發(fā)布時(shí)間：2022-05-10 10:25:54
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的通信系統(tǒng)原理論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
隨著信息化社會(huì)的到來，信息與通信日益廣泛地滲入到各行各業(yè)和各個(gè)學(xué)科，“通信系統(tǒng)原理”不僅成為通信工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，而且也成為信息工程、電子工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)化以及其他相近專業(yè)的必修課程。高職院校由于受傳統(tǒng)教育和教學(xué)方法的影響，基本沿用過去強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位的本科教學(xué)模式，未對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行有效整合，照搬本科教材及內(nèi)容，或只是對(duì)某些部分內(nèi)容進(jìn)行刪減，沒有結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況傳授基本的且適合于高職學(xué)生發(fā)展的知識(shí)，而是將超越高職學(xué)生理解范圍的繁、難、偏的知識(shí)點(diǎn)填鴨式地教授給學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)得累、學(xué)不懂、學(xué)不會(huì)、厭學(xué)直至放棄本課程的學(xué)習(xí)。為了滿足培養(yǎng)工程高層次應(yīng)用型技術(shù)人才的目標(biāo)，突出操作技能培養(yǎng)，廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院對(duì)“通信系統(tǒng)原理”課程進(jìn)行了一次教學(xué)改革與實(shí)踐。
一、教學(xué)進(jìn)程的改革
“通信系統(tǒng)原理”課程的內(nèi)容是介紹通信系統(tǒng)的基本理論、基本分析方法和各項(xiàng)性能指標(biāo)。該課程的特點(diǎn)是內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)，需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，其先修課程有“高等數(shù)學(xué)”、“線性代數(shù)”、“信號(hào)與系統(tǒng)”、“概率論”、“高頻電子線路”等。后續(xù)課程有“移動(dòng)通信”、“程控交換機(jī)”、“光纖通信”、“移動(dòng)終端設(shè)備原理”等。因此，該課程是一門承前啟后的課程，也是通信專業(yè)最重要的課程之一，其教學(xué)質(zhì)量的好壞對(duì)通信工程、信息工程專業(yè)的學(xué)生有著重大的影響。傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位的本科教學(xué)模式是嚴(yán)格按照完整的“先修課程通信系統(tǒng)原理后續(xù)課程”的教學(xué)模式進(jìn)行，在開展本課程之前，必須把前面的所有先修課程全部講授完畢。其教學(xué)進(jìn)程如表1所示：
表1所示的教學(xué)進(jìn)程在該院進(jìn)行的時(shí)候遇到了以下問題：
第一，第三學(xué)期進(jìn)行的“概率論”、“信號(hào)與系統(tǒng)”課程內(nèi)容過于抽象、深?yuàn)W，高職院校學(xué)生基礎(chǔ)較差存在厭學(xué)情緒，教學(xué)效果不理想。
第二，隨著高職院校的改革和發(fā)展，“工學(xué)結(jié)合”、“頂崗實(shí)習(xí)”已經(jīng)成為教學(xué)活動(dòng)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了保證“工學(xué)結(jié)合”、“頂崗實(shí)習(xí)”活動(dòng)的正常開展，必須要大力對(duì)過于抽象的理論教學(xué)時(shí)間進(jìn)行壓縮，而且為了實(shí)現(xiàn)高職院校的教學(xué)與就業(yè)的“零過渡”，越來越多的高職院校從第五學(xué)期開始就安排學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)了。因此，將通信工程的核心專業(yè)課程設(shè)計(jì)在第五學(xué)期，是不能滿足高職院校教學(xué)改革發(fā)展的需要的。
鑒于此，學(xué)院進(jìn)行了教學(xué)進(jìn)程方面的改革嘗試，將專業(yè)核心課程提前一個(gè)學(xué)期，刪掉“概率論”、“信號(hào)與系統(tǒng)”課程，重新調(diào)整了教學(xué)計(jì)劃，如表2所示：
“高頻電子線路”課程的先修課有“模擬電路”等。“通信系統(tǒng)原理”的內(nèi)容里面在模擬調(diào)制系統(tǒng)這一章節(jié)與“高頻電子線路”有較強(qiáng)的相關(guān)性，如果學(xué)生先學(xué)習(xí)“高頻電子線路”，再學(xué)習(xí)“通信系統(tǒng)原理”，那么學(xué)生理解這一章節(jié)也許會(huì)好一些。不過由于時(shí)間緊湊，因此，只能將“模擬電路”安排在第二學(xué)期開展，而將“高頻電子線路”與“通信系統(tǒng)原理”課程同時(shí)在第三學(xué)期開展。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)“通信系統(tǒng)原理”課程關(guān)于模擬調(diào)制系統(tǒng)原理的時(shí)候，感覺到需要掌握對(duì)應(yīng)的高頻電子線路的知識(shí)，而在學(xué)習(xí)具體電子線路時(shí)，也能加深對(duì)通信系統(tǒng)的理解，從而取得相輔相承、互相促進(jìn)的效果。
二、教學(xué)內(nèi)容的改革
把“概率論”、“信號(hào)與系統(tǒng)”課程全部刪除，不利于學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)原理課程的理解。不講授“信號(hào)與系統(tǒng)”的基本內(nèi)容，學(xué)生無法理解通信系統(tǒng)課程中關(guān)于頻譜和傳遞函數(shù)等方面的基本概念；不講授“概率論”的基本內(nèi)容，學(xué)生無法理解課程中關(guān)于信道與噪聲以及誤碼率方面的推導(dǎo)過程。因此，在講授本課程之前，需要適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充相關(guān)的基本內(nèi)容，將“概率論”、“信號(hào)與系統(tǒng)”的主要內(nèi)容作扼要的介紹，將其精髓濃縮出來，并無縫地插入到通信原理的相應(yīng)內(nèi)容中去，力求對(duì)于那些沒有接觸過這些先修課程的對(duì)象也能夠沒有困難地理解其中的內(nèi)容。
通信系統(tǒng)原理課程本來基本學(xué)時(shí)數(shù)為64學(xué)時(shí)（4學(xué)時(shí)/周），我們的嘗試是將其學(xué)時(shí)數(shù)增加到96學(xué)時(shí)（6學(xué)時(shí)/周），增加了32學(xué)時(shí)。其中約24學(xué)時(shí)用于講授“信號(hào)與系統(tǒng)”的基本知識(shí)，8學(xué)時(shí)講授“概率論”的基本知識(shí)。課程教學(xué)的順序是先講授“信號(hào)與系統(tǒng)”，繼而講授“通信系統(tǒng)原理”，然后在講授中遇到與“概率論”有關(guān)的知識(shí)時(shí)補(bǔ)充必要的基本內(nèi)容。將三門先修課程的內(nèi)容高度濃縮，不遺留必要的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)凡是與“通信系統(tǒng)原理”無關(guān)的章節(jié)一概跳過，達(dá)到“少而精”的目的。
三、教材的選擇與編寫
教材乃授課之本，好的教材對(duì)教、學(xué)活動(dòng)都產(chǎn)生良好的促進(jìn)作用。高職院校要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)及其培養(yǎng)目標(biāo)選擇適合于高職學(xué)生定位的教材，最好采用高職高專規(guī)劃教材。在本次實(shí)踐中，我們選擇張會(huì)生主編的《現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理》作為教材，至于“信號(hào)與系統(tǒng)”和“概率論”方面則參考以上的教材中相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，將需要補(bǔ)充的知識(shí)點(diǎn)抽取出來，然后采用電子教案和印發(fā)補(bǔ)充資料的形式發(fā)放給學(xué)生，既達(dá)到教學(xué)目的，也節(jié)約教材成本。
高等職業(yè)教育的發(fā)展是日新月異的，“通信系統(tǒng)原理”課程教學(xué)改革是時(shí)代賦予我們的重任，意義深遠(yuǎn)。課程改革創(chuàng)新的路還有很長，要做的事還很多，應(yīng)遵循教學(xué)規(guī)律，不斷改革創(chuàng)新，為培養(yǎng)掌握通信技能的高等職業(yè)技術(shù)人才做出新的努力。
（作者單位：廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子通信工程系）
摘要: 本文論述了光纖通信的原理,并說明了光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成,并就光纖通信的未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行簡要闡述。
[關(guān)鍵詞] 光纖；通信原理；光纖通信系統(tǒng)；發(fā)展前景
1前言
光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它的快速發(fā)展歷史只有二十多年，已經(jīng)歷三代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖。進(jìn)入21 世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長，對(duì)大容量（超高速和超長距離） 光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求。光是一種頻率極高的電磁波，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們?cè)缇妥非蟮哪繕?biāo)，也是通信發(fā)展的必然方向。
2 通信原理
2.1 光纖的優(yōu)點(diǎn)
光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細(xì)絲。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測(cè)器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類外，在應(yīng)用中，光纖常按用途進(jìn)行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。光纖通信之所以發(fā)展迅猛。主要原于它具有以下特點(diǎn)：
1） 通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)。一根光纖的潛在帶寬可達(dá)20THz，無中繼傳輸距離可達(dá)幾十、甚至上百公里；
2） 信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好；
3） 絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng)，傳輸質(zhì)量佳；
4） 光纖線徑細(xì)、重量輕，原料為石英，節(jié)省有色金屬銅材料，有利于資源合理使用；
5） 具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；
6） 無輻射，難于竊聽，因?yàn)楣饫w傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外；
7） 光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命長。
2.2 光纖通信的原理
所謂光纖通信，就是在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話音） 變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度（頻率） 變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。然而，由于目前技術(shù)水平所限，對(duì)光波進(jìn)行頻率調(diào)制與相位調(diào)制等仍局限在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，尚未達(dá)到實(shí)用化水平，因此目前大都采用強(qiáng)度調(diào)制與直接檢波方式（IM- DD）。又因?yàn)槟壳暗墓庠雌骷c光接收器件的非線性比較嚴(yán)重，所以對(duì)光器件的線性度要求比較低的數(shù)字光纖通信在光纖通信中占據(jù)主要位置。
基本的光纖通信系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。數(shù)據(jù)是數(shù)字，聲音，圖像等各種信號(hào)的數(shù)字化。光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?hào)，先后用過的光波窗口有0.85、1.31 和1.55。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等;而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號(hào)，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最后得到對(duì)應(yīng)的話音、圖像、數(shù)據(jù)等信息。
2.3 光纖通信系統(tǒng)
光纖通信系統(tǒng)的主要工作流程如圖2- 1
圖2-1 光纖通信系統(tǒng)
2.3.1 PCM電端機(jī)
在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖“0”碼和“1”碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號(hào)是對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（Pulsecodemodulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號(hào)稱為數(shù)字基帶信號(hào)，由PCM電端機(jī)產(chǎn)生。
2.3.2 光發(fā)信機(jī)
光發(fā)信機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/ 光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于PCM 電端機(jī)的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號(hào)耦合到光纖或光纜去傳輸。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。
2.3.3 光中繼器
光中繼器由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖進(jìn)行整形。
2.3.4 光收信機(jī)
光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光檢測(cè)器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號(hào)，經(jīng)光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后，再將這微弱的電信號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端機(jī)去。
2.3.5 光纖連接器、耦合器等無源器件
由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對(duì)光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。
2.4 光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域
光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，主要用于通信中繼網(wǎng)和用戶接入網(wǎng)。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。長途干線通信過去主要靠電纜、微波、衛(wèi)星通信，現(xiàn)已全面使用光纖通信，并形成了占全球優(yōu)勢(shì)的比特傳輸方法。光纖通信還可用于全球通信網(wǎng)、各國的公共電信網(wǎng)（如我國的國家一級(jí)干線、各省二級(jí)干線和縣以下的支線）、高質(zhì)量彩色電視傳輸、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視和調(diào)度、交通監(jiān)視控制指揮、城鎮(zhèn)有線電視網(wǎng)、共用天線（CATV） 系統(tǒng)等。
3 光纖通信技術(shù)的發(fā)展前景
過去有人對(duì)光纖通信的發(fā)展情景，有些困惑。其一，在2000 年IT行業(yè)的泡沫，使光纖通信的生產(chǎn)規(guī)模投入過大，生產(chǎn)過剩，IT行業(yè)中許多小公司倒閉。特別是光纖，國外對(duì)中國傾銷。其二，有人認(rèn)為光纖通信的傳輸能力已經(jīng)達(dá)到10Tbps，幾乎用不完，而且現(xiàn)在大干線已經(jīng)建設(shè)得差不多，埋地的剩余光纖還很多，光纖通信技術(shù)不需要更多的發(fā)展。
3.1 光纖到家庭（FTTH） 的發(fā)展
FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬，所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式，對(duì)于實(shí)現(xiàn)信息社會(huì)有重要作用，還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2～3 倍。過去由于FTTH 成本高，缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因，使FTTH還未能提到日程上來，只有少量的試驗(yàn)。近來，由于光電子器件的進(jìn)步，光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低；加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。
近來，無線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN 的IEEE802.11g協(xié)議，傳輸帶寬可達(dá)54Mbps，覆蓋范圍達(dá)100 米以上，目前已可商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù)，對(duì)于一般用戶其上行不大，IEEES02.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當(dāng)然在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+ 無線接入”（FTTH+ 無線接入） 的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò)成本大大降低，維護(hù)簡單。接入網(wǎng)采用無線是趨勢(shì)，但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐，與FTTH相差無幾。FTTH+ 無線接入是未來的發(fā)展趨勢(shì)。
3.2 光纖通信的市場(chǎng)
FTTH畢竟是信息社會(huì)的需求，光纖通信的市場(chǎng)一定有美好的情景。目前，我國大量建設(shè)FTTH的社會(huì)環(huán)境和條件尚未具備，可能需要等待一段時(shí)間。不過也有些大城市的所謂中心商業(yè)區(qū)CBD，有比較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)力量，現(xiàn)在已經(jīng)采用光纖到住地PTTP 來建設(shè)?？偟膩碚f,目前中國的FTTH處于起步試點(diǎn)階段。試點(diǎn)的作用，一方面是摸索技術(shù)和建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，另一方面,還起競爭搶占用戶的作用。所以，現(xiàn)在電信運(yùn)行商，地方業(yè)主都積極對(duì)FTTH試點(diǎn)，以便發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)。因此，廣播運(yùn)行商受到巨大的挑戰(zhàn)，廣播商應(yīng)加快發(fā)展數(shù)字電視的進(jìn)程，并且要充實(shí)節(jié)目內(nèi)容和采取有競爭力的商業(yè)模式。如果廣播商要發(fā)展VOD點(diǎn)播電視，還需要對(duì)電纜電視網(wǎng)雙向改造，如果采用光纖網(wǎng)，可更充分地適應(yīng)未來的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求。
摘要：本文先對(duì)這一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作一個(gè)總體上的技術(shù)原理的描述，然后再對(duì)三種主流技術(shù)作一個(gè)各自的分析，通過對(duì)這些技術(shù)的學(xué)習(xí)使我們對(duì)未來的通信方向有一個(gè)基本上的了解。
關(guān)鍵詞：第三代移動(dòng)通信；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；技術(shù)原理
1. 3G基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能
跟我們以前所認(rèn)識(shí)的GSM網(wǎng)絡(luò)一樣，在3G的網(wǎng)絡(luò)里，也有交換，傳輸和用戶終端，根據(jù)IMT-2000系統(tǒng)的基本標(biāo)準(zhǔn)，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要由4個(gè)功能子系統(tǒng)構(gòu)成，它們是核心網(wǎng)（CN）、無線接入網(wǎng)（RAN）、移動(dòng)臺(tái)（MT）和用戶識(shí)別模塊（UIM），且基本對(duì)應(yīng)于GSM系統(tǒng)的交換子系統(tǒng)（SSS）、基站子系統(tǒng)（BBS）、移動(dòng)臺(tái)（MS）和SIM卡。
如圖所示,3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是UMTS無線接入系統(tǒng)，包括：CN(核心網(wǎng))、UTRAN（無線接入網(wǎng)）、UE（用戶裝置）。NodeB(BS)、RNC(BSC)其中RNC可以看成GSM網(wǎng)絡(luò)中的基站控制器，而NodeB可以看成GSM網(wǎng)絡(luò)中的基站收發(fā)信臺(tái)。對(duì)某個(gè)NodeB來說，控制其的RNC稱為控制RNC（CRNC）。
CN核心網(wǎng)部分包括UMSC、SGSN、GGSN等功能實(shí)體，支持3G并發(fā)業(yè)務(wù)、高速電路業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)的MSC/VLR/HLR框架實(shí)現(xiàn)傳輸管理，移動(dòng)性管理，呼叫控制，基本電信業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等功能。
RNC無線網(wǎng)絡(luò)控制器提供IU、IUb、IUr接口，管理和控制Node-B與CN信息傳遞，實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的控制平面和用戶平面的一些功能。
Node-B基站系統(tǒng)通過IUb接口，接收來自RNC無線資源控制命令，完成標(biāo)準(zhǔn)中的專用和物理信道的接收和發(fā)送功能。我們從這里知道，其實(shí)3G網(wǎng)絡(luò)的各功能結(jié)構(gòu)和GSM有相似之處，那么3G網(wǎng)絡(luò)是怎么在GSM網(wǎng)絡(luò)功能模塊中演進(jìn)的呢？其實(shí)3G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)包括RNC和CN部分的演進(jìn)：UMTS無線接入部分RAN，采用UTRAN作為基站側(cè)，以新建的方式實(shí)現(xiàn)3G寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無線接入；3G的演進(jìn)主要的是核心網(wǎng)部分的演進(jìn)，UMTS CN演進(jìn)根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段為3GPP R-99的演進(jìn)基于GPRS網(wǎng)絡(luò)，第二階段為3GPP演進(jìn)基 于全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)。由于網(wǎng)絡(luò)的這些種種演進(jìn)，因此有了區(qū)別于2G（GSM）網(wǎng)絡(luò)的3G的一個(gè)基本特征：
（1）具有全球范圍設(shè)計(jì)的，與固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)及用戶互連，無線接口的類型盡可能少和高度兼容性；
（2）具有與固定通信網(wǎng)絡(luò)相比擬的高話音質(zhì)量和高安全性；
（3）具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在廣域網(wǎng)采用384kb/s接入速率的數(shù)據(jù)率分段使用功能；
（4）具有在2GHz左右的高效頻譜利用率，且能最大程度地利用有限帶寬；
（5）移動(dòng)終端可連接地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，可移動(dòng)使用和固定使用，可與衛(wèi)星業(yè)務(wù)共存和互連；
（6）能夠處理包括國際互聯(lián)網(wǎng)和視頻會(huì)議、高數(shù)據(jù)率通信和非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆纸M和電路交換業(yè)務(wù)；
（7）支持分層小區(qū)結(jié)構(gòu)，也支持包括用戶向不同地點(diǎn)通信時(shí)瀏覽國際互聯(lián)網(wǎng)的多種同步連接；
（8）語音只占移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的一部分，大部分業(yè)務(wù)是非話數(shù)據(jù)和視頻信息；
（9）一個(gè)共用的基礎(chǔ)設(shè)施，可支持同一地方的多個(gè)公共的和專用的運(yùn)營公司；
（10）手機(jī)體積小、重量輕，具有真正的全球漫游能力；
（11）具有根據(jù)數(shù)據(jù)量、服務(wù)質(zhì)量和使用時(shí)間為收費(fèi)參數(shù)，而不是以距離為收費(fèi)參數(shù)的新收費(fèi)機(jī)制。
2.3G的技術(shù)原理
2.1 雙工方式
頻分雙工(FDD): 頻分雙工收發(fā)信各占用一個(gè)頻率(段):收發(fā)同時(shí)進(jìn)行，時(shí)延小技術(shù)成熟
時(shí)分雙工(TDD): 時(shí)分雙工收發(fā)信用同一頻率，收發(fā)使用不同時(shí)隙:只占用一段頻率；上下行信道對(duì)稱，利于智能天線：設(shè)備簡單，成本低；不對(duì)稱FDD工作，數(shù)據(jù)傳輸使用時(shí)效率高。
WCDMA和CDMA2000都采用FDD模式，只有TD-SCDMA采用TDD模式。FDD模式的特點(diǎn)是在分離的兩個(gè)對(duì)稱頻率信道上，系統(tǒng)進(jìn)行接收和發(fā)送，用頻段來分離接收和傳送信道；采用包交換等技術(shù)，可突破第二展的瓶頸，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并可提高頻譜利用率，增加系統(tǒng)容量。但FDD必須采用成對(duì)的頻率，即在每2×5MHz的帶寬內(nèi)提供第三代業(yè)務(wù)。該方式在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在非對(duì)稱的分組交換（互聯(lián)網(wǎng)）工作時(shí)，頻譜利用率則大大降低，在這點(diǎn)上，TDD模式有著FDD無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
2.2 多址方式
通信的多址方式：碼分多址 (CDMA)、空分多址 (SDMA)、頻分多址 (FDMA)、時(shí)分多址 (TDMA)。
2.3 CDMA在無線信道中傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)
采用RAKE接收機(jī)，有效利用了信道相干時(shí)間形成的時(shí)間分集效應(yīng)；寬帶傳輸系統(tǒng)，利用了信道的頻率分集效果；碼字的多址傳輸，利用了多用戶分集的效果；信號(hào)在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性；擴(kuò)頻因子靈活變換，有助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)的傳輸；頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM，頻率復(fù)用系統(tǒng)WCDMA為1，GSM為1~~18；支持軟切換和更軟切換；支持新技術(shù)的應(yīng)用，如多用戶檢測(cè)；WCDMA有下行發(fā)射分集，而GSM沒有。
2.4 智能天線
智能天線是基于自適應(yīng)天線陣原理，利用天線陣的波束賦形產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束，并自適應(yīng)地調(diào)整波束方向來跟蹤每一個(gè)用戶，達(dá)到提高信號(hào)干擾噪聲比SINR，增加系統(tǒng)容量的目的。采用智能天線技術(shù)，實(shí)際上就是通過數(shù)字信號(hào)處理，使天線陣為每個(gè)用戶自適應(yīng)地進(jìn)行波束賦形，相當(dāng)于為每個(gè)用戶形成了一個(gè)可跟蹤他的高增益天線，從而既可以進(jìn)行全方位通信，又可以用較小的發(fā)射功率覆蓋相同的范圍。在3G系統(tǒng)中，其他新的功能技術(shù)如多用戶檢測(cè)技術(shù)、聯(lián)合檢測(cè)、空時(shí)碼、HDR等等，在這里就不多做闡述了。下面對(duì)這些技術(shù)基礎(chǔ)的三種主流標(biāo)準(zhǔn)作介紹，還有一種新標(biāo)準(zhǔn)的簡單介紹。
2.5 CDMA2000技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
CDMA2000是國際電信聯(lián)盟（ITU）規(guī)定的第三代移動(dòng)通信無線傳輸技術(shù)之一，是從窄頻CDMA one數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來的，CDMA2000是美國ITU提出的第三代移動(dòng)通信空中接口標(biāo)準(zhǔn)的建議，是IS-95標(biāo)準(zhǔn)向第三代演進(jìn)的技術(shù)體制方案，是一種寬帶CDMA技術(shù)。前反向同時(shí)采用導(dǎo)頻輔助相干解調(diào);在擴(kuò)頻碼選擇采用相同M序列，通過不同的相位偏置區(qū)分不同的小區(qū)和用戶;射頻帶寬從1.25MHz到20MHz可調(diào);快速前向和反向功率控制;下行信道中采用公共連續(xù)導(dǎo)頻方式進(jìn)行相干檢測(cè)，提高系統(tǒng)容量;在下行信道傳輸中，定義直擴(kuò)和多載波傳輸兩種方式，碼片速率分別為3.6864Mcps和1.22Mcps，多載波方式能很好地兼容IS-95網(wǎng)絡(luò);支持F-QPCH，可延長手機(jī)待機(jī)時(shí)間;核心網(wǎng)絡(luò)給予ANSI-41網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與ANSI-41網(wǎng)絡(luò)的兼容性;支持軟切換和更軟切換;設(shè)計(jì)了兩類碼復(fù)用業(yè)務(wù)信道，基本信道用于傳送語音、信令和低速數(shù)據(jù)，是一個(gè)可變速率信道，補(bǔ)充信道用以傳送高速率數(shù)據(jù)，在分組數(shù)據(jù)傳送上應(yīng)用了ALOHA技術(shù)，改善傳輸性能;在同步方式上cdma2000與IS-95相同，基站間同步采用GPS方式。CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)體系結(jié)構(gòu)，按照使用的帶寬來區(qū)分，CDMA2000可以分為1x系統(tǒng)和3x系統(tǒng)。其中1x系統(tǒng)使用1.25MHz的帶寬，提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率最高只能達(dá)到307kbit/s。在1x系統(tǒng)以后，國際上比較公認(rèn)的發(fā)展方向是1x EV-DO和1x EV-DV系統(tǒng)。其中1x EV-DO系統(tǒng)重點(diǎn)提高了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的性能，將用戶的最大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送速率提高到2.4Mbit/s。而1x EV-DV系統(tǒng)在將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最大速率提高到3.1Mbit/s的同時(shí)，又進(jìn)一步提高了語音業(yè)務(wù)的容量。
3.結(jié)語
綜述所述，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種技術(shù)發(fā)展, 第三代移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)相應(yīng)地調(diào)整、完善和進(jìn)一步發(fā)展。縱觀移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和第三代通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),我們相信,不遠(yuǎn)的將來,第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)容量更大、利潤更豐厚的市場(chǎng)。
【摘要】結(jié)合輕軌采用的美國USSI列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC系統(tǒng)，對(duì)TWC車地通信設(shè)備的原理、應(yīng)用和維護(hù)進(jìn)行介紹。
【關(guān)鍵詞】輕軌；信號(hào)；TWC
1.系統(tǒng)簡介
TWC車地通信設(shè)備是輕軌采用的美國USSI列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC系統(tǒng)的一部分，用于車載設(shè)備MicrocabⅡ和軌旁設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。洛杉磯綠線就是應(yīng)用此系統(tǒng)。USSI的TWC2000單元為現(xiàn)地軌旁和經(jīng)過列車間提供了無線、帶有多種數(shù)據(jù)的移頻鍵控通信。TWC可以實(shí)現(xiàn)以下系統(tǒng)功能：（1）ATO模式下，列車計(jì)劃精確站臺(tái)停車（2）非安全數(shù)據(jù)交換。
每列車上都裝有車載TWC系統(tǒng)，軌旁裝有軌旁TWC系統(tǒng)。軌旁TWC系統(tǒng)鏈接在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)一部分的中央處理器上。車載TWC系統(tǒng)鏈接在包括車載ATC、ATO和TCMS（列車監(jiān)控系統(tǒng)）在內(nèi)的車載系統(tǒng)上。車載ATC、ATO和TCMS通過車載和軌旁的TWC系統(tǒng)與軌旁CPU形成數(shù)據(jù)鏈接。
在運(yùn)營車內(nèi)TWC信號(hào)傳送入TWC環(huán)線中，TWC系統(tǒng)從軌旁向列車傳送非安全控制職責(zé)，包括車次號(hào)、檢車等；從列車向軌旁傳送數(shù)據(jù)狀態(tài)，包括車次號(hào)、檢車、列車長度等。本文介紹的是軌旁TWC的功能。TWC系統(tǒng)能夠在車載和軌旁之間進(jìn)行非故障安全的雙向通信。
TWC車地通信設(shè)備組成如圖1所示：
2.軌旁TWC系統(tǒng)組成及原理
軌旁TWC機(jī)籠可以放置在標(biāo)準(zhǔn)的19英寸機(jī)柜內(nèi)。每套機(jī)籠包括A、B兩組電路板，分別與軌旁兩組環(huán)線單獨(dú)連接。按作用分為四種不同類型：負(fù)責(zé)電源控制的開關(guān)電路板（共用），負(fù)責(zé)信息處理和FSK解調(diào)功能的TX/RX電路板和串行通信控制電路板（SCC PCB），最后還有一塊電源電路板。機(jī)籠內(nèi)還有四個(gè)起屏蔽作用的板，間隔插入它們用來防止PCB間的互相干擾。
在軌旁設(shè)備站與通行列車之間，車對(duì)地通信系統(tǒng)提供無線、串行數(shù)據(jù)和FSK的通信。每個(gè)軌旁設(shè)備站都有一個(gè)軌旁TWC系統(tǒng)，它與軌旁CPU連接，這個(gè)CPU又是列車控制系統(tǒng)的一部分，每列車上還裝有車載TWC設(shè)備與ATC和ATO連接，車載ATC和ATO系統(tǒng)通過車載和軌旁TWC系統(tǒng)與軌旁CPU數(shù)據(jù)鏈接。
如圖2所示，車載TWC系統(tǒng)由車載TWC機(jī)籠和安裝在底部的TWC天線組成。軌旁TWC系統(tǒng)由軌旁的TWC機(jī)籠、TWC環(huán)線和耦合單元的PCB。一條長1.1英里（約合1.7Km）的傳輸線將耦合單元與機(jī)籠連接，耦合單元傳輸線與TWC環(huán)線連接提供合適的阻抗，當(dāng)列車通過時(shí)，TWC環(huán)線與TWC天線間進(jìn)行電磁耦合，實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)傳輸。
車載TWC機(jī)籠可以與ATC和ATO系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，也可以通過TWC天線與軌旁TWC機(jī)籠交換信息。軌旁TWC系統(tǒng)可以與軌旁CPU PCB進(jìn)行信息交換，也可以通過TWC環(huán)線和車載TWC設(shè)備通信。為實(shí)現(xiàn)車載系統(tǒng)（ATO、ATC）和軌旁CPU間的半雙工數(shù)據(jù)通信，所有的TWC PCB提供FSK調(diào)制和信息處理的功能。TWCW可以設(shè)為CTM，這樣使得機(jī)車容易檢測(cè)到交叉點(diǎn)位置，來實(shí)現(xiàn)精確的計(jì)劃停車。
3.故障處理
通常的，TWC通信由機(jī)籠內(nèi)的PCB完成，包括（PS PCB，SCC PCB，RX/TX PCB）。如果任一塊板子發(fā)生故障后，就必須將它更換以恢復(fù)操作。表1列出了典型的故障查找及解決步驟。表中列出最常見的問題，可能的造成原理和有效的處理辦法。技術(shù)人員最好按照給出的處理辦法步驟操作，除非遇到比較特殊的故障原因。
4.結(jié)束語
經(jīng)過津?yàn)I輕軌近6年的運(yùn)營，TWC車地通信充分展示了它的穩(wěn)定性能和便于維修的特點(diǎn)，是信號(hào)系統(tǒng)不可或缺的重要部分。有理由相信，將來它還會(huì)在日益發(fā)展的軌道交通中扮演著重要的角色。
作者簡介：張大鵬，天津?yàn)I海快速交通發(fā)展有限公司中級(jí)工程師。
摘要: 本文論述了光纖通信的原理,并說明了光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成,并就光纖通信的未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行簡要闡述。
[關(guān)鍵詞] 光纖；通信原理；光纖通信系統(tǒng)；發(fā)展前景
1前言
光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它的快速發(fā)展歷史只有二十多年，已經(jīng)歷三代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖。進(jìn)入21 世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長，對(duì)大容量（超高速和超長距離） 光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求。光是一種頻率極高的電磁波，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們?cè)缇妥非蟮哪繕?biāo)，也是通信發(fā)展的必然方向。
2 通信原理
2.1 光纖的優(yōu)點(diǎn)
光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細(xì)絲。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測(cè)器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類外，在應(yīng)用中，光纖常按用途進(jìn)行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。光纖通信之所以發(fā)展迅猛。主要原于它具有以下特點(diǎn)：
1） 通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)。一根光纖的潛在帶寬可達(dá)20THz，無中繼傳輸距離可達(dá)幾十、甚至上百公里；
2） 信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好；
3） 絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng)，傳輸質(zhì)量佳；
4） 光纖線徑細(xì)、重量輕，原料為石英，節(jié)省有色金屬銅材料，有利于資源合理使用；
5） 具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；
6） 無輻射，難于竊聽，因?yàn)楣饫w傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外；
7） 光纜適應(yīng)性強(qiáng)，壽命長。
2.2 光纖通信的原理
所謂光纖通信，就是在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話音） 變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度（頻率） 變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。然而，由于目前技術(shù)水平所限，對(duì)光波進(jìn)行頻率調(diào)制與相位調(diào)制等仍局限在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，尚未達(dá)到實(shí)用化水平，因此目前大都采用強(qiáng)度調(diào)制與直接檢波方式（IM- DD）。又因?yàn)槟壳暗墓庠雌骷c光接收器件的非線性比較嚴(yán)重，所以對(duì)光器件的線性度要求比較低的數(shù)字光纖通信在光纖通信中占據(jù)主要位置。
基本的光纖通信系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。數(shù)據(jù)是數(shù)字，聲音，圖像等各種信號(hào)的數(shù)字化。光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?hào)，先后用過的光波窗口有0.85、1.31 和1.55。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等;而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號(hào)，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最后得到對(duì)應(yīng)的話音、圖像、數(shù)據(jù)等信息。
2.3 光纖通信系統(tǒng)
光纖通信系統(tǒng)的主要工作流程如圖2- 1
圖2-1 光纖通信系統(tǒng)
2.3.1 PCM電端機(jī)
在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖“0”碼和“1”碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號(hào)是對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（Pulsecodemodulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號(hào)稱為數(shù)字基帶信號(hào)，由PCM電端機(jī)產(chǎn)生。
2.3.2 光發(fā)信機(jī)
光發(fā)信機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/ 光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于PCM 電端機(jī)的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號(hào)耦合到光纖或光纜去傳輸。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。
2.3.3 光中繼器
光中繼器由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖進(jìn)行整形。
2.3.4 光收信機(jī)
光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光檢測(cè)器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號(hào)，經(jīng)光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后，再將這微弱的電信號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端機(jī)去。
2.3.5 光纖連接器、耦合器等無源器件
由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對(duì)光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。
2.4 光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域
光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，主要用于通信中繼網(wǎng)和用戶接入網(wǎng)。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。長途干線通信過去主要靠電纜、微波、衛(wèi)星通信，現(xiàn)已全面使用光纖通信，并形成了占全球優(yōu)勢(shì)的比特傳輸方法。光纖通信還可用于全球通信網(wǎng)、各國的公共電信網(wǎng)（如我國的國家一級(jí)干線、各省二級(jí)干線和縣以下的支線）、高質(zhì)量彩色電視傳輸、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視和調(diào)度、交通監(jiān)視控制指揮、城鎮(zhèn)有線電視網(wǎng)、共用天線（CATV） 系統(tǒng)等。
3 光纖通信技術(shù)的發(fā)展前景
過去有人對(duì)光纖通信的發(fā)展情景，有些困惑。其一，在2000 年IT行業(yè)的泡沫，使光纖通信的生產(chǎn)規(guī)模投入過大，生產(chǎn)過剩，IT行業(yè)中許多小公司倒閉。特別是光纖，國外對(duì)中國傾銷。其二，有人認(rèn)為光纖通信的傳輸能力已經(jīng)達(dá)到10Tbps，幾乎用不完，而且現(xiàn)在大干線已經(jīng)建設(shè)得差不多，埋地的剩余光纖還很多，光纖通信技術(shù)不需要更多的發(fā)展。
3.1 光纖到家庭（FTTH） 的發(fā)展
FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬，所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式，對(duì)于實(shí)現(xiàn)信息社會(huì)有重要作用，還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2～3 倍。過去由于FTTH 成本高，缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因，使FTTH還未能提到日程上來，只有少量的試驗(yàn)。近來，由于光電子器件的進(jìn)步，光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低；加上寬帶內(nèi)容有所緩解，都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。
近來，無線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN 的IEEE802.11g協(xié)議，傳輸帶寬可達(dá)54Mbps，覆蓋范圍達(dá)100 米以上，目前已可商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸，包括上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù)，對(duì)于一般用戶其上行不大，IEEES02.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸，當(dāng)然在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+ 無線接入”（FTTH+ 無線接入） 的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò)成本大大降低，維護(hù)簡單。接入網(wǎng)采用無線是趨勢(shì)，但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐，與FTTH相差無幾。FTTH+ 無線接入是未來的發(fā)展趨勢(shì)。
3.2 光纖通信的市場(chǎng)
FTTH畢竟是信息社會(huì)的需求，光纖通信的市場(chǎng)一定有美好的情景。目前，我國大量建設(shè)FTTH的社會(huì)環(huán)境和條件尚未具備，可能需要等待一段時(shí)間。不過也有些大城市的所謂中心商業(yè)區(qū)CBD，有比較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)力量，現(xiàn)在已經(jīng)采用光纖到住地PTTP 來建設(shè)?？偟膩碚f,目前中國的FTTH處于起步試點(diǎn)階段。試點(diǎn)的作用，一方面是摸索技術(shù)和建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，另一方面,還起競爭搶占用戶的作用。所以，現(xiàn)在電信運(yùn)行商，地方業(yè)主都積極對(duì)FTTH試點(diǎn)，以便發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)。因此，廣播運(yùn)行商受到巨大的挑戰(zhàn)，廣播商應(yīng)加快發(fā)展數(shù)字電視的進(jìn)程，并且要充實(shí)節(jié)目內(nèi)容和采取有競爭力的商業(yè)模式。如果廣播商要發(fā)展VOD點(diǎn)播電視，還需要對(duì)電纜電視網(wǎng)雙向改造，如果采用光纖網(wǎng)，可更充分地適應(yīng)未來的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求。
摘 要 本文從GSM-R系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)工作流程和特征做出了必要說明，而后從日常運(yùn)營角度，對(duì)該通信系統(tǒng)的維護(hù)和分析手段進(jìn)行了討論。
關(guān)鍵詞 GSM-R；通信；原理；維護(hù)
鐵路移動(dòng)通訊系統(tǒng)（GSM-R，Global System of Mobile communication for Railways），從本質(zhì)上看是GSM技術(shù)在鐵路工作環(huán)境中的應(yīng)用。GSM-R技術(shù)的這種獨(dú)特的應(yīng)用環(huán)境，決定了它在鐵路工作過程中的重要地位，也因此必須承擔(dān)起鐵路工作環(huán)境所賦予它的相應(yīng)職能。以安全需求為首的通信職能，對(duì)于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性而言提出了相比常規(guī)GSM網(wǎng)絡(luò)更高的要求，也正因?yàn)槿绱耍珿SM-R的維護(hù)工作才更需要得到重視。
1 GSM-R系統(tǒng)工作特征
想要針對(duì)GSM-R通信系統(tǒng)做出有效的維護(hù)工作，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)其自身的結(jié)構(gòu)做出必要了解。對(duì)于一個(gè)典型的GSM-R通信系統(tǒng)而言，基本上由網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS，Network Sub-System）、基站子系統(tǒng)（BSS，Base Station Sub-system）、運(yùn)行與支持子系統(tǒng)（OSS，Operation-Support System）和終端設(shè)備（MS，Mobile Station）四個(gè)部分構(gòu)成，其典型的結(jié)構(gòu)以及互聯(lián)狀況參見圖1。
在GSM-R系統(tǒng)中，BSS部分包括基站控制器BSC和基站收發(fā)信臺(tái)BTS，負(fù)責(zé)將MS傳輸上來的信號(hào)經(jīng)由BTS實(shí)現(xiàn)無線通信中繼，并交由BSC處理和實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的無線電資源管理與移動(dòng)性管理等相關(guān)職能。NSS部分的主要職責(zé)則在于面向用戶數(shù)據(jù)、移動(dòng)性以及網(wǎng)絡(luò)連接等方面實(shí)現(xiàn)管理，而OSS則需要實(shí)現(xiàn)整個(gè)GSM-R系統(tǒng)與工作人員之間的交流和溝通，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的可控性和易用性等目標(biāo)。
2 GSM-R通信系統(tǒng)的維護(hù)手段
為了確保GSM-R系統(tǒng)在實(shí)際工作的過程中能過穩(wěn)定的發(fā)揮其作用，實(shí)現(xiàn)應(yīng)有職責(zé)，就必須切實(shí)依據(jù)GSM-R系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)特征，以及其在實(shí)際工作中的具體表現(xiàn)，提出相應(yīng)的維護(hù)對(duì)策，確保能夠在故障發(fā)生之前對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效排除，提升系統(tǒng)的健康水平。
對(duì)于GSM-R系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)而言，常見的幾種主要維護(hù)測(cè)試手段主要包括信息追蹤、異常呼叫記錄、話務(wù)分析以及告警分析四種。
信息追蹤是GSM-R系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)最為常用的維護(hù)手段，其本質(zhì)在于通過發(fā)送專門用于測(cè)試的信令，來實(shí)現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中故障可能存在的位置進(jìn)行定位的一種維護(hù)方法。這種測(cè)試手段不僅僅可以用于GSM-R系統(tǒng)健康狀況的深入檢查，對(duì)于故障情況下的故障定位也有所幫助。此種方式可以用于GSM-R系統(tǒng)中任何業(yè)務(wù)流程各個(gè)層面的測(cè)試，相對(duì)而言具有良好的普適特征，并且可以依據(jù)多種信令進(jìn)行跟蹤，包括鏈路、鏈路集、用戶MSISDN號(hào)碼、用戶IMSI、以及各種網(wǎng)元間接口等，都可以作為已知條件進(jìn)行追蹤。
異常呼叫記錄在GSM-R通信系統(tǒng)中，主要用于針對(duì)異常結(jié)束的數(shù)據(jù)呼叫展開記錄和分析，重點(diǎn)工作是對(duì)出現(xiàn)異常狀況的標(biāo)準(zhǔn)接口消息執(zhí)行流程操作。這種維護(hù)方式并不能直接用于故障的排除，因?yàn)樗嗍莾A向于對(duì)于系統(tǒng)異常狀況的一種記錄，通過這種工作方式所獲得的記錄雖然對(duì)于GSM-R系統(tǒng)分析的深入展開有著極大的推動(dòng)作用，但是對(duì)于故障的排除和定位并沒有直接作用。雖然如此，異常呼叫記錄的維護(hù)方式，對(duì)于深入發(fā)現(xiàn)存在系統(tǒng)中的“亞健康”狀態(tài)仍然有著積極意義，對(duì)于小概率重現(xiàn)或者不重現(xiàn)事件的記錄，在一個(gè)相對(duì)較長的時(shí)間閾中必然有著實(shí)踐意義。
話務(wù)分析的本質(zhì)在于對(duì)GSM-R核心系統(tǒng)中各項(xiàng)業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并且加以分析。和異常呼叫記錄一樣，都不能直接用于故障的定位和排除，但是能夠更好的了解到整個(gè)系統(tǒng)的工作狀況，對(duì)于數(shù)據(jù)潮汐等方面的需求也會(huì)有一個(gè)較好的掌握。這一方面的分析結(jié)構(gòu)，可以廣泛用于GSM-R系統(tǒng)健康狀況分析和通信資源優(yōu)化等方面。并且對(duì)于潛藏在系統(tǒng)內(nèi)不合理的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題以及信息基站和移動(dòng)端以及自然環(huán)境之間的不契合問題都能夠有效發(fā)現(xiàn)。
最后，告警分析的關(guān)鍵職能在于針對(duì)GSM-R系統(tǒng)中的告警進(jìn)行記錄和反映，同時(shí)還需要對(duì)觸發(fā)告警的故障進(jìn)行深入的分析，并且對(duì)故障排除狀況和過程進(jìn)行跟蹤。在形成了一定容量的告警數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步反作用于GSM-R系統(tǒng)，能夠幫助GSM-R從管理層面實(shí)現(xiàn)更快的故障判斷，并且對(duì)于觸發(fā)自動(dòng)保護(hù)以及故障隔離等方面的系統(tǒng)自動(dòng)行為優(yōu)化有著積極意義。
這樣的幾種維護(hù)分析手法，對(duì)于大多數(shù)存在于GSM-R系統(tǒng)中的故障和不足等問題都能夠有效發(fā)現(xiàn)。但是除此以外也必須認(rèn)識(shí)到，GSM-R系統(tǒng)所面對(duì)的鐵路工作環(huán)境，與常規(guī)的GSM系統(tǒng)所面對(duì)的社區(qū)環(huán)境不同，鐵路環(huán)境橫跨地域廣大并且面對(duì)的自然環(huán)境更為復(fù)雜，與此同時(shí)GSM-R系統(tǒng)與GSM以及CDMA系統(tǒng)也會(huì)在邊界上存在一定的干擾，這些都會(huì)成為GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降的主要原因。針對(duì)于此類問題還應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)展開有針對(duì)性的分析和監(jiān)測(cè)，而不僅僅依賴于常規(guī)的維護(hù)分析手法，有的放矢才能獲得最優(yōu)效果。
3 結(jié)論
GSM-R維護(hù)管理體系相對(duì)繁雜，必然會(huì)包括多方面的內(nèi)容，在實(shí)際工作過程中，隨著GSM-R系統(tǒng)的深入運(yùn)用以及GSM-R業(yè)務(wù)的廣泛開展，對(duì)其維護(hù)管理體系還需不斷深入探索，以達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)及時(shí)分析、網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)故障迅速發(fā)現(xiàn)，將網(wǎng)絡(luò)維護(hù)逐步實(shí)現(xiàn)預(yù)防修的目標(biāo)。
摘 要 數(shù)字通信系統(tǒng)原理課程是電子信息和通信類專業(yè)的基礎(chǔ)課程。結(jié)合高職學(xué)生特點(diǎn)，從教學(xué)方式、考核方法、實(shí)踐教學(xué)等不同環(huán)節(jié)進(jìn)行改革探索，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
關(guān)鍵詞 高職；數(shù)字通信系統(tǒng)原理；教學(xué)改革
數(shù)字通信系統(tǒng)原理作為電子通信的一門入門課程，是重慶電訊職業(yè)學(xué)院移動(dòng)通信專業(yè)的一門主干課。本課程主要介紹通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、信源編碼、信道編碼、數(shù)字基帶信號(hào)傳輸、數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)及信道編碼的原理與方法。通過該課程，可使得學(xué)生掌握基礎(chǔ)的數(shù)字通信知識(shí)，熟悉當(dāng)前通信技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展的趨勢(shì)。同時(shí)有效培養(yǎng)學(xué)生在通信知識(shí)方面的素養(yǎng)，為后續(xù)做準(zhǔn)備。
本課程的先修課程有高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、信號(hào)與系統(tǒng)、通信電子電路等，后續(xù)課程有移動(dòng)通信、光纖通信、衛(wèi)星通信、程控交換等。綜合來講，該課程為銜接專業(yè)與基礎(chǔ)的課程，同時(shí)也為通信專業(yè)的主要課程。該課程典型的特點(diǎn)為直觀性比較差、內(nèi)容比較抽象，同時(shí)理論性的東西非常強(qiáng)，需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)分析能力，對(duì)原本基礎(chǔ)比較薄弱的高職學(xué)生的學(xué)習(xí)而言，存在很大的難度。因此，如何做好對(duì)該門課程的教學(xué)成為當(dāng)前思考的重點(diǎn)，也是本課程改革的重點(diǎn)。
1 注重教學(xué)理念，改革教學(xué)內(nèi)窖
當(dāng)代職業(yè)教育的特點(diǎn)是培養(yǎng)具有職業(yè)性和應(yīng)用能力的專門型人才。因此，在教育中通常采用就業(yè)作為培養(yǎng)的導(dǎo)向。對(duì)此，在課程內(nèi)容的選擇上，首先非常注意教材的選取，主要原因在于教材作為教學(xué)的根本，將對(duì)教學(xué)起著最為直接的影響，也會(huì)對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性起到很大的作用。
當(dāng)前，數(shù)字通信系統(tǒng)原理課程的教材比較豐富，研究的理論也比較深，但是實(shí)踐方面的內(nèi)容比較少，使得教材對(duì)高職學(xué)生來講存在一定的差距。經(jīng)過對(duì)比，重慶電訊職業(yè)學(xué)院移動(dòng)通信專業(yè)選用人民郵電出版社出版的21世紀(jì)高職高專通信教材《數(shù)字通信系統(tǒng)原理》。該教材的特點(diǎn)是以現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)為背景，從共性出發(fā)，系統(tǒng)介紹數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念、基本原理和相關(guān)技術(shù)。通過本書學(xué)習(xí)，能對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)建立起總體上的概念。本書側(cè)重于系統(tǒng)，不強(qiáng)調(diào)電路細(xì)節(jié)和數(shù)學(xué)分析，在內(nèi)容的處理上強(qiáng)調(diào)物理概念，用直觀的方法解釋問題；對(duì)于重難點(diǎn)問題，均給出應(yīng)用示例，通過示例說明原理與實(shí)際應(yīng)用的關(guān)系，并通過應(yīng)用加深對(duì)基本概念和基本原理的理解，理論知識(shí)緊密聯(lián)系實(shí)際。該教材對(duì)于高職學(xué)生易學(xué)易懂，適合高職院校數(shù)字通信系統(tǒng)原理課程教學(xué)。
其次，本著在教學(xué)中應(yīng)有所建樹的思想，突出以人為本的教學(xué)理念和注重應(yīng)用的教學(xué)。在教學(xué)中一方面著手對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)容、方法等的引導(dǎo)；另一方面突出重點(diǎn)，對(duì)學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和要點(diǎn)進(jìn)行解決。對(duì)此，在教學(xué)中提出通過“以線帶點(diǎn)”的方式，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)線的關(guān)聯(lián)，從容實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容體系的改革。
確定課程教學(xué)的主線 如何結(jié)合高職院校的特定教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇性的教學(xué)，成為改革的第一步。對(duì)此，刪除教材中理論性比較強(qiáng)的內(nèi)容，盡量回避其中比較繁瑣的公式。同時(shí)結(jié)合應(yīng)用的實(shí)際，對(duì)通信系統(tǒng)的模型進(jìn)行選擇性學(xué)習(xí)。強(qiáng)調(diào)通信系統(tǒng)整體概念的建立，根據(jù)信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、接收和恢復(fù)過程，用一個(gè)典型數(shù)字通信系統(tǒng)的組成框圖作為學(xué)習(xí)的總路線圖，將各功能框圖稱為“節(jié)點(diǎn)”，各功能框圖的有向線段稱為“線”。以路線圖中的節(jié)點(diǎn)涉及的典型技術(shù)理論分析為重點(diǎn)，以信號(hào)流程為主線，以線帶點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生通信系統(tǒng)的宏觀分析和微觀分析方法。
在教學(xué)過程中，首先通過精心制作教學(xué)課件，對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的“點(diǎn)”和“線”進(jìn)行詳細(xì)的講解，以此查看其中的內(nèi)在聯(lián)系，從而使得學(xué)生充分理解通信的本質(zhì)――就是將大量的信息進(jìn)行高效和無失真的傳輸，并在傳輸中實(shí)現(xiàn)信息安全。從微觀上精選典型技術(shù)，重點(diǎn)分析基本理論模塊。其次，對(duì)各個(gè)不同的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行均勻分配，明確重點(diǎn)，對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行不同教學(xué)，強(qiáng)調(diào)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，從而深化“點(diǎn)線關(guān)聯(lián)”的思維。
注重典型技術(shù)和基本理論 從微觀的角度選擇實(shí)用的、典型的技術(shù)和基礎(chǔ)的理論模塊；從宏觀上來講則是以數(shù)字信號(hào)傳輸作為主線，通過逐步開展典型技術(shù)的學(xué)習(xí)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)具體的技術(shù)的分析。在教學(xué)活動(dòng)中，針對(duì)高職學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不貪多求全，而是精選典型技術(shù)進(jìn)行微觀分析，注意激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)字通信的基本結(jié)構(gòu)體系。具體的做法是將全課程分為通信系統(tǒng)概論、信號(hào)與通信信道、信源編碼、數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸、信道編碼、差錯(cuò)控制編碼、信道復(fù)用與多址技術(shù)及數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸、定時(shí)與同步八個(gè)核心模塊。對(duì)其中不同的模塊進(jìn)行不同的分析，并對(duì)其中實(shí)用性的技術(shù)進(jìn)行講解。
2 更新教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力
在進(jìn)行通信學(xué)原理教學(xué)時(shí)，一定要采取有效的教學(xué)方法在課堂上吸引學(xué)生的注意力，增強(qiáng)教學(xué)效果，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。選擇教學(xué)方式時(shí)要避免采用“灌輸式”等讓學(xué)生處于被動(dòng)地位的教學(xué)方法，課堂上要以學(xué)生為主體，采用提問的方式積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，從而引起他們的學(xué)習(xí)興趣，讓他們主動(dòng)去思考，激發(fā)他們的創(chuàng)造性思維。讓學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，還能探索適合自己的學(xué)習(xí)方法，使他們由“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)向“會(huì)學(xué)”。
“啟發(fā)式”教學(xué) 教師作為課堂教學(xué)的媒介，采用啟發(fā)式的教學(xué)方式，并通過循序漸進(jìn)的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，最后再通過教師進(jìn)行總結(jié)和分析。通過采用啟發(fā)式教學(xué)可以有效地避免概念出現(xiàn)混淆，明白知識(shí)點(diǎn)的具體應(yīng)用和通過分析歸納出相應(yīng)的原理等，以此來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，此外還可以使學(xué)生分析、解決問題的能力得到培養(yǎng)和提高。啟發(fā)式教學(xué)是一種互動(dòng)、討論式的教學(xué)方法，這種方式的教學(xué)不僅有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性及分析問題、解決問題的能力，更可有效提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、表達(dá)能力等。
“研討式”教學(xué)模式 “研討式”教學(xué)是一種新的教學(xué)模式。它以解決問題為主題思想，教師設(shè)立相關(guān)的課題或者是創(chuàng)造相關(guān)的問題情境，學(xué)生進(jìn)行集體討論、查找相關(guān)資料，并且進(jìn)行實(shí)踐、探索，然后提出解決問題的方法策略。教師在這個(gè)過程中不直接參與，只是給予一定的指導(dǎo)。在這個(gè)過程中，學(xué)生既掌握了知識(shí)，還鍛煉了自己的思維能力和解決問題的能力，從“學(xué)會(huì)”的層面邁向“會(huì)學(xué)”的層面。比如隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活與其聯(lián)系越來越緊密，我國已經(jīng)進(jìn)入第三代移動(dòng)通信全面運(yùn)行的階段，形成了移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營商三足鼎立的局面。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，目前三大運(yùn)營商為了追求更高的信息承載能力，已經(jīng)紛紛由3G網(wǎng)絡(luò)向4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并且不斷爭相占領(lǐng)市場(chǎng)份額。教師可以在現(xiàn)代移動(dòng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其中的課題進(jìn)行研究。
結(jié)合當(dāng)前移動(dòng)通信的發(fā)展情況，引導(dǎo)學(xué)生選擇相關(guān)的課題進(jìn)行研究，如“移動(dòng)通信新技術(shù)研究”“3G在中國”“3G之后物聯(lián)網(wǎng)”等。通過這些課題的研究，讓學(xué)生利用知網(wǎng)下載相關(guān)文獻(xiàn)，在圖書館查閱相關(guān)資料，上網(wǎng)搜集相關(guān)技術(shù)的最新信息，給學(xué)生提供思考及討論問題的機(jī)會(huì)。這樣的學(xué)習(xí)方式可以開闊學(xué)生視野、拓寬知識(shí)面，利于提高他們的綜合能力，最重要的是吸引他們主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
學(xué)生主導(dǎo)式教學(xué)模式 對(duì)通信課程來說，它擁有相對(duì)完整的理論體系，前后內(nèi)容聯(lián)系緊密，理論性非常強(qiáng)，抽象度高，并且涉及很多數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)于學(xué)生來說學(xué)習(xí)難度非常大。因此，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候，應(yīng)首先注重對(duì)學(xué)生各項(xiàng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的靈活應(yīng)用，并將其進(jìn)行融會(huì)貫通。學(xué)生主導(dǎo)式教學(xué)法提倡學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，采用靈活的學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生靈活運(yùn)用已經(jīng)掌握的基本知識(shí)體系，從而在整體上對(duì)通信系統(tǒng)理論體系進(jìn)行把握。
任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式 “任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)”也是近年興起的全新教學(xué)模式。采用這種方式進(jìn)行教學(xué)，可以給學(xué)生安排一些相對(duì)具體的任務(wù)，在任務(wù)完成的過程中了解基礎(chǔ)的技能、知識(shí)。以該課程為例進(jìn)行論述，課程的學(xué)習(xí)任務(wù)以工作任務(wù)為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好之后，以工作任務(wù)和情景描述為開端具體引入。在對(duì)課程的學(xué)習(xí)中，以實(shí)際的系統(tǒng)作為教學(xué)樣板，先對(duì)系統(tǒng)的特征、功能、工作方式等引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，再采用項(xiàng)目分解的方式，將相關(guān)的知識(shí)體系傳遞給他們。
3 對(duì)教學(xué)手段和考核方法進(jìn)行改進(jìn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性
結(jié)合多媒體技術(shù)手段 通信課程在一定的程度上非常抽象，且具有很強(qiáng)的理論性。因此，在教學(xué)中，簡單的口述等方式不能將知識(shí)完全表達(dá)出來。在教學(xué)中必須借助現(xiàn)代多媒體的方式，通過電腦制作的課件、錄制教學(xué)錄像和短片等，直觀表述一些抽象、不易理解的內(nèi)容。此外，利用多媒體進(jìn)行教學(xué)，尤其是播放一些動(dòng)畫效果，可以吸引學(xué)生的注意力，提高教學(xué)效率。
加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí) 學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)可以通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行鞏固，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)還能提高學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力。由于數(shù)字通信系統(tǒng)原理課程具有抽象性和理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，所以最好安排隨堂實(shí)驗(yàn)鞏固該課時(shí)所學(xué)的知識(shí)。尤其是PAM、FSK等驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，更要和課堂內(nèi)容緊密結(jié)合。可以憑借仿真軟件如MATLAB仿真相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，使這些抽象原理更加形象，并能在課堂上直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助他們進(jìn)行理解。
充分利用數(shù)字通信系統(tǒng)原理課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源 數(shù)字通信系統(tǒng)原理課程教學(xué)網(wǎng)站上有豐富的學(xué)習(xí)資源，并為教師和學(xué)生提供了學(xué)習(xí)討論的平臺(tái)。該教學(xué)網(wǎng)站包括課程介紹模塊、授課PPT模塊、課后練習(xí)模塊、師生互動(dòng)模塊等，學(xué)生可以隨時(shí)下載學(xué)習(xí)資源，還可以和教師進(jìn)行在線交流。
改革考核形式，發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性 傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)原理課程的考核方式為期末筆試，這種考核方式能全面地考查學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的掌握程度，但是不能全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。因此，要對(duì)考核形式進(jìn)行改革，采取筆試、面試和實(shí)踐三者結(jié)合的考核方式，分別考核學(xué)生的理論知識(shí)掌握情況、利用知識(shí)分析和解決問題的能力、所學(xué)知識(shí)在實(shí)踐中的運(yùn)用能力。
4 結(jié)束語
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的教學(xué)手段和教學(xué)方法。因此，如何利用這些新的教學(xué)手段和教學(xué)方法達(dá)到課程培養(yǎng)目標(biāo)是高職教育面臨的新問題。為了保證高職院校培養(yǎng)的人才適應(yīng)社會(huì)需求，數(shù)字通信系統(tǒng)原理課程教學(xué)要進(jìn)行改革，采用新的教學(xué)方法手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而促進(jìn)學(xué)生的全方面發(fā)展。
摘要：針對(duì)當(dāng)前社會(huì)對(duì)信息科學(xué)技術(shù)人才的創(chuàng)新能力需求及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法做了大的改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)不再采用實(shí)驗(yàn)箱來完成，而是采用軟件仿真來實(shí)現(xiàn)，不僅可以使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握該課程的理論知識(shí)，而且通過實(shí)驗(yàn)的操作提高他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真；教學(xué)改革；通信系統(tǒng)原理；創(chuàng)新能力
隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和通信技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，通信系統(tǒng)的復(fù)雜度迅速增長，這就要求掌握現(xiàn)代通信理論和技術(shù)的高級(jí)技術(shù)人才日益增多。因此，如何讓本科學(xué)生更好地掌握現(xiàn)代數(shù)字通信中以調(diào)制解調(diào)技術(shù)和通信信道的性能分析為代表的新技術(shù)及其應(yīng)用能力，適應(yīng)市場(chǎng)需要，拓寬就業(yè)渠道，是電子信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)面臨的緊迫任務(wù)。因此，在普通高校我們的教育目標(biāo)就是要培養(yǎng)具有扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)、有較寬領(lǐng)域的工程技術(shù)基礎(chǔ)和有一定專業(yè)知識(shí)的高級(jí)工程技術(shù)人才，尤其是作為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，他們將來是國家信息科學(xué)技術(shù)行業(yè)的中流砥柱，因此，他們不僅要掌握好電子專業(yè)方面的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)用技術(shù)，還必須要掌握一些有關(guān)通信技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)用技術(shù)?？紤]到通信技術(shù)的發(fā)展和更新速度，采取以往購買硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備來提高學(xué)生實(shí)踐能力的方式，一方面購買設(shè)備需要申報(bào)的時(shí)間相對(duì)較長，往往難以跟得上學(xué)生的實(shí)際需求；另一方面購入的設(shè)備淘汰較快，容易造成浪費(fèi)。如某大學(xué)在進(jìn)行本科教學(xué)評(píng)估時(shí)購入了價(jià)值400萬的通信原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不到4年這批設(shè)備已面臨淘汰的困境。因此，解決上述問題的一個(gè)有效方法是采用虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。也就是通過建立器件、部件乃至系統(tǒng)的模型，并用模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真，利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算處理能力，完成對(duì)通信設(shè)備與系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)以及性能優(yōu)化與評(píng)估測(cè)試。更為重要的是由于采用軟件技術(shù)仿真實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的更新更容易。有專家指出利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模理論和方法是推動(dòng)仿真技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。美國等發(fā)達(dá)國家在仿真領(lǐng)域一直是將建模理論和方法的研究工作列為重中之重。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)的優(yōu)良特性，將成為今后人們特別重視和大力發(fā)展的綜合技術(shù)。
一、教學(xué)中存在的問題
目前在大多數(shù)開設(shè)通信原理實(shí)驗(yàn)課的高校，所有的通信原理實(shí)驗(yàn)仍然全部采用實(shí)驗(yàn)箱來完成，但是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的性能問題，在實(shí)驗(yàn)操作過程中會(huì)導(dǎo)致某些實(shí)驗(yàn)無法得出正確的結(jié)果，而且學(xué)生也無法對(duì)實(shí)驗(yàn)原理框圖進(jìn)行逐點(diǎn)的波形分析，實(shí)驗(yàn)效果并不理想。而且綜合性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很少，無法給學(xué)生提供更大的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。采用實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn)屬于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的正確與否依靠實(shí)驗(yàn)箱的性能，而實(shí)驗(yàn)箱設(shè)備由于操作的學(xué)生較多，出現(xiàn)損壞的情況比較嚴(yán)重，而廠家來維修的時(shí)間有限，所以會(huì)導(dǎo)致上實(shí)驗(yàn)課能用的實(shí)驗(yàn)箱的數(shù)目大大減少，極大地影響了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。而如果采用虛擬實(shí)驗(yàn)來做這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，它與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)除了在性能、易用性、用戶可定制性等方面具有更多優(yōu)點(diǎn)外，在工程應(yīng)用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益方面也具有突出優(yōu)勢(shì)。此外，傳統(tǒng)的通信原理實(shí)驗(yàn)主要通過硬件電路實(shí)現(xiàn)各功能模塊，由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)，用示波器觀察各點(diǎn)波形。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，往往得不到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且學(xué)生面對(duì)復(fù)雜的電路板難以從系統(tǒng)的觀點(diǎn)去分析各點(diǎn)波形關(guān)系。因此，設(shè)計(jì)出一套與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相配合的虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，采用軟件模擬的方法，通過靈活調(diào)節(jié)各個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，靈活控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，便可很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)通信原理實(shí)驗(yàn)的不足，同時(shí)可降低實(shí)驗(yàn)設(shè)備成本和節(jié)省經(jīng)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)在沒有購買新模塊的情況下完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
二、教學(xué)改革探索
1.教學(xué)內(nèi)容的改革?！锻ㄐ畔到y(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)》課所包含的內(nèi)容很廣，里面涉及有基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和綜合性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)又短，如何在學(xué)時(shí)有限的情況下，掌握如此多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如果采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱來做，是全部完成不了的，只有選取有代表性的實(shí)驗(yàn)來完成，而如果采用計(jì)算機(jī)仿真來實(shí)現(xiàn)的話，就有大量的時(shí)間來完成，而且即使上課時(shí)間完成不了，學(xué)生還可以回家繼續(xù)來完成。這樣對(duì)掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)提供了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)支持。目前，雖然傳統(tǒng)通信實(shí)驗(yàn)中有部分實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)仿真來實(shí)現(xiàn)，但只是采用軟件編譯出結(jié)果，看不到原理框圖，無法進(jìn)行全面分析。為了讓教學(xué)內(nèi)容更豐富多彩，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中將所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用統(tǒng)一軟件仿真平臺(tái)，全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用計(jì)算機(jī)仿真的方法在同一個(gè)平臺(tái)下進(jìn)行調(diào)用來完成。學(xué)生在該軟件平臺(tái)下完成課程大綱所要求的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而且能根據(jù)教師要求完成綜合性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的仿真，并能根據(jù)不斷出現(xiàn)的新技術(shù)如3G等，及時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真，讓學(xué)生真正掌握通信原理技術(shù)。軟件平臺(tái)界面如圖1所示。
基本實(shí)驗(yàn)有眼圖實(shí)驗(yàn)、AMI/HDB3編譯碼過程實(shí)驗(yàn)、抽樣定理與PAM調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)、PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)、？蓀M實(shí)驗(yàn)、FSK實(shí)驗(yàn)、BPSK實(shí)驗(yàn)等。針對(duì)現(xiàn)代調(diào)制解調(diào)新技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仿真，包括GSM蜂窩移動(dòng)通信使用的GMSK技術(shù)，CDMA使用的QPSK和擴(kuò)頻技術(shù)，無線局域網(wǎng)用到的QAM等。綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生適應(yīng)不斷發(fā)展的通信技術(shù)，幫助通信專業(yè)的學(xué)生在通信系統(tǒng)領(lǐng)域建立一個(gè)較為完整的框架體系，有利于對(duì)其所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合和提高。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求學(xué)生根據(jù)教師要求自動(dòng)建模，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。
2.教學(xué)手段的改革。采用軟件仿真的實(shí)驗(yàn)手段突破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，由于將通信原理實(shí)驗(yàn)課程大綱所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用計(jì)算機(jī)仿真來實(shí)現(xiàn)，提高了學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件的能力，而且它與實(shí)驗(yàn)箱配合起來使用可以使學(xué)生更好地掌握通信系統(tǒng)的構(gòu)成及原理。①教學(xué)方式的改革：在教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，教師在上課前指導(dǎo)學(xué)生先進(jìn)行理論知識(shí)的復(fù)習(xí)，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)的軟件仿真界面中都有理論的內(nèi)容；教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容讓學(xué)生進(jìn)行框圖的搭建，讓學(xué)生可以從系統(tǒng)的觀點(diǎn)去分析原理框圖中各點(diǎn)的波形圖及各點(diǎn)之間關(guān)系，而且還可以靈活設(shè)置各個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)而分析不同參數(shù)為何會(huì)有不同的結(jié)果，最后寫出分析報(bào)告。②增加通信新技術(shù)的虛擬仿真，使學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，滿足社會(huì)對(duì)這方面人才的需求。③利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，虛擬實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的遠(yuǎn)程操作，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的不足。使學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課不再受時(shí)間、地點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高教師的教學(xué)效率。④考核方式：采用上課提問和分析報(bào)告兩項(xiàng)來給成績，而不是采用以前那種實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式，杜絕了學(xué)生抄襲的行為，真正做到公平公正，從而促進(jìn)學(xué)生真正動(dòng)手動(dòng)腦去做實(shí)驗(yàn)。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和社會(huì)競爭的日益激烈，我們教學(xué)的總目標(biāo)就是要讓學(xué)生能夠真正學(xué)到知識(shí)，并在今后的工作中能學(xué)以致用，成為國家所需的高級(jí)工程技術(shù)人才，因此在教學(xué)過程中教師要不斷地根據(jù)實(shí)際情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法作一些改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力，增強(qiáng)分析問題、解決問題和動(dòng)手的能力。通過自己在任教實(shí)踐過程中對(duì)《通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)》課進(jìn)行的一些改革探索，在教學(xué)中也取得了一定的效果，但是，課程教學(xué)改革是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，目前還只處于探討和實(shí)踐階段，并不完善，需要在今后的工作實(shí)踐中不斷地加以總結(jié)和完善。
摘 要 基于“興趣是最好的老師”這一原理，本文提出將課題討論法運(yùn)用于課堂，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。按照分階段、遞進(jìn)式的教學(xué)改革思路，構(gòu)建光纖通信系統(tǒng)課程的一系列子課題，創(chuàng)新課程的教學(xué)和實(shí)踐方案。實(shí)踐表明：課題討論法在課程中的靈活運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、探索精神和自學(xué)能力，提高教學(xué)效率。
關(guān)鍵詞 課題討論法 光纖通信原理與系統(tǒng) 教學(xué)改革
1960年梅曼發(fā)明了世界上第一臺(tái)激光器，隨后科學(xué)家高錕提出光纖，伴隨兩者發(fā)展促進(jìn)了光纖通信的不斷進(jìn)步。目前國家級(jí)的電信網(wǎng)骨干大部分采用光纖通信系統(tǒng)，相關(guān)技術(shù)也已深入社會(huì)各層面，是現(xiàn)代社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施中的關(guān)鍵。近年來，“光纖通信原理與系統(tǒng)”課程作為國內(nèi)外高校電子信息、通信工程、光電子等專業(yè)的重要課程，具有較強(qiáng)的實(shí)用性、前沿性和探索性，在整個(gè)學(xué)科建設(shè)中占有重要地位。
“光纖通信原理與系統(tǒng)”課程的特點(diǎn)是理論部分難度較大、知識(shí)點(diǎn)更新快、具有一定的工程性，還涉及若干現(xiàn)代通信設(shè)備。現(xiàn)實(shí)狀況是教材更新慢、實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后行業(yè)發(fā)展，課時(shí)不斷減少。因此，如何高效利用有限課時(shí)，將課程的理論知識(shí)、光纖通信系統(tǒng)的最新技術(shù)以及相關(guān)光器件介紹給學(xué)生，是教師面臨的巨大挑戰(zhàn)?；诖耍覀兲岢鰧⒄n題討論法運(yùn)用于課堂，改變過去單一的課堂講授方法，激發(fā)學(xué)生的主體性，提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。
1 課題討論法的定義
課題討論法是指教師在課堂教學(xué)活動(dòng)中，利用師生以及學(xué)生間平等、民主、和諧的時(shí)空環(huán)境，就與課堂教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的某一子課題，以小組或者班級(jí)為單位開展積極的討論、爭論甚至辯論，拓寬思路，各抒己見，交換看法，互相啟發(fā)，取長補(bǔ)短，從而理解知識(shí)、掌握真理、受到教育、培養(yǎng)素質(zhì)與能力的一種教學(xué)方法與教學(xué)模式。①②
2 課題討論法的運(yùn)用
課題討論法的實(shí)施需要按照兩步走：（1）基礎(chǔ)層次：子課題相關(guān)的理論教學(xué)，以教師講授為主，輔以相關(guān)的教學(xué)方法的創(chuàng)新和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化;（2）提高層次：子課題相關(guān)的拓寬及應(yīng)用，以學(xué)生為主，進(jìn)行匯報(bào)和討論。
2.1 基礎(chǔ)層次
2.1.1 教學(xué)方法創(chuàng)新
摒棄傳統(tǒng)教學(xué)方法的某些弊端，在課程教授過程中基于不同教學(xué)內(nèi)容，采用不同的教學(xué)方法。例如：（1）可以充分發(fā)揮多媒體技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)中的作用，播放與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的圖片、動(dòng)畫以及視頻，增強(qiáng)學(xué)生的感官印象，使其更容易接受。（2）為了加深學(xué)生對(duì)光纖器件的理解，掌握器件的類型、特性、參數(shù)及用途，盡可能給學(xué)生展示器件實(shí)物。（3）在課堂中穿插一些合適的例題和隨堂練習(xí)，提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，提高聽課效率。
2.1.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
本課程中，有些內(nèi)容在先修課程中已經(jīng)學(xué)過，例如第三章《光發(fā)送機(jī)》，其中關(guān)于光源的物理基礎(chǔ)、半導(dǎo)體激光器和LED 的介紹，以及第四章《光接收機(jī)》中的檢測(cè)器的介紹，均是對(duì)之前課程（“光電子學(xué)”和“激光原理”）中知識(shí)點(diǎn)的重復(fù)。進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的改革，可以削減已學(xué)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)課時(shí)，適當(dāng)增加光纖通信領(lǐng)域最新的技術(shù)和器件的講解。
教材的選用對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生動(dòng)手能力有著重要作用，故而應(yīng)該盡量選擇和教學(xué)大綱一致的教材。然而，現(xiàn)實(shí)情況是找到這樣教材的機(jī)會(huì)不多，教學(xué)時(shí)總要增加或者刪除部分內(nèi)容，不能達(dá)到最佳的教學(xué)效果。一方面，在教學(xué)中盡量采用新教材，注重新技術(shù)和新理論的介紹。另一方面，補(bǔ)充和修訂現(xiàn)有教材，希望能夠通過團(tuán)隊(duì)的努力，編寫出合適的教材。
2.2 提高層次
通過基礎(chǔ)層次的訓(xùn)練，學(xué)生已經(jīng)掌握了與子課題相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)的理論基礎(chǔ)。提高層次中，要求學(xué)生帶著教師設(shè)計(jì)的子課題任務(wù)，進(jìn)行文獻(xiàn)的查閱、資料的概括、方案制定、可行性分析、設(shè)計(jì)、仿真以及某些元器件的采購等工作。這個(gè)階段應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，分析解決實(shí)際問題，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和能力。具體實(shí)施如下：
2.2.1 學(xué)生分組
分組之前，需要教師做好功課。各組學(xué)生由學(xué)習(xí)好、一般和基礎(chǔ)較差的同學(xué)搭配組合。課程內(nèi)容，除緒論部分，其余章節(jié)都會(huì)安排子課題任務(wù)，任務(wù)會(huì)提前下達(dá)到各組。每組需要自己選舉組長，在組長的組織安排下進(jìn)行資料的搜集和概括、任務(wù)的分解和執(zhí)行等工作。課堂會(huì)安排時(shí)間，讓各組匯報(bào)、討論各個(gè)子課題，老師和各組選派的代表進(jìn)行打分，分?jǐn)?shù)最終記入期末成績中。在這個(gè)過程中，也有一些需要注意的地方：（1）各組的匯報(bào)，教師可以要求每次選舉不同的代表上臺(tái)進(jìn)行陳述，這樣就可以使得每個(gè)同學(xué)都參與其中，每個(gè)個(gè)體都能得到鍛煉。（2）各組匯報(bào)完畢，安排自由討論。在討論過程中，教師要注意把握現(xiàn)場(chǎng)，適當(dāng)引導(dǎo)，切忌部分討論慢慢偏離主題，或者個(gè)別討論太過激烈。有時(shí)如果問題較少，需要教師適當(dāng)提示，將討論進(jìn)一步深化、細(xì)化。（3）各組匯報(bào)和討論結(jié)束后，教師進(jìn)行總結(jié)。教師應(yīng)該提前對(duì)子課題進(jìn)行最新前沿的資料調(diào)研總結(jié)，如果學(xué)生在課堂涉及、討論過的部分可以簡略，部分學(xué)生未能查閱的內(nèi)容，可以進(jìn)行詳細(xì)的補(bǔ)充。這樣，經(jīng)過師生合力，可以將每個(gè)子課題討論充分、將其發(fā)展了解清楚。（4）各組匯報(bào)時(shí)，教師和各組代表進(jìn)行打分，教師可以提前制定打分標(biāo)準(zhǔn)，其中包括：匯報(bào)內(nèi)容的準(zhǔn)備情況、PPT的制作精美程度、代表上臺(tái)發(fā)言的表現(xiàn)（聲音是否洪亮、表達(dá)是否清晰、思路是否敏捷等）、各組參與討論的積極程度等，盡量劃分全面細(xì)致，有所偏重，體現(xiàn)公平公正。
其次，各個(gè)分組也是相應(yīng)的學(xué)習(xí)小組，大家除去共同準(zhǔn)備完成子課題任務(wù)，還增加了相互接觸的機(jī)會(huì)。利用這樣的機(jī)會(huì)，小組中基礎(chǔ)差的同學(xué)可在學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生幫助下，克服學(xué)習(xí)中遇到的困難。大家一起學(xué)習(xí)，一起進(jìn)步。
此外，多人共同完成一個(gè)任務(wù)有助于發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。這個(gè)過程可以培養(yǎng)學(xué)生與人相處的能力、遇到問題如何有效溝通、接到任務(wù)如何利用團(tuán)隊(duì)的力量完成、學(xué)會(huì)進(jìn)行任務(wù)的分解和落實(shí)到個(gè)人以及體驗(yàn)到集體的榮譽(yù)感等。這些能力和品質(zhì)的培養(yǎng)，比在這過程中學(xué)會(huì)的一些書本知識(shí)更為重要。
2.2.2 設(shè)計(jì)子課題
課程內(nèi)容涉及到光纖光纜、光源與光發(fā)送機(jī)、光檢測(cè)器與光接收機(jī)、光放大器、光無源器件和光波通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。教師需要在子課題任務(wù)的設(shè)計(jì)方面花費(fèi)心思，下達(dá)既有新意又有實(shí)際意義的任務(wù)。
由于整個(gè)課程的授課順序是先介紹構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)的各個(gè)部分，后講解系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？梢栽诟鳂?gòu)成部件的講解章節(jié)中，下達(dá)查閱最新光器件發(fā)展的任務(wù)，例如：新型光纖光纜結(jié)構(gòu)、光源（LD和LED）的發(fā)展情況、檢測(cè)器件的性能、最新光器件的種類。原本這些知識(shí)點(diǎn)，如果采用教師查閱課堂講授的方式，一是無法查閱全面，其次講解只能蜻蜓點(diǎn)水，學(xué)生聽得稀里糊涂。現(xiàn)在通過子課題任務(wù)的方式，學(xué)生在上課之前，已經(jīng)利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)了最新的技術(shù)和器件，對(duì)其已經(jīng)有所了解，課堂的匯報(bào)討論又將這一子課題的內(nèi)容擴(kuò)充完善，印象加深。另外，進(jìn)行這類光器件的介紹與討論時(shí)，可從實(shí)驗(yàn)室借來一些真實(shí)的器件，并在子課題中設(shè)置一些器件使用方面的任務(wù);也可以采購若干常用的光器件分發(fā)到各組，布置與其相關(guān)的小任務(wù)。這能夠在一定程度上解決理論和實(shí)踐脫節(jié)的問題，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，幫助其學(xué)以致用。最后一章光波系統(tǒng)設(shè)計(jì)的講解時(shí)，受到實(shí)際條件的限制，也許無法搭建一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)，但是此處可以巧用仿真軟件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此時(shí)子課題就可以布置用軟件仿真進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模擬，該任務(wù)需要占用較長的課后時(shí)間，在具體考核時(shí)可以適當(dāng)增加這部分內(nèi)容的分?jǐn)?shù)。
2.3 建立全面的評(píng)價(jià)體系
借助提高層次中課題分組討論環(huán)節(jié)，打破以往單一的期末閉卷考試方式。建立起既重理論，又重實(shí)踐;既重結(jié)果，也重過程的考核方式。此外，為了提高學(xué)生積極性，減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)，適當(dāng)提高分組討論環(huán)節(jié)得分在期末總成績中占的比例。通過這樣的方式，可以增加學(xué)生課后學(xué)習(xí)的積極性，接觸到更多該領(lǐng)域的前沿知識(shí)。
3 總結(jié)
“光纖通信原理與系統(tǒng)”是一門非常重要的專業(yè)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解光纖通信發(fā)展的歷史;知道光纖通信技術(shù)及光器件的最新發(fā)展動(dòng)態(tài);掌握光纖、光源、光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)、光放大器等的工作原理和特性;理解光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路、方法及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。為學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)前的職業(yè)準(zhǔn)備，使學(xué)生在畢業(yè)后能夠順利地、獨(dú)立地從事光纖通信方面的工作。
通過本項(xiàng)目的開展，一方面有利于提高教學(xué)水平、促進(jìn)課程建設(shè);另一方面可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地掌握光纖通信方面的專業(yè)知識(shí)，為人才培養(yǎng)提供有力的支持。同時(shí)可供我校其他院系及國內(nèi)普通工科高校開設(shè)和建設(shè)“光纖通信原理與系統(tǒng)”課程的同行們作一個(gè)參考。
論文關(guān)鍵詞：高速公路；通信；原理
論文摘要：本文主要釷對(duì)高速公路通信系統(tǒng)的應(yīng)用原理進(jìn)行闡述。
高速公路機(jī)電工程中的通信系統(tǒng)屬于基礎(chǔ)類設(shè)施，主要為收費(fèi)、監(jiān)控系統(tǒng)提供信息(話音、數(shù)據(jù)、圖像)傳輸通道，由光纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)、程控?cái)?shù)字交換系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)等組成。根據(jù)其通信系統(tǒng)在高速公路行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，高速公路通信網(wǎng)主要由長途通信干線傳輸網(wǎng)、程控?cái)?shù)字交換機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、圖像傳輸網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)等部分組成,下面我們重點(diǎn)對(duì)其各主要組成部分的使用原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。
1收費(fèi)系統(tǒng)
高速公路收費(fèi)系統(tǒng)一般采用半自動(dòng)收費(fèi)方式，即人工判別車型，車道入口發(fā)放通行卷，出口驗(yàn)卷，計(jì)算通行費(fèi)，人工收費(fèi)，計(jì)算機(jī)管理，輔以車輛檢測(cè)器校核，閉路電視監(jiān)視。目前，提倡計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)。遠(yuǎn)期，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)方式。通行卷有采用非接觸式IC卡，也有采用磁卡。為便于計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)區(qū)域內(nèi)均應(yīng)采用同一種通行卷。
1.1計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)一般分兩級(jí)，即收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和收費(fèi)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。收費(fèi)站控制室計(jì)算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場(chǎng)車道控制計(jì)算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成中心獨(dú)立的局域網(wǎng)。各局域網(wǎng)之間、收費(fèi)中心與區(qū)域拆帳中心之間需要通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行勾通。
1.2收費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸
收費(fèi)數(shù)據(jù)分三級(jí)管理:收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)、收費(fèi)站計(jì)算機(jī)及收費(fèi)車道計(jì)算機(jī)。收費(fèi)站與收費(fèi)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過數(shù)據(jù)通道直接傳輸?shù)?，各通信站的ONU設(shè)備提供必要的2Mbps(G.703)數(shù)據(jù)通道接口。通信與收費(fèi)系統(tǒng)是通過收費(fèi)站和收費(fèi)中心的路由器連接起來的，在區(qū)域收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)的情況下，路由器至少要具備兩個(gè)E1(G.703)接口，一路傳往收費(fèi)中心，一路傳往區(qū)域拆賬中心。
1.3收費(fèi)圖像傳輸
收費(fèi)系統(tǒng)在個(gè)收費(fèi)站廣場(chǎng)出口均設(shè)置了攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像信號(hào)既要傳到相應(yīng)的收費(fèi)站又要傳到收費(fèi)/監(jiān)控中心。從攝像機(jī)到收費(fèi)站的視頻及控制信號(hào)傳輸是由收費(fèi)系統(tǒng)完成的，而圖像及控制信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控有所不同，未采用復(fù)用方式，庵個(gè)攝像機(jī)圖像對(duì)應(yīng)一芯光纖，而控制信號(hào)是經(jīng)MODEM通過通信系統(tǒng)的話路通道傳輸?shù)摹?
2通信系統(tǒng)
2.1通信干線傳輸
長途通信干線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與否，決定著整個(gè)通信系統(tǒng)質(zhì)量，它不僅關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代通信網(wǎng)設(shè)計(jì)的目的，還關(guān)系到工程投資的經(jīng)濟(jì)性、合理性和可靠性。目前，高速公路機(jī)電工程基本是采用光纖通信系統(tǒng)。高速公路通信系統(tǒng)長途通信干線傳輸網(wǎng)采用光纖通信，這是因?yàn)?
高速公路通信網(wǎng)要求同時(shí)傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像通，信量較大，選用頻帶、通信容量大的光纖通信系統(tǒng)是合理的。
光纖通信具有通信容量大、抗電磁干擾能力強(qiáng)、通信質(zhì)量高、傳輸距離長等特點(diǎn)，是其它通信傳輸方式無可比擬的。
光纜通信中繼距離長，適應(yīng)公路沿線各通信站點(diǎn)間距離不一致的實(shí)際情況。
采用長波長單模光纜傳輸方式,在中等容量以上長距離傳輸系統(tǒng)中,從經(jīng)濟(jì)上占有優(yōu)勢(shì)。
2.2通信系統(tǒng)的程控交換
根據(jù)高速公路通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的內(nèi)容和特點(diǎn)，通信系統(tǒng)采用三級(jí)程控交換，第一級(jí)交換中心設(shè)在高速公路總公司通信總中心，其主要職能是完成本局終端的話務(wù)接轉(zhuǎn)，匯接所有來話、去話的轉(zhuǎn)接任務(wù)，并與二級(jí)公路網(wǎng)中心聯(lián)接，完成本局話務(wù)接續(xù)與本局以外的話務(wù)轉(zhuǎn)接；第三級(jí)交通中心分別設(shè)在各高速公路公司下屬的管理所，其主要職能是完成本局的話務(wù)接續(xù)與出入本局的話務(wù)接續(xù)。為了提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性及話務(wù)流向的需要，各級(jí)交通交換中心之間均可進(jìn)行互連，以便組成一個(gè)多迂回、多路由的程控?cái)?shù)字交換網(wǎng)。
2.3話音通信系統(tǒng)
高速公路通信網(wǎng)話音系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)電話系統(tǒng)、指令電話系統(tǒng)和移動(dòng)電話系統(tǒng)。業(yè)務(wù)電話系統(tǒng)為高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各種設(shè)施(如監(jiān)控、收費(fèi)、服務(wù)區(qū)、停車場(chǎng)、加油站、維修、交警、通信、供電、配電及養(yǎng)護(hù)等)提供內(nèi)、外業(yè)務(wù)聯(lián)系電話。業(yè)務(wù)電話為全網(wǎng)自動(dòng)撥號(hào)，業(yè)務(wù)電話網(wǎng)應(yīng)與市話公用網(wǎng)匯接。指令電話系統(tǒng)主要是為監(jiān)控總中心以及監(jiān)控中心下達(dá)交通監(jiān)控和調(diào)度指令。為便于交通控制和交警業(yè)務(wù)調(diào)度，在監(jiān)控中心和分中心可分別設(shè)置兩套指令電話控制臺(tái)，以便供公路值班員和交警值班員使用，指令電話應(yīng)自成系統(tǒng)。指令電話控制臺(tái)設(shè)置在各路公司內(nèi)，分監(jiān)控指令控制臺(tái)和交警指令控制臺(tái)，分別控制所轄路段各指令電話機(jī)和交警用指令電話機(jī)；指令電話控制臺(tái)具群呼、組呼、單呼功能及自動(dòng)錄音功能；指令電話控制臺(tái)具有轉(zhuǎn)接功能，即實(shí)現(xiàn)指令電話控制臺(tái)與指令電話機(jī)之間的轉(zhuǎn)接。
2.4移動(dòng)通信系統(tǒng)
移動(dòng)通信，就是指通信雙方至少有一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換。移動(dòng)通信不僅指雙方的通話,還應(yīng)包括數(shù)據(jù)、傳真、圖像等業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)可以自己建網(wǎng)，也可以租用郵電部建立的公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。郵電部公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全省漫游，管理也比較方便，可以省去了自己建網(wǎng)的費(fèi)用，但公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)費(fèi)用很高，同時(shí)不能完成高速公路網(wǎng)要求群呼、組呼等調(diào)度功能。自行建立高速公路移動(dòng)通信專用網(wǎng)，可以解決上述不足，但建網(wǎng)投資很大。建議高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)自己建立專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng),采用800MHz集群移動(dòng)通信系統(tǒng)。據(jù)了解，遼寧省高速公路管理系統(tǒng)應(yīng)用移動(dòng)通信較為先進(jìn)，移動(dòng)通信成為快速應(yīng)
變能力的強(qiáng)有力手段。
3監(jiān)控系統(tǒng)
高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用圖像傳輸可將道路現(xiàn)場(chǎng)的活動(dòng)圖像，利用圖像傳輸系統(tǒng)的能力把圖像信息用電信號(hào)的方式傳送到遠(yuǎn)方，清楚地再現(xiàn)在屏幕上，有利于管理人員做出控制決策。活動(dòng)圖像傳輸采用光纜傳輸方式，高速公路監(jiān)控?cái)z像點(diǎn)不太多的特點(diǎn)，一般采用一對(duì)一(一攝像頭對(duì)一監(jiān)視器)方式傳輸?shù)礁髀繁O(jiān)控中心。通過視頻切換方式，由總部的控制信號(hào)來選取所需的圖像信號(hào)，由光纜傳至監(jiān)控總部的監(jiān)視器，使總中心也能監(jiān)視到它所關(guān)心的全省高速公路運(yùn)行情況，以便進(jìn)行宏觀管理。
監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成:監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和外場(chǎng)設(shè)備。
3.1監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即情報(bào)處理系統(tǒng)，它包括通信控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、交換式集線器、終端計(jì)算機(jī)等。這些計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)，組網(wǎng)方式:收費(fèi)站控制室計(jì)算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場(chǎng)車道控制計(jì)算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成中心獨(dú)立的局域網(wǎng)，只是多了一臺(tái)通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外場(chǎng)設(shè)備與中心的數(shù)據(jù)通信管理。
3.2監(jiān)控中心的外場(chǎng)設(shè)備
監(jiān)控的外場(chǎng)設(shè)備包括車輛檢測(cè)器，可變情報(bào)板，可變限速標(biāo)志，氣像檢測(cè)器等。由于這些檢測(cè)點(diǎn)(數(shù)據(jù)采集點(diǎn))距離通信站較遠(yuǎn)，相對(duì)分散，且數(shù)據(jù)量較小，無法采用標(biāo)準(zhǔn)的高速數(shù)據(jù)接口進(jìn)行傳輸，因此在每個(gè)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)點(diǎn)配一臺(tái)MODEM,將數(shù)據(jù)傳到就近通信站的ONU，最后通過通信系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心通信控制器。
3.3監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸
監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分二級(jí)管理:監(jiān)控中心、監(jiān)控外場(chǎng)設(shè)備。通信系統(tǒng)在各站綜合業(yè)務(wù)接人網(wǎng)的ONU設(shè)備業(yè)務(wù)通道中提供足夠的2/4wVF接口，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用模擬傳輸方式，通過這些音頻接口完成，由監(jiān)控系統(tǒng)提供MO-DEM進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
3.4監(jiān)控圖像傳輸
監(jiān)控系統(tǒng)在全線設(shè)置了一定數(shù)量的攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像和控制信號(hào)均要傳至監(jiān)控中心。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)為攝像機(jī)的圖像和控制信號(hào)傳輸提供光電纜，視頻圖像信號(hào)和控制信號(hào)經(jīng)過數(shù)字/視頻復(fù)用光端機(jī)復(fù)用后，占用一根光纖。
結(jié)束語
通信系統(tǒng)在高速公路建設(shè)行業(yè)中的不斷應(yīng)用，對(duì)其技術(shù)的更新有著更高的要求。為了保證高速公路其“快速、安全、便捷、舒適”等功能特點(diǎn)能發(fā)揮，務(wù)必對(duì)其通信設(shè)備及通信技術(shù)作出更高要求。對(duì)此，只有更好地了解及熟悉通信系統(tǒng)的應(yīng)用原理，才能更好地為高速公路通信技術(shù)的不斷發(fā)展建立一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)平臺(tái)。
論文 關(guān)鍵詞：高速公路；通信；原理
論文摘要：本文主要釷對(duì)高速公路通信系統(tǒng)的應(yīng)用原理進(jìn)行闡述。
高速公路機(jī)電工程中的通信系統(tǒng)屬于基礎(chǔ)類設(shè)施，主要為收費(fèi)、監(jiān)控系統(tǒng)提供信息(話音、數(shù)據(jù)、圖像)傳輸通道，由光纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)、程控?cái)?shù)字交換系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)等組成。根據(jù)其通信系統(tǒng)在高速公路行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，高速公路通信網(wǎng)主要由長途通信干線傳輸網(wǎng)、程控?cái)?shù)字交換機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、圖像傳輸網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)等部分組成,下面我們重點(diǎn)對(duì)其各主要組成部分的使用原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。
1 收費(fèi)系統(tǒng)
高速公路收費(fèi)系統(tǒng)一般采用半自動(dòng)收費(fèi)方式，即人工判別車型，車道入口發(fā)放通行卷，出口驗(yàn)卷， 計(jì)算 通行費(fèi)，人工收費(fèi)，計(jì)算機(jī)管理，輔以車輛檢測(cè)器校核，閉路電視監(jiān)視。目前，提倡計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)。遠(yuǎn)期，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)方式。通行卷有采用非接觸式ic卡，也有采用磁卡 。為便于計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)區(qū)域內(nèi)均應(yīng)采用同一種 通行卷。
1.1 計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)一般分兩級(jí)，即收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和收費(fèi)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。收費(fèi)站控制室計(jì)算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場(chǎng)車道控制計(jì)算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成中心獨(dú)立的局域網(wǎng)。各局域網(wǎng)之間、收費(fèi)中心與區(qū)域拆帳中心之間需要通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行勾通。
1.2 收費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸
收費(fèi)數(shù)據(jù)分三級(jí)管理:收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)、收費(fèi)站計(jì)算機(jī)及收費(fèi)車道計(jì)算機(jī)。收費(fèi)站與收費(fèi)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過數(shù)據(jù)通道直接傳輸?shù)?，各通信站的onu設(shè)備提供必要的2mbps ( g . 703)數(shù)據(jù)通道接口。通信與收費(fèi)系統(tǒng)是通過收費(fèi)站和收費(fèi)中心的路由器連接起來的，在區(qū)域收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)的情況下，路由器至少要具備兩個(gè)e1(g.703)接口，一路傳往收費(fèi)中心，一路傳往區(qū)域拆賬中心。
1.3 收費(fèi)圖像傳輸
收費(fèi)系統(tǒng)在個(gè)收費(fèi)站廣場(chǎng)出口均設(shè)置了攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像信號(hào)既要傳到相應(yīng)的收費(fèi)站又要傳到收費(fèi)/監(jiān)控中心。從攝像機(jī)到收費(fèi)站的視頻及控制信號(hào)傳輸是由收費(fèi)系統(tǒng)完成的，而圖像及控制信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控有所不同，未采用復(fù)用方式，庵個(gè)攝像機(jī)圖像對(duì)應(yīng)一芯光纖，而控制信號(hào)是經(jīng)modem通過通信系統(tǒng)的話路通道傳輸?shù)摹?
2 通信系統(tǒng)
2.1 通信干線傳輸
長途通信干線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與否，決定著整個(gè)通信系統(tǒng)質(zhì)量，它不僅關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)代 通信網(wǎng)設(shè)計(jì)的目的，還關(guān)系到工程投資的 經(jīng)濟(jì) 性、合理性和可靠性。目前，高速公路機(jī)電工程基本是采用光纖通信系統(tǒng)。高速公路通信系統(tǒng)長途通信干線傳輸網(wǎng)采用光纖通信，這是因?yàn)?
高速公路通信網(wǎng)要求同時(shí)傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像通，信量較大，選用頻帶、通信容量大的光纖通信系統(tǒng)是合理的。
光纖通信具有通信容量大、抗電磁干擾能力強(qiáng)、通信質(zhì)量高、傳輸距離長等特點(diǎn)，是其它通信傳輸方式無可比擬的。
光纜通信中繼距離長，適應(yīng)公路沿線各通信站點(diǎn)間距離不一致的實(shí)際情況。
采用長波長單模光纜傳輸方式,在中等容量以上長距離傳輸系統(tǒng)中,從經(jīng)濟(jì)上占有優(yōu)勢(shì)。
2.2 通信系統(tǒng)的程控交換
根據(jù)高速公路通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的內(nèi)容和特點(diǎn)，通信系統(tǒng)采用三級(jí)程控交換，第一級(jí)交換中心設(shè)在高速公路總公司通信總中心，其主要職能是完成本局終端的話務(wù)接轉(zhuǎn)，匯接所有來話、去話的轉(zhuǎn)接任務(wù)，并與二級(jí)公路網(wǎng)中心聯(lián)接，完成本局話務(wù)接續(xù)與本局以外的話務(wù)轉(zhuǎn)接；第三級(jí) 交通 中心分別設(shè)在各高速公路公司下屬的管理所，其主要職能是完成本局的話務(wù)接續(xù)與出入本局的話務(wù)接續(xù)。為了提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性及話務(wù)流向的需要，各級(jí)交通交換中心之間均可進(jìn)行互連，以便組成一個(gè)多迂回、多路由的程控?cái)?shù)字交換網(wǎng)。
2.3 話音通信系統(tǒng)
高速公路通信網(wǎng)話音系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)電話系統(tǒng)、指令電話系統(tǒng)和移動(dòng)電話系統(tǒng)。業(yè)務(wù)電話系統(tǒng)為高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各種設(shè)施(如監(jiān)控、收費(fèi)、服務(wù)區(qū)、停車場(chǎng)、加油站、維修、交警、通信、供電、配電及養(yǎng)護(hù)等)提供內(nèi)、外業(yè)務(wù)聯(lián)系電話。業(yè)務(wù)電話為全網(wǎng)自動(dòng)撥號(hào)，業(yè)務(wù)電話網(wǎng)應(yīng)與市話公用網(wǎng)匯接。指令電話系統(tǒng)主要是為監(jiān)控總中心以及監(jiān)控中心下達(dá)交通監(jiān)控和調(diào)度指令。為便于交通控制和交警業(yè)務(wù)調(diào)度，在監(jiān)控中心和分中心可分別設(shè)置兩套指令電話控制臺(tái)，以便供公路值班員和交警值班員使用，指令電話應(yīng)自成系統(tǒng)。指令電話控制臺(tái)設(shè)置在各路公司內(nèi)，分監(jiān)控指令控制臺(tái)和交警指令控制臺(tái)，分別控制所轄路段各指令電話機(jī)和交警用指令電話機(jī)；指令電話控制臺(tái)具群呼、組呼、單呼功能及自動(dòng)錄音功能；指令電話控制臺(tái)具有轉(zhuǎn)接功能，即實(shí)現(xiàn)指令電話控制臺(tái)與指令電話機(jī)之間的轉(zhuǎn)接。
2.4 移動(dòng)通信系統(tǒng)
移動(dòng)通信，就是指通信雙方至少有一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換。移動(dòng)通信不僅指雙方的通話,還應(yīng)包括數(shù)據(jù)、傳真、圖像等業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)可以自己建網(wǎng)，也可以租用郵電部建立的公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。郵電部公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全省漫游，管理也比較方便，可以省去了自己建網(wǎng)的費(fèi)用，但公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)費(fèi)用很高，同時(shí)不能完成高速公路網(wǎng)要求群呼、組呼等調(diào)度功能。自行建立高速公路移動(dòng)通信專用網(wǎng)，可以解決上述不足，但建網(wǎng)投資很大。建議高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)自己建立專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng),采用800mhz集群移動(dòng)通信系統(tǒng)。據(jù)了解，遼寧省高速公路管理系統(tǒng)應(yīng)用移動(dòng)通信較為先進(jìn)，移動(dòng)通信成為快速應(yīng)變能力的強(qiáng)有力手段。
3 監(jiān)控系統(tǒng)
高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用圖像傳輸可將道路現(xiàn)場(chǎng)的活動(dòng)圖像，利用圖像傳輸系統(tǒng)的能力把圖像信息用電信號(hào)的方式傳送到遠(yuǎn)方，清楚地再現(xiàn)在屏幕上，有利于管理人員做出控制決策。活動(dòng)圖像傳輸采用光纜傳輸方式，高速公路監(jiān)控?cái)z像點(diǎn)不太多的特點(diǎn)，一般采用一對(duì)一(一攝像頭對(duì)一監(jiān)視器)方式傳輸?shù)礁髀繁O(jiān)控中心。通過視頻切換方式，由總部的控制信號(hào)來選取所需的圖像信號(hào)，由光纜傳至監(jiān)控總部的監(jiān)視器，使總中心也能監(jiān)視到它所關(guān)心的全省高速公路運(yùn)行情況，以便進(jìn)行宏觀管理。
監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成:監(jiān)控中心 計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)和外場(chǎng)設(shè)備。
3.1 監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即情報(bào)處理系統(tǒng)，它包括通信控制器、 網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器、交換式集線器、終端計(jì)算機(jī)等。這些計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)，組網(wǎng)方式:收費(fèi)站控制室計(jì)算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場(chǎng)車道控制計(jì)算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成中心獨(dú)立的局域網(wǎng)，只是多了一臺(tái)通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外場(chǎng)設(shè)備與中心的數(shù)據(jù)通信管理。
3.2 監(jiān)控中心的外場(chǎng)設(shè)備
監(jiān)控的外場(chǎng)設(shè)備包括車輛檢測(cè)器，可變情報(bào)板，可變限速標(biāo)志，氣像檢測(cè)器等。由于這些檢測(cè)點(diǎn)(數(shù)據(jù)采集點(diǎn))距離通信站較遠(yuǎn)，相對(duì)分散，且數(shù)據(jù)量較小，無法采用標(biāo)準(zhǔn)的高速數(shù)據(jù)接口進(jìn)行傳輸，因此在每個(gè)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)點(diǎn)配一臺(tái)modem,將數(shù)據(jù)傳到就近通信站的onu，最后通過通信系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心通信控制器。
3.3 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸
監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分二級(jí)管理:監(jiān)控中心、監(jiān)控外場(chǎng)設(shè)備。通信系統(tǒng)在各站綜合業(yè)務(wù)接人網(wǎng)的onu設(shè)備業(yè)務(wù)通道中提供足夠的2/ 4wvf接口，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用模擬傳輸方式，通過這些音頻接口完成，由監(jiān)控系統(tǒng)提供mo-dem進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
3.4監(jiān)控圖像傳輸
監(jiān)控系統(tǒng)在全線設(shè)置了一定數(shù)量的攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像和控制信號(hào)均要傳至監(jiān)控中心。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)為攝像機(jī)的圖像和控制信號(hào)傳輸提供光電纜，視頻圖像信號(hào)和控制信號(hào)經(jīng)過數(shù)字/視頻復(fù)用光端機(jī)復(fù)用后，占用一根光纖。
結(jié)束語
通信系統(tǒng)在高速公路建設(shè)行業(yè)中的不斷應(yīng)用，對(duì)其技術(shù)的更新有著更高的要求。為了保證高速公路其“快速、安全、便捷、舒適”等功能特點(diǎn)能發(fā)揮，務(wù)必對(duì)其通信設(shè)備及通信技術(shù)作出更高要求。對(duì)此，只有更好地了解及熟悉通信系統(tǒng)的應(yīng)用原理，才能更好地為高速公路通信技術(shù)的不斷 發(fā)展 建立一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)平臺(tái)。
