無線通信網絡規劃與優化教學改革

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【摘要】隨著移動通信的快速發展，移動通信標準的更新速度非常之快。移動通信網絡規劃與優化作為運營商的必要工作，勢必也不斷發展變化。為了培養能適應這種發展變化的網絡規劃與優化人才，本文總結了無線通信網絡規劃與優化課程當前存在的問題，這些問題除課程更新速度太快之外還有內容覆蓋面過廣、人才與培養脫節等等。本文針對這些問題提出了改進建議，在課程內容和教學方法方面進行了一系列調整，并在實際教學中取得較好的效果。

【關鍵詞】移動通信；網絡優化；教學改革

0引言

近年來，移動通信技術的發展異常迅速，移動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，再到現在不論城鎮鄉村大批中青年甚至老年人都已經離不開的萬能信息平臺，移動通信已經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幾乎挖掘完畢，而圍繞著這些用戶，運營商之間的競爭也越來越激烈。隨著移動通信標準的更新和移動通信網絡的大規模建設，提高移動通信網絡質量和性能成為移動運營商增強競爭力的殺手锏，如何高效且經濟地滿足用戶對移動通信網絡建設和維護的需求，已經成為三大運營商急需重視的問題，移動通信網絡規劃與優化的工作變得更加炙手可熱。“無線通信網絡優化與優化”這門課程的設立，正是為了響應通信領域對具備移動通信專業技術人才的需求。無線通信網絡規劃是根據蜂窩移動通信網絡的特性以及需求，設定相應的工程參數和無線資源參數，并在滿足一定信號覆蓋、系統容量和業務質量要求的前提下，使網絡的工程成本降到最低。移動通信網絡優化是通過對現已運行的移動通信網絡進行業務數據分析、測試數據采集、參數分析、硬件檢查等手段，找出影響無線網絡質量的原因，并且通過參數的修改、網絡結構的調整、設備配置的調整和采取某些技術手段，確保系統高質量地運行，使現有網絡資源獲得最佳效益，以最經濟的投入獲得最大的收益。而無線通信網絡規劃與優化這門課程主要是為了培訓移動通信規劃與優化工程人員而設立的，是一門涵蓋知識面廣且相當復雜的專業課；并且需要將理論與工程實踐相結合：首先從移動通信網絡的基本原理開始，然后引導學生了解和熟悉網絡規劃與優化的基本流程，使學生們從理論上掌握網絡規劃與優化的步驟與目標，在此之外再盡量從工程的角度，結合案例分析，引導學生運用所學的方法與理論去解決實際網絡運行中出現的各種故障問題，并提出相應的解決方案。我院從數年前就開始開設此門課程，也與企業進行過一些培養合作，在教學過程中遇到過許多問題，并針對這些問題做了一些改進。從學生的成績、畢業生及用人單位的反饋來看，取得了一定的成果。

1問題歸納

在移動通信理論知識的學習和網絡規劃與優化案例的分析過程中，教師和學生會遇到各種各樣的問題，其中很多問題存在著普遍性。下面將對這些普遍存在的問題進行歸納，為后續教學方法的研究奠定基礎。

1.1課程知識面覆蓋內容太廣

無線通信網絡規劃與優化課程具有較強的專業性，涉及到的理論知識多而細，且較為復雜。學生首先需要掌握無線通信網絡的架構和組成、天線原理和結構、電波傳播模型、頻率分配、干擾控制等等，然后才能對網絡規劃與優化的具體步驟進行學習。在理論學習中學生會遭遇鋪天蓋地的知識點、縮寫詞、概念、公式等內容，對學生來說難免枯燥，也給教學帶來了許多困難。對于本課程來說，長篇大論地教授理論知識似乎不可避免，這樣往往會讓學生產生對立情緒，教學效果堪憂。理想情況下，先重點講解移動通信網絡的理論基礎，然后一步步介紹實際的網絡規劃和優化操作，會幫助學生打好堅實的基礎，在學習系統的理論知識之后再進行實踐，可以更順利掌握網絡規劃與優化的技術。然而實際情況下，如此多的內容需要在有限的課時內完成，比如我校該門課程的學時數僅為32學時，理論知識學習時間有限，還要留出足夠的時間來講解案例和實際操作，這樣教師不得不把大量內容以“填鴨”的方式灌輸給學生，容易使學生失去學習該課程的興趣和動力。

1．2課程內容更新速度太快

移動通信技術是近年來發展最快的技術之一，不僅僅是3G、4G的技術在飛速發展完善，5G技術也已經提上日程。移動通信技術課程教材的建設往往跟不上技術的發展，這就要求我們根據當前通信網絡的實際發展情況以及網絡規劃與優化實際操作的改變來修改教學內容。舊的通信技術逐漸被淘汰或改進，新的無線傳輸思想和概念不斷出現，并應用到新的系統中。在教學中需要使學生對現有移動通信系統及未來的發展方向有較為系統和全面的認識，從而對網絡規劃與優化操作的變化能夠從原理上進行理解和掌握，因此我們的教學內容必須及時更新，適應技術的發展，否則難以使學生學以致用，也勢必影響學生的學習興趣，從而影響教學質量。但如果不斷更新教材，對教師來說是比較沉重的負擔，因為每次更新教材教師都需要花較多的時間去閱讀和掌握，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，即使經常更新教材，也需要我們在教學中不斷自行修改和補充，這也進一步增加了教學的內容和難度。

1．3授課對象對移動通信基礎知識的掌握有所不足

在過去與網絡規劃與優化相關的教學論文中，經常會提到這門課程由于應用性極強且涉及大網絡做背景，需求一定的實驗和實踐操作，才能理論與實踐相結合，獲得較好的教學效果。而我們由于與企業進行合作，課程的對象不僅僅是本科生，也面向企業員工。過去的文獻指出，對一般高校學生來說，存在著理論和實踐脫節的問題：學校受限于資金和場地等原因難以提供相應的實驗和實踐環境，多采用傳統的課堂講授的方式，學生能接受的只有與網絡優化相關的一些原理性的方法、流程和算法知識，如果面臨實際的網絡操作就無從下手。針對這些問題，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，據我們所知，企業員工也存在著理論和實踐脫節問題，只不過和高校學生處于完全相反的方向。從我們對合作企業的了解來看，實際從事網絡規劃與優化工作的員工中有相當一部分并沒有系統學習過移動通信網絡的基礎課程。這些課程對學生的專業基礎知識需求較高，要求熟練掌握信號與系統、通信原理的基本知識，還要能用一定的電磁波、微波理論基礎來分析電磁波傳播特性。此外，相對有線傳輸方式，無線信號傳輸需要從時域和頻域的不同方面分析和理解信道、信號的特性。無線信號傳輸過程中存在很多不確定因素，采用的數學模型更加復雜，這樣就會有較為繁瑣的數學公式推導，要求學生有足夠的數學功底。學生必須先打好上述的這些基礎，再去學習通信技術的一系列基礎知識，才能達到對移動通信完全徹底的掌握。許多員工原本并沒有這方面的專業知識，或是對專業知識掌握不牢，主要是從實踐中學習網絡規劃與優化的步驟、要點等，往往知其然而不知其所以然，導致事倍功半。對于這樣的人員來說，如果從頭開始對移動通信網絡的基礎知識進行系統的補充，則需要消耗較多的時間和精力進行專門培訓，比較難以實現。

2無線通信網絡規劃與優化課程教學的幾點思考

基于上述歸納的問題，本文針對無線通信網絡規劃與優化教學提出幾點改進意見。

2.1明確授課目的，改變授課重點

本課程的目的有兩個方面：一是，為企業預培養合格的網絡規劃與優化人才；二是，為企業員工補充必要的無線通信基礎知識。這兩個方面看似有所區別，實際上存在著完全相同的核心。作為企業，必定會對新員工進行實際工作內容的培訓，以及讓老員工帶領新員工盡快熟悉操作。因此對高校來說，在教學過程中做到讓學生在較大程度上掌握對網絡規劃與優化的實際操作過程并不是必需的，但如果讓學生通過本科課程牢牢掌握無線通信基礎知識和網絡規劃與優化原理，這樣的學生能夠輕易理解每一個操作步驟的意義，因此可以預見能夠在企業順利完成培訓。另一方面，對企業員工開課的目的是給他們補充移動通信網絡的專業基礎知識，而實際操作對他們來說也早已熟悉。因此，與著重加強實驗、實踐教學環節的常見教學改革方向相反，我們做出對基礎理論教學環節進行著重加強的決定。但這并不意味著放棄在實驗、實踐方面的教學，畢竟本課程注重的是實用性，并且單純的理論教學會讓學生感覺本課程是一門生澀枯燥毫無用處的課程。為了對這方面進行兼顧，我們選擇將日常網絡規劃與優化工作中遇到的一些的實例進行拆分，把拆分后的適當部分加入到相應的理論知識點中作為例題，這樣既可以讓學生對實際操作有一定的了解，避免理論脫離實際；又可以為理論教學添加必要的緩沖和總結，避免枯燥的理論教學。而這種做法的難點在于對實例的選擇和拆分有比較高的要求，需要花費較多的精力去解決，但好處在一勞永逸：一旦完成這方面的例題準備，哪怕通信技術再更新，也只需要在同一層次和方向上找類似的實例進行同樣的拆分。在此之外，我們也會請企業教師進行數個課時的授課，主要是在講解網絡規劃與優化的流程之后帶給學生更多實例，這些實例的復雜程度比理論教學中遇到的更高。

2．2對教學內容進行精簡和改動

由于本課程覆蓋范圍太大，知識點太多，且授課時間有限，需要對教學內容進行精簡和改動，這樣可以充分利用授課時間，以傳授更多實用信息。首先，盡可能避免把上課時間浪費在教授過時的或者已經學習過的知識上。例如，在目前的課程內容中一般會安排天線原理、電波傳播模型等章節作為基礎知識進行教授，然而這些章節的知識點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，授課時要注意避免知識上的重復，對已經學習過的內容只需要進行簡單回顧即可，著重強調各章節之間的聯系，把教學重點放在學生比較不熟悉的領域，例如覆蓋、容量等等。然后，減少對掌握網絡規劃與優化具體操作來說沒有實際幫助的教學內容。例如公式推導過程，作為本科教材，經常會習慣性地將從已知公式推導得出新公式的過程放進課程中。這樣對學生來說固然容易加深理解，但對以實際應用作為目的的本課程來說其實意義不大。本課程的公式多且復雜，一一講解其來歷會占用太多時間，作為學生也很難全程都集中精力聽講，更何況很多公式都是從經驗公式推導而來，并沒有太多的理論意義。此外，根據對企業員工的調研，大多數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習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，兼顧不同的移動通信系統

目前運營商所服務的移動通信網絡是從2G到4G同時存在的，并且已經開始考慮5G網絡，因此我們的教學不僅需要兼顧歷代通信系統，還需要對它們之間的聯系進行承前啟后的分析講解。不同世代的移動通信系統之間有著非常多的異同，一一講解需要太多的時間，但因為課時的關系，我們需要在重點考慮網絡規劃與優化的層面上適當選擇相關的知識點進行詳細講解，對其余內容只能一筆帶過。移動通信系統的發展實質是移動通信向更快數據傳輸、更好服務的不斷發展。歷代的移動通信技術都離不開蜂窩網絡的基本架構，雖然技術細節存在很多不同，但網絡規劃和優化就是針對構成蜂窩網絡架構的每一個節點進行的，在這方面可以說是萬變不離其宗。因此我們把蜂窩網絡、天線選擇、頻率分配、覆蓋和干擾分析等學習任一代移動通信技術都不可缺少的基礎內容在前半部分的課程中進行講解，然后在講解技術方案和通信標準這些存在代差的內容時，才對各代移動通信系統加以區分。把重心放在對于經典移動通信系統的介紹，通過對不同系統的學習去更好地理解它們之間的異同，從而更進一步地體會不同系統對于系統容量，位置更新方式，鑒權方式，越區切換策略，信道的分配和使用等方面的處理，并且，更重要的，網絡規劃和優化方面的異同。

3結束語

無線通信網絡規劃與優化的教學不僅需要教師隨著通信標準的變化不斷更新教學內容，還要求教師能夠培養出適應這種變化的網絡規劃與優化人才。本文總結歸納了無線通信網絡規劃與優化在教學中出現的一些常見問題，并針對這些問題提出了三點改進建議。這些改進要求任課教師相當程度的投入，因此最好是能夠組織編寫一部專門的教材，我們已經在這方面做了一些工作，相信能對這門課程的教學起到足夠的幫助。

【參考文獻】

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作者：海凜 單位：南京郵電大學電子科學與工程學院