時間：2022-05-10 10:25:54
序論：在您撰寫通信系統(tǒng)原理論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
隨著信息化社會的到來，信息與通信日益廣泛地滲入到各行各業(yè)和各個學(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、計算機(jī)應(yīng)用、自動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，而是將超越高職學(xué)生理解范圍的繁、難、偏的知識點(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、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“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)”、“信號與系統(tǒng)”、“概率論”、“高頻電子線路”等。后續(xù)課程有“移動通信”、“程控交換機(jī)”、“光纖通信”、“移動終端設(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)行的時候遇到了以下問題：
第一，第三學(xué)期進(jìn)行的“概率論”、“信號與系統(tǒng)”課程內(nèi)容過于抽象、深奧，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)活動中最重要的一個環(huán)節(jié)。為了保證“工學(xué)結(jié)合”、“頂崗實(shí)習(xí)”活動的正常開展，必須要大力對過于抽象的理論教學(xué)時間進(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)核心課程提前一個學(xué)期，刪掉“概率論”、“信號與系統(tǒng)”課程，重新調(diào)整了教學(xué)計劃，如表2所示：
“高頻電子線路”課程的先修課有“模擬電路”等?！巴ㄐ畔到y(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)也許會好一些。不過由于時間緊湊，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)原理的時候，感覺到需要掌握對應(yīng)的高頻電子線路的知識，而在學(xué)習(xí)具體電子線路時，也能加深對通信系統(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”、“信號與系統(tǒng)”課程全部刪除，不利于學(xué)生對通信系統(tǒng)原理課程的理解。不講授“信號與系統(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，力求對于那些沒有接觸過這些先修課程的對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)時數(shù)為64學(xué)時（4學(xué)時/周），我們的嘗試是將其學(xué)時數(shù)增加到96學(xué)時（6學(xué)時/周），增加了32學(xué)時。其中約24學(xué)時用于講授“信號與系統(tǒng)”的基本知識，8學(xué)時講授“概率論”的基本知識。課程教學(xué)的順序是先講授“信號與系統(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)的知識時補(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，不遺留必要的知識點(diǎn)，同時凡是與“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，好的教材對教、學(xué)活動都產(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，我們選擇張會生主編的《現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理》作為教材，至于“信號與系統(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，光通信是人們早就追求的目標(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，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，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，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，圖像等各種信號的數(shù)字化。光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺群笥眠^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，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(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)字信號對光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進(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)字信號稱為數(shù)字基帶信號，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)的電信號對光源發(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
光中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補(bǔ)償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進(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，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后，再將這微弱的電信號經(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)（如我國的國家一級干線、各省二級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，對于實(shí)現(xiàn)信息社會有重要作用，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。可用作WLAN 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，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。
3.2 光纖通信的市場
FTTH畢竟是信息社會的需求，光纖通信的市場一定有美好的情景。目前，我國大量建設(shè)FTTH的社會環(huán)境和條件尚未具備，可能需要等待一段時間。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)展和市場需求。
摘要：本文先對這一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作一個總體上的技術(shù)原理的描述，然后再對三種主流技術(shù)作一個各自的分析，通過對這些技術(shù)的學(xué)習(xí)使我們對未來的通信方向有一個基本上的了解。
關(guān)鍵詞：第三代移動通信；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)，第三代移動通信系統(tǒng)主要由4個功能子系統(tǒng)構(gòu)成，它們是核心網(wǎng)（CN）、無線接入網(wǎng)（RAN）、移動臺（MT）和用戶識別模塊（UIM），且基本對應(yīng)于GSM系統(tǒng)的交換子系統(tǒng)（SSS）、基站子系統(tǒng)（BBS）、移動臺（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。對某個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)分為兩個階段，第一個階段為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的一個基本特征：
（1）具有全球范圍設(shè)計的，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）移動終端可連接地面網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)，可移動使用和固定使用，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)和視頻會議、高數(shù)據(jù)率通信和非對稱數(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)通信時瀏覽國際互聯(lián)網(wǎng)的多種同步連接；
（8）語音只占移動通信業(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）一個共用的基礎(chǔ)設(shè)施，可支持同一地方的多個公共的和專用的運(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)信各占用一個頻率(段):收發(fā)同時進(jìn)行，時延小技術(shù)成熟
時分雙工(TDD): 時分雙工收發(fā)信用同一頻率，收發(fā)使用不同時隙:只占用一段頻率；上下行信道對稱，利于智能天線：設(shè)備簡單，成本低；不對稱FDD工作，數(shù)據(jù)傳輸使用時效率高。
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)是在分離的兩個對稱頻率信道上，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)。該方式在支持對稱業(yè)務(wù)時，能充分利用上下行的頻譜，但在非對稱的分組交換（互聯(lián)網(wǎng)）工作時，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。
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)、時分多址 (TDMA)。
2.3 CDMA在無線信道中傳輸?shù)膬?yōu)勢
采用RAKE接收機(jī)，有效利用了信道相干時間形成的時間分集效應(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；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用戶，達(dá)到提高信號干擾噪聲比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)字信號處理，使天線陣為每個用戶自適應(yīng)地進(jìn)行波束賦形，相當(dāng)于為每個用戶形成了一個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)如多用戶檢測技術(shù)、聯(lián)合檢測、空時碼、HDR等等，在這里就不多做闡述了。下面對這些技術(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，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，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, 第三代移動通信技術(shù)將會相應(yīng)地調(diào)整、完善和進(jìn)一步發(fā)展。縱觀移動通信技術(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,第三代移動通信系統(tǒng)將產(chǎn)生一個容量更大、利潤更豐厚的市場。
【摘要】結(jié)合輕軌采用的美國USSI列車自動控制系統(tǒng)ATC系統(tǒng)，對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；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，列車計劃精確站臺停車（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、檢車等；從列車向軌旁傳送數(shù)據(jù)狀態(tài)，包括車次號、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，車對地通信系統(tǒng)提供無線、串行數(shù)據(jù)和FSK的通信。每個軌旁設(shè)備站都有一個軌旁TWC系統(tǒng)，它與軌旁CPU連接，這個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，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)車容易檢測到交叉點(diǎn)位置，來實(shí)現(xiàn)精確的計劃停車。
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)，是信號系統(tǒng)不可或缺的重要部分。有理由相信，將來它還會在日益發(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，光通信是人們早就追求的目標(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，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，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，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，圖像等各種信號的數(shù)字化。光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，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，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(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)字信號對光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進(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)字信號稱為數(shù)字基帶信號，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)的電信號對光源發(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
光中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補(bǔ)償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進(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，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后，再將這微弱的電信號經(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)（如我國的國家一級干線、各省二級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，對于實(shí)現(xiàn)信息社會有重要作用，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，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。
3.2 光纖通信的市場
FTTH畢竟是信息社會的需求，光纖通信的市場一定有美好的情景。目前，我國大量建設(shè)FTTH的社會環(huán)境和條件尚未具備，可能需要等待一段時間。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)展和市場需求。
摘 要 本文從GSM-R系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)出發(fā)，對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GSM-R通信系統(tǒng)做出有效的維護(hù)工作，首先應(yīng)當(dāng)對其自身的結(jié)構(gòu)做出必要了解。對于一個典型的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BTS，負(fù)責(zé)將MS傳輸上來的信號經(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)對策，確保能夠在故障發(fā)生之前對其實(shí)現(xiàn)有效排除，提升系統(tǒng)的健康水平。
對于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)送專門用于測試的信令，來實(shí)現(xiàn)對于網(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)流程各個層面的測試，相對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于GSM-R系統(tǒng)分析的深入展開有著極大的推動作用，但是對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，對于小概率重現(xiàn)或者不重現(xiàn)事件的記錄，在一個相對較長的時間閾中必然有著實(shí)踐意義。
話務(wù)分析的本質(zhì)在于對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系統(tǒng)的工作狀況，對于數(shù)據(jù)潮汐等方面的需求也會有一個較好的掌握。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GSM-R系統(tǒng)中的告警進(jìn)行記錄和反映，同時還需要對觸發(fā)告警的故障進(jìn)行深入的分析，并且對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，并且對于觸發(fā)自動保護(hù)以及故障隔離等方面的系統(tǒng)自動行為優(yōu)化有著積極意義。
這樣的幾種維護(hù)分析手法，對于大多數(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)識到，GSM-R系統(tǒng)所面對的鐵路工作環(huán)境，與常規(guī)的GSM系統(tǒng)所面對的社區(qū)環(huán)境不同，鐵路環(huán)境橫跨地域廣大并且面對的自然環(huán)境更為復(fù)雜，與此同時GSM-R系統(tǒng)與GSM以及CDMA系統(tǒng)也會在邊界上存在一定的干擾，這些都會成為GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降的主要原因。針對于此類問題還應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)展開有針對性的分析和監(jiān)測，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)管理體系相對繁雜，必然會包括多方面的內(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，對其維護(hù)管理體系還需不斷深入探索，以達(dá)到對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況實(shí)時監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)及時分析、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)的主動性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
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)字基帶信號傳輸、數(shù)字信號的調(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，熟悉當(dāng)前通信技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展的趨勢。同時有效培養(yǎng)學(xué)生在通信知識方面的素養(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、信號與系統(tǒng)、通信電子電路等，后續(xù)課程有移動通信、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，將對教學(xué)起著最為直接的影響，也會對激發(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，使得教材對高職學(xué)生來講存在一定的差距。經(jīng)過對比，重慶電訊職業(yè)學(xué)院移動通信專業(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)用加深對基本概念和基本原理的理解，理論知識緊密聯(lián)系實(shí)際。該教材對于高職學(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)中一方面著手對基礎(chǔ)內(nèi)容、方法等的引導(dǎo)；另一方面突出重點(diǎn)，對學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和要點(diǎn)進(jìn)行解決。對此，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。同時結(jié)合應(yīng)用的實(shí)際，對通信系統(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)信號的產(chǎn)生、傳輸、接收和恢復(fù)過程，用一個典型數(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，對各個不同的知識點(diǎn)進(jìn)行均勻分配，明確重點(diǎn)，對不同知識點(diǎn)進(jìn)行不同教學(xué)，強(qiáng)調(diào)各個知識點(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)對具體的技術(shù)的分析。在教學(xué)活動中，針對高職學(xué)生的特點(diǎn)，對通信技術(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、信號與通信信道、信源編碼、數(shù)字信號的基帶傳輸、信道編碼、差錯控制編碼、信道復(fù)用與多址技術(shù)及數(shù)字信號的調(diào)制傳輸、定時與同步八個核心模塊。對其中不同的模塊進(jìn)行不同的分析，并對其中實(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，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)方式時要避免采用“灌輸式”等讓學(xué)生處于被動地位的教學(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，讓他們主動去思考，激發(fā)他們的創(chuàng)造性思維。讓學(xué)生在掌握知識的同時，還能探索適合自己的學(xué)習(xí)方法，使他們由“學(xué)會”轉(zhuǎn)向“會學(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、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。教師在這個過程中不直接參與，只是給予一定的指導(dǎo)。在這個過程中，學(xué)生既掌握了知識，還鍛煉了自己的思維能力和解決問題的能力，從“學(xué)會”的層面邁向“會學(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)入第三代移動通信全面運(yùn)行的階段，形成了移動、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)市場份額。教師可以在現(xiàn)代移動技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對其中的課題進(jìn)行研究。
結(jié)合當(dāng)前移動通信的發(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。這樣的學(xué)習(xí)方式可以開闊學(xué)生視野、拓寬知識面，利于提高他們的綜合能力，最重要的是吸引他們主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
學(xué)生主導(dǎo)式教學(xué)模式 對通信課程來說，它擁有相對完整的理論體系，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，對于學(xué)生來說學(xué)習(xí)難度非常大。因此，在對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)的時候，應(yīng)首先注重對學(xué)生各項(xiàng)基礎(chǔ)理論知識的靈活應(yīng)用，并將其進(jìn)行融會貫通。學(xué)生主導(dǎo)式教學(xué)法提倡學(xué)生主動學(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)掌握的基本知識體系，從而在整體上對通信系統(tǒng)理論體系進(jìn)行把握。
任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)模式 “任務(wù)驅(qū)動式教學(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。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，設(shè)計好之后，以工作任務(wù)和情景描述為開端具體引入。在對課程的學(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)的知識體系傳遞給他們。
3 對教學(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 學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的理論知識可以通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行鞏固，同時通過實(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)鞏固該課時所學(xué)的知識。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?？梢詰{借仿真軟件如MATLAB仿真相關(guān)的知識點(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。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、師生互動模塊等，學(xué)生可以隨時下載學(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)生對知識體系的掌握程度，但是不能全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。因此，要對考核形式進(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)生的理論知識掌握情況、利用知識分析和解決問題的能力、所學(xué)知識在實(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：針對當(dāng)前社會對信息科學(xué)技術(shù)人才的創(chuàng)新能力需求及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，在教學(xué)實(shí)踐中對通信系統(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)生在較短的時間內(nèi)掌握該課程的理論知識，而且通過實(shí)驗(yàn)的操作提高他們的動手能力和創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞：計算機(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)知識的高級工程技術(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)備需要申報的時間相對較長，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)評估時購入了價值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有效方法是采用虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，即采用計算機(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，并用模型在計算機(jī)上進(jìn)行仿真，利用計算機(jī)的高速運(yùn)算處理能力，完成對通信設(shè)備與系統(tǒng)的分析、設(shè)計以及性能優(yōu)化與評估測試。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。有專家指出利用計算機(jī)進(jìn)行建模理論和方法是推動仿真技術(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，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，而廠家來維修的時間有限，所以會導(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)用和社會經(jīng)濟(jì)效益方面也具有突出優(yōu)勢。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，由信號發(fā)生器產(chǎn)生信號，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)時又短，如何在學(xué)時有限的情況下，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，而如果采用計算機(jī)仿真來實(shí)現(xiàn)的話，就有大量的時間來完成，而且即使上課時間完成不了，學(xué)生還可以回家繼續(xù)來完成。這樣對掌握基礎(chǔ)理論知識提供了強(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，全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用計算機(jī)仿真的方法在同一個平臺下進(jìn)行調(diào)用來完成。學(xué)生在該軟件平臺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，及時實(shí)現(xiàn)計算機(jī)仿真，讓學(xué)生真正掌握通信原理技術(shù)。軟件平臺界面如圖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)域建立一個較為完整的框架體系，有利于對其所學(xué)的知識進(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)教師要求自動建模，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力。
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)目采用計算機(jī)仿真來實(shí)現(xiàn)，提高了學(xué)生應(yīng)用計算機(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)行理論知識的復(fù)習(xí)，在每個實(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)置各個實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)而分析不同參數(shù)為何會有不同的結(jié)果，最后寫出分析報告。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，滿足社會對這方面人才的需求。③利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，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)場地和實(shí)驗(yàn)時間的不足。使學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課不再受時間、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告兩項(xiàng)來給成績，而不是采用以前那種實(shí)驗(yàn)報告的方式，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)生真正動手動腦去做實(shí)驗(yàn)。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和社會競爭的日益激烈，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，并在今后的工作中能學(xué)以致用，成為國家所需的高級工程技術(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、解決問題和動手的能力。通過自己在任教實(shí)踐過程中對《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)也已深入社會各層面，是現(xiàn)代社會基礎(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，課時不斷減少。因此，如何高效利用有限課時，將課程的理論知識、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)活動中，利用師生以及學(xué)生間平等、民主、和諧的時空環(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、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，播放與知識點(diǎn)相關(guān)的圖片、動畫以及視頻，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)》中的檢測器的介紹，均是對之前課程（“光電子學(xué)”和“激光原理”）中知識點(diǎn)的重復(fù)。進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的改革，可以削減已學(xué)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)課時，適當(dāng)增加光纖通信領(lǐng)域最新的技術(shù)和器件的講解。
教材的選用對提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生動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)會不多，教學(xué)時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、仿真以及某些元器件的采購等工作。這個階段應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性，分析解決實(shí)際問題，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和能力。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)都會安排子課題任務(wù)，任務(wù)會提前下達(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。課堂會安排時間，讓各組匯報、討論各個子課題，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。在這個過程中，也有一些需要注意的地方：（1）各組的匯報，教師可以要求每次選舉不同的代表上臺進(jìn)行陳述，這樣就可以使得每個同學(xué)都參與其中，每個個體都能得到鍛煉。（2）各組匯報完畢，安排自由討論。在討論過程中，教師要注意把握現(xiàn)場，適當(dāng)引導(dǎo)，切忌部分討論慢慢偏離主題，或者個別討論太過激烈。有時如果問題較少，需要教師適當(dāng)提示，將討論進(jìn)一步深化、細(xì)化。（3）各組匯報和討論結(jié)束后，教師進(jìn)行總結(jié)。教師應(yīng)該提前對子課題進(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，可以將每個子課題討論充分、將其發(fā)展了解清楚。（4）各組匯報時，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：匯報內(nèi)容的準(zhǔn)備情況、PPT的制作精美程度、代表上臺發(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。利用這樣的機(jī)會，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，多人共同完成一個任務(wù)有助于發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。這個過程可以培養(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)會進(jìn)行任務(wù)的分解和落實(shí)到個人以及體驗(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)會的一些書本知識更為重要。
2.2.2 設(shè)計子課題
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。教師需要在子課題任務(wù)的設(shè)計方面花費(fèi)心思，下達(dá)既有新意又有實(shí)際意義的任務(wù)。
由于整個課程的授課順序是先介紹構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)的各個部分，后講解系統(tǒng)設(shè)計。可以在各構(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、檢測器件的性能、最新光器件的種類。原本這些知識點(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?，F(xiàn)在通過子課題任務(wù)的方式，學(xué)生在上課之前，已經(jīng)利用課余時間學(xué)習(xí)了最新的技術(shù)和器件，對其已經(jīng)有所了解，課堂的匯報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，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)際動手能力，幫助其學(xué)以致用。最后一章光波系統(tǒng)設(shè)計的講解時，受到實(shí)際條件的限制，也許無法搭建一個真實(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。此時子課題就可以布置用軟件仿真進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的模擬，該任務(wù)需要占用較長的課后時間，在具體考核時可以適當(dāng)增加這部分內(nèi)容的分?jǐn)?shù)。
2.3 建立全面的評價體系
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。
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，為人才培養(yǎng)提供有力的支持。同時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)、程控數(shù)字交換系統(tǒng)、移動通信系統(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)、程控數(shù)字交換機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、圖像傳輸網(wǎng)、移動通信網(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，計算通行費(fèi)，人工收費(fèi)，計算機(jī)管理，輔以車輛檢測器校核，閉路電視監(jiān)視。目前，提倡計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)。遠(yuǎn)期，逐步實(shí)現(xiàn)自動收費(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計算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)
計算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)一般分兩級，即收費(fèi)中心計算機(jī)系統(tǒng)和收費(fèi)站計算機(jī)系統(tǒng)。收費(fèi)站控制室計算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場車道控制計算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計算機(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)分三級管理:收費(fèi)中心計算機(jī)、收費(fèi)站計算機(jī)及收費(fèi)車道計算機(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)模魍ㄐ耪镜腛NU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)在個收費(fèi)站廣場出口均設(shè)置了攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像信號既要傳到相應(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傳輸是由收費(fèi)系統(tǒng)完成的，而圖像及控制信號的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控有所不同，未采用復(fù)用方式，庵個攝像機(jī)圖像對應(yīng)一芯光纖，而控制信號是經(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)計的正確與否，決定著整個通信系統(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。
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)采用三級程控交換，第一級交換中心設(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，各級交通交換中心之間均可進(jìn)行互連，以便組成一個多迂回、多路由的程控數(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、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)自動撥號，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，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)。指令電話控制臺設(shè)置在各路公司內(nèi)，分監(jiān)控指令控制臺和交警指令控制臺，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)；指令電話控制臺具群呼、組呼、單呼功能及自動錄音功能；指令電話控制臺具有轉(zhuǎn)接功能，即實(shí)現(xiàn)指令電話控制臺與指令電話機(jī)之間的轉(zhuǎn)接。
2.4移動通信系統(tǒng)
移動通信，就是指通信雙方至少有一方在移動中進(jìn)行信息交換。移動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通信網(wǎng)。郵電部公用蜂窩移動通信網(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，但公用蜂窩移動通信網(wǎng)費(fèi)用很高，同時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。建議高速公路移動通信系統(tǒng)自己建立專業(yè)移動通信網(wǎng),采用800MHz集群移動通信系統(tǒng)。據(jù)了解，遼寧省高速公路管理系統(tǒng)應(yīng)用移動通信較為先進(jìn)，移動通信成為快速應(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)場的活動圖像，利用圖像傳輸系統(tǒng)的能力把圖像信息用電信號的方式傳送到遠(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?；顒訄D像傳輸采用光纜傳輸方式，高速公路監(jiān)控攝像點(diǎn)不太多的特點(diǎn)，一般采用一對一(一攝像頭對一監(jiān)視器)方式傳輸?shù)礁髀繁O(jiān)控中心。通過視頻切換方式，由總部的控制信號來選取所需的圖像信號，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)控中心計算機(jī)系統(tǒng)和外場設(shè)備。
3.1監(jiān)控中心計算機(jī)系統(tǒng)
監(jiān)控中心計算機(jī)系統(tǒng)即情報處理系統(tǒng)，它包括通信控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、交換式集線器、終端計算機(jī)等。這些計算機(jī)組成局域網(wǎng)，組網(wǎng)方式:收費(fèi)站控制室計算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場車道控制計算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計算機(jī)構(gòu)成中心獨(dú)立的局域網(wǎng)，只是多了一臺通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外場設(shè)備與中心的數(shù)據(jù)通信管理。
3.2監(jiān)控中心的外場設(shè)備
監(jiān)控的外場設(shè)備包括車輛檢測器，可變情報板，可變限速標(biāo)志，氣像檢測器等。由于這些檢測點(diǎn)(數(shù)據(jù)采集點(diǎn))距離通信站較遠(yuǎn)，相對分散，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，因此在每個遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)點(diǎn)配一臺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)控數(shù)據(jù)傳輸
監(jiān)控數(shù)據(jù)分二級管理:監(jiān)控中心、監(jiān)控外場設(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)控數(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)的圖像和控制信號傳輸提供光電纜，視頻圖像信號和控制信號經(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)必對其通信設(shè)備及通信技術(shù)作出更高要求。對此，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)展建立一個正確的認(rèn)識平臺。
論文 關(guān)鍵詞：高速公路；通信；原理
論文摘要：本文主要釷對高速公路通信系統(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)、程控數(shù)字交換系統(tǒng)、移動通信系統(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)、程控數(shù)字交換機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、圖像傳輸網(wǎng)、移動通信網(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， 計算 通行費(fèi)，人工收費(fèi)，計算機(jī)管理，輔以車輛檢測器校核，閉路電視監(jiān)視。目前，提倡計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)。遠(yuǎn)期，逐步實(shí)現(xiàn)自動收費(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 計算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)
計算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)一般分兩級，即收費(fèi)中心計算機(jī)系統(tǒng)和收費(fèi)站計算機(jī)系統(tǒng)。收費(fèi)站控制室計算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場車道控制計算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計算機(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)分三級管理:收費(fèi)中心計算機(jī)、收費(fèi)站計算機(jī)及收費(fèi)車道計算機(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)在個收費(fèi)站廣場出口均設(shè)置了攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像信號既要傳到相應(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傳輸是由收費(fèi)系統(tǒng)完成的，而圖像及控制信號的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控有所不同，未采用復(fù)用方式，庵個攝像機(jī)圖像對應(yīng)一芯光纖，而控制信號是經(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)計的正確與否，決定著整個通信系統(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。
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)采用三級程控交換，第一級交換中心設(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 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，各級交通交換中心之間均可進(jìn)行互連，以便組成一個多迂回、多路由的程控數(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、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)自動撥號，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，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)。指令電話控制臺設(shè)置在各路公司內(nèi)，分監(jiān)控指令控制臺和交警指令控制臺，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)；指令電話控制臺具群呼、組呼、單呼功能及自動錄音功能；指令電話控制臺具有轉(zhuǎn)接功能，即實(shí)現(xiàn)指令電話控制臺與指令電話機(jī)之間的轉(zhuǎn)接。
2.4 移動通信系統(tǒng)
移動通信，就是指通信雙方至少有一方在移動中進(jìn)行信息交換。移動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通信網(wǎng)。郵電部公用蜂窩移動通信網(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，但公用蜂窩移動通信網(wǎng)費(fèi)用很高，同時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。建議高速公路移動通信系統(tǒng)自己建立專業(yè)移動通信網(wǎng),采用800mhz集群移動通信系統(tǒng)。據(jù)了解，遼寧省高速公路管理系統(tǒng)應(yīng)用移動通信較為先進(jìn)，移動通信成為快速應(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)場的活動圖像，利用圖像傳輸系統(tǒng)的能力把圖像信息用電信號的方式傳送到遠(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?；顒訄D像傳輸采用光纜傳輸方式，高速公路監(jiān)控攝像點(diǎn)不太多的特點(diǎn)，一般采用一對一(一攝像頭對一監(jiān)視器)方式傳輸?shù)礁髀繁O(jiān)控中心。通過視頻切換方式，由總部的控制信號來選取所需的圖像信號，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 計算 機(jī)系統(tǒng)和外場設(shè)備。
3.1 監(jiān)控中心計算機(jī)系統(tǒng)
監(jiān)控中心計算機(jī)系統(tǒng)即情報處理系統(tǒng)，它包括通信控制器、 網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器、交換式集線器、終端計算機(jī)等。這些計算機(jī)組成局域網(wǎng)，組網(wǎng)方式:收費(fèi)站控制室計算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場車道控制計算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計算機(jī)構(gòu)成中心獨(dú)立的局域網(wǎng)，只是多了一臺通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外場設(shè)備與中心的數(shù)據(jù)通信管理。
3.2 監(jiān)控中心的外場設(shè)備
監(jiān)控的外場設(shè)備包括車輛檢測器，可變情報板，可變限速標(biāo)志，氣像檢測器等。由于這些檢測點(diǎn)(數(shù)據(jù)采集點(diǎn))距離通信站較遠(yuǎn)，相對分散，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，因此在每個遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)點(diǎn)配一臺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)控數(shù)據(jù)傳輸
監(jiān)控數(shù)據(jù)分二級管理:監(jiān)控中心、監(jiān)控外場設(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)控數(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)的圖像和控制信號傳輸提供光電纜，視頻圖像信號和控制信號經(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)必對其通信設(shè)備及通信技術(shù)作出更高要求。對此，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 建立一個正確的認(rèn)識平臺。
