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目前,《通信技术》这门课讲解内容有:(1)均匀传输线理论与天线的基本概念,主要介绍均匀传输线方程及其解,传输线的阻抗与状态参数、无耗传输线的状态分析,评价天线性能的几个主要指标,基本振子辐射和天线常用的各种电参数;(2)微波中继通信系统,主要介绍数字微波中继通信的概念,工作原理,设备组成,微波中继站的转接方式;(3)卫星通信系统,主要介绍通信卫星和地球站,卫星通信的分类、工作频率及其特点;(4)光纤通信系统,主要介绍光纤的结构与分类,光纤的导光原理和传输特性,光纤通信的主要特点,数字光纤通信系统的组成和工作原理;(5)移动通信系统,主要介绍移动通信的特点和工作方式,移动通信中无线电波的传播特性,移动通信组网技术,数字调制技术,蜂窝移动通信系统.
参照国内外重点大学此类相关课程教材,结合自身的特点,需适当调整《通信技术》这门课程的结构体系和教学内容,尤应增加当今最前沿的通信技术及其发展趋势,拓宽学生的知识面,如3G通信技术在现实中的应用及其市场发展前景,认知无线电技术基本概念及其主要研究成果,激光通信技术,可见光通信技术等.《通信技术》课程大部分相关教材内容很少揭示通信问题所对应的数学模型,很少用数学的理论去解释一些通信中的结论,而数学类专业学生的数学理论基础扎实,教学中可以补充相应内容引导学生应用数学理论、方法研究通信中的问题.比如,讲解均匀传输线理论时,可以与学生一起建立均匀传输线系统数学模型,得到传输线上任意一点z处电压和电流的基本方程式中:U、I分别为电压、电流,Z=R+jwL为单位长度的串联阻抗,Y=G+jwC为单位长度的并联导纳.
数学类专业学生求解上式方程的稳态解是件容易的事,因此可以安排学生自己求出方程的解,最后再将方程解中各个参量的物理意义解释清楚.这样,学生不仅可以体会到学习数学的用途和运用数学理论、方法解决问题的快乐,而且对通信知识的理解更加深刻.再比如,卫星通信系统按轨道分类有低轨道和中高轨道,可以引导学生推导轨道高低与通信卫星电波覆盖地球表面的关系,使学生了解需要多少颗卫星才能实现全球通,进一步考虑通信卫星使用寿命、发射成本、维护难易、干扰的抑制以及保密性能等因素,建立一个多目标评估系统,根据多目标优化理论,建立数学模型,通过数学方法分析模型,结合软件进行数值仿真验证,最终提出实际可行的参考报告.《通信技术》课程每个章节都有这方面的内容,在教学过程中应注意挖掘这样的教学素材.
二、教学观念、手段的更新
以往教师讲授《通信技术》这门课主要是单向说教,老师唱独角戏,形式单调,调动学生主观能动性、培养学生创新能力的方法欠缺.教学应从单纯的知识传授转变为研究式的教学,用研究式的教学作为提高教学质量和教学水平的重要手段.
研究式教学要求充分发挥师生双方的主动性和创造性,这对于习惯了“模仿+记忆”的教学模式的学生来说必然会碰到更大的困难.在讲授天线、卫星通信、光纤通信以及移动通信等内容时,老师可以先布置课外查询任务,查阅这些技术的起源、发展、现状及未来趋势,然后让学生在课堂上交流对这些内容的认识、理解.老师根据学生交流情况汇总那些理解不清的概念、技术等内容,然后详细讲明白“是什么”和“为什么”.现在网上有大量的新技术科普片,观看科普片同样可以获得新知识,也是丰富课堂教学方式的途径之一.因此可以收集天线、卫星通信、移动通信、激光通信等新技术的科教宣传片,在授课过程中穿插科教宣传片,使学生能更加直观理解通信相关技术.
三、课外专题的研讨
关键词:通信技术;课程体系;职业能力
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)29-0203-02
随着通信行业的蓬勃发展,通信专业人才的需求量越来越大,很多高职院校组建了通信类专业。近年来,移动通信技术发展尤其迅猛,从只有少数人拥有的模拟移动电话到今天几乎人人都使用的智能手机,移动通信的业务量逐年递增。随着市场规模的不断扩大,通信设备制造商、运营商、通信工程服务公司等相关企业迅速扩张,行业人才需求的缺口很大,很多高职院校的通信类专业都开设了移动通信方向的专业课程。然而,在通信技术高速发展的今天,如果仍遵循传统的课程体系来教学,很难培养出现代通信企业需要的高技能人才。针对传统课程体系的弊端,本文在通信技术专业的课程设置与教学改革方面进行了探讨。
一、通信行业对高职层次人才的岗位要求
通信行业既是技术密集型又是劳动密集型,相关企业为了在激烈的市场竞争中赢得一席之地,规模都越扩越大,分工也越来越细。其中,适合高职生从事的工作有很多,如通信设备的制造、装配、调试、测试及销售;通信系统的安装、运行、维护与管理;通信工程的组织与施工;移动通信网络的规划、信号测试、网络优化等。据统计,这些岗位的人才缺口每年达数十万人,就业前景看好。为了胜任岗位需求,高职通信类专业的毕业生必须掌握基本的通信理论,具备熟练的计算机操作能力、较强的人际沟通能力和良好的团队协作精神,能看懂简单的科技英语文献。高职院校通信技术专业应围绕岗位职业能力要求,构建合理的课程体系,培养适合行业需求的专门人才。
二、传统课程体系对人才培养的不足
目前,高职院校在通信专业建设方面发展水平参差不齐,少数老牌的以信息类专业为主的高职院校跟上了通信技术发展的脚步,而很多以机电类专业为主的高职院校则仍沿用传统的课程体系或正处于课程改革探索中。传统课程体系对培养现代通信人才的束缚主要体现在以下几个方面。
1.专业课程设置不合理,专业特色不鲜明。有些高职院校的通信技术专业是在应用电子技术专业的基础上组建起来的。大部分课程与应用电子技术专业相同,只是更换了几门专业课。如通信原理、程控交换技术、移动通信技术等。在理论教学方面,课程难度偏大,学生难学,教师难教。其中通信原理课程最具代表性,高职的通信原理教材虽然比本科的教材简化了很多,但仍然以讲原理为主,公式推导较多,以高职生的基础这些内容是很难掌握的。在实践教学方面,这些课程的配套实验与基础课实验没有太大区别,还是在实验室用教学仪器做实验,与企业的实际工作环境相距甚远。高职的专业课程不是本科的简化版,如果不跟企业接轨,不面向职业能力来设置课程就很难培养出符合行业要求的专门人才[1]。
2.实训内容与岗位要求不符。有些高职院校为节省办学成本,通信技术专业的实训内容与电子技术专业的毫无二致,如安排几周时间装配和焊接简单的电子产品。这与通信专业毕业生将来的职业定位是不相符的。现代通信设备几乎都是利用计算机来控制的,因而通信行业内的大多数岗位对计算机应用能力的要求比较高,而对具体的电路知识和焊接技能要求不高。即使是设备维护和故障检修人员也只要查找有问题的模块并将其更换就可以,并不涉及到具体的电路层面。整个通信行业中,只有设备制造企业的生产线才需要装配、焊接、包装工人,这类岗位更适合电子类专业的毕业生。通信专业的毕业生虽然也可以从事这类工作,但不是主流方向。
3.基础课开设没有专业针对性,对专业课的支撑不够。现有的课程体系中,电路方面的课程占学时太多,如电路基础、数模电等。这些课程与电子类专业的学时一样,难度也相同,而后续的专业课实际上与这些基础课关系不大。这就造成基础课与专业课的脱节,学生感觉前半段在学电子技术,后半段才学的是通信,最后二者都没学好。由于高职的实践环节较多,学生的学习主动性又不强,上理论课的时间实际上是很短的。电路方面占用的学时过多,通信基础理论课的学时就会减少,专业课就失去了强有力的支撑,学生只能机械地接受,陷入“知其然而不知其所以然”的境地,这对将来的职业发展是很不利的。
4.外语教学与实际应用脱节。如前文所述,通信行业的岗位对计算机应用能力要求较高,这类岗位绝不仅仅是会使用常用的办公软件就能胜任的。很多通信设备的操作界面是英文的,如果不懂英语,就无法操控这些设备。现有的课程体系中,大学英语通常安排两个学期,每周4课时,此外,还有一个学期的专业英语课。从学时来看,英语课占用的时间并不少,但是很多学生还是无法看懂通信软件中的英文,其中包括英语成绩还不错的学生。这说明,学生在现有课堂上学到的英语离实际应用还有相当大的差距。事实上,通信技术领域中有很多专业词汇以及表述句型在公共英语课上是学不到的,而专业英语课学时较少,词汇量也不大,难以达到熟练操作英文界面的要求。
三、课程体系改革的方向
现代通信技术的发展日新月异,高职通信专业的课程体系必须紧跟技术和市场的步伐,以就业为导向,围绕培养学生的职业能力来进行设置。针对传统课程体系的弊端,笔者认为可以从以下几个方面进行改革。
1.整合电子类基础课,增加通信类基础课学时,降低教材难度。电子技术专业中的电路基础、数模电课程学时多、难度大,通信专业也采用这样的课程体系显然是不合适的。可以减少电路基础的学时,将数字电子技术和模拟电子技术合成一门课程,降低难度,以概念介绍为主,不深入讨论电路设计方面的问题。高频电子线路可以作为通信专业的基础课,也应以介绍原理框图为主,尽量避免分析复杂的具体电路,强调高频电路与通信技术的关系。通信原理课程理论性太强,公式推导太多,不适合对高职生开设。可以将该课程改为通信概论,介绍通信领域中的基本概念。此外,还应开设移动通信概论、计算机网络基础课程,介绍移动通信和计算机网络中的基本概念与基础知识。本科教材通常用数学工具来阐明通信理论问题,有些高职教材的编写也沿用了这一方法,只是删减了一些内容,但是高职生还是很难掌握。在教材选用方面应避免使用这些类似于本科简化版的教材,而应采用以概念介绍为主,理论与实践联系密切的教材。
2.着眼于应用,开设能培养学生职业能力的专业课。高职专业课的授课内容要让学生毕业后就能用得上,且具有可拓展性,为将来的职业发展打好基础。从目前的移动通信技术发展来看,3G/4G技术在若干年内仍占据市场主流,而且移动通信与计算机网络的联系日益紧密,专业课的开设必须考虑这些因素。可供选择的课程有:3G/4G移动通信技术、移动通信基站建设与维护、计算机网络技术与应用、移动通信网络优化、光纤通信技术等。授课方式宜采用学做一体,边教边学,降低理论难度,强调技能的掌握。
3.实训内容必须紧扣岗位要求。通信行业的岗位一般不会接触具体电路,电子产品的装配、焊接这类实训内容对提升职业能力帮助不大,应该取消。可供选择的实训内容包括:基站设备数据配置、网络设备数据配置、网络布线施工等。实训课是集中一周或几周时间对某项技能进行强化训练的教学环节。实训环境应尽可能接近真实的工作场景,这样培养的毕业生才能做到毕业即可上岗[2]。
4.专业课采用双语教学,提高学生的英语应用能力。通信行业的岗位要求能看懂通信软件的英文界面,这仅靠学学英语是不够的,必须在学习专业课的过程中加以强化[3]。现有的专业英语课起到的实际效果其实很有限,不如取消,将学时分配到专业课中。专业课采用双语教学是提高英语应用能力最有效的方法之一。教师在授课过程中可要求学生记住专业词汇和常用句型,并且将这些内容纳入课程考核体系。
四、结束语
通信技术的高速发展要求从业人员具备较高的文化素质和专业技能,而近年来高职院校的生源质量却呈下降趋势[4],如果仍沿用传统的课程体系来教学,难以培养出符合行业需求的毕业生。采用传统课程体系教学的高职通信专业存在着诸多问题,如专业界限不清晰,培养目标不明确,理论课难度偏大,实践课与岗位需求脱节等,这些问题都严重阻碍着人才培养质量的提高。针对传统课程体系的缺点,本文提出了基于职业能力来构建高职通信专业课程体系的几点思路,在课程设置、实训内容、双语教学等方面进行了探讨。通信专业的课程体系建设不可能一劳永逸,只有根据技术的发展和社会的需求不断调整,高职院校才能源源不断为社会输送合格人才。
参考文献:
[1]陈寿根.高职院校专业建设的内容与方法探析[J].职业技术教育,2011,32(11).
[2]白洁.校企共建校内实训基地的探索与实践[J].实验技术与管理,2012,29(3).
通信技术正以前所未有的速度得以发展和应用,它与计算机技术相互融合和渗透形成现代通信技术,如卫星通信、微波通信、移动通信、光纤通信等都属于现代通信技术,它与我们息息相关,给我们的工作和生活带来了日新月异的变化。因此,《现代通信技术》课程不仅要在通信工程专业开设,同时还有必要在非通信工程专业开设。
1 现代通信技术课程的目标与内容
《现代通信技术》作为一门为非通信工程专业本科学生开设的课程,是通过知识的加工和优化,在原《现代通信系统》与《通信原理》等课程基础上整合而成,并向应用性方向拓展[1]。由于非通信工程专业的学生没有学习过《现代通信系统》和《通信原理》课程,所以课程目标是“轻理论,重应用”,使学生初步了解关于通信系统的基本概念、数字通信系统的组成;了解现代通信系统中的电信交换、卫星通信、微波通信、移动通信、光纤通信等通信系统的基本原理、组成框架和最新应用内容。
现代通信技术课程由通信网基础技术、电信交换、无线通信、移动通信和光传输网五大主要组成部分[2],详见图1。
图1 现代通信技术课程主要内容
通信网基础技术包括模拟通信和数字通信(强调数字通信系统)、数字通信系统设计的技术如信源编码技术、信道复用技术等、数字信号的基带传输、调制技术和差错控制技术等;电信交换包括常用的交换方式如电路交换和分组交换、数字程控交换、isdn(综合业务数字网)和智能网;无线通信包括无线传播的基本特性、无线通信的关键技术、典型的无线通信微波通信系统、卫星通信系统的组成和应用;移动通信包括移动通信的关键技术、典型的移动通信系统gsm、cdma和3g系统的原理、技术体制及应用发展;光传输网包括管传输系统的组成和原理、sdh光传输网技术、光波分复用技术等。WWw.133229.COm
2 传统的现代通信技术教学方式的特点
传统的教学方法是以知识学科体系为中心,先讲述理论,在进行一些验证性的实验。《现代通信技术》课程的教学方式一致沿袭本科教育中学科体系的教学模式,从通信网基础技术到无线通信、移动通信等,都过于侧重理论,偏重知识的积累,内容丰富,公式与性质多,抽象难懂,这种教学方式的主要特点和弊端如下:
2.1 学生对学习感到枯燥,无法进行创新能力培养。对于现代通信技术课程来说,知识抽象、枯燥,特别是讲到通信原理等摸不着看不见的知识时,学生更是不知所云。很多学生仅仅是被动地在学习,没有主动参与的热情,体会不到学习的乐趣,更谈不上创新能力了。
2.2 教学过程中以原理知识为核心,而忽略了学生的数学功底和理论推导能力,使其缺乏学习的积极性;教学方法也是以传授知识为主,忽视了学生的能力培养和工程设计锻炼,导致知识与能力不协调。
2.3 理论和实际没有很好地联系起来,对知识的实际应用只作点缀,学生动手环节较少,更缺乏现场操作的经验,无法满足岗位需求。
3 现代通信技术课程的教学思路和教学模式
考虑到非通信工程专业的学生基本上没有学习过包括通信原理、信号与系统、随机过程等课程,在教学中必须从实际出发,因材施教,遵循深入浅出、易于理解的原则,力求简洁明了,突出科普性,激发学习兴趣[3]。采取“多挖坑少钻井”的方法,对现代通信技术课程中较深的知识进行必要的删减,比如通信网基础技术中的调制技术、语音编码,电信交换中的数字交换单元的工作原理、信令系统,无线信道特性分析、扩频技术等知识点,只能进行简单的讲解,使学生明白这些知识的基本概念。
3.1 教学内容模块化。
本课程对理论知识不要求过度深入,避免复杂的数学推导,建立模块化的教学模式,参考图1的课程内容,将现代通信技术作为一个整体任务,并按主要内容将这一任务分解成任务模块:通信网基础技术模块、电信交换模块、无线通信模块、移动通信模块和光传输模块,每个模块又分解为几个子模块。每个教学模块都以具体的项目案例引出教学内容,将枯燥的理论教学完全融入到一个个具体的任务中,抽象的知识就得到了具体的体现。这种教学方案不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以培养学生分析问题和解决问题的能力。
3.2 教学方法多样化。
课堂教学质量的好坏直接影响到教学效果。“满堂灌”的传统教学方法已经不适应现在以“学生为主体”的课堂,而采用类比引证等深入浅出的方法进行多维立体教学,则可事半功倍,大大提高教学质量。
3.2.1 多维立体教学。
随着多媒体技术的应用,课堂上老师大都使用ppt进行教学,不停地播放幻灯片,授课信息量大,内容多,但这种教学方法很容易忽视学生对内容的理解和接受程度。多维立体教学,就是灵活使用现代教学手段,使用“多媒体+网络+板书”的教学模式,采用多种方法展现抽象的知识点,在图、文、声、像等方面为学生提供直观感受,让他们在短时间内理解和接受大量的最新信息[4]。课堂上,可以充分利用多媒体放映ppt、图片、动画和视频等,课后学生可以登录教学网站下载学习资料,通过网络、论坛与老师进行互动交流。例如,在学习卫星通信时,可以插入卫星通信系统的图片,播放最新卫星通信的相关视频等,让学生直观地理解相关内容。
3.2.2 善于类比。
本课程设计很多的原理、概念,若只是将这些抽象的知识叙述出来则显得枯燥无味,学生不易理
转贴于
解,而将这些知识与现实生活中我们常接触的事物做类比则可以很好地理解[6]。例如,在讲解无线通信中电磁波按照传播方向的分类时可以将其与台球的运动做类比,如图2所示,这样将抽象的看不见摸不着的电磁波也可以很容易的知道它包括直射波、反射波、绕射波和散射波等。
图2 台球的运动
再如,在讲解移动通信中的切换技术时,切换包括软切换和硬切换,什么是切换?什么是软切换?什么是硬切换呢?同样也可以采取类比的方法。假设你在一个工作岗位呆久了,由于这样或那样的原因,想调整一下,但你不能终端工作,直接变成空闲状态,因为你很在乎工作所带来的收益,你不希望这个收益中断(切换的目的就是为了提供无中断的数据传输)。根据岗位变动时,交接工作地开展方式不同可以把岗位变动分为温柔换岗(类似于软切换)和强行换岗(类似于硬切换)。温柔换岗就是在和新的工作岗位进行联系时,旧岗位的工作也不已下载中断,而是进行相应的交接工作;强行换岗就是和旧岗位彻底中断,然后建立和新岗位的联系。根据类比引出软切换和硬切换的概念,学生就很容易理解了。
这种类比的方法不仅可以调节课堂气氛,还可以深入浅出地将抽象难懂的知识让学生在轻松地气氛中理解并掌握。
4G移动通信技术在上世纪末就已被提出,国际电信联盟还将“IMT-2000”及其以后的系统作为计划工作中的一项,同时在规划中提出要在2010年完成4G的初步商用。进入新世纪以来,随着网络通信技术飞速发展和计算机技术的进步,IMT-2000系统成为了研究的重点,在国际电信联盟的支持下,于2000年在加拿大成立了专门研究小组,为的是将全球范围内的研究工作组统一化。我国对4G技术越来越关注,相应的研究工作也已经正式列入国家863项目。可从以下几点来理解第四代移动通信系统:(1)是一种新的无线通信系统,其系统是建立在新的频段上的;(2)以分组数据信息为基础,实现其高速率的传输;(3)真正的“全球一统”;(4)基于全新网络体质的系统,或者说其无线部分将是对新网络的无线接入;(5)将不是单纯的通信系统,而是融合了数字通信、数字音/视频接受和网络计入的崭新系统。第四代移动通信有其创新之处,和前几代的系统有很大不同,其系统网络架构以路由技术为主,在以往的系统中,核心网络只有一个,即移动网络的作用。而在第四代通信系统中,它更像是一个统一的固定网络,具有移动管理的功能,而且可以和有线、无线相连接使用。当与无线相接时,接入点具有多种选择,如无线局域网、蜂窝系统基站等,这些接入方式虽然略有差异,但信令结构是相同的,关于信息格式,通常有IP分组和ATM信元两种。此外,无线接入点也有很多变化,用户可随时接入,而且在通信过程中还能完成接入点之间的转换。须注意的是,核心网络意义重大,需要实时掌握用户的具置,对用户的身份进行鉴别。
24G移动通信技术要点
目前,第三代移动通信已经开始规模化商用,但是其自身所具有的技术局限性已经引起人们的注意,因此世界通信业界的专家们已经将目光投向了后3G技术即4G技术。在3G向4G技术演进过程中产生并发展了一系列的移动通信新技术,主要包括OFDM技术、智能天线、MUD技术等。2.1OFDM技术作为一种特殊技术,OFDM是利用多载波来实现信号的传输和接收工作的,该技术的原理在于,在一定的频域内,系统会将已设置好的信道进行划分,形成多个正交子通道,传输工作或窄带调制就在子通道上完成,通常信道宽度会比信号的快带要略宽一些。通过窄带调制,可降低高速串行的数据速度,使其成为低速的子数据流,借助子载波对这些转换后的子数据流进行调制,使它们相互正交,最终实现并行传输。OFMD技术由于能够抗干扰,频谱利用率而受到广泛关注,成为未来移动通信系统的关键技术之一。2.2智能天线技术智能天线通过天线阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形状,具有侧向和调零功能,能够把天线阵列方向图主瓣对准用户信号到达方向,并自适应实时跟踪信号,同时将旁瓣或零陷对准干扰信号的到达方向,从而抑制干扰信号,提高信号的信噪比,改善整个通信系统的性能,并能识别不同入射方向的直射波和反射波。2.3MUD技术该技术是多用户检测技术,当使用用户较多时,必然会占据某个信道,而各自的信号幅度等因素不尽相同,MUD技术结合某些用户的时间、相位及信号强弱等信息因素进行考虑,在此基础上,对单个用户的信号状况进行检测,以实现用户之间的最佳联合检测。2.4无线ATM技术WATM的基本概念是采用标准ATM信元用于网络级功能,同时在无线链路中增加无线首标/尾标用于无线信道专用协议子层(媒体接入控制、数据链路控制及无线网络控制)。2.5IPv6技术IPv6将地址长度增加了4倍,从IPv4的32位增加到了128位。IPv6不仅解决了IP地址不够用的问题,而且提高了网络的安全性和服务质量。其主要有这些特性:扩展了IP的地址空间;增强了认证与私密性;简化报头格式,加强了对扩展报头和选项部分的支持;对数据流进行标识;改进移动网络和实时通信方面的性能。
3对4G移动通信技术发展趋势的展望
关键词:4G概念移动通信关键技术
中图分类号:TN929.5文献标识码:A 文章编号:
引言
根据国际电联的工作安排,2009年将集中征集4G技术标准,2010年会推出第一个4G版本,并在2011年世界无线电通信大会上通过。4G预计2015年左右投入商用。4G技术的飞速发展,使得广大用户享受更新、更快捷、更丰富的通信生活成为可能。
4G概念通信技术特点
目前,业界专业人士对4G概念移动通信系统的共识主要有以下几点:
a) 用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来;
b) 移动终端可以是任何类型的;
c) 用户可以自由地选择业务、应用和网络;
d) 可以实现非常先进的移动电子商务;
e) 新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。
根据以上描述,未来的4G系统应具备以下的基本条件。
1.1具有很高的数据传输速率。对于大范围高速移动用户(250km/h),数据速率为2 Mbit/s;对于中速移动用户(60km/h),数据速率为20 Mbbit/s;对于低速移动用户(室内或步行者),数据速率为100 Mbit/s。
1.2实现真正的无缝漫游。4G 移动通信系统实现全球统一的标准,能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”,真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。
1.3高度智能化的网络。采用智能技术的4G 通信系统将是一个高度自治、自适应的网络。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收,有很强的智能性、适应性和灵活性。
1.4良好的覆盖性能。4G 通信系统应具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输。对于室内环境,由于要提供高速传输,小区的半径会更小。
1.5基于IP 的网络。4G通信系统将会采用IPv6,IPv6将能在IP 网络上实现话音和多媒体业务。
1.6实现不同QoS 的业务。4G 通信系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。
2.4G网络中的关键技术
4G系统针对各种不同业务的接人系统,通过多媒体接入连接到基于口的核心网中。基于IP技术的网络结构使用户可实现在3G、4G、WLAN及固定网间无缝漫游。4G网络结构可分为三层:物理网络层、中间环境层、应用网络层。
(1)物理网络层提供接入和路南选择功能。
(2)中间环境层的功能有网络服务质量映射、地址变换和完全性管理等。
(3)物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的,使发展和提供新的服务变得更容易,提供无缝高数据率的无线服务。并运行于多个频带,这一服务能自适应于多个无线标准及多模终端,跨越多个运营商和服务商,提供更大范围服务。
据国际电信联盟定义,4G技术是可为移动中的用户提供100 Mb/S的数据传输、为静止的用户提供1Gb/S的数据传输的无线通讯技术,包含OFDM、智能天线(SA)与多人多出天线(MIMO)技术、软件无线电技术(SDR)三大关键技术。
2.1OFDM
OFDM即正交频分复用技术,实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多载波调制的一种。OFDM技术有很多优点:可以消除或减小信号波形间的干扰,对多径衰落和多普勒频移不敏感,提高了频谱利用率;适合高速数据传输;抗衰落能力强;抗码间干扰(ISI)能力强。抵抗光通信中的色散效应和偏振模色散。
2.2智能天线(SA)与多入多出天线(MIMO)技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能,被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的接收和发射。同时通过基带数字信号处理器,对各个天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并,实现上行波束赋形。目前智能天线的工作方式主要有两种:全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。
移动通信环境中的多径传播对通信的有效性与可靠性造成了严重的影响。而多输入多输出(M1MO)技术在通信链路两端均使用多个天线,发端将信源输出的串行码流转成多路并行子码流,分别通过不同的发射天线阵元同频、同时发送,接收方则利用多径引起的多个接收天线上信号的不相关性从混合信号中分离估计出原始子码流,这相当于频带资源重复利用,使频谱利用率和链路可靠性极大的提高。
2.3软件无线电技术(SDR)
软件无线电(SDR)是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台,利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。其中心思想是使宽带模数转换器(A/D)及数模转换器(D/A)等先进的模块尽可能地靠近射频天线的要求。尽可能多地用软件来定义无线功能。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件(DSPH)、现场可编程器件(FPGA)、数字信号处理(DSP)等。
2.4基于IP的核心网
4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络,可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接人方案,能提供端到端的IP业务,能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构,能允许各种窄中接口接人核心网;同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后,所采用的无线接入方式和协议与核心网络(CN)协议、链路层是分离独立的。在4G通信系统中将取代IPv4协议,主要采用全分组方式IPv6技术。
2.5IPv6技术
4G通信系统选择了采用基于IP的全分组方式传送数据流,因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。选择IPv6 协议主要基于以下几点考虑:
a) 巨大的地址空间。在一段可预见的时期内,它能够为所有可以想像出的网络设备提供一个全球惟一的地址。
b) 自动控制。IPv6还有另一个基本特性就是它支持无状态和有状态两种地址自动配置方式。无状态地址自动配置方式是获得地址的关键。在这种方式下,需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制来获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后,它将用另一种即插即用的机制,在没有任何人工干预的情况下,获得一个全球惟一的路由地址。
c) 服务质量。服务质量(QoS)包含几个方面的内容。从协议的角度看,IPv6与目前的IPv4具有相同的QoS,但是IPv6 能提供不同的服务。这些优点来自于IPv6 报头中新增的字段“流标志”。有了这个20 位长的字段,在传输过程中,中国的各节点就可以识别和分开处理任何IP 地址流。尽管对这个流标志的准确应用还没有制定出有关标准,但将来它无疑将用于基于服务级别的新计费系统。
d) 移动性。移动IPv6在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址,这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。当设备在家乡以外的地方使用时,通过一个转交地址即可提供移动节点当前的位置信息。移动设备每次改变位置都要将它的转交地址告诉给家乡地址和它所对应的通信节点。
3.结束语
4G移动通信系统目前还只是一个基本概念,4G网络的定义仍然还不明确,IEEE等标准化组织仍处于制定标准和规范的过程中。但是融合现有的各种无线接入技术的4G系统将成为一个无缝连接的统一系统,实现跨系统的全球漫游及业务的可携带性,是满足未来市场需求的新一代的移动通信系统,它将帮助我们实现充满个性化的通信梦想。
参考文献
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【关键词】 5G 移动通信 发展历程 5G特征
一、5G概述及其发展历程
随着4G网络在用户间的普及,5G的研发也逐渐变成了整个学术界和信息产业界的大热课题。5G,即第五代移动通信技术,即是第四代移动通信(4G)的发展与延伸。到目前为止,还没有任何电信公司或标准订定组织的公开规格或官方文件中对5G技术进行明确定义,而5G技术的发展还处于早期阶段。
相对于2G、3G以及4G技术来讲,5G的概念是一个综合的整体性范围,它主要是“现有无线技术演进和开发补充性的新技术”,目标为构建长期的网络社会。从目前看,3G、4G、WiFi等无线接入技术都是5G的重要技术组成部分。
为了解决频谱资源匮乏的重大问题,5G的频谱利用率将大大提升。其理论上的最高传输速度是4G传输速率的百倍,这将为用户带来非常优质的数据传输体验。与此同时,5G网络的可靠性与安全性也会得到改善,以保护用户的财产和个人安全。
整个产业都对5G技术的研发保持着极高的关注度。2013年2月,欧盟宣布,将拨款5000万欧元用于加快5G移动技术的发展,同时,他们计划到2020年推出成熟的标准。2013年5月13日,韩国三星电子有限公司宣布,已成功开发第5代移动通信的核心技术,这一技术预计将于2020年开始推向商业化。该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据,且最长传送距离可达2公里。相比之下,当前的第四代长期演进(4GLTE)服务的传输速率仅为75Mbps。而此前这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题,而三星电子则利用64个天线单元的自适应阵列传输技术破解了这一难题。2014年5月8日,日本电信营运商 NTT DoCoMo 正式宣布将与 Ericsson、Nokia、Samsung 等六间厂商共同合作,开始测试凌驾现有 4G 网络 1000 倍网络承载能力的高速 5G 网络,传输速度可望提升至 10Gbps。预计在2015年展开户外测试,并期望于 2020 年开始运作。
在中国地区,早在2009年,华为就已经展开了相关技术的早期研究,并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站。华为在2013年11月6日宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新,并预言在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。
目前大量人力物力都被投入于5G的研究,可以预见,在不久的将来,人们将会享受到更加完美、更加贴心的通信服务。
二、5G技术的发展新特征
随着信息时代的飞速发展,用户对移动通信的需求不断提高。5G的发展是大势所趋,在未来,我们将会体验到5G带给我们的前所未有的新体验。5G技术主要存在以下几点特征:
2.1频谱利用率大大提升,高频段频谱资源被更多地利用
目前用于移动通信的频谱资源十分有限,而我国的频谱资源是采用一种固定方式分配给各个无线电部门,这更加导致了资源利用的不均衡和低利用率。相对于4G网络,5G的频谱利用率将会得到大大提升,并且高频段资源也会被适当应用,以此来克服这一严峻问题。
2.2更大限度支持业务个性化,提供全方位信息化服务
人们对移动通信的需求趋向于个性化和层次化,在生活中无时无刻能离开通信网络。5G网络目标之一,即是建设更为完备的网络体系架构,提高对各种新兴业务的支撑能力,以此为用户打造全新的通信生活。
2.3通信速率极大提升
信息化时代在高速发展,人们对获取信息的速率要求越来越高,这对通信网络的传输速率是很大的挑战。5G网络的理论数据传输速率达到4G标准的百倍,。4G的最高峰值速率为1G,而5G则可以达到10G。这意味着,在5G网络环境下,一部超高清画质的电影1秒内就可以下载完成。与此同时,5G网络在传输中还将呈现出低时延、高可靠、低功耗等特点。
2.4绿色节能
5G网络中,将会在保证通信质量的同时,采用有效的绿色节能技术来降低网络损耗,把能耗控制在一定范围之内。未来的通信过程中,运营商可以根据实时通信状况来调整资源分布,以此节约网络能源。
三、结语
目前,5G的研究尚处于初期阶段,还存在许多技术问题有待解决。随着其研究历程的不断深入,在未来,5G必然将会给用户带来全新的通信体验,全面推动信息化时代的发展。
参 考 文 献
[1]尤肖虎,潘志文,高西奇,等. 5G移动通信发展趋势与若干关键技术.中国科学:信息科学, 2014, 44: 551-563, DOI:10.1360/N112014-00032
关键词:M-learning 移动学习 3G SNS
刚刚过去的2009年是3G技术高速发展的一年,中国三大通信运营商分别实现了3G网络的正式商用。据3G门户网的“2010手机体验白皮书”的调查显示:截止2009年年底,我国3G用户总数约为1500万,其中学生群体占了约23%,其次是事业单位工作人员,占了13%[1],而且正在高速增长中,为开展基于3G的M-learning提供了坚实的用户基础。与此同时,从国外的Facebook、Twitter,到国内的开心网、人人网等SNS(社会化网络服务)网站风靡一时,为我们的移动学习模式带来了新的思路。如何利用3G网络的带宽、SNS的社交网络和三网融合平台构建新型基于3G技术的M-learning变得意义深远。
1基本概念
随着信息技术的发展和互联网的普及,E-learning(电子化学习)在教育领域带来的革命性的变化已有目共睹。近年来,随着移动通讯技术的普及,一种新型的学习模式――移动学习(M-learning)悄然而生,被称为是E-learning的延伸和深化,因不受时空限制的特点,广阔的应用前景,引起了大量研究者的兴趣。
对于M-learning目前还没有统一的定义,但都基本认同其是在E-learning基础上发展而来的,通过有效结合移动通信技术和标准使学习者能在任何时间、任何地点通过无线移动设备和无线通信网络获取学习资源的互动性学习模式。
著名的远程教育专家Desmond Keegan于2002年在其专著《The Future of Learning: from E-learning to M-learning》,中,首次对M-learning学习模式进行了探讨[2],指出相对于E-learning,M-learning具有一些独特的优势,最明显的就是其泛在性,即任何人、任何时间、任何地点学习任何信息,其这一独特的优势是E-learning所无法比拟的,也确定了其在未来学习中的地位。
3G是英文3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。相对于第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G),第三代手机(3G)一般指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,其能处理图像、音乐、视频流等多媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务,为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度[3]。这种优势又将建立在前两代移动通信技术基础上的M-learning又推向前一步,即基于3G的M-learning。
2 基于3G技术的新型M-learning模式
2.1基于3G技术的手机电视M-learning模式
近年来,央视推出的“百家讲坛”、“探索发现”等教育类栏目,得到了社会大众的推崇,可惜仍局限于电视和网络这两大渠道。2010.1.13国务院总理主持召开国务院常务会议,决定加快推进电信网、广播电视网和互联网的融合,这将使基于3G网络的手机电视成为可能。
基于3G技术的手机电视为用户提供了一种新型的学习渠道,其优势:移动性、便携性效率性、丰富性。因此,基于3G的手机电视M-learning服务机构不仅要对传统电视节目资源进行再生产、再加工,还要对资源进行碎片化处理,以便用户在闲暇时间中“碎片式”地使用学习资源,提高时间的利用率。
2.2基于3G技术的“移动虚拟校园”模式
前文提到,在所有的3G用户中,学生群体占了约23%,基于此,可以建立虚拟的移动校园,让学生可以在任何时间、任何地点通过手机下载课件、视听教材、学习资料,接受远程教育,真正实现“手机大学。”“移动虚拟校园”的建立不仅可以降低教育成本,还可以在一定程度上消除教育资源鸿沟,对缺乏基础设施的欠发达地区更具有重要意义。
2.3基于SNS的协作式M-learning社区模式
近年来,从国外的Facebook、Twitter,到国内的开心网、人人网等SNS网站风靡一时,为我们的移动学习模式带来了新的思路。SNS(Social Network Software),即社会化网络软件,它代表支持全体交互的一类软件,包括博客,微博、维基、即时通信和其他的拥有多对多社群系统,其最大的特点是抓住了用户之间的社会关系。而目前,网络资源、移动通信数据资源等缺乏畅通的用户关系,如果能在移动通信和互联网之间搭建一个社会化网络平台,实现移动通信和互联网的融合,让用户真正参与到通信业务内容的创建,而不是由运营商来定制用户需要的内容。让学习者可以充分利用微博、博客、维基等社会化网络软件进行充分及时的交流,发挥学习的开放性作用。
2.4基于3G技术的短消息M-learning模式
基于3G的短消息服务在教育领域有了一定的应用,但其服务模式尚未被充分挖掘。它不仅可以用于学习者日常的通信交流,还可以被用于课程安排、考试安排、重要通知等信息的,为学员提供快捷、方便和个性化的服务。
3 论语
当然,最好的M-learning模式还需依赖最好的内容服务来支撑,因此,在研究基于3G的新型M-learning模式的同时,还应对M-learning的学习资源内容的建设进行研究。相信随着电信网、广播电视网和互联网的三网融合的进一步发展,以3G技术为依托的新型的M-learning在教育领域的应用将会越来越普及、越来越丰富,人类梦寐以求的不受时空限制的“最理想的学习”模式也将离我们越来越近。
参考文献
3G门户.2010手机体验白皮书.
论文摘 要:“通信原理”课程是通信、信息及电子类专业一门重要的基础课程,其特点是系统性强、概念抽象、数学含量大。本文分析了“通信原理”课程存在的问题,并在理论教学和实践教学改革方面进行探讨,提高了教学质量和效果,完善了教学手段,并极大地激发了学生的学习兴趣,提高了学生解决实际问题的能力。
1 引言
通信原理课程在通信工程专业的课程体系结构中起着非常重要的作用,是学习诸如移动通信、光纤通信以及数字通信等后续课程的基础,其教学的重点在于让学生理解基本概念和原理、掌握相关的分析方法和有关通信系统的重要结论。本课程特点是内容较多,知识面广,概念抽象,系统性强,同时强调理论和实践的融会贯通。因此,如何提高课程的教学质量,改善教学效果,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,是一项紧迫和重要的工作。本文首先分析通信原理课程教学中存在的问题,然后从课程的理论教学和实践教学方面进行了一些改革和探索。
2 课程教学中存在的问题
通信原理课程的理论学习往往有大量复杂的数学推导,抽象的理论概念较多,内容覆盖面广,理论性和实践性强,但学生不会将理论知识运用于实践。同时,由于本门课程内容偏重理论,学生在学习过程容易感觉乏味枯燥,学习效果不好。
因此,传统的课堂教学中存在以下的问题:(1)学生学习积极性不高;(2)教学方式和教学手段单一化;(3)课程试题库陈旧;(4)实验教学内容陈旧;(5)理论和实践相分离。
3 理论和实验教学改革
针对上述存在的问题,本小节对如何改进教学方法、丰富教学手段、立足教学内容力求与实际通信系统相结合等方面进行了初步探讨。
在理论教学方面,首先应建立良好的师生情感,创设和谐的教学环境,根据不同的教学内容和对象,授以不同的教学方法,以培养学生的学习兴趣。其次,在课堂教学中,针对课程中的重点和难点,结合使用现代化的多媒体教学手段,扩大课堂教学的信息量,提高课堂效率,丰富教学形式,增强课堂教学内容的生动性与形象性,多体并存,优势互补。最后,利用网络资源及时更新和丰富课程试题库,并在授课过程中穿插通信产业的最新进展和目前比较前沿的通信系统如第三代移动通信系统或者新型通信技术-超宽带无线通信系统,使理论和实际能够有机结合,进一步激发学生的学习兴趣。
在实验教学方面,合理配置演示性、验证性和设计性、综合性实验,充分利用仿真实验的便利条件,并将仿真实验及硬件实验将课堂教学和实践环节相融合,使学生对理论知识更好的消化和吸收,锻炼学生分析问题和解决问题的能力。例如,在实践教学环节中,可以适当引入和灵活配置matlab、labview、systemview等仿真软件,由学生设计和实现虚拟实验,通过灵活配置一些仿真参数,对实验结果进行分析和讨论,通过图形对比,使学生从理论认识进一步深入到感性认识,以更好地理解和巩固通信原理课程中的概念和结论。具体设计题目包括:模拟信号的调制与解调、模拟信号的数字化传输、基带传输的部分响应系统演示等等。通过上述实验教学方面的改革,可以使教学理论联系实际,使学生具备一定的感性认识,并培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题及解决问题的能力。
4 结语
通信原理课程是一门理论性与实践性都很强的专业基础课,本文针对传统教学中存在的一些问题,从理论教学和实验教学的角度给出了一些改革的措施。通过对教学内容、教学形式、教学方法和教学手段等方面的改良,调动了学生学习本课程的积极主动性,显著提高了教学质量和教学效果,达到了培养适应现代科学技术发展的高质量创新型人才的目的。
参考文献
[1] 杨星海,魏长智,张鲁,等.“通信原理教学改革研究”[j].中国现代教育装备,2010,9:87-88.
关键词:终端;标准;智能化
中图分类号:TN929.5
文献标识码:A文章编号:1005-3824(2014)05-0045-05
0 引 言
近年来,随着移动互联网、物联网、云计算等新兴技术的进一步发展,移动通信的用户对更多种类的服务提供和更高水平的服务体验提出了新的需求。至2015年,我国智能终端创新和产业化将取得重大进展。但目前与我国快速增长的移动智能终端市场形成对比的是,我国移动智能终端行业的相关技术标准与测试方法还不完善。同时,国际、国内也暴露出许多移动智能终端因利润空间压缩而出现的质量问题以及信息安全隐患等问题。为保证移动智能终端行业健康快速的发展,必须制定全面、可行的智能终端标准化体系,从而指导移动智能终端通过规范市场与技术的方式,促进行业的可持续发展<sup>[1]</sup>。
1 移动智能终端发展现状
未来通信的核心思想是业务驱动,要求能为语音、数据、视频等各种业务提供统一开放的平台。在这种情况下,传统的高度集中化的网络控制思想逐渐退出历史舞台,新的网络体系结构要求进一步简化网络的控制功能以实现平台的统一,这就要求通信终端智能化,以促使电信终端不断地向智能化的方向演进。另外,微电子技术、计算机软硬件技术的快速发展,为终端设备处理越来越复杂的工作打下了基础,为终端设备个性化提供了实现可能,这就使得终端从某种程度上摆脱了网络的制约,可以具备越来越强大的功能。
由于3G技术发展在国内外的日渐明朗,移动智能终端的研发和生产,都得到了空前的重视。但移动智能终端本身的复杂性以及各层次技术的多样性已无可否认的给予技术本身的规范化带来很大阻力。我国传统移动终端的封闭式生产方式是移动终端生产形式和技术多种多样,且不同厂家产品从外部接口、上层应用等各方面互不兼容。这种工艺上的缺陷,延续到了如今的移动智能终端。集成化开发平台的出现更降低了企业进入移动智能终端行业的技术门槛,数量可观的企业推出了各种终端产品,由于受企业规模、品牌效应以及技术研发实力的影响使得产品的质量参差不齐,缺乏统一技术规范标准约束的现状也使得此类问题难以控制。并且,我国知识产权保护的法律法规以及社会认知度水平较低,使得移动智能终端盗版软件、病毒、木马等已形成较为完善的产业链,这也直接威胁移动智能终端产品的健康发展。加之移动智能终端各种主要技术产品仍存在多样性,兼容性、互通性等问题,与其因本身的复杂性与多样性以及所遵循的移动通信标准的多样性,使其在研发及生产过程中出现许多问题,因此需要通过技术规范来解决。
2 移动智能终端标准需求分析
2.1 现有终端标准使用情况分析
下面将移动终端涉及到的技术分为几个方面来描述现有移动终端的标准使用情况。
1)手机智能卡的标准化状况。
ISO/IEC7816系列标准对智能卡各方面指标进行了规定,包括物理特性、触点的尺寸和位置、电信号和传输协议、用于交换的行业间命令等。而国内则是根据ISO/IEC的国际标准也制定了相应的行标。终端用户身份识别卡的很多方面都参考了该标准,使得该标准成为智能卡的一个基本规范<sup>[2]</sup>。
2)移动智能终端DRM的标准状况。
根据国际数据信息中心IDC(Internet data center)对DRM(digital rights management,DRM)所下的定义是在数字内容生命周期内,能提供完善保护数字内容、权利的管理技术,则称为DRM<sup>[3]</sup>。自从互联网上内容的版权问题出现之后,到目前为止,已经有很多厂商或组织对保护这些内容提供者/开发者权益,防止内容随意传播的方法等进行了相关研究,并产生了相关规范。国内使用较多的规范包括:3GPP,OMA,DOI,EBX&OeBF,MPEG-21,ODRL,SDMI,XMCL和XrML。
3)字库与中文输入法的标准化状况。
在国内来说,字符库和中文输入也是在我国上市的中文手机兼容性的一大问题。如果2种手机所支持的字符库不一致,则可能导致同一短消息在2个不同厂商的终端中显示结果的不一样,或者直接无法显示。中文输入是终端中字符库的用户“编码”,它的好坏直接影响用户输入的速度和感受,所以它也是用户选择终端的一个重要因素。而GB/T 18031 对数字键盘编码的要求是:应包括GB2312或GB13000.1或GB18030中定义的全部汉字字符。
2.2 国内移动智能终端标准化需求分析
目前传统功能手机已被包含各种应用功能的移动智能终端所取代。但在移动应用方面国内关于无线多媒体的标准化工作还存在一些问题,整个标准体系缺乏统一的规划,导致部分标准的实用性不强。还由于各种原因,国内的部分应用及多媒体业务是由运营商首先根据国际标准而实现商用的,形成了一些企业标准,这些企标成为事实标准,导致部分国内标准的标准化工作开展比较缓慢<sup>[4]</sup>。
而移动智能终端产品的标准目前仍是一个难题,由于标准的缺失,现在大多数智能终端设备和用户应用体验的质量技术判定,多采用传统非智能终端的技术标准,不能衡量终端设备的智能特征。而目前国内的移动智能终端标准化研究主要集中在移动智能终端与传统终端存在较大差异的系统、软件及接口等方面,对于其它方面则沿用信息技术设备已有标准。
总体看来,国内针对移动智能终端这一领域,虽然有个别“点”已前瞻性的开展标准化,但整体上并未形成一个体系,达不到一个“面”。此方式短期内可以较快地弥补整个移动智能终端在标准化方面最为欠缺的部分,但从长远看,由于技术的日新月异而导致标准的不完善、不适应将时有发生。因此,有必要从现阶段开始,从为市场长远发展的角度出发,为移动智能终端的标准化进程理清思路,并提供不论是从结构还是从逻辑来说都符合市场发展的科学的体系框架以及依据,为标准的有效性及前瞻性提供基础。
3 移动智能终端标准化体系架构建议
考虑到终端标准化发展进程,及移动终端未来发展方向,将移动智能终端标准化体系分 为基础、公共、基础通信及其他4个部分。其中,基础类标准涵盖了延续终端所遵循基本标准,如通话质量、电气安全等;基础通信标准涵盖与3G及以上移动制式标准;而公共标准中按照移动智能终端技术终端包含芯片、外围接口、操作系统、应用接口等方面。
因基础类标准是在传统终端标准上的延续,除电磁兼容外其他在传统终端标准上并未有新内容,而国内通信基础标准几乎都是引用欧洲标准等全球通行的标准,故本文重点将公共标准下的芯片、外围接口、应用接口、操作系统、信息安全,以及基础标准下的电磁兼容与电气安全部分展开并介绍其每个部分需包含的内容<sup>[5]</sup>。
3.1 移动智能终端的标准体系基本模型
在充分分析已颁布终端标准现状、考虑我国移动智能终端标准需求的前提下,总结出移动智能终端标准体系基本模型如图1所示。
图1 移动智能终端标准体系基本模型
3.2移动智能终端的标准化体系模型分析
1)芯片。
公共标准部分的芯片标准模型,建议由基础通信技术、硬件安全、可靠性及功耗4个部分组成,如图2所示。
图2 芯片部分标准模型
芯片部分标准模型中,基础通信技术标准主要是涵盖各移动智能终端所遵循的通信制式技术标准;硬件安全标准主要是一系列对智能芯片硬件部分的全防护能力规范。如规范移动智能终端在芯片部分应具有在发生信息泄露等信息安全问题时能够通过硬件手段保护核心信息不被非法访问,标准中应明确启动硬件安全的条件、方式及恢复机制等;可靠性标准主要是一系列描述和衡量智能芯片内在质量、技术性能及稳定性规范,其达到规范智能芯片可靠性要求的目的;而功耗标准主要是为提高产品寿命,提供终端质量为目的的一系列要求。
2)操作系统。
移动智能终端操作系统标准化模型如下图3所示。
图3 移动智能终端操作系统标准化模型
移动智能终端操作系统标准化模型由移动智能终端操作系统基本概念及功能、技术架构、硬件要求、应用软件开发要求、应用接口要求、安全机制和通信协议组成。
移动智能终端操作系统基本概念及功能主要规范操作系统的定义,明确基本功能、必要功能,并提出可扩展性功能建议。
移动智能终端操作系统技术架构主要规范移动智能终端操作系统的基础架构,必备的层次划分,以及层次划分的依据和要求。
移动智能终端操作系统对硬件的要求主要规范支持移动智能终端操作系统所必备的硬件条件,以及可扩展硬件建议。统一终端本地连接技术及接口,以保证移动终端能与PC、照相机等电子设备进行信息同步和共享。进一步标准化终端配件(电池,充电器等),提高兼容性与可用性。
移动智能终端操作系统的应用软件开发要求主要规范移动智能终端操作系统的应用软件开发的基本要求,如软件API接口等。
移动智能终端操作系统的应用接口要求主要规范移动智能终端操作系统的终端媒体播放器和浏览器等应用接口的基本要求。
移动智能终端操作系统安全机制主要规范移动智能终端操作系统应达到的安全级别,以及可以采用的安全机制、算法建议等。
移动智能终端操作系统的通信协议主要规范移动智能终端操作系统的通信协议。目前已形成四大3G通信标准,WAP等,应进一步规范智能终端通信协议的标准化,推动终端与网络的可靠互联。
3)外围接口。
移动智能终端外围接口标准模型,基本分为安全防护要求、功能要求、可靠性要求、接口类型要求4部分,如图4所示。
图4 外围接口部分标准模型
安全防护要求接口电气参数和信息通信安全,并具备相应的自保和鉴伪能力,具有一定的安全防护措施。
功能要求有线接口的功能集成,有线和无线接口的数据传输的高速化比如USB3.0,Bluetooth 4.0等。
可靠性要求具有接口保护能力,不能反插,误差不能扭曲接插等,并要能满足足够的强度和弹性,耐长久插拔。
接口类型要求,包含无线接口兼备现行无线通信协议Bluetooth,Wi-Fi,物理接口要求物理尺寸、接口类型及线序。提供统一安全的外围接口。
4)应用接口。
公共标准下应用接口部分标准模型,标准建议由技术架构、接口基本要求及安全策略3个部分构成,如图5所示。
图5 应用接口部分标准模型
在技术架构中规范应用接口的基本概念专业术语等,并规范软件接口的基础架构,必备的层次划分,以及层次划分的依据和要求;在基本要求中规范作为移动智能终端所应具备的必要功能与相应接口,提出可扩展性功能及接口建议;在安全策略中规范移动智能终端操作应用接口应达到的安全级别,以及可以采用的安全机制及建议等,从而创造可靠的业务使用环境。
5)电磁兼容。
对于移动智能终端电磁兼容的标准体系,因其在传统终端基础上并无特殊变化,故延续传统终端的标准架构。电磁兼容分为辐射连续骚扰、传导连续骚扰、射频场感应的传导骚扰抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、静电放电抗扰度、浪涌(冲击)抗扰度等14个方面的内容,其体系结构如图6所示。
图6 电磁兼容部分标准模型
公共标准下芯片部分标准模型,标准建议由在原有移动终端电磁兼容标准基础上加入多模终端各模块间的电磁干扰及MIMO终端的天线性能部分。
6)终端安全。
移动智能终端的安全包括信息安全及电气安全两方面,图7展现了其安全的各个组成要素<sup>[6]</sup>。
图7 安全部分标准模型
由于移动智能终端是在传统终端的基础上进行的应用扩展、硬件计算能力提升,因此其电气安全内容类似,建议增加移动智能终端在大负荷计算量情况下的温升标准以及芯片在一定温升前提下的电气安全标准的修正。
移动智能终端的硬件访问受控是指各类应用对硬件的调用、访问等应符合用户或标准规定的控制机制。
硬件的信息安全防护能力是指移动智能终端的核心硬件部分应具有在发生信息泄露等信息安全问题时能够通过硬件手段保护核心信息不被非法访问,标准中应明确启动硬件安全的条件、方式及恢复机制。
应用程序及应用程序商店的安全标准应覆盖应用程序自身的信息安全要求、检测手段以及应用商店自身的信息安全防护机制。
用户数据访问受控是指在标准中应将用户数据的安全性进行分级处理,并能够明 确规定应用对不同级别的数据的访问受控方式及用户的知悉方式。
4 结束语
移动智能终端作为一个复杂的系统,在技术发展迅速的今天,已越来越多的包含和集成了不同种类的技术和产品,但与其快速增长的市场情况形成对比的是,移动智能终端关键技术标准并不完善。本论文在充分调研移动智能终端国内外标准化现状的基础上,分析了目前已颁布的移动智能终端相关标准的时效性及全面性;在跟踪国内终端相关标准组织工作方向及思路的基础上,提出了我国移动智能终端标准化体系总体框架,并对标准化体系总体框架进行细化分析。
值得注意的是,移动智能终端问世以来我国终端已越来越开放化,其需要标准化的技术面也越来越多,使得移动智能终端的标准化工作任重而道远。但无论如何,移动智能终端标准化的趋势是勿庸置疑的,国内行业范围内的终端标准化也由我们开始,相信随着技术的进步和互通性的需求,标准化的终端生产和开发必将扩展到全行业,产业链中的企业和消费者都将从标准化中获益。
参考文献:
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[5] 许志远.移动互联网[J].数据通信,2014(2):40-42.
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