CN107424460A - 一种在线lte移动通信实验教学***及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线LTE移动通信实验教学***及实现方法，包括三大组成部分：(1)实验客户端软件。(2)实验云平台。(3)基于LTE小基站的移动通信***。LTE移动通信***通过本地LTE***代理与实验云平台相连，接收实验云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云平台。本发明提出的在线LTE移动通信实验教学***，用户不必进入真实实验环境，借助于客户端软件就能够远程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***。
Description
技术领域
一种在线LTE移动通信实验教学***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***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***是其重要组成部分。远程实验***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***，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***。
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***，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***，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***。
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***和方法，该***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***。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***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***中的设备，从而发送特定的命令给该设备；
S3.远程操控实验室设备：
在LTE移动通信***中的LTE***代理接收到实验云平台发来的命令后，把相关的命令发送给终端控制器、终端单元、智能运动体和摄像头等设备，这些设备根据要求执行相应的操作，包括打开/关闭4G终端、启动/关闭4G终端中特定的业务、控制智能运动体携带4G终端按照某种轨迹行走、启动/关闭和调整摄像头角度等，从而在远程配合用户完成实验项目；
S4.实验现场视频回传：
用户选择某项实验后，LTE移动通信***中的摄像头能够对实验现场进行摄像，并将拍摄内容回传到实验者使用的客户端上；拍摄的内容包括4G终端屏幕、终端单元的动作过程、智能运动体的运动过程；目的是让用户达到现场进行实验的效果；
S5.实验结果处理：
实验结果处理是指在实验结果返回到实验者所使用的终端，根据终端的属性进行显示；实验结果数据也可以保存在实验云平台，实验者通过实验客户端能够查看某项实验结果的数据，根据这些数据对实验项目进行分析，从而得出结论；
S6.实验报告管理：
客户端提供了不同权限用户对实验报告的操作功能，包括实验者在实验结束后提交实验报告；实验指导者查阅实验者的实验报告并进行批改、给出实验报告的成绩；实验者查看报告的批改情况以及查看实验报告的成绩；
S7.在线答疑：
在线LTE移动通信实验***的在线答疑功能是指用户在实验过程中，通过客户端上的“在线答疑”功能，不仅可以与远程的实验指导者进行交流，实现实时的答疑解惑，也可以与同时做实验的其他用户进行交流；在线答疑包括两种形式，一种是实验指导者进行答疑，另一种是人工智能进行答疑；
S8.实验大数据处理
实验云平台提供4部分功能，分别是：用户基础信息分析、用户实验行为分析、实验推送；给出按年龄段/性别/学校/做实验的人数统计、给出按时间段统计的注册人数；能够给出用户对某些实验项目的喜好程度、用户对实验设备使用率的统计分析、用户在实验预习上所花的时间、用户实验预测成绩分布、用户做实验所用的时长、用户从做实验到提交报告所用的时长、用户实验结果与预习时长/预习测试成绩/实验时长等之间的联系；根据用户实验行为分析的结果，向特定群体的用户推送相关的实验项目，这些实验项目是这些用户近期需要做的、或者是这些用户没有做过但是已有很多用户做过的。
有益效果：
本发明有效解决了传统实验室中实验地点、时间和实验人数受限的问题，为移动通信技术实践教学提供了一种随时随地做实验、实验设备资源共享的平台，具有重要的实际意义和很好的应用前景。
附图说明
图1本发明实施例的整体***框架图；
图2本发明实施例的技术方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施方式，对本发明所述的教育大数据处理***做详细描述。
如图1所示，一种用于在线LTE移动通信实验***，主要包括三个组成部分：
(1)实验客户端软件。实验者登录客户端软件后，可以远程操控LTE 移动通信***中的设备，完成实验过程，并在客户端软件上看到实验结果。同时，也能够从视频中看到实验室中实验的进行情况。客户端软件还提供实验操作指导、实验报告提交、实验成绩查询、实验答疑、实验数据统计分析等功能。
(2)实验云平台。完成对实验项目的控制，接受实验者发来的实验需求，进行分析后，发送相应的请求给LTE移动通信***中的LTE***代理；LTE ***代理控制实验室中相应设备的动作，并将结果回送给实验控制器；实验控制器按照一定的形式，把实验结果呈现到实验者所使用的终端上。
(3)LTE移动通信***。提供整套4G移动通信***；接受实验云平台的实验请求；通过终端控制器去控制终端单元、智能运动体等，进一步控制 4G终端的动作，以配合实验操作；网络摄像头，能够根据需要拍摄实验过程中的视频，回传给需要的实验者。
根据图1对本发明的***操作流程进行描述：
1.通过(1)实验客户端软件，实验者可以选择实验项目、远程操控LTE移动通信***中的设备完成实验、可以查看实验结果、提交实验报告、查看实验报告批改情况和实验报告成绩、可以在线答疑、可以查看实验平台的统计信息等。
2.通过(1)实验客户端软件，实验指导者可以查看实验报告、批改实验报告、给出实验报告成绩；实验指导者可以在线答疑、可以查看实验平台的统计信息等。
3.通过(1)实验客户端软件，管理员具有实验者和实验指导者的所有权限，除此之外，还有用户管理、虚拟设备管理、实验项目管理、统计管理等功能。
4.在线实验***的(2)实验云平台是整个实验***的控制核心，不仅起着连接实验客户端与LTE移动通信***的功能，也具有实验大数据分析功能。能够转发实验请求给LTE移动通信***，能够转发实验结果等信息给实验客户端。能够存储实验项目和实验相关信息，具有对相关信息进行统计分析的功能。
5.在线实验***的(3)LTE移动通信***通过LTE***代理与实验云平台交互，实验室中的终端控制器、终端单元、智能运动体、摄像头、4G终端等设备能够受控完成一些动作，配合用户完成特定的实验项目。使用户达到身处实验室的效果。
继续参考图1，本发明提出一个在线LTE移动通信实验***，涉及到的主要技术方法如图2所示，主要包括：
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***中的设备，从而发送特定的命令给该设备；
S3.远程操控实验室设备：
在LTE移动通信***中的LTE***代理接收到实验云平台发来的命令后，把相关的命令发送给终端控制器、终端单元、智能运动体和摄像头等设备，这些设备根据要求执行相应的操作，包括打开/关闭4G终端、启动/关闭4G终端中特定的业务、控制智能运动体携带4G终端按照某种轨迹行走、启动/关闭和调整摄像头角度等，从而在远程配合用户完成实验项目；
S4.实验现场视频回传：
用户选择某项实验后，LTE移动通信***中的摄像头能够对实验现场进行摄像，并将拍摄内容回传到实验者使用的客户端上；拍摄的内容包括4G终端屏幕、终端单元的动作过程、智能运动体的运动过程；目的是让用户达到现场进行实验的效果；
S5.实验结果处理：
实验结果处理是指在实验结果返回到实验者所使用的终端，根据终端的属性进行显示；实验结果数据也可以保存在实验云平台，实验者通过实验客户端能够查看某项实验结果的数据，根据这些数据对实验项目进行分析，从而得出结论；
S6.实验报告管理：
客户端提供了不同权限用户对实验报告的操作功能，包括实验者在实验结束后提交实验报告；实验指导者查阅实验者的实验报告并进行批改、给出实验报告的成绩；实验者查看报告的批改情况以及查看实验报告的成绩；
S7.在线答疑：
在线LTE移动通信实验***的在线答疑功能是指用户在实验过程中，通过客户端上的“在线答疑”功能，不仅可以与远程的实验指导者进行交流，实现实时的答疑解惑，也可以与同时做实验的其他用户进行交流；在线答疑包括两种形式，一种是实验指导者进行答疑，另一种是人工智能进行答疑；
S8.实验大数据处理
实验云平台提供4部分功能，分别是：用户基础信息分析、用户实验行为分析、实验推送；给出按年龄段/性别/学校/做实验的人数统计、给出按时间段统计的注册人数；能够给出用户对某些实验项目的喜好程度、用户对实验设备使用率的统计分析、用户在实验预习上所花的时间、用户实验预测成绩分布、用户做实验所用的时长、用户从做实验到提交报告所用的时长、用户实验结果与预习时长/预习测试成绩/实验时长等之间的联系；根据用户实验行为分析的结果，向特定群体的用户推送相关的实验项目，这些实验项目是这些用户近期需要做的、或者是这些用户没有做过但是已有很多用户做过的。
Claims (2)
1.一种在线LTE移动通信实验教学***，其特征在于，包括：
(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***：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，还包括视频回传***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。
2.如权利要求1所述***的实现方法，其特征在于，包通过以下步骤来实现：
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***中的设备，从而发送特定的命令给该设备；
S3.远程操控实验室设备：
在LTE移动通信***中的LTE***代理接收到实验云平台发来的命令后，把相关的命令发送给终端控制器、终端单元、智能运动体和摄像头等设备，这些设备根据要求执行相应的操作，包括打开/关闭4G终端、启动/关闭4G终端中特定的业务、控制智能运动体携带4G终端按照某种轨迹行走、启动/关闭和调整摄像头角度等，从而在远程配合用户完成实验项目；
S4.实验现场视频回传：
用户选择某项实验后，LTE移动通信***中的摄像头能够对实验现场进行摄像，并将拍摄内容回传到实验者使用的客户端上；拍摄的内容包括4G终端屏幕、终端单元的动作过程、智能运动体的运动过程；目的是让用户达到现场进行实验的效果；
S5.实验结果处理：
实验结果处理是指在实验结果返回到实验者所使用的终端，根据终端的属性进行显示；实验结果数据也可以保存在实验云平台，实验者通过实验客户端能够查看某项实验结果的数据，根据这些数据对实验项目进行分析，从而得出结论；
S6.实验报告管理：
客户端提供了不同权限用户对实验报告的操作功能，包括实验者在实验结束后提交实验报告；实验指导者查阅实验者的实验报告并进行批改、给出实验报告的成绩；实验者查看报告的批改情况以及查看实验报告的成绩；
S7.在线答疑：
在线LTE移动通信实验***的在线答疑功能是指用户在实验过程中，通过客户端上的“在线答疑”功能，不仅可以与远程的实验指导者进行交流，实现实时的答疑解惑，也可以与同时做实验的其他用户进行交流；在线答疑包括两种形式，一种是实验指导者进行答疑，另一种是人工智能进行答疑；
S8.实验大数据处理：
实验云平台提供4部分功能，分别是：用户基础信息分析、用户实验行为分析、实验推送；给出按年龄段/性别/学校/做实验的人数统计、给出按时间段统计的注册人数；给出用户对某些实验项目的喜好程度、用户对实验设备使用率的统计分析、用户在实验预习上所花的时间、用户实验预测成绩分布、用户做实验所用的时长、用户从做实验到提交报告所用的时长、用户实验结果与预习时长/预习测试成绩/实验时长之间的联系；根据用户实验行为分析的结果，向特定群体的用户推送相关的实验项目，这些实验项目是这些用户近期需要做的、或者是这些用户没有做过但是已有用户做过的。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171201 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |