基站基础及其运维 21

课堂教学设计首页专业班级：移动B2301通信A22012024年3月4日课程5G基站调试与运维课程类型理实一体学时2课题认识5G上课地点教学内容及学情分析建立5G网络整体框架认知教学目标1.了解课程学习规划、核心目标及学习资源，理解5G的核心定位与发展意义，区别于2/3/4G的技术升级本质；​2.掌握5G网络整体架构的三大组成部分，建立5G网络整体框架认知；​3.熟悉无线接入网的关键技术术语（AAU/RU/BBU、CPRI/eCPRI），为后续基站原理学习铺垫。课堂教学过程设计一、课程导入与架构核心认知（15分钟）1.课程导入（3分钟）：结合日常生活场景（手机通话、短视频、智能手表联网），引出本节课核心——移动通信网络架构。2.核心概念讲解（7分钟）：明确移动通信网络架构的核心定义。3.互动提问（5分钟）：“结合你身边的通信场景，猜想一下，移动通信网络需要具备哪些核心功能？”，邀请2-3名学生发言，结合学生回答，总结。二、移动通信网络架构核心组成（30分钟）本部分为课程重点，结合PPT实物图、架构图，逐一讲解三大核心组成部分，拆解功能、设备及应用价值，结合各代架构特点补充差异，强化理解。1.无线接入网（RAN）——“终端入口”（10分钟）。2.承载网——“传输血管”（8分钟）。3.核心网——“控制大脑”（8分钟）。4.协同逻辑总结（4分钟）。三、1G-5G移动通信网络架构演进（25分钟）结合PPT演进表格、架构图，按“架构特点-核心设备-核心差异-应用场景”的逻辑，讲解各代架构演进，突出“需求驱动升级”的核心逻辑，衔接各代核心设备差异，强化架构认知。1.演进整体逻辑（3分钟）。2.各代架构详细讲解（18分钟）：①1G（模拟通信）：架构简单，仅包含基础无线接入和核心控制模块，核心设备为模拟基站、“大哥大”，仅支持语音通信，覆盖范围窄，架构无明确分层，核心价值是实现移动语音联络；②2G（数字通信）：首次实现架构分层（无线接入网+核心网），无线接入网为GSM-RAN，核心网为2G核心网，核心设备为BTS、功能机，支持语音+低速数据（短信），架构更稳定，覆盖范围扩大，适配大众语音通信需求；③3G（宽带通信）：架构进一步完善，无线接入网为WCDMA接入网，核心网为UMTS核心网，；④4G（超宽带通信）：架构成熟，无线接入网为E-UTRAN，核心网为EPC，核心设备为eNodeB、智能手机，承载网正式成为独立组成部分，支持高速移动互联网，架构适配超清视频、直播等大带宽场景；⑤5G（全场景通信）：架构全面升级，无线接入网为NGRAN，核心网为5GC，核心设备为gNodeB、AAU、CU/DU及物联网终端，承载网分层更精细，支持大带宽、低时延、海量连接，架构适配工业物联网、自动驾驶、VR等全场景需求，实现“人-网-物”全连接转型。3.小组讨论（4分钟）：“结合各代架构演进，分析5G架构相比前几代，核心升级点是什么？结合应用场景说明”，2-3人一组展开讨论，每组派1名代表发言（1分钟/组），教师结合学生发言，补充总结5G架构的核心升级——设备更智能、分层更精细、协同更高效，适配多场景差异化需求。四、课堂练习、小结与休息（15分钟）1.即时练习（5分钟）。2.课堂小结（5分钟）。3.休息与课后提示（5分钟）：提示学生课后结合参考资料，梳理各代架构的核心设备差异，搜集1个5G架构应用案例（如工业物联网中的架构部署），为后续深入学习铺垫。教学反思同学们进入新的一门专业课，对于专业术语的接受和理解有个过程，在进行专业术语解释的时候，最好结合日常生活中的例子来帮助同学们接受和理解备注：课程类型可以选择填写理论课、理实一体课或实践课；教学目标根据课程内容特点按素质目标、知识目标、技能目标三方面进行描述；课堂教学过程设计不拘泥于统一格式，可以根据课程特点形式各异，但应包括教学环节及时间分配、教师活动设计、学生活动设计、教学手段（方法）、教学媒体（资源）使用、设计意图、学习要求或作业等方面，并在其中标注重点难点。一、课程导入与架构核心认知（15分钟）1.课程导入（3分钟）：结合日常生活场景（手机通话、短视频、智能手表联网），提问“我们每天使用的移动通信服务，背后是怎样的网络架构在支撑？”，引出本节课核心——移动通信网络架构，说明其是移动通信服务的“骨架”，所有通信业务都依赖架构的协同工作，激发学生学习兴趣。2.核心概念讲解（7分钟）：结合PPT架构示意图，明确移动通信网络架构的核心定义——由多个功能模块、设备及接口组成，实现终端接入、数据传输、业务控制的完整体系；核心核心逻辑：“终端→接入→传输→控制”，即终端通过接入设备连接网络，通过传输设备传递数据，通过控制设备统筹调度，完成通信过程。同时补充：蜂窝网络是移动通信网络的核心形态，大致分为无线接入网（RAN）和核心网两部分，手机通过无线接入网与基站建立无线连接，基站通过回程链路将连接转发至核心网，核心网与其他核心网互联，实现跨区域通信。3.互动提问（5分钟）：“结合你身边的通信场景，猜想一下，移动通信网络需要具备哪些核心功能？”，邀请2-3名学生发言，结合学生回答，总结架构的三大核心需求：接入功能（终端连接网络）、传输功能（数据传递）、控制功能（业务调度），为后续讲解架构组成铺垫。二、移动通信网络架构核心组成（30分钟）本部分为课程重点，结合PPT实物图、架构图，逐一讲解三大核心组成部分，拆解功能、设备及应用价值，结合各代架构特点补充差异，强化理解。1.无线接入网（RAN）——“终端入口”（10分钟）：①核心定位：负责终端与网络的无线信号交互，是终端接入网络的必经之路，相当于“网络大门”；②核心设备：结合各代演进特点，重点讲解主流设备——2G时代为基站收发台（BTS），3G时代为NodeB，4G时代为演进型基站（eNodeB），5G时代为5G基站（gNodeB）、AAU（有源天线单元）、RU（射频单元）、CU（集中单元）、DU（分布单元），简化技术细节，重点说明各设备核心作用（如AAU负责信号收发，CU/DU负责基带处理与资源调度）；③功能补充：结合手机上网、VR体验场景，说明无线接入网的核心作用——实现无线信号覆盖，保障终端与网络的稳定连接，传输速率、时延直接影响用户体验；④关键接口：简要介绍CPRI/eCPRI接口，说明其用于无线接入网内部设备的数据传输，适配不同部署场景需求。2.承载网——“传输血管”（8分钟）：①核心定位：连接无线接入网与核心网，负责数据高速、可靠传输，相当于“网络的血液循环系统”；②核心层次：前传（连接DU与AAU/RU）、中传（连接CU与DU）、回传（连接核心网与无线接入网），结合自动驾驶、直播场景，说明各层次的传输需求（如前传、中传需低时延，回传需大带宽）；③核心技术与设备：网关设备（CSG、ASG等）、传输技术（OTN、WDM），说明其作用是保障数据不卡顿、不丢包，支撑多场景通信需求。3.核心网——“控制大脑”（8分钟）：①核心定位：统筹调度网络资源，负责用户接入管理、数据转发、计费、业务策略控制，相当于“网络的指挥中心”；②各代核心网差异：2G核心网为2G核心网，3G为UMTS核心网，4G为演进分组核心网（EPC），5G为5G核心网（5GC），重点讲解5G核心网的核心网元（AMF、SMF、UPF、MEC），结合移动支付、工业控制场景，说明各网元的核心功能（如UPF负责数据转发，MEC实现低时延业务）；③功能补充：结合用户漫游、流量计费场景，说明核心网的核心价值——保障通信安全、统筹资源分配，支撑多业务、多终端接入。4.协同逻辑总结（4分钟）：结合PPT架构流程图，讲解三大组成部分的协同工作过程——终端（手机、物联网设备）通过无线接入网接入网络，无线接入网将数据传递至承载网，承载网将数据传输至核心网，核心网完成数据转发、业务控制，再通过承载网、无线接入网将数据反馈至终端，完成一次通信，让学生直观理解“入口-血管-大脑”的协同逻辑。三、1G-5G移动通信网络架构演进（25分钟）结合PPT演进表格、架构图，按“架构特点-核心设备-核心差异-应用场景”的逻辑，讲解各代架构演进，突出“需求驱动升级”的核心逻辑，衔接各代核心设备差异，强化架构认知。1.演进整体逻辑（3分钟）：总结架构演进核心规律——从简单到复杂、从单一功能到全场景支撑，从模拟到数字，每一代架构升级都源于应用场景的需求升级（如语音通信→数据通信→全场景通信），同时补充无线接入技术的演进（2G为GSM/CDMA，3G为WCDMA，4G为LTE，5G为NR），说明技术升级与架构升级的协同关系。2.各代架构详细讲解（18分钟）：①1G（模拟通信）：架构简单，仅包含基础无线接入和核心控制模块，核心设备为模拟基站、“大哥大”，仅支持语音通信，覆盖范围窄，架构无明确分层，核心价值是实现移动语音联络；②2G（数字通信）：首次实现架构分层（无线接入网+核心网），无线接入网为GSM-RAN，核心网为2G核心网，核心设备为BTS、功能机，支持语音+低速数据（短信），架构更稳定，覆盖范围扩大，适配大众语音通信需求；③3G（宽带通信）：架构进一步完善，无线接入网为WCDMA接入网，核心网为UMTS核心网，核心设备为NodeB、早期智能手机，支持高速数据传输，新增承载网雏形，开启移动互联网场景，架构适配手机上网需求；④4G（超宽带通信）：架构成熟，无线接入网为E-UTRAN，核心网为EPC，核心设备为eNodeB、智能手机，承载网正式成为独立组成部分，支持高速移动互联网，架构适配超清视频、直播等大带宽场景；⑤5G（全场景通信）：架构全面升级，无线接入网为NGRAN，核心网为5GC，核心设备为gNodeB、AAU、CU/DU及物联网终端，承载网分层更精细，支持大带宽、低时延、海量连接，架构适配工业物联网、自动驾驶、VR等全场景需求，实现“人-网-物”全连接转型。3.小组讨论（4分钟）：“结合各代架构演进，分析5G架构相比前几代，核心升级点是什么？结合应用场景说明”，2-3人一组展开讨论，每组派1名代表发言（1分钟/组），教师结合学生发言，补充总结5G架构的核心升级——设备更智能、分层更精细、协同更高效，适配多场景差异化需求。四、课堂练习、小结与休息（15分钟）1.即时练习（5分钟）：结合本节课知识点，布置3道简单练习，让学生快速作答，当场核对答案，强化记忆：①移动通信网络架构的三大核心组成部分是什么？②5G无线接入网的核心设备有哪些？③核心网的核心功能是什么？（可结合PPT提示，允许学生简要作答，重点考察核心知识点掌握情况）。2.