网络通信基本原理范文

导语：如何才能写好一篇网络通信基本原理，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。

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关键词:嵌入式;Socket;串口通信;网络通信

本文的背景是研究通过对摄像头的远程控制从而对运动图像加以采集和处理。该系统的音视频编解码部分，是基于Windows系统用VC进行的开发，实现对图像视频的编解码处理，摄像头的远程控制系统主要是通过Linux系统设计。统通过串口和网络进行传输和控制。系统采用C/S模型，PC机作为client端，根据采集到的数据进行编解码后，发送出对摄像头的控制命令，通过网络传输到ARM9平台上，ARM平台作为server端在接收到client端发送的命令后，通过串口发送命令来控制摄像头。

1 串口通信

1.1 Linux下串口通信基本原理

Linux系统将设备和文件的操作都作为对文件的处理，所以对设备的操作，内核会返回一个文件描述符，需要将其作为参数传给相对应的函数。Linux中所有的设备文件都放在“/dev”目录下，通过“ttyS+编号”命名相应的串口资源，所以对应路径是“/devttyS*”。因而可以相对文件读写那样访问一个串口设备。

1.2 Linux下的串口设置

首先要对串口进行设置，在termios.h完成对波特率等的设置。

struct termios

{tcflag t c iflag;

tcflag t c oflag;

tcflag t c cflag;

tcflag t c lflag;

cc t c cc [NCCS];

};

open()函数:int fd = open ("/dev/ttyS *"， O RDWR|O NOCTTY|O NDELA Y);

然后调用read()和write()函数读写端口，返回实际读写的字节数，如果有错误发生则返回-1。

读取串口结束后，首先恢复串口原始属性，然后才可以关闭串口并退出程序。

1.3 串口控制应用程序

下面给出本系统中一个通过串口控制摄像头的函数的一部分结构:

void sendMsg(int pan，int tilt)

{struct timeval timeout;

static char *driver = "/dev/ttyS1";

timeout.tv_sec = 0;

timeout.tv_usec = 0;

formCmd(buf，pan，tilt);

fd = uart_open(driver，B9600);

write(fd，buf，16);

close(fd);

}

2 网络通信

2.1 Socket基本原理介绍

Socket是一种通信机制，客户/服务器系统既可以在本地单机上运行，也可以在网络中运行。

首先需要了解socket中的一些重要函数:

1) 创建Socket:int socket( intdomain， inttype， intprotocol);

2) 配置Socket:bind函数指定本地信息int bind( intsocket， const structsockaddr* address， size_taddress_len);

3) 使用listen( )和accept( )函数获取远端信息:

Int listen(int socket， int backlog);

Int accept(int socket， struct sockaddr* address， size_t* address_len);

4) 通信处理:send( )，write( )，recv( )，read( )。

5) 通信结束:使用closesocket( )。

2.2 Windows和Linux下socket应用程序

客户端程序:创建一个未命名的套接字，然后把它连接到服务器套接字server_socket上，向服务器写一个字符，再读回经服务器处理后的一个字符。

服务器端程序:首先创建一个服务器套接字，绑定到一个名字，然后创建一个监听队列，接收来自客户程序的连接。

下面我们分别在Windows和Linux下进行socket编程，实现二者之间的通信，具体函数实现的主要部分如下:

Windows下作为client端:

{

SocketClient=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，0);

addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("192.168.1.10");

while(1)

send(SocketClient，sendBuffer，16，0);

closesocket(SocketClient);

WSACleanup();

}

Linux下作为server端:

{

server_sockfd = socket(AF_INET， SOCK_STREAM， 0);

server_address.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.10");

bind(server_sockfd， (struct sockaddr *)&server_address， server_len);

listen(server_sockfd， 5);

client_sockfd = accept(server_sockfd， (struct sockaddr *)&client_address， &client_len);

while(1)

read(client_sockfd， str，16);

close(client_sockfd);

}

3 结束语

本文设计了基于嵌入式平台上可移动摄像头远程控制，对串口通信和网络通信的原理和机制加以阐述，对串口驱动和网络驱动的编写提出了具体的方法，并且在实际的操作应用中给出了具体函数的编写。本文所提供的处理方法已在实际的项目中的得到应用，对于其他的通过串口通信和网络通信控制的设备，具有参考意义，今后我们还将展开进一步的相关研究。

参考文献:

[1] 刘智国，张海春.基于S3C2410的嵌入式串口通信设计[J].微计算机信息(嵌入式与SOC)，2009，25(4-2).

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【关键词】井下通信；人员定位；自动化；技术研究

随着经济发展对煤矿需求量的加大，煤矿掘进技术面临着新的挑战，为确保煤矿的安全生产，井下通信及人员定位的自动化技术的研究越来越受到人们的关注。矿井自动化技术受关注的原因有两个方面：第一，自动化技术是技术人员根据矿井的实际环境进行的参数设置，可较为精确地采集井下所需的数据；第二，自动化技术代替人工进行数据开采，可实现矿井安全高效的生产。

1 矿井自动化技术的基本原理

现阶段，我国用于井下通信的技术主要有：井下小灵通技术、井下WIFI技术和透地通信技术等等。人员定位技术主要有：射频定位技术、GPS定位技术和红外线定位技术等。这些矿井自动化技术以计算机技术为基础，通过建立地面监控主站、矿用隔爆网络交换机和分站实现地面对矿井的自动化控制。

1.1 井下通信技术的基本原理

井下通信技术网络属于局域网，局域网的服务器通过隔爆网络交换机与地面监控主站相连，地面监控主站配有投影仪和电视墙，可随时监控矿井的动态，收集矿井内部的实体状态信息和数据信息。

1.1.1 井下小灵通技术的工作原理

井下小灵通技术是由移动通信技术和网络通信技术发展而来，通过移动通信技术进行实时跟踪定位和监控，通过网络技术实现地面对矿井的直接控制。因为小灵通技术成本低、易于携带的特点，工作人员主要将其用于矿井内部的动态监视，收集矿井内部的数据信息，为工作人员安排生产提供参照。此外，矿井小灵通技术不受网络覆盖的影响，数字通话程度较高，能实现不间断的通信，这是较之现代的移动通信网络有过之而无不及的优势。

1.1.2 井下WIFI技术的工作原理

煤矿资源开采是我国动力燃料的主要来源，这就对矿井自动化技术提出了更多、更高的要求。新时期的矿井自动化技术不仅要实现矿井的自动监测，更要实现自动化的生产。井下WIFI技术是弥补小灵通技术的频段被收回后的又一有效自动化网络监测技术。井下WIFI技术系统以WIFI 无线网络协议和TCP/IP协议为联络手段，以地面监控主站为实时监控平台，通过WIFI无线网络对矿井的全方位覆盖，实现WIFI技术对矿井的监控。

1.1.3 透地通信技术的工作原理

众所周知，透地通信技术是以地磁波为媒介，通过无线电波穿透地层实现地面与矿井通信的技术手段。其设备构成比较复杂，有地面输入设备、大功率发射机、天线和传呼机。由于该技术信息容量小和易受电磁干扰的特点，其在矿井中的应用范围较小，主要用于井下紧急情况的救助。

1.2 人员定位技术的基本原理

1.2.1 射频定位技术的工作原理

射频定位技术是通过收集井下工人的指纹实现对其定位的系统，通过建立数据库进行指纹数据的记录与分析，完成一对一的对应，对工人进行监督。该系统记录的数据值只是一种参考值，在实际估算工人具置时，受工人工作的动态环境的影响，应用范围不大。

1.2.2 GPS定位技术的工作原理

GPS定位技术依据GPS卫星、地面监控系统和GPS接收机三个部分组成一个完整的定位系统，实现对井下工人的监督。其工作原理为：地面监控系统向GPS卫星发射位置信息，GPS卫星根据其接受的信息对地面监控系统实现定位与追踪，将追踪的数据发射至地面接收机，然后通过接收机将位置信息传送给地面监控显示屏，运用计算机技术进行精确的计算，实现对井下工人位置信息的自动化监测。此技术用于成本较高，目前仅在大型煤矿使用。

1.2.3 红外线定位技术的工作原理

红外定位系统由两个部分组成，第一部分为工人佩戴能证明自己身份的标签，第二部分为在矿井内部布置固定的位置接收器。工人在井下工作期间，通过位置接收器对身份标签进行红外线定位，位置接收器将记录的身份数据信息反馈给地面监控平台，地面监控平台根据数据进行具体的估算。红外线定位技术成本较高，且对矿井中的死角无法进行精确的定位，因而使用范围较小。

2 井下通信及人员定位的自动化技术研究

2.1 常见通信自动化技术的应用研究

常见的、用于井下通信的技术中，虽然井下小灵通技术在现阶段因其成本低廉且不受网络的限制，被广泛应用于井下通信系统，但由于其使用权限的限制，日后将逐渐退出历史舞台；透地通信技术依靠电磁波传送信号实现地面与井下的通信，但在具体的使用过程中受环境的影响较大，易被外界的磁感信息干扰，其通信的质量有待商榷，要解决这个问题，需要建立完善的计算机保护和屏蔽体系；井下WIFI技术是目前应用较广的技术，其自身对网络要求较高，是建设现代化煤矿主攻的方面。

2.2 常见的人员定位自动化技术的应用研究

常见的人员定位技术中，射频定位技术只是对人员位置信息的估算，其定位的位置信息精确度较低，在日后的实际应用中，因为其成本低廉可能被大范围的使用。笔者认为，该技术在大面积推广前需要做足改进工作，提高位置定位的精确度；GPS定位技术和红外线定位技术是现展的高新技术，其使用范围较广，前者记录的数据信息比后者精确。但二者成本都较高，因此，笔者认为要普及这两项技术的应用，需要增强国家的科研实力，科技和经济是一国综合国力的标志在井下人员定位自动化系统的研究中体现尤为突出。

3 结束语

井下通信及人员定位自动化技术是煤矿高效生产和工作人员人身安全的保障，在实际的应用中，技术人员应根据工程内部具体情况，考虑各种应用系统的的优缺点，做出切实可行的应用方案。本文在对通信及自动化技术进行工作原理分析的情况下，提出了改进的方案，希望这些改进方案能为我国的煤矿通信和人员定位技术提供发展的方向。

【参考文献】

[1]李鹤.井下通信及人员定位的自动化技术研究[J].煤矿现代化，2013.

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关键词：网络技术基础；实验教学； 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）10-2394-02

“网络技术基础”是计算机和通信专业的一门重要课程。该门课程本身属于工程性和实践性较强的课程，单纯的课堂教学远远不能达到教学目的[1]。因此，开设相关的实验是培养学生理论联系实际的动手能力的重要环节。良好的网络实验教学模式有助于学生牢固掌握理论知识，并能够培养学生独立思考、自主学习的能力。我校通信专业根据专业特色设置了与该门课程配套的网络通信实验环节――“网络通信实验与设计”实验课程，近几年不断增添新的实验内容并对实验方法进行了改革，逐步形成了个人独立完成和团队协作相结合的实验模式，并进行了教学实践。

1 通信专业“网络通信”实验的特点

计算机通信网络是计算机技术和通信技术相结合而形成的一种通信方式，因此“网络技术基础”是一门集计算机技术和通信技术为一体的综合叉学科，它综合这两个学科的概念和方法，形成了自己独立的体系[2]。那么，该门课程的实验环节，就更是要注重计算机技术和通信技术的结合，既强调网络通信的“网络”方面，又强调其“通信”方面。

“网络通信实验与设计”是通信专业学生构建网络和认识网络通信协议的重要教学环节。在教学过程中，既不能采用计算机专业的教学模式，重在分析网络的原理、体系结构、协议结构；又不能采用其他专业基础普及型的教学模式，重在基本网络的构建和使用。它应在计算机网络的原理基础上重点强调网络通信的具体实现。而以往的实验安排往往侧重于网络设备的配置等偏重于“网络”的实验，这不利于通信专业学生掌握网络通信的原理。因此，对网络通信实验内容进行调整、改革势在必行。

2 实验内容的设计

“网络技术基础”课程涉及了网络体系结构、各层次的典型协议及工作原理、网络互联和网络管理等知识[3-5]。按照我专业的教学要求，实验环节安排为32个学时。结合课堂教学及实验条件，共设计三个模块共9个实验，包括验证型实验和设计型综合实验。实验内容的设计注重与工程实践的紧密结合；且内容全面，从网络通信的底层开始，涉及网络通信的各个层次；在形式上，注重软件和硬件实验相结合。

实验内容结构如图1所示。

实验内容总共划分为三个模块：1）网络基本配置及组网实验；2）网络通信程序设计实验；3）基于单片机的网络通信综合实验。在各个模块中都设计了相应的子实验。网络基本配置及组网实验中包括3个子实验：网线的制作方法；简单网络的组建；复杂网络的RIP协议测试。网络通信程序设计实验中包括3个子实验：UDP通信实验；TCP通信实验；FTP通信实验。基于单片机的网络通信综合实验包括3个子实验：基于HTML的网页编程与制作；网络数据包的分析与捕获；基于C8051F单片机的WEBSERVER编程实验。

第一个模块的实验内容主要涉及物理层和网络层的相关知识与概念，第二个模块的实验内容主要涉及运输层和应用层的相关知识与概念，而第三个模块基于单片机的综合实验更是贯穿了网络体系结构的各个层次。整个实验内容的编排有助于学生掌握底层相关知识，提高实际操作能力，提高编程能力，更深刻地理解相关层次的协议，尤其是第三个模块的实验有助于学生全面掌握计算机网络的体系结构，并拓展学生更高层次的编程能力。

整体来看，实验内容的特色在于点面结合，既有针对某一层次的实验，又有面向整体的综合实验；软件与硬件相结合，既有硬件实物操作，又有软件编程实现；以及应用单片机模拟网络体系结构中数据流动的全部过程，从抽象的网络体系结构过渡到实际的数据流向。实验内容的设置有助于学生全面掌握网络通信的实质。

3 实验教学的开展

根据实验内容的特点，采取了个人独立完成和团队协作的实验模式。第二个模块的实验采用了每名学生独立完成程序设计的实验模式。第一个模块和第三个模块的实验采用了团队协作的分组实验模式。每个实验团队设置组长一名，负责全组的实验安排和实验任务分配。每位团队成员完成一个协议的理解和单片机实现协议的编程，两个模块涉及到的协议包括有TCP、IP、HTTP、UDP和ARP等协议。

我专业从2010年开始实施新的“网络通信实验与设计”教学计划，共有通信专业2008级和2009级两届学生161人（2008级78人，2009级83）参加实验，实验安排配合课程进度分散在6周分模块完成。

团队的组成由学生自由结组，每组5-6名同学，设组长一名，鼓励组织能力和动手能力强的学生自荐组长。团队协作实验采用组长负责制，组长负责全组成员的实验任务分配和实验计划实施。团队成立后，组长提交团队成员名单和实验计划安排，实验指导老师对各组的实验计划审核，最后形成正式的实验计划。实验开始后，指导老师集中讲解实验目的、实验方法和实验基本要求。听完讲解，每位学生明确自己的实验任务和目标，根据实验任务书制订自己的实验预习报告，列出实验计划和实验步骤。每位学生的预习报告经组长审核后开始实验，由学生自主完成实验任务，教师负责全面指导。

第二个模块的实验由每名学生独立完成，实验采用VB编程语言。该模块实验包括验证型实验和和设计型实验，先由一个验证型实验使学生熟悉VB编程语言，之后由学生根据实验任务书完成设计型实验。网络通信编程设计型实验只提出客户端和服务器的基本功能，形式上不做具体要求，学生可以完全根据自己的想法自主完成，教师负责总体方向的把握。

三个模块的实验全部验收完成后，对学生进行实验操作的笔试考核。考核结束后，学生整理实验记录，完成分析报告。

4 实验教学效果

设置“网络通信实验与设计”实验课程的初期，只有第二个模块的教学内容，尽管在实验内容中融入了设计型实验的思想，但实验内容涉及的层面比较单一，不能全面反映“网络技术基础”课程的教学内容，不便于学生把握课程的整体内容。此外，实验手段也比较单一，仅仅靠软件编程来模拟网络通信的过程，没有涉及到网络的整体构建，学生的工程实践能力没有得到充分的锻炼。

新的实验课程不仅在教学内容上增加了2个模块，在实验模式上也增加了团队协作的实验模式。新增加的实验模块使实验内容更为完整，贯穿了网络的全部层次。团队协作的实验模式改变了传统的教师主导的实验模式，更容易发挥学生的积极主动性，实验手段和实验计划不仅仅拘泥于同一模式。以往的实验中，学生往往参照教师指定的实验计划完成实验，只是对成形的实验过程进行模拟，很少对实验中发生的情况进行思考。而新的实验模式，学生在预习过程中投入较多，对整个实验过程了解比较清晰，被动实验变成了主动思考，解决问题的能力大大加强。

此外，采用个人独立完成和团队协作结合的实验模式，避免了动手能力差的同学不积极参与实验的情况发生。同时，操作笔试环节也能督促这类学生积极参与到实验过程中。在实验过程中，能力强的学生往往会对能力差的学生施以帮助，而为了操作笔试环节的顺利通过，能力差的学生往往会主动学习操作过程，在互帮互学的过程中实现团队的共赢[6]。

5 结束语

学好“网络技术基础”课程，仅靠课堂听讲是远远不够的，必须有相应的实验环节加深学生的理解。新的实验内容涵盖了网络体系结构中各个层次的协议，强调与工程实践结合，有助于提高学生底层编程能力。新的实验内容针对不同的实验模块分别采取个人独立完成和团队协作完成的实验模式，强调学生的主动参与意识，更加有助于开发学生的潜能。经过两年来的实践，我专业对“网络通信实验与设计”实验环节的改革是成功的，达到了较好的教学效果。

参考文献：

[1] 徐生炜.高校计算机网络实验教学模式的探讨[J]. 实验科学与技术，2012，10（6）：214-216.

[2] 彭澎.计算机网络基本原理[M].武汉：华中理工大学出版社，1999.

[3] 吴功宜.计算机网络 [M]. 2版.北京：清华大学出版社，2007.

[4] 谢希仁.计算机网络 [M]. 5版.北京：电子工业出版社，2009.

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摘要：随着计算机网络技术的迅猛发展，信息技术水平也日益增强，其中以网络通讯、电子商务、电子政务、电子金融等为代表的一些网络应用使我们更加的依赖网络进行工作和生活，这就使得大量敏感信息需要通过网络进行传输，应用者就必须要考虑对自己的信息进行保护以免被窃取或篡改。

关键词：网络信息安全安全技术应用

随着信息技术水平也在不断提高，我们的通信与网络之间的关系也是日益加深。这样的环境也为网络的发展提供了足够的发展空间，虽然其发展的态势是十分可人的，但其安全问题仍然让人十分担忧，而维护网络通信安全部门的压力也越来越大。网络具有开放性、及时性、广泛性等众多优点，但随着信息在网络上广泛传播的同时也带来了众多的安全漏洞，网络内部的安全环境日益严峻，各种违法行为如窃取信息等活动变得猖獗起来。

一、网络的通信安全分析

1.影响网络通信安全的因素

（1）软硬件的设施完善问题。很多软件系统在出场时为了方便而设置了后台控制通道，这也成为了众多黑客和病毒所瞄准的漏洞。虽然有很多软件都会考虑软件安全问题，但是随着时间的进行，信息技术也在不断发展，黑客和病毒的手段也越来越高，软件也不可避免的会出现一些漏洞。问题出现后需要软件商家发出补丁来修补软件，但这个行为也将一些商用软件的源程序暴露出来，使得一些别有用心的人寻找其中的漏洞进行攻击。这也使得网络通信的安全收到一定程度上的威胁。

（2）人为破坏因素。一些技术管理人员对于安全意识以及安全技术的缺失造成了信息泄露损坏等行为。

（3）TCP/IP服务端较为脆弱，TCP/IP协议是因特网的基本协议，虽然这个协议的时效性比较强，但其安全性能很低。想要增加安全因素就不得不加大代码的量，加大代码的量也就导致了TCP/IP的实际运行效率被大大降低。因此从其本质上来看，TCP/IP协议存在着许多不合理的地方。很多以TCP/IP为基础的应用多少都会受到不同程度的威胁。

2.常用的几种通信安全技术

（1）密码技术

密钥是最重要的一项技术，它所涉及的知识面很广，其技术具有很强的综合性，密钥这一项涉及到密钥的产生、检验、分配、传递、保存、使用、消钥的全过程。密码的类型总体上分成三种，第一种是移位密码，它的基本原理是通过改变明码或者代码中的原定代表位置而得到的新的密码；第二种是代替密码，代替密码顾名思义它是利用其他的代码来代替原码而形成的新的密码；第三种是乘积密码，它是一种将各种加密方法进行混合而形成的新的密码。而一般在实际的加密过程中，一般是将上面的3种方法进行多次变换并生成新的密码。

（2）用户识别系统

为了使网络具有能够判定用户是否有一定的用户存取数据权限的能力，以避免一些非法篡夺数据的不安全现象出现，因此，网络需要一个识别技术。最常用的识别方法是口令。一般口令是由计算机随即产生的，虽然可能会造成用户的记忆困难，但随即口令不易被猜测，其安全性能较强，且口令可以随时被更改、时效性较强，使用有效期不固定，这也提高了其安全程度。唯一标识符也是一种常用口令，但其所适用的地方是高度安全网络系统，它的工作原理是在用户建立ID时会生成一个唯一的数字，这个数字在一定周期内不会被别的用户使用，这也使得其使用起来比较方便，但其对安全的要求较高。

（3）入侵检测技术

入侵检测技术所针对的是网络的入侵行为，它能够及时地将网络的入侵行为做出反应并采取相关的措施将黑客或者病毒扫出网络，它是计算机网络技术中非常有用的一项技术。目前国内的网络所采用的是TCP/IP协议，入侵 TCP/IP协议的模式可以按照一定的规律去找寻，而相比于TCP/IP协议，通信网协议所拥有的通信网络入侵检测技术更具有针对性，因此，我们可以利用这个特点，可以将入侵检测系统建立于节点或者网络上面，这样入侵检测系统就能够通过对网络数据包的分析、解释和判断来检测是否有入侵行为。

（4）通信网络内部协议安全

通信网络的内部协议包括链路层协议、路由协议、信令协议等各个控制协议，它们共同支持着网络连接以及路由的选择与控制、连接和所需要的建立和释放、资源的分配和使用等基本网络功能，它们是控制整个通信网络的神经系统。而对于那些恶意攻击通信网络的人往往喜欢选择对通信网内部协议作为攻击的对象，以达到控制整个网络的目的，这也是网络通信安全需要注意的地方。对网络协议进行攻击的主要方式是通过对协议数据的截获、分析进而获得相关的网络资源信息，并通过释放假冒的原协议数据并假冒原合法用户来发起协议进程，并直接或间接地破坏网络协议，并干扰正常网络协议的运行，这样做的结果会造成非法入侵防护，用户之间互相否认，从而导致服务器中断，一些用户的服务被拒绝等恶劣后果。通信网络协议的安全性主要是依靠对数据的认证以及完整性鉴别技术所实现的协议安全变异和重构。设计其安全性的主要工具是公钥密码算法和哈希函数，这两个基本工具是用来对数据的实体认证以及康重放的协议的完整性鉴别。在设计安全协议时，若能够将一个完整的信令过程进行加密，则其安全性能够得到一定的保证。

3.面向Web服务的通信安全策略应用探究

在web通信服务过程中,当进入网站的信息得到确认之后,只有经过通信安全检查之后才能予以接收。否则,将视为非法消息,予以拒绝。因为,这些信息(有的是客户请求信息,有的是相应信息)可以含有任何内容,很多会参杂着一些恶意信息或者是未经过授权的XML消息,如果是含有这类信息,将会对服务提供者产生一定的威胁。消息检查器就是通过解析入站内容对XML消息进行预处理和后处理,实现方法是通过检查和验证处理需求,然后根据消息的发送者或接收者做出认证和授权的决策。因此,消息检查器具有对进入的消息进行筛检的功能,从而对发送信息防的身份进行验证,并判断其是否具有信息的资格,并且,对所的信息是否存在篡改等安全问题。

随着网络技术的不断发展,人们的生活是越来越与之息息相关,一些高科技犯罪分子利用网络进行各种各样的犯罪行为已经是屡见不鲜,因此,人们对网络安全技术的要求越来越高。为了更好的解决网络信息系统安全问题,很多相关的工作人员在夜以继日的努力奋斗着,我们有理由相信,在不懈的努力下,网络通信安全系统会逐渐的完善起来,有效的避免违法行为的出现。

参考文献：

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Discussion on course instruction of computer network for software engineering major

Huang Yongping

（Department of Mathematics and Computer Science， Guangxi Normal University for Nationalities， Chongzuo， Guangxi 532200， China）

Abstract： Aiming at the characteristics， training objectives and the network technology demand of software engineering， combined with the construction of college network laboratory， the arrangement of teaching content and experimental teaching are discussed. A suitable experimental teaching system for software engineering is constructed. In teaching， the basic principles of the network， protocol analysis and network programming application are focused on. The training of practical application ability is emphasized to give the students network knowledge enough for software system design and improve the abilities of system software design and programming.

Key words： computer network； software engineering； curriculum instruction； experiment

0 引言

随着计算机技术、信息技术和网络通信技术的快速发展，软件产品和网络环境逐渐融合，使软件运行平台逐渐从封闭、集中的单机环境向动态、开放和多变的网络环境转变，软件系统开发也逐渐趋向于网络服务化。因此，网络资源和环境成为软件系统开发主要考虑的因素之一[1]。

“计算机网络”是计算机专业和通信专业的一门必修课，涉及的知识包括计算机技术、通信技术，它是一门交叉型的综合学科，是学生掌握网络相关知识的基础课程。我院在计算机专业侧重软件工程方向，软件工程专业的培养目标是面向软件产业界对软件工程技术人才的需求，培养以计算机应用软件开发为基本技能，掌握扎实的计算机基础理论知识和较宽的工程专业知识，具有创新能力、工程实践能力和团队协作能力，素质全面的复合实用型软件人才[2]。因此，软件工程专业的“计算机网络”课程不能是单纯的理论教学。

本文围绕软件工程专业的培养目标，探讨软件工程专业的“计算机网络”课程教学方法，根据软件工程专业特点，针对培养应用型人才的需求，合理安排教学内容，构建适合软件工程专业的实验教学体系，加强学生实践动手能力和应用能力，让学生在实验过程中加深对网络知识的理解，提高网络软件编程能力，使之符合软件工程专业强调学生动手实践能力的特点。

1 根据专业特点，合理安排教学内容

目前没有专门针对软件工程专业的计算机网络教材，通用的计算机网络教材一般着重介绍网络技术理论知识。大多是以OSI（Open Systems Interconnection）七层模型或TCP/IP五层模型为线索，采取自顶向下或自底向上的介绍方式[3-4]。内容安排上还包括无线网络、网络安全、宽带接入技术以及新型网络技术等等，概念太多，知识体系太理论、太抽象，不适合用于以培养应用型人才为目标的软件工程专业学生学习。而且，“计算机网络”课程覆盖知识面广泛，学生不可能在有限的时间内掌握所有的网络技术知识，因此，需要对教学内容进行筛选、调整和组织。

根据软件工程专业的特点，针对培养应用型人才的需要，确定本课程教学内容主要包括网络基本原理、网络常用协议分析、网络编程应用和网络操作技术，侧重讲解网络基本原理、网络常用协议分析和网络编程应用等内容。在内容的讲解上力求循序渐进，先让学生了解计算机网络基础知识，主要包括：计算机网络发展状况（计算机网络、电信网络和有线电视网络三网融合）、计算机网络主要性能指标（带宽、数据率等）以及计算机网络体系结构，然后围绕TCP/IP五层模型，在物理层上重点给学生讲解数据通信基础知识、常用传输媒体和信道复用技术。数据链路层讲解上，先简单介绍现在数据链路层要解决的基本问题，然后重点讲解PPP协议和以太网技术，让学生通过学习常用数据链路层协议以加深对数据链路层功能理解和初步学会网络协议分析。网络层以IP协议讲解作为重点，结合学院IP分配情况，让学生学会IP基本配置和子网划分，通过讲解常用的路由协议让学生掌握路由表和分组转发过程。基于现在学院内部以及其他单位内部大量使用私有IP情况，网络地址转换NAT也作为网络层的重点内容讲解。运输层，首先让学生掌握端口号相关知识，然后进入UDP协议和TCP协议学习，让学生充分理解端到端通信和进一步掌握协议分析方法。应用层，重点讲解常用协议，包括：HTTP、FTP、DNS等，并安排服务器配置、协议分析和编程实验。如果课时允许，在网络安全方面，挑选一些学生感兴趣内容进行讲解，如通过访问控制列表ACL配置限制上外网的时间、钓鱼网站欺骗、ARP攻击等等；在无线网络方面，让学生动手进行无线路由配置，实现无线上网。

在教学过程中重点让学生掌握计算机网络基本原理、学会网络协议分析方法、锻炼网络编程能力、学会基本的网络操作和简单的网络配置。在课程内容选择上，要从传统的偏重计算机网络理论的介绍转变为比较实用的学习，突出实践应用能力的培养，让学生具备软件系统设计所需的网络知识，并进一步提高软件系统设计和编程能力。

2 注重理论与实验相结合

“计算机网络”课程覆盖知识面广，概念多、内容抽象，如果采用纯理论教学方式，学生对真实的网络环境缺乏了解，教师很难在有限时间内把计算机网络抽象的原理和协议讲述清楚，学生也很难真正掌握计算机网络相关技术。因此，“计算机网络”课程教学需要理论与实验相结合，教师讲解理论知识同时结合实际操作培养学生动手能力，并且实验教学中要结合生活实例，提高学生兴趣，激发学生的学习主动性，让学生在动手实验过程中加深对网络理论知识的理解。

目前，计算机网络课程的实验内容基本上可以分为三大类。①网络基本操作和配置实验。其内容包括：网络操作系统（Windows系列或Linux）安装；各种应用服务器搭建和管理，如学习搭建Web服务器、FTP服务器、DNS服务器、DHCP服务器、邮件服务器等；进行简单的网络配置与管理，如网线的制作、组建局域网、文件共享和安全性设置、用户账户管理等等。②网络协议分析和编程实验。在掌握网络基本原理的基础上，理解网络协议的概念和功能，学会网络协议分析，应用高级编程语言（如C、JAVA或C++）编制一些网络协议和服务，实现简单网络应用，加深对网络原理和协议的理解。③网络工程实验。学会交换机、路由器等网络设备的配置与管理；通过网络硬件设备或使用模拟实验软件组建中小型网络等等。

从软件工程专业对应用型人才需求和培养的角度考虑，学生学习计算机网络课程，除了对计算机网络基础知识、网络体系结构理解外，应重点掌握TCP/IP协议分析和应用实现，充分理解网络工作原理，包括数据封装、发送、接收、解封装等。所以，构建适合于软件工程专业的实验教学体系，应重点安排网络协议分析和网络编程类实验，而对网络基本操作和工程类实验应该进行分析和筛选，有针对性的安排实验，以使学生能在有限时间内掌握网络基本环境搭建和基本网络配置，加深对网络工作原理和协议的理解。

首先，网络协议分析和网络编程类实验是软件工程专业的重点，结合实际网络模型和网络软件，从应用的角度分析和引导学生掌握网络原理知识。指导学生学会网络分析和监测软件（如Sniffer、Wireshark等）的使用，学会捕获网络数据包，掌握网络协议的分析方法，在这基础上，鼓励学生进行网络程序设计和协议实现。内容安排上要循序渐进、由浅入深，让学生容易接受和充满信心，从而激发其学习兴趣。可以从学生熟悉的宽带拨号上网所用的数据链路层协议PPP协议开始，该协议格式简单，学生容易接受，有利于对协议分析方法的掌握，然后按照TCP/IP网络体系结构分析和学习各层次重要的协议，如Ethernet帧、ARP协议（掌握ARP广播和ARP应答过程）、IP协议、UDP协议、TCP协议、HTTP协议、TFTP协议、FTP协议、DNS协议等[5]。在协议分析的基础上，让学生动手编写网络程序，如编程实现Ethernet帧的封装与解析、IP数据包的捕获与解析，实现功能简单的Socket 通信软件（如TFTP简单文件传输）。通过实际网络编程训练，让学生掌握数据从应用层传输层网络层数据链路层物理层的封装和解封装过程，加深对网络协议与实现方法的理解，掌握网络环境中软件编程的基本方法，逐步提高网络软件编程能力。

其次，在网络基本操作训练方面，让学生掌握常用网络工具的使用以及能够进行简单网络配置，能为软件设计实现必要的网络环境配置，内容主要包括：局域网组网、IP配置、Web服务器、DNS服务器的配置。此外，让学生掌握一些最基本的网络知识以及做联网软件开发必须用到的基本技能，包括直连线、交叉线的使用；ping、ipconfig、tracert等基本网络命令的使用；简单的网络故障排除和基本的网络服务等。

最后，网络工程管理类实验让学生对网络设备有感性认识，辅助学生对相应协议和网络技能的理解。我院内部拥有网络基础和安全、网络综合布线实验室，学生可以在实验室认识课本上所讲述到的交换机和路由器以及综合布线系统，包括机房的机柜、配线架、实际的物理连线以及网络拓扑，增加感性认识。在此基础上，可以通过实际设备或通过使用Cisco官方模拟软件Packet Tracer组建中小型网络，帮助学生理解网络的基本架构。通过简单交换机配置，让学生掌握虚拟局域网VLAN，学习划分VLAN方法。路由器配置方面，重点让学生掌握静态路由和动态路由RIP协议的配置，以理解路由表、路由协议以及分组转发过程；实现网络地址转换NAT实验[6]，充分理解私有IP和公有IP地址相关知识。对于能力比较强的学生，鼓励他们完成一些比较难但广泛实用的实验（如VPN）等。

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关键词：无线通信；TD-LTE；优化；虚拟化

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0268-03

随着现代社会经济的不断发展，科学技术水平不断提高，无线通信技术的发展也不例外。自无线电通信技术问世以来，通信技术领域每一次概念和技术的提出都为人类社会的发展做出了巨大的贡献。从基于蜂窝概念和模拟制式的第一代移动通信系统的产生，到数字传输方式与以时分复用接入（Time Division Multiple Access，TDMA）为标志的第二代移动通信技术的大力发展，乃至以码分复用多址接入技术（Code Division Multiple Access， CDMA）与多媒体技术为支撑的第三代移动通信系统以及当前炙手可热的第四代移动通信，无线通信领域的飞速发展依然彻底改变了我们的生活和工作方式。

1 无线通信系统发展概况

无线通信作为当前发展最快的通信技术之一，每一次概念与技术层面的突破，有效推动通信领域发展的同时更加速了现代社会信息化的步伐。

无线通信系统的发展先后经历了以全球移动通信系统（Global System for Mobile Communication，GSM）和CDMA One为代表的2G（Generation）系统、以基于CDMA空中接口技术的3G系统，并将迎来以正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）为空中接口技术的准4G系统。

最初的2G系统采用的GSM标准由欧洲电信标准化协会（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）制定，采用基于频分复用（Frequency Division Duplexing，FDD）和TDMA技术的空中接口，占用900MHz、1800MHz与1900MHz频段，可支持9.6kbps的数据传输速率完成语音和短信等基本服务。在此基础上，2.5G系统——GPRS（General Pocket Radio Service）采用通用分组通信技术，数据传输过程不再占用固定的无线信道，从而更加合理地分配信道资源，可支持54kbps-114kbps的传输速率。为了满足人们对数据传输速率与多种业务传输的要求，继2.5G移动通信系统之后又出现了EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution），该系统能够与宽带码分多址接入（Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA）系统兼容，采用多时隙操作，进一步将数据传输速率提高到384kbps。

3G系统——通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunication System，UMTS）采用WCDMA和时分同步码分多址接入（Time Division – Synchronization Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）、智能天线、联合检测等技术，进一步提高了无线网络通信的数据传输速率和安全性能。在3G系统的基础上，HSPA-High Speed Pocket Access，即HSDPA（High Speed Downlink Pocket Access）与HSUPA（High Speed Uplink Pocket Access）的提出是无线通信领域的又一大突破。该系统通过采用下行信道高速共享技术将下行传输速率提高到14.4Mbps；上行引入新的物理信道，采用分组调度功能、多码传输及混合自动重传等关键技术，有效提高了上行业务的承载能力。LTE（Long Term Evolution）是3GPP发起的长期演进计划，可支持FDD和时分复用（Time Division Duplexing，TDD）两种双工方式，采用扁平化IP网络架构与OFDM空中接口技术，上下行数据传输峰值速率可分别达到50Mbps和100Mbps。

未来的4G系统——LTE-Advanced是对LTE做出的演进，完全兼容LTE系统，支持100MHz带宽的同时进一步将上下行传输速率提高到500Mbps和1Gbps。

2 TD-LTE基本原理

TD-LTE（Time Division – Long Term Evolution）是TD-SCDMA长期演进系统的产物，采用OFDMA空中接口技术，有效提高了无线通信系统的上下行数据传输速率和频谱利用率，降低了系统传输的时延，同时支持语音、视频、在线网络游戏、高清视频点播等多功能业务。目前，TD-LTE以其突出的优势受到越来越多的电信运营商和设备制造商的支持和青睐。TD-LTE系统的基本原理如图1所示。该系统并未沿用UTRAN中的RNC-Node B结构，而是采用全新的功能更加完全的基站e-Node B结构，这些节点之间通过IP进行传输，并在逻辑层面上通过X2接口互相连接成为Mesh型网络结构，用于支持UE在整个网络内的移动性，从而保证接入TD-LTE移动通信系统的用户在使用网络的过程中能够平滑无缝地进行切换。基站e-Node B与接入网关（Access Gate Way，aGW）之间通过S1接口进行连接，该连接方式也采用了Mesh或者部分Mesh型的连接方式，一个基站e-Node B可以与多个接入网关进行互连。TD-LTE系统中的e-Node B具有对空中接口的用户平面和控制平面进行管理和控制的功能，aGW承载了对使用该系统用户的数据进行分组和汇聚的功能以及包括心灵状态管理在内的部分核心网功能。

3 TD-LTE无线网络目前存在的弊端

虽然TD-LTE无线网络系统在充分兼容TD-SCDMA无线通信系统的同时，有效提高了上下行数据传输速率，降低了无线传输的时延，改善了所占用频带的利用率，但是TD-LTE无线网络系统依然存在多网络共存进而产生相互干扰的弊端。随着科学技术的日新月异，各大设备商提供了多种多样的无线网络接入终端，这种终端在高速移动的情况下，会出现于基站频繁交换信令、切换信道的现象，如何实现这种情况下终端接入无线网络的平滑转换，是TD-LTE无线网络系统不可规避的问题。

4 TD-LTE无线网络的优化方案

针对上述高速移动终端频繁切换进而影响TD-LTE无线网络系统综合性能的弊端，该文提出了基于虚拟化技术对TD-LTE无线网络系统核心网进行优化的方案。

4.1 优化方案基本原理

虚拟化技术是指利用目前炙手可热的云平台对物理资源从逻辑角度而非物理角度进行重新配置的方法。基于虚拟化技术的TD-LTE无线网络优化方案是指通过逻辑划分将无线网络切换、多制式相互干扰产生的问题等交给额外配置的服务器来实现，从而降低了TD-LTE无线网络系统本身处理这些冗余的负担。如图2所示，我们采用OS6850作为虚拟机对TD-LTE无线网络系统中产生的额外负担进行接收、存储、处理和反馈，以实现优化TD-LTE无线网络系统性能的目的。

4.2 优化方案的测试结果

4.3 优化方案的优缺点

通过对上述基于虚拟化技术的TD-LTE无线网络优化方案的研究，并采用OS6850作为虚拟机完成系统不稳定情况下的测试工作，我们可以看出该优化方案能够在无线网络系统不稳定，系统中接入终端频繁切换小区的情况下，有效保证系统的稳定性，降低系统中接入终端传输和接收数据的时延，提高系统的资源利用率。但是这种优化方案需要较为昂贵的服务器作为无线网络系统的支撑，这是其不可避免的缺点。

5 结束语

无线通信技术的快速发展作为当今科学技术不可小觑的一个分支，已经成为当前衡量一个一个国家科技发展水平的重要标志。TD-LTE无线网络系统作为当前发展最快的无线通信技术之一已经得到了广泛的应用，但是，在网络系统不稳定情况下无线系统综合性能会急速恶化，进而直接影响到用户的直接体验。该文基于虚拟化技术的基本原理和应用原则，提出了对TD-LTE无线网络系统的优化措施，并搭建网络平台验证了该优化方案的有效性，为TD-LTE无线网络系统的进一步发展指明了方向。

参考文献：

[1] 崔杰.TD-SCDMA演进系统及无线资源管理技术研究[D]. 北京：北京邮电大学，2010.

[2] 3GPP TS 36.300.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（EUTRAN）；Overalldescription； Stage 2，V8.3.0 2007.

[3] 3GPP TS 36.211.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）；Physical Channels and Modulation，V8.1.0 2007.

[4] 3GPP TR 25.913.Technical Specification Group Radio Access Network； Requirements for EvolvedUTRA（E-UTRA） and Evolved UTRAN （E-UTRAN），V7.3.0 2006.

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关键词：计算机通信网；教学设计；教学方法

1 教学设计前的思考

《计算机通信网》做为通信工程专业的专业必修课来开设，首先面临地就是如何选取一本适合学生上课使用的教学参考书；然后是针对学生前期学习的效果和这门课程的教学大纲来安排教学内容及实验内容，制定教学重、难点；接下来是根据教学内容来选取合适的教学方法来突破教学重、难点；最后在教学过程中不断地改进及完善教学设计，争取通过两到三轮学生的教学，制定出完整的《计算机通信网》教学设计方案。

⑴《计算机通信网》教学参考书选择。《计算机通信网》是通信工程专业学生认识通信技术和计算机网络技术的一门专业必修课，这门课程的教学重心是放在通信技术、网络技术或两者兼备，是我们选择这门课程教学参考书的关键。我们认为本科专业的学生学习的大部分课程都是一种通才教育，主要让学生通过这门课程的学习掌握一定的理论基础知识和相应技术。从近的方向说，为后续课程的学习打下一定的基础；从长远方向来说，是为他们将来工作中可能运用到的技术打下理论基础，便于他们从事相关工作。因此，这门课程我主要让学生对于通信技术和计算机网络技术都有一定的认识，教材参考书选择高等教育出版社的《数据通信与计算机网络》。

⑵《计算机通信网》先修课程。学生在学习《计算机通信网》以前已经学习了《数字逻辑与数学电路》、《模拟电子技术基础》、《信号与系统》、《电磁波与电磁场》、《数字与模拟通信系统》、《信息论与编码》、《现代通信原理》等课程。

⑶教学安排。这门课程是一门考试课，由于课时限制，安排的理论教学课时为44学时，课内实验教学环节为10学时。因此，对于教学参考书中的章节在实际教学过程中必须有所取舍，对于很多章节的内容都可以安排学生在课后进行阅读，只在课堂中加强学生的理解。

2 《计算机通信网》教学要求

通过《计算机通信网》的学习，让学生对数字通信和网络技术有一个系统的、全面的了解；理解和掌握网络技术的基本知识、基本理论和基本工作原理；掌握网络应用技术，网络发展趋势；具备计算机组网、规划和选型的基本技能以及一定程度的网络通信软件的开发、编程能力[1]。为了达到上述教学要求，通过该课程的实验教学，帮助学生掌握和了解计算机网络的基本原理、工作过程和实现方法，加深学生对计算机网络技术理论的认识和理解，培养网络应用技能[2]。

3 具体开展的教学设计方案

⑴讲授法。讲授法是教学过程中普通使用的一种教学方法，但在这个过程，学生只能被动地听教师传授知识。因此，在这门课程的教学中我虽然使用讲授法，但没有按照书本照本宣科，而是在讲授的同时结合身边的事物和学生已有的经验知识帮助他们认识相关理论知识。比如：在《2.2物理传输媒体》这一小节教学时，通过实物、图片、引导学生观察等方法让学生认识传输介质，比较我们身边的网络情况，归纳出这些传输介质的特点。

⑵案例教学法。案例教学法是一种通过案例引入、分析、讨论、总结几个教学环节让学生主动学习的一种教学方法。如在给学生介绍《6.4无线局域网（WLAN）》时，可以通过我们身边的WLAN引入教学，让学生通过观察到的WLAN，给出他们的认识、分析WLAN的特点、对WLAN应用前景时行展望，讨论WLAN的基本技术和标准，最后，由教师进行总结，让学生对教学参考书上的这个小节知识有个全面地认识。

⑶实验法。任何计算机理论知识和技术的学习都离不开实验，只有通过实验操作才能让学生理解理论知识，切实掌握相关技术。比如通过《异步串行通信接口》实验、《组建局域网》等实验让学生掌握计算机组网、规划和选型的基本技能，通过《Internet/Intranet Web编程》等实验让学生具备一定程度的网络通信软件的开发和编程能力。但在实验操作过程中，我们的老师要尽可能让学生都能动手操作，也要加强管理。对于玩电脑游戏的同学可以进行及时的控制。

⑷参观、讨论。为了让学生对最近使用的数据通信技术有个直观地认识，可以组织学生参观网络中心机房（如：学校网络中心机房、移动或网络公司中心机房），但这个过程中一定要对学生严格要求，不是走马观花地看一下网络设备，同时不能对中心机房有造成任何不利影响。在这个过程中，不仅让学生认真听相关工作人员介绍所使用技术，而且通过参观具体了解当前使用的各种网络设备的参数和使用特点。当然，在参观过后，要组织学生进行讨论，帮助学生把书本上学习的理论知识和实际应用技术相结合，提高学生学习的积极性。

总之，在对《计算机通信网》这门课程进行教学设计时，虽然教学重点是数据通信与计算机网络的基础理论和传统技术，但教师要多了解这几年通信技术和计算机网络技术新的进展和研究成果，在教学过程中，不仅要对最近出现的通信和网络新技术多加介绍，而且必须针对每个班学生的具体情况和实践条件让学生尽可能联系当今实用技术对这门课程有一定地认识。

[参考文献]

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【关键词】4G通信技术；网络结构；关键技术

在今天的中国，4G通信技术已经有少数人在使用，可见，该技术可能在某些方面还不够成熟，抑或是其开发的成本比较高，因此它便不能为大多数人所享受。然而，我们需要的是大多数人甚至是全体人都够享受到它为人们所带来的简单、高速。要研究4G网络通信技术，它的通信网络结构及几种关键技术是其中的重点课题。

一、4G通信技术的网络结构

从图1中我们可以看出，未来的4G通信技术将是以“全IP核心网”为中心的复杂的通信系统网络结构，以“全IP核心网”为核心，它能连接固定无线网、WLAN、3G和2G通信系统、蓝牙技术系统、卫星通信系统、数字音频/视频广播系统以及其他新的接入系统，我们能看出新一代通信系统结构的复杂性，同时也可以清楚地了解到它新增的一些功能，但是，这些新增的功能也给技术和资金等方面带来了相应的挑战，需要人们努力克服。

二、4G通信技术的特点

（一）速率高、容量大。

与前三代通信技术（1G、2G、3G）的传输速度相比，4G网络通信技术最显著的一个特点就是速率的提高和容量的增大。第四代通信系统速率基本上在10Mbps至20Mbps，无线信息的传输速率甚至可以达到100Mbps。其次，第四代通信系统的容量也有显著的提高。速率和容量大幅度提高是通信技术进步的一大突破，可以给人们的生活带来了前所未有的方便与快捷。

（二）强大的兼容性、灵活性。

4G网络通信技术的又一突出特点是较强的兼容性和灵活性，为了完成该多个用户的融合，它能够实现不同网络系统之间的互联、多部手机之间的兼容。在需要适应资源分配、自我管理结构等困难的通信过程中，4G网络通信技术具有强大的灵活性、兼容性和智能性。

（三）多种业务的融合。

现在，人们已经不局限于仅有的短信、语音等“过时”的通信技术，追求的是更方便、更快捷、更人性化的可视电话、虚拟业务、电话会议等等。其实，4G网络通信技术已经在一些地区和一些特定的领域完成了上述几项技术的服务，满足了一些人的多种需求。这种飞速及时的通信技术让影视传媒、广播、企业、娱乐等行业融合为一个方便、安全的整体。

（四）多类型用户共存。

4G网络通信技术最后一个特点及时多类型用户的共存。所谓多类型用户共存就是4G网络通信技术为了实现两个或多个业务的对接，它能够根据不同的网络信道和状况选择不同的运营商和不同速率。

三、4G通信系统的几种关键技术分析

与3G/2G通信系统相比，4G通信系统具有更优良的性能，所以，它也是比3G/2G通信系统复杂得多通信系统。4G将要采用的关键技术主要有：

（一）正交频分复用（OFDM）技术

4G通信系统的核心技术是正交频分复用（OFDM）技术。OFDM技术有以下四个优点：（1）能够减少或消除码间干扰；（2）频谱的利用率很高；（3）在频谱利用率和误码率之间，采用自适应调制方案取得最佳平衡；（4）应用跳频的方法选用正交子载波，具有很强的抗窄带干扰的功能。但是，OFDM技术并不是十全十美的，它的缺陷就是系统变得更加复杂和功率效率相对较低。OFDN技术的基本原理就是把需要传输的串行数据流分解为无数个传输速率较低的并行数据流，然后把它们分别调制到相互正交的子载波上，最后整合输出，最后实现的结果是分解过后并行数据流的输出速率跟分解前的串行数据流要达到的输出速率一致。

（二）软件无线电技术

软件无线电技术是利用数字信号处理软件实现传统上的由硬件电路来完成的无线功能技术，通过加载不同的软件，可实现不同的硬件功能。这种技术的灵活性、集中性以及模块化水平都很好，在使用的时候，能够对通信环境进行很好的优化，保证信号的调制和介入更加方便灵活，而且该技术还可以在相同射频前端保证不同信道的共存，通过变化器就可以获取每个信道，在管理信号系统的时候能够更加集中，安全性方面也会大大增强。

（三）基于IP的核心网络技术

从4G通信技术的网络结构我们知道4G通信技术的核心网络是一个基于全IP的网络。目前，把IPV6技术作为第四代网络的核心协议，采用全IP是一种集成目前网络的方法，降低了成本，采用全IP网络还可以实现不同网络间的无缝互连。核心网络独立于多项具体的无线接入方案，可以和已有的核心网络和PSTN兼容，还能提供端到端的IP业务；核心网络允许各种空中接口接入核心网，具有开放的结构，同时，核心网络还可以将业务、传输和控制等分开。采用IP后，所使用的无线接入方式和协议与链路层与核心网络（CN）协议是相互分离的。IP与多种无线接入协议相兼容，不用考虑无线接入究竟采用哪一种协议和方式，在设计核心网络时具有很强的灵活性。

（四）调制和编码技术

编码和调制技术是第四代通信系统中将会采用的关键技术之一，该技术可以在不影响系统的传输速率的前提条件下实施准确的编码和调制。4G移动通信系统采用多种调制和多种编码技术，根据其原理，充分发挥调制编码有效性、可靠性和安全性的特点，有效利用调制和编码技术各自的优点，实现在条件不好的情况下也能保证其系统完好的性能。

（五）多用户检测技术

利用均衡技术是多用户检测技术的核心思想。所谓多用户检测技术就是把来自其他用户的ISI也当作MAI一起消除。多用户检测技术对单个用户的信号进行检测，充分利用了造成多址干扰的所有用户信号信息，有效解决了远近效应的问题，实现了系统对功率控制精度的降低，因而具有强大的抗干扰性能，因此如若要提高系统容量，就可以使用有效利用链路频谱资源这一策略。

（六）智能天线技术

智能天线技术的本质也就是双向天线，主要利用的是固定的天线单元，安装在基地现场，用来获取方向。智能天线可以避免出现多径衰弱的情况，更好的避免干扰信号的干扰，出现越区情况的时候还可以进行快速切换，不但扩大了实际的覆盖范围，还真正的体现出其优势和良好的性能，其应用能够加快核心网络的实际速度和质量。这种技术既可以扩大传输容量又可以提高信号质量，是一种基于自适应天线原理的新型的通信技术。

四、结束语

综上所述，4G通信的研发是具有巨大潜力的，也是为了满足人们对生活、工作的高标准的，当然，也更是符合通信技术发展必要的。现在，它已经走入了一小部分人的工作和生活，我相信，在不远的将来，它会随着科学的发展，在通信技术研究人员们的努力下服务于更多人甚至于全人类的工作和生活。对新一代通信技术的网络结构及其关键技术的研究有助于它的全面开发。当然，目前我们首当其冲要解决的问题就是克服技术上的难关，要使开发出来的新一代通信技术有它的市场，大多数人能够承担得起这一笔开支，否则，这一项通信技术的开发就是完全没有意义的。

参考文献：

[1]俞筱楠.4G通信的网络结构与关键技术解析[J].价值工程，2012（23）.

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关键词：计算机通信网络；发展；应用

中图分类号：TP393.0

计算机通信主要是以数据的形式进行通信的，在运行时，通过计算机与计算机之间或是计算机与设备间通过终端系统进行信息的互换。计算机通信技术是融合了计算机与通信技术而产生的，并且在我国现代化发展中被广泛地应用。例如：信息处理系统、决策战略分析系统、军队自动化指挥系统、武器的远程操控系统、重要情报的检测及分析系统以及人们日常工作所需的办公自动化系统等。

1 计算机通信的基本原理

在计算机通信系统工作中，是有着固定的基本原理的。它主要是将电信号通过中央处理系统转换为计算机所能够识别的逻辑信号，而后再由逻辑信号转换为计算机二进制代码。众所同知，计算机系统信息中，一般都是由二进制0和1来表示所有的数据信息的。人们通过二进制的不同组合方式就可以很容易解读出所有的信息了。另外，计算机二进制数据在转换完成后，是需要通过所生成的脉冲经由媒介通道来实现数据间的传输的，从而实现计算机的通信功能。而所有这个过程中的OSL物理层，就是所谓的计算机通信系统的工作原理。

在OSL物理层工作时，首先是将计算机通信中的整个系统协议进行分层处理，共分为七层。其中第一层为物理层，这一层所起到的主要作用就是将比特流通过透明层传送到物理媒介中；第二层为数据连接层，这一层所起到的主要作就是将帧在连接通道中进行毫无偏差地传输；第三层为网络层，这一层的主要作用是将数据在计算机中进行分组传送，并且对计算机数据传送时的路径及流量等进行控制；每四层为传输层，这一层的主要作用是将报文通过计算机系统终端进行网络透明传输；第五层为会话层，这一层的主要作用是将计算机通信系统中的数据传输与会话功能管理进行统一的协调处理；第六层为表示层，这一层的主要作用是转换计算机系统中数据间的格式；第七层为应用层，这一层的主要作用是将计算机进程接口与用户有效地进行连接。

2 计算机通信网络的发展

计算机通信网络的产生标志着我国信息化、现代化、科技化时代的来临。也标志着我国经济建设发展的深度。计算机通信网络是在计算机系统设备运行的基础之上融入了现代化的通信功能，使其可以通过计算机终端进行数据间的转换与交流。计算机通信网络最早引进我国是上个世纪末，并随着我国经济建设的发展不断地进行了改革与创新，逐步满足于人们对计算机通信网络越来越高的要求。

个性化通信网络主要指无论任何人，都可以不受时间地点的限制与外界进行自由沟通，从而实现了可选择性网络通信形式。另外，个性化通信网络是以移动通信系统的技术模式为基础，并在此基础之上通过个性化代码而非系统设备来对不同的用户进行识别的。同时可以根据用户的不同需求在任何时间段都可以发出主叫，而被叫的用户无论在任何地方，都可以接收到主叫所发出的呼叫信号。这种无限制无条件的主被叫通信方式可以完全实现跨区域，跨国界通信。除此之外，随着通信网络的发展，如今的网络技术还可以支持无线上网，也就是说，人们可以利用移动通信设备随时随地实现上网功能。而当计算机通信网络系统接收到上网信号时，则会自动开启网络中的调制解调器对用户信息进行识别，从而满足人们的需要。个性化通信网络完全符合人类对信息化技术时代的要求，从而推动了计算机通信网络的快速发展。

3 计算机通信网络的应用

计算机通信网络是人类历史上和一个伟大的发明，也是人类科技化时展的重要里程碑。随着人类的进步与发展，计算机通信网络被越来越多地应用于各行业中。

另外，现代随着人们生活水平的提高以及对教育的认知程度，许多有条件的家庭都选择将子女送到国外去进修。当子女与父母需要对话交流时，也只需接通对方的号码就可以了，在时间空间上都不受任何限制。

除此之外，计算机通信网络除了无限制通话外，多媒体技术及影音、图像技术的发展也是计算机通信网络发展的一大特色。

例如：人与人之间需要沟通但却因各种原因无法见面时，就可以利用网络进行视频对话。用户只需打开视频聊天工具，接通对方的视频请求就可以了。而对方在接收到视频要请时也只需选择同意或接收就可以使双方的影像清晰地出现在计算机网络中。一般情况下，当用户发送请求后，计算机通信网络在接收到视频聊天启用信号时，会自动开启内部的调制解调器，对用户身份及信息进行核对记录，而当信息核对准确无误时，计算机通信网络系统会自动向对方发出请求信号，而在对方同意接收请求信息后，计算机通信网络系统再将接收方的信号传送这到发送方的计算机终端系统中，使两台计算机终端相连接，形成网络通信模式。

4 计算机通信网络的发展

目前来看，计算机通信发的发展主要是以光纤作为通信基础的，并在此基础上朝着无线通信及多重网络综合发展的趋势前进，因此，计算机通信发展中，更多的是采用三网融合式发展趋势。所谓的三网融合发展主要是指将电信通信系统、广播电视系统以及通信系统相融合，使其达到最佳的渗透及兼容，在此基础上再对三者进行统一的整合，使其最终实现多元化通信功能。三网融合式网络发展完美地实现了网络资源数据信息的共享，同时提高了计算机网络运行的整体能力，使其真正成为了人们工作、学习、生活中的得力助手。另外，三网融合式发展最大的优势就在于它可以提高计算机网络维护的性能，同时可以大大降低网络维护所需的成本投入。近几年，国家对计算机网络三网融合的发展指明了方向，首先，计算机网络的发展趋势一定是伴随着通信及信息化技术同步发展的。并且在信息化技术革命性发展的前提下，要打破人们对计算机通信网络传统的认知，从而推动促进计算机通信网络朝着预期的方向发展。除此之外，计算机通信网络的发展是基于信息技术发展之上的，也是目前我国计算机科技发展的主要任务。随着科技化时代的跨进，计算机通信网络的发展也越加深入。可以说，计算机通信网络的发展从萌芽到如今，其中经历了无数次的创新与改革。计算机通信网络的发展是信息化技术时代的最伟大的进步，也是人类智慧与文明的重要表现。同时更标志着人类真正进入了全科技化时代。

5 结束语

计算机通信网络的发展提高了人们的生活品质。对人们在生活、学习、工作中都具有十分重要的意义。同时，随着企业的发展，计算机通信网络在企业发展建设中的应用也越来越广泛，并且促进了企业发展建设的步伐。因此可以说，计算机通信网络的产生及发展是人类历史是的一次伟大的革命，是推动并促进人类信息化科技时代快速发展的必然因素。

参考文献：

[1]谭乾华.探讨计算机通信与网络发展的应用技术[J].才智，2013（28）：304-305.

[2]唐哲.浅析计算机通信与网络发展的应用技术[J].中国校外教育（理论），2011（06）：165-165.

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[论文摘要]计算机网络技术是高校计算机类专业的主干技术基础课程，涉及电子技术、计算机软件技术、计算机硬件技术等多个学科领域，，在整个教学过程中占有极其重要的地位。本文从高校计算机网络技术课程的现状出发，探讨了优化该课程教学的一些措施。

一、计算机网络技术课的教学现状

随着现代通信技术和计算机技术的飞速发展，信息技术正在给人类带来一场新的产业革命，信息已成为人类赖以生存的最重要资源。而信息的社会化、网络化、全球经济的一体化，都受到计算机网络技术的巨大影响，这对高校计算机网络技术专业的教育提出了更高的要求。“计算机网络技术”专业是信息技术通信领域的重要支柱，然而，调查发现目前在计算机网络技术课程的教学中，网络技术飞速发展与师资老化的矛盾日益严重，这将从根本上制约教育质量的发展。另外，一些学校的现行教材中教学内容滞后，以学科为体系的痕迹明显，教学内容偏多偏深，实践与能力培养不够突出，教学要求与培养“以能力为本位”的教学目标存在一定的差距，而且专业实习、实训的设备与计算机技术的发展有一定的差距，学生实验教学往往不能按要求进行，从而对教学改革的进程起到消极影响。

二、计算机网络技术课程教学的优化

1．优化课程体系

在课程设置上，学校应当坚持应用能力“宽窄”结合的方针，使学生逐步深人全面地掌握网络知识，培养学生各个方面的网络应用能力，同时适当兼顾计算机其它应用能力的培养，使学生毕业后能适应多种职业岗位群的需要，按照网络集成、网络管理和网络软件开发三个方向成组设课，强化这三个方面的应用能力。让学生根据自己的兴趣、发展方向和接受能力自主选择相应课程。学校在制定教学计划时应该根据实际情况和社会需求安排四大类课程的教学内容和学时比例。技术基础课以教会学生掌握从事职业岗位所必须的科学原理、方法和使用这些原理和方法去分析、判断、解决生产第一线或工作现场实际问题的能力，技术技能课是以行业的职业技能为目标，将职业理论知识应用于实际岗位操作能力的训练，这两类科目的学时数可以适当减少；公共基础课应满足学生学习和应用职业岗位技能所必备的基本概念、基本原理和基本方法的需要，培养学生掌握科学思维及解决实际问题的方法，课程的学时数比例可以适当加大；而选修课是以跨专业或高新技术等课程为主，以培养学生的就业适应能力、专业技能综合能力，门数尽可能多、范围要广些。

2．丰富教学内容

计算机网络技术主要是关于计算机网络的基本理论，比如有网络的拓扑结构、网络体系、网络设备以及网络应用等，重点是相关内容的理论阐述，网络设备中的网卡主要介绍网卡的结构及工作原理、分类情况以及性能指标等纯理论的知识。教师在教学过程中要注重理论与实践的互相结合，可以结合网卡的性能指标以及分类情况介绍网卡的选型以及网卡的安装等实用知识，将网卡相关的理论与实际结合起来，激发学生的学习动力和学习兴趣。网络应用技术主要介绍电子邮件系统的工作原理、使用的协议等枯燥难懂的内容，教师则可以结合电子邮件的收发工具进行教学，这样既有助于学生对基本原理的理解，提高对实际应用的认识，又能结合相应的社会实践活动。在实验、实训教学中，教学目的是验证理论知识，培养学生的动手操作能力和解决实际工作问题的能力，这就更需要将理论教学和实践教学结合起来，培养学生面对具体问题独立分析、解决的能力，教师应该适当增加专业基础课的实验比例，加强学生的职业技术、技能培养，加强技能实验和设计型实验，扩充专业实训科目，使课堂教学与社会实践有机结合，要求学生独立理解实验、实训任务，自选仪器材料，自行设计方案，独立完成，从而培养学生的创造力。

3．优化教学方法

传统的教学往往是以教师为主，学生则是处于被动学习的状态，整个教学过程体现为学生听、老师讲的单方面交流，学生的认知主要表现为记忆的形成，教师和学生之间缺乏交流。这种学生被动接受的方式是一种静态的教学方式，阻断教师在教学过程中的激情和创造，而使授课平淡、乏味、呆板，严重影响教学效果。因此，现在应采取现代化教学手段进行交互式的教学，采用项目设计制作、现场模拟、社会调查、案例分析等多种多样的教学方式，比如组建网络教室的组建、建设小型校园网的建设、改造小型办公室网络改造等等实践活动，从而丰富整个教学过程，发挥网络通信及网络资源共享的特征，进行网上教育，包括电子教案、电子阅览、电子作业，这将有效缩短教师与学生的距离，加强教学交流，提高教学效果。

4．改革考核方式

考核方式应该可以充分发挥考试的教学功能、教育功能、督促和引导功能、检测、鉴定与评价功能等，使教学内容、教学方法与人才培养模式相一致，促进人才培养质量的提高。在对学生进行考核时，可以沿用传统的试卷考核与社会实践相结合，要求学生完成社会调研报告、市场调研分析等。在考核内容上，要坚持以知识的应用、技能与能力的掌握为主，注重检测学生创新意识和思维水平。确立考试是重要教学环节，充分发挥考试的多种功能，摒弃一次考试下定论的不科学做法，坚持平时考核与期末的总结性、鉴定性考试相结合。而且对于不同的课程可以采用不同的考核方式，如采用职业技能鉴定、完成课程项目、编写项目计划等形式代替课程的考核。这样既有利于提高学生的综合素质，又可以培养学生适应不同的需求，增加工作经验。比如程序设计课，可以要求学生既熟练掌握数据库管理系统的基本知识与使用方法，又具有熟练使用一种中文平台及相应数据库管理系统进行数据处理工作的能力，采用平时考核（如作业与实习报告、阶段测验、课程设计等）和鉴定性考试并用，主要考核基本知识、概念的掌握程度和简单的应用能力等。总之，要改变单一指标评价学习效果为多次考核综合评定成绩，树立高职高专实用型人才的素质教育思想，树立全面考核的思想，构建考核方式多样化。

参考文献:

[1]蔡开裕．计算机网络[M]．机械工业出版社，2001．

[2]翟轰．高等职业技术教育概述[M]．西安电子科技大学出版社，2002．