通信技术的基本概念范文

导语：如何才能写好一篇通信技术的基本概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：电子通信技术；农业发展；有线通信；无线通信

1通信技术的基本概念及其在农业生产中的发展现状

1.1通信技术的基本概念

通信技术在现代化社会中已经十分普遍，主要是通过电子设备传播数据、语言、图像等信息的传输系统。其按照传输媒质可以分为有线通信技术和无线通信技术。

1.2通信技术在农业生产中的发展现状

高科技农业生产方式在世界各地的农业领域十分盛行，大大减少了人力的资源和费用，同时提高了农业生产的工作效率。我国相比于其它发达国家来说，通信技术在农业领域的研究起步较晚，但是我国对于通信技术在农业生产领域的研究速度是十分快速的，在我国大部分地区已经具备相对完善的通信系统[1]。但仍有少部分地区通信技术在农业领域的研究应用中存在着许多问题，例如，农户思想传统，对通信技术的认识不足，认为其安装成本高、暂时利益小，从而不愿意在通信设备上进行投资。因此，我国要加强对通信技术的研究力度，解决通信技术在农业生产领域中的难题，实现全方面的农业生产信息化发展。

2通信技术在农业生产中的应用

2.1有线通信技术在农业生产中的应用

有线通信技术是通过两个不同空间的电子设备作为传送数据的媒介，其优势在于传播数据稳定、抗干扰能力强等。在农业生产领域常用的通信技术主要有RS-232/422/485、Field-bus、Ethernet等。RS-232/422/485在农业生产早期应用较为广泛的有线通信技术受到地势、距离以及环境的影响，其安装以及维修的成本较高，当受到恶劣天气或是环境变化的影响事，容易导致电子通信设备受损，从而降低其传播数据的质量，因此这种通信技术逐渐被农业生产所被淘汰。Field-bus技术在农业发展的几十年间不断研究和创新，在40多种技术中最具代表性的有CAN、PROFIBUS、FF等。它取代了传统的分布式控制系统，实现了用户的互操作性、网络的开放性、通信网络的全数字化。虽然这种技术可以节省成本及硬件数量，但其受到距离的限制，要依靠Ethernet和信息网的骨干Inter-net进行传送数据，这两种通信技术的融合对实现全球化生产以及精细化生产起到促进作用。

2.2无线通信技术在农业生产中的应用

无线通信技术根据所需通信距离可以氛围短距离无线通信技术和长距离无线通信技术。短距离无线通信技术包括无线局域网以及无线个域网，长距离无线通信技术包括无线广域网和无线城域网。无线广域网主要采用GSM，GPRS，CDMA，GPS和3G等常见的全球化通信技术；无线城域网采用WiMAX（全球微波接入互操作性）通信技术，可以利用天线向地面设备提供高效的互联网连接；无线局域网就是生活中最为普遍的WI-FI，用户只需简单的操作和小小的投资就能获得良好的网络资源。但是Wi-Fi受距离限制和环境的干扰而产生信号强弱变化，其路由器电子设备耗电量大；无线个域网主要包括Bluetooth，IrDA，RFID等技术，小范围下的个体间传播数据的网络通信技术。在农业现代化发展的建设中，无线广域网在大型农业设施及其管理领域中获得极大的收获，例如，根据GPRS、GPS、GSM等技术为设计基础的土壤信息实时监测系统、农田水样数据监测系统、温室大棚控制系统等。方便农户实时掌握农作物状态的同时，极大的提高了生产效率。另外，随着通信技术在农业生产领域研究的深入，无线个域网在农业科技工作者的研究下也取得了许多成果，例如基于红外线技术为基础的变量磷肥施肥系统、以蓝牙技术为基础的温室环境控制系统、对农作物灌溉水量的控制系统等。无线通信技术在农业生产中的应用较有线通信技术的应用更为广泛，因为无线通信技术在设备的建设和维护方面的资金更为低廉、组网操作便捷、扩展更为灵活，可以根据不同的生产需求使用不同的无线通信技术，促进我国农业设施的自动化、信息化、智能化的建设[2]。

3结束语

电子通信技术在农业生产中的应用是未来农业发展的必然趋势，根据不同的农业生产需求可以选择与之相对应的通信技术，在合理使用现有通信技术的同时，加大对新型农业装备通信技术的研发力度，促进我国精细化农业的发展，为我国农业生产提供新的现代化发展方向。

参考文献：

[1]刘涛，郑承云，张宾.无线通信技术在现代农业中的应用[J].现代农业，2010(12)：174-175.

篇2

【关键词】 移动通信技术 物联网 应用研究

引言

在我国举行的第十二个五年规划的会议中，物联网的开发得到了我国政府的高度重视。近几年，物联网的高速发展有目共睹。事实上，早在2010年初，我国总理就在报告中明确指出要把物联网纳入我国重点发展的产业中，换言之，物联网的发展前景是被大家所认可的，它已经成为我国信息产业发展中必不可少的一部分。显然，我们的生活也因为物联网的出现而发生了翻天覆地的变化。互联网技术已经进入了成熟的阶段，它在物联网的推广和发展中扮演着不可或缺的角色。

一、物联网的基本概念

物联并不是一个新兴的概念，早在20世纪末期，微软总裁便提出了物-物的概念。随后，这一想法得到了世界知名学府麻省理工的认可，并且正式对物联网的概念进行了详细的叙述。

几年后，这一概念再度被国际电信进行补充，由此可见，物联网的发展已经得到了世界多个国家的认可。从本质上来说，物联网就是建立一个实现物体与物体之间的信息交换的网络，这一网络的建设需要借助多种电子信息技术完成物体信息的采集工作，并且对其进行转换，最终达到物体信息传输的目的。物联网的信息传输突破了距离的限制，并且能够进行自动化的系统管理，实现人对物品的信息管理，位置感知和实时监控等。

二、物联网的基本结构

作为信息产业的新兴产物，物联网的结构并不简单，主要分为三个层面，分别是应用、感知和网络。

1、应用。在物联网的架构中，应用位于最高位置，它的作用是实现人对物体的管理和实时操控。

2、感知。和应用层相反，感知是物联网架构的基本，它与所有位于物联网的物体都有接触。

3、网络。网络是实现物联的根本，没有网络就无法实现物体之间相互通信。因此，它贯穿于应用层和感知层之间，它的作用是传递经过感知层采集到的物体信息。

三、物联网的特点

物联网跟互联网之间是有很大不同的，物联网具有延长性强，能够与国民经济息息相关的特点。物联网与人们的生活各方面都有联系，可以说是无所不在。

首先，物联网是需要部署多种传感设备，在感知技术中运用十分广泛。它的每一个传感器都有自己的信息源，感知的事物来自各个方面。

其次，物联网涉及的范围非常广，它具有很强的包容性。在信息产业整个行业中，物联网都能涉及到，通信、传感、网络各个领域都有它的身影。所以提供的服务也是多样化的，服务形态以及应用能够实现多种组合。

再次，物联网可以对物体进行智能控制，具有较强的处理能力。物联网能够让传感器进行智能处理，获取到相应信息后发出指令，让传感器进行智能化处理。

四、移动通信技术在物联网中的应用

物联网的信息节点具有广泛性与移动性的特点，它的网络融合技术非常强。所以它的通信主要是以无线为主的，移动通信技术是当前物联网技术的主要手段之一。

五、移动通信系统在物联网中的应用方式

移动通信系统的组成较为复杂、在传输、管理、维护上都有专门的系统负责。所以移动通信在互联网中的应用方式是包括多方面的：

1、移动通信系统中的移动终端能够随时随地进行网络节点移动，能够与互联网感知终端互通，它是互联网信息当中的通信节点，也是通信过程中的传输介质。

2、移动通信技术非常成熟，覆盖区域非常广，在物联网中可以作为传输网络来使用。

3、移动网络维护平台的管理维护功能都非常传输，能够确保使用过程的安全性。物联网使用移动通信功能来进行管理维护是绝对没问题的。

六、移动通信在物联网中应用的现状与展望

近些年，移动通信技术与物联网技术发展非常迅速，移动通信在物联网中的使用已经渐渐开始。但是，使用的范围还是有行业限制的，并没有完全的运用到生活方方面面中，如果要使该技术与人们生活息息相关，就应当继续努力，抓紧实现物联网与移动技术相通的规范制度。还需要不断创新，把物联网运用到日常生活中，加快移动技术在物联网中的运用脚步，让大家都能够意识到物联网的重要性，并且把物联网运用到生活中。

参 考 文 献

篇3

[关键词]光纤通信 多媒体 教学

[作者简介]张竞秋（1974— ），女，吉林长春人，长春理工大学通信工程系，讲师，硕士，研究方向为光纤通信、通信网理论；朴燕（1964— ），女，朝鲜族，吉林吉林人，长春理工大学通信工程系，教授，博士，研究方向为数字图像处理；王宇（1974— ），女，吉林梨树人，长春理工大学通信工程系，副教授，博士，研究方向为数字图像处理。（吉林 长春 130022）

[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004—3985（2012）29—0169—02

“光纤通信”课程是电子信息类本科生的一门重要专业主干课程，在培养通信工程、电子科学与技术、电子信息工程等专业人才中占有重要地位。该课程结合光电子和通信技术的飞速发展，系统介绍了现代光纤通信的基本原理、基本概念、基本技术和基本分析设计方法、光纤光缆、通信光器件及光纤通信系统原理等，为学生学习后续的光纤通信设备、光缆线路工程、综合布线工程、宽带接入技术及现代通信技术等通信专业课程奠定基础；同时，对培养学生综合应用以前所掌握的通信系统基本知识、数字通信基本知识等有良好的促进作用。“光纤通信”课程涉及了诸如通信、材料、固体物理、量子力学、电子等众多学科的内容，具有理论基础深、涉及内容广、知识更新快等特点，是一门基础理论与工程实践联系十分紧密的专业课程。

一、“光纤通信”课程多媒体教学的现状

1.过分强调和依赖多媒体。就“光纤通信”课程来说，其内容繁多复杂，课程内容更新较快，而同时由于教学改革的需要，课时普遍不足。在这样的情况下，大部分教师过分追求教学进度和信息量，使得在“光纤通信”的课堂上经常是教师满堂灌，学生眼球跟着多媒体课件如过眼云烟地听课，没有足够的理解和记忆的时间，这样的多媒体教学显然影响学生对知识的掌握。

2.多媒体课堂主导和主体缺失。在“光纤通信”课程多媒体教学的课堂上，教师的主要注意力多数放在了演示和解说上，学生的主要注意力多数也只能约束在被动地接受上。课堂上忽视了教学过程中教师为主导、学生为主体的教学理念。教学过程中，缺少教师和学生的交流互动，课堂气氛单调、枯燥、乏味。这样的课堂氛围会使学生产生厌倦情绪，非常不利于课堂教学。

3.多媒体使用形式单一。光纤通信课程的内容涉及了许多不同类型的知识点，比如理论性较强的光传输的基本概念、定理；实践性较强的光通信器件和设备；前沿性较强的光通信新技术等。但在多媒体教学中反映出来的一个问题是，多媒体教学没有具有针对性地服务于这些不同类型、不同特点的知识点，而只是放电影似的把教师的教学课件在课堂上放映一遍。这样的多媒体教学形式单一，不能很好地服务于光纤通信的课堂教学，无法达到形式与内容的完美统一。

4.多媒体课堂内容安排不尽合理。光纤通信课程涉及的知识面较广，包括了很多学科的知识，如电子、通信、材料、量子力学、固体物理等。这就使得在光纤通信课程的教学过程中必须要很好地把握知识结构和脉络、分清主次和各部分知识之间的关系。而在本课程的多媒体课堂教学中，有很多教师一味地追求内容的广度，凡是与课程内容有牵连的内容，不论学生的接受程度如何统统纳入到多媒体课件中来，这就造成了多媒体课堂喧宾夺主，重点、难点内容不突出，从而使各部分知识点很难在学生的头脑中形成清晰的框架，严重影响了教学效果。

二、“光纤通信”课程多媒体教学的探索

1.适量使用多媒体。毋庸置疑，运用多媒体教学是实现现代化教学的手段之一，但它绝不是教学现代化的全部。多媒体教学主要有两大优点，其一是用多媒体教学比较直观、生动，容易突破重点难点；其二是可以有效扩展课堂容量，提高教学效率，开阔学生视野。光纤通信课程多媒体教学中我们要了解运用多媒体教学的目的，适量地使用多媒体，使之真正成为提高教学质量、增强教学效果的辅助教学手段。在光纤通信的多媒体课堂教学中，多媒体教学目的之一在于要比较直观地反映一些比较难于理解的基本概念、基本理论，例如对于光传输理论中抽象的概念就可以采用动画演示的方法，而在重要公式的推导、重要例题的讲解上则不适合采用多媒体讲解。这样在课堂上才能准确把握课堂节奏，使学生既理解了抽象的基本概念又能跟上教师的思路，掌握公式定理的来龙去脉，从而更好地掌握各个知识点。

2.适时使用多媒体。课堂教学是师生共同活动的过程。在多媒体课堂教学中，教师、学生、教材和媒体四要素必须相互联系，相互制约，形成一个有机的整体，才能达到很好的教学效果。教师是教学过程中的组织者、指导者、帮助者和促进者，而不是知识的灌输者；学生是知识意义的主动建构者，而不是外界刺激的被动接受者和知识的被灌输者；教材中所提供的知识是学生主动建构的对象，而不是教师向学生灌输的内容。媒体是创设学习情境，学生主动学习、协作、探索和完成知识意义建构的认知工具，而不是教师灌输知识的手段和方法。可见多媒体辅助教学仍然要充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，同时突出多媒体教学的辅助功能。“光纤通信”课程既有较强的理论性，又有很强的实践应用背景，要使学生掌握必需的基础理论，同时又具备动手能力，达到应用型人才的培养目标，最大限度地调动学生学习的主动性和积极性，必须采用灵活多样和行之有效的教学方法和教学手段。在“光纤通信”课堂上教师更应注重展开互动式教学，不时地提出一些启发性的问题，让学生思考，进行讨论，打开思维。这样学生置身于“提出问题（带着问题）—分析问题—实际验证（解决问题）—再提出问题” 的循环中，把教师课堂知识的传授过程转化为学生不断解决问题的过程，不仅可以使学生对相关理论有更深刻的认识，而且可以使学生在分析问题、解决问题的能力方面受到训练、得到提高。这就要求在光纤通信的多媒体课堂教学中要适时地使用多媒体，使教与学在不断互动的过程中完成。例如在讲解光纤通信技术起源的内容时要在“光纤技术的起源—光通信的需求—为什么是光纤—有什么用—要解决什么问题”思路的带领下逐步深入。首先通过图片、画面等展现光通信技术的起源，然后提出问题：光通信的需求是什么？为什么是光纤？通过学生和教师的互动交流，最后利用多媒体总结光纤的特点、展示光纤的作用。接下来可以继续就“需要解决什么问题”，结合前面学生已经掌握的知识点展开更进一步的讨论，从而激发学生对后续内容学习的兴趣。

3.科学使用多媒体。“光纤通信”课程教学内容分为光纤传输理论、光器件、光纤通信系统、光纤通信新技术四大部分。采用多媒体教学时应根据各部分知识的特点科学地选择不同形式的多媒体，以便让学生更容易接受并掌握知识。光纤传输理论这部分内容抽象、公式复杂，如光在光纤中传输的波动原理，其公式推导非常烦琐抽象，致使学生理解起来非常困难。在教学过程中可以采用Matlab软件将其中的数学推导及分析过程简化，使相应分析形象具体地展现给学生，使学生能够理解其中抽象的理论知识。光器件部分主要涉及光纤通信中使用的无源光器件，如光连接器、光定向耦合器、分支器光分差复用器、光滤波器、隔离器等，以及有源光器件，如激光器、光探测器、光放大器、全光波长变换器、MEMS器件、光开关、光路由器等。对光器件部分的讲授应尽量采取理论联系实际的教学方式。在专业实验室没有光通信相关光器件的情况下，可以通过多媒体手段向学生展示各类光器件的外观及应用情况，以弥补学生没有感性认识的缺憾。此外，光纤通信技术的发展可以说是伴随着光通信器件技术水平的发展而发展的，因此在多媒体教学过程中应着重介绍这些光器件的近期研发现状及未来发展趋势。光纤通信系统这部分内容分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统，主要突出设计思想和实际应用，因此最适合采用软件仿真的演示教学法，使学生能够对光纤通信系统的实际应用更直观地了解，提高学生的综合应用能力。为节约课堂占用过多时间，可以采用教师课堂演示仿真过程、讲授建模的基本原理和学生课下自学仿真方法的方式，通过一些简单例子，培养学生对于该部分内容的学习兴趣，加深学生对基本原理的掌握，提高各种通信系统的总体设计能力。对于光纤通信新技术这部分内容，由于光纤通信的发展日新月异，其新技术层出不穷，为有效拓展学生的知识眼界可以在多媒体教学过程中采用如下方式：（1）将搜集到的光纤通信新技术资料以PPT的形式向学生讲授和展示，使学生对该部分内容有具体的了解。（2）视频播放部分专题科教片，之后让学生自由选题撰写文献综述性论文，充分调动学生的自主学习能力。

4.合理安排多媒体。就光纤通信课程来说，由于涉及的知识面较广、技术更新较快，要在有限的课时内既交代清楚基本理论同时又能实时地介绍新材料、新技术、新方法，就要求教师在多媒体课堂教学内容安排上精心设计、合理安排，做到结构框架清晰、教学重点突出、教学难点突破，避免过分追求信息量和新奇特，造成喧宾夺主。例如在光通信用器件课程内容上应简洁清晰地反映各种器件的外部特性和实际应用，而避免涉及过多的器件内部原理；在光通信新技术内容上，应注重采用专题式的按照几大发展方向提纲挈领地介绍，应避免过分追求面面俱到而冲淡了对课程整体方向的把握。

三、“光纤通信”课程多媒体教学效果的体现

在光纤通信课程多媒体教学方法的不断探索和实践过程中，通过合理、适量、适地、适当地使用多媒体，调整多媒体授课方式方法，取得了一些显著的教学效果：一是提高了课堂教学效率，优化了课堂教学结构。对光纤通信课程繁多复杂的知识内容，在48学时有限的教学时间内，多媒体教学的合理应用使得课堂教学结构明显改善、教学效率明显提升。二是突出了课堂教学重点，突破了课堂教学难点。特别是对光纤通信课程中光传输理论内容中较难理解和掌握的基本概念基本理论，课堂效果很好。三是体现了学生的主体地位，突出了教师的主导作用。多媒体教学方法的调整，改善了以往教学中教师学生缺乏互动交流、教学氛围沉闷、枯燥的现象，课堂教学异常活跃。

总之，形式多样的多媒体教学，以其自身具有的直观性、交互性、动态性和多功能等优势，为光纤通信课堂教学提供了崭新的教学手段，在光纤通信课程教学中起着十分重要的作用。但是任何先进的教学手段都必须通过教师才能发挥作用，多媒体教学的使用也必须建立在充分发挥教师这一“活媒体”功能的基础之上。教师应在用好、用活软件上多下工夫；在多方法结合、多手段应用上多做文章；在教学观念、教学思想、教学设计上多用气力，充分发挥和提升多媒体教学的优势，使光纤通信的教学效果进一步提升。

[参考文献]

[1]时书丽，曾子铭.计算机辅助教学在光纤通信专业课程中的应用[J].辽宁大学学报（自然科学版），2006（4）.

[2]裴文彬.多媒体使电类专业课的教学如虎添翼[J].科学大众（科学教育），2011（6）.

[3]曹雪，李新营.《光纤通信》课程教学内容与方法的改革[J].甘肃联合大学学报（自然科学版），2010（1）.

篇4

关键词：电网光纤 通信技术 应用与发展

1 概述

信阳电网通信系统在过去相当长的时期内，一直依赖电力线载波和微波通信。自2005年逐步引入光纤通信技术以来，已形成基础网（光纤、电力线载波、微波系统、接入系统）、支撑网（信令网、同步网、网管网）和业务网（数据通信网络、电视电话会议系统、交换系统）组网方式。经过多年的建设，一个2.5Gbit/S的地区接入网（Access Network）已初具规模，公司内部网络将于2015年覆盖全市所有变电站及乡所等办公场所，并逐步达到2*10G传输容量等级。网络按照“分层设置，统一管理，带宽共享，分区操作”的模式建设、运行和管理，以保障通信网络的统一性和整体性；并逐步实现省调直调220KV以上站点“双光缆，双设备”接入。信阳电网目前主网构架500KV河站一座，220KV信阳站、潢川站、蓼城站、茗阳站、曹湾站、彭庄站、弦城站、沙港站、桂园站、葵花站、映山红站12座和地调端，建设一流的信阳电网通信系统光环网，任务艰巨，使命光荣。

2 数字光纤通信系统的几个基本概念

2.1 PDH准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy）

在1990年以前，光纤通信系统一直沿用准同步数字体系（PDH），随着容量的不断增大，PDH准同步数字系统暴露出一些明显的弱点。由于PDH采用的数字复接方法是按比特异步复接，没有全世界统一的标准网络节点接口，造成国际互通困难，从而促使SDH同步数字体系应运而生。

2.2 SDH同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）

2.2.1 SDH是将复接、线路传输及交换功能融为一体的新型传输体制。SDH同步数字体系采用以字节结构为基础的矩形块状帧结构，按字节同步复接，可以将各种速率的PDH信号映射复用进来，在高速率上采用同步复用，并建立国际上统一的标准。

2.2.2 ITU―T（国际电联）在G.701建议中规定了SDH的速率等级，同步传输模块STM-N(Synchronous Transport Module Level N)的标准速率为：STM-1：155.520Mbit/s STM-4：622.080Mbit/s STM-16：2488.32Mbit/s STM-64：9953.280bit/s。各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射、定位、复用三个步骤。

2.3 PCM脉冲编码调制系统（Pulse Code Modulation）

PCM脉冲编码调制系统属接入设备，在数字通信中把模拟信号按一定的时间抽样、量化，并用一组二进制码来表示抽样脉冲的辐值，这一过程称为脉冲编码调制。其通信的基本过程是：①发信端的任务是将模拟信号通过抽样、量化、编码后变换为由“0”、“1”码组成的PCM数字信号。②再生中继的任务是对波型进行修整和再生，最终达到提高通信质量和延长通信距离的目的。③收信端的任务是将PCM数字信号通过解码和低通滤波，还原为模拟信号。全世界有两大体系，即北美与日本的1.544 Mbit/S体系和欧洲的2.048 Mbit/s体系，我国目前采用的是欧洲系列标准2.048Mbit/s。

2.4 WDM（波分复用）、FDM（频分复用）和TDM（时分复用）

2.4.1 早在2002年，（DWDM）密集波分复用技术的引入使系统容量已达1.6Tbit/S，相当于每对光纤传输1920多万路电话信号。现代数字通信系统中实现大容量与高速化的主要手段就是采用复用技术，实现多路信号的同时传输。主要采用WDM（波分复用技术）。

2.4.2 光波分复用技术（OWDM optic Wavelength Division Multiplexing）：

是在一根光纤中能同时传输多波长的一项技术。基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），在接收端将组合的光信号分解（解复用）并送入不同的终端。

2．5 EDFA在数字光纤通信系统中的应用

2．5．1 在光纤通信系统中，随着传输速率的增加，传统的O/E/O中继方式的成本迅速增加。长时间以来，人们一直在寻找用光放大的方法来替代传统的中继方式，并延长传输距离。光放大器能直接放大光信号，对信号的格式和速率具有高度的透明性，使得整个系统更加简单和灵活。它的出现和实用化，必将引起光纤通信系统中的一场革命。

2．5．2 掺铒光纤放大器（EDFA：Erbium-Doped Fider Amplifier）是目前性能最完美、技术最成熟、应用最广泛的光放大器。在光纤通信系统中，EDFA有三种基本的应用方式,分别是功率放大器（Power booster）、前置放大器（preamplifier）和在线放大器（in-line amplifier）它们对放大器性能有不同的要求，功放要求输出功率大，前放对噪声性能要求高，而线放须两者兼顾。

2．6 半导体激光二极管（LD）和发光二极管（LED）

在光纤通信系统中，首先要将电信号转变为光信号，最常用的光源是半导体激光器和发光二极管。之所以用半导体光源，是因为：①半导体光源体积小，发光面积可以与光纤芯径相比较，从而有较高的耦合效率；②发光波长适合在光纤中低损耗传输；③可以直接进行强度调制，即只要将信号电流注入半导体激光器或发光二极管，就可以得到相应的光信号输出；④可靠性较高，尤其是半导体激光器，不仅发射功率大、耦合效率高、响应速度快，而且发射光的相干性也较好。

3 结束语

1999年，美国就正式提出了物联网的概念，欧盟在（2009）年制订了物联网欧洲行动计划，被视为“重振欧洲的重要组成部分”， 2010年我国国家传感网的设立，使物联网的发展成为了重大战略。物联网包括物与物互联，也包括人和人的互联；云计算是物联网的一个组成部分，已经成为国际新一轮的信息技术竞争的关键点和制高点。2009年10月（IBM）提出了“智慧地球”，而国际电信联盟（ITU-T）给出的物联网概念最权威，并被认为是第三次信息技术革命。在现代智能电网中，将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成新型现代化电网。而承载这些网络信息业务的重要手段就是光纤通信技术，因此，光纤通信技术在现代社会信息时代具有广阔的发展前景和重要的战略地位。

篇5

[关键词]光纤通信；广播电视；通信系统

早在二十世纪中后期，我国的光纤通信技术就已经有了一定的发展。光纤通信技术由于在许多方面优于其他光缆通信，已经成为国内通信不可缺少的一个组成部分。当前，光纤通信技术已经成为我国通信领域的重要发展方向，与国外的差距也正逐渐缩小近几年来，我国经济建设得到了飞速发展，光纤通信产业的发展亦不例外。随着人们对光纤通信的逐步认识，我国很多领域都对光纤通信产生了浓厚兴趣并在各自的领域中加以应用，取得了显著的成绩。但这并不等于说我国的光纤通信技术不需要再提高了，相反的是我们更应保持清醒的头脑，认真分析光纤通信的特点，在实际工作中使光纤通信业得到大的发展。光纤通信技术在各行业中的应用，随着光缆运用的拓宽，它在我国通讯领域已有20多年的运用历史，在这20年期间光纤光缆和光通讯技术都得到了大力的发展。光纤通信与其它通讯方式相比，具有较大传输容量和传输速率，另外体积小、损耗低、重量轻、传输频带宽、抗电磁干扰能力强等这些都是使得光纤通信迅速发展的原因。

随着信息技术的迅速发展，光纤通信网络技术水平也有了极大的提高，其应用范围也不断扩展。光纤通信网络的应用给人们的生产生活带来了极大的便利，但是其应用的过程中也存在生存性和经济性的问题，从这两个角度出发来研究光纤通信网络，能够更好的了解通信技术发展以及光纤通信网络的发展前景。随着一些高质量数据业务的不断兴起，对于通信系统容量的要求在不断提高，为了应对传输带宽增加的要求，高速相干光纤传输系统成为解决问题的重点。高速相干光纤通信系统中调制解调子系统技术研究，具有高效实用性的适用于高速相干光纤通信的调制解调方案为目的，主要对相位调制自相干解调进行了理论研究及仿真，各种应用于相干光纤通信的调制技术，频率调制尚不适合目前的相干光纤通信系统；通过比较各种相位调制、相位与幅度联合调制的具体结构方案，说明目前适合相干光纤通信的调制结构方案及未来技术路线；通过比较实现相干光纤通信的各种相干解调技术，说明自相干解调接收机由于其结构简单，对激光器线宽要求低而具有突出优势。相位调制自相干解调系统，自相干解调接收机噪声、信噪比及系统误码率等。计算了在理想情况下，BPSK调制自相干解调系统及DQPSK调制自相干解调系统的性能，当系统通信速率为10Gbit/s时，BPSK接收功率为-43.4dBm时，系统误码率为10-9；DQPSK接收功率为-37.8dBm时，系统误码率为10-9。分析了马赫泽德干涉仪延时误差对自相干解调系统的影响，对于BPSK调制自相干解调系统，当通信速率为10Gbit/s时，若系统误码率优于10-9，则马赫泽德干涉仪延时臂误差不能超过1%；对于DQPSK调制自相干解调系统，若系统误码率优于10-9，则马赫泽德干涉仪延时臂误差不能超过0.8%。分析了激光器线宽对系统的影响，对于BPSK系统，当通信速率为10Gbit/s时，系统误码率若要优于10-9，激光器线宽必须小于10MHz；对于DQPSK系统，当通信速率为10Gbit/s时，系统误码率若要优于10-9，激光器线宽必须小于3MHz。分析了功率分配误差对系统的影响，证明了采用3dB耦合器时系统信噪比最高。对于BPSK调制自相干解调系统，当功率分配误差小于30%时，对接收机灵敏度影响小于3dB。

通过仿真软件建立了BPSK调制自相干解调的仿真模型，通过仿真计算，发现当通信速率较低时，系统仿真性能和理论计算值符合良好；当通信速率较高时，系统仿真值与理论计算值偏差在1.9dB。仿真验证了马赫泽德干涉仪相位误差、激光器线宽对系统性能的影响，理论值和仿真光纤通信自问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。目前它已成为一种不可替代的、最主要的信息传输技术。光纤通信的特性和现阶段国内外应用光纤通信的基本情况，比较详细地总结了目前光纤通信主要技术――光波分复用技术、光弧子通信技术和光纤接入技术的基本原理、优势、发展状况和国内外近期所能达到的技术水平，最后论述了未来光纤通信将是朝着光纤到户、全光网络的方向发展，最终会提供更多更好的信息服务。光纤通信自问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。目前它已成为一种不可替代的、最主要的信息传输技术。光纤通信的特性和现阶段国内外应用光纤通信的基本情况，比较详细地总结了目前光纤通信主要技术――光波分复用技术、光弧子通信技术和光纤接入技术的基本原理、优势、发展状况和国内外近期所能达到的技术水平，最后论述了未来光纤通信将是朝着光纤到户、全光网络的方向发展，最终会提供更多更好的信息服务。

结语

光纤技术在现代通信领域中处于举足轻重的作用，它的出现和发展给全球通信业带来了前所未有的变革。光纤通信技术的发展有力地推动了我国通信的发展，对当今通信行业的发展有着非常显著的作用。随着科技发展，光纤技术在现代通信领域的作用也日益凸显。同时对今后的发展方向进行了分析和研究。

参考文献

[1]李威，杨道驰，张震.关于现代光纤通信系统探究[J]. 科技资讯，2009（17）

[2]李俊.光纤通信的基本组成[J].科技信息，2008（27）

[3]徐俭.浅谈电视信号光纤传输系统应用与维护[J].有线电视技术，2008（06）

[4]袁长建.光纤通信技术在直播室音频机柜联网中的应用[J].视听界（广播电视技术），2007（04）

篇6

【关键词】计算机网络与通信;课程教学;教学方法

在计算机网络技术以及信息通信技术飞速发展的时代背景下，计算机网络与通信也逐渐独立发展成一个新兴的科学技术领域，目前，社会很多领域急缺具备高素质网络建设、通信技术、计算机网络技术、网络开发与应用、网络管理等方面的人才，很多院校纷纷开始独立开设计算机网络与通信课程。计算机网络与通信是一门综合应用性、实践性、理论性的课程，不仅要求学生具备深厚、扎实的专业理论知识，也要求过硬的计算机专业技能，但是由于该门课程涉及的内容非常广泛，基本概念较多，包括很多抽象的专业术语，学习难度较大，且很多学生在学习的过程中会感到非常枯燥。传统的教学方法很难激发学生的学习欲望，且教学理论与实践严重脱节，无法满足现代社会的人才需求，因此积极创新教学方法显得尤为重要和必要。

1.当前我国计算机网络与通信课程教学现状与问题

计算机网络是在通信技术基础上发展而来，同时融入了通信技术、数学理论、计算机技术等多门学科形成一套自己的知识理论体系。近年来，在计算机网络与通信技术高速发展的刺激下，计算机网络与通信课程已经发展成为电子与信息类专业的主干课程，在各院校教育中发挥着极其重要的作用。

由于该课程自身的特点决定，计算机网络与通信课程教学不仅应重理论，也应重实践，强调两者之间的高效统一。同时由于信息技术发展迅速，想要与时代保持同步，必须及时更新教材内容，不断引进新的知识。

但是目前该课程教材内容更新速度和社会计算机技术与通信技术的发展明显滞后，教材内容老旧，与时展脱节。同时，目前很多教师仍然采用的是传统的演绎式教学方法，整个教学过程中主要是“你讲我听”的形式，学生完全处于被动接受状态，学习主动性不高，学习思维受到很大的禁锢，学习效率低下，且学生自己实际动手机会匮乏，综合知识应用能力较差。

2.提高计算机网络与通信课程教学有效性的方法

2.1 应进一步优化计算机网络与通信课程内容

计算机网络与通信技术发展非常迅猛，不断涌现出一些新协议、新概念、新技术，在社会各领域以及应用方向方面也在不断发生变化，为了能够使学生们紧跟时展潮流，了解并掌握最新的计算机网络与通信技术，教师平时应注意密切关注国内外关于该行业的发展动态，在实际教学过程中，适当渗透一些新知识、新技能。

比如，计算机网络与通信课程传统教材中的基本内容主要以OSI七层协议模型为主，教材中详细讲解了关于OSI七层协议模型的相关概念以及完整的理论知识，但是这些概念和内容非常繁杂，且实用性不高，并没有成为流行趋势。TCP/IP协议是目前相对较为流行的内容，在各行业网络通信中广泛应用，因此，教师在教学过程中，应将传统的OSI参考模型尽可能精简化，适当扩充关于TCP/IP 协议的相关内容，使学生们更加深刻、了解计算机网络相关原理和技术。

2.2 应积极利用现代化网络技术手段辅助教学

先进的网络教学手段有利于提高学生的学习积极性和学习兴趣，也有利于增强课堂教学的直观性，将复杂的问题简单明了化，将抽象的问题具体化，便于学生更好的理解、掌握，提高课堂教学效率。

比如在学习“局域网中不同类型的连接方式、传输介质、网络拓扑结构”的相关内容时，教师可以利用现代多媒体技术教学手段，广泛收集关于电缆的各种实物、图片，精心选择各单位部门或者家庭的实际网络拓扑图向学生们展示，这种直观教学有利于刺激学生的眼球，使学生们真切的感受到计算机网络与通信技术在现实生活中的实际应用，激发学生的自主探究意识，慢慢的学会发现问题，并用自己所学知识去解决，锻炼学生的实践应用能力。

2.3 注重理论与实践相结合

计算机网络与通信课程教学的最终目标是为了提高学生的计算机应用能力，能够将自己所学的知识灵活应用于实际，解决生活中的问题。

因此在教师在教学过程中，应采用一体化教学方法，在理论教学基础上应加强教学实践。教师可以带领学生们通过网络模拟仿真软件进行实验，比如目前应用较广的Packet Tracer就是一款网络模拟仿真软件，为计算机网络与通信课程的实践教学提供了很大便利。

教师也可以组织一些计算机能力较强的学生共同研发一个以计算机软件、硬件技术为载体的计算机网络虚拟实验室平台，利用计算机软件开发工具为学生们创设一种真实模拟性计算机实验环境，然后让学生切身体验实验设备，熟悉实验过程，使学生们能够不需要真实的实验条件即可动手实验操作，也有利于锻炼学生的自主开发创新能力。

综上所述，各大院校教师应积极转变传统的计算机网络与通信课程教学方法，进一步优化教学内容，利用现代先进的多媒体教学手段，加强学生的实践动手能力训练，提高课堂教学有效性，培养更多优秀的专业人才。

参考文献

[1]黄庆南.计算机网络与通信课程教学改革探讨[J].高教论坛，2012（6）：179-181.

篇7

【关键词】多媒体通信 教学方法 教学效果

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）02-0254-01

随着信息技术、计算机技术和微电子技术的迅速发展，计算机、通信和广播电视三个技术领域相互渗透、相互融合，形成了一门崭新的技术――多媒体[1]。人类的信息交流也从单一媒体过渡到了多媒体的形式。多媒体通信技术是多媒体技术与通信技术有机结合的产物，它集计算机的交互性、多媒体的复合性、通信网的分布性以及广播电视的真实性于一体，打破了传统的单一媒体通信方式和单一电信业务的通信系统格局，向人们提供综合的信息服务，并成为通信技术今后发展的主要方向之一。随着三网融合试点工作的铺开，多媒体通信技术将渗透到社会生活和工作的各个方面。它的应用对人类的生产、工作及生活方式会带来巨大的变革，使人类进入到一个前所未有的新时代。

因此近年来一些高校信息与通信专业都开设了多媒体通信的课程。多媒体通信涉及计算机网络、通信原理、信息论、数字图像处理、传输协议等多学科的知识， 课程内容太多，覆盖面广，而课时通常只有40多个学时， 学生普遍反映内容抽象， 不好学。通过课程的教学实践的摸索， 提出一些教学改革方法，以提高教学质量。

1.课程现状与问题

教学改革过程中，发现本课程存在一些问题， 主要体现在以下几个方面：

1.1多媒体通信涉及计算机网络、通信原理、信息论、数字图像处理、传输协议等多学科的知识， 课程内容太多，覆盖面广，但学时有限。

1.2教材涉及视频压缩编码与多媒体通信同步、时域场景的概念等。概念抽象，难以接受。

1.3强调理论教学， 缺乏实验环节。

2.教学改革方法

根据存在的问题，通过教学改革，有针对性的逐一解决。

2.1抓住一条主线，突出两个重点

针对多媒体通信涉及计算机网络、通信原理、信息论、数字图像处理、传输协议等多学科的知识， 课程内容太多，覆盖面广的问题。授课中强调一条主线，两个重点[2]。

多媒体通信讲授的就是多媒体内容的处理与网络传输问题， 它有一条清晰的主线。主线就是：多媒体数据的压缩――网络的同步传输――多媒体数据解压缩――多媒体数据的重构。这样就能使学生对多媒体通信技术有一个清楚的认识，不会陷入庞杂的多学科知识之中。

两个重点，就是数据编码压缩和多媒体数据的网路同步传输。也是花费课时最多的内容。数据编码压缩是解决多媒体数据的数字化和压缩/解压缩问题，而网络传输则解决通信问题。需要向学生们强调， 两者之间不是相互独立的， 而是相互配合的。数据压缩的目的就是减少多媒体数据中的冗余信息， 进而减轻网络传输的负担。在进行网络传输时， 尽可能减少因网络拥塞对多媒体信息的损伤， 最大限度地保障服务质量。这样学生就会抓住重点内容，掌握课程精髓。

2.2 演示教学引入课堂

课堂的演示性实验是指将教学内容中一些难以理解的要点或者抽象的概念在课堂上演示， 以帮助学生理解。采用了多媒体教学，通过投影仪方便学生观看，加深对基本概念和基本方法的理解。

2.3 开设课程设计，增加实践环节

由于经费问题，学校一直没有配备多媒体通信实验室。为了加强学生的实践教学，2010年本课程增设了课程设计环节。针对教学中涉及的多媒体通信技术，给学生布置不同内容的题目，让学生自己动手体会课程中涉及的技术、方法。提高教学效果。针对教学中涉及的压缩和媒体同步两个重点，布置了数据压缩和媒体同步内容的题目。在授课的末期，安排为期一周的多媒体通信课程设计内容，比如算数编码、 hufuman 编码、DCT变换编码、游程编码，在熟悉这些编码的基础上进行JPEG数据编码；利用 Authorware 软件建立时域场景，制作多媒体演示内容，体会多媒体同步的概念技术；利用 Netmeeting 和 OpenMCU 构建一个基于H.323的视频会议系统。通过调用不同的音视频编解码器， 可以让学生们直观地了解它们的性能差异， 体会面对面交流的乐趣[4]。而编程基础比较好的同学可以开发一个简单的VOD系统， 重点是让学生们体会RTSP和RTP协议。

3.结束语

多媒体通信是一门综合性、实践性都很强的课程， 除了具有数字图像处理、信息论、计算机网络、通信原理等多学科的理论知识外，还需要一定的实践环节，在授课过程中强调主线、突出重点、将知识点融会贯通、加强互动和演示，突出课程设计这一学生自己动手的实践环节，有助于提高多媒体通信的教学效果。

参考文献：

[1]蔡安妮， 孙景鳌. 多媒体通信技术基础[M]. 电子工业出版社， 2000.

[2]张玉清， 管建和. 关于多媒体通信教学方法的探索[J]. 中国地质教育， 2005， （4） ： 103-105.

篇8

当前我国已经步入新媒体时代，新媒体时代是在报刊、广播、电视等传统媒体的基础上发展起来的新兴媒体形态。新媒体技术是基于互联网技术，具有先天性技术优势的媒体信息服务功能，是网络经济与传媒实现有效对接的最佳方式。近年来，新媒体技术已被广泛应用于教育行业，极大地丰富了高校教学管理的模式、方法和手段。在新媒体技术迅速发展的背景下，为了将其优势很好地融入民办高校的管理建设，对《新媒体技术》一书展开研究显得尤为重要。

由洪文杰、归伟夏编著，西南师范大学出版社出版的《新媒体技术》一书主要围绕新媒体中涉及的技术基础及新兴技术的发展展开，致力于梳理出与新媒体技术相关的技术脉络，促进用户更好地理解新媒体技术的原理和基本特征。该书主要内容包括新媒体的相关信息，如文字、图形、图像、声音、视频等的处理与编辑技术；计算机网络及移动通信技术等新媒体信息传输技术；新媒体信息显示、与检索技术；新媒体信息管理与安全技术；云计算、物联网、虚拟现实技术、大数据等新技术。该书既可以作为大学、中专院校新闻与信息传播等相关专业的教材使用，也可以为相关媒体专业从业人员和广大爱好者提供理论参考。

《新媒体技术》一共分为七个章节：第一章为新媒体技术引论，主要介绍技术与媒体、新媒体技术对传媒业的变革和与新媒体有关的关键技术；第二章为新媒体信息处理及编辑技术，主要介绍新媒信息的种类和特点、新媒体文字信息的处理和编辑、新媒体图片的处理与编辑、计算机图形与动画技术、数字音频处理与编辑技术、数字视频处理与编辑技术、新媒体信息的组织；第三章为新媒体信息传输技术———网络技术，主要介绍网络技术的基本概念、技术基础、网络安全技术和数据通信技术基础；第四章为移动新媒体技术基础———移动互联网，这一章节包括四个小节，具体分为移动新媒体技术概述、无线移动通信技术、移动新媒体终端设备及系统平台、移动新媒体技术应用；第五章为新媒体信息显示、与搜索技术，主要介绍新媒体信息显示技术、新媒体信息技术、新媒体信息搜索技术及电子纸的相关内容，使读者可以了解新媒体显示技术的发展脉络；第六章为新媒体数字版权管理技术，这一章节让读者了解到了新媒体数字版权管理概述、数据加密技术、数字签名技术、数字水印技术、身份认证技术、PKI安全技术和元数据与数字对象标识码；第七章为应用中的新媒体传播技术，读者可以了解云计算、大数据、物联网、虚拟现实技术及LBS等新兴概念，从而更有效地了解新媒体技术的产生、发展和变迁。通读全书，概括了该书的以下几个特点：该书最大的特点在于全面性，尤其是新媒体的基础元素，在文中都有所介绍。新媒体信息的基础元素包括文字、图形、图像、声音和视频，书中对这些元素的处理与编辑逐一进行了阐述。文字作为最基础的元素，在新媒体技术逐渐发展的今天，仍然扮演着一个必不可少的角色。随着技术的发展，图形、图像、声音、视频等基本元素崛起，丰富了新媒体技术的内涵。

该书通过对这些基本信息的处理和编辑技术的阐述，为民办高校的管理提供了理论基础。该书在介绍新媒体技术时，由浅入深，层层递进，先介绍比较基本的新媒体信息，再介绍基础互联网技术———移动互联网，随后介绍显示技术———电子纸，最后介绍比较高端的加密技术、安全技术、签名技术和身份认证技术等。这样的编辑方式有利于读者加深对新媒体技术的了解，也有利于读者掌握新媒体的基础知识。尤其是民办高校的管理工作，可以通过参考该书，建立一个更加稳固的现代化民办高校管理系统。该书对于民办高校管理最大的借鉴点在于针对性强。高等院校的管理工作相当复杂，如果不利用现代媒体技术，不仅耗时耗力，而且在工作中还容易出现差错。而该书对于高校管理工作的各个步骤都提出了具有针对性的技术应用，如云计算的应用可以提升管理工作效率、减少管理工作的失误；身份认证技术的应用可以让管理工作更加便捷；加密技术的应用可以让民办高校的管理工作更加安全等。传统管理手段使民办高校的管理工作效率一直难以得到提升，其管理手段的局限性也使高等院校管理工作很容易出现失误。

发展迅猛的现代媒体技术在高等院校，尤其在民办高校中的应用微乎其微。《新媒体技术》一书对现代媒体技术进行了较为全面的阐述，为民办高校管理工作的技术创新提供了理论基础，为民办高校管理工作现代化技术的应用提供了指导和借鉴。

篇9

一、4G通信的概念

当3G通信技术正处于酝酿之中时，4G通信技术应用在实验室已经开始研发。直到2009年，当时人们对4G通信还没有一个精确的定义，有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术，从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G；有人说4G通信是一个超越2010年以外的研究主题，4G通信是系统中的系统，可利用各种不同的无线技术；但无论人们对4G通信如何定义，人们能够肯定的一点是4G通信可能是一个比3G通信更完美的新无线世界，它可创造出许多消费者难以想象的应用。4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。

二、4G通信的主要特征

（1）兼容性能更平滑。要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G通信。因此，4G移动通信系统实现全球统一的标准，让所有移动通信运营商的用户享受共同的4G服务，真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。

（2）通信智能性能高、灵活性强。未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，会有更惊人的突破，人们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提。4G移动通信系统采用智能技术使其能自适应地进行资源分配，能对通信过程中不断变化的业务流大小进行相应处理而满足通信要求，采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常发送与接收，有很强的智能性、适应性和灵活性。

（3）实现高质量通信。虽然第三代移动通信系统可以实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，而第三代移动通信却不能达到，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。总的来说，首先必须可以容纳市场庞大的用户数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要求。

（4）多种业务的融合。4G移动通信系统支持包括高清晰度图像业务、虚拟现实业务视、会议电等更丰富的移动业务，使用户在任何地方都可以获得任何所需的信息服务。将个人通信、信息系统、广播和娱乐等行业结合成一个整体，更加安全、方便地向用户提供更广泛的服务与应用。

三、我国2013年4G通信的发展

目前，中国移动将4G网络高清安防应用作为重点推动业务之一，给安防产业带来惊喜，也将为我国社会公共安全事业带来巨大贡献。

（1）TD-LTE大规模建网将启动。获了解，中国移动2013年TD-LTE扩大规模实验将于近期正式启动，建设规模约为20万个TD-LTE基站，总建设规模涉及资金200亿元，业内分析中国移动集团今年的资本开支将在去年1274亿元的基础上，大幅增加49%至1902亿元。TD-LTE是国家“十二五”支柱性产业“新一代信息技术”的关键组成部分。TD-LTE的发展，将促进移动宽带的发展，并与物联网、云计算等前沿技术相结合，形成新一代信息网络，带动互联网、软件、相关电子信息的迅猛发展。

（2）引领高清视频监控发展。4G网络的搭建和完善，使已经在现代化小区、交通、运输、水利、航运、治安、消防等领域得到了广泛的应用的无线监控技术信息传输更加准确和灵敏。中国移动注重发挥自身信息通信技术的“杠杆作用”，以信息化手段助力生产管理，便利百姓生活，此前大力推进物联网应用开发，推进我国“无线城市”和“平安城市”发展，包括无线安防技术。展望未来，中国移动4G技术与安防的融合，无论你处在何等状态，都将给公众生活带来了更多便利和更多保障，为行业发展创造了更高的效率，为我国社会公共安全事业带来巨大贡献。

四、总结

总之，目前4G移动通信系统还只是一个基本概念，处于实验室研究开发阶段。但可以肯定的是，随着互联网高速发展，4G也会继续高速发展，4G将会是多功能集成的宽带移动通信系统，是满足未来市场需求的新一代的移动通信系统。

参 考 文 献

篇10

关键词：认知无线电；软件通信体系结构；认知引擎；战术电台

中图分类号：TN924 文献标志码：A DOI：

Research of Cognitive Radio Architecture

Zhang Jian－feng

（Communication Engineering,Hangzhou Dianzi University,310018）

Abstract: This paper first expounds the basic theory and concept of Cognitive Radio(CR),reviews the development course of Cognitive Radio,introduces the status of researching for Cognitive Radio.Then concisely analyzes the application prospect for demand of battlefield communication.At last,suggests a kind of architecture of Cognitive Radio,provides it's software and hardware construction,briefly explains the function of each part.

Key words: Cognitive Radio；SCA；Cognitive Engine；Tactical Radio

0 引 言

随着信息技术的不断发展，军事、民用、商业对通信要求也在不断提高，新的通信设备和通信手段不断出现，而目前采用的主要还是基于授权的静态频带分配的方法，这就使得常用的无线频带越来越拥挤，频谱资源已经成为一种紧缺资源。而过于拥挤的通信频带，带来的就是设备通信能力的直线下降。因此，如何解决因频带拥挤带来的通信能力下降的问题，已经成为一种迫在眉睫的需求。

认知无线电技术（Cognitive Radio，CR）[1]是解决上述问题的有效方法之一，它是一种新的智能无线通信技术，通过感知周围环境的频率、时间和空间等特征，对环境、信道条件、网络协议、用户需求以及设备本身的内部情况进行推理，根据推理结果实时调整传输参数，以保证信息的可靠快速传输。

本文结合认知无线电的技术特点以及战场通信的实际需求，给出了一种基于认知无线电技术的战术电台架构，对其软硬件组成及功能做了简要分析。

1 认知无线电技术的概念及发展

上世纪90年代早期，J.Mitola提出了软件无线电(Software DefinedRadios，SDR)的概念。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A／D和D／A变换器，将尽可能多的无线电台的功能用软件定义。它的出现使通信终端大大减小对硬件的要求，可以使相同的终端在不同的通信系统中使用。在2000年的论文中，Mitola将软件无线电的概念进一步拓展，提出了认知无线电(CR)的概念。认知无线电可以感知周围电磁环境，并实时调整传输参数，使通信系统的无线电参数不仅与规则相适应，而且能与环境相匹配，以达到无论何时何地都能达到通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。也就是说，SDR关注的是采用软件方式实现无线电系统信号的处理；而CR强调的是无线系统能够感知操作环境的变化，并据此调整系统工作参数，实现最佳适配。从这个意义上讲，CR是更高层的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层活动。所以，认知无线电是智能化的软件无线电[2]。

此后，不同的机构和学者从不同的角度给出了CR的定义，其中比较有代表性的包括美国联邦通信委员会(FCC)和著名学者Simon Haykin教授的定义。FCC认为：“CR是能够基于对其工作环境的交互改变发射机参数的无线电”。Simon Haykin则从信号处理的角度出发，认为：“CR是一个智能无线通信系统。它能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等)，使其内部状态适应接收到的无线信号的统计性变化，以达到以下目的：任何时间任何地点的高度可靠通信；对频谱资源的有效利用。”

总结上述定义，CR应该具备以下3个主要特征：

(1)感知能力

感知能力使CR能够感知其外部频谱环境信息，发现空闲的频谱资源或干扰信号，寻找合适的信道，这是CR工作的前提。

(2)推理和学习能力

推理和学习能力使CR能够根据感知到的外界电磁环境和自身的状况，同时结合过往的工作数据，得出当前的最佳通信参数的能力，这是CR工作的核心。

(2)重构能力

重构能力使得CR设备可以推理结果对设备的各种参数进行重设置的能力。可以重构的参数包括：频率、发射功率、调制和编码方式、通信协议等。

一个常见的CR设备工作流程如图1所示：

如图1所示，CR设备的工作过程一般分为以下三个阶段：

1）感知阶段：认知设备感知外界的电磁频谱环境；

2）决策阶段：根据感知到的外界电磁环境和已有的知识经验，经过详细的运算推理过程，得出最适合当前环境的通信参数；

3）重构阶段：根据决策结果对认知设备进行参数加载或配置，完成通信过程。

感知、决策、重构这三个阶段不断的循环，构成了CR设备工作的全过程。

认知无线电的概念提出以后，众多国家和国际组织都对其投入了巨大的研究精力，其中以美国和欧盟的研究最具代表性。美国的研究以认知无线电为主，欧盟则从异构网络融合入手，并正朝着认知无线网络方向发展。代表性的研究工作有：

1）2003年12月，美国联邦通信委员会(FCC)对《FCC规则第15章》公布了修正案，规定：“只要具备认知无线电功能，即使是其用途未获许可的无线终端，也能使用需要无线许可的现有无线频带”。并且将认知无线电的使用在5G频段合法化，同时FCC正在考虑是否在TV频段也将认知无线电合法化。

2）美国电气和电子工程师协会（IEEE）于2004年11月正式成立IEEE802.22工作组，这是第一个世界范围的基于认知无线电技术的空中接口标准化组织。

3）2005年3月，IEEE通信协会(ComSoc)和电磁兼容协会(EMC)共同成立了IEEE P1900标准工作组，该机构致力于推进与下一代无线通信技术和高级频谱管理技术相关的电磁兼容研究。

4）IEEE JSAC于2007年4月和2008年1月，IEEE Comm Mag于2007年5月和2008年4月，IEEE J-STPTP 于2008年2月分别出版了关于认知无线电的专辑。

5）2008年2月，欧盟启动的FP7（欧盟第七框架计划）又加大了对下一代无线网络研究的力度，力图在网络融合的基础上进一步向认知无线网络发展。

2 认知无线电技术的军事意义

除了民用方面的研究，认知无线电技术还被发现有更多的军事意义。现代战争条件下战场的电磁环境日益复杂，各种电磁辐射源如雷达、通信、导航、指控、电子对抗设备等数量成倍增加，覆盖的频谱越来越宽，多种电子设备在有限的地域内密集开设，使得频谱资源异常紧张，电磁兼容问题越来越突出。认知无线电能够主动的感知战场电磁环境，并不断的学习归纳，动态的利用频谱资源，对信息进行智能化的传输，因此认知无线电技术能大大提高战场无线通信的性能和可靠性，具体体现在通信容量、频谱利用率、抗干扰能力等方面；同时，由于认知无线电设备能够主动感知战场电磁环境并对接收信号进行识别，因此可以一边进行电磁频谱侦察，一边快速释放或躲避干扰，实现传统无线通信设备所不具备的电子对抗功能[3]。

随着认知无线电技术与战场环境的结合成为未来战场通信的趋势，越来越多的国家将此作为研究的焦点，但大多处于理论探索阶段，只有美国DARPA(Defense Advance Research Products Agency，国防高级计划研究局)的XG项目研究时间最长，进展最快，最为典型。从2003年开始，XG以CR技术为核心，着眼于开发认知无线电的实际标准和动态频谱管理标准，采用软件无线电技术来实现最大限度的时域、频域和空间等信息的利用，并称其论证的频谱效率可使目前的频谱利用率提高10～20倍。其基本思想是：设备首先“感知”周围无线环境并确定频谱特征，确定基本用户的存在性并“描述”可用机会，通过对环境的理解和主动学习，遵守应用于该频谱的管理策略，设备确定一种最佳计划，实时调整传输参数比如功率、载波调制和编码等，节点间相互通信协调使用机会，定义与应用干扰限定策略，然后以不与基本用户发生冲突的方式发送信号，达到通信系统性能最优化的目的。

3 基于认知无线电的电台架构

战术电台作为战场通信的主要手段，对通信的实时性、可靠性、抗干扰能力有着更高的要求，而认知无线电的技术特点则决定了认知无线电技术必将在战术电台上得到广泛应用。因此，采用一种什么架构来设计电台，将认知无线电技术和战术电台的通信功能完美结合就变得十分重要。

由认知无线电的概念可知，认知无线电是智能化的软件无线电，具有软件无线电的所有特征。提到软件无线电，就不能不提到软件通信体系结构（SCA）[4]。SCA是实现军用软件无线电台设计的一个有效规范和指导，是美军针对下一代战术无线通信系统的研制而的通用规范，它对多种类型军用无线电台的软硬件体系结构进行了定义。基于SCA的战术无线电台具有通用性强、便于更新、便于维护和升级的特点，并且能够实现不同军兵种不同系列电台之问的互连、互通和互操作。目前，美军已了多个版本的SCA规范(最新版本是SCA 2.2.2)，研制并装备了多种基于SCA的无线电台。近年来，我军一直在密切关注和跟踪SCA的研究动向，并于2004年实施了适合我军特点的相关国军标，用来指导我军下一代战术无线电台的研制和开发。因此，综合考虑认知无线电和SCA的特点，同时结合战术电台的使用需求，参考SCA规范，提出一个基于认知无线电的电台体系架构。如图2所示。

该体系架构中，自底向上包括硬件平台、BSP及设备驱动、嵌入式操作系统、嵌入式CORBA中间件、硬件抽象层（MHAL）、核心框架、基础服务、无线通信波形应用、频谱感知波形、认知引擎等若干部分。

硬件平台是实现通信功能和认知功能的基础，由射频模块、数字信号处理模块、主控模块等组成。

BSP、设备驱动、嵌入式操作系统、嵌入式CORBA中间件、硬件抽象层、核心框架共同构成一个通用开放的SCA软件平台。

基础服务软件为用户提供通用、组件化的共，包括故障检测、资源监控、信息输入、时间服务等。

无线通信波形应用是由一组实现通信功能的波形组件构成的应用软件，一种无线通信波形应用代表一种通信功能的实现。具备认知功能的电台可以根据认知结果选择最佳的波形和参数进行通信。

频谱感知波形完成频谱感知功能所需的信号处理工作，得到的感知结果是认知引擎工作的依据。电台可以根据时间、空间、频率等实际情况运行不同侧重的频谱感知波形以获取最佳的感知结果。

认知引擎是在软件无线电平台上实现基于人工智能技术的推理与学习，实现并驱动整个认知环路，实现认知功能的核心部件。通常，认知引擎由推理机、学习机、知识库等功能模块组成。可以说，认知引擎是CR的“大脑”。

由图 2所示的电台体系架构可知，基于认知无线电的电台在硬件上通常由以下模块组成：

1）实现通信功能的射频模块；

2）实现频谱感知功能的射频模块；

3）运行通信和频谱感知波形的数字信号处理模块；

4）运行认知引擎、完成对各模块运行管理的主控模块。

一个多通道的认知无线电台硬件架构如图3所示：

根据电台使用需求的不同，可对图 3所示的硬件架构进行裁减，但最少必须保留一个通信通道和一个认知通道。此时，数字信号处理模块和主控模块的功能也可以在一个硬件模块上实现。一个典型的单通道认知无线电台硬件架构如图4所示。

图中的射频功能模块完成通信射频信号的处理；频谱感知模块根据需求完成对相应频段的电磁环境探测；主控及数字信号处理模块是电台的核心，运行通信波形、认知引擎，同时负责电台的控制管理。并且，按照图 2所示的体系架构，在主控及数字信号处理模块上还要运行嵌入式操作系统、核心框架、中间件、硬件抽象层等基础软件以满足体系架构的要求。

4 结论

本文首先介绍了认知无线电技术的基本原理及，然后结合认知无线电技术的发展阐述了其在军事上的用途，最后参考软件通信体系结构（SCA）提出了一种基于认知无线电的电台体系架构，对其软硬件组成做了简要分析。

认知无线电技术作为一种全新的通信技术，能有效提高通信设备的通信效能及抗干扰能力；以认知无线电设备组网，能大幅提高通信网络的频谱利用率及通信容量；结合世界军事信息技术发展的特点，认知无线电技术的军事用途更是不可低估。近年来，认知无线电技术已经受到广泛和深入的研究，在不远的将来，必将对现有的通信技术造成巨大的冲击，在通信技术发展的历史上留下深远的影响。

参考文献：

[1] J.Mitola，Cognitive Radio：An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio[D]，Sweden，KTH Royal Institute of Technology，2000 .

[2] 杨小牛，从软件无线电到认知无线电，走向终极无线电[J]，中国电子科学研究院学报,2007,1：4