[发明专利]一种在线LTE移动通信实验教学系统及实现方法

说明书

技术领域

一种在线LTE移动通信实验教学系统及实现方法，属于信息技术、多媒体技术和大数据技术在移动通信实践教学领域的应用。

背景技术

互联网络和多媒体等现代信息技术的快速发展，正深刻影响着教育行业，使得传统教学模式正在发生重大转变。当前，各高校都进行了数字化校园建设，而且基于校园网采用了各种信息技术手段提高教学效果。实验教学作为现代教学的重要组成部分，能够让学生通过实际动手操作来更好地理解和掌握理论知识，从而做到理论联系实际，深化教学效果。但是实际情况是，由于实验设备的成本问题以及实验课程学生数量的多变性，实验设备和器材不会大量购置，使得在规定的时间内，不能够实现很多同学同时进行实验操作。

在另一方面，由于实验室的封闭式管理使得实验设备和器材在课余时间处于闲置状态，尽管学生们有很多的课后学习时间，但是却不能够进实验室操作实验设备进行实验，同时学生们也不享有充分的时间进行动手操作，对于课程知识的理解很长时间仍然停留在理论阶段和简单的操作阶段，使得教学效果没有得到明显的改善。

现代信息技术和云平台的出现和发展，提供了改变实验教学模式的机遇，使得解决实验教学中出现的问题和矛盾成为可能。信息技术的快速发展，促进了远程开放实验平台的构建。远程实验解决了传统实验教学受到时空限制的问题，使学生可以更加灵活地在任何时间、任何地点开展实验操作。近年来，随着虚拟化和云计算技术的发展，各种基于云的实验教学方案被提出，各类应用系统也不断出现，在一定程度上满足了远程实验教学需求，提高了实验资源的利用率和服务学生的能力。

工科类专业的实验教学中，远程实验系统是其重要组成部分。远程实验系统能够解决实验仪器数量和质量不足的问题，学生可以利用网络，在任何时候，从任何地点远程访问实验室，完成实验操作，从而大大提高实验教学效率。国内外针对远程实验室进行网络实验管理和虚拟仿真实验的平台开发较多，但针对移动通信类设备进行远程监控和操作的远程实验室平台研究较少。移动通信是通信工程专业一门重要的专业课程，而且实践性很强，课程中涉及的很多概念和内容抽象而难于理解，因此通过实验来学习和掌握理论知识就非常重要。然而，由于设备昂贵以及地域上的限制等种种因素，很多院校还没有能力架构移动通信实验室，实践性环节很多是采用实验箱。本专利提出的在线LTE移动通信实验教学系统，用户不必进入真实实验环境，借助于客户端软件就能够身临其境地操作移动通信设备完成相关实验项目。解决了移动通信实验设备通过网络实现资源共享的问题、远程操控实验室设备问题、实验教学过程管理问题，实现了一种不受时间和空间限制的移动通信实验系统。

发明内容

技术问题：

本发明的目的是提供一种移动通信在线实验教学系统，以互联网和多媒体技术为支撑，提出了通过远程操控移动通信实验室中的设备完成多种实验项目的方法和系统，解决了移动通信实验设备通过网络实现资源共享的问题、远程操控实验室设备问题、实验教学过程管理问题，实现了一种不受时间和空间限制的移动通信实验系统。

技术方案：

本发明提供了一种用于远程在线做移动通信实验的系统和方法，该系统包括以下功能模块：

(1)实验客户端软件。提供实验平台接入功能、LTE网络工作原理学习功能、远程操控物理设备完成多项实验、实验现场视频显示功能、实验结果显示功能、实验报告相关功能、在线答疑功能。

(2)实验云平台。提供对实验者身份鉴权、实验者实验需求解析、传送实验者请求给物理实验室、传送实验结果给客户端、实验视频回传控制、实验报告存储、实验大数据存储和处理、实验者之间交互控制。

(3)LTE移动通信系统。提供真实的LTE网络设备和实验相关的设备，包括 LTE网络的无线接入网和核心网、4G智能终端，也包括视频回传系统和一些智能运动体。LTE网络通过本地的LTE实验代理与实验控制平台相连，接收实验控制平台发来的实验请求、控制本地设备的动作、返回实验结果给实验控制平台。

为实现具有以上功能模块的在线LTE移动通信实验室，涉及到以下技术方法：

S1.LTE移动通信实验MOOC：

实验MOOC内容是指在实验预习期间所使用的实验相关资料，包括多媒体的实验原理介绍、多媒体的实验操作指导、实验预习测试题。每个实验项目都有一套对应的MOOC内容。

S2.实验项目分析：

用户在客户端上选中某一项实验之后，实验云平台能够根据用户的需求，分析出该实验所涉及的LTE移动通信实验系统中的设备，从而发送特定的命令给该设备；