕松完成[2]。網絡虛擬這一子系統是將仿真技術以及虛擬現實技術作為基礎而建立的系統，借助于底層網絡的仿真，可以對移動網絡實際運行的環境進行虛擬，而借助于虛擬現實技術，可以真實地將底層網絡實際的運行狀態在3D虛擬場景之中展示出來，進而直接給原本抽象的移動通信網絡提供出一個展示接口[3]。同時，該系統之中也融入了網絡規劃，學生通過該系統不僅可以更加深入地掌握理論知識，也能夠讓理論與實踐之間進行有機結合。在該系統之中，主要的模塊有兩個：（1）上層的交互系統；（2）下層的仿真系統。前者包括基站分布、模型庫以及路測系統這三大模塊，后者包括仿真處理、仿真服務處理返回以及系統監聽模塊。圖1是該仿真實訓系統的功能框架圖。

2.2軟件結構

為保障該仿真實訓系統互操作性和可擴展性的全面提升，該系統主要應用到了B/S結構。在系統的服務器端，主要進行了MatlabWebServer、數據庫以及LTE-Sim的部署，不需要安裝客戶端，僅僅借助于IE6以上的瀏覽器就可以訪問該系統。服務器端的MatlabWebServer可以接收來自客戶端的請求，并對基礎認知試驗部分進行計算和仿真處理，然后將仿真結果在服務器端數據庫之中儲存，以供客戶端進行查看和調用[4]。LTE-Sim主要可以虛擬和仿真客戶端對于無線網絡的操作，在經計算之后，再將結果傳遞給瀏覽器，其結果將會直接在瀏覽器之中輸出。也就是說，學生通過瀏覽器就可以實現對相應信息的讀取[5]。

3系統實現

3.1移動通信設備的硬件結構仿真

在該仿真實訓系統之中，需要設計出移動通信設備的所有硬件結構，在學生輸入了仿真實訓指令之后，用戶端將直接以3D模型的形式展示出所有的硬件結構。學生僅僅通過點擊鼠標和鍵盤之中的上下左右方向鍵就可以對各個組分進行操控，以此來組裝硬件結構。通過這一模塊的應用，不僅可以讓學生全面了解移動通信設備的硬件結構，也可以使其對硬件結構的組裝做到全面掌握。

3.2移動通信設備的功能仿真

借助于系統的功能仿真模塊，可以實現對移動通信設備功能的仿真。比如，在這個系統之中，會進行一個十分龐大的虛擬場景設計，進而為移動通信設備的定位功能提供合理化的模擬場景。首先借助于GoogleEarth之中的距離計算，可以確定出基站坐標，并在指定站點的經緯度上加載距離。因為地球赤道周長是40075.04km，一周又可以按照360º進行劃分。所以，在地球赤道上，每1º的長度大約是111319.55m。例如：重慶解放碑的緯度是29.558116º，經度是106.577125º，因此，與其相距500m位置的基站經度是500/111319.55＋29.558116＝29.56260757403，緯度是500/111319.55＋106.577125＝106.58161657403。同樣，在自導航功能、跟蹤功能等的模擬實訓方面，該模塊都進行了相應場景的設計，學生只要在用戶端選擇自己想要研究的功能，該模塊就會立刻呈現出模擬場景，學生僅僅通過鍵盤和鼠標就可以完成復雜的模擬實驗。

3.3移動通信設備的安裝和維護仿真

在移動通信仿真之中，設備安裝和維護仿真是一項關鍵性的內容，為保障實訓效果，在該系統的移動通信設備安裝和維護仿真模塊之中，對于移動通信設備所有的組成部分進行了3D仿真制作，并對移動通信設備故障進行了仿真模擬，以此來全面提升學生的學習效果，滿足學生的學習需求。在具體的安裝仿真過程中，學生可以通過操縱鍵盤和鼠標來完成安裝，這種安裝方式十分簡單便捷。在設備維護仿真之中，系統會自動地出現相應故障，學生可以根據相關保護設備的模擬運行情況或者是報警來找出發生故障的位置，然后從系統之中選擇相應的工具來進行維修。

3.4移動通信工程的組網配置仿真

在該模塊，主要設置了四種信道自動選擇的仿真方式：（1）專用呼叫信道仿真；（2）循環定位信道仿真；（3）循環不定位信道仿真；（4）循環分散定位信道仿真。在仿真實訓過程中，學生可以在用戶端對這四種仿真方式進行選擇，以此來實現移動通信工程的組網配置仿真。在本次所研究的系統之中，各個仿真模塊都進行了仿真實訓結果評價的設置，在學生完成了仿真實訓之后，模塊會根據學生的仿真實訓用時與仿真情況來為其評分。通過這樣的方式，就給學生的仿真實訓提供出一個更具科學性的評價結果，減輕教師負擔。

4結語

借助于移動通信仿真訓練系統，可以讓原本復雜枯燥的移動通信理論和實踐都變得更加簡化、具體，并能夠讓理論與實踐之間實現有機結合。因此，在移動通信這一學科的教學之中，可以將該仿真系統加以合理應用，以此來提升學生的學習興趣，提升教學質量。

參考文獻

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[2]李新.基于人工智能算法的無線移動通信系統風險評價[J].現代電子技術,2020,43(01):12-15.

[3]徐凌偉,林文.移動多用戶通信系統的中斷概率性能研究[J].聊城大學學報(自然科學版),2020,33(02):43-49.

[4]楊潔,郭麗紅,陳瑞,劉傳清.基于LTE環境模擬平臺的移動通信系統仿真實訓[J].中國現代教育裝備,2019(13):3-5.

[5]王正,冉隆毅,何勇,賈學增.基于全球移動通信系統的原油管道遠程智能防盜監控系統設計[J].電氣技術,2019,20(09):91-96.

作者：黃小英 單位：福建水利電力職業技術學院