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關鍵詞：電子通信技術；農業發展；有線通信；無線通信

1通信技術的基本概念及其在農業生產中的發展現狀

1.1通信技術的基本概念

通信技術在現代化社會中已經十分普遍，主要是通過電子設備傳播數據、語言、圖像等信息的傳輸系統。其按照傳輸媒質可以分為有線通信技術和無線通信技術。

1.2通信技術在農業生產中的發展現狀

高科技農業生產方式在世界各地的農業領域十分盛行，大大減少了人力的資源和費用，同時提高了農業生產的工作效率。我國相比于其它發達國家來說，通信技術在農業領域的研究起步較晚，但是我國對于通信技術在農業生產領域的研究速度是十分快速的，在我國大部分地區已經具備相對完善的通信系統[1]。但仍有少部分地區通信技術在農業領域的研究應用中存在著許多問題，例如，農戶思想傳統，對通信技術的認識不足，認為其安裝成本高、暫時利益小，從而不愿意在通信設備上進行投資。因此，我國要加強對通信技術的研究力度，解決通信技術在農業生產領域中的難題，實現全方面的農業生產信息化發展。

2通信技術在農業生產中的應用

2.1有線通信技術在農業生產中的應用

有線通信技術是通過兩個不同空間的電子設備作為傳送數據的媒介，其優勢在于傳播數據穩定、抗干擾能力強等。在農業生產領域常用的通信技術主要有RS-232/422/485、Field-bus、Ethernet等。RS-232/422/485在農業生產早期應用較為廣泛的有線通信技術受到地勢、距離以及環境的影響，其安裝以及維修的成本較高，當受到惡劣天氣或是環境變化的影響事，容易導致電子通信設備受損，從而降低其傳播數據的質量，因此這種通信技術逐漸被農業生產所被淘汰。Field-bus技術在農業發展的幾十年間不斷研究和創新，在40多種技術中最具代表性的有CAN、PROFIBUS、FF等。它取代了傳統的分布式控制系統，實現了用戶的互操作性、網絡的開放性、通信網絡的全數字化。雖然這種技術可以節省成本及硬件數量，但其受到距離的限制，要依靠Ethernet和信息網的骨干Inter-net進行傳送數據，這兩種通信技術的融合對實現全球化生產以及精細化生產起到促進作用。

2.2無線通信技術在農業生產中的應用

無線通信技術根據所需通信距離可以氛圍短距離無線通信技術和長距離無線通信技術。短距離無線通信技術包括無線局域網以及無線個域網，長距離無線通信技術包括無線廣域網和無線城域網。無線廣域網主要采用GSM，GPRS，CDMA，GPS和3G等常見的全球化通信技術；無線城域網采用WiMAX（全球微波接入互操作性）通信技術，可以利用天線向地面設備提供高效的互聯網連接；無線局域網就是生活中最為普遍的WI-FI，用戶只需簡單的操作和小小的投資就能獲得良好的網絡資源。但是Wi-Fi受距離限制和環境的干擾而產生信號強弱變化，其路由器電子設備耗電量大；無線個域網主要包括Bluetooth，IrDA，RFID等技術，小范圍下的個體間傳播數據的網絡通信技術。在農業現代化發展的建設中，無線廣域網在大型農業設施及其管理領域中獲得極大的收獲，例如，根據GPRS、GPS、GSM等技術為設計基礎的土壤信息實時監測系統、農田水樣數據監測系統、溫室大棚控制系統等。方便農戶實時掌握農作物狀態的同時，極大的提高了生產效率。另外，隨著通信技術在農業生產領域研究的深入，無線個域網在農業科技工作者的研究下也取得了許多成果，例如基于紅外線技術為基礎的變量磷肥施肥系統、以藍牙技術為基礎的溫室環境控制系統、對農作物灌溉水量的控制系統等。無線通信技術在農業生產中的應用較有線通信技術的應用更為廣泛，因為無線通信技術在設備的建設和維護方面的資金更為低廉、組網操作便捷、擴展更為靈活，可以根據不同的生產需求使用不同的無線通信技術，促進我國農業設施的自動化、信息化、智能化的建設[2]。

3結束語

電子通信技術在農業生產中的應用是未來農業發展的必然趨勢，根據不同的農業生產需求可以選擇與之相對應的通信技術，在合理使用現有通信技術的同時，加大對新型農業裝備通信技術的研發力度，促進我國精細化農業的發展，為我國農業生產提供新的現代化發展方向。

參考文獻：

[1]劉濤，鄭承云，張賓.無線通信技術在現代農業中的應用[J].現代農業，2010(12)：174-175.

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【關鍵詞】 移動通信技術 物聯網 應用研究

引言

在我國舉行的第十二個五年規劃的會議中，物聯網的開發得到了我國政府的高度重視。近幾年，物聯網的高速發展有目共睹。事實上，早在2010年初，我國總理就在報告中明確指出要把物聯網納入我國重點發展的產業中，換言之，物聯網的發展前景是被大家所認可的，它已經成為我國信息產業發展中必不可少的一部分。顯然，我們的生活也因為物聯網的出現而發生了翻天覆地的變化。互聯網技術已經進入了成熟的階段，它在物聯網的推廣和發展中扮演著不可或缺的角色。

一、物聯網的基本概念

物聯并不是一個新興的概念，早在20世紀末期，微軟總裁便提出了物-物的概念。隨后，這一想法得到了世界知名學府麻省理工的認可，并且正式對物聯網的概念進行了詳細的敘述。

幾年后，這一概念再度被國際電信進行補充，由此可見，物聯網的發展已經得到了世界多個國家的認可。從本質上來說，物聯網就是建立一個實現物體與物體之間的信息交換的網絡，這一網絡的建設需要借助多種電子信息技術完成物體信息的采集工作，并且對其進行轉換，最終達到物體信息傳輸的目的。物聯網的信息傳輸突破了距離的限制，并且能夠進行自動化的系統管理，實現人對物品的信息管理，位置感知和實時監控等。

二、物聯網的基本結構

作為信息產業的新興產物，物聯網的結構并不簡單，主要分為三個層面，分別是應用、感知和網絡。

1、應用。在物聯網的架構中，應用位于最高位置，它的作用是實現人對物體的管理和實時操控。

2、感知。和應用層相反，感知是物聯網架構的基本，它與所有位于物聯網的物體都有接觸。

3、網絡。網絡是實現物聯的根本，沒有網絡就無法實現物體之間相互通信。因此，它貫穿于應用層和感知層之間，它的作用是傳遞經過感知層采集到的物體信息。

三、物聯網的特點

物聯網跟互聯網之間是有很大不同的，物聯網具有延長性強，能夠與國民經濟息息相關的特點。物聯網與人們的生活各方面都有聯系，可以說是無所不在。

首先，物聯網是需要部署多種傳感設備，在感知技術中運用十分廣泛。它的每一個傳感器都有自己的信息源，感知的事物來自各個方面。

其次，物聯網涉及的范圍非常廣，它具有很強的包容性。在信息產業整個行業中，物聯網都能涉及到，通信、傳感、網絡各個領域都有它的身影。所以提供的服務也是多樣化的，服務形態以及應用能夠實現多種組合。

再次，物聯網可以對物體進行智能控制，具有較強的處理能力。物聯網能夠讓傳感器進行智能處理，獲取到相應信息后發出指令，讓傳感器進行智能化處理。

四、移動通信技術在物聯網中的應用

物聯網的信息節點具有廣泛性與移動性的特點，它的網絡融合技術非常強。所以它的通信主要是以無線為主的，移動通信技術是當前物聯網技術的主要手段之一。

五、移動通信系統在物聯網中的應用方式

移動通信系統的組成較為復雜、在傳輸、管理、維護上都有專門的系統負責。所以移動通信在互聯網中的應用方式是包括多方面的：

1、移動通信系統中的移動終端能夠隨時隨地進行網絡節點移動，能夠與互聯網感知終端互通，它是互聯網信息當中的通信節點，也是通信過程中的傳輸介質。

2、移動通信技術非常成熟，覆蓋區域非常廣，在物聯網中可以作為傳輸網絡來使用。

3、移動網絡維護平臺的管理維護功能都非常傳輸，能夠確保使用過程的安全性。物聯網使用移動通信功能來進行管理維護是絕對沒問題的。

六、移動通信在物聯網中應用的現狀與展望

近些年，移動通信技術與物聯網技術發展非常迅速，移動通信在物聯網中的使用已經漸漸開始。但是，使用的范圍還是有行業限制的，并沒有完全的運用到生活方方面面中，如果要使該技術與人們生活息息相關，就應當繼續努力，抓緊實現物聯網與移動技術相通的規范制度。還需要不斷創新，把物聯網運用到日常生活中，加快移動技術在物聯網中的運用腳步，讓大家都能夠意識到物聯網的重要性，并且把物聯網運用到生活中。

參 考 文 獻

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[關鍵詞]光纖通信 多媒體 教學

[作者簡介]張競秋（1974— ），女，吉林長春人，長春理工大學通信工程系，講師，碩士，研究方向為光纖通信、通信網理論；樸燕（1964— ），女，朝鮮族，吉林吉林人，長春理工大學通信工程系，教授，博士，研究方向為數字圖像處理；王宇（1974— ），女，吉林梨樹人，長春理工大學通信工程系，副教授，博士，研究方向為數字圖像處理。（吉林 長春 130022）

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1004—3985（2012）29—0169—02

“光纖通信”課程是電子信息類本科生的一門重要專業主干課程，在培養通信工程、電子科學與技術、電子信息工程等專業人才中占有重要地位。該課程結合光電子和通信技術的飛速發展，系統介紹了現代光纖通信的基本原理、基本概念、基本技術和基本分析設計方法、光纖光纜、通信光器件及光纖通信系統原理等，為學生學習后續的光纖通信設備、光纜線路工程、綜合布線工程、寬帶接入技術及現代通信技術等通信專業課程奠定基礎；同時，對培養學生綜合應用以前所掌握的通信系統基本知識、數字通信基本知識等有良好的促進作用。“光纖通信”課程涉及了諸如通信、材料、固體物理、量子力學、電子等眾多學科的內容，具有理論基礎深、涉及內容廣、知識更新快等特點，是一門基礎理論與工程實踐聯系十分緊密的專業課程。

一、“光纖通信”課程多媒體教學的現狀

1.過分強調和依賴多媒體。就“光纖通信”課程來說，其內容繁多復雜，課程內容更新較快，而同時由于教學改革的需要，課時普遍不足。在這樣的情況下，大部分教師過分追求教學進度和信息量，使得在“光纖通信”的課堂上經常是教師滿堂灌，學生眼球跟著多媒體課件如過眼云煙地聽課，沒有足夠的理解和記憶的時間，這樣的多媒體教學顯然影響學生對知識的掌握。

2.多媒體課堂主導和主體缺失。在“光纖通信”課程多媒體教學的課堂上，教師的主要注意力多數放在了演示和解說上，學生的主要注意力多數也只能約束在被動地接受上。課堂上忽視了教學過程中教師為主導、學生為主體的教學理念。教學過程中，缺少教師和學生的交流互動，課堂氣氛單調、枯燥、乏味。這樣的課堂氛圍會使學生產生厭倦情緒，非常不利于課堂教學。

3.多媒體使用形式單一。光纖通信課程的內容涉及了許多不同類型的知識點，比如理論性較強的光傳輸的基本概念、定理；實踐性較強的光通信器件和設備；前沿性較強的光通信新技術等。但在多媒體教學中反映出來的一個問題是，多媒體教學沒有具有針對性地服務于這些不同類型、不同特點的知識點，而只是放電影似的把教師的教學課件在課堂上放映一遍。這樣的多媒體教學形式單一，不能很好地服務于光纖通信的課堂教學，無法達到形式與內容的完美統一。

4.多媒體課堂內容安排不盡合理。光纖通信課程涉及的知識面較廣，包括了很多學科的知識，如電子、通信、材料、量子力學、固體物理等。這就使得在光纖通信課程的教學過程中必須要很好地把握知識結構和脈絡、分清主次和各部分知識之間的關系。而在本課程的多媒體課堂教學中，有很多教師一味地追求內容的廣度，凡是與課程內容有牽連的內容，不論學生的接受程度如何統統納入到多媒體課件中來，這就造成了多媒體課堂喧賓奪主，重點、難點內容不突出，從而使各部分知識點很難在學生的頭腦中形成清晰的框架，嚴重影響了教學效果。

二、“光纖通信”課程多媒體教學的探索

1.適量使用多媒體。毋庸置疑，運用多媒體教學是實現現代化教學的手段之一，但它絕不是教學現代化的全部。多媒體教學主要有兩大優點，其一是用多媒體教學比較直觀、生動，容易突破重點難點；其二是可以有效擴展課堂容量，提高教學效率，開闊學生視野。光纖通信課程多媒體教學中我們要了解運用多媒體教學的目的，適量地使用多媒體，使之真正成為提高教學質量、增強教學效果的輔助教學手段。在光纖通信的多媒體課堂教學中，多媒體教學目的之一在于要比較直觀地反映一些比較難于理解的基本概念、基本理論，例如對于光傳輸理論中抽象的概念就可以采用動畫演示的方法，而在重要公式的推導、重要例題的講解上則不適合采用多媒體講解。這樣在課堂上才能準確把握課堂節奏，使學生既理解了抽象的基本概念又能跟上教師的思路，掌握公式定理的來龍去脈，從而更好地掌握各個知識點。

2.適時使用多媒體。課堂教學是師生共同活動的過程。在多媒體課堂教學中，教師、學生、教材和媒體四要素必須相互聯系，相互制約，形成一個有機的整體，才能達到很好的教學效果。教師是教學過程中的組織者、指導者、幫助者和促進者，而不是知識的灌輸者；學生是知識意義的主動建構者，而不是外界刺激的被動接受者和知識的被灌輸者；教材中所提供的知識是學生主動建構的對象，而不是教師向學生灌輸的內容。媒體是創設學習情境，學生主動學習、協作、探索和完成知識意義建構的認知工具，而不是教師灌輸知識的手段和方法。可見多媒體輔助教學仍然要充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，同時突出多媒體教學的輔助功能。“光纖通信”課程既有較強的理論性，又有很強的實踐應用背景，要使學生掌握必需的基礎理論，同時又具備動手能力，達到應用型人才的培養目標，最大限度地調動學生學習的主動性和積極性，必須采用靈活多樣和行之有效的教學方法和教學手段。在“光纖通信”課堂上教師更應注重展開互動式教學，不時地提出一些啟發性的問題，讓學生思考，進行討論，打開思維。這樣學生置身于“提出問題（帶著問題）—分析問題—實際驗證（解決問題）—再提出問題” 的循環中，把教師課堂知識的傳授過程轉化為學生不斷解決問題的過程，不僅可以使學生對相關理論有更深刻的認識，而且可以使學生在分析問題、解決問題的能力方面受到訓練、得到提高。這就要求在光纖通信的多媒體課堂教學中要適時地使用多媒體，使教與學在不斷互動的過程中完成。例如在講解光纖通信技術起源的內容時要在“光纖技術的起源—光通信的需求—為什么是光纖—有什么用—要解決什么問題”思路的帶領下逐步深入。首先通過圖片、畫面等展現光通信技術的起源，然后提出問題：光通信的需求是什么？為什么是光纖？通過學生和教師的互動交流，最后利用多媒體總結光纖的特點、展示光纖的作用。接下來可以繼續就“需要解決什么問題”，結合前面學生已經掌握的知識點展開更進一步的討論，從而激發學生對后續內容學習的興趣。

3.科學使用多媒體。“光纖通信”課程教學內容分為光纖傳輸理論、光器件、光纖通信系統、光纖通信新技術四大部分。采用多媒體教學時應根據各部分知識的特點科學地選擇不同形式的多媒體，以便讓學生更容易接受并掌握知識。光纖傳輸理論這部分內容抽象、公式復雜，如光在光纖中傳輸的波動原理，其公式推導非常煩瑣抽象，致使學生理解起來非常困難。在教學過程中可以采用Matlab軟件將其中的數學推導及分析過程簡化，使相應分析形象具體地展現給學生，使學生能夠理解其中抽象的理論知識。光器件部分主要涉及光纖通信中使用的無源光器件，如光連接器、光定向耦合器、分支器光分差復用器、光濾波器、隔離器等，以及有源光器件，如激光器、光探測器、光放大器、全光波長變換器、MEMS器件、光開關、光路由器等。對光器件部分的講授應盡量采取理論聯系實際的教學方式。在專業實驗室沒有光通信相關光器件的情況下，可以通過多媒體手段向學生展示各類光器件的外觀及應用情況，以彌補學生沒有感性認識的缺憾。此外，光纖通信技術的發展可以說是伴隨著光通信器件技術水平的發展而發展的，因此在多媒體教學過程中應著重介紹這些光器件的近期研發現狀及未來發展趨勢。光纖通信系統這部分內容分為模擬光纖通信系統和數字光纖通信系統，主要突出設計思想和實際應用，因此最適合采用軟件仿真的演示教學法，使學生能夠對光纖通信系統的實際應用更直觀地了解，提高學生的綜合應用能力。為節約課堂占用過多時間，可以采用教師課堂演示仿真過程、講授建模的基本原理和學生課下自學仿真方法的方式，通過一些簡單例子，培養學生對于該部分內容的學習興趣，加深學生對基本原理的掌握，提高各種通信系統的總體設計能力。對于光纖通信新技術這部分內容，由于光纖通信的發展日新月異，其新技術層出不窮，為有效拓展學生的知識眼界可以在多媒體教學過程中采用如下方式：（1）將搜集到的光纖通信新技術資料以PPT的形式向學生講授和展示，使學生對該部分內容有具體的了解。（2）視頻播放部分專題科教片，之后讓學生自由選題撰寫文獻綜述性論文，充分調動學生的自主學習能力。

4.合理安排多媒體。就光纖通信課程來說，由于涉及的知識面較廣、技術更新較快，要在有限的課時內既交代清楚基本理論同時又能實時地介紹新材料、新技術、新方法，就要求教師在多媒體課堂教學內容安排上精心設計、合理安排，做到結構框架清晰、教學重點突出、教學難點突破，避免過分追求信息量和新奇特，造成喧賓奪主。例如在光通信用器件課程內容上應簡潔清晰地反映各種器件的外部特性和實際應用，而避免涉及過多的器件內部原理；在光通信新技術內容上，應注重采用專題式的按照幾大發展方向提綱挈領地介紹，應避免過分追求面面俱到而沖淡了對課程整體方向的把握。

三、“光纖通信”課程多媒體教學效果的體現

在光纖通信課程多媒體教學方法的不斷探索和實踐過程中，通過合理、適量、適地、適當地使用多媒體，調整多媒體授課方式方法，取得了一些顯著的教學效果：一是提高了課堂教學效率，優化了課堂教學結構。對光纖通信課程繁多復雜的知識內容，在48學時有限的教學時間內，多媒體教學的合理應用使得課堂教學結構明顯改善、教學效率明顯提升。二是突出了課堂教學重點，突破了課堂教學難點。特別是對光纖通信課程中光傳輸理論內容中較難理解和掌握的基本概念基本理論，課堂效果很好。三是體現了學生的主體地位，突出了教師的主導作用。多媒體教學方法的調整，改善了以往教學中教師學生缺乏互動交流、教學氛圍沉悶、枯燥的現象，課堂教學異常活躍。

總之，形式多樣的多媒體教學，以其自身具有的直觀性、交互性、動態性和多功能等優勢，為光纖通信課堂教學提供了嶄新的教學手段，在光纖通信課程教學中起著十分重要的作用。但是任何先進的教學手段都必須通過教師才能發揮作用，多媒體教學的使用也必須建立在充分發揮教師這一“活媒體”功能的基礎之上。教師應在用好、用活軟件上多下工夫；在多方法結合、多手段應用上多做文章；在教學觀念、教學思想、教學設計上多用氣力，充分發揮和提升多媒體教學的優勢，使光纖通信的教學效果進一步提升。

[參考文獻]

[1]時書麗，曾子銘.計算機輔助教學在光纖通信專業課程中的應用[J].遼寧大學學報（自然科學版），2006（4）.

[2]裴文彬.多媒體使電類專業課的教學如虎添翼[J].科學大眾（科學教育），2011（6）.

[3]曹雪，李新營.《光纖通信》課程教學內容與方法的改革[J].甘肅聯合大學學報（自然科學版），2010（1）.

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關鍵詞：電網光纖 通信技術 應用與發展

1 概述

信陽電網通信系統在過去相當長的時期內，一直依賴電力線載波和微波通信。自2005年逐步引入光纖通信技術以來，已形成基礎網（光纖、電力線載波、微波系統、接入系統）、支撐網（信令網、同步網、網管網）和業務網（數據通信網絡、電視電話會議系統、交換系統）組網方式。經過多年的建設，一個2.5Gbit/S的地區接入網（Access Network）已初具規模，公司內部網絡將于2015年覆蓋全市所有變電站及鄉所等辦公場所，并逐步達到2*10G傳輸容量等級。網絡按照“分層設置，統一管理，帶寬共享，分區操作”的模式建設、運行和管理，以保障通信網絡的統一性和整體性；并逐步實現省調直調220KV以上站點“雙光纜，雙設備”接入。信陽電網目前主網構架500KV河站一座，220KV信陽站、潢川站、蓼城站、茗陽站、曹灣站、彭莊站、弦城站、沙港站、桂園站、葵花站、映山紅站12座和地調端，建設一流的信陽電網通信系統光環網，任務艱巨，使命光榮。

2 數字光纖通信系統的幾個基本概念

2.1 PDH準同步數字體系（Plesiochronous Digital Hierarchy）

在1990年以前，光纖通信系統一直沿用準同步數字體系（PDH），隨著容量的不斷增大，PDH準同步數字系統暴露出一些明顯的弱點。由于PDH采用的數字復接方法是按比特異步復接，沒有全世界統一的標準網絡節點接口，造成國際互通困難，從而促使SDH同步數字體系應運而生。

2.2 SDH同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy）

2.2.1 SDH是將復接、線路傳輸及交換功能融為一體的新型傳輸體制。SDH同步數字體系采用以字節結構為基礎的矩形塊狀幀結構，按字節同步復接，可以將各種速率的PDH信號映射復用進來，在高速率上采用同步復用，并建立國際上統一的標準。

2.2.2 ITU―T（國際電聯）在G.701建議中規定了SDH的速率等級，同步傳輸模塊STM-N(Synchronous Transport Module Level N)的標準速率為：STM-1：155.520Mbit/s STM-4：622.080Mbit/s STM-16：2488.32Mbit/s STM-64：9953.280bit/s。各種業務信號復用進STM-N幀的過程都要經歷映射、定位、復用三個步驟。

2.3 PCM脈沖編碼調制系統（Pulse Code Modulation）

PCM脈沖編碼調制系統屬接入設備，在數字通信中把模擬信號按一定的時間抽樣、量化，并用一組二進制碼來表示抽樣脈沖的輻值，這一過程稱為脈沖編碼調制。其通信的基本過程是：①發信端的任務是將模擬信號通過抽樣、量化、編碼后變換為由“0”、“1”碼組成的PCM數字信號。②再生中繼的任務是對波型進行修整和再生，最終達到提高通信質量和延長通信距離的目的。③收信端的任務是將PCM數字信號通過解碼和低通濾波，還原為模擬信號。全世界有兩大體系，即北美與日本的1.544 Mbit/S體系和歐洲的2.048 Mbit/s體系，我國目前采用的是歐洲系列標準2.048Mbit/s。

2.4 WDM（波分復用）、FDM（頻分復用）和TDM（時分復用）

2.4.1 早在2002年，（DWDM）密集波分復用技術的引入使系統容量已達1.6Tbit/S，相當于每對光纖傳輸1920多萬路電話信號。現代數字通信系統中實現大容量與高速化的主要手段就是采用復用技術，實現多路信號的同時傳輸。主要采用WDM（波分復用技術）。

2.4.2 光波分復用技術（OWDM optic Wavelength Division Multiplexing）：

是在一根光纖中能同時傳輸多波長的一項技術。基本原理是在發送端將不同波長的光信號組合起來（復用），在接收端將組合的光信號分解（解復用）并送入不同的終端。

2．5 EDFA在數字光纖通信系統中的應用

2．5．1 在光纖通信系統中，隨著傳輸速率的增加，傳統的O/E/O中繼方式的成本迅速增加。長時間以來，人們一直在尋找用光放大的方法來替代傳統的中繼方式，并延長傳輸距離。光放大器能直接放大光信號，對信號的格式和速率具有高度的透明性，使得整個系統更加簡單和靈活。它的出現和實用化，必將引起光纖通信系統中的一場革命。

2．5．2 摻鉺光纖放大器（EDFA：Erbium-Doped Fider Amplifier）是目前性能最完美、技術最成熟、應用最廣泛的光放大器。在光纖通信系統中，EDFA有三種基本的應用方式,分別是功率放大器（Power booster）、前置放大器（preamplifier）和在線放大器（in-line amplifier）它們對放大器性能有不同的要求，功放要求輸出功率大，前放對噪聲性能要求高，而線放須兩者兼顧。

2．6 半導體激光二極管（LD）和發光二極管（LED）

在光纖通信系統中，首先要將電信號轉變為光信號，最常用的光源是半導體激光器和發光二極管。之所以用半導體光源，是因為：①半導體光源體積小，發光面積可以與光纖芯徑相比較，從而有較高的耦合效率；②發光波長適合在光纖中低損耗傳輸；③可以直接進行強度調制，即只要將信號電流注入半導體激光器或發光二極管，就可以得到相應的光信號輸出；④可靠性較高，尤其是半導體激光器，不僅發射功率大、耦合效率高、響應速度快，而且發射光的相干性也較好。

3 結束語

1999年，美國就正式提出了物聯網的概念，歐盟在（2009）年制訂了物聯網歐洲行動計劃，被視為“重振歐洲的重要組成部分”， 2010年我國國家傳感網的設立，使物聯網的發展成為了重大戰略。物聯網包括物與物互聯，也包括人和人的互聯；云計算是物聯網的一個組成部分，已經成為國際新一輪的信息技術競爭的關鍵點和制高點。2009年10月（IBM）提出了“智慧地球”，而國際電信聯盟（ITU-T）給出的物聯網概念最權威，并被認為是第三次信息技術革命。在現代智能電網中，將先進的傳感量測技術、信息通信技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合，并與電網基礎設施高度集成而形成新型現代化電網。而承載這些網絡信息業務的重要手段就是光纖通信技術，因此，光纖通信技術在現代社會信息時代具有廣闊的發展前景和重要的戰略地位。

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[關鍵詞]光纖通信；廣播電視；通信系統

早在二十世紀中后期，我國的光纖通信技術就已經有了一定的發展。光纖通信技術由于在許多方面優于其他光纜通信，已經成為國內通信不可缺少的一個組成部分。當前，光纖通信技術已經成為我國通信領域的重要發展方向，與國外的差距也正逐漸縮小近幾年來，我國經濟建設得到了飛速發展，光纖通信產業的發展亦不例外。隨著人們對光纖通信的逐步認識，我國很多領域都對光纖通信產生了濃厚興趣并在各自的領域中加以應用，取得了顯著的成績。但這并不等于說我國的光纖通信技術不需要再提高了，相反的是我們更應保持清醒的頭腦，認真分析光纖通信的特點，在實際工作中使光纖通信業得到大的發展。光纖通信技術在各行業中的應用，隨著光纜運用的拓寬，它在我國通訊領域已有20多年的運用歷史，在這20年期間光纖光纜和光通訊技術都得到了大力的發展。光纖通信與其它通訊方式相比，具有較大傳輸容量和傳輸速率，另外體積小、損耗低、重量輕、傳輸頻帶寬、抗電磁干擾能力強等這些都是使得光纖通信迅速發展的原因。

隨著信息技術的迅速發展，光纖通信網絡技術水平也有了極大的提高，其應用范圍也不斷擴展。光纖通信網絡的應用給人們的生產生活帶來了極大的便利，但是其應用的過程中也存在生存性和經濟性的問題，從這兩個角度出發來研究光纖通信網絡，能夠更好的了解通信技術發展以及光纖通信網絡的發展前景。隨著一些高質量數據業務的不斷興起，對于通信系統容量的要求在不斷提高，為了應對傳輸帶寬增加的要求，高速相干光纖傳輸系統成為解決問題的重點。高速相干光纖通信系統中調制解調子系統技術研究，具有高效實用性的適用于高速相干光纖通信的調制解調方案為目的，主要對相位調制自相干解調進行了理論研究及仿真，各種應用于相干光纖通信的調制技術，頻率調制尚不適合目前的相干光纖通信系統；通過比較各種相位調制、相位與幅度聯合調制的具體結構方案，說明目前適合相干光纖通信的調制結構方案及未來技術路線；通過比較實現相干光纖通信的各種相干解調技術，說明自相干解調接收機由于其結構簡單，對激光器線寬要求低而具有突出優勢。相位調制自相干解調系統，自相干解調接收機噪聲、信噪比及系統誤碼率等。計算了在理想情況下，BPSK調制自相干解調系統及DQPSK調制自相干解調系統的性能，當系統通信速率為10Gbit/s時，BPSK接收功率為-43.4dBm時，系統誤碼率為10-9；DQPSK接收功率為-37.8dBm時，系統誤碼率為10-9。分析了馬赫澤德干涉儀延時誤差對自相干解調系統的影響，對于BPSK調制自相干解調系統，當通信速率為10Gbit/s時，若系統誤碼率優于10-9，則馬赫澤德干涉儀延時臂誤差不能超過1%；對于DQPSK調制自相干解調系統，若系統誤碼率優于10-9，則馬赫澤德干涉儀延時臂誤差不能超過0.8%。分析了激光器線寬對系統的影響，對于BPSK系統，當通信速率為10Gbit/s時，系統誤碼率若要優于10-9，激光器線寬必須小于10MHz；對于DQPSK系統，當通信速率為10Gbit/s時，系統誤碼率若要優于10-9，激光器線寬必須小于3MHz。分析了功率分配誤差對系統的影響，證明了采用3dB耦合器時系統信噪比最高。對于BPSK調制自相干解調系統，當功率分配誤差小于30%時，對接收機靈敏度影響小于3dB。

通過仿真軟件建立了BPSK調制自相干解調的仿真模型，通過仿真計算，發現當通信速率較低時，系統仿真性能和理論計算值符合良好；當通信速率較高時，系統仿真值與理論計算值偏差在1.9dB。仿真驗證了馬赫澤德干涉儀相位誤差、激光器線寬對系統性能的影響，理論值和仿真光纖通信自問世以來，給整個通信領域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。目前它已成為一種不可替代的、最主要的信息傳輸技術。光纖通信的特性和現階段國內外應用光纖通信的基本情況，比較詳細地總結了目前光纖通信主要技術――光波分復用技術、光弧子通信技術和光纖接入技術的基本原理、優勢、發展狀況和國內外近期所能達到的技術水平，最后論述了未來光纖通信將是朝著光纖到戶、全光網絡的方向發展，最終會提供更多更好的信息服務。光纖通信自問世以來，給整個通信領域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。目前它已成為一種不可替代的、最主要的信息傳輸技術。光纖通信的特性和現階段國內外應用光纖通信的基本情況，比較詳細地總結了目前光纖通信主要技術――光波分復用技術、光弧子通信技術和光纖接入技術的基本原理、優勢、發展狀況和國內外近期所能達到的技術水平，最后論述了未來光纖通信將是朝著光纖到戶、全光網絡的方向發展，最終會提供更多更好的信息服務。

結語

光纖技術在現代通信領域中處于舉足輕重的作用，它的出現和發展給全球通信業帶來了前所未有的變革。光纖通信技術的發展有力地推動了我國通信的發展，對當今通信行業的發展有著非常顯著的作用。隨著科技發展，光纖技術在現代通信領域的作用也日益凸顯。同時對今后的發展方向進行了分析和研究。

參考文獻

[1]李威，楊道馳，張震.關于現代光纖通信系統探究[J]. 科技資訊，2009（17）

[2]李俊.光纖通信的基本組成[J].科技信息，2008（27）

[3]徐儉.淺談電視信號光纖傳輸系統應用與維護[J].有線電視技術，2008（06）

[4]袁長建.光纖通信技術在直播室音頻機柜聯網中的應用[J].視聽界（廣播電視技術），2007（04）

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【關鍵詞】計算機網絡與通信;課程教學;教學方法

在計算機網絡技術以及信息通信技術飛速發展的時代背景下，計算機網絡與通信也逐漸獨立發展成一個新興的科學技術領域，目前，社會很多領域急缺具備高素質網絡建設、通信技術、計算機網絡技術、網絡開發與應用、網絡管理等方面的人才，很多院校紛紛開始獨立開設計算機網絡與通信課程。計算機網絡與通信是一門綜合應用性、實踐性、理論性的課程，不僅要求學生具備深厚、扎實的專業理論知識，也要求過硬的計算機專業技能，但是由于該門課程涉及的內容非常廣泛，基本概念較多，包括很多抽象的專業術語，學習難度較大，且很多學生在學習的過程中會感到非常枯燥。傳統的教學方法很難激發學生的學習欲望，且教學理論與實踐嚴重脫節，無法滿足現代社會的人才需求，因此積極創新教學方法顯得尤為重要和必要。

1.當前我國計算機網絡與通信課程教學現狀與問題

計算機網絡是在通信技術基礎上發展而來，同時融入了通信技術、數學理論、計算機技術等多門學科形成一套自己的知識理論體系。近年來，在計算機網絡與通信技術高速發展的刺激下，計算機網絡與通信課程已經發展成為電子與信息類專業的主干課程，在各院校教育中發揮著極其重要的作用。

由于該課程自身的特點決定，計算機網絡與通信課程教學不僅應重理論，也應重實踐，強調兩者之間的高效統一。同時由于信息技術發展迅速，想要與時代保持同步，必須及時更新教材內容，不斷引進新的知識。

但是目前該課程教材內容更新速度和社會計算機技術與通信技術的發展明顯滯后，教材內容老舊，與時展脫節。同時，目前很多教師仍然采用的是傳統的演繹式教學方法，整個教學過程中主要是“你講我聽”的形式，學生完全處于被動接受狀態，學習主動性不高，學習思維受到很大的禁錮，學習效率低下，且學生自己實際動手機會匱乏，綜合知識應用能力較差。

2.提高計算機網絡與通信課程教學有效性的方法

2.1 應進一步優化計算機網絡與通信課程內容

計算機網絡與通信技術發展非常迅猛，不斷涌現出一些新協議、新概念、新技術，在社會各領域以及應用方向方面也在不斷發生變化，為了能夠使學生們緊跟時展潮流，了解并掌握最新的計算機網絡與通信技術，教師平時應注意密切關注國內外關于該行業的發展動態，在實際教學過程中，適當滲透一些新知識、新技能。

比如，計算機網絡與通信課程傳統教材中的基本內容主要以OSI七層協議模型為主，教材中詳細講解了關于OSI七層協議模型的相關概念以及完整的理論知識，但是這些概念和內容非常繁雜，且實用性不高，并沒有成為流行趨勢。TCP/IP協議是目前相對較為流行的內容，在各行業網絡通信中廣泛應用，因此，教師在教學過程中，應將傳統的OSI參考模型盡可能精簡化，適當擴充關于TCP/IP 協議的相關內容，使學生們更加深刻、了解計算機網絡相關原理和技術。

2.2 應積極利用現代化網絡技術手段輔助教學

先進的網絡教學手段有利于提高學生的學習積極性和學習興趣，也有利于增強課堂教學的直觀性，將復雜的問題簡單明了化，將抽象的問題具體化，便于學生更好的理解、掌握，提高課堂教學效率。

比如在學習“局域網中不同類型的連接方式、傳輸介質、網絡拓撲結構”的相關內容時，教師可以利用現代多媒體技術教學手段，廣泛收集關于電纜的各種實物、圖片，精心選擇各單位部門或者家庭的實際網絡拓撲圖向學生們展示，這種直觀教學有利于刺激學生的眼球，使學生們真切的感受到計算機網絡與通信技術在現實生活中的實際應用，激發學生的自主探究意識，慢慢的學會發現問題，并用自己所學知識去解決，鍛煉學生的實踐應用能力。

2.3 注重理論與實踐相結合

計算機網絡與通信課程教學的最終目標是為了提高學生的計算機應用能力，能夠將自己所學的知識靈活應用于實際，解決生活中的問題。

因此在教師在教學過程中，應采用一體化教學方法，在理論教學基礎上應加強教學實踐。教師可以帶領學生們通過網絡模擬仿真軟件進行實驗，比如目前應用較廣的Packet Tracer就是一款網絡模擬仿真軟件，為計算機網絡與通信課程的實踐教學提供了很大便利。

教師也可以組織一些計算機能力較強的學生共同研發一個以計算機軟件、硬件技術為載體的計算機網絡虛擬實驗室平臺，利用計算機軟件開發工具為學生們創設一種真實模擬性計算機實驗環境，然后讓學生切身體驗實驗設備，熟悉實驗過程，使學生們能夠不需要真實的實驗條件即可動手實驗操作，也有利于鍛煉學生的自主開發創新能力。

綜上所述，各大院校教師應積極轉變傳統的計算機網絡與通信課程教學方法，進一步優化教學內容，利用現代先進的多媒體教學手段，加強學生的實踐動手能力訓練，提高課堂教學有效性，培養更多優秀的專業人才。

參考文獻

[1]黃慶南.計算機網絡與通信課程教學改革探討[J].高教論壇，2012（6）：179-181.

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【關鍵詞】多媒體通信 教學方法 教學效果

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）02-0254-01

隨著信息技術、計算機技術和微電子技術的迅速發展，計算機、通信和廣播電視三個技術領域相互滲透、相互融合，形成了一門嶄新的技術――多媒體[1]。人類的信息交流也從單一媒體過渡到了多媒體的形式。多媒體通信技術是多媒體技術與通信技術有機結合的產物，它集計算機的交互性、多媒體的復合性、通信網的分布性以及廣播電視的真實性于一體，打破了傳統的單一媒體通信方式和單一電信業務的通信系統格局，向人們提供綜合的信息服務，并成為通信技術今后發展的主要方向之一。隨著三網融合試點工作的鋪開，多媒體通信技術將滲透到社會生活和工作的各個方面。它的應用對人類的生產、工作及生活方式會帶來巨大的變革，使人類進入到一個前所未有的新時代。

因此近年來一些高校信息與通信專業都開設了多媒體通信的課程。多媒體通信涉及計算機網絡、通信原理、信息論、數字圖像處理、傳輸協議等多學科的知識， 課程內容太多，覆蓋面廣，而課時通常只有40多個學時， 學生普遍反映內容抽象， 不好學。通過課程的教學實踐的摸索， 提出一些教學改革方法，以提高教學質量。

1.課程現狀與問題

教學改革過程中，發現本課程存在一些問題， 主要體現在以下幾個方面：

1.1多媒體通信涉及計算機網絡、通信原理、信息論、數字圖像處理、傳輸協議等多學科的知識， 課程內容太多，覆蓋面廣，但學時有限。

1.2教材涉及視頻壓縮編碼與多媒體通信同步、時域場景的概念等。概念抽象，難以接受。

1.3強調理論教學， 缺乏實驗環節。

2.教學改革方法

根據存在的問題，通過教學改革，有針對性的逐一解決。

2.1抓住一條主線，突出兩個重點

針對多媒體通信涉及計算機網絡、通信原理、信息論、數字圖像處理、傳輸協議等多學科的知識， 課程內容太多，覆蓋面廣的問題。授課中強調一條主線，兩個重點[2]。

多媒體通信講授的就是多媒體內容的處理與網絡傳輸問題， 它有一條清晰的主線。主線就是：多媒體數據的壓縮――網絡的同步傳輸――多媒體數據解壓縮――多媒體數據的重構。這樣就能使學生對多媒體通信技術有一個清楚的認識，不會陷入龐雜的多學科知識之中。

兩個重點，就是數據編碼壓縮和多媒體數據的網路同步傳輸。也是花費課時最多的內容。數據編碼壓縮是解決多媒體數據的數字化和壓縮/解壓縮問題，而網絡傳輸則解決通信問題。需要向學生們強調， 兩者之間不是相互獨立的， 而是相互配合的。數據壓縮的目的就是減少多媒體數據中的冗余信息， 進而減輕網絡傳輸的負擔。在進行網絡傳輸時， 盡可能減少因網絡擁塞對多媒體信息的損傷， 最大限度地保障服務質量。這樣學生就會抓住重點內容，掌握課程精髓。

2.2 演示教學引入課堂

課堂的演示性實驗是指將教學內容中一些難以理解的要點或者抽象的概念在課堂上演示， 以幫助學生理解。采用了多媒體教學，通過投影儀方便學生觀看，加深對基本概念和基本方法的理解。

2.3 開設課程設計，增加實踐環節

由于經費問題，學校一直沒有配備多媒體通信實驗室。為了加強學生的實踐教學，2010年本課程增設了課程設計環節。針對教學中涉及的多媒體通信技術，給學生布置不同內容的題目，讓學生自己動手體會課程中涉及的技術、方法。提高教學效果。針對教學中涉及的壓縮和媒體同步兩個重點，布置了數據壓縮和媒體同步內容的題目。在授課的末期，安排為期一周的多媒體通信課程設計內容，比如算數編碼、 hufuman 編碼、DCT變換編碼、游程編碼，在熟悉這些編碼的基礎上進行JPEG數據編碼；利用 Authorware 軟件建立時域場景，制作多媒體演示內容，體會多媒體同步的概念技術；利用 Netmeeting 和 OpenMCU 構建一個基于H.323的視頻會議系統。通過調用不同的音視頻編解碼器， 可以讓學生們直觀地了解它們的性能差異， 體會面對面交流的樂趣[4]。而編程基礎比較好的同學可以開發一個簡單的VOD系統， 重點是讓學生們體會RTSP和RTP協議。

3.結束語

多媒體通信是一門綜合性、實踐性都很強的課程， 除了具有數字圖像處理、信息論、計算機網絡、通信原理等多學科的理論知識外，還需要一定的實踐環節，在授課過程中強調主線、突出重點、將知識點融會貫通、加強互動和演示，突出課程設計這一學生自己動手的實踐環節，有助于提高多媒體通信的教學效果。

參考文獻：

[1]蔡安妮， 孫景鰲. 多媒體通信技術基礎[M]. 電子工業出版社， 2000.

[2]張玉清， 管建和. 關于多媒體通信教學方法的探索[J]. 中國地質教育， 2005， （4） ： 103-105.

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當前我國已經步入新媒體時代，新媒體時代是在報刊、廣播、電視等傳統媒體的基礎上發展起來的新興媒體形態。新媒體技術是基于互聯網技術，具有先天性技術優勢的媒體信息服務功能，是網絡經濟與傳媒實現有效對接的最佳方式。近年來，新媒體技術已被廣泛應用于教育行業，極大地豐富了高校教學管理的模式、方法和手段。在新媒體技術迅速發展的背景下，為了將其優勢很好地融入民辦高校的管理建設，對《新媒體技術》一書展開研究顯得尤為重要。

由洪文杰、歸偉夏編著，西南師范大學出版社出版的《新媒體技術》一書主要圍繞新媒體中涉及的技術基礎及新興技術的發展展開，致力于梳理出與新媒體技術相關的技術脈絡，促進用戶更好地理解新媒體技術的原理和基本特征。該書主要內容包括新媒體的相關信息，如文字、圖形、圖像、聲音、視頻等的處理與編輯技術；計算機網絡及移動通信技術等新媒體信息傳輸技術；新媒體信息顯示、與檢索技術；新媒體信息管理與安全技術；云計算、物聯網、虛擬現實技術、大數據等新技術。該書既可以作為大學、中專院校新聞與信息傳播等相關專業的教材使用，也可以為相關媒體專業從業人員和廣大愛好者提供理論參考。

《新媒體技術》一共分為七個章節：第一章為新媒體技術引論，主要介紹技術與媒體、新媒體技術對傳媒業的變革和與新媒體有關的關鍵技術；第二章為新媒體信息處理及編輯技術，主要介紹新媒信息的種類和特點、新媒體文字信息的處理和編輯、新媒體圖片的處理與編輯、計算機圖形與動畫技術、數字音頻處理與編輯技術、數字視頻處理與編輯技術、新媒體信息的組織；第三章為新媒體信息傳輸技術———網絡技術，主要介紹網絡技術的基本概念、技術基礎、網絡安全技術和數據通信技術基礎；第四章為移動新媒體技術基礎———移動互聯網，這一章節包括四個小節，具體分為移動新媒體技術概述、無線移動通信技術、移動新媒體終端設備及系統平臺、移動新媒體技術應用；第五章為新媒體信息顯示、與搜索技術，主要介紹新媒體信息顯示技術、新媒體信息技術、新媒體信息搜索技術及電子紙的相關內容，使讀者可以了解新媒體顯示技術的發展脈絡；第六章為新媒體數字版權管理技術，這一章節讓讀者了解到了新媒體數字版權管理概述、數據加密技術、數字簽名技術、數字水印技術、身份認證技術、PKI安全技術和元數據與數字對象標識碼；第七章為應用中的新媒體傳播技術，讀者可以了解云計算、大數據、物聯網、虛擬現實技術及LBS等新興概念，從而更有效地了解新媒體技術的產生、發展和變遷。通讀全書，概括了該書的以下幾個特點：該書最大的特點在于全面性，尤其是新媒體的基礎元素，在文中都有所介紹。新媒體信息的基礎元素包括文字、圖形、圖像、聲音和視頻，書中對這些元素的處理與編輯逐一進行了闡述。文字作為最基礎的元素，在新媒體技術逐漸發展的今天，仍然扮演著一個必不可少的角色。隨著技術的發展，圖形、圖像、聲音、視頻等基本元素崛起，豐富了新媒體技術的內涵。

該書通過對這些基本信息的處理和編輯技術的闡述，為民辦高校的管理提供了理論基礎。該書在介紹新媒體技術時，由淺入深，層層遞進，先介紹比較基本的新媒體信息，再介紹基礎互聯網技術———移動互聯網，隨后介紹顯示技術———電子紙，最后介紹比較高端的加密技術、安全技術、簽名技術和身份認證技術等。這樣的編輯方式有利于讀者加深對新媒體技術的了解，也有利于讀者掌握新媒體的基礎知識。尤其是民辦高校的管理工作，可以通過參考該書，建立一個更加穩固的現代化民辦高校管理系統。該書對于民辦高校管理最大的借鑒點在于針對性強。高等院校的管理工作相當復雜，如果不利用現代媒體技術，不僅耗時耗力，而且在工作中還容易出現差錯。而該書對于高校管理工作的各個步驟都提出了具有針對性的技術應用，如云計算的應用可以提升管理工作效率、減少管理工作的失誤；身份認證技術的應用可以讓管理工作更加便捷；加密技術的應用可以讓民辦高校的管理工作更加安全等。傳統管理手段使民辦高校的管理工作效率一直難以得到提升，其管理手段的局限性也使高等院校管理工作很容易出現失誤。

發展迅猛的現代媒體技術在高等院校，尤其在民辦高校中的應用微乎其微。《新媒體技術》一書對現代媒體技術進行了較為全面的闡述，為民辦高校管理工作的技術創新提供了理論基礎，為民辦高校管理工作現代化技術的應用提供了指導和借鑒。

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一、4G通信的概念

當3G通信技術正處于醞釀之中時，4G通信技術應用在實驗室已經開始研發。直到2009年，當時人們對4G通信還沒有一個精確的定義，有人說4G通信的概念來自其他無線服務的技術，從無線應用協定、全球袖珍型無線服務到3G；有人說4G通信是一個超越2010年以外的研究主題，4G通信是系統中的系統，可利用各種不同的無線技術；但無論人們對4G通信如何定義，人們能夠肯定的一點是4G通信可能是一個比3G通信更完美的新無線世界，它可創造出許多消費者難以想象的應用。4G最大的數據傳輸速率超過100Mbit/s，這個速率是移動電話數據傳輸速率的1萬倍，也是3G移動電話速率的50倍。此外，4G的無線即時連接等某些服務費用會比3G便宜。

二、4G通信的主要特征

（1）兼容性能更平滑。要使4G通信盡快地被人們接受，不但考慮的它的功能強大外，還應該考慮到現有通信的基礎，以便讓更多的現有通信用戶在投資最少的情況下就能很輕易地過渡到4G通信。因此，4G移動通信系統實現全球統一的標準，讓所有移動通信運營商的用戶享受共同的4G服務，真正實現一部手機在全球的任何地點都能進行通信。

（2）通信智能性能高、靈活性強。未來4G手機更應該算得上是一只小型電腦了，而且4G手機從外觀和式樣上，會有更驚人的突破，人們可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋，以方便和個性為前提。4G移動通信系統采用智能技術使其能自適應地進行資源分配，能對通信過程中不斷變化的業務流大小進行相應處理而滿足通信要求，采用智能信號處理技術對信道條件不同的各種復雜環境進行信號的正常發送與接收，有很強的智能性、適應性和靈活性。

（3）實現高質量通信。雖然第三代移動通信系統可以實現各種多媒體通信，但未來的4G通信能滿足在覆蓋范圍、通信質量、造價上支持的高速數據和高分辨率多媒體服務的需要，而第三代移動通信卻不能達到，第四代移動通信系統提供的無線多媒體通信服務包括語音、數據、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去，為此未來的第四代移動通信系統也稱為“多媒體移動通信”。總的來說，首先必須可以容納市場龐大的用戶數、改善現有通信品質不良，以及達到高速數據傳輸的要求。

（4）多種業務的融合。4G移動通信系統支持包括高清晰度圖像業務、虛擬現實業務視、會議電等更豐富的移動業務，使用戶在任何地方都可以獲得任何所需的信息服務。將個人通信、信息系統、廣播和娛樂等行業結合成一個整體，更加安全、方便地向用戶提供更廣泛的服務與應用。

三、我國2013年4G通信的發展

目前，中國移動將4G網絡高清安防應用作為重點推動業務之一，給安防產業帶來驚喜，也將為我國社會公共安全事業帶來巨大貢獻。

（1）TD-LTE大規模建網將啟動。獲了解，中國移動2013年TD-LTE擴大規模實驗將于近期正式啟動，建設規模約為20萬個TD-LTE基站，總建設規模涉及資金200億元，業內分析中國移動集團今年的資本開支將在去年1274億元的基礎上，大幅增加49%至1902億元。TD-LTE是國家“十二五”支柱性產業“新一代信息技術”的關鍵組成部分。TD-LTE的發展，將促進移動寬帶的發展，并與物聯網、云計算等前沿技術相結合，形成新一代信息網絡，帶動互聯網、軟件、相關電子信息的迅猛發展。

（2）引領高清視頻監控發展。4G網絡的搭建和完善，使已經在現代化小區、交通、運輸、水利、航運、治安、消防等領域得到了廣泛的應用的無線監控技術信息傳輸更加準確和靈敏。中國移動注重發揮自身信息通信技術的“杠桿作用”，以信息化手段助力生產管理，便利百姓生活，此前大力推進物聯網應用開發，推進我國“無線城市”和“平安城市”發展，包括無線安防技術。展望未來，中國移動4G技術與安防的融合，無論你處在何等狀態，都將給公眾生活帶來了更多便利和更多保障，為行業發展創造了更高的效率，為我國社會公共安全事業帶來巨大貢獻。

四、總結

總之，目前4G移動通信系統還只是一個基本概念，處于實驗室研究開發階段。但可以肯定的是，隨著互聯網高速發展，4G也會繼續高速發展，4G將會是多功能集成的寬帶移動通信系統，是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統。

參 考 文 獻

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關鍵詞：認知無線電；軟件通信體系結構；認知引擎；戰術電臺

中圖分類號：TN924 文獻標志碼：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

隨著信息技術的不斷發展，軍事、民用、商業對通信要求也在不斷提高，新的通信設備和通信手段不斷出現，而目前采用的主要還是基于授權的靜態頻帶分配的方法，這就使得常用的無線頻帶越來越擁擠，頻譜資源已經成為一種緊缺資源。而過于擁擠的通信頻帶，帶來的就是設備通信能力的直線下降。因此，如何解決因頻帶擁擠帶來的通信能力下降的問題，已經成為一種迫在眉睫的需求。

認知無線電技術（Cognitive Radio，CR）[1]是解決上述問題的有效方法之一，它是一種新的智能無線通信技術，通過感知周圍環境的頻率、時間和空間等特征，對環境、信道條件、網絡協議、用戶需求以及設備本身的內部情況進行推理，根據推理結果實時調整傳輸參數，以保證信息的可靠快速傳輸。

本文結合認知無線電的技術特點以及戰場通信的實際需求，給出了一種基于認知無線電技術的戰術電臺架構，對其軟硬件組成及功能做了簡要分析。

1 認知無線電技術的概念及發展

上世紀90年代早期，J.Mitola提出了軟件無線電(Software DefinedRadios，SDR)的概念。軟件無線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A／D和D／A變換器，將盡可能多的無線電臺的功能用軟件定義。它的出現使通信終端大大減小對硬件的要求，可以使相同的終端在不同的通信系統中使用。在2000年的論文中，Mitola將軟件無線電的概念進一步拓展，提出了認知無線電(CR)的概念。認知無線電可以感知周圍電磁環境，并實時調整傳輸參數，使通信系統的無線電參數不僅與規則相適應，而且能與環境相匹配，以達到無論何時何地都能達到通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。也就是說，SDR關注的是采用軟件方式實現無線電系統信號的處理；而CR強調的是無線系統能夠感知操作環境的變化，并據此調整系統工作參數，實現最佳適配。從這個意義上講，CR是更高層的概念，不僅包括信號處理，還包括根據相應的任務、政策、規則和目標進行推理和規劃的高層活動。所以，認知無線電是智能化的軟件無線電[2]。

此后，不同的機構和學者從不同的角度給出了CR的定義，其中比較有代表性的包括美國聯邦通信委員會(FCC)和著名學者Simon Haykin教授的定義。FCC認為：“CR是能夠基于對其工作環境的交互改變發射機參數的無線電”。Simon Haykin則從信號處理的角度出發，認為：“CR是一個智能無線通信系統。它能夠感知外界環境，并使用人工智能技術從環境中學習，通過實時改變某些操作參數(比如傳輸功率、載波頻率和調制技術等)，使其內部狀態適應接收到的無線信號的統計性變化，以達到以下目的：任何時間任何地點的高度可靠通信；對頻譜資源的有效利用。”

總結上述定義，CR應該具備以下3個主要特征：

(1)感知能力

感知能力使CR能夠感知其外部頻譜環境信息，發現空閑的頻譜資源或干擾信號，尋找合適的信道，這是CR工作的前提。

(2)推理和學習能力

推理和學習能力使CR能夠根據感知到的外界電磁環境和自身的狀況，同時結合過往的工作數據，得出當前的最佳通信參數的能力，這是CR工作的核心。

(2)重構能力

重構能力使得CR設備可以推理結果對設備的各種參數進行重設置的能力。可以重構的參數包括：頻率、發射功率、調制和編碼方式、通信協議等。

一個常見的CR設備工作流程如圖1所示：

如圖1所示，CR設備的工作過程一般分為以下三個階段：

1）感知階段：認知設備感知外界的電磁頻譜環境；

2）決策階段：根據感知到的外界電磁環境和已有的知識經驗，經過詳細的運算推理過程，得出最適合當前環境的通信參數；

3）重構階段：根據決策結果對認知設備進行參數加載或配置，完成通信過程。

感知、決策、重構這三個階段不斷的循環，構成了CR設備工作的全過程。

認知無線電的概念提出以后，眾多國家和國際組織都對其投入了巨大的研究精力，其中以美國和歐盟的研究最具代表性。美國的研究以認知無線電為主，歐盟則從異構網絡融合入手，并正朝著認知無線網絡方向發展。代表性的研究工作有：

1）2003年12月，美國聯邦通信委員會(FCC)對《FCC規則第15章》公布了修正案，規定：“只要具備認知無線電功能，即使是其用途未獲許可的無線終端，也能使用需要無線許可的現有無線頻帶”。并且將認知無線電的使用在5G頻段合法化，同時FCC正在考慮是否在TV頻段也將認知無線電合法化。

2）美國電氣和電子工程師協會（IEEE）于2004年11月正式成立IEEE802.22工作組，這是第一個世界范圍的基于認知無線電技術的空中接口標準化組織。

3）2005年3月，IEEE通信協會(ComSoc)和電磁兼容協會(EMC)共同成立了IEEE P1900標準工作組，該機構致力于推進與下一代無線通信技術和高級頻譜管理技術相關的電磁兼容研究。

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月分別出版了關于認知無線電的專輯。

5）2008年2月，歐盟啟動的FP7（歐盟第七框架計劃）又加大了對下一代無線網絡研究的力度，力圖在網絡融合的基礎上進一步向認知無線網絡發展。

2 認知無線電技術的軍事意義

除了民用方面的研究，認知無線電技術還被發現有更多的軍事意義。現代戰爭條件下戰場的電磁環境日益復雜，各種電磁輻射源如雷達、通信、導航、指控、電子對抗設備等數量成倍增加，覆蓋的頻譜越來越寬，多種電子設備在有限的地域內密集開設，使得頻譜資源異常緊張，電磁兼容問題越來越突出。認知無線電能夠主動的感知戰場電磁環境，并不斷的學習歸納，動態的利用頻譜資源，對信息進行智能化的傳輸，因此認知無線電技術能大大提高戰場無線通信的性能和可靠性，具體體現在通信容量、頻譜利用率、抗干擾能力等方面；同時，由于認知無線電設備能夠主動感知戰場電磁環境并對接收信號進行識別，因此可以一邊進行電磁頻譜偵察，一邊快速釋放或躲避干擾，實現傳統無線通信設備所不具備的電子對抗功能[3]。

隨著認知無線電技術與戰場環境的結合成為未來戰場通信的趨勢，越來越多的國家將此作為研究的焦點，但大多處于理論探索階段，只有美國DARPA(Defense Advance Research Products Agency，國防高級計劃研究局)的XG項目研究時間最長，進展最快，最為典型。從2003年開始，XG以CR技術為核心，著眼于開發認知無線電的實際標準和動態頻譜管理標準，采用軟件無線電技術來實現最大限度的時域、頻域和空間等信息的利用，并稱其論證的頻譜效率可使目前的頻譜利用率提高10～20倍。其基本思想是：設備首先“感知”周圍無線環境并確定頻譜特征，確定基本用戶的存在性并“描述”可用機會，通過對環境的理解和主動學習，遵守應用于該頻譜的管理策略，設備確定一種最佳計劃，實時調整傳輸參數比如功率、載波調制和編碼等，節點間相互通信協調使用機會，定義與應用干擾限定策略，然后以不與基本用戶發生沖突的方式發送信號，達到通信系統性能最優化的目的。

3 基于認知無線電的電臺架構

戰術電臺作為戰場通信的主要手段，對通信的實時性、可靠性、抗干擾能力有著更高的要求，而認知無線電的技術特點則決定了認知無線電技術必將在戰術電臺上得到廣泛應用。因此，采用一種什么架構來設計電臺，將認知無線電技術和戰術電臺的通信功能完美結合就變得十分重要。

由認知無線電的概念可知，認知無線電是智能化的軟件無線電，具有軟件無線電的所有特征。提到軟件無線電，就不能不提到軟件通信體系結構（SCA）[4]。SCA是實現軍用軟件無線電臺設計的一個有效規范和指導，是美軍針對下一代戰術無線通信系統的研制而的通用規范，它對多種類型軍用無線電臺的軟硬件體系結構進行了定義。基于SCA的戰術無線電臺具有通用性強、便于更新、便于維護和升級的特點，并且能夠實現不同軍兵種不同系列電臺之問的互連、互通和互操作。目前，美軍已了多個版本的SCA規范(最新版本是SCA 2.2.2)，研制并裝備了多種基于SCA的無線電臺。近年來，我軍一直在密切關注和跟蹤SCA的研究動向，并于2004年實施了適合我軍特點的相關國軍標，用來指導我軍下一代戰術無線電臺的研制和開發。因此，綜合考慮認知無線電和SCA的特點，同時結合戰術電臺的使用需求，參考SCA規范，提出一個基于認知無線電的電臺體系架構。如圖2所示。

該體系架構中，自底向上包括硬件平臺、BSP及設備驅動、嵌入式操作系統、嵌入式CORBA中間件、硬件抽象層（MHAL）、核心框架、基礎服務、無線通信波形應用、頻譜感知波形、認知引擎等若干部分。

硬件平臺是實現通信功能和認知功能的基礎，由射頻模塊、數字信號處理模塊、主控模塊等組成。

BSP、設備驅動、嵌入式操作系統、嵌入式CORBA中間件、硬件抽象層、核心框架共同構成一個通用開放的SCA軟件平臺。

基礎服務軟件為用戶提供通用、組件化的共，包括故障檢測、資源監控、信息輸入、時間服務等。

無線通信波形應用是由一組實現通信功能的波形組件構成的應用軟件，一種無線通信波形應用代表一種通信功能的實現。具備認知功能的電臺可以根據認知結果選擇最佳的波形和參數進行通信。

頻譜感知波形完成頻譜感知功能所需的信號處理工作，得到的感知結果是認知引擎工作的依據。電臺可以根據時間、空間、頻率等實際情況運行不同側重的頻譜感知波形以獲取最佳的感知結果。

認知引擎是在軟件無線電平臺上實現基于人工智能技術的推理與學習，實現并驅動整個認知環路，實現認知功能的核心部件。通常，認知引擎由推理機、學習機、知識庫等功能模塊組成。可以說，認知引擎是CR的“大腦”。

由圖 2所示的電臺體系架構可知，基于認知無線電的電臺在硬件上通常由以下模塊組成：

1）實現通信功能的射頻模塊；

2）實現頻譜感知功能的射頻模塊；

3）運行通信和頻譜感知波形的數字信號處理模塊；

4）運行認知引擎、完成對各模塊運行管理的主控模塊。

一個多通道的認知無線電臺硬件架構如圖3所示：

根據電臺使用需求的不同，可對圖 3所示的硬件架構進行裁減，但最少必須保留一個通信通道和一個認知通道。此時，數字信號處理模塊和主控模塊的功能也可以在一個硬件模塊上實現。一個典型的單通道認知無線電臺硬件架構如圖4所示。

圖中的射頻功能模塊完成通信射頻信號的處理；頻譜感知模塊根據需求完成對相應頻段的電磁環境探測；主控及數字信號處理模塊是電臺的核心，運行通信波形、認知引擎，同時負責電臺的控制管理。并且，按照圖 2所示的體系架構，在主控及數字信號處理模塊上還要運行嵌入式操作系統、核心框架、中間件、硬件抽象層等基礎軟件以滿足體系架構的要求。

4 結論

本文首先介紹了認知無線電技術的基本原理及，然后結合認知無線電技術的發展闡述了其在軍事上的用途，最后參考軟件通信體系結構（SCA）提出了一種基于認知無線電的電臺體系架構，對其軟硬件組成做了簡要分析。

認知無線電技術作為一種全新的通信技術，能有效提高通信設備的通信效能及抗干擾能力；以認知無線電設備組網，能大幅提高通信網絡的頻譜利用率及通信容量；結合世界軍事信息技術發展的特點，認知無線電技術的軍事用途更是不可低估。近年來，認知無線電技術已經受到廣泛和深入的研究，在不遠的將來，必將對現有的通信技術造成巨大的沖擊，在通信技術發展的歷史上留下深遠的影響。

參考文獻：

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

[2] 楊小牛，從軟件無線電到認知無線電，走向終極無線電[J]，中國電子科學研究院學報,2007,1：4