CN101986373A - 一种适用于通信类专业的教学实验系统及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于通信类专业的教学实验系统及实验方法，所述的系统包括实验仪器、通信设备、应用服务器和Web服务器，所述的应用服务器上安装有实验仪器和通信设备的控制程序，用于向实验仪器或通信设备发出控制指令，或接收实验仪器或通信设备返回的数据信息；所述的Web服务器通过局域网与应用服务器双向交换数据，通过局域网或Internet与客户端双向交换数据；所述的Web服务器安装有系统管理软件，并存储知识数据库，用于向学习者提供网页查询、浏览和实时测控实验的功能；所述的知识数据库中建立了课程知识、实验仪器功能信息、通信设备结构功能信息及信令协议信息等多个关系表，能够实时满足学习者的查询需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种教学实验系统，特别是一种适用于高等院校通信类专业的教学实验系统及实验方法。
背景技术
随着新一代通信技术的快速发展与大规模应用，信息化在我们的社会生活中扮演着日益显著的角色。信息化的社会要由信息化的人才来支撑，因此培养出具有创新精神和较强实践能力、支撑国家可持续发展的高素质人才，是高等教育肩负的历史使命。
长期以来，尽管在大学育人的模式上已经提出要培养具备较广的基础理论知识和较精的专业技术知识的人才，但是由于知识膨胀而导致的学科细分制约了大学教育培养人才目标的实现。另外，专业技术水平不断发展和专业技能的精细化需求造成设备不断更新投入，结果使教育成本不断地上涨，而通信类相关专业是工程性和实践性很强的专业，很多理论知识和技能必须在实践中学习提高。如何提高资金效率、降低不断上涨的教育成本，如何提高时间效率、使学生在有限的学习时间掌握更多的社会与生产实践的技能等，是目前困扰全球大学教育、企业人才需求的难题。
目前以通信类专业为例，专业培养模式上缺乏从整个专业的全局层面去考虑，没有一套实验系统能使学生将所学的基础理论与专业技术融会贯通。传统的教学实验系统主要采用电路仿真或软件模拟的方式，以具备GSM/GPRS和CDMA20001x两种移动通信模式的实验箱为例，系统主要包括基带成形模块、码元再生模块、PSK载波恢复模块、QPSK载波恢复模块、MSK/GMSK非相干数字解调模块、信道编码及交织模块、信道译码及解交织模块、CDMA发送模块、CDMA接收模块、IQ调制及解调模块、信道模拟模块、GSM/GPRS通信系统模块、CDMA20001x通信系统模块。该系统主要存在以下几个方面的不足：
第一，传统的教学实验往往是针对某一门具体课程开设，所使用的教学实验系统也只能满足一项或几项实验课程的要求。而且，传统的教学实验系统只是对课堂教学内容的验证，学员不能根据自己对知识的理解来构建一套完整覆盖整个专业的仿真系统。
第二，传统的教学实验系统无法将专业知识体系与通信业务流程、通信设备、信令协议的关系清晰地展现出来。同时，由于投资额巨大、技术更新周期短等原因，依赖传统的系统设备来建设一个能再现整个通信网的实验系统对大学教育来说是难以实现的。
第三，传统的教学实验系统所提供的在线学习功能，是将专业知识体系中的各个知识节点按照树状关系逐层展开，破坏了知识所固有的体系结构，也给学习者检索知识库带来不便。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种适合高等院校通信类专业的教学实验系统及实验方法，使得学生通过实验能对专业知识与通信业务流程、通信设备、信令协议的关系有清晰地理解，并且能够便捷地查找到自己所需要的知识库信息。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种适用于通信类专业的教学实验系统，包括实验仪器、通信设备、应用服务器和Web服务器，所述的实验仪器通过通用接口总线GPIB或网络与应用服务器连接，所述的通信设备通过自身配备的接口直接或经由接口转换的方式与应用服务器连接；所述的应用服务器上安装有实验仪器和通信设备的控制程序，用于向实验仪器或通信设备发出控制指令，或接收实验仪器或通信设备返回的数据信息；所述的Web服务器通过局域网与应用服务器双向交换数据，通过局域网或Internet与客户端双向交换数据；所述的Web服务器安装有系统管理软件，并存储知识数据库，用于向学习者提供网页查询、浏览和实时测控实验的功能；所述的知识数据库中建立了课程知识、实验仪器功能信息、通信设备结构功能信息及信令协议信息等多个关系表，能够实时满足学习者的查询需求。
一种适用于通信类专业的教学实验系统的实验方法，包括以下步骤：
A、学习者在客户端登录实验教学系统的网页，选择移动通信课程，此时在较大的尺度上可以查看到通信业务的流程图，并且能够进行通信业务的仿真实验；
B、学习者通过点击业务流程图上的各个环节，Web服务器在得到查询请求后检索知识数据库，向学习者的界面返回低一尺度更详细的数据信息，这时学习者看到的是更为详细的与该业务环节有关的移动通信设备功能信息和信令协议信息以及专业理论知识，并且能够进行移动通信设备工作过程模拟的实验；
C、学习者通过点击移动通信设备图中列出的各个设备，Web服务器在得到查询请求后检索知识数据库，向学习者的界面返回更低一尺度更详细的数据信息，这时学习者看到的是移动通信设备的内部结构组成图、所采用的相关技术和所涉及的专业理论知识点，并且能够进行技术原理的仿真实验。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所提出的知识数据库涵盖了专业理论知识、通信设备、通信业务流程和信令协议等信息资源，使得学习者既可以从宏观掌握整个通信的业务流程，也能从微观尺度去了解技术要点和理论基础。而且，建立了专业理论知识、通信设备、通信业务流程和信令协议间的映射关系，使得学习者在不同观察尺度下均能由点及面地掌握所学知识。
2、本发明通过在应用服务器端安装有仪器控制程序和设备驱动程序，依靠Web服务器发出的控制信息来控制实验仪器和通信设备实现信号采集、分析或模拟，实现了实验仪器、通信设备和仿真程序三者的联动，将理论学习与工程实践统一起来，解决了传统教学过程中理论与实践相互脱节的问题。
3、本发明适用于不同年级各个层次的学生使用，低年级学生通过使用该系统可以知道所学课程对今后专业学习的支撑作用，高年级学生能够将所学理论知识与专业技术融会贯通，有课题研究需要的学生可以通过构建仿真系统实现理论研究的创新。
附图说明
本发明共有附图2幅，其中：
图1为教学实验系统架构图。
图2为以移动通信为例的通信业务流程多尺度导航图。
图中，1、实验仪器，2、通信设备，3、应用服务器，4、Web服务器，5、客户端，6、业务流程，7、移动通信设备，8、通信设备结构，9、移动台，10、基站收发台，11、基站控制器，12、移动交换中心与访问用户位置寄存器，13、归属位置寄存器，91、发射模块，92、接收模块，93、CPU处理器，94、信道编码器，95、数字信号处理器，96、调制解调器，97、接口模块，101、合分路单元，102、收发信机单元，103、供电单元，104、电源监控板，105、定时传输管理板，106、传输扩展供电板，107、传输扩展板，108、风扇盒，109、时钟分配板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1和2所示，一种适用于通信类专业的教学实验系统，包括实验仪器1，通信设备2，应用服务器3，Web服务器4，客户端5。所述的应用服务器3安装有仪器控制程序和设备驱动程序，所述的Web服务器4安装有知识数据库和系统管理软件；所述的应用服务器3与实验仪器1之间使用通用接口总线GPIB线缆连接，可以进行双向通信；所述的应用服务器3与通信设备2之间使用设备标准接口连接，可以进行双向通信；所述的应用服务器3与Web服务器4均连接在局域网中，可以双向通信；所述的客户端5与Web服务器4存在于局域网或Internet。
一种适用于通信类专业的实验方法，包括以下步骤：
A、学习者通过客户端登录教学实验系统的页面，选择移动通信专题，Web服务器4接收到查询请求后，通过搜索知识数据库查找到业务流程6并将查询结果返回到学习者页面，学习者看到的就是完成一次通话所经过的设备，这时可以选择观看业务流程介绍或进行业务流程模拟。当选择观看业务流程介绍时，Web服务器4接收到该请求并由系统管理软件做出判断后，将请求转给知识数据库处理，知识数据库将业务流程的资料返回学习者所在的客户端5；当选择业务流程模拟时，Web服务器4在接收到该请求并由系统管理软件做出判断后，将请求转发给知识数据库处理，知识数据库将业务流程仿真程序返回学习者所在的客户端5；仿真程序运行，如需要调用实验仪器1或通信设备2资源时，调用请求经Web服务器4中系统管理软件处理，向应用服务器3发出控制信息，通过仪器控制程序或设备驱动程序来调用相应资源；
B、学习者点击客户端页面中业务流程6的各个环节，Web服务器4接收到查询请求后，通过搜索知识数据库并将查询结果返回到学习者页面，学习者看到的就是各个设备的详细流程介绍，其中有移动台9、基站收发台10、基站控制器11、移动交换中心与访问用户位置寄存器12、以及归属位置寄存器13的子业务流程，这时可以选择进行设备的仿真实验；当选择设备仿真实验时，Web服务器4在接收到该请求并由系统管理软件做出判断后，将请求转发给知识数据库处理，知识数据库将设备仿真程序返回学习者所在的客户端5；仿真程序运行，如需要调用实验仪器1或通信设备2资源时，调用请求经Web服务器4中系统管理软件处理，向应用服务器3发出控制信息，通过仪器控制程序或设备驱动程序来调用相应资源；
C、学习者点击客户端页面中移动通信设备7的各个设备，Web服务器4接收到查询请求后，通过搜索知识数据库并将查询结果返回到学习者页面，学习者看到的就是各个设备的详细内部结构8，以移动台9为例，其组成包括：发射模块91、接收模块92、CPU处理器93、信道编码器94、数字信号处理器95、调制解调器96和接口模块97；以基站收发台10为例，其组成包括：合分路单元101、收发信机单元102、供电单元103、电源监控板104、定时传输管理板105、传输扩展供电板106、传输扩展板107、风扇盒108和时钟分配板109；这时可以选择进行基础理论的学习或技术原理的仿真实验；当选择学习基础理论时，Web服务器4接收到该请求并由系统管理软件做出判断后，将请求转给知识数据库处理，知识数据库将业务流程的资料返回学习者所在的客户端5；当选择技术原理仿真实验时，Web服务器4在接收到该请求并由系统管理软件做出判断后，将请求转发给知识数据库处理，知识数据库将仿真程序返回学习者所在的客户端5；仿真程序运行，如需要调用实验仪器1或通信设备2资源时，调用请求经Web服务器4中系统管理软件处理，向应用服务器3发出控制信息，通过仪器控制程序或设备驱动程序来调用相应资源。
Claims (2)
1.一种适用于通信类专业的教学实验系统，其特征在于：包括实验仪器(1)、通信设备(2)、应用服务器(3)和Web服务器(4)，所述的实验仪器(1)通过通用接口总线GPIB或网络与应用服务器(3)连接，所述的通信设备(2)通过自身配备的接口直接或经由接口转换的方式与应用服务器(3)连接；所述的应用服务器(3)上安装有实验仪器(1)和通信设备(2)的控制程序，用于向实验仪器(1)或通信设备(2)发出控制指令，或接收实验仪器(1)或通信设备(2)返回的数据信息；所述的Web服务器(4)通过局域网与应用服务器(3)双向交换数据，通过局域网或Internet与客户端(5)双向交换数据；所述的Web服务器(4)安装有系统管理软件，并存储知识数据库，用于向学习者提供网页查询、浏览和实时测控实验的功能；所述的知识数据库中建立了课程知识、实验仪器(1)功能信息、通信设备(2)结构功能信息及信令协议信息等多个关系表，能够实时满足学习者的查询需求。
2.一种适用于通信类专业的教学实验系统的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、学习者在客户端(5)登录实验教学系统的网页，选择移动通信课程，此时在较大的尺度上可以查看到通信业务的流程图，并且能够进行通信业务的仿真实验；
B、学习者通过点击业务流程图上的各个环节，Web服务器(4)在得到查询请求后检索知识数据库，向学习者的界面返回低一尺度更详细的数据信息，这时学习者看到的是更为详细的与该业务环节有关的移动通信设备功能信息和信令协议信息以及专业理论知识，并且能够进行移动通信设备工作过程模拟的实验；
C、学习者通过点击移动通信设备图中列出的各个设备，Web服务器(4)在得到查询请求后检索知识数据库，向学习者的界面返回更低一尺度更详细的数据信息，这时学习者看到的是移动通信设备的内部结构组成图、所采用的相关技术和所涉及的专业理论知识点，并且能够进行技术原理的仿真实验。
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