專利名稱：一種適用于通信類專業(yè)的教學實驗系統(tǒng)及實驗方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種教學實驗系統(tǒng)，特別是一種適用于高等院校通信類專業(yè)的教學實 驗系統(tǒng)及實驗方法。
背景技術(shù)：
隨著新一代通信技術(shù)的快速發(fā)展與大規(guī)模應用，信息化在我們的社會生活中扮演 著日益顯著的角色。信息化的社會要由信息化的人才來支撐，因此培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和 較強實踐能力、支撐國家可持續(xù)發(fā)展的高素質(zhì)人才，是高等教育肩負的歷史使命。長期以來，盡管在大學育人的模式上已經(jīng)提出要培養(yǎng)具備較廣的基礎理論知識和 較精的專業(yè)技術(shù)知識的人才，但是由于知識膨脹而導致的學科細分制約了大學教育培養(yǎng)人 才目標的實現(xiàn)。另外，專業(yè)技術(shù)水平不斷發(fā)展和專業(yè)技能的精細化需求造成設備不斷更新 投入，結(jié)果使教育成本不斷地上漲，而通信類相關(guān)專業(yè)是工程性和實踐性很強的專業(yè)，很多 理論知識和技能必須在實踐中學習提高。如何提高資金效率、降低不斷上漲的教育成本，如 何提高時間效率、使學生在有限的學習時間掌握更多的社會與生產(chǎn)實踐的技能等，是目前 困擾全球大學教育、企業(yè)人才需求的難題。目前以通信類專業(yè)為例，專業(yè)培養(yǎng)模式上缺乏從整個專業(yè)的全局層面去考慮，沒 有一套實驗系統(tǒng)能使學生將所學的基礎理論與專業(yè)技術(shù)融會貫通。傳統(tǒng)的教學實驗系統(tǒng) 主要采用電路仿真或軟件模擬的方式，以具備GSM/GPRS和CDMA20001X兩種移動通信模式 的實驗箱為例，系統(tǒng)主要包括基帶成形模塊、碼元再生模塊、PSK載波恢復模塊、QPSK載波 恢復模塊、MSK/GMSK非相干數(shù)字解調(diào)模塊、信道編碼及交織模塊、信道譯碼及解交織模塊、 CDMA發(fā)送模塊、CDMA接收模塊、IQ調(diào)制及解調(diào)模塊、信道模擬模塊、GSM/GPRS通信系統(tǒng)模 塊、CDMA20001X通信系統(tǒng)模塊。該系統(tǒng)主要存在以下幾個方面的不足第一，傳統(tǒng)的教學實驗往往是針對某一門具體課程開設，所使用的教學實驗系統(tǒng) 也只能滿足一項或幾項實驗課程的要求。而且，傳統(tǒng)的教學實驗系統(tǒng)只是對課堂教學內(nèi)容 的驗證，學員不能根據(jù)自己對知識的理解來構(gòu)建一套完整覆蓋整個專業(yè)的仿真系統(tǒng)。第二，傳統(tǒng)的教學實驗系統(tǒng)無法將專業(yè)知識體系與通信業(yè)務流程、通信設備、信令 協(xié)議的關(guān)系清晰地展現(xiàn)出來。同時，由于投資額巨大、技術(shù)更新周期短等原因，依賴傳統(tǒng)的 系統(tǒng)設備來建設一個能再現(xiàn)整個通信網(wǎng)的實驗系統(tǒng)對大學教育來說是難以實現(xiàn)的。第三，傳統(tǒng)的教學實驗系統(tǒng)所提供的在線學習功能，是將專業(yè)知識體系中的各個 知識節(jié)點按照樹狀關(guān)系逐層展開，破壞了知識所固有的體系結(jié)構(gòu)，也給學習者檢索知識庫 帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適合高等院校通信 類專業(yè)的教學實驗系統(tǒng)及實驗方法，使得學生通過實驗能對專業(yè)知識與通信業(yè)務流程、通 信設備、信令協(xié)議的關(guān)系有清晰地理解，并且能夠便捷地查找到自己所需要的知識庫信息。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種適用于通信類專業(yè)的教學實驗系統(tǒng)，包括實驗儀器、通信設備、應用服務器和 Web服務器，所述的實驗儀器通過通用接口總線GPIB或網(wǎng)絡與應用服務器連接，所述的通 信設備通過自身配備的接口直接或經(jīng)由接口轉(zhuǎn)換的方式與應用服務器連接；所述的應用 服務器上安裝有實驗儀器和通信設備的控制程序，用于向?qū)嶒瀮x器或通信設備發(fā)出控制指 令，或接收實驗儀器或通信設備返回的數(shù)據(jù)信息；所述的Web服務器通過局域網(wǎng)與應用服 務器雙向交換數(shù)據(jù)，通過局域網(wǎng)或Internet與客戶端雙向交換數(shù)據(jù)；所述的Web服務器安 裝有系統(tǒng)管理軟件，并存儲知識數(shù)據(jù)庫，用于向?qū)W習者提供網(wǎng)頁查詢、瀏覽和實時測控實驗 的功能；所述的知識數(shù)據(jù)庫中建立了課程知識、實驗儀器功能信息、通信設備結(jié)構(gòu)功能信息 及信令協(xié)議信息等多個關(guān)系表，能夠?qū)崟r滿足學習者的查詢需求。一種適用于通信類專業(yè)的教學實驗系統(tǒng)的實驗方法，包括以下步驟A、學習者在客戶端登錄實驗教學系統(tǒng)的網(wǎng)頁，選擇移動通信課程，此時在較大的 尺度上可以查看到通信業(yè)務的流程圖，并且能夠進行通信業(yè)務的仿真實驗；B、學習者通過點擊業(yè)務流程圖上的各個環(huán)節(jié)，Web服務器在得到查詢請求后檢索 知識數(shù)據(jù)庫，向?qū)W習者的界面返回低一尺度更詳細的數(shù)據(jù)信息，這時學習者看到的是更為 詳細的與該業(yè)務環(huán)節(jié)有關(guān)的移動通信設備功能信息和信令協(xié)議信息以及專業(yè)理論知識，并 且能夠進行移動通信設備工作過程模擬的實驗；C、學習者通過點擊移動通信設備圖中列出的各個設備，Web服務器在得到查詢請 求后檢索知識數(shù)據(jù)庫，向?qū)W習者的界面返回更低一尺度更詳細的數(shù)據(jù)信息，這時學習者看 到的是移動通信設備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成圖、所采用的相關(guān)技術(shù)和所涉及的專業(yè)理論知識點， 并且能夠進行技術(shù)原理的仿真實驗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明所提出的知識數(shù)據(jù)庫涵蓋了專業(yè)理論知識、通信設備、通信業(yè)務流程和 信令協(xié)議等信息資源，使得學習者既可以從宏觀掌握整個通信的業(yè)務流程，也能從微觀尺 度去了解技術(shù)要點和理論基礎。而且，建立了專業(yè)理論知識、通信設備、通信業(yè)務流程和信 令協(xié)議間的映射關(guān)系，使得學習者在不同觀察尺度下均能由點及面地掌握所學知識。2、本發(fā)明通過在應用服務器端安裝有儀器控制程序和設備驅(qū)動程序，依靠Web服 務器發(fā)出的控制信息來控制實驗儀器和通信設備實現(xiàn)信號采集、分析或模擬，實現(xiàn)了實驗 儀器、通信設備和仿真程序三者的聯(lián)動，將理論學習與工程實踐統(tǒng)一起來，解決了傳統(tǒng)教學 過程中理論與實踐相互脫節(jié)的問題。3、本發(fā)明適用于不同年級各個層次的學生使用，低年級學生通過使用該系統(tǒng)可以 知道所學課程對今后專業(yè)學習的支撐作用，高年級學生能夠?qū)⑺鶎W理論知識與專業(yè)技術(shù)融 會貫通，有課題研究需要的學生可以通過構(gòu)建仿真系統(tǒng)實現(xiàn)理論研究的創(chuàng)新。


本發(fā)明共有附圖2幅，其中圖1為教學實驗系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖2為以移動通信為例的通信業(yè)務流程多尺度導航圖。圖中，1、實驗儀器，2、通信設備，3、應用服務器，4、Web服務器，5、客戶端，6、業(yè)務流程，7、移動通信設備，8、通信設備結(jié)構(gòu)，9、移動臺，10、基站收發(fā)臺，11、基站控制器，12、移動 交換中心與訪問用戶位置寄存器，13、歸屬位置寄存器，91、發(fā)射模塊，92、接收模塊，93、CPU 處理器，94、信道編碼器，95、數(shù)字信號處理器，96、調(diào)制解調(diào)器，97、接口模塊，101、合分路單 元，102、收發(fā)信機單元，103、供電單元，104、電源監(jiān)控板，105、定時傳輸管理板，106、傳輸擴 展供電板，107、傳輸擴展板，108、風扇盒，109、時鐘分配板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步地描述。如圖1和2所示，一種適用于通信類 專業(yè)的教學實驗系統(tǒng)，包括實驗儀器1，通信設備2，應用服務器3，Web服務器4，客戶端5。 所述的應用服務器3安裝有儀器控制程序和設備驅(qū)動程序，所述的Web服務器4安裝有知 識數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)管理軟件；所述的應用服務器3與實驗儀器1之間使用通用接口總線GPIB 線纜連接，可以進行雙向通信；所述的應用服務器3與通信設備2之間使用設備標準接口連 接，可以進行雙向通信；所述的應用服務器3與Web服務器4均連接在局域網(wǎng)中，可以雙向 通信；所述的客戶端5與Web服務器4存在于局域網(wǎng)或Internet。一種適用于通信類專業(yè)的實驗方法，包括以下步驟A、學習者通過客戶端登錄教學實驗系統(tǒng)的頁面，選擇移動通信專題，Web服務器4 接收到查詢請求后，通過搜索知識數(shù)據(jù)庫查找到業(yè)務流程6并將查詢結(jié)果返回到學習者頁 面，學習者看到的就是完成一次通話所經(jīng)過的設備，這時可以選擇觀看業(yè)務流程介紹或進 行業(yè)務流程模擬。當選擇觀看業(yè)務流程介紹時，Web服務器4接收到該請求并由系統(tǒng)管理 軟件做出判斷后，將請求轉(zhuǎn)給知識數(shù)據(jù)庫處理，知識數(shù)據(jù)庫將業(yè)務流程的資料返回學習者 所在的客戶端5 ；當選擇業(yè)務流程模擬時，Web服務器4在接收到該請求并由系統(tǒng)管理軟件 做出判斷后，將請求轉(zhuǎn)發(fā)給知識數(shù)據(jù)庫處理，知識數(shù)據(jù)庫將業(yè)務流程仿真程序返回學習者 所在的客戶端5 ；仿真程序運行，如需要調(diào)用實驗儀器1或通信設備2資源時，調(diào)用請求經(jīng) Web服務器4中系統(tǒng)管理軟件處理，向應用服務器3發(fā)出控制信息，通過儀器控制程序或設 備驅(qū)動程序來調(diào)用相應資源；B、學習者點擊客戶端頁面中業(yè)務流程6的各個環(huán)節(jié)，Web服務器4接收到查詢請 求后，通過搜索知識數(shù)據(jù)庫并將查詢結(jié)果返回到學習者頁面，學習者看到的就是各個設備 的詳細流程介紹，其中有移動臺9、基站收發(fā)臺10、基站控制器11、移動交換中心與訪問用 戶位置寄存器12、以及歸屬位置寄存器13的子業(yè)務流程，這時可以選擇進行設備的仿真實 驗；當選擇設備仿真實驗時，Web服務器4在接收到該請求并由系統(tǒng)管理軟件做出判斷后， 將請求轉(zhuǎn)發(fā)給知識數(shù)據(jù)庫處理，知識數(shù)據(jù)庫將設備仿真程序返回學習者所在的客戶端5 ； 仿真程序運行，如需要調(diào)用實驗儀器1或通信設備2資源時，調(diào)用請求經(jīng)Web服務器4中系 統(tǒng)管理軟件處理，向應用服務器3發(fā)出控制信息，通過儀器控制程序或設備驅(qū)動程序來調(diào) 用相應資源；C、學習者點擊客戶端頁面中移動通信設備7的各個設備，Web服務器4接收到查詢 請求后，通過搜索知識數(shù)據(jù)庫并將查詢結(jié)果返回到學習者頁面，學習者看到的就是各個設 備的詳細內(nèi)部結(jié)構(gòu)8，以移動臺9為例，其組成包括發(fā)射模塊91、接收模塊92、CPU處理器 93、信道編碼器94、數(shù)字信號處理器95、調(diào)制解調(diào)器96和接口模塊97 ；以基站收發(fā)臺10為 例，其組成包括合分路單元101、收發(fā)信機單元102、供電單元103、電源監(jiān)控板104、定時傳輸管理板105、傳輸擴展供電板106、傳輸擴展板107、風扇盒108和時鐘分配板109 ；這時可 以選擇進行基礎理論的學習或技術(shù)原理的仿真實驗；當選擇學習基礎理論時，Web服務器4 接收到該請求并由系統(tǒng)管理軟件做出判斷后，將請求轉(zhuǎn)給知識數(shù)據(jù)庫處理，知識數(shù)據(jù)庫將 業(yè)務流程的資料返回學習者所在的客戶端5 ；當選擇技術(shù)原理仿真實驗時，Web服務器4在 接收到該請求并由系統(tǒng)管理軟件做出判斷后，將請求轉(zhuǎn)發(fā)給知識數(shù)據(jù)庫處理，知識數(shù)據(jù)庫 將仿真程序返回學習者所在的客戶端5;仿真程序運行，如需要調(diào)用實驗儀器1或通信設備 2資源時，調(diào)用請求經(jīng)Web服務器4中系統(tǒng)管理軟件處理，向應用服務器3發(fā)出控制信息，通 過儀器控制程序或設備驅(qū)動程序來調(diào)用相應資源。
權(quán)利要求
一種適用于通信類專業(yè)的教學實驗系統(tǒng)，其特征在于包括實驗儀器(1)、通信設備(2)、應用服務器(3)和Web服務器(4)，所述的實驗儀器(1)通過通用接口總線GPIB或網(wǎng)絡與應用服務器(3)連接，所述的通信設備(2)通過自身配備的接口直接或經(jīng)由接口轉(zhuǎn)換的方式與應用服務器(3)連接；所述的應用服務器(3)上安裝有實驗儀器(1)和通信設備(2)的控制程序，用于向?qū)嶒瀮x器(1)或通信設備(2)發(fā)出控制指令，或接收實驗儀器(1)或通信設備(2)返回的數(shù)據(jù)信息；所述的Web服務器(4)通過局域網(wǎng)與應用服務器(3)雙向交換數(shù)據(jù)，通過局域網(wǎng)或Internet與客戶端(5)雙向交換數(shù)據(jù)；所述的Web服務器(4)安裝有系統(tǒng)管理軟件，并存儲知識數(shù)據(jù)庫，用于向?qū)W習者提供網(wǎng)頁查詢、瀏覽和實時測控實驗的功能；所述的知識數(shù)據(jù)庫中建立了課程知識、實驗儀器(1)功能信息、通信設備(2)結(jié)構(gòu)功能信息及信令協(xié)議信息等多個關(guān)系表，能夠?qū)崟r滿足學習者的查詢需求。
2.一種適用于通信類專業(yè)的教學實驗系統(tǒng)的實驗方法，其特征在于包括以下步驟A、學習者在客戶端(5)登錄實驗教學系統(tǒng)的網(wǎng)頁，選擇移動通信課程，此時在較大的 尺度上可以查看到通信業(yè)務的流程圖，并且能夠進行通信業(yè)務的仿真實驗；B、學習者通過點擊業(yè)務流程圖上的各個環(huán)節(jié)，Web服務器(4)在得到查詢請求后檢索 知識數(shù)據(jù)庫，向?qū)W習者的界面返回低一尺度更詳細的數(shù)據(jù)信息，這時學習者看到的是更為 詳細的與該業(yè)務環(huán)節(jié)有關(guān)的移動通信設備功能信息和信令協(xié)議信息以及專業(yè)理論知識，并 且能夠進行移動通信設備工作過程模擬的實驗；C、學習者通過點擊移動通信設備圖中列出的各個設備，Web服務器(4)在得到查詢請 求后檢索知識數(shù)據(jù)庫，向?qū)W習者的界面返回更低一尺度更詳細的數(shù)據(jù)信息，這時學習者看 到的是移動通信設備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成圖、所采用的相關(guān)技術(shù)和所涉及的專業(yè)理論知識點， 并且能夠進行技術(shù)原理的仿真實驗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于通信類專業(yè)的教學實驗系統(tǒng)及實驗方法，所述的系統(tǒng)包括實驗儀器、通信設備、應用服務器和Web服務器，所述的應用服務器上安裝有實驗儀器和通信設備的控制程序，用于向?qū)嶒瀮x器或通信設備發(fā)出控制指令，或接收實驗儀器或通信設備返回的數(shù)據(jù)信息；所述的Web服務器通過局域網(wǎng)與應用服務器雙向交換數(shù)據(jù)，通過局域網(wǎng)或Internet與客戶端雙向交換數(shù)據(jù)；所述的Web服務器安裝有系統(tǒng)管理軟件，并存儲知識數(shù)據(jù)庫，用于向?qū)W習者提供網(wǎng)頁查詢、瀏覽和實時測控實驗的功能；所述的知識數(shù)據(jù)庫中建立了課程知識、實驗儀器功能信息、通信設備結(jié)構(gòu)功能信息及信令協(xié)議信息等多個關(guān)系表，能夠?qū)崟r滿足學習者的查詢需求。
文檔編號G09B19/00GK101986373SQ20101052004
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉劍, 樊磊, 潘登, 王智森, 袁愛霞, 高麗元 申請人:大連工業(yè)大學