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虚拟通信实验室构建及其应用价值 　　摘要：针对当前院校通信实验室在组建和教学使用中存在的问题，提出了构建一种新型虚拟实验室的思想。分析了虚拟实验室的组成和特点，指出了其在院校通信专业教学中的应用价值和推广意义。 　　关键词：通信 虚拟实验室 应用价值 　　 　　 1、引言 　　 当前，多数院校已开设了相关通信专业课程，构建了各类通信实验室，涉及各种通信手段和网络的组织运用，并安排了适当比例的实验课，提高了学员的通信设备操作能力、网络组织能力和通信指挥能力。但是，当前通信实验室存在以下问题：一、通信设备数量不满足教学和训练要求。二、日常教学训练导致设备器材的损耗较为严重；三、部分通信实验肯能会干扰其他单位的正常通信。针对上述问题，引入虚拟实验教学方法[1]，构建虚拟通信实验室，为学院通信专业创造高效、方便、低成本的实验课教学条件。 　??? 2、虚拟通信实验室的构建 　　 2.1 虚拟实验定义 　　 虚拟实验的概念虚拟实验是借助多媒体,仿真,以及虚拟现实(Virtual Reality,英文缩写VR)技术而产生和发展的一种实验模式,它起源于20世纪末,是以计算机为控制中心,利用软件技术构建系统的逻辑结构模型,协调相关硬件设备技术形成虚拟实验系统,并通过计算机网络形成虚拟实验系统网络化,这样就可以让学生通过计算机操作,像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目,所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。它是计算机技术、虚拟现实技术、人机交互技术结合的产物,也是教育领域应用信息技术的一种创新。 　　 2.2虚拟通信实验室的构成要素 　　 虚拟通信实验室，就是利用有线网络（IP）或无线网络（wiFi），将虚拟通信设备联接,组成虚拟通信网, 模拟实际通信网的功能，为实验课教学提供直观、方便、低廉的通信设备。其构成的三要素有：一是虚拟通信设备。所谓虚拟通信设备就是在通用PC机或嵌入式硬件平台的基础上，通过软件编程或硬件设计，在图形界面或硬件外观上与实际通信设备一致，并能实现各种通信设备的单机基本操作和组网功能；二是互联网路，将虚拟通信设备联接成网的有线或无线网络，主要有有线IP网或无线wiFi网；三是应用软件，即在操作系统的基础上，利用图形界面开发和网络编程开发工具，模拟各类通信设备的操作和联网工作。 　　 2.3虚拟通信实验室的分类 　　 根据虚拟通信设备硬件平台的不同，虚拟通信实验室主要分为“软虚拟实验室”和“硬虚拟实验室”：软虚拟实验室，在通用PC机上，只通过软件编程实现。优点是只需软件开发，相对简单，成本低；容易进行功能扩展，只需修改软件，可实现多种设备；不需要进行设备维护，出现问题只需重新安装软件。缺点是不形象直观，只能在软件运行后的界面进行操作，教学效果不是很好。 　　 硬虚拟实验室，以嵌入式技术为基础，通过硬件电路设计和软件编程实现。优点是形象直观，操作简单，教学效果好。缺点是开发相对复杂，成本高；通用性较差，根据不同的实际设备，要进行适当的软硬件更改；扩展相对复杂，需重新设计；容易造成设备损坏。 　　 2.4 虚拟通信实验室的关键技术 　　 虚拟通信实验室，核心就是完成虚拟通信设备的开发，主要涉及以下三个关键技术，即嵌入式系统的设计、图形界面开发和网络编程。 　　 嵌入式系统设计，主要针对“硬虚拟实验”，主要包括硬件电路的??计、设备外观的设计、驱动程序的开发、操作系统的移植、应用程序的开发等。 　　 图形界面开发，主要针对“软虚拟实验室”，由于这种类型的实验室，不能提供实际的设备，只能通过图形界面编程来实现与实际设备操作界面上的一致性，不同的通信手段的设备外观差异较大，即使相同通信手段的设备，不同型号之间也存在差异，而且很多复杂通信设备，接口种类繁多，操作面板也较为复杂，为了达到尽可能的一致性，需要的软件工作量较大。 　　 网路编程开发，一是完成虚拟设备之间的联网通信，二是实现虚拟设备中相关虚拟的网络参数与虚拟网络参数的对应。以无线电台组网为例，实际的无线电台组网是需要设置如下参数，信道频率、电台地址、网络号、组号、调频密钥、调频表等参数，在工作时，就需要将这些参数映射到通用PC机中网络IP地址等网络参数。 　　 3、虚拟实验室的应用价值 　　 3.1在数量上满足教学要求 　　 一方面，相比实际的通信设备，虚拟通信设备，尤其是“软”虚拟通信设备，只需要一台通用的PC机即可，而且在软件上还可以实现不同种类的通信设备，因此实验室建设成本较低、损耗小、维护简单，可大量设备院校，在数量上满足教学要求。另一方面，随着以数字化信息资源为主要内容的网络技术飞速发展。上网获取信息已经逐渐被人们所接受并称为主要手段。这样，虚拟实验室网上运行，便可以实现实验室的对外开发，实现“