信息通信原理范文

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处于信息化社会的“大信息”时代[1]，信息技术特别是通信技术广泛普及和渗透到社会的每个领域。对于高等教育而言，所有学科都带有信息技术的烙印。《通信原理》是高等工科院校面向信息通信技术开设的一门重要基础课。通过该课程的学习，使学生能掌握各种通信系统传输信息的基本原理和分析方法;熟悉通信系统的基本构成;了解有关通信系统中的技术指标及改善系统性能的一些基本技术措施;培养学生的辨证思维能力。

 

南京邮电大学因邮电而生、依通信而长，是一所以信息为特色的高等院校，培养快速适应“大信息”时代的人才，是南京邮电大学核心竞争力的体现。南京邮电大学依托优势，彰显特色，为了学生今后快速适应“大信息”时代社会，积极构建面向“大信息”的学科专业体系。就笔者所讲授的《通信原理》[2]而言，面向不同专业，开设了不同课程性质、不同学时的《通信原理》。面向通信工程、信息工程、网络工程等专业，开设必修课程《通信原理A》，学时为80;面向具有通信应用的信息类专业，开设必修课程《通信原理B》，学时64;面向其他工科专业，开设限选课程《通信原理C》，学时48。《通信原理A》和《通信原理B》课程的学生都是属于信息通信类专业的，都学过《概率论与随机过程》《信号与系统》等先修课程，同时后续一般还有详细介绍各种通信系统的专业课程，如，《移动通信》《光纤通信》等，诸多老师和教学专家对该课程的教学进行了颇有成效的探讨[3-5]。

 

笔者主要针对《通信原理C》，即“大信息”背景下其他非信息通信类专业《通信原理》的教学进行一定的探索。在笔者教授《通信原理C》的过程中，发现这门课程的教学存在以下问题或难点：(1)该课程面向的是非信息通信类的工科专业的学生，他们缺乏前期系统性的通信基础课程学习，比如：有些专业就没有开设《信号与系统》这一门专业基础课，这就导致讲授过程中学生对通信基本概念理解存在难度。(2)因为《通信原理C》并非他们专业的必修课，不少学生会错误的认为该课程与他们的专业相关度不大，所以，不能引起他们足够的兴趣和重视。(3)传统的《通信原理》授课方法注重各种通信理论公式推导，而非信息通信类的工科专业的学生需要的是了解信息通信技术的发展趋势和各通信模块的功能，这两者存在着一定的矛盾。(4)传统的课程考查方式主要是期末考试、平时习题作业等方式进行，这导致了部分学生的应试学习方式，即只通过死记硬背、生搬硬套的学习方式来应付考查，而忽视了基本信息素养的培养，违背了开设这门课程的初衷。

 

针对上述存在的问题，笔者在《通信原理C》的讲授过程中就授课内容、授课方式、考查方式等方面进行了相关探索。

 

1 教学方式探索

 

为培养适应“大信息”时代的高素质人才，对于非信息通信类工科专业的学生，在讲授《通信原理C》时，笔者主要以激发学生学习兴趣和讲解知识点简明易懂为出发点，从授课内容、授课方式、考查方式等3个方面探索教学方式改革。

 

1.1 课程授课内容

 

为了激发非信息通信类专业学生对《通信原理C》课程的兴趣和重视程度，在授课内容的选择上，笔者主要从以下几点进行了尝试改革：(1)在正式开始课程讲授之前，先阐明《通信原理C》与学生学习该专业的切合点，说明该课程在学生学习该专业的应用背景，这能极大的激发学生的学习动力和热情，并引发学生对通信理论和相关技术应用的广泛遐想。比如：在给测绘工程专业的学生开始讲授该课程时，讲到在做测绘时，有时要用到卫星测绘数据，而这些数据正是通过一种主要的通信方式——卫星通信来获取的。(2)给学生强调信息通信技术的革新给日常生活带来的巨大影响。通过描述信息通信技术的发展怎样影响日常生活，让学生切身体会到信息通信技术的力量，进而引起学生对该课程的重视。比如：在给材料学院的学生讲授《通信原理C》时，特地从手机演变的角度讲述了通信的发展历程，随着通信技术的发展，手机也经历了固定电话、大体积的移动电话(大哥大)、便携式的2G手机、可以上网的3G手机、可以在线视频的4G手机以及即将出现的可高速传输数据的5G手机等各个阶段。(3)在讲授《通信原理C》时，重点阐述基本原理和重点概念，而不必详细推导理论公式。因学时有限，非信息通信专业的学生应掌握通信的理论框架和基本原理，在将来需要使用的时候知道从哪方面着手查找资料和进一步研究。

 

1.2 课程授课方式

 

根据授课内容的特点，有针对性的选择授课方式能达到更好的教学效果。对于非信息通信类工科专业，笔者主要阐述《通信原理C》中的基本原理和重点概念、而不是详细推导理论公式，这就确定了采用多媒体教学是一种适当的授课方式。较传统的板书，采用多媒体教学，能够更加直观明了、高效的讲授该课程。例如：在讲授二进制相移键控调制系统(2PSK)解调时，可以在PPT上逐一展示各点波形，并通过波形清晰描述倒π现象带来的严重后果，若采用板书则很难达到该效果。同时，在讲授具体知识点时，应注意灵活采用各种具体的教学方法，以达到加深理解、融会贯通的效果。比如：在讲授二进制数字调制时，应采用比较教学法，与之前的模拟调制的实现方式、解调方法、调制性能进行比较教学。最后，在讲授课本知识时，适时的插入仿真图形来说明，这能加深学生对理论知识的直观感受。笔者在讲授二进制数字调制系统时，在比较了2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的误码率理论值的基础上，在PPT上画出了在不同信噪比下的它们误码率的仿真曲线，学生的反应非常积极。

 

1.3 课程考查方法

 

课程通常考查方法是期末考试与课后作业题相结合的方式，但是该方法容易使《通信原理C》落入应试教育的泥潭。学生用死记硬背、生搬硬套课本知识的方式来应付考查，背离了素质教育方向，无法培养出适应“大信息”时代所必需的素质。笔者为了强化学生将课本知识转化为自身技能的素质，在该课程的考查方式中，增加了软件仿真考查。让学生课后利用Matlab的Simulink功能来动态仿真出一个通信系统的模型，给出模型中采用的模拟信号数字化方法、调制方式、信道编码方法、译码方法、解调技术等，并评价不同方法、不同参数下系统性能的优劣，通过软件仿真过程，既加深了学生对通信各个模块清晰的认识又培养了学生系统建模的水平。同时，为了加强学生将课本知识和信息社会相结合，笔者给学生布置了一项实践性的大作业，调研“大信息”时代自己接触到的各种通信系统采用的调制方式及各自特点，比如：常用的收音机、家里收看的数字电视等。通过后续反馈可以看出，该大作业使学生认识到了《通信原理》课程的影响和价值，并极大的加强了学生对“大信息”时代的感受，加强了其理论联系实际的能力。

 

2 结语

 

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一、引言

未来社会是信息化的社会。进入21世纪，以多媒体技术和网络技术为核心的信息技术正在飞速发展，对我国社会的经济、文化和教育等领域产生了重大而深刻的影响。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：“信息技术对教育发展具有革命性的影响，必须予以高度重视”。信息技术正以惊人的速度渗透到教育领域中，正推动教育教学的深刻变革。《通信原理》课程将在教育思想、教育理念、教学内容、教学方法与手段以及学习方式等方面积极应对信息化社会带来的深刻变革，努力构建适应国家经济建设、科技进步和社会发展的具有前瞻性的专业发展体系。

未来社会是国际化的社会。网络正在使地球成为地球村，全球经济一体化的步伐正在加快。在当下，面对来自国际化背景下社会各方面的变化，未来通信工程人才将面对诸多新问题和新挑战，传统的教育也受到更多更严峻的现实挑战。《通信原理》课程教学应该具有国际视野，要充分借鉴国内外先进的专业发展理念、课程设置体系和人员配置机制，努力构建能反映最新国际通信学科学术研究成果和教育理念的专业发展体系。

二、“通信原理”课程教学教学改革的必要性

《通信原理》课程教学改革应发挥学科人才优势，其教材的选取、教学手段和方法的创新要有助于通信知识的探索与研究、有助于工程技术的传承和发展，有助于学生综合素养、实践能力和创新意识的提升。《通信原理》课程教学改革应站在新的高度，紧跟通信技术的最新发展趋势和现代社会需求，形成以培养尖端通信人才为目标的专业课程教学体系。

目前，我校正在按照“加强基础、拓宽口径、重视实践、培养能力”的人才培养模式，采取切实有效的措施加强和改进本科教育教学工作，以培养尖端通信人才为目标的《通信原理》课程教学改革是凸显我校教育教学特色的重要举措之一。通过《通信原理》课程教学改革试点，提升教师队伍素质和人才培养质量，为创造出文明进步、可持续发展的社会提供强有力的智力支持。

三、“通信原理”课程教学教学改革措施

（1）重视通信工程专业的师资培养

首先要探索建设一支以学术带头人为骨干，师德高尚、爱岗敬业、教学综合水平高、科研能力较强的结构合理的教学团队。

进一步发挥学术带头人在课程建设中的引领和主导作用，不断优化教师队伍，凝集一批具有学术、学科、专业优势、创新能力强以及结构合理的教师群体组成教学团队。具体做法一是要引导和鼓励青年教师加入由学术带头人领衔的学术团队，定期开展学术研讨和教学研究活动。二是有计划、有重点地选派优秀青年教师赴国内高水平大学从事研修工作，提升青年教师的教学科研能力。

（2）优化教学体系

通信原理课程在电信专业课程体系设置中起着承前启后的作用。既需要扎实的的数学公共课基础、电子及电路专业基础课，也能和后续的专业课融会贯通，这就要求有良好的课程体系设置，才能得到较好的教学效果。这种合理的设置必然要靠上级领导和同事的共同构建，作为担当“通信原理”教学工作的教师而言，更需要在体系中起到关键的作用，将前后课程的相关联系融入到教学中，才能提高教学质量。

围绕培养未来尖端通信人才的整体目标，进一步优化专业《通信原理》课程内容，形成完善的课程体系和优质教学资源库。具体做法一是在广泛调研的基础上，吸收国内外先进的课程理念，围绕整体培养目标，修订、完善信息化、国际化视野下的教学方案。二是通过项目化的运作方式，建设体现工程应用特色的高水平教材和优质教学资源库。

（3）以科学的体系评价教学

探索适应培养未来尖端通信人才的研究型教学方式和先进的教学评价体系，激发学生自觉学习的兴趣，促进学习方式的改善，提升自主学习的能力。

以现代教育思想为指导，更新教学理念，改进教学方法和手段，更加凸显学生在教学活动中的主体地位，发挥教师的主导作用，强调师生互动，充分调动学生的积极性、主动性和创造性。具体做法一是根据学生的特点和需求，积极开展因材施教活动，以问题驱动为导向，以典型案例为抓手，采用开放式、启发式、研讨式、探究式等生动活泼的教学方式，为学生自主学习创造更加良好的条件。二是不断加强教学手段的现代化建设，积极推动信息技术在教学活动中的普遍运用，满足学生自主学习的需要，切实提高学生实践能力。三是改革课程考核评价机制，形成多元化的评价方式。除采用传统的期末笔试以外，辅以开卷、论文撰写与答辩、课堂参与等评价方式，使过程性评价和结果性评价相结合，形成更为全面、客观、合理的教学评价机制。

（4）制定人才培养模式方案

培养具有专业功底扎实、创新意识浓厚、实践能力突出、应用技能娴熟的高素质人才。

通过《通信原理》课程教学改革，培养具备成长为尖端通信人才潜质的高素质学生。他们专业基础扎实，具有高尚的道德情操和奉献精神，具有现代教育理念和国际教育视野，具有整合信息技术与通信原理的能力，具有创新意识和基础科研能力。具体做法一是在课程教学中选用尝试国际一流原版教材，拓宽学生的国际视野；积极创造条件，组织学生参加科学研究训练，培养他们的科研兴趣和学术精神。二是在教学实践环节，为了提高学生的实践技能，必须提供能够担当此责任的教师，除了在课堂上给学生讲解通信专业的基本知识外，更应该熟悉通信行业具体的设计工作流程，最好有相关的实践经验，这样就能和具体岗位和工作结合起来，培养应用型的人才。或者实施校内导师与校外工程师优势互补的“双导师”制度。校内导师负责学业指导和职业远景规划，培养学生掌握扎实的专业基础知识，指导学生开展科研活动。校外工程师负责指导多阶段的见习、实习和教学研究、教学管理活动。

（5）打造先进的教学平台

打造教育理念先进、人才培养模式改革成效显著、工程应用特色更加鲜明的《通信原理》教学平台，在校内相关专业中起到引领示范作用。

面向信息化、国际化社会挑战，构建教育理念先进、教材体系完备、教学水平领先的《通信原理》课程平台，凸显工程应用特色，为培养具有学科底蕴、创新精神、应用专长的高素质、拔尖型的尖端通信人才奠定坚实基础。

四、结束语

通信原理教学改革是一个，是一个长期、综合的过程，应该蕴涵在教育教学的整个进程中。在课程体系改革的进程中，加快国际化和信息化的步伐，使我们的教学跟上实际应用的步伐，不止拘泥与课本的教学，更要以培养应用型人才为目标，探寻新的理论与方法的同时，应用现代化和国际化的手段深入教学研究，才能得到更好的课程教学研究效果。

（作者单位：武汉工程大学电气信息学院）

参考文献：

[1]宋铁成.“通信原理”课程的教学实践[J].电气电子教学学报，2003，25（5）：95-97.

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关键词:通信原理;教学改革;实践环节

中图分类号:G64

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)03-0235-02

《通信原理》课程是通信技术专业重要的专业基础课,它涉及和联结的知识几乎涵盖了通信专业的所有课程

,是由基础课向专业课过渡的一门学科。“通信原理”讲述的是通信领域最基本的内容,通过该课程的学习,

能够让学生在掌握通信系统的基本组成、基本原理和性能分析方法的同时,进一步理解有关的通信技术,为

今后深入学习通信类专业课打下坚实的理论基础。这门课有一定的学习难度和理论深度,本文针对高职学生

的实际情况,改革传统的教学模式,精炼教学内容,在教学中加强实践性,强调动手能力的培养,对学生发

现问题、解决问题和创新能力的培养,对新技术、新环境的适应能力有着非常重要的意义。1 课程教学现状

《通信原理》课程的原理性、逻辑性强、概念抽象、覆盖内容多、公式和推导相对较多,对于一些数学基础

比较差,自学能力比较差的学生来说,学习这门课程会觉得很困难。在教学方式方面,受传统教育思想的影

响,在课堂教学中主要是“教师讲,学生听”的课程教学模式。教师大多采用以讲授为主的教学方式,讲授中

又侧重于单方面的灌输,致使学生被动听讲,学生学习积极性不高。现代通信技术的发展极为迅速,而通信

原理作为通信技术的专业基础课程其教学内容的更新相对缓慢,因此学生学习过程中总会感觉这门课程没有

实际价值,导致学习主动性不高。实验过程中大多采用验证性实验手段,不能适应创新人才培养的要求。

2 教学改革探索

2.1 改革教学观念与内容

在教学过程中,注重“以学生为主体”充分发挥学生的主观能动性,教学上可采用“启发式”、“讨论式”、设问思考和逆向思考提问等方法,启发学生思考,诱发学生的思维,激起学生的求知欲望。如在每章开始时,提出本章所要面临的问题,使学生带着问题进行学习,在一章结束后让学生总结出可以解决问题的思路与方法。比如在数字基带传输过程中,码间干扰如何消除等问题,以此来培养学生分析问题,解决问题的能力,增强学生的综合素质。同时教学中也要注重考虑学生的学习方法和接收能力,根据不同的教学内容和教学对象,注意将学生自学和精讲重点,难点结合起来。在课下教师可以通过建立专业课程答疑网站进行网上辅导,帮助学生解答疑难问题,听取学生意见,从而更好的改进教学。

在教学内容方面,根据专业发展的要求,修正教学计划,制定出适合高职高专的通信原理课程教学大纲,并对教学内容进行相应改革。在教学中强调整体观念的建立,以通信系统的组成为主线,以“有效性”和“可靠性”这两个衡量通信系统性能的重要指标而展开。根据当前信息技术发展的特点,数字通信取代模拟通信将是大势所趋,因此在教学中突出数字通信,同时兼顾模拟通信的内容,并适当加入先进的数字调制解调技术和实际中应用的典型通信系统的有关内容,使理论和实际系统有机结合起来,保证教学具有实用性和先进性,能跟上时代的发展要求。通过进行专题教学,了解当今前沿的通信技术。通信系统与实际生活密切相关,随着移动通信、计算机通信等技术的快速发展,在进行通信原理教学过程中,穿插着向学生讲授这些新技术的基本原理和基本概念,使学生能够对前沿的通信技术有所了解,可以在教学中采用课内专题讲座的形式。

例如,在讲解基本内容的同时,增加“3G技术及其现状” 、“TD-SCDMA网络规划技术”“中国未来通信技术的走向”等专题讲座。一方面,可以提高学生的学习兴趣,开拓视野,另一方面,可以为他们将来从事这方面的研究和开发指明方向。

2.2 改革教学方法与手段

由于“通信原理”课程是一门理论性比较强,公式及推导相对较多的学科,教师通过语言、黑板板书的传统教学方式,会使教师的板书占用时间太多,效率较低,同时课程的某些知识点用传统的授课方式表示的不是特别清楚。因此在教学中采取灵活的教学方法,辅助先进的教学手段,可以达到直观、省时、高效的目的。

在教学中,多媒体教学以图文并茂、声像集成、动静配合表现形式,使课堂教学变得生动有趣,从而更能吸引学生的注意力。但在使用多媒体课件授课时,要明确多媒体教学是辅助手段,不能一味地按课件的思路和流程进行教学,不能盲目的使用、过度的依赖,这样不仅不会给课堂增色,反而使授课质量下降。因此在“现代通信原理”课程的教学中,要合理的使用多媒体授课,在授课过程中把一些不便板书的内容制作进去,如定义、概念、图表、动画、视频、声音等,而对一些关键概念的解释说明、必要的例题等不须制作到课件中去,而留给教师在课堂上以传统教学方式进行讲解,因为教师在教授学生知识的同时,更注重的是培养学生分析问题,解决问题的能力,通过教师必要的板书讲解,让学生学到一种分析问题的方法,让学生从中去学习、去体会。因此通过传统的教学和先进的多媒体相结合的教学方式,不仅能充分利用课堂时间,与学生有更多的交流,还为教师和学生的发挥留有相当的空间,从而较好地完成教学任务。

2.3 改革实践教学

高职教育目的是为了培养创新型人才,既有扎实理论基础又有较强动手能力的人才深受用人单位的欢迎。因此在课程中实践教学就成为不可缺少的环节。对于“通信原理”课程,主要采用两部分进行,分别为单项实验教学和综合实训教学两部分,通过单项实验可以提高基础实验教学的教学质量,通过综合实训教学使实践教学更具有生动性,创造性,科学性。实验教学是实践教学中基础的一环。通过实验教学既能起到对课程的深入理解,又有益于培养学生的学习风气和工作作风。传统的通信原理课程大多采用验证性实验,验证性实验在相关理论讲授后利用现有实验平台对相关理论的正确性进行验证,通过实验使学生掌握信道编译码,信源编译码,调制解调实验等基本原理,这样使学生能够进一步的理解理论知识。同时也可以配合仿真实验,通过通信系统软件可以方便、直观的建立通信系统,从而实现对通信系统的设计和验证。仿真实验部分主要以学生为主体,通过对功能模块的设计连接,对参数的设定,以观察和分析仿真模型对信号的反应,以及仿真系统在这个过程中表现出来的性能,并以此获得的系统性能。通过仿真实验提高了学生分析问题和解决问题的能力。在学生具备了一定的理论基础之后,进行综合性训练,即利用实验室资源和已掌握的理论基础,综合运用各通信模块,将信号的调制解调,编码解码,复用解复用,信道,滤波等多个环节结合在一起,培养综合运用能力。这部分实验学生以分组的形式完成任务,根据设计不同的通信系统,完成信号的传输。对于基础较好的学生,还可自行增加实验内容或实验难度,设计实验方案。这样不仅激发学生的学习热情,也培养了学生综合思维能力、创新能力和动手能力。如果仅仅通过教学的时间做设计性仿真实验和综合实训,有时不能满足学生的需求。因此建立开放实验室,学生利用业余时间,自行设计实验方案,合理使用实验设备,使他们能够独立完成对通信系统的操作。在遇到困难时老师再做适当的启发与指导,最终得到满意的实验结果。这样不仅能提高学生的综合能力,也能提高学生对实验学习的热情和主动性。

为了提高学生综合素质和创新能力,在传统通信原理课程考核上进行改进。考核形式采用多元化,如试卷形式(开卷、闭卷),也可以采用答辩、报告等形式相结合,并参考平时学习表现给出最后成绩,建立起一种开放的、多元的评价机制。对于实验的考查应强调注重平时表现,引导学生重视岗位能力,团队精神的培养,对于结果不注重在对与错,而注重能否分析原因,是否能够找到解决问题的方法。同时对在通信竞赛中获奖、在刊物上和获得发明或专利的学生给予加分。从而有意识地培养学生创造性思维、创新意识和创新能力。

3 结语

只有通过对通信原理课程教学现状、教学内容、教学方法和考核方式等方面的进行改革,采用多样化的教学与实践形式,在教学模式上力求以“学生为主体”,激发学生的主动性,创造性和适应性,才能使之成为高素质的创新型人才。

参考文献

[1]张士兵,章国安.通信原理课程教学改革与实践[J].电气电子教学学报,2006,28(4):11-13.

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中图分类号： TN929.11 文献标识码： A

1前言

光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的快速发展历史只有二十多年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。进入21 世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离） 光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光是一种频率极高的电磁波，因此用光作为载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，光通信是人们早就追求的目标，也是通信发展的必然方向。

2 通信原理

2.1 光纤的优点

光纤是由中心的纤芯和的包层同轴组成的圆柱形细丝。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信之所以发展迅猛。主要原于它具有以下特点：

1） 通信容量大、传输距离远。一根光纤的潜在带宽可达20THz，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里；

2） 信号串扰小、保密性能好；

3） 绝缘、抗电磁干扰性能强，传输质量佳；

4） 光纤线径细、重量轻，原料为石英，节省有色金属铜材料，有利于资源合理使用；

5） 具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点；

6） 无辐射，难于窃听，因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外；

7） 光缆适应性强，寿命长。

2.2 光纤通信的原理

所谓光纤通信，就是在发送端首先要把传送的信息（如话音） 变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率） 变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。然而，由于目前技术水平所限，对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在实验室内，尚未达到实用化水平，因此目前大都采用强度调制与直接检波方式（IM- DD）。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。

基本的光纤通信系统是由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。数据是数字，声音，图像等各种信号的数字化。光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31 和1.55。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等;而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图像、数据等信息。

2.3 光纤通信系统

光纤通信系统的主要工作流程如图2- 1

图2-1 光纤通信系统

2.3.1 PCM电端机

在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（Pulsecodemodulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。

2.3.2 光发信机

光发信机是实现电/ 光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于PCM 电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。

2.3.3 光中继器

光中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。

2.3.4 光收信机

光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。

2.3.5 光纤连接器、耦合器等无源器件

由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。

2.4 光纤通信的应用领域

光纤通信的应用领域很广泛，主要用于通信中继网和用户接入网。光纤通信的优点在这里可以充分发挥，逐步取代电缆，得到广泛应用。长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信，现已全面使用光纤通信，并形成了占全球优势的比特传输方法。光纤通信还可用于全球通信网、各国的公共电信网（如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线）、高质量彩色电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线（CATV） 系统等。

3 光纤通信技术的发展前景

过去有人对光纤通信的发展情景，有些困惑。其一，在2000 年IT行业的泡沫，使光纤通信的生产规模投入过大，生产过剩，IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤，国外对中国倾销。其二，有人认为光纤通信的传输能力已经达到10Tbps，几乎用不完，而且现在大干线已经建设得差不多，埋地的剩余光纤还很多，光纤通信技术不需要更多的发展。

3.1 光纤到家庭（FTTH） 的发展

FTTH可向用户提供极丰富的带宽，所以一直被认为是理想的接入方式，对于实现信息社会有重要作用，还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2～3 倍。过去由于FTTH 成本高，缺少宽带视频业务和宽带内容等原因，使FTTH还未能提到日程上来，只有少量的试验。近来，由于光电子器件的进步，光收发模块和光纤的价格大大降低；加上宽带内容有所缓解，都加速了FTTH的实用化进程。

近来，无线接入技术发展迅速。可用作WLAN 的IEEE802.11g协议，传输带宽可达54Mbps，覆盖范围达100 米以上，目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输，包括上下行数据和点播电视VOD的上行数据，对于一般用户其上行不大，IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输，当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+ 无线接入”（FTTH+ 无线接入） 的家庭网络。这种家庭网络成本大大降低，维护简单。接入网采用无线是趋势，但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑，与FTTH相差无几。FTTH+ 无线接入是未来的发展趋势。

3.2 光纤通信的市场

FTTH毕竟是信息社会的需求，光纤通信的市场一定有美好的情景。目前，我国大量建设FTTH的社会环境和条件尚未具备，可能需要等待一段时间。不过也有些大城市的所谓中心商业区CBD，有比较强的经济力量，现在已经采用光纤到住地PTTP 来建设。总的来说,目前中国的FTTH处于起步试点阶段。试点的作用，一方面是摸索技术和建设的经验，另一方面,还起竞争抢占用户的作用。所以，现在电信运行商，地方业主都积极对FTTH试点，以便发展宽带业务。因此，广播运行商受到巨大的挑战，广播商应加快发展数字电视的进程，并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。如果广播商要发展VOD点播电视，还需要对电缆电视网双向改造，如果采用光纤网，可更充分地适应未来的技术发展和市场需求。

参考文献

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系统体积小、重量轻、方便储存，装有把手及万向轮，方便抢险运输。采用先进的电力电子技术、功率因数校正技术等，降低谐波成份，减少无功功耗，提高输出电压稳定度。标识清晰易见，控制器件简单便捷，还可将易发事故电源进行分类、总结，方便记录。

2系统主要性能指标

1．外型尺寸:456mm×565mm×700mm。2．重量:PYJ-1型65kg;PYJ-2型45kg;PYJ-3型45kg。3．输出电源种类:PYJ-1型输出25Hz轨道-局部电源;PYJ-2型输出继电器、电码化、区间轨道、区间继电器、站间联系电源;PYJ-3型输出直流转辙机、表示灯电源。4．在165～275V范围内进行老化测试，高于铁标规定的要求，可以保证在现场更为严酷的环境中使用。各支路输出的容量如表1所示。5．所使用模块经过陕西省电子工业产品质量监督检验站四项电磁兼容检测，满足电磁兼容的要求，抗干扰能力强。

3系统原理

下面以PYJ-1为例来介绍系统的结构和原理。PYJ-1电源系统方框图、电源系统原理图分别如图1、图2所示。

3.125Hz模块工作原理25Hz电子变频器模块(简称25Hz模块)为PYJ-1便携式铁路信号应急电源系统提供25Hz相敏轨道电路所需要的局部电源和轨道电源。25Hz模块是25Hz相敏轨道电路专用供电模块。它利用电力电子技术将50Hz交流电转换成符合要求的25Hz电源。该模块应用了先进的有源功率因数校正技术(APFC)，使功率因数高达0.99，有效降低了谐波成份，减少了无功损耗，使整机的满载效率达到90%以上。功率输出部分采用了最新器件(IGBT)组成的逆变器(DC/AC)。1．辅助电源。输入电源经软启动电阻和主整流桥整流后，加至开关变压器原边给开关管送电，激励脉宽调制器起振，输出调制脉冲，开关管受脉冲调制导通和截止，辅助电源进入正常工作状态。该电源属单端反激式开关电源，可输出多路电压，工作稳定，可靠性高。2．有源功率因数校正(APFC)电路。有源功率因数校正的目的，就是让输入电源的电流波形跟踪电压波形保证功率因数接近于1。其核心控制器件是集成电路UC3854，该器件16脚输出的脉宽调制信号，包含了对PFC控制的全部信息，此信号控制着开关管的导通和截止，输入强制电流波形跟踪电压波形;并控制着输出电压稳压，使其稳定在DC400V上。当集成电路UC3854和元件组成的检测电路，检测到PFC电路出现过流、输入过压、欠压、输出过压、过热等故障现象时，均会切断软启动继电器，同时封锁16脚的调制脉冲，使该端无信号输出，直至故障排除后APFC自动恢复正常工作。3．逆变电路DC/AC。为了提高变频器的可靠性，变频器应用全桥逆变技术，关键器件采用最新器件(IGBT)进行逆变，逆变后的SPWM波(正弦波)经过滤波还原为2路交流电压输出。且通过同步电路使局部电压恒超前轨道电压相位90°。原理见图3。利用数字电路(EPROM)产生SPWM调制脉冲来实现DC/AC变换。首先由数字电路分别产生基准的正弦波及所对应的三角波，并将2种波形进行比较，产生DC/AC变换所需的SPWM调制脉冲波，再经过逻辑控制驱动电路，将调制脉冲加到逆变功率管的控制栅极，逆变后的SPWM波经过滤波还原为交流电压输出。由输出电压取样，经放大、比较、调整基准正弦信号电压，从而保证输出电压的稳定。当保护电路检测到输出过压故障时，控制逻辑电路封锁SPWM调制脉冲，使该模块无电压输出，同时发出报警信号，故障排除后模块需重新开机工作。

3.2PYJ-1电源系统操作步骤步骤1．闭合1QF，相应电源模块上电;模块上相应上电表示灯亮，模块面板上的工作表示灯亮了以后，模块工作正常。步骤2．闭合2QF～11QF，分别供出各回路电源。

4系统应用领域

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中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

1 电力远动通信系统

1.1 远动通信技术的概念

远动通信技术是对远方的设备进行监视和控制，它的应用领域非常广泛，在铁路、建设施工、电网运行等领域都有应用。它将主站和子站的信号转换成便于远距离传输的信号形式（如载波信号、光纤信号等），并在传输前加上错误校验机制等保护措施，能较好地防范外界干扰，在目的端获得较好的检错纠错性能。它将局部电网中的多个电厂、多个变电站和多级调度连接成了一个有机体，便于实现安全高效的电力调度控制。

1.2 远动通信系统在电力中的作用和地位

远动技术发展经历过一个漫长的过程，远动技术是作为电网信息与控制技术，对下一级所属场站进行必要的信息管理，然后由上一级的调度中心调度自动化系统把这些信息处理后提供给调度人员来进行相应的分析、统计、预警和控制等。电力通信系统对于每一个步骤都有严格要求，对于信息处理要求快速性和准确性。电力通信网是通过卫星、微波、载波、光缆等多种手段构建而成的复杂的立体信息交换网。

1.3 电力远动系统的发展史

我国电力系统通信已有近60年的历史。早期采用电力线载波、架空明线或电缆等通信方式；20世纪60年代开始采用微波、特高频、同轴电缆多路载波等多种通信方式，加上原有的电力线载波和其他有线通信，组成了电力系统专用通信网；20世纪80年代以后数字微波、卫星通信、光纤通信、程控交换等现代通信技术相继引入并得到广泛采用，使得通信快速性和可靠性都得到了极大的提高。

1.4 电力通信的特点和分类

系统和通信原理没有本质的区别，都是建立两点和多点之间的联系，建立起通信联络。区分是在于电力通信结构是电力网结构，电力通信网干线及支线的容量，信息交换容量和通信量都比公用的通信网小。公用的通信网通信信息容量大，但其可靠性和复杂地貌适应性不如电力远动通信系统强。电力远动通信系统是一种较为特殊的专用通信网。

1.5 电力远动通信存在的主要问题和局限性

我国的电力远动通信虽然具有多种的通信方式和较为完整的通信网络，但是相比较世界电力通信发展方向和趋势，尤其是在信息化时代，目前还不能满足全国电力系统新的要求——坚强电网的推进和智能化变电站的普及，需要同智能化变电站一样将IEC61850标准应用于远动之中，以改进现在主流的CDT、IEC101、IEC104等规约的二维点表模式。IEC61850应用于智能化变电站已经比较成熟，在全国已有很多成功的范例，但如何将IEC61850应用于远动通信，目前调度自动化厂家和变电站远动厂家还正在积极开发之中。

2 对于电力远动通信技术的探讨

2.1 厂站端通信系统的设计

为了能够更好的提高通信效率，降低成本和减少繁琐的程序，改善电力通信技术是一个迫在眉睫的问题。厂站端的任务是将各功能模块现场采集到的电力系统运行参数，按照一定的规约编码方式经过调制后发送到调度主站，并且能够接收解调调度主站发过来的信号，能够有效地转化为控制数据并通过站内通信规约转发给保护测控装置。对于厂站端都有各自的CPU，不同模块有自己的功能，但是各自之间却没有必然的联系，程序也是相互独立的。我们为了提高系统的实效性，方便系统功能的扩充，可以分散故障带来的影响，提高系统的灵活性、可靠性和可维护性，提高抗干扰能力，保证系统稳定可靠地工作。

2.2 主站端智能通道机的设置

主站端智能通道机包括调制解调板、通信控制板和公共RAM板三个部分，它们主要负责交换、处理数据，然后分类储存在不同的区域，供调度自动化主机使用。控制板和调制解调板为常规的设计，当通道较多时可以视需要添加，但是主机与控制板之间的数据都是由RAM 板之间进行交换进行的。RAM 上上行遥测、遥信数据、下行遥控遥调命令信号，都有着自己固定的位置。

2.3 总线竞争

因为总线上有着多块的功能模块，容易产生总线冲突现象。为了保证线路的正常运行，不出现模块混乱的竞争总线，我们可以设置调令，令每个模块有序地进行；也可以应用具有检测载波的侦听技术，这种技术可以检测出总线上的冲突，但是每个数据模块只有在总线空闲的时候才能传送数据。如果产生冲突系统会强制性的放弃设备的总线，经过一段时间后再进行总线申请及传输数据。这两种方法都可以提高系统的可靠性，也使得系统的扩展更加容易，使得系统能够得到最优化的运行。

2.4 系统的可靠性研究

双机双通道热备用机制：两台主机可以同时处理数据，正常运行的时候，其中一台工作于主机状态，能够完成所有的远动功能，而另外一台处于热备用状态。当主机故障时则原来的备机立刻切换到主机状态负责完成所有的远动功能。双通道热备用机制和双机热备用机制一样，当原来工作通道出现故障时由通道切换装置或模块完成备用通道的切换。双机双通道热备用机制有效地提高了远动系统的平均无故障工作时间，提高了系统的可靠性。

3 结语

电力远动通信系统在不断的发展着，通信技术的发展也越来越块。为了能够保证安全性和可靠性，在远方的主站端采用不停电电源以及双机双通道热备用机制能够有效的保证信息传输可靠性。远动力通信系统采用分层式的结构，能够有效地传输信息，减少设备和资金投入，保证电力通信系统的高效、可靠地运行。

[参考文献]

[1] 威寿麟.电力远动系统原理[M].水利电力出版社,2005.

[2] 阳宪惠.工业数据通信与控制网络[M].清华大学出版社, 2003.

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引 言

电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它与电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。它是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。

随着SDH同步光纤设备逐渐覆盖整个电力通信网，电力通信网络承载的业务种类和数量在逐渐增多，这对通信资源管理提出了更高的要求，不仅要求与通信管理相关的运行资料详细和准确，还要保证各个维护部门间数据的统一。

在电力通信资源管理中，涉及的部门和人员众多，通信数据量大且通信站点分散，所以存在电路数据的遗失、重复、错误等情况，工作人员需要耗费大量时间完成对各种通信设备和电路使用情况的收集和汇总，这种手工管理资源的方式不仅浪费时间，还容易产生错误而影响通信系统的运行。

电力资源管理系统是结合地理信息系统（GIs）构建的一套对电力系统通信资源，特别是光纤通信资源进行合理管理的软件平台，完成资源的配置及动态管理。

1电力通信资源管理系统功能

通信资源管理必须要对通信资源进行科学管理与建设，以达到通信网络资源的命名规范协调，使业务流程能够带动整个企业水平的提升。科学的通讯资源管理系统能够最大程度的提供各种视角，将各种设备统一起来，并为用户提供信息服务。

2电力通信资源管理系统

2.1 系统结构

电力通信资源管理系统采用典型的客户端/服务器模式，系统的数据信息存储在数据库服务器上，用户端计算机安装资源管理软件，并通过以太网与数据库服务器通信，完成数据的交换和共享。

系统采用M印x地理信息系统开发平台和sQLserver 2000数据库系统，以图形用户界面的方式，对电力通信网的通信站点资源、硬件设备资源、光缆资源、设备端口资源、电路资源等实现自动化管理和电路的自动调度。

2.2系统数据库设计

数据库是通信资源管理系统开发的基础，系统程序是在数据库的基础上运行的。数据库设计基本目标是为应用程序提供高效、准确的应用数据，并且确保应用数据具有较高的稳定性。即要通过对应用系统的信息需求进行描述和综合，

从概念上模拟工程应用的信息结构，便于用户理解。该部分包括两个方面：

（2）逻辑设计：要产生一个具有数据独立性高、冗余度低、数据一致性和完整性好等特点的逻辑数据结构，能满足并最小覆盖工程应用的数据需求，能被工程数据库管理系统所处理。

（2）物理设计：要产生一个可以有效予以实现的数据库的物理结构，以及与系统软件、硬件及其分布情况有关的实现细节设计”。

资源管理系统中涉及的数据包括地图空间数据、属性数据和工程管理数据。为了增强整个系统数据处理的灵活性，应采用数据分开存储的方法，数空间数据以M印Inf0标准文件格式存储在特定目录下，图形中每个地物均有其对应的唯一的标识（ID号），系统以此为索引建立该地物的图形数据文件。

3 电力通信资源管理系统结构及开发原理

3.1 地理信息系统

充分运用了MapX控件，它的基础是ActiveX技术，是一款可以编程的控件。开发人员在操作时只需使用编程语言就可以得到快速、方便的理想效果。例如，要想获得光纤线路或通信站点，只需在MapX控件下加载到应用程序，而此时只要将程序的初始化功能灵活运用就可以找到想找的。

MapX具备另一大功能就是数据绑定，即把数据源放入MapX中处理，它把空间数据与数据库中已有的数据通过数据绑定功能从而形成管理系统界面。在数据绑定时，当用户的数据绑定到地图后，地图就会相应地对应起许多个图层，在图层之中会有一个包含对象的Datasets。

3.2 硬件设备管理模块

硬件设备管理模块是以地理信息系统为基础，实现对整个通信系统中的硬件设备资源的详细、准确的配置、修改、查询和维护，并为统计分析提供准确的硬件设备数据。硬件设备管理主要包括传输设备管理、PCM设备管理、交换机管理、vDF架管理、ODF架管理、DDF架管理等。

它主要是由电路与传输网中的通道构成的，操作时需要根据现有的手工生成各种业务流程，从一定的算法中分析每一条电路的占用状况，从而资源管理部门将会自动的生成电路开通方式单、电路调整以及撤销执行表。

硬件设备的管理主要是通过对其端口的管理实现的。设备端口可以用一个二维数组的形式来描述，如果直接将这些二维数组以表格的形式显示则不直观，系统采用在界面上显示表格的同时再在表格下方用二维图形矩阵来表示各个端口，根据颜色的不同来判断端口是否被占用，从而使用户对硬件端口的管理更加直观。二维图形矩阵中，用不同的方格颜色表示端口的不同状态，黑色表示端口未定义；红色表示端口故障不可用；蓝色表示端口已经被占有（鼠标移到其上面时会显示占有本端口的电路名称及其它详细信息）；绿色表示端口空闲，可以被使用，当某端口由空闲变为被占有后，数据库中的相应字段会自动改变，其颜色也随之发生变化，无需用户手工完成。

3.3 电路资源管理模块

（1）电路资料子模块：是录入查询模块，可以录入和查询各个电路的资料表。根据用户的选择，可以列出相应光缆的所有电路使用情况，同时能够生成各个光缆的电路表，用户可以从电路表直观地看出电路的使用信息。

（2）路由信息模块：路由信息是从电路资料中自动获取的，将每个电路所有路由汇集，具备自动生成功能，其原理是系统自动搜索电路资料中的所有电路名称，将相同电路名称的配线资料和排序信息汇集为该电路路由。

（3）电路调度模块：通过输入要开通电路的起点和终点，系统查询电路资料表并自动列出可供选择的电路路由，当选择其中一条路由信息后，系统会自动生成电路调度方式单。一条新的电路建立后，数据库中相关的字段能够自动更新，无需手工修改，保证数据的一致性。

4电力通信资源管理系统应用

4.1资源调度的控制与管理

电力通信资源的调度主要涉及配线资源的调度和电路资源的调度。电力通信资源管理系统通过闭环控制对这两种资源的调度进行管理和控制，使用户可以对资源的调度进行控制，使流程管理具有了一定的灵活性。

4.2 电力线载波频谱的控制

电力通信资源管理系统可以对载波机的频率、载波通道情况、频率占用情况进行分析、计算和分配，从而实现对电力线载波频谱的智能化、自动化管理。

4.3报表生成管理

系统可按照既定的格式和要求，对电力系统运行的动态信息进行记录，并结合需要生成日志报表，为电力通信资源的完善和建设提供依据。

5 我国电力通信资源管理系统现状及前景

随着我国电力通信事业迅速发展，电力通信网络也在不断扩展，电力通信的运营逐渐步入正轨，但我国电力通信资源管理水平仍然较低。存在通信设备资料不全、数据图纸时效性差、设备运行记录不全等问题仍然严重影响着电力通信资源的管理。

虽然我国电力通信市场已经出现了一些资源管理系统，但其适用性较差，电力通信运营商难以引进和使用。作为一名电力设计工作者，强化科研，提升我国电力通信资源管理系统设计的安全性、有效性和适用性是主要工作任务。遵循国际相关技术标准和规范，在国际统一电力管理信息模型的基础上进行我国电力通信资源管理系统的研发成为未来发展趋势。

参考文献

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高速公路机电工程中的通信系统属于基础类设施，主要为收费、监控系统提供信息(话音、数据、图像)传输通道，由光缆数字传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统、紧急电话系统等组成。根据其通信系统在高速公路行业的应用特点，高速公路通信网主要由长途通信干线传输网、程控数字交换机、数据传输网、图像传输网、移动通信网和卫星通信网等部分组成,下面我们重点对其各主要组成部分的使用原理进行详细介绍。

1收费系统

高速公路收费系统一般采用半自动收费方式，即人工判别车型，车道入口发放通行卷，出口验卷，计算通行费，人工收费，计算机管理，辅以车辆检测器校核，闭路电视监视。目前，提倡计算机联网收费。远期，逐步实现自动收费方式。通行卷有采用非接触式IC卡，也有采用磁卡。为便于计算机联网收费，联网收费区域内均应采用同一种通行卷。

1.1计算机收费系统

计算机收费系统一般分两级，即收费中心计算机系统和收费站计算机系统。收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网。各局域网之间、收费中心与区域拆帐中心之间需要通过通信系统实现数据传输进行勾通。

1.2收费数据传输

收费数据分三级管理:收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的，各通信站的ONU设备提供必要的2Mbps(G.703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的，在区域收费联网的情况下，路由器至少要具备两个E1(G.703)接口，一路传往收费中心，一路传往区域拆账中心。

1.3收费图像传输

收费系统在个收费站广场出口均设置了摄像机，各摄像机的图像信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄像机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的，而图像及控制信号的远程传输与监控有所不同，未采用复用方式，庵个摄像机图像对应一芯光纤，而控制信号是经MODEM通过通信系统的话路通道传输的。

2通信系统

2.1通信干线传输

长途通信干线传输系统设计的正确与否，决定着整个通信系统质量，它不仅关系到能否实现现代通信网设计的目的，还关系到工程投资的经济性、合理性和可靠性。目前，高速公路机电工程基本是采用光纤通信系统。高速公路通信系统长途通信干线传输网采用光纤通信，这是因为:

高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像通，信量较大，选用频带、通信容量大的光纤通信系统是合理的。

光纤通信具有通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点，是其它通信传输方式无可比拟的。

光缆通信中继距离长，适应公路沿线各通信站点间距离不一致的实际情况。

采用长波长单模光缆传输方式,在中等容量以上长距离传输系统中,从经济上占有优势。

2.2通信系统的程控交换

根据高速公路通信系统业务的内容和特点，通信系统采用三级程控交换，第一级交换中心设在高速公路总公司通信总中心，其主要职能是完成本局终端的话务接转，汇接所有来话、去话的转接任务，并与二级公路网中心联接，完成本局话务接续与本局以外的话务转接；第三级交通中心分别设在各高速公路公司下属的管理所，其主要职能是完成本局的话务接续与出入本局的话务接续。为了提高系统的可靠性、灵活性及话务流向的需要，各级交通交换中心之间均可进行互连，以便组成一个多迂回、多路由的程控数字交换网。

2.3话音通信系统

高速公路通信网话音系统包括业务电话系统、指令电话系统和移动电话系统。业务电话系统为高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各种设施(如监控、收费、服务区、停车场、加油站、维修、交警、通信、供电、配电及养护等)提供内、外业务联系电话。业务电话为全网自动拨号，业务电话网应与市话公用网汇接。指令电话系统主要是为监控总中心以及监控中心下达交通监控和调度指令。为便于交通控制和交警业务调度，在监控中心和分中心可分别设置两套指令电话控制台，以便供公路值班员和交警值班员使用，指令电话应自成系统。指令电话控制台设置在各路公司内，分监控指令控制台和交警指令控制台，分别控制所辖路段各指令电话机和交警用指令电话机；指令电话控制台具群呼、组呼、单呼功能及自动录音功能；指令电话控制台具有转接功能，即实现指令电话控制台与指令电话机之间的转接。

2.4移动通信系统

移动通信，就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换。移动通信不仅指双方的通话,还应包括数据、传真、图像等业务。移动通信系统可以自己建网，也可以租用邮电部建立的公用蜂窝移动通信网。邮电部公用蜂窝移动通信网可实现全省漫游，管理也比较方便，可以省去了自己建网的费用，但公用蜂窝移动通信网费用很高，同时不能完成高速公路网要求群呼、组呼等调度功能。自行建立高速公路移动通信专用网，可以解决上述不足，但建网投资很大。建议高速公路移动通信系统自己建立专业移动通信网,采用800MHz集群移动通信系统。据了解，辽宁省高速公路管理系统应用移动通信较为先进，移动通信成为快速应

变能力的强有力手段。

3监控系统

高速公路监控系统应用图像传输可将道路现场的活动图像，利用图像传输系统的能力把图像信息用电信号的方式传送到远方，清楚地再现在屏幕上，有利于管理人员做出控制决策。活动图像传输采用光缆传输方式，高速公路监控摄像点不太多的特点，一般采用一对一(一摄像头对一监视器)方式传输到各路监控中心。通过视频切换方式，由总部的控制信号来选取所需的图像信号，由光缆传至监控总部的监视器，使总中心也能监视到它所关心的全省高速公路运行情况，以便进行宏观管理。

监控系统主要由两部分组成:监控中心计算机系统和外场设备。

3.1监控中心计算机系统

监控中心计算机系统即情报处理系统，它包括通信控制器、网络服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网，组网方式:收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网，只是多了一台通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外场设备与中心的数据通信管理。

3.2监控中心的外场设备

监控的外场设备包括车辆检测器，可变情报板，可变限速标志，气像检测器等。由于这些检测点(数据采集点)距离通信站较远，相对分散，且数据量较小，无法采用标准的高速数据接口进行传输，因此在每个远端数据点配一台MODEM,将数据传到就近通信站的ONU，最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。

3.3监控数据传输

监控数据分二级管理:监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接人网的ONU设备业务通道中提供足够的2/4wVF接口，监控数据采用模拟传输方式，通过这些音频接口完成，由监控系统提供MO-DEM进行数模转换。

3.4监控图像传输

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中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）45-0047-03

一、引言

《现代通信原理》是信息与通信工程专业的核心基础课程，是学员将来从事军队信息化建设工作的重要知识储备。在现代信息化作战模式中，通信作为信息传递的重要工具发挥着巨大作用，它是保障军队指挥的基本手段，是衡量军队战斗力的要素之一。现代通信原理课程的主要特点是理论性强、数学公式推导多，在教学过程中，学员普遍反映课堂教学内容抽象、理论性强、难以理解和掌握，而实验作为一个最简单有效的途径，可以达到使通信原理抽象内容具体化的目的。现代通信原理实验课程以全面提升学员通信素养为根本，以实验教学内容和教学方法改革为重点，以培养学员实践能力、创新能力和一丝不苟的科研作风为核心，依托现代通信原理实验室建设为保障，体现实验教学与理论讲授的有机融合。

二、教学内容改革

1.充足教学体系，优化课程结构。基于实验箱的实体实验，是通信原理实验的传统形式。实体实验课程以信息传输为核心，主要学习通信系统主要部件工作原理，重点研究部件各种理论实现的可行性，比较其性能的优劣，但不讨论具体实现电路。

实体实验相比较于抽样理论知识的学习，更加形象具体，对学员充分理解通信系统各个层面、各部分的结构及工作原理有着重要的作用。实体实验的具体操作过程是在实际电路上得出实际信号，高度近似实际通信工程测试，因此实体实验能够培养学员对实际通信电路及信号的认识，熟悉经典通信电路的设计与组成。另外，实体实验是对理论知识的具体应用，加快理论知识向应用能力的转换速度。示波器等通信仪器仪表常作为必备的辅助工具被应用到通信原理实体实验中，通过实验可以使学员掌握这类仪器仪表的使用，为在通信系统的分析测试中的应用打好基础。目前的实体实验项目中，多以验证性实验和综合类实验为主，实验的设计性差，抑制了学员的创新意识、创新能力，实体通信原理实验箱由于方便观察波形，多用于调制解调等原理，而编解码、同步等过程不易体现。另外，实体实验受实验地点、实验时间和实验设备的限制，不利于开放性实验教学的开展。仿真实验的引入，很好地弥补实体实验的缺陷，极大地提高实验的设计性和创新性，增长学员学习兴趣和热情，实现通信基础理论与计算机仿真技术相结合的实践教学。但是，仿真实验教学的引入，并不代表要抛弃或减少实体实验。因为实体实验得到的是真实的信号波形，是参数设置及多种外界因素共同影响的结果，只有实体实验才能反映通信原理的实战性和工程性。

因此，在实际的通信原理实验教学中，采用基于实验箱的实体实验与基于软件开发平台的仿真实验相结合的手段，充实实验教学体系、优化课程结构，充分利用现有的实验条件，将多种类型的实验平台进行整合，使实验内容合理配合理论课程的教学。

2.增加实验学时，合理设定比例。《现代通信原理》实验为8个学时，《通信原理》实验为6个学时，要通过短短几个学时锻炼学员动手实践能力，提高通信系统分析设计能力是远远不够的。这就需要增加实验学时，延长实验室开放时间以满足学员的自主实验要求，同时对实验室的日常管理维护，实验室规范制定等方面提出新的要求。依据培养学员通信系统分析能力的基本目标和通信系统设计能力的根本目标，现代通信原理实验室应以实体实验项目为基础，重点建设仿真实验项目。我室已有的TLS-T301型通信原理实训平台可完成实体实验20项，包括基础知识实验、模拟信号数字化实验、数字基带传输实验、数字频带传输实验、同步技术实验及综合设计实验六大类，开设信道、模拟调制系统、模拟信号数字化、数字频带传输、数字基带传输、差错控制编码、同步原理及扩频通信原理等基于SystemView平台的仿真实验，共计34项。与同水平高等院校实验室开设的实验项目相比，我室开设实验项目数目多、内容丰富。在常用通信理论实验基础上，开设新型通信技术实验，有助于提高学员兴趣，扩展视野。

3.配合装备需要，研讨热门技术。作为军队院校课程，现代通信原理的实验教学内容应适应指挥装备教学的需要，突出军味。例如，某型炮兵射击指挥系统中的有线通信方式采用2FSK和2PSK两种，通过实验加强这两种数字调制方式的理解，有利于后续指挥装备课程的学习。其次减少过于简单和应用较少的通信技术类的实验项目，加强通信技术热门研究方向类的实验，例如基于移动通信中应用的主流技术CDMA码分多址的收发系统设计，基于卫星信道的QAM传输系统设计以及基于IEEE802.16d物理层采用的OFDM调制解调系统仿真等。同时对这方面实验的侧重也有利于学校教学水平与科技力量的提高。

三、教学方法改革

1.从按部就班到自主实验。目前实验教学多是“一条龙”式的教学模式，从实验目的、实验内容到实验步骤和实验注意事项都清楚地写在实验指导书上，学员只要按照实验步骤按部就班地在实训平台上接线、测试，遇到问题翻一下注意事项就能轻松解决问题。这种教学模式不利于调动学员的主动性和积极性，更谈不上培养创新意识了。在现代通信原理的实验教学改革中，必须逐渐摒弃这种做法，只把“实验题目”发给学生，从实验方案的拟定、实验器材的选取、实验过程的实现到实验分析报告的撰写，全过程都是学员自主完成。这种教学模式才能真正锻炼学员解决实际问题的能力，开拓视野，真正做到学以致用、教学相长。

2.从“固定”实验到实战竞赛。利用开放性设计实验室，吸收学员参加科研和实验改革，培养学员分析问题的能力、探索能力和创新能力。开放性实验设计是培养学生创造思维的一条有效途径，对于求知欲强、实验兴趣浓、动手能力强的学员，教员应鼓励他们做自己爱好的项目或组成团队参加具体的课题或项目的研究。利用开放性实验室，鼓励学员参加电子设计大赛、机械电子设计大赛等实战竞赛，使学员真正参与实战较量，通过比赛中的讨论交流，不仅可以锻炼学员的实际操作能力、拓展思路、学习新知识，而且还可以培养创新意识和创新思维，增强集体荣誉感和自信心。

3.从实验结果到过程分析。在实验分析总结报告中，大部分学员注重答案的“准确性”，利用课上所学的知识推导出实验要求的信号波形或数值，否认实验结果的突发性和多因素性。教员在评定分数时，应该改变根据理论推导得出的“理想状态”作为标准的模式，转为注重实验结论的分析，从注重“是什么”转变为分析“为什么”的思维方式，将学员课上表现力作为评定的主要依据。学员进行实验分析时，遇到不明白的问题，可以分组进行讨论，或者查阅相关文献和资料，学习新知识，这样有助于培养善于思考、主动探索的良好习惯。

4.从完成实验到问题思考。在完成要求实验的基础上，精心设计实验思考题可以帮助学员对所学知识产生深层次的理解，提高学习兴趣。例如，在增量调制实验中，理论上要求编码器和译码器的时钟保持一致，译码器输出信号波形才与编码器输入模拟信号一致。如果同步改变发码时钟和收码时钟频率，对译码器输出波形会有什么影响呢？看到这个问题，学员的回答往往是输出波形失真，怎样失真却不得而解。只有通过实验，从实验结果中总结规律才会发现：当收码时钟频率是发码时钟频率的整数倍或因数时，译码输出波形在变化趋势上与编码输入模拟信号是一致的，只是幅度相应的增大或减小，而收码时钟频率远小于发码时钟频率时，译码输出波形才会产生严重失真，这与增量调制的原理有关。通过思考题不仅帮助学员回忆增量调制的编译码原理，还激发了学员动手和思考能力，增强解决实际问题的自信心。

四、实验条件和环境的改善

1.利用现代化教学手段。理论授课的教学手段丰富，多数教室都配备投影仪、计算机、扩音器、网络等现代化软硬辅教设施，而专业课实验室往往是教学手段缺失，教员讲解实验只能通过黑板板书、挂图等传统形式进行展示，不利于学员产生生动直观的印象。在实验室改革中，应增加现代化的教学辅助设施，利用多媒体教学方便各种实验原理的示图、流程展示，有利于对理论知识的复习回顾，给学员留下深刻的印象，加深理解。增加网络教学使学员在课堂上就可完成仿真实验报告并上交，方便教员与学员探讨交流。为实现网络实验教学，需对实验室配置教学网络，采用一对多的布局，一方面方便教员检查学员实验进展情况，利于学员与教员的交流，另一方面防止学员剽窃他人实验报告。

2.购置先进仪器设备。实验设备是实验教学的重中之重，一流的实验室必须依托先进的实验设备和仪器。在教育资金有限的情况下，一种有效的办法是购置为学科多层次、多方向共享的研究平台。欲购进的程控交换实验平台可以同时满足本科现代通信原理实验和研究生通信课程的教学要求，另外该平台二次开发的功能可为拓展兴趣、深入研究的学员提供方便。

3.提升教员整体素质。人才是教育的核心力量，要充分发挥实验室的效能，就必须有一支学术造诣深、思想稳定的团队。提高教员的学术水平是提高教学水平的基础，一条可行之路是吸引教员开展科研开发和教育研究。科研工作不仅能给实验室建设积累经费，更能调动青年教员的工作积极性，使实验室建设乃至学科建设进入良性发展阶段。

五、结语

现代通信原理实验教学要突出“以学员为主体”的指导理念，一切从提高学员实践操作能力、激发学习主动性、培养一丝不苟科研作风的目的出发，采取自主式、启发式、诱导式和师生共同讨论等方式指导学员实验，充分发掘学员的创新能力，为部队输送创新型通信技术人才提供有力支持。

参考文献：

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[2]张燕.通信原理实验教学改革探析[J].中国现代教育装备，2011，（9）.

[3]田克纯，覃远年.通信原理时域均衡技术实验教学的改进[J].实验技术与管理，2005，（8）.

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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，显着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 转贴于

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一、通信原理及其实验教学目标

通信原理是通信工程专业最重要的专业基础课程，通过实验课程的学习，可以加强学生对理论课程中的基本定理、调制/解调方法、码型变换等知识的学习和认识，提高学生认识电路原理图的能力，学习常用测试仪器的使用，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后专业课程的学习打下良好基础。

二、通信原理实验教学体系的建设

1.实验硬件教学体系建设

实验教学中心应当作为校级实验教学中心，实行校、院两级领导，由信息科学技术学院具体建设和管理。中心承担多学科、多专业的实验教学任务，教学覆盖面广。实验教学中心应当具备电工基础、电子信息技术、电子工程、通信工程、电子科学与技术等实验室的实验室群，向下还应当分设电路、电工、电子工艺、数字电路、模拟电路等多个实验分室。

2.建立新型开放性实验教学体系

实验教学体系紧紧围绕“原理―技术―系统―全程全网”知识链，以提高学生实践能力为目标，工程训练为基础，创新能力培养为重点，以先进实验内容带动实验室建设，优先建设内容先进、受益面大，并体现通信与网络专业特色的项目。

3.教学方法的改革

（1）多层次的实验类型设置。①验证性实验。对验证性实验，教师应采取实际操作和仿真实验相结合的教学方法。传统通信原理验证性实验主要是在实验箱上操作，并通过示波器观测实验波形。由于本课程的特点，在模拟现实情况下，实验波形大多存在不同程度的延时和失真。因此，对验证性实验的时延、同步分量等性能的测量，以及理论知识的验证，还是采用实验箱，但观测点的波形可以采用MATLAB绘制，这样有利于学生对实验过程和实验结果的把握，从而提高实验的效果。②设计性实验。对“通信原理”课程的设计性实验，教师可以结合学时的数量，主要是对通信系统的关键模块进行设计。譬如卷积编码模块的设计性实验，可以采用MATLAB对确定的卷积编码器进行功能仿真，如果仿真和理论分析结果一致，则说明设计思路正确。通过这种方法，可以使学生掌握实际工程的设计方法，能更好地为今后的学习和工作做准备。③综合性实验。综合性实验是给定一个实际的控制系统，要求分析系统各方面的性能，需要综合运用所学的自动控制原理知识，如单节倒立摆控制系统要求学生从理论上对单节倒立摆系统建模，采用PID算法设计调节器，在Matlab平台仿真获得适当的PID参数范围，并对实际的单节倒立摆控制系统进行实验，观察记录实验结果。

（2）发挥学生主体地位，推行双主体教学体系。在课堂上，教师只要充当一个辅佐学生的角色即可，在学生遇到问题时，对其进行引导性的回答，提高学生解决问题的能力。实验操作过程中教师应及时纠正学生的错误方法，并在实验结束后，对学生的实验成果与掌握状况进行评估。

（3）挖掘课内外资源，构建“探究型实验”体系。学校应依托学校实验教学中心，多方法、多途径开展由学生自主设计、自主实验、自主分析结果的探究性实验，力求实现“三结合”的新型实验课程教学方法。教师要整合实验教学内容，创建新型实验教学平台，开展本科生“探究性实验”教学探索，设计以学生为中心的体验式、引导式新型实验教学模式，构建新实验课程体系。

（4）从“固定”实验到实战竞赛。教师要利用开放性实验室，鼓励学员参加电子设计大赛、机械电子设计大赛等实战竞赛，使学员真正参与实战较量，通过比赛中的讨论交流，不仅可以锻炼学员的实际操作能力，拓展学生的思路，而且还可以培养学生的创新意识和创新思维，增强集体荣誉感和自信心。

通信原理实验教学体系的构建应当按照“加强理论基础，注重实践能力，提高综合素质，面向社会需求”的教学指导思想，始终坚持“课程与实验结合，课内与课外结合，理论与实践结合，学习与创新结合，教学与研究结合”的实验教学理念，以学生为主体，以教师为主导，把动脑和动手能力、创新和研究能力、实践和发展能力的培养作为一位合格的大学生应该具备的基本要求。

参考文献：

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随着信息技术的不断发展，人们的日常生活受现代通信技术的影响很大，在通信网络技术当中，交换技术在不断的被更新，在很大程度上推动了通信网络技术的快速发展。可以说，通信网络技术的核心技术就是交换技术。因此，在以后的发展中要充分考虑现代交换技术在应用过程中所受的影响因素，当出现问题时能够及时解决问题，使通信网络技术能够得到完善和发展，可见加大对交换技术在通信网络技术中的应用具有重要的研究意义。

1交换原理概述

交换技术是指有目的的传递用户之间的信息，而数据交换是指转换不同用户之间的数据，世界上要想进行信息的传递就必须进行交换，所以在很多领域上交换具有重要的应用，特别是在通信领域对交换功能则更加具有依赖性，应用于通信网络交换中心，负责转换来自四面八方的信息，在通过中心交换机，将这些信息向目的地进行传输。一开始的通信技术是步进制传输，已经发展为今天的IT，可以说通信行业有了巨大的发展，而通信技术要想实现转换大规模的数据就需要依靠交换技术进行信息之间的交换。现在地热层交换机结构模块主要用ASIC（ApplicationspecificIntegratedCircuit）芯片进行数据包的转发，具有非常快的转发速度。

2通信网络技术中常用的交换方式

随着科学技术的不断发展，信息技术得到了快速的发展，现在常见的交换技术已经有很多，常见的有程控交换、分组交换技术以及ATM交换技术等，具体如下。

2.1程控交换技术

以前在进行传输时采用的是语音传输，而现在通信业务已经转换为数据传输，这种给编，也使传统的电路交换技术转变现在数据软交换。程控交换技术，是指通过程序控制进行的交换技术，通过专门的计算机对数据和语音之间的程序交换。程序和数据是程控交换技术的要组成部分，而系统程序和应用程序组成了程序，而系统数据、用户数据、路由数据和交换框架数据则组成了数据。

2.2分组交换技术

分组交换技术是指将报文分成一些等长的报文组，在存储和转发这些报文组，具有较高的利用率。延时小以及较强的实时通信能力等特点，存储和转发是分组交换技术的交换形式，分组交换技术是报文交换网之后发展出的一个新型交换网络技术，在很大程度上能够使现代的通信数据传输要求得到满足。在此基础上产生了包括电子邮件、在线视频及数据交换等原理的增值业务，这些都是利用了动态技术将数据进行分割，转变成多组数据，并对这些数据进行标识，再通过分组进行传输。分组交换技术的应用范围比较广，其中包括机关单位和企事业单位内部的局域网，并对不同的机型以及不同传输速率的用户之间传输数据都适用。

2.3ATM交换技术

作为电交换技术的一种，ATM交换技术进行交换的交换单位是信元，对信头的交换处理是将信元从一个逻辑信道迁移到另一个逻辑信道，实现这些信元时间和空间的交换是通过一张翻译表，通过译码可以对当前的交换状态进行列出。在当今时代，人们对信息的依赖无异于对食物的依赖，现在应用广泛的宽带业务就是在ATM交换技术的基础上，结合数字电话网逐渐发展起来的。与其他的交换技术相比，ATM交换技术的安全性和封闭性更高，可以在很大程度上对用户的数据进行保护。

2.4软交换技术

随着信息技术的不断发展，下一代网络交换技术的主要技术将会是软交换技术，在很多企业的发展中起着重要的作用，软交换技术和传统的网络一直是相互联系的技术，保证了网络数据的统一性，网络控制的核心就是软交换技术，其业务层是第三方应用平台和数据，同时又提供了第三方应用以及管理业务，使协议对网络设备的干预得到了保证。

参考文献：

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[3]何育武.全局在胸道义在肩——中国电信新疆公司勇担责任高效执行应急通信保障任务[J].中国电信业,2010(4).