无线通信技术实验十篇

无线通信技术实验篇1

一、无线通信工程课程系列现状分析

就目前而言，国内许多高校开设的无线通信系列课程存在的主要问题集中在以下几个方面：

1.基础环节薄弱，缺乏必要的授课基础

由于上个世纪90年代对无线通信系列课程的忽视，很多学校取消了微波技术基础等课程，师资也随着出现断层，以致造成国家在无线技术关键领域与美国相差很多年。随着无线通信业的发展和国家对无线通信人才的迫切需求，特别为解决物联网，电子标签技术（RFID），以及军事中的遥感遥测，国家北斗导航系统，国家探月工程等实际工程问题，对具有无线通信人才的需求越来越迫切，同时对专业技能的要求也越来越高。随着社会的发展，本世纪初很多学校又恢复了无线通信系列的专业基础课程和实验课程，但是师资力量已经严重不足，实验设备也严重老化，无论是理论课程还是实验课程，都面临着前所未有的困难，授课基础薄弱。

2.技术更新过快，授课内容难以紧跟学科发展

无线通信专业是一门实用性较强的应用型课程。一方面需要授课教师紧跟学科技术的发展，结合实际情况，因材施教，不能因循守旧，另一方面又需要授课教师注重与基础课程的衔接，在提高基础和专业知识的同时，满足社会需求对专业技能的要求。教师需要通过相关的实验课程、实践课程和课程设计等教学方式提高学生的能力，这些要求无疑提高了对教师本身素质的要求。随着无线通信技术越来越向高精尖方向发展，需要授课的内容同样具有较高的广度和深度，这一定程度上增加了授课难度。但是现在国内这类应用型课程缺乏教学实验平台，授课效果也很成问题。

3.实验教学环节缺乏创新性理念和工程思想的灌输。

无线通信系列课程的实验问题是困扰各高校的一个难点问题，无论是基础实验还是专业型实验的开设，都涉及到频谱和射频相关的设备，而这些设备的科技技术含量都非常高，而且几乎被国外垄断；而国内不但生产的厂家少，而且同样价格昂贵，因此，即使是购买基本的实验器材，都需要投入大量的资金，这对于很多高校来说都是难以承受的；另一方面，传统的实验思路也对课程的开设带来了问题，在过去，无线通信系列课程实验不是验证性实验，就是演示型实验，缺乏向上拓展空间；但是，就业市场需要学生具有创新性理念和有较强的动手能力一定的工程素养，能够熟练地使用各种测试仪器，这与传统的演示实验思路格格不入。所以迫切需要进行新的实验教学的研究和探索，寻求解决的方法。

就目前的就业市场而言，对通信工程专业人才的需求十分可观，与移动通信、网络通信相关的各公司企业，特别是对无线通信方面的学生尤其青睐。因此国内各大高校都十分重视无线通信方向发展，无线通信不仅仅是高校研究者的重点关注对象，也成为教学过程中的重点发展对象，各高校都投入大量人力、物力，对无线通信的教学体系展开研究，以期迎合就业市场的需求。

二、构建新的无线通信系列实验课程体系

根据无线通信系列课程体系，研究实验内容，以及系列课程实验的衔接问题，开发相关的专业实验平台，从广度和深度两个方面对现有的实验内容进行扩充。首先开发与宽带无线接入技术、下一代无线物联网互联技术、卫星通信系统技术等国家发展规划相关的实验课程体系。其次结合社会的实际要求，开发RFID设计和无线智能遥控邻域等具有一定应用前景的实用型实验课程，构建完整的无线通信实验基础教学和应用教学体系。最后需要根据学科发展的要求，并结合其他学科的发展，融合不同学科的知识，构建交叉性的大型实验，并设立为期两周以上的课程设计教学体系，培养具有扎实理论基础和熟练操作技能的专业人才。

在构建上述三大类实验内容体系的过程中，要建立相应的实验课程的实施方式，也就是实验课程的具体的实现方法体系。整个实验体系将以现有的基础性、综合性和设计性实验为基础，在应用型课程中推出创新性实验环节，通过引导教学法，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，同时增加实验学时的比例，实现理论与实践的充分结合，并通过创新性平台，培养学生的工程素养。

根据上述的实验内容体系和具体实施方法体系，需要进行具体的实验教学体系规划。国内各高校根据实际情况也有不同的具有实现方式。根据自身状况，各高校形成了各自的实验课程体系，并针对具体的课程教学和具体的实验教学内容进行了大量的研究，并根据实际教学基础和人才培养的目标分别实施了具体的实验教学内容和方式。譬如清华大学、北京大学、北京邮电大学、上海交通大学、成都电子科技大学、东南大学、浙江大学、复旦大学等多所名牌大学都拥有阵容非常强大无线通信系列课程教学群，开设了电磁波、微波技术、射频技术、遥感技术、无线微控制技术、医疗电磁技术、能源电磁转化技术等具体的实验课程体系，并且还在不断扩充中，为了能适应社会对专业人才的技能要求，对无线通信系列的实验课程改革和研究正在成为教学改革关注的热点。

从纯粹的知识基础角度分析，无线通信系列课程必须包括电磁场与电磁波、微波技术基础、宽带无线接入、锁相技术、天线与电波、射频电路设计、移动通信系统、卫星通信系统等课程。该课程体系包括三个层次，第一个层次为理论基础课，课程包括电磁场与电磁波、微波技术基础和射频电路设计与应用，第二个层次为实验教学课程，课程包括为微波技术基础实验、射频电路设计实验、数字通信实验和移动通信实验，第三个层次为无线通信的应用环节。以微波技术基础实验和射频电路设计实验为基础，学习相关的硬件和软件后，进行较为综合的课程设计，设计时间连续两周。设计的内容涵盖射频电路知识，射频电路的仿真、宽带无线接入、移动通信和卫星通信课程等相关的实验课程。

三、适时引入实验课程的创新机制

在构建实验课程体系时还需要引入创新机制。利用已有的实验教学平台，综合分析实验课程的内容和形式，进行合理的调整，建立实验课程的创新机制。

一方面通过各种奖励措施和鼓励措施提高教师开设新的实验教学课程，提供必要的实验教学经费和设备，激发教师的创新能力。

另一方面在学生中征集有意向的志愿者参与平台开发，针对不同层次的学生，构建实验体系，并确定基础性，综合性和设计性实验为基础，三个层次的实验在整个体系中的分布情况和切入深度，构造立体交叉性实验平台，并检验实验平台的设计思想的可实现性，积累经验，完成创新平台建设。构架基础性实验、验证性实验、综合性实验、设计性实验和创新性实验的五个层次的实验教学体系。以基础性实验为基础和验证性实验为基础，培养学生设计能力和创新能力为最终目标，建立实验课程发展体系。紧跟前沿无线通信技术，建立最新实验内容。实验中引入最新实验内容和实验仪器，紧跟技术发展的趋势，培养出能为企业带来技术革新和提高效率的人才，同时将实验内容和企业提供的项目结合起来，锻炼学生的实际动手能力。

针对理论教学的课程改革，对实验教学进行同步改革，我们引入更多的设计性环节，并加入先进技术发展趋势讲座。通过趋势分析，引导学生的思维方式转变，使之能逐渐完成从被动接受到主动思考的转变，这是引导学生形成创新性意识基础环节，实现理论和实验教学改革相结合的方式，避免实验教学与理论教学的脱节。以培养学生“厚基础、宽口径、动手能力强、有创新意识”为目标，坚持以理论与实际、基础与先进、经典与现代技术统一，面向不同专业要求，优化教学内容，建成具有鲜明的时代特征的合理的实验教学课程体系。

四、加强科研和实习的教学实践活动

实验体系涉及到大量的工程设计问题，而这些问题有些不能在实验室中完全解决，需要依靠校外实习基地，进一步提高学生对学习这些课程知识的认识。为此，我们每年专门组织学生参观“中国移动公司科技生活馆”、“中国联通公司科技中心”“重庆大学电信机房”、“重庆有线电视中心”、“重庆铁通公司发射中心”和“重庆广播电视中心”等基地。但是在很长一段时间里，校外基地并未真正发挥其优势，学生在校外基地的活动也仅仅是走马观花似的参观，难以真正涉及工程问题的解决，也达不到培养学生工程素养的目的。

随着越来越多的企业与高校进行合作，设立研究中心和交流基地。教师在理论教学的同时要求进行相关的科研工作，这两方面都促进了教师对本学科领域的发展状态，也为理论知识联系实际提供了一个良好的平台。因此，研究实验教学和科研工作的具体问题，抓住学校本身的有利条件，进一步提高实验教学的质量，是一个非常值得探讨的问题。

另外也不能以创新实践为名，盲目将本科生引入科研活动，必须进行细致周密的安排。一般情况下，低年级本科生主要进行基础性的实验，结合理论知识的学习，加深对知识的理解和运用；而高年级学生需要结合教师实际项目或者学生感兴趣的问题，进行相关的研究。总体上本科阶段的学生还是缺乏实际科研能力，还需要诱导，因此安排学生参与哪类科学研究，参与到什么程度，都是需要研究的。

无线通信技术实验篇2

关键词：无线网络技术；新课程；课程设计；仿真实践

1引言

社会信息化、网络化已发展到一个全民普及的高度。作为计算机技术和信息社会的核心，计算机网络技术的发展日新月异，基于网络技术的各种创新性应用更是层出不穷，对人们的生产、工作、学习和生活等方面产生了深远的影响，也推动着整个社会和产业经济高速发展。根据第83次《中国互联网络发展状况统计报告》，中国的网民人数已达7亿。其中，手机网民占总人数的92.5%。互联网尤其移动互联网技术已广泛应用于各行各业，成为人们日常生活中必不可少的基础设施，熟悉并掌握相关技术和技能对现代工程技术人员非常重要[1]。高等学校是我国科技人才、工程技术人才培养的主力军。为顺应时代要求，高等学校紧跟社会发展的脚步，为培养适应行业性需求的高素质人才，高等学校信息技术类专业有必要适当调整、完善，进行教学内容的改革。无线网络技术是高校教学改革的核心课程之一。据统计，截至2017年上半年，计算机专业在各高校的覆盖面达到75%。与此形成对比的是，无线网络技术课程在各高校的课程开设率只有15%～20%，即便开设，也只是作为选修课[2]。这说明无线网络技术课程在未来有很大的发展空间和潜力。为此，有必要深入探讨无线网络的课程设计，为无线网络的进一步推广奠定基础。

2课程设置方案

学习无线网络技术时需要有前期预备知识，要求学生先修一些专业课程，包括计算机网络、操作系统等。本课程的授课对象是三、四年级本科生和一年级研究生，面向的专业有网络工程、物联网、计算机科学与技术、通信工程、电子工程、信息安全和软件工程等。无线网络技术的学时安排为32个理论学时和16个实验学时。无线网络技术主要理论内容包括无线通信基础、网络仿真基础。按照覆盖区域划分的无线局域网、无线城域网、无线广域网、无线个域网和无线体域网。按照应用划分的无线传感器网络、移动自组织网络、车载自组织网络等。无线网络技术的实验项目包括面向各种不同无线网络进行的物理测量、室外组网、网络管理、介质访问控制/路由/传输协议仿真、室内定位以及智能穿戴等，由仿真和实测两种手段进行。课外学习以深入阅读前沿技术文献为主，习题为辅。教学方法以讲授为主，查阅资料和分组讨论为辅。

3课程教学设计

3.1课堂教学

通过本课程的学习，使学生了解当前主流的无线网络技术和发展趋势。无线网络技术课程首先讲述无线通信技术基础知识，包括无线网络的体系结构和参考模型，重点学习硬件基础——天线、无线信号传播的损伤与衰退特性、适合无线传输的信号编码方案与扩频技术以及在无线传输过程中的差错控制技术。在此基础上，从纵横两条线学习各类无线网络。纵向按照覆盖范围划分的六类无线网络：无线体域网WBAN、无线个域网WPAN、无线局域网WLAN、无线城域网WMAN、无线广域网WWAN和无线地域网WRAN。重点学习以上各种网络的概念、特点、应用、网络体系结构、协议栈和主要技术。横向按照应用划分的3类无线网络：移动AdHoc网络、无线传感器网络WS和车载自组织网络。重点学习这三种网络的概念、应用领域、主要难题、关键技术和解决方案。通过本课程的学习，要求学生理解无线网络的基本概念与技术，了解无线网络的发展趋势与动向。旨在将学生所掌握的互联网概念和原理拓展到无线领域[3]。

3.2实验设计

在讲授理论知识的基础上，设计了实验环节，旨在让学生亲身实践，将理论知识运用在实践中解决具体问题，以加深对实际问题的理解，提高学生的动手操作能力。在传统的验证性实验基础上，为了紧跟最新学术前沿，保持技术上的领先性和前瞻性，增加了综合性、设计性实验。此外，考虑到无线网络技术更新速度较快，为了引导学生掌握各种无线网络技术的前沿动态，搜集了无线网络与移动计算领域内最新高水平的原始文献，如ACM、IEEE权威学术期刊。开学初将学生分组，每组10人，为其分配20～30页的英文文献，并要求翻译阅读。期末各小组派代表上台展示和演讲，对研读的相关技术内容进行介绍、分析和讨论。学生通过这项活动，既可以开阔视野，又可以锻炼英文阅读、翻译、理解和演讲等能力.

无线通信技术实验篇3

关键词：物联网通信技术；实验教学；教改方法

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）05-0032-02

一、物联网通信技术课程的特点

物联网是智能感知与识别技术、普适计算、云计算、泛在网络系统的融合应用，被称为是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮[1]。物联网在智慧交通管理、智慧城市、国防军事、环境监测和医疗卫生等诸多领域具有十分广阔的应用前景。2011年，物联网工程作为专业正式进驻高校，目前已有百余所高校开设了物联网工程专业，如何培养社会所需的物联网专业人才是至关重要的问题。物联网本身并非仅是一门单纯的技术，而是一个复杂的系统，涵盖了多领域的技术与知识，融合多种异构通信技术和网络平台，所涉及的通信技术和标准众多，包括属于WPAN的蓝牙和IEEE 802.15.4、属于WLAN的wifi、属于蜂窝通信的GSM、GPRS和CDMA等技术，以及如何在这些技术的基础上构造网络架构与现有的因特网集成[2]。

物联网工程专业与传统专业不同之处即在于物联网专业更注重学生的创新、实践与协作能力的培养。物联网工程专业的性质也决定了实践教学成为该专业教学体系中不可或缺的重要环节。物联网通信技术作为物联网专业的专业基础课，为后期的传感器网络和硬件课程设计等课程奠定了基础，物联网通信技术实验直接影响后续课程的开展，为此实验教学的研究和探讨十分重要。

二、物联网通信技术实验教学现状

（一）师资力量薄弱

物联网通信技术课程以互联技术为主线，融合现有无线通信、移动网络等课程的相关内容和最新的前沿技术。因而，不仅需要实验教师具备扎实的理论基础，而且还要有较强的实践动手能力。而物联网工程专业作为新兴专业，全面掌握物联网技术的人员又非常少，再加上对实验教师的培养又不够，缺少参加培训和深造访学的机会，因而，实验教师师资力量薄弱严重影响了实验教学的开展。

（二）实验教学内容不一致

由于物联网通信技术包括的教学内容很多，如：各种短距离无线通信（蓝牙、Zigbee等技术）、蜂窝通信以及如何在这些技术的基础上构造统一开放的网络架构并与现有的因特网无缝集成[3]。如果将所有内容都泛泛地讲，学生很难真正地掌握每项技术，所以必须要有所侧重，各高校讲授内容的侧重点不同，实验教学内容也不一致。这里我们将重点放在无线通信原理和短距离通信技术上，需要在IEEE 802.15.4/Zigee的基础上设置相应的实验内容，使学生能够结合之前的课程，利用无线通信技术完成相应的功能，提高实践动手能力。

（三）实验室建设不完善

实验室作为物联网专业学生的实践平台，其实验设备和实验管理手段都具备一定的先进性和科学性，要充分发挥实验平台的功能。开设物联网通信技术实验，对实验环境要求较高，需要在各个传感器节点上做软件开发，而各硬件节点又极易出现各种问题，使得许多时间浪费在硬件检测上，为此需要加强对实验室的管理，确保每个硬件都正常运行。

三、物联网通信技术实验教学的改革与创新

为了进一步提高学生实践动手能力，培养出社会所需要的物联网专业人才，需要在实验教学中不断的探索与创新，下面从以下几个方面进行探讨。

（一）优化实验教学内容

从这几年的实验教学来看，这里采用总―分―总的方式来进行实验教学，具体各类型实验的内容如图1所示，将实验类型分为综合演示实验、基础实验和综合设计实验。为了激起学生学习兴趣，首先向学生演示一个物联网综合系统，让学生对整个实验效果有个整体的把握；其次再对系统中的各个实验进行操作，由于学生刚接触传感器节点，入手比较困难，这里采用先讲解主要接口函数和方法，在此基础上对其进行更改并完成相应的功能；最后，要求学生将所学到的知识综合到一起，完成一个综合型实验，通过zigbee无线通信完成网络拓扑的绘制以及对各个传感器节点信息显示。

1.综合演示实验。作为物联网通信技术课程的第一个实验，主要目的让学生对本课程有个整体的了解，激起学生学习的兴趣，因此在这个实验中，首先需要向学生介绍各个传感器节点的组成和作用，以及软件开发环境IAR，使学生对实验开发环境有所了解，在此基础上演示“物联网综合演示系统”，此演示系统可在PC机上通过zigbee技术对传感器节点进行管理和维护，通过数字和图表的方式，可多方位显示无线传感网的状态及控制传感网上的设备。

2.基础实验。对于物联网通信技术的实验需要在实验箱上完成，各高校配备的实验箱不同，每种实验箱都有不同的核心板、不同的程序，但是基本原理是一致的。这里我们在硬件上使用CC2530作为实现嵌入式Zigbee应用的片上系统，学生需要在掌握CC2530工作原理的基础上，完成前两个基础实验，实现节点的串口通信和无线通信。首先利用CC2530实现串口通信，由于许多实验的结果需要在PC机上显示，需要通过串口线将数据从传感器节点传到PC机串口，在这个实验中学生通过按传感器节点上不同的按键向PC机传送不同数据，同样，PC机也可通过串口线向传感器节点传送不同命令；其次利用CC2530的无线通信功能，完成两个或者多个传感器节点互传数据的功能，可令一个传感器节点作为发送端，发送操作命令，另一个传感器节点作为接收端接收命令完成相应功能。

由于物联网通信技术主要以讲解短距离、低成本、低功耗的zigbee无线通信技术为主，这里利用TI公司提供的Z-Stack协议栈完成相应无线通信实验。学生在掌握了Z-Stack协议栈的体系结构后，利用协议栈中提供的各种接口函数，完成相应的功能。首先利用Z-Stack完成传感器节点间的通信以及串口通信，由于有CC2530做基础，这个实验掌握起来要容易些；另外利用Z-Stack实现星状网络，获取节点的网络地址形成网络拓扑，为后续实验做好铺垫。

3.综合设计实验。为了是实验内容更丰富，这里首先引用一个或多个传感器模块，进行数据采集，可将此部分的功能直接提供给学生，因为在后续的传感器原理课程中还要详细讲解数据采集的原理。有了这些基础实验，学生可完成一个综合性实验，可利用Z-Stack无线通信，将各个传感器节点采集到的数据以无线方式发送到协调器，协调器通过串口通信传到主机，在主机上对相应信息进行显示以及绘制网络拓扑，与此同时，主机可通过串口向传感器节点发送各种命令，完成控制功能。

（二）加强实验教学师资队伍建设

物联网工程专业作为新兴专业，很多都是新技术，物联网通信技术涵盖的内容又很广泛，需要教师不断地学习和探讨，为此可定期组织教师集体备课，讨论理论课和实验课的主要教学内容以及之间衔接问题。另外也可聘请有实际经验、有一定教学能力的企业技术人员对学生和教师进行实验培训，激发学生学习兴趣，提高教师业务水平。

（三）完善实验室建设

物联网通信技术实验课所需的实验设备主要包括各种传感器节点，这些部件具有体积小、易携带、易损坏等特性。因此，要对这些节点进行很好的管理，每位学生固定使用某些部件，可把这些部件贴上相应的标签，另外，需要配备额外的节点供学生使用，一是为了及时更换损坏的节点，二是供学生课后使用。也可设置开放实验室的时间，增加学生实践动手的时间和机会，充分发挥学生主观能动性和创新性，实现理论与实践的有机结合。

（四）创新实验教学模式与考核制度

物联网通信技术实验涉及的内容比较多，对学生的要求也很高，考虑到每个学生的基础不同，这里采用以小组为单位的实验教学。在一个小组中可能有的同学理论基础很扎实，有的同学编程能力比较强，这样他们可以互相学习，尽快地掌握相应技术，即培养了学生的合作能力，又提高了实验教学的效果。

对于成绩分布方面，物联网通信技术课程的总成绩应由理论成绩和实验成绩两部分组成，这里需要增加实验成绩的比例，提高学生对实验的重视程度，实验成绩至少需要站总成绩的30%。对于实验项目的考核，应更加注重学生的实际动手和研发能力，要杜绝拷贝抄袭的现象，为此不能采用传统的考核方式，需要制定新的考核方法。对于学生的每个实验项目，应该从各个方面进行评价，包括实验课的课前预习情况、实验项目的运行情况和学生实际解决能力，对于在实验过程中勇于创新的学生，可将其实验项目作为范本进行演示，这样既给优秀学生提供了展示自己的机会，又大大激励了其他学生学习的兴趣。

物联网通信技术课程作为物联网工程专业主干课程，物联网通信技术实验课程作为硬件综合设计实验的基础，其实验效果直接影响后续课程的开展，为了进一步提高学生实践动手能力，我们需要在实践中不断探索、总结经验，建立起一套完善的实验教学体系。本文针对物联网通信技术实验教学环节中存在的不足，从实验教学内容、实验师资建设、实验室建设、实验教学模式和考核方面进行了分析，希望能为各高校物联网通信技术课程提供一些参考。

参考文献：

[1]安健，桂小林，杨麦顺.物联网工程专业实验教学初探

[J].实验室研究与探索，2014，（33）.

[2]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教

育，2010，（16）.

无线通信技术实验篇4

 

一、物联网通信技术课程的特点

 

物联网是智能感知与识别技术、普适计算、云计算、泛在网络系统的融合应用，被称为是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮[1]。物联网在智慧交通管理、智慧城市、国防军事、环境监测和医疗卫生等诸多领域具有十分广阔的应用前景。2011年，物联网工程作为专业正式进驻高校，目前已有百余所高校开设了物联网工程专业，如何培养社会所需的物联网专业人才是至关重要的问题。

 

物联网本身并非仅是一门单纯的技术，而是一个复杂的系统，涵盖了多领域的技术与知识，融合多种异构通信技术和网络平台，所涉及的通信技术和标准众多，包括属于WPAN的蓝牙和IEEE 802.15.4、属于WLAN的wifi、属于蜂窝通信的GSM、GPRS和CDMA等技术，以及如何在这些技术的基础上构造网络架构与现有的因特网集成[2]。

 

物联网工程专业与传统专业不同之处即在于物联网专业更注重学生的创新、实践与协作能力的培养。物联网工程专业的性质也决定了实践教学成为该专业教学体系中不可或缺的重要环节。物联网通信技术作为物联网专业的专业基础课，为后期的传感器网络和硬件课程设计等课程奠定了基础，物联网通信技术实验直接影响后续课程的开展，为此实验教学的研究和探讨十分重要。

 

二、物联网通信技术实验教学现状

 

(一)师资力量薄弱

 

物联网通信技术课程以互联技术为主线，融合现有无线通信、移动网络等课程的相关内容和最新的前沿技术。因而，不仅需要实验教师具备扎实的理论基础，而且还要有较强的实践动手能力。而物联网工程专业作为新兴专业，全面掌握物联网技术的人员又非常少，再加上对实验教师的培养又不够，缺少参加培训和深造访学的机会，因而，实验教师师资力量薄弱严重影响了实验教学的开展。

 

(二)实验教学内容不一致

 

由于物联网通信技术包括的教学内容很多，如：各种短距离无线通信(蓝牙、Zigbee等技术)、蜂窝通信以及如何在这些技术的基础上构造统一开放的网络架构并与现有的因特网无缝集成[3]。如果将所有内容都泛泛地讲，学生很难真正地掌握每项技术，所以必须要有所侧重，各高校讲授内容的侧重点不同，实验教学内容也不一致。这里我们将重点放在无线通信原理和短距离通信技术上，需要在IEEE 802.15.4/Zigee的基础上设置相应的实验内容，使学生能够结合之前的课程，利用无线通信技术完成相应的功能，提高实践动手能力。

 

(三)实验室建设不完善

 

实验室作为物联网专业学生的实践平台，其实验设备和实验管理手段都具备一定的先进性和科学性，要充分发挥实验平台的功能。开设物联网通信技术实验，对实验环境要求较高，需要在各个传感器节点上做软件开发，而各硬件节点又极易出现各种问题，使得许多时间浪费在硬件检测上，为此需要加强对实验室的管理，确保每个硬件都正常运行。

 

三、物联网通信技术实验教学的改革与创新

 

为了进一步提高学生实践动手能力，培养出社会所需要的物联网专业人才，需要在实验教学中不断的探索与创新，下面从以下几个方面进行探讨。

 

(一)优化实验教学内容

 

从这几年的实验教学来看，这里采用总—分—总的方式来进行实验教学，具体各类型实验的内容如图1所示，将实验类型分为综合演示实验、基础实验和综合设计实验。为了激起学生学习兴趣，首先向学生演示一个物联网综合系统，让学生对整个实验效果有个整体的把握;其次再对系统中的各个实验进行操作，由于学生刚接触传感器节点，入手比较困难，这里采用先讲解主要接口函数和方法，在此基础上对其进行更改并完成相应的功能;最后，要求学生将所学到的知识综合到一起，完成一个综合型实验，通过zigbee无线通信完成网络拓扑的绘制以及对各个传感器节点信息显示。

 

1.综合演示实验。作为物联网通信技术课程的第一个实验，主要目的让学生对本课程有个整体的了解，激起学生学习的兴趣，因此在这个实验中，首先需要向学生介绍各个传感器节点的组成和作用，以及软件开发环境IAR，使学生对实验开发环境有所了解，在此基础上演示“物联网综合演示系统”，此演示系统可在PC机上通过zigbee技术对传感器节点进行管理和维护，通过数字和图表的方式，可多方位显示无线传感网的状态及控制传感网上的设备。

 

2.基础实验。对于物联网通信技术的实验需要在实验箱上完成，各高校配备的实验箱不同，每种实验箱都有不同的核心板、不同的程序，但是基本原理是一致的。这里我们在硬件上使用CC2530作为实现嵌入式Zigbee应用的片上系统，学生需要在掌握CC2530工作原理的基础上，完成前两个基础实验，实现节点的串口通信和无线通信。

 

首先利用CC2530实现串口通信，由于许多实验的结果需要在PC机上显示，需要通过串口线将数据从传感器节点传到PC机串口，在这个实验中学生通过按传感器节点上不同的按键向PC机传送不同数据，同样，PC机也可通过串口线向传感器节点传送不同命令;其次利用CC2530的无线通信功能，完成两个或者多个传感器节点互传数据的功能，可令一个传感器节点作为发送端，发送操作命令，另一个传感器节点作为接收端接收命令完成相应功能。

 

由于物联网通信技术主要以讲解短距离、低成本、低功耗的zigbee无线通信技术为主，这里利用TI公司提供的Z-Stack协议栈完成相应无线通信实验。学生在掌握了Z-Stack协议栈的体系结构后，利用协议栈中提供的各种接口函数，完成相应的功能。首先利用Z-Stack完成传感器节点间的通信以及串口通信，由于有CC2530做基础，这个实验掌握起来要容易些;另外利用Z-Stack实现星状网络，获取节点的网络地址形成网络拓扑，为后续实验做好铺垫。

 

3.综合设计实验。为了是实验内容更丰富，这里首先引用一个或多个传感器模块，进行数据采集，可将此部分的功能直接提供给学生，因为在后续的传感器原理课程中还要详细讲解数据采集的原理。有了这些基础实验，学生可完成一个综合性实验，可利用Z-Stack无线通信，将各个传感器节点采集到的数据以无线方式发送到协调器，协调器通过串口通信传到主机，在主机上对相应信息进行显示以及绘制网络拓扑，与此同时，主机可通过串口向传感器节点发送各种命令，完成控制功能。

 

(二)加强实验教学师资队伍建设

 

物联网工程专业作为新兴专业，很多都是新技术，物联网通信技术涵盖的内容又很广泛，需要教师不断地学习和探讨，为此可定期组织教师集体备课，讨论理论课和实验课的主要教学内容以及之间衔接问题。另外也可聘请有实际经验、有一定教学能力的企业技术人员对学生和教师进行实验培训，激发学生学习兴趣，提高教师业务水平。

 

(三)完善实验室建设

 

物联网通信技术实验课所需的实验设备主要包括各种传感器节点，这些部件具有体积小、易携带、易损坏等特性。因此，要对这些节点进行很好的管理，每位学生固定使用某些部件，可把这些部件贴上相应的标签，另外，需要配备额外的节点供学生使用，一是为了及时更换损坏的节点，二是供学生课后使用。也可设置开放实验室的时间，增加学生实践动手的时间和机会，充分发挥学生主观能动性和创新性，实现理论与实践的有机结合。

 

(四)创新实验教学模式与考核制度

 

物联网通信技术实验涉及的内容比较多，对学生的要求也很高，考虑到每个学生的基础不同，这里采用以小组为单位的实验教学。在一个小组中可能有的同学理论基础很扎实，有的同学编程能力比较强，这样他们可以互相学习，尽快地掌握相应技术，即培养了学生的合作能力，又提高了实验教学的效果。

 

对于成绩分布方面，物联网通信技术课程的总成绩应由理论成绩和实验成绩两部分组成，这里需要增加实验成绩的比例，提高学生对实验的重视程度，实验成绩至少需要站总成绩的30%。对于实验项目的考核，应更加注重学生的实际动手和研发能力，要杜绝拷贝抄袭的现象，为此不能采用传统的考核方式，需要制定新的考核方法。

 

对于学生的每个实验项目，应该从各个方面进行评价，包括实验课的课前预习情况、实验项目的运行情况和学生实际解决能力，对于在实验过程中勇于创新的学生，可将其实验项目作为范本进行演示，这样既给优秀学生提供了展示自己的机会，又大大激励了其他学生学习的兴趣。

 

物联网通信技术课程作为物联网工程专业主干课程，物联网通信技术实验课程作为硬件综合设计实验的基础，其实验效果直接影响后续课程的开展，为了进一步提高学生实践动手能力，我们需要在实践中不断探索、总结经验，建立起一套完善的实验教学体系。本文针对物联网通信技术实验教学环节中存在的不足，从实验教学内容、实验师资建设、实验室建设、实验教学模式和考核方面进行了分析，希望能为各高校物联网通信技术课程提供一些参考。

无线通信技术实验篇5

14G通信技术

我们通常所说的4G是指下一代移动通信技术，是一个通用名称，这并不是凭空捏造出来的，而是基于传统通信技术不断实践和演变而成，是对通信网络的不断优化，为获取更好的用户体验为方向，这是一种技术产品将3G与WLAN融为一体，从而对高质量视频图像进行传输，图像传输质量也达到了很高的标准。其可以脱离电缆而建立起超高速的信息公路，其网络下行速率还能够达到100Mbps，这要快于拨号上网2000余倍，更比3G快20倍，上传速度能够达到20Mbps，使得所有的用户享受流畅的无线上网服务，拥有更为尊贵的体验。如果将3G比作是“高速公路”，4G的网速就相当于“磁悬浮”。4G更是凸显出一个国家通信发展的里程碑。由此可见4G的重要作用。4G将多功能的宽带接入IP技术和宽带移动通信技术集合在一起，与无线通信模式的集成不同，实现用户不同标准的自由漫游。4G系统的网络体系由接入层、承载层和应用层组成。接入层主要是提供选路与接入；承载层提供功能主要是安全管理、即插即用、地址转换和有源网络。开放式IP接口由承载层和物理层组成，为开放式接口。应用层提供新业务及第三方软件开发。

24G通信技术的机遇与调整发展

2.1视频网站“随手化”

视频网站更接近于网络电视台，使得文字资讯的获得更为“随手化”，4G时代，视频节目的获取也更为便捷。各个视频应用更是脱离了简单的视频服务，不再仅局限于PC端为视频服务的主载体，更倾向于向移动设备提供更广泛的视频服务。而随着视频网站的发展，服务的人性化深入，多设备共享也成为发展的主流趋势。对用户在移动设备上未看完的视频，可以在PC端继续观看，不需要重新观看，也无需进行手动调节进度。这一进步和提升更体现出4G网络时代便捷式发展，云同步带给用户前所未有的体验。4G通信技术的发展，对视频应用是一个发展的绝佳契机。

2.2在线教育拥有巨大的发展空间

由于在线视频的便利和“随手化”，这也为未来的在线教育提供了更为广阔的发展空间。而当前，百度、阿里和腾讯这三大巨头，也开始着手深入在线教育布局。在高达100M/s网速下，直播课程更实现了教学功能，就如传课网利用4G通信技术将课程直播软件KK的优势发挥明显，实现在线教室千人同时在线模式，并增加了互动、问答和考试等功能。直播互动对网速有着高度的依赖性。正是4G通信技术的发展，使得在线教育实现了多元化和多功能化。而伴随着4G牌照的发放，对于运营商4G网络的资费也成为消费者最为关心的问题。而通过不断的调整，4G的资费也在不断地下调，不管是用户自带的手机入网还是进行合约机购买，在改为4G网络套餐时，大多都实现了月费减半和流量翻倍。而在线课程主要的成本集中在课程购买费用，这也比线下培训课程费用低很多，并还提供了大量的免费在线课程。4G通信技术在在线教育方面迸发出新的机遇，让学习成本大为降低。

2.3实现汽车智能化产业链条

4G通信技术也会带给汽车科技巨大的变化，渗透入车内网、车技网和车载移动互联网这三个层次。4G系统可以承载大量的多媒体信息，从而使得业务功能更为灵活多元化，而各类媒体、通信主机和网络间实现“无缝”连接，用户能够自由的在各种网络环境中无缝漫游。4G的优越性使得智能化汽车拥有更好的性能，且在低成本的条件下。4G系统覆盖范围更广泛。智能汽车也不再受地域、空间的限制，网络传输速率的加快，使得智能化汽车产业更为顺利的发展。智能化汽车的实现，也会使得传感器在需求上出现突飞猛进的增长，迎来发展的春天。

3结语

无线通信技术实验篇6

论文摘要：针对目前通信技术的发展状况及就业形势，并结合我院实验室现状，提出了建设综合通信网络实验平台的必要性；给出了综合通信网络实验平台的拓扑结构；论述了sdh传输系统、程控交换系统及epon光接入等系统的详细配置情况。  

 

随着通信技术的发展及信息业务量的剧增,社会对通信专业人才的需求不断加大,从近几年的就业情况来看,企业需要的是既有较好的理论基础,又有较强的实践能力,并且了解通信行业技术的综合应用型人才。因此,高校必须不断完善通信实验室建设,改进实验模式,才能适应市场对人才的需求。我院于2009年提出了建设综合通信网络实验平台的计划,并获得了中央地方共建专业特色实验室项目的资助。 

 

1实验室现状及建设综合实验平台的必要性 

 

2000年以来我院先后建设了计算机技术、电子技术、通信原理、高频电子、eda等基础实验室及检测与控制专业实验室。2004年通信专业开始招生,为满足教学要求,筹建了通信专业实验室。由于当时学校经费紧张,制定了通信专业实验室的建设在现有基础上分两步走的计划：第一步,建设以满足教学需求的基本型专业实验室,主要完成光纤、程控、通信网、移动通信等专业课程实验。该实验室建设方案以各种实验箱及相关的仪器设备组成,基本1人1箱,其特点是：技术成熟,投资少,维护方便。第二步,建设综合通信网络实验室。第一步建设方案已于2006年完成。 

2006年以来，通信专业实验室在实验教学工作中发挥了其应有的作用。但这些设备各自独立,没有形成网络,系统性不强,实验内容多以演示、验证为主。随着通信技术的迅猛发展,这类实验室条件局限性较大,没有通信全程全网的系统性,学生对所学的专业课程缺乏系统整体概念,无法满足对通信技术的深入研究及市场对人才的需求。因此建设综合通信网络实验平台是非常必要的。 

 

2综合通信网络实验平台的建设思路与目标 

 

随着通信行业的不断发展,电信领域正在向着移动化、宽带化的方向不断融合。因此,综合通信网络实验平台建设的基本思路是建设一个集传输、交换、宽带接入及有线、无线通信为一体的综合现代通信网络,是一个类似于电信系统的全真式网络。该系统能够实现模拟网络运行,各个网络对接,并能够完成每种设备平台的实训与研究。通过该实验系统,让学生从软件到硬件全方位感受现代通信的真实环境,对所学专业有直观的认识及深入的了解,提高专业素质,锻炼动手能力,把学生培养成符合社会需求的综合型、应用型通信技术人才。 

3综合通信网络实验平台的建设方案与内容 

 

建设方案既要技术先进,又要经济合理,通过反复多次的论证,提出了适应现有资金条件,适合当代通信技术发展的综合通信实验平台。整个平台由sdh传输网、程控交换网、移动无线接入网、epon光接入网、网规、网优等系统构成。 

3.1 网络拓扑结构网络拓扑结构如图1所示。 

 

图1 综合通信网络实验平台拓扑图 

3.2 光传输系统 

光传输系统是整个实验网络的核心,沟通了各模块之间的通信联络。系统采用sdh技术,由3台stm-1设备构成环形网络。sdh技术是目前通信网络的主流技术,它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务,能够满足宽带数据及视频图像等多业务的传输需求,自愈功能强。掌握传输技术对通信工程专业的学生来说,是非常重要的。 

传输系统选用华为公司的optix155/622hmetro1000型设备,主要功能及配置如下： 

(1)系统高阶交叉能力为136×136vc4,低阶交叉能力1638×1638vc12。 

(2)单台传输系统配置stm-1光接口2个,e1接口21个,fe接口数量为4个,支持155m至2.5g光速率的在线升级能力。 

(3)具备多业务处理能力,提供多路e1，t1，e3和t3业务及各种音频接口,数据接口功能。 

(4)系统采用mstp第三代技术,支持以太网信号的汇聚、二层交换和vlan。 

(5)传输系统配备了设备级管理软件,在提供完备的网元级管理功能的同时,提供了网络层管理功能,支持传统业务的端到端管理。 

(6)整个传输网络保护机制健全,交叉、时钟、电源均采用1+1保护措施,具备强大的告警分析和故障自动诊断功能,提高了网络系统的安全性和可靠性。 

3.3 程控交换系统 

程控交换系统采用华为公司c&c08程控交换设备,通过传输网络及其他配合设备构建一个完全模拟实际应用的,具有局间交换、远端接入功能的完整交换网络。主要配置为： 

(1)系统交换能力为16k×16k,配置模拟电话用户96路,数字中继120dt(最大可扩充至50000线模拟用户及10000线数字中继)。 

(2)提供中国1号信令、7号信令,满足局间通信的要求；提供语音业务及其他综合接入业务,配置各种接口。 

(3)提供设备级网管软件,可对硬件设备进行设置、配置, 进行信令的观测、跟踪等。 

3.4 td-scdma移动通信无线网络系统 

td-scdma技术是目前广为使用的新技术,大幅提升了数据传输速率,实现了移动宽带,能够处理图像、音乐、视频等多种媒体形式,提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 

系统由td-scdma无线侧基站控制器单元(rnc)、无线侧基带处理及射频单元(node b)及无线网络操作维护中心(omc-r)等主要设备及相关系统软件组成。 

td-scdma无线侧基站控制器单元(rnc)采用华为公司新一代基站控制器drnc820型设备,该设备集成度高、容量大、可靠性好,可以满足未来高速分组业务发展,大大提升td-scdma全系统的带宽和容量。系统采用maio(multiple access to i n one)技术,统一atm，tdm和ip交换体系,既支持对2g传输资源的前向兼容,也支持向全网ip的演进。设备采用模块化设计,支持单框解决方案与平滑升级；采用双平面ge star交换网,可提供最大120gbps的交换容量；接口丰富,可提供多种组网方式。

td-scdma无线侧基带处理及射频单元采用业界技术领先的多形态统一模块设计,具有体积小、容量大、功耗低、安装灵活的特点,最大可支持36载扇的td-scdma基带处理能力。 

操作维护系统主要完成软件管理、故障管理、性能管理、测试管理、传输管理等功能。 

3.5 epon光接入系统 

epon光接入系统采用华为公司ma5680t型设备,具备多种丰富的功能特性,可提供大容量、高速率、高带宽的语音、数据和视频业务接入。设备为gpon/epon一体化设备,满足用户扩容升级需要；系统能力满足背板交换容量为275gbps,业务交换容量双向为68g；单框可支持onu/ont数为7168；支持3层特性,支持ripv1/v2和ospf路由协议；满足多种fttx组网应用,满足基站传输、ip专线互联、批发等业务组网需求。 

3.6 网规网优系统 

无线网络测试系统选用鼎利公司的测试软件,具备完善的gsm/gprs/td-scdma/hsdpa网络测试功能。能够提供多种测试方法。 

3.7 专用e-bridge实验软件 

由于本次实验平台选用的硬件设备均为商用设备,所以要考虑整个网络系统如何适合于学生进行实验,一般来说,实际商用设备的管理终端数只有一个,这样对于有40名学生的班级来说,需要分40组,显然不现实。讯方公司研发的专用e-bridge实验软件,解决了多人操作的问题,满足每个系统平台可以40名学生进行实验操作,把商用设备转化为适合高校教学的实验设备。 

专用e-bridge实验软件具备实验过程控制功能,实验教师可灵活分配实验项目和实验时间,可以调整每组学生的实验时间,软件能同时满足多人多次上机实验的要求。 

综合实验平台系统组成除配置以上设备、软件外,还考虑设置了通信电源设备、光纤配线架、数字配线架、音频配线架等其他配合设备。 

 

4实验项目内容 

 

整个实验系统通过通信网管软件,可满足40个学生终端进行实验操作,可开展的主要实验项目内容如下： 

(1)sdh光传输系统：①传输设备配置实验：通过传输网管软件对设备进行操作加载及维护；硬件数据配置、分配功能模块资源等；②组网实验：可进行sdh链型网、环型网组网配置；③通道保护实验：通过对传输光口、逻辑系统、保护制式的设定,实现通道保护和复用段保护机制的实验；④网管操作实验；⑤开销分析实验：⑥传输复用解复用字节分析实验等。 

(2)程控交换系统：①交换机硬件配置实验：通过交换机网管软件对设备进行操作加载及维护；分配各个功能模块资源；②用户实验：配置、分析用户及号码；本局用户新业务设定及注册等；③电话呼叫处理实验：观察呼叫处理过程、信号流程；④局间中继信令系统实验：包括no1和no7中继调试,局向设置、路由选择,观察计发器信令流程及出局呼叫过程；⑤计费系统实验；⑥全局综合业务实验等。 

(3)rnc系统实验：①数据配置实验：对rnc设备状态、网络结构、后台数据库进行配置；②链路、通道信息配置；③小区参数配置、优化、参数测试实验；④rna网络结构实验；⑤手机注册、呼叫、切换流程分析等实验。 

(4)网优、路测实验内容：①手机终端的测试：包括呼叫、数据业务、手机强制测试等；②室内、楼宇、楼层测试、数据分析；小区覆盖测试分析；③邻区优化测试,2g/3g系统间邻区优化分析；④网优综合测试实验等。 

(5)其他操作实验：线缆布放、光纤接续、光缆终端盒接续等实验。 

 

5综合通信网络实验平台的特色 

 

(1)技术新,功能强,适用面宽。该实验平台模拟现代通信网络系统,集传输、交换、移动通信于一体,可进行通信工程课程实验、毕业设计、专业实习等综合实训内容。 

(2)内容广泛、系统性强。以往的实验内容基本以验证为主,综合通信网络实验平台的建成,提供了丰富、宽泛的实验内容,可开展大量的综合型、设计型、研究型实验,为师生提供了全程全网的实验环境。 

(3)系统配置高、操作性好。整个平台硬件设备技术先进,软件管理功能全面,可为学生提供良好的实验操作条件。 

综合通信网络实验平台的建设,从方案确定到设备选型、系统配置,思路明确、定位准确,建立了完善的实验系统,提升了实验内容的综合程度,促进了理论与实践的结合,必将为提高学生的创新思维、综合能力,提高实践教学质量起到重要的作用。 

 

参考文献 

 

[1] 黄熙岱.高校通信工程专业实践教学体系构建的研究[j].中国现代教育装备,2010,17：140～141 

[2] 丁永红,尤文斌.高校专业实验室建设与实验教学改革探讨[j].中国教育技术装备,2010,30：93～94 

[3] 张立民,隋燕,李维祥.电子信息类综合性系统实验的教学改革与探索[j].实验技术与管理,2007,24(10)：118～120 

无线通信技术实验篇7

【关键词】 无线通信系统 传输技术 实现

一、当前无线通信系统的现状以及发展前景

21世纪，信息化进程不断加快，新的无线标准和协议不断出现，对于上下游服务和供应商而言，必须要对自己的系统进行及时的升级，这样才可以保障自己的技术能够满足人们不断增长和变化的需求。

虽然世界上各个地区的无线通信技术都在不停的发展，但是就区域发展来看，每个地区发展的程度是不同的，也就是说其发展的并不均衡。在韩国和日本等国家，他们新的数据业务增长十分快速，甚至已经在世界移动通讯发展中形成新的发展方向[1]。

二、无线通信系统中关键传输技术的种类

2.1 无线通信系统中的MIMO技术

MIMO技术主要是利用多个天线进而实现多发和多收的目的，当然天线数量越多，信道的容量也会越大，通过MIMO技术的应用可以使信道的传输可靠性大大提高，信道的容量也得到进一步的提升，误码率有效降低。截止到今天，MIMO相关的理论已经不断成熟，国内外很多的机构都专门建设了研究MIMO技术的实验平台，比如在我国的东南大学和北京邮电大学就有专门的实验室。

我国对于这种技术的研究也是源于上世纪末，截止到2007年时，我国自主MIMO技术的项目就有三十多个，国家在启动了863计划之后，先后有十几家高校和企业参与到了这种计划当中。

2.2 无线通信系统中的OFDM技术

OFDM技术它可以有效的克服信道的频率选择性衰落，其实是多载波调制的一种。这种技术使用的原则是把信道分成多个正交子信道，然后再把高速数据转换为并行的低速字数据流，再分别调制到子信道上进行传输。

我们都知道子信道上的信号贷款必然小于信道的相关带宽，所以可以把每一个子信道都看成是一个平淡的衰落信道，在OFDM技术的实际应用中，其本质就是和交织、纠错编码结合在一起的[2]。

2.3 无线通信系统中的自适应传输技术

自适应传输则可以根据不同的环境、业务需求等对传输的模式、功率和带宽等进行有效的改变，这样不但保证了传输的质量而且也提高了对信道的使用效率。

三、无线通信系统中传输技术的实现途径

无线通信系统中的传输技术种类很多，本次以自适应传输技术的实现为例来分析传输技术在无线通信系统中是怎样实现的。

自适应传输技术以GNU Radio为基础进行实现。

3.1 功率控制自适应的实现途径

想要使功率控制自适应得以实现，就需要依据M2M4的信噪比估算法进行计算，得到信噪比的具体数据。实验室为实际实验的场景，信号状态相对而言是比较稳定的。但是为了可以使功率自适应的适应方式得到最大程度的展现，可以使用人为的信噪比，给系统实际的传输决策方一个虚拟的SNR值，我们将假设功率限定为20dBm，GMSK为调制的方式，虚拟信号的比值是8dB和5dB，误码率是已经给定的。如果我们发现噪比值有原来的8dB转换成5dB时，就需要提高发射功率。

3.2 传输速率自适应的实现途径

传输速率自适应主要是因为传输业务的不同所以才进行相应的调整的。在传输图片的时候可以将调制方式设置为GMSK方式，传输速率可以设置为100knps。如果是传输视频，传输的调制方式依然为GMSK方式，但是传输速率需要比图片高，为700kbps。

3.3 调制方式自适应的实现途径

调制方式含有多种类型，比如GMSK方式、8DPSK方式以及BPSK调制方式等。一般采用的是双门限的方式进行设置的，即进入状态的门限和退出状态的门限。

3.4 遗传算法自适应的实现途径

在实际的过程中，自适应传输方式遗传算法的实现需要选择相应的资源参数，如功率、传输速率等，为了使系统变得更加简单，可以缩小选择的范围。

四、总结

无线通信当前发展速度飞快，为我们的生活带来了不少便利，当前已经有很多相关的传输技术得到应用，但是想要使每种传输技术发挥最大的作用，需要详细了解其不同的特性和实现路径。

参 考 文 献

无线通信技术实验篇8

无线通信是在有线通信网络的基础上加入无线接入点（Access　Point）等设备而实现，作为有线局域网的延伸，无线网络可以有效地解决有线通信不易实现的网络连通问题［6－9］。变电站内采用无线通信技术突出的优点：

①便捷性

在变电站内一般只需安装多个无线接入点AP，即可在站内覆盖无线网络通信，从而省去了大量穿墙、埋沟布线的工作量，减少了二次电缆的数量。

②灵活性

站内各类采集设备可以不受布线的限制，安装在任何有无线网络覆盖的区域，尤其移动设备可以通过无线网络与控制中心通信，提高了数据传输的灵活度。

③经济性

无线传输无须架设大量电缆，当站内通信规模增加时无线网络扩展性好，通信故障时维护简便，因此建立和维护无线网络的投资都较少。目前，应用较成熟的无线网络技术主要包括：

1）蓝牙技术。蓝牙技术是全球通用的无线技术，在2．4GHz波段工作，采用跳频展频技术，数据速率为1Mbit／s，传输距离10m。因此，它是一种以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术。蓝牙技术的主要优点是成本低、功耗低，主要用于语音传输。其标准统一、知识产权共享的优势是非常明显的，变电站内许多设备间采用无线方式通信在不久的将来就可以实现。

2）GPRS技术。GPRS是通用无线分组业务的简称，是在GSM网络基础上发展起来的，作为2G向3G移动网络过渡的技术。GPRS理论带宽可达171．2kbit／s，实际应用带宽约30～40kbit／s。在电力系统中主要用于传输负控、远抄等实时性要求不高、数据量交换较小的场合。

3）3G技术。3G指第代移动通信技术，它能够处理图像、音乐、视频等多媒体数据国际确定的3个无线接口标准分别为WCDMA，CDMA2000，TDS－CDMA，其网络理论下行速度可达2．8Mbit／s，上行速度可达384kbit／s。在国内使用3G网络必须租用中国电信或联通的3G宽带，由于在基站范围内所有用户分享带宽，因此使用3G网络的实际带宽会有所减少。

4）4G技术。4G指第4代移动通信技术，包括TD－LTE和FDD－LTE　2种制式4G技术数据传输速率理论可达100Mbit／s，能够快速传输数据、高质量的图像、音频、视频；具有良好的保密性和兼容性，可以在2G网络、3G网络、有线宽带网络、无线局域网间实现无缝漫游。与3G网络类似，使用4G需要向运营商租用网络，而4G通信系统正在建设中，各类相关技术仍需完善。

5）WLAN技术。无线局域网（WLAN）作为有线局域网的补充和扩展，是应用无线通信技术将网络设备互联起来，构成相互通信和资源共享的网络体系。无线局域网的技术标准较多，其中，美国国际电子电机学会制定的IEEE　802．11系列标准技术较成熟，应用较广泛。IEEE　802．11常用标准的主要技术参数。上海地区110kV及以下变、配电站内安装了大量GIS设备、铠装式中置开关柜以及测控、保护、通信屏柜，金属架构以及电磁干扰对无线网络的信号强度和稳定性提出了很高要求；同时，站内智能移动设备测取的大量红外监测数据、温度监测数据、视频数据、音频数据等通过无线网络传输将占用大量网络带宽。通过5种网络技术的对比，结合变电站无线通信的需求，可以得出以下结论：蓝牙传输速率低、距离短，仅适合传送语音数据；GPRS带宽小，不适用于站内大量数据通信；3G网络技术成熟，但是实际带宽无法承受站内所有的信息量交互，并且需要租用网络，其运行安全与可靠性受控于租借方，运行成本也偏高；4G网络传输速率高，但同样存在向运营商租用网络的问题，并且该技术还有待进一步发展。采用WLAN技术在封闭区域内构建无线网络，通讯距离可达80～120m，适合变电站内及楼层间使用，且其工作频段是无需任何运营执照的免费频段，运行费用低廉。在速率方面，选用IEEE802．11g／n标准，速率可达54Mbit／s以上，远大于720P视频流所需的4Mbit／s码流，可以保证视频、音频、监测数据实时传输。因此，从技术特点分析得出，变电站内采用WLAN技术组建无线网络是可行的。

2变电站远程巡检系统网络架构设计变电站的监测数据必须充分利用无线网络和现有的有线网络

在终端层、基站层和主站层间无缝传输。变电站远程巡检系统的分层式架构如图1所示。变电站内终端层主要由无线测温传感器、无线红外测温仪、可见光摄像机等传感设备组成。终端设备采集变电站信息后，将信息通过站内无线通信网络传送至基站层。基站层设置管理服务器、巡检系统服务器及存储服务器，其中管理服务器对所有前端传感设备集中管理，实现所有前端设备的配置及网络连接；巡检系统接收各类终端层上传数据，实现系统的巡检、监控、预警功能；存储服务器负责存储数据，授权用户可通过网络查询历史数据，回放视频、音频。各变电站与集控站、调度中心通过有线局域网络连接，调度员及运行人员在主站层通过Web方式浏览变电站实时信息，并调取历史数据，实现变电站远程巡检与监控。

3无线局域网的安全问题与对策研究无线局域网组网灵活

维护便利，尤其适合可移动设备接入，但是，由于无线网络是通过无线电波在空间中传送数据，只要处于电波覆盖范围内，就有可能受到非法用户的恶意攻击，例如拦截网内未加密数据、窃听无线接口、破解网络密钥、攻击网络弱点控制篡改通信数据等，因此，无线局域网比有线网络面临着更严峻的安全威胁［10－11］。变电站内无线网络主要用于传输电气设备监测数据、视频数据、音频数据，同时，主站系统可以通过无线网对各类传感器、摄像机下发控制指令，如果站内无线网络遭遇恶意入侵，将造成变电站信息外流，监控行为严重紊乱。

1）物理隔离

电力系统内制定了非常严格的网络安全分区机制［10］，站内无线网络必须符合国家、行业的有关安全防护的法规、标准、规定，与电力信息内网完全隔离。

2）设置MAC地址白名单

任何网络中的无线传感器或无线摄像头都拥有一块无线网卡，将终端网卡的合法MAC地址输入到AP的白名单中，其它不在白名单的终端一律被拒绝访问无线AP。

3）隐藏SSID

SSID（Service　Set　Identifier）服务标识符主要用于区别不同的网络，只有通过身份验证的用户才可以进入相应的网络，防止未被授权的用户进入。SSID通常由AP广播出来，出于安全考虑，可隐藏SSID，此时需要手工设置SSID才能进入网络，此技术可阻止无关的无线网卡搜索到站内无线网络，提高了网络安全性。

4）采用先进的加密技术

WEP是IEEE　802．11的加密标准之一，主要在身份认证和数据传输时对信息进行加密。WEP使用RC4和CRC－32校验，生成40位的密钥。由于该密钥属于静态非交换式，各终端用户共享相同的密钥，因此很容易被破解。WPA采用暂时密钥完整协议（TKIP），使用RC4和MIChael校验，可生成128位的动态密钥。WPA包含了认证、加密和数据完整性3个部分，整体安全性大幅提升。WPA2的校验算法采用了公认非常安全的CCMP讯息认证码以及先进的AES加密算法。WPA和WPA2比WEP具备更强大的加密安全保证和标准，它们通过指定的时间量对数据传输中的安全密钥进行更改，有效地防止了非法入侵者暴力破解密钥，破坏和窃取数据。综合利用上述技术，多管齐下，将有效提升变电站无线网络的安全性，保证变电站远程巡检系统的可靠通信。

4工程实践该项目在上海地区某35kV变电站内搭建了无线通信测试平台

通过传输视频数据，验证无线通信技术在户内变电站的应用效果。测试系统安装在面积为735m2（35m×21m）的35／10kV开关室内，由网络交换机、5dBi增益全向天线、笔记本电脑、720P高清网络摄像机、服务器各一台组成。摄像机采集开关室内设备的视频信息，通过其自带的多媒体格式编解码模块生成MPEG格式视频流，视频流数据通过网络模块传送至接收端，再通过无线局域网传送至服务器。在测试过程中，尽管IEEE　802．11g标准理论速率可达54Mbit／s，传输距离达50～100m，但是由于开关室内安装了大量铠装式金属柜，传输效果都大打折扣，为此，必须使用AP增加信号强度。在接入端使用5dBi增益全向天线后，经测试平均吞吐量达10．52Mbit／s，满足监控点4Mbit／s的带宽要求；同时，无论摄像机处于开关室内任何角落，视频画面清晰流畅，控制数据也没有明显延时。在安全性方面，由于变电站本体建筑物的隔离屏蔽作用，使得站外无法监测到站内的无线网络信号；802．11g使用2．4GHz频段，不会对电力系统中使用的7．5GHz数字微波频段产生干扰；采用可靠的认证和加密技术，更有效避免了无线网络遭遇入侵。通过传输视频数据，充分验证了无线通信技术应用于户内型变电站的可行性，能够满足远程巡视系统对大量监控数据、音频视频信息的需求。

5结语

无线通信技术实验篇9

一、全球趋势：公众移动保持增长宽带无线热点不断

当今，全球无线通信产业的两个突出特点体现在：一是公众移动通信保持增长态势，一些国家和地区增势强劲，但存在发展不均衡的现象；二是宽带无线通信技术热点不断，研究和应用十分活跃。

资料显示，在全球电信市场普遍低调的背景下，移动通信依然保持了较好的增长态势。统计显示，2003年全球移动用户数增长率在17％以上，总计达到13.54亿户。在市场值方面，全球移动业务市场在2003年已达到4680亿欧元，比上年增长了11.3％以上。

尽管全球移动市场在增长，但这种增长也呈现出很大的不均衡性。从用户数来看，在北美、欧洲等发达国家和地区，由于移动用户普及率已经很高，因此新增用户数日益减少；而在亚洲、非洲等地区，特别是像中国这样的发展中国家，移动用户数增长迅猛。从用户创造的价值来看，欧美发达国家的ARPU值远远超过了新兴的发展中国家。从数据新业务市场的增长来看，韩国、日本呈现爆发态势，已成为全球移动通信发展的新热点。

目前，我国的移动通信市场呈现持续快速增长的局面，截至4月底，移动用户总数达到2.96亿，用户普及率达到20.9％。考虑闲置的充值卡和一人双机的情况，我国移动通信由于用户普及率相对还比较低，仍有相当巨大和持久的增长空间。但我国的移动通信领域已进入了全面竞争的时代，GSM、CDMA乃至小灵通等网络激烈争夺用户，这已导致了资费下降，用户ARPU值下降的情况。目前我国的GPRS、CDMA1X等2.5G数据业务发展态势不错，并已逐步培育了用户群。而3G还处在技术试验阶段，政府依然保持谨慎态度。

除传统的公众移动通信外，全球的宽带无线接入领域近期研究和应用十分活跃，热点不断出现，给无线通信业界带来了清新的空气。这包括宽带固定无线接入技术、WLAN技术、WiMAX技术、UWB技术等等，呈现百花齐放的局面。这些技术的出现和发展，给整个无线通信产业注入了勃勃生机。

二、热点解析：五大技术引领应用模式各展所长

前文对全球无线通信领域的发展情况作了概要性介绍，以下将重点就当前无线通信领域的焦点问题和热点技术展开较深入的介绍和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大热点。

1.举世瞩目的3G

今天，第三代移动通信3G格外引人瞩目，成为无线通信产业的最大热点。

首先，从技术角度来看，3G主流技术已经基本成熟。cdma2000由于技术本身的平滑演进特性，进入3G的障碍不大。WCDMA以前受版本不断更新的影响，阻碍了商用进程，但目前主体标准已经定型，具备了规模商用的基础。TD－SCDMA技术要相对滞后一些。

总的说来，当前的3G技术已经能够支持规模化的商用网络部署。

其次，目前欧美等运营商已经进入了3G网络部署阶段。3G网络的商用部署正在全球一步步地铺展开来。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已经发放了120份牌照，签署了91份商业部署合同，目前已有二十多家网络投入商用，预计到2004年年底总数将超过40家。目前两家韩国运营商STK和KTF在使用cdma20001xEV－DO，日本KDDI也开始了EV－DO网络的商用，而Verizon也即将参与该制式下3G网络的部署。

应该说，2004年已经进入了全球3G的商用部署年。

第三，部分运营商的3G用户数量开始呈现快速增长的局面。最早推出3G商用业务的NTTDoCoMo近期宣布，在距离突破200万用户仅仅两个月的时间内，他们的3G用户总数就增长至300万大关。5月中

下旬，和记黄埔表示，在过去两个月中，3G用户数出现了快速增加，目前在全球范围内已经达到了173万。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000包括CDMA1X系列和WCDMA标准制式的3G用户数已经达到了7300万。

从全球来看，3G商用在部分地区已取得了初步成功。

第四，我国3G处在黎明的前夕。我国对3G一直采取积极稳健的态度，目前，我国正在进行第二阶段的网络技术试验，或称外场测试。自今年3月起，开始启动WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的测试工作，由6大运营商分别在北京、上海、广州三地进行。测试的重点包括：3G网络覆盖、容量等性能试验；不同3G技术之间、3G和2G技术之间的干扰、共存；各种3G业务及业务兼容性试验；3G终端和系统之间互操作试验；3G和2G之间的互操作试验。

预计此阶段试验将在今年10月份完成，试验将对我国对3G的决策工作起到重要的参考作用。由于此次试验由运营商参与，且属于网络试验。因此，预计若此次试验结果令人满意的话，我国的3G牌照发放工作有可能顺势展开。

趋势分析3G一波三折，曾经有一段时间，人们对3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理阴影。对3G问题，我国应如何把握呢？笔者认为，目前，3G已处在商用的爆发阶段，由于3G技术和产品的成熟，3G的商用已不容置疑地摆在了我们面前。欧美等国运营商加紧部署3G网络以及日韩等国3G用户的快速增长，表明3G已经成为全球移动通信领域新的成长点，我国需要当机立断，尽快开展3G牌照的发放工作和商用部署工作。这样才不至于坐失机遇，在本来领先的移动网络建设中落后。同时，3G也为国内的电信制造商提供了绝佳的机遇，这也是我国移动通信产业的一次发展良机。

应该说，目前3G还存在一些问题，主要表现在市场还处在启蒙阶段，杀手级的业务还没有呈现，终端还不够多。在我国，政府将考虑对市场竞争度的把握，涉及3G网络发放几张牌照的问题，同时，还将考虑设备国产化问题。这些问题已经属于次要矛盾，目前最重要的是要选择恰当时机尽快推动3G网络平台的建设，这才是解决以上矛盾的关键环节和引导环节。

这主要是因为我国3G网络建设不同于西方发达国家，我国移动话音用户市场还有很大的成长空间，这就能够避免出现因为发展初期新应用新业务不足无法支撑网络生存的状况。同时，我国有迫切需要进入移动市场的“新”运营商，中国电信和中国网通如果被允许经营移动通信业务，其网络建设必然会选择3G，这从中远期的网络成本上要远远低于2G技术。此外，尽快发放3G牌照，对解决现有的小灵通PHS的矛盾，也有重要的战略意义。目前，日本都已经弃PHS而转攻3G，其目的十分明显，即要纠正自己早期大上带有强烈本土化特征的PHS导致失去移动领域国际领先地位的失误，重新用全球性的先进技术武装自己的移动通信产业，实现在该领域的战略性崛起。如果我国反其道而行之，将是不明智的，这关键还是政府的决策引导问题，而不能抱怨运营商。总之，3G不是一蹴而就的，如果迟迟不进行网络的建设，其他的矛盾将继续积聚，难以得到根本性的解决。

2.3.5GHz宽带固定无线接入的推广应用

3.5GHz宽带固定无线接入技术MMDS，是工作于3.5GHz无线频段上的中宽带无线接入技术。今年4月份，第三批3.5GHz宽带固定无线接入频率评选招标工作在我国进行，使MMDS技术在我国的应用进一步扩大，这也使3.5GHz固定无线接入技术成为今年业界的热点之一。

在此次评选招标工作中，中国电信、中国网通、中国移动、中国联通、中国铁通五大运营商分别获得河北、山西、内蒙古等27个省区的3.5GHz频段2×30MHz频率使用权，并将获准经营相应电信业务。加上此前的两次3.5GHz频率使用权分配，我国3.5GHz频段已在绝大部分地区分配完毕。这表明，我国的3.5GHz宽带固定无线接入进入了规模商用。

前一段时间，无线电管理局副局长刘岩率领由无线电管理局、电信管理局、电信研究

院共同组成的调研组，对第二批3.5GHz中标企业的工作情况进行了调研。通过调研发现，在第二批中标的9家企业中有7家建设开通了网络，这7家企业在一半以上的中标城市建设了自己的网络。目前运营商倾向于提供的业务包括：语音接入业务本地和IP电话，数据专线业务，Inter接入业务等。调研中还发现，如果将3.5GHz网络作为单一网络来经营，盈利困难比较大，特别是对于大型企业。调研中，运营企业对进一步获得3.5GHz频率资源表现出了很大热情。

趋势分析宽带固定无线接入技术因为其高带宽、建设速度快、接入方式灵活等特点，受到了业界的关注。但这项技术也有其局限性，比如高频段26GHz的LMDS技术受天气影响较大，而3.5GHzMMDS技术在我国又受到了带宽不足等因素的限制。因此，对于宽带固定无线接入技术，我们应该回归理性的认识。它具有自身的优势，但也有其固有的缺陷，因此在应用中要实事求是。

就目前重点推广的3.5GHz技术来看，运营商的经营经验表明，若单独把MMDS技术作为一个独立网络来运作，由于其技术、用户规模和频率带宽的限制，较难实现盈利。因此，我们应该进一步放宽眼光，把它推广至更大的应用领域。比如可以考虑像现在某些运营商所采用的，将之作为移动基站的回路。

对于3.5GHzMMDS技术，我们一方面要积极推动其综合业务的应用，比如数据增值业务的开发和经营。同时也要从全局的角度考虑，使之成为移动通信网络的有效补充手段。这样才能充分发挥3.5GHz频段的效率。未来，随着3G技术的商用，3.5GHz将有望成为移动网络重要的接入补充手段，并对3G网络的搭建起到支撑作用。

3.沸沸扬扬的WLAN标准之争

无线局域网技术WLANWi－Fi，其技术标准为802.11，可实现十几兆至几十兆的无线接入。我国目前发展的主要是802.11b标准的WLAN网络，支持11Mbps的无线接入。作为近年来的一项新技术，WLAN在欧美等国快速发展，在我国近两年也得到了几大运营商的追捧。而自去年开始的WAPI标准之争，吸引了全球的关注目光。

2003年5月12日，由中国宽带无线IP标准工作组负责起草的无线局域网两项国家标准即WAPI标准，由国家信息产业部报送国家标准化管理委员会正式颁布。2003年12月1日，国家认证认可监督管理委员会2003年第113号公告，宣布对无线局域网产品实施强制性产品认证，要求所有产品都要加载我国拥有自主知识产权的安全保密协议WAPI，从2004年6月1日起，不符合WAPI标准的无线局域网产品不得出厂、进口、销售或者在其他经营活动中使用。但2004年4月22日，国务院副总理吴仪表示中国已经同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到来之时强制实施WAPI标准。2004年4月29日，国家质检总局、认监委、国标委联合了2004年第44号公告。公告强调：WAPI标准实施时间只是推迟，并没有取消，也没有取消标准的强制性属性。

笔者认为，之所以出现WAPI标准之争，除了国家出于自身信息安全的考虑外，我国无线通信设备厂商希望成长壮大，占领新兴技术市场的渴望也是重要因素。但该标准的无限期推迟，也暴露出一些问题。那就是，我国的无线技术的核心能力，与国际水平相比还有一定差距，还难以撼动国际主流的技术集团。同时，我国通信技术标准的制订策略，还存在封闭性的问题，这也是其受到国际社会普遍攻击的重要原因。当然，WAPI标准的推迟执行，也是出于更大的国家利益的考虑。

趋势分析WAPI标准之争，表明WLAN技术在全球的重要战略地位。其战略意义不只在于网络的部署、用户的发展、业务的经营范畴，更在于其对IT通信产品领域的巨大拉动力量，特别是对计算机芯片的突出贡献。因此，我国应该积极推进WLAN核心技术的研究工作，这不仅涉及通信产业，而且涉及IT领域的巨大利益。

抛开WAPI标准之争，我们如何把握WLAN技术的发展趋势呢？应该说，WLAN在我国目前的工作，陷入了低潮阶段。这主要是受制于WLAN技术自身的限制，比如其漫游性、安全性

、如何计费等等，还没有得到妥善的解决。另外，高端商业用户的不足，使网络建设的投资收益比较低，因此也影响了运营商的积极性。未来，随着技术的进一步成熟，WLAN技术将在特定的区域和范围，特别是热点区域和高速信息接入领域，发挥对移动通信网络的重要补充作用。3G网络商用后，WLAN将成为弥补3G固定区域高速覆盖的不足。总体来看，WLAN具有很强的生命力，但其在运营领域的发展速度估计会低于过去的预期。

4.宽带无线技术新宠WiMAX

有资料显示，“WiMAX”已经成为近期互联网上搜索量最大的通信关键词，该项技术以其远覆盖和高带宽特性，成为无线业界的新宠。

WiMAX全称为WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系统，其技术标准为IEEE802.16。WiMAX也组织了自己的联盟。目前这个联盟已经发展了数十家会员，该联盟由Intel牵头，我国中兴通讯也名列其中。WiMAX的目标是促进IEEE802.16的应用。

WiMAX相对于Wi－Fi的优势主要体现在Wi－Fi解决的是无线局域网的接入问题，而WiMAX解决的是无线城域网的问题。Wi－Fi只能把互联网的连接信号传送到300英尺远的地方，WiMAX则能把信号传送31英里之远。Wi－Fi网络连接速度为每秒54兆，而WiMAX为每秒70兆。有专家认为，WiMAX的覆盖范围和传输速度将对3G构成威胁。在成本等各个方面的优势使得业内人士将WiMAX技术看作是一项打破产业格局的技术。

近期，英国电信BT、法国电信、Qwest通信公司、Reliance电信和XO通信加入了WiMAX论坛，目前WiMAX论坛已经拥有98个成员，运营商占25％。今年初，Intel也宣布，下半年开始将会在其生产的芯片中部分采用WiMAX标准。

趋势分析对于今天异常火热的WiMAX技术，我们该如何看待？它会成为3G技术的终结者吗？笔者认为，这种观点不尽正确。首先，从技术自身角度来看，WiMAX还不具备公众移动通信网络的广域漫游、安全特性、终端便携等移动特性。其次，WiMAX标准还不成熟，因此预计商用还需要至少两年以上的时间，规模普及还要五年左右的时间。其三，WiMAX的特点是高速的数据传输能力，但其还没有对实时话音业务的高效支持能力，这将限制其作为公众移动通信的应用。其四，WiMAX的产业规模以及技术和设备成熟性还远远难以和3G相抗衡，其推广期也将滞后于已经开始启动的3G技术。其五，WiMAX技术有可能受到传统移动通信运营商或制造商的抵制，从而限制其发展。

对于WiMAX技术，笔者认为它具有巨大的潜力，但尚处在襁褓阶段，目前还难以对当前的全球无线通信格局产生重大的影响。由于3G的实施，WiMAX将可能成为未来3G网络的补充手段，在高速信息接入领域发挥其特性。但受其自身移动性和话音支持能力的限制，WiMAX不大可能杀死3G。

5.超宽带无线接入技术UWB

无线技术领域的活跃除表现在新技术不断涌现外，还表现在其传输能力的不断拓展。近两年，一项超高速的无线接入技术受到了大家的关注，那就是UWB。

UWB是一种时域通信技术，它采用超短周期脉冲进行调制，把信号直接按照0或1发送出去，而不使用载波，这与此前的无线通信截然不同。脉冲调制产生的信号为超宽带信号，谱密度极低，信号的中心频率在650MHz～5GHz之间，平均功率为亚毫瓦量级，抗干扰和多径的能力强，具有多个可利用信道。与CDMA系统相比，时域通信系统结构简单，成本相对较低。UWB技术具有高速率、低成本、低功耗的显著特性。

UWB最引人注目的特点是具有很高的数据传输速率。XtremeSpectrum公司预测，他们即将开发出的产品具有在10米内传输约100Mbps的能力，Intel则把目标定在了500Mbps。

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趋势分析对于UWB技术，我们应该这样看待，它以其独特的速率锋芒以及特殊的应用范围，也将在无线通信领域占据一席之地。由于其高速、窄覆盖的特点，它很适合组建家庭的高速信息网络。它对蓝牙技术具有一定的冲击，但对当前的移动技术、WLAN等技术的威胁不大，甚至可以成为其良好的能力补充。

三、走势把握：接入多元网络一体综合布局代表方向

以上，就当前无线通信领域的热点和焦点问题进行了叙述和讨论。那么，我们该如何把握中期未来无线领域的发展趋势呢？

首先，无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围，不同的适用区域，不同的技术特点，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可实现互补效应。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。因此，在政策上我们应该综合推进各种无线接入的发展，推进组网的一体化进程，通过建网的接入手段多元化，实现对不同用户群体的需求覆盖，达到市场细分和业务的多元化，解决移动通信发展不均衡的状况。

其次，我国政府应该给企业配置更多的无线频率资源，推进不同技术相关频谱的规划和应用工作。这样才有利于不同的企业根据不同的发展策略和市场需求，综合地规划自己的无线通信网络，实现资源的有效配置和利用。当然，政府也需要加强对有限频率资源的管理，对于企业闲置不用的频率占用，考虑适当的手段予以收回。

其三，从公众移动通信网络发展来看，3G已经成为全球包括中国移动网络演进的主要进程。从欧美发达国家的经验来看，由于其移动话音用户的普及率高，通过发展用户实现增长的模式已成为历史。因此，他们期望通过3G搭建更大的业务平台，从而实现利润的新来源。由于3G技术的成熟，目前3G商用网络部署已经在全球范围内启动。就我国而言，也要借鉴欧美的经验，在用户数量增长放缓之前，就应提前培育新兴移动市场。目前，政府应该开始积极考虑3G牌照发放和商用问题，把握住这个移动业界的巨大历史机遇。

其四，从宽带无线接入技术来看，全球该领域发展十分火热。该领域的发展呈现出向高带宽快速跃进、覆盖范围逐步扩张的趋势。未来，该领域还可能出现更强大的新技术，从另一个角度对整个无线通信产业起到推进作用。但从近期来看，我们对宽带无线接入技术发展应该有一个理性的态度和科学的把握。目前的宽带无线接入技术主要集中在固定环境下的高速接入，其移动性和话音支持能力无法和公众移动通信网络抗衡。在发展中，我们应该从全局的观点来把握，使之成为与移动网络互补的重要技术手段，这样既可以充分发挥其技术个性，又防止出现不必要的资源竞争和浪费。

其五，未来的无线通信网络应该是怎样的呢？专家认为，未来的无线通信网络将是一个综合的一体化的解决方案。各种无线技术都将在这个一体化的网络中发挥自己的作用，找到自己的天地。从大范围公众移动通信来看，3G或超3G技术将是主导，从而形成对全球的广泛无缝覆盖；而WLAN、WiMAX、UWB等宽带接入技术，将因其自己不同的技术特点，在不同覆盖范围或应用区域内，与公众移动通信网络形成有效互补。

其六，更远的未来，按当前专家们的预想，通信信息网络将向下一代网络NGN融合。在未来NGN概念中，固定网络将形成一个高带宽、IP化、具有强QoS保证的信息通信网络平台。在这一平台上，各种接入手段将成为网络的触手，向各个应用领域延伸。而3G、宽带固定无线接入、各种无线局域网或城域网方案，都将成为大NGN平台的延伸部分。从而形成集固定无线手段于一体，各种接入方式综合发挥效用，各种业务形成全网络配置的一体化综合网络。当然，这一进程将是漫长的，也必将遇到很多挫折。

四、结束语

由于无线通信网络存在的带宽需求和移动网络带宽不足的矛盾，用户地域分布和对应用需求不平衡的矛盾以及不同技术优势和不足共存的矛盾，因此，决定了发展无线通信网络需要综合运用各种技术手段，从全局和长远的眼光出发，采取一体化的思路规划和建设网络。发挥不同

技术的个性，综合布局，解决不同区域、不同用户群对带宽及业务的不同需求，达成无线通信网络的整体优势和综合能力。对此，我国政府管理部门也应该积极为运营商配备充足的频谱资源，为其综合规划提供有力的支撑和保障。

总之，无线通信中期未来的发展趋势表现为：各种无线技术互补发展，各尽所长，向接入多元化、网络一体化、应用综合化的宽带无线网络发展，并逐步实现和宽带

无线通信技术实验篇10

关键词：物联网；无线传感器网络；教学内容；教学方法

作者简介：吴迪（1980-），女，江苏徐州人，河海大学计算机与信息学院（常州），讲师；朱昌平（1956-），男，湖北荆门人，河海大学计算机与信息学院（常州），教授。（江苏?常州?213022）

基金项目：本文系河海大学常州校区青年科技基金项目的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0063-02

国务院总理于2009年8月在无锡提出“感知中国”的中心战略，并于2010年“两会”把物联网被写入“政府工作报告”，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。同年，教育部下达了在中国高校设置物联网专业申报通知，首批批准开设物联网专业的有32所大学，河海大学（以下简称“我校”）是其中之一。

2005年，国际电信联盟（ITU）正式提出了物联网的概念。物联网简称IOT（Internet of Things），目前比较认可的定义是：[1-5]物联网是通过射频识别（RFID）技术、无线通信技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把物品与网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

一、“无线传感器网络”课程设置的必要性

物联网工程专业主要有三大支撑技术，分别是：无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）、RFID和云计算。其中，无线传感器网络作为物联网领域的关键技术之一，是新兴的下一代网络，被认为是21世纪最重要的技术之一。2003年2月，美国《技术评论》杂志把传感器网络列为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之榜首；2003年8月，美国《商业周刊》杂志在其“未来技术专版”中发表文章指出传感器网络是未来的四大高技术产业之一；美国《今日防务》杂志认为无线传感器网络的应用和发展将会引起军事技术革命和未来战争的变革；2004年，《IEEE Spectrum》杂志发表一期专集《传感器的国度》，论述了WSN的发展和可能的广泛应用。

我国也非常重视无线传感器网络的研究。从2002年开始，国家自然科学基金委员会已经审批了和WSN相关的多个课题，在国家发展改革委员会的下一代互联网示范工程中，也部署了WSN相关的课题。传感器网络被明确列入我国的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》。[6]因此，无论是从物联网工程专业的角度出发，还是从无线传感器网络技术自身的角度出发，在相关本科院校开设无线传感器网络课程都是相当必要的，应当引起重视。

“无线传感器网络”是一门在高校新开设的课程，我校在2010年就为电子信息工程专业的学生开设了“无线传感器网络”课程，对该课程的教学进行了一定的实践与探索，并取得了一定的经验。

二、课程特点及问题

无线传感器网络集传感器技术、嵌入式技术、无线通信以及分布式信息处理等技术于一体。无线传感器网络是由一组传感器以自组织方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。[6]无线传感器网络的重要特征是大量微型节点的广泛分布，主要具有以下特点：节点众多；硬件资源及能量极端受限；自组织网络；以数据为中心；网络拓扑动态变化；与应用背景高度相关。无线传感器网络技术具有多学科高度交叉的特点，而且属于前沿课题，涉及的知识面广、难度大、发展快，所以在本科生中开设该课程具有一定的挑战性。

为本科生开设“无线传感器网络”课程，主要具有以下几方面的困难：

1.理论教学内容丰富、跨度大、难度大

该课程理论教学需要涵盖的内容主要有：硬件平台基础、nesC语言、TinyOS操作系统、路由协议、MAC协议、物理层设计、定位技术、时间同步技术、安全技术、数据管理与数据融合、IEEE 802.15.4标准、ZigBee标准、仿真平台、开发环境等。

2.对学生素质要求较高

在普通本科院校开设“无线传感器网络”课程，不仅要求学生基础知识扎实、知识面广，而且要求学生具有较好的学习主动性与专研能力，接受新知识、新技术的能力强。

3.无线传感器网络技术本身属于前沿技术，“无线传感器网络”作为一门新课程，师资力量缺乏

只有一些在这个领域科研起步较早的高校具备开设“无线传感器网络”课程的条件，但仍需着力培养一批无线传感器网络的骨干教师。

4.技术标准不统一、实验设备不完善，如何开设无线传感器网络实验课成为一个探索性课题

实验设备不成熟，仿真平台、开发环境的多样化，给“无线传感器网络”课程的实验教学带来一定难度，不但容易给学生造成思维的混乱，也增加了教师备课的困难。

三、合理确定课程教学内容

无线传感器网络作为新兴的前沿研究热点领域，其课程的讲授需要综合无线通信、网络技术、传感器技术、嵌入式技术、信号处理、微机电系统、分布式信息处理等众多相关课程，如图1所示。

而且，无线传感器网络的每一个相关技术都有许多研究方向，下面以网络方面为例进行说明，如图2所示。[7]

从图2可以看出“无线传感器网络”课程涉及内容相当广泛，因此其理论授课需要合理安排教学次序、循序渐进、深入浅出。对于授课内容要有选择，力求全面且突出重点，对典型的机制、协议进行重点讲解，还要合理分配课时。

根据实际授课经验，对“无线传感器网络”的课时安排进行精心设计，同时考虑到理论课程的学时限制，对具体授课内容及学时安排如下：无线传感器网络的现状与发展，2学时；无线传感器网络路由协议，5学时；无线传感器网络MAC协议，4学时；无线传感器网络物理层设计，4学时；ZigBee标准，6学时；无线传感器网络时间同步技术，2学时；无线传感器网络节点定位技术，4学时；无线传感器网络容错设计技术，2学时；无线传感器网络安全设计技术，2学时；无线传感器网络服务质量保证，2学时；网络管理，2学时；无线传感器网络操作系统，4学时；无线传感器网络开发环境，2学时；专题交流，6学时。

四、教学方法

无线传感器网络本身技术复杂、内涵丰富，该课程的信息量大、概念多、难点多。鉴于“无线传感器网络”课程的特点，传统的教学方法并不合适，因此，需要灵活选择教学方法。笔者提出了具有层次性的阶段教学，并将该课程的教学分成四个阶段，如图3所示。

1.启发阶段，培养学生兴趣

由于无线传感器网络集无线通信、计算机网络、传感器应用、嵌入式、信号处理、微机电系统、分布式信息处理等技术于一体，导致许多学生对该课程产生畏难情绪。良好的开端是成功的一半，教师有必要在开课之初就对学生进行恰当地启发、引导，排除学生对这门课的畏难心理，帮助他们建立学好这门课程的信心。

2.调研阶段，撰写报告并交流

为加深学生对该课程的理解，发挥学生学习的主观能动性，要求学生课后查阅资料，进行专题调研，撰写调研报告并交流。教师可以根据课程内容，重点选择如下专题进行交流：路由协议专题、MAC协议专题、物理层专题、ZigBee专题、定位技术专题、TinyOS专题等。

3.验证阶段

无线传感器网络的理论课程比较抽象，为了加深学生对无线传感器网络基本概念和主要技术的理解，需要安排实验环节。教师可以以单列学分的形式安排无线传感器网络基础实验课，让学生亲自动手进行实验操作，加深对抽象问题的理解，主要验证无线传感器网络的基本概念，帮助学生掌握无线传感器网络所用到的基础知识。

4.创新阶段

创新型教学主要是为了发挥学生的主观能动性，加强学生的主体地位，激发学生的潜能，让学生在前面学习的基础上，结合自己的兴趣特长，选择无线传感器网络技术的某一研究方向进行深入研究，提倡学生自己动手、自己设计，培养学生的创新思维。

五、总结

无线传感器网络技术作为当今科研领域的前沿课题本身颇具发展潜力，而且必将随着我国高校物联网工程专业的兴办而蓬勃发展。本文根据在我校开设“无线传感器网络”课程的教学实践，分析了该课程的重要性；指出开设“无线传感器网络”课程主要存在理论教学内容丰富、跨度大、难度大，对学生素质要求较高，师资力量缺乏，技术标准不统一、实验设备不完善等系列问题；研究与探讨了无线传感器网络的课程体系、课时安排等问题；提出具有层次性四阶段教学法启发阶段、调研阶段、验证阶段、创新阶段，并将上述理论用于教学实践，取得较好效果。

参考文献：

[1]ITU Internet Reports 2005:The Internet of Things9[R].2005.

[2]ATZORI L,IERA A,GIACOMO M.The internet of things:a survey[J].Computer Networks 2010,(54):2787-2805.

[3]朱晓荣,孙君,齐丽娜,等.物联网与泛在通信技术[M].北京:人民邮电出版社,2010.

[4]Internet of Things in 2020:Roadmap for the Future[R].2009.

[5]朱洪波,杨龙祥,于全.物联网的技术思想与应用策略研究[J].通信学报,2010,(11).

[6]吴迪.无线传感器网络路由协议的研究及改进[D].南京:河海大学,