计算机网络分析论文精品(七篇)

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篇(1)

传统网络工程专业与物联网专业在知识结构上有很多共性，只要适当补充和调整网络工程专业的课程体系，就能够达到物联网专业人才培养的目标。因此，在计算机网络工程专业中设置物联网方向是切实可行的。近两年，国内申请增设物联网相关专业的高校数量众多，但他们在不同程度上存在着物联网课程体系规划不完善、教材建设计划不完备、师资力量薄弱、实验室配套设备缺乏和实验方案标准有待规范等问题。区别于部分高校现开设的物联网工程专业，学校在计算机网络工程专业开设物联网方向时可以在该专业多年积累的教学资源的基础上，结合本校独特的优势学科制定具有行业物联网应用特色的战略性新兴产业人才培养方案。计算机网络工程专业开设物联网方向的专业目标是要让学生在具备一定的数学和计算机科学理论知识的基础上，系统地掌握计算机网络以及物联网的相关原理和应用技能。笔者认为计算机网络工程专业物联网方向的学生对有关物联网感知层的基本知识和基本技能达到掌握程度即可，重点是要结合各高校的优势学科及地方人才市场需求，让学生在充分掌握计算机网络技术的基础上，强化对物联网应用层关键技术的理论学习和应用实践。

结合高校优势学科培养网络工程专业人才

不同的发展历史、相异的学科建设等因素使得每一所大学都有自己的品牌专业、强势学科以及与其培养目标相配套的软硬件资源的建设与积累。物联网有着非常广泛的应用范围，高校在计算机网络工程专业物联网方向的专业定位上可以结合自身现有的优势学科，参考人才市场的用人需求，改革网络工程专业的课程体系，因地制宜地制定具有本校重点学科特色的培养方案和教学内容。网络工程（物联网）培养模式可以从专业定位、知识结构、创新能力培养和人才培养模式评价体系四个方面进行讨论。其中，专业定位和知识结构将在下一节论述。在复合型工程应用人才的创新能力培养上，需要转变以往的以传授知识为主导的教育模式，注重学生的创新思维和自主学习能力的培养，强化教学实践环节。例如：开设具有行业背景的工程训练课程，开展个性化的创新能力培养研究，提高实验和培训课程的比重，扩展大学生创新实践基地建设[5]等，形成以行业应用为背景的立体化培养模式。完善的评价体系可以实现人才培养模式与质量的跟踪与评价，依据评价结果可以适时地调整教学内容，有利于提高人才的适应性。从行业应用出发，可以分别从学生的综合素质能力培养、学生知识结构优化、工程实践与创新能力培养等方面对研究成果进行评价。计算机网络工程专业物联网方向人才培养模式如图1所示。将传统网络工程专业的课程设置与学校的优势学科的专业知识有机结合，使得毕业生不仅能够从事计算机网络方面的工作，也能直接从事行业背景下的物联网工程领域的工作，增强毕业生的工程实践能力，拓宽其就业范围。以天津科技大学为例，学校建有“食品营养与安全”、“工业发酵微生物”2个教育部重点实验室和1个教育部“食品生物技术工程研究中心”，在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。依托天津科技大学的食品、生物等优势学科和应用背景，笔者认为，目前计算机学院的网络工程专业可以以食品安全和生物发酵与菌种保藏控制物联网为应用领域，融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源，拓展网络工程专业的培养方向。通过多学科的交叉融合，建设以轻工行业物联网应用为特色的计算机网络工程专业培养体系。

优化网络工程专业培养目标和课程体系

由于物联网技术下的网络工程专业需要融入不同专业学科，所以，在确立了以轻工行业物联网应用为特色的网络工程专业培养目标的基础上，调整教学大纲，对原有专业的课程配置进行科学地增补和取舍。结合学校的优势学科的应用背景，依照网络工程专业物联网方向的培养目标设置相应的课程内容和实践环境，形成特色教育，增强毕业生的就业竞争力。

1.专业培养目标物联网技术下的计算机网络工程专业面向现代信息处理技术，主要培养学生良好的科学素养，使学生毕业后可在轻工行业、信息产业、科研单位从事物联网应用相关技术开发和研究，成为具备行业知识和专业技能的高级应用型人才。培养的学生具备通信技术、网络技术、传感技术的基本理论和应用能力，能进行系统集成及相关技术的开发和应用推广，具有物联网工程实践能力。专业能力培养要求：掌握计算机科学与技术和网络工程等方面的理论和方法，具有扎实的理论基础知识；掌握传感器技术、无线通信网等物联网感知层关键技术的基本知识和基本技能；具备各类网络系统的运维能力和一定的分析、设计和开发能力，拥有较强的软件编程功底；具备从事轻工行业物联网领域的科学研究能力；了解计算机网络及物联网的行业发展动态和技术标准，掌握文献检索、资料查询的基本方法，熟悉利用Internet获取信息的手段，具有获取信息的能力。

2.主干课程网络工程专业物联网方向的课程设置以专业培养目标为向导，注重学生动手能力和创新思维的提高。学生可以通过对计算机网络及物联网的基本理论和基本知识的学习，掌握网络分析和设计的基本方法，掌握物联网应用的基本技能。物联网中的感知层主要用来感知和采集现实世界中的信息，网络工程专业物联网方向的课程设置可以在现有计算机物理层的相关课程基础上，融合通信原理、传感器技术基础和射频技术与无线通信等课程，提高学生在物联网感知层理论知识的理解。对于物联网网络层方面，传统的网络工程专业已包含该领域涉及的大部分知识，需要增加无线传感网络和无线自组网理论课程，强化学生对物联网网络层的理解。物联网应用层的主要作用是依据各行业的实际需求开发信息管理平台，并根据行业应用的特点集成相应的内容服务[6]。结合应用层的特点，各院校可结合自身优势学科增设具有行业特色的物联网信息处理技术、无线自组网应用和物联网应用程序设计等课程。有关物联网安全技术的课程，不仅涉及物联网的三个层次，也关系到嵌入式知识的相关课程。网络工程专业物联网方向的课程体系结构如图2所示。综合考虑现有网络工程专业的课程设置，计算机网络工程专业物联网方向的专业课程主要有：离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络、数据库原理、物联网技术概论、物联网应用程序设计、无线传感网络、嵌入式系统概论、嵌入式操作系统、网络系统集成、网络程序设计、网络管理、射频技术与无线通信、物联网安全技术、无线自组网理论及应用、物联网信息处理技术等。

3.主要专业实验专业实验的设置将使得学生具有一个计算机网络技术和物联网技术学习、开发与实验的综合平台，有利于提高学生的创新能力和实际动手能力，便于学生熟悉和掌握网络工程与物联网的原理和实际应用。网络工程（物联网）专业的实践环节可以从毕业实习、计算机基础练习、课程设计、生产实习和毕业设计（论文）五个方面进行。专业实验主要包括：C语言课程设计、面向对象课程设计、数据结构课程设计、无线传感器网络课程设计、网络系统集成课程设计和物联网综合应用课程设计等。

篇(2)

[论文摘要]故障管理是计算机网络的管理最基本、最重要的功能。文中针对网络故障管理进行研究，并提出了网络故障管理智能化的方法，为网络故障智能化的进一步发展奠定了基础。

一个网络管理系统有五大功能域：故障管理、配置管理、性能管理、计费管理和安全管理其中，故障管理是最基本，也是最重要的功能。目的是保证网络能够连续可靠地运行。如果网络服务意外中止，将会对生产、生活造成很大影响，这就需要一套科学的故障管理策略，及时发现故障、排除故障。

现在一些网管软件趋向于将专家系统等人工智能技术引入到网络故障诊断和排除中。提高网络故障的智能水平有助于网络高效、可靠地运行。网络管理的智能化也是发展的必然趋势。为此本文针对网络故障智能化管理进行研究，并提出了建立事件知识库提高故障管理的智能水平的方法，为网络故障智能化的进一步发展奠定了基础。

1. 计算机网络故障管理技术研究

（1） 故障管理概述

故障是指软、硬件的缺陷；错误则是软硬件的不正确输出；失效是指所有和某故障有关的错误造成的网络的非正常运行。网络故障按生命周期可分为永久故障、暂时故障和瞬间故障三类；按故障对网络造成的空间失效范围的大小，可将失效分为四类：任务失效、基本网络部件失效、 结点失效和子网失效。故障管理的主要任务是及时发现并排除网络故障。一般说来，故障管理包括以下几个内容：故障监测和捕获故障产生相关的事件和报警；定位分析故障、记录故障日志；如有可能排除故障等。

（2） 故障管理的类型

故障类型指的是具有某种特征的故障的分类。通常我们可以根据故障发生来源的不同，将它们划分为两大类，即硬故障(hard errors)和软故障(soft errors)。

硬故障是指网络的硬件设备在工作过程中产生的各种错误。这些错误与该设备的作用有密切关系，网络系统的复杂性也正是由于设备的多样性而体现出来的。根据这网络设备的作用，我们也可以将故障简单分为以下三类:

①连接设备故障

这种故障的现象主要是网络的物理连接出现问题，也可以称为通路故障。造成故障的原因可能是电缆线断开、收发器断开或不能正常工作以及其它连接设备间的接口出问题等等。根据这类故障的来源不同，我们又可以将该类型的故障细分为线路故障、网络接口故障、收发器故障、路由器故障等等，该类故障是故障管理的最主要对象。

②共享设备故障

这种故障的表现是用于资源共享的设备出现问题，不能提供或享受所需的服务。同样，该类型的故障也可以细分为服务器故障(打印机故障、文件服务器故障等)、工作站故障等等。

③其它设备故障。包括电源故障、监控器故障、测试仪故障、分析仪故障等等。

软故障是指网络系统软件运行出错。软故障的发现和处理是在管理过程中逐渐被人们所认识的，因为软件属于一种无形的东西，问题的表现不如硬件那么直观。从这个意义上看，软故障的识别和诊断更加困难。故障管理中所处理的软故障主要针对与网络通讯和服务有关的系统软件，它可以直接根据网络软件来划分，包括通讯协议软件故障、网络文件系统(FNS)故障、文件传输软件故障、域名服务系统(DNS )等等，其中通讯协议软件故障是系统研究的重点。这种错误通常是在协议软件运行时遇到某个异常条件(如缓冲队列满)或协议软件本身未提供可靠机制而导致传输失败，报文丢失。

故障类型并不是一成不变的，随着网络在复杂性和规模上提高，网络故障管理的要求也在不断增加。新的技术、设备的应用使故障的类型、故障原因、故障源等各方面都发生了变化，这就要求故障管理系统必须增加新的内容。

（3）故障管理的功能

故障管理的根本目标在于排除网络中出现的各种故障，达到这一目标要求系统至少必须具备检测、隔离和纠正故障的能力。

故障检测(detection)是指对系统的性能和状态进行检查和测试，根据结果和一定的识别规则判断系统是否故障。故障检测要求管理系统监视网络的工作，考查网络的状态及其变化，一旦发现系统出现故障马上进行报警。

故障隔离(isolation)是指确定故障发生的位置，通俗地说就是指出谁发生了故障，如哪个子网、哪个设备或者设备的哪个部件，对于软故障则指明哪个系统出了问题。由于网络是一个复杂的系统，故障类型、原因、故障源多种多样，而且不同故障的表现可能完全相同，这就导致了故障隔离的复杂性。隔离系统应当尽可能地缩小故障源的范围。

故障纠正(correction)是指纠正所发生的错误，恢复系统的正常工作。故障纠正建立在前两者的基础之上，目前所采取的手段除了进行硬件维修、系统重启、一定程度的恢复外，还包括一些非技术性的活动，如人员的使用和技术培训以及设备生产厂商的支持等。

（4）影响故障管理的因素

与网络管理一样，故障管理也必须考虑三方面的因素:过程、设备和工具、人员。成功的故障管理策略是这三者的完整结合，而不仅仅是其中的某一个方面。

过程主要指为实现故障管理功能而进行的操作，下一节介绍的内容就属于故障管理的过程。了解管理的一般过程是开发一个实用的故障管理系统的基础。

设备和工具指的是进行故障管理的软硬件工具，包括故障检测设备、维修设备、实用的故障管理系统等。设备和工具在故障管理中起着非常重要的作用，它可以帮助管理员和工程师实施管理功能，排除故障，保障网络系统正常运转。下面介绍的就是几种专用的物理设备:

① 时间域反射测量仪(TDR)。通过显示物理介质传输信号的波形表明设备 或链路是否故障。

② 网络监视器。监视网络上各结点的状态，得到网络的各种统计数字，以 确定是否故障。

③ 网络分析仪。实时分析结点的收发报文，帮助管理者跟踪和隔离故障。 管理人员在故障管理中的任务主要是维护管理系统和工具的运行，并在它们的帮助下完成故障排除和系统恢复工作。

2.智能化网络管理的概述

为了能够更有效地对各种大型复杂的网络进行管理，许多研究人员将人工智能技术应用到网络管理领域。虽然全面的智能化的网络管理距离实际应用还有相当长的一段路要走，但是在网络管理的特定领域实施智能化，尤其是基于专家系统技术的网络管理是可行的。

用于故障管理的专家系统由知识库、推理机、知识获取模块和解释接口四大主要部分组成。专家系统以其实时性、协作管理、层次性等特点，特别适合用在网络的故障管理领域。但同时专家系统也面临一些难题:

(1)动态的网络变化可能需要经常更新知识库。

(2)由于网络故障可能会相关到其它许多事件，很难确定与某一症状相关的时间的开始和结束，解释和综合消息复杂。

(3)可能需要大量的指令用以标识实际的网络状态，并且专家系统需要和它们接口。

(4)专家系统的知识获取一直以来是瓶颈所在，要想成功地获取网络故障知识，需要经验丰富的网络专家。

在实现智能化网络管理系统时，还必须把握系统复杂性与系统性能的关系。不仅要利用将较为成熟的人工智能技术，而且要考虑实现上的复杂度和引入人工智能技术对系统性能和稳定性的影响。

3.事件知识库的研究

在专家系统中，知识的表示有逻辑表示法、语义网络表示法、规则表示法、特性表示法、框架表示法和过程表示法。产生式表示法，即规则表示法，是最常见的一种表示法。其特点是模块性、一致性和自然。知识库是知识的集合，严格意义上的知识库包括概念、事实和规则只部分，缺一不可。

为了提高故障管理的智能水平，可以建立事件知识库(EKB ， Event Knowledge Base，用于存储所有己知事件的类型、产生事件的原因和所造成的影响，以及应该采取什么样的措施等一些细节的静态描述。这个EKB并不是真正意义上的知识库，它的数据仅仅包含了属性值与元组，而属性值表示概念，元组表示事实。但研究EKB可以为今后建立完善的知识库奠定基础。

在EKB中存储了己经确定事件。最初，被确定的事件仅限于一些标准事件和措施。随着网络的运行和系统的反馈，EKB的内容将不断增加。

理想状态是能够确定所有的事件。

下面是EKB涉及到的只种基本的数据库表:

(1)事件类型表:该表中主要存储了事件的静态定义。

EKB中保存了己确定的事件可能涉及的相关知识，如事件类别(如:性能、系统、网络、应用事件或其它)、严重程度（如：严重、主要、 次要、 警告等）、产生事件的设备标识、指明设备的类型、事件造成什么影响（如：影响网速、单个用户不能访问等）、故障排除参考策略、上次更新的时期/时间、关于这个事件的备注信息、事件的详细描述等。

(2)实时事件表:描述了正在运行的网络中的实时事件。

实时事件表中提供可能用的一些字段，用于记录网络运行中发生的事件，如：设备的 ID（从 IP 地址或查询设备表可以获得）、实时事件的状态（如：新增、确认、清除等）、根据故障票ID获得的相应的故障票信息等。

(3)设备信息表:存储了网络中设备的实际参数。

设备信息表主要记录了每个设备的相关参数。例如，设备ID号、IP地址、设备名称、厂商、类型、重要性级别等。

EKB中存储的相关事件的知识主要来源于专家。开发人员将获得的知识应用到与故障管理相关的系统中，根据不同系统的需要分配相应的知识，以提高系统性能。虽然EKB并不是严格意义上的知识库，但在开发过程中，可以通过不断地增加和修正EKB的内容，在一定程度上提高系统的智能水平。

4.结论

文中分析了网络故障的类型，提出将事件知识库用于计算机网络故障的智能管理。实验表明，计算机网络故障的智能管理提供了基于知识的决策手段，比传统的管理方式具有更高的决策水平，为专家系统技术在故障的检测和隔离方面更加广泛的应用，奠定了一定基础。

参考文献：

[1] 赵志囡等.计算机网络中的服务[M]. 现代情报.2006. (11)

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关键词：无线跳频通信网络；跳频电台；OPNET

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)21-30425-04

Study on the Simulation Models of Frequency-hopping Wireless Communication Network Based on OPNET

WANG Wen-jun, HUANG De-suo, HE You-lin, CHENG Zhi-gao

(Artillery Academy of PLA,Hefei 230031,China)

Abstract: To study the capabilities of frequency hopping wireless communication network under the tracking disturbance,simulation model of the frequency-hopping wireless communication network are built based on OPNET.The models implement all functions of the FH radio,and describe the actions of frequency-hopping communication exactly.

Key words:frequency-hopping; wireless; communication network; FH radio; OPNET

1 引言

频率跟踪式干扰能够迅速、准确的完成搜索、瞄准和干扰等一系列动作[1]，以高于正常通信信号强度数倍的干扰

信号对收信机进行压制性干扰。由于这种干扰对无线跳频通信网络的影响极大[2]，并且该影响在时间和空间上表现出明显的非线性和不确定性。因此不易采用数学的方法进行研究，而易采用计算机仿真的方法，建立仿真模型对其进行研究。

所谓计算机仿真的方法[3]，具体而言是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取网络设计、规划、组织及优化所需要的性能数据的一种网络分析方法。基于OPNET的通信网络性能仿真[4]，是以有限状态机为基础理论，综合运用排队论、概率论和统计实验等理论建立数据业务和通信链路的数学模型，用C/C++或其它语言实现仿真模型的一种仿真方法。基于OPNET的建模能够清晰的描述系统的状态和转移，开发的模型便于扩展和重用，因此本文选择OPNET作为建模与仿真的工具。

2 基于OPNET的通信网络仿真

OPNET采用离散事件驱动的模拟机理[5]，也就是说只有网络状态发生变化时，模拟机才工作。因此与时间驱动相比，离散事件驱动的计算效率要高很多。仿真核心实际上充当离散事件驱动的事件调度器，它对所有进程模块希望完成的事件和计划该事件发生的时间进行列表和维护。

事件调度器主要维护一个具有优先级的队列，它按照事件发生的时间对其中的工作排序，并遵循先进先出顺序执行事件。而各个模块之间通过事件中断方式传递事件信息。每当出现一个事件中断时都会触发一个描述通信网络系统行为或者系统处理的进程模型的运行。通过离散事件驱动的仿真机制实现了在进程级描述通信的并发性和顺序性，再加上事件发生时刻的任意性，决定了可以仿真计算机和通信网络中的任何情况下的网络状态和行为。

仿真事件、中断和进程模型在仿真核心执行时间轴上的关系如图1所示[4-6]。

为模拟通信网络中多台收发信机同时工作，OPNET允许多个事件同时发生，一个仿真时间点上可以同时出现多个事件，事件的发生可以有疏密的区别，如图1所示。

3 跳频无线通信网络的仿真建模

基于OPNET的仿真模型分为网络模型、节点模型和进程模型三类[5]。网络模型主要实现通信网络的拓扑结构和通信节点的配置；节点模型主要实现通信节点内部的构造；进程模型主要实现各种通信机制和信息处理的动作。本文将建立跳频无线通信网络和跟踪式干扰机的仿真模型，分别实现跳频组网通信、规避、数据分发、转发和重发，以及跟踪式干扰等动作。

3.1 跳频组网通信和规避动作的模型实现

跳频组网通信和规避动作由节点模型和进程模型共同实现。通信节点通常由两套收发信机构成，一套负责对上通信，一套负责对下通信。如图2所示，*_jun类模块是对上收发信机，*_lian类模块是对下收发信机，YC_queue是信息处理模块，YC_filter是数据分发模块，*_source是信源类模块，*_sink是信宿类模块，a_*是天线类模块。

通信节点模型中还有一个重要的模块――“控制模块”(YC_controller)，该模块实现了跳频组网通信和规避的主要功能，具体而言有以下两点：①跳频，简而言之就是控制本级节点和下级节点的收发信机每隔一个单位时间t按照指定的频率进行变化，这是一个定时长循环的过程；②规避，即根据本级节点的收发状态，利用远程中断函数使下级节点中断发信或者恢复发信，这是一个不定时长循环的过程。它可以用图3表示，由于OPNET仿真允许多个事件在同一时间发生，所以二者之间并不冲突。

根据图3中的循环过程设计跳频模块的进程模型，如图4所示。首先进程模型进行初始化，在初始状态（INIT）的入口位置获取下级节点的ID，同时立即订制一个自中断，确定首次跳频的时刻。而后进入等待状态，在此反复地判断到达中断的类型，如果是自中断就正常进入跳频循环，并在跳频循环中制订新的自中断；如果是统计中断，则立即在下级节点中订制一个远程中断，用来终止或恢复下级的通信。

3.2 信息分发和转发的模型实现

信息的分发和转发是由节点模型和进程模型共同实现的，通信节点模型如图2所示，其中包含四条信息传输路径。按照这四条信息传输的路径可以将节点模型分解为四部分，如图5所示，本小节重点介绍信息流路径的控制实现。

所有对信息流的控制均有YC_filter模块实现。来自本级的信息分别经过对上电台和对下电台发送到目的地，发送完毕后经过YC_filter模块分发到YC_sink模块进行销毁，如图5(a)、图5(b)所示；来自于上级的信息，由收信机接收后，经YC_filter模块判断传送到队列模块，经队列模块传送到对下电台进行转发，其中的jun_sink模块负责统计上级的信息，如图5(c)所示；来自于下级的信息，同样经过YC_filter模块和对列模块之后被传送到对上电台进行转发，如图5(d)所示。

由此可见YC_filter模块主要实现了两种功能：1)判断信息的来源，将信息分发到相应的模块；2)统计所有流经该模块的信息，提供节点的吞吐量数据。

3.3 信息排队和重发的模型实现

信息的排队和重发动作主要在队列模块的进程模型（下文简称队列进程）中实现，另外信息的分发、上下级间的规避也需要队列进程协助实现。鉴于此，本文建立队列模块的进程模型如图6所示。

队列进程包含1个非强制状态和7个强制状态。idle代表着系统空闲状态，是队列进程通常处于的主要状态，也是进程中唯一的非强制状态，所有的中断均在该状态进行判断；init状态完成队列进程的初始化；arrival状态代表着信息流的到达，此时进程的动作是将数据从输入流中读取出来，并插入队列进行排队，等待着下一步的处理；svc_start状态代表着服务的开始，该状态根据数据信息的来源分别选择不同的信息发送路径；svc_coml1、svc_coml2、svc_coml3、svc_coml4状态用来妄称信息的重发动作；stop_for_a_while状态表示数据被正确接收，此状态负责设置标识参数，并取消上一个状态订制的中断。队列进程直接或间接实现了以下四种功能。

1)信息排队

在arrival状态的入口用op_subq_sort()方法实现数据信息的排队，排队的依据是信息的优先级，优先级利用op_pk_priority_set()方法指定。

2)信息重发动作的实现

如果信息被下级正确接收，下级将立即运用方法op_intrpt_force_remote()订制一个远程中断给上级，使上级的队列进程之跳出idle和svc_coml*之间的循环。否则，进程将自动在3次循环之后跳出。

3)信息转发

队列进程参与信息转发的实现，在发送信息指出，进程会读取信息的源地址。而后根据信源地址，订制具有不同代码的自中断，选择svc_coml1、svc_coml2、svc_coml3、svc_coml4四种条转发路径中的一条。

4)下级通信节点规避动作的实现

在idle状态上设置有两个条件转移STOP_SERVE和RESTART_SERVE，它们分别用来配合上级节点的控制模块，实现发送终止和发送恢复息的动作。

如果上级节点的发信机正在工作，即控制模块通过统计线读取了发信机的“忙”状态，它将立即制定一个中断代码为STOP_SERVE的远程中断给下级的队列模块。下级接收到该中断后执行servestop()函数，利用op_intrpt_disable()方法终止当前已经订制信息发送中断。当上级信息发送完毕时，控制模块通过统计线读取了发信机的“闲”状态，同时立即制定一个中断代码为RESTART_SERVE的远程中断给下级，用来激发serve_restart()函数，以恢复信息的发送。

4 结论

在OPNET环境中检验所建立的模型，结果表明模型实现了无线电台的跳频，数据的分发、复制、重发、规避等动作以及跟踪式干扰机的干扰动作，具有一定的重用价值，为进一步研究复杂条件下的跳频通信网络仿真奠定基础。

参考文献：

[1] 郑如冰.电子对抗与电子对抗作战指挥[M].合肥:炮兵学院,2003.

[2] 梅文华.跳频通信[M].北京:国防工业出版社,2005(4):15-22.

[3] 蔡鸿鹏.实时通信网络的研究与仿真实现[D].重庆:重庆大学硕士论文,2006.

[4] 伍俊洪,杨洋,李惠杰,等.网络仿真方法和OPNET仿真技术[J].计算机工程,2004(05)．

篇(4)

论文关键词：课程体系;集成化通信实验教学平台;通信网络;质量工程;应用能力

21世纪是网络的时代，数字化、宽带化、移动化、个性化、智能化的网络已经成为人类社会的基础设施。飞速化发展的通信网络基础设施对高等学校的教学改革、课程设置尤其是实验室建设提出了挑战。虽然目前国内许多高校都办有通信工程专业和电子与信息工程专业，并建立了条件较好的基础实验室，为培养社会需求的电子与通信人才创造了良好的教学环境和条件。但是专业实验室的匮乏尤其是通信网络实验教学条件的匮乏严重制约了课程体系的建设和教学效果的保证。

目前对于通信技术的学习主要是侧重于讲述某一特定技术，如：程控交换、光纤通信、微波技术、移动通信、接入技术、通信网等，学生很难由此建立起通信的整体概念。本研究项目从全局出发，优化课程体系，从全程全网的角度讲述各类通信技术，对所涉及的通信技术进行详细的讨论，构建具有科学性、准确性、系统性、完整性、新颖性和实用性的知识结构和内容体系，主要内容包括现代通信的概念和发展概况，通信业务与通信终端，通信传输系统，通信交换系统，通信网和新一代通信技术。不仅使学生在全程全网概念的基础上学习到各类通信技术知识，还强调工程方法论的学习，培养学生掌握科学的研究方法和迅速学习新技术的能力。

面向网络时代飞速发展的通信领域人才需求，研究、设计并实现一个有利于培养学生全程全网概念和具有现代通信技术基本素质、有利于鼓励学生自主思维和努力创新的教学平台，以体现现代通信与全程全网教学的整体内涵，体现课堂教学与实验教学的有机融合，体现培养模式的优化为研究目的。最终办出信息与通信工程类专业的特色，培养出高素质的应用型IT技术人才。

一、构建完整的“现代通信技术”课程体系，培养创新型、应用型通信工程专门人才

1.指导原则

以全面提高素质为根本，以建立宽厚的知识平台为基础，以培养创新能力、实践能力和科学综合能力为核心，以教学内容和课程体系的改革为重点，以教育模式和教学方法的改革为保障。

培养目标：培养在信息科学技术领域内具有创新精神、实践能力、全面素质的宽口径专门人才，能从事信息科技领域的研究、设计、制造、运行维护和经济管理等工作。

2.培养规格多样化

以培养工程技术型和应用型人才为主，兼顾经营管理型的有信息工程背景的复合型人才。

3.培养模式

实行面向创新的系统理论教学和面向创新的系统实践训练相结合。实行柔性培养计划和个性化教学，加大选修课比例，适应不同规格、不同爱好的人才的培养。我们同深圳润天智图像技术有限公司合作，采用“3+1”的人才培养模式，为企业实现订单式培养，第一批20名学生已于2008年7月毕业，其中70%的学生经过双向选择留在这家企业工作。并受到用人单位的好评。2008年我们又与冠捷科技集团武汉分公司合作开展人才培养的工作，选拔学生参加了冠捷公司有关液晶显示器的生产、调试、研发工作，提出学校与企业相结合的“系统创新训练”方案，均取得良好效果。目前，冠捷显示科技有限公司已吸纳我校多名学生就业。其中一名毕业生在该公司已担任总工程师，在该公司工作的许多学生均受到好评。

4.特色定位

随着互联网的普及，通信网络所承载的业务也从传统的以语音业务为主发展到多种不同带宽需求的业务并存，网络结构日益扁平化、IP化，各种现代通信技术发展迅速，其生命周期也长短不一，因此在通信工程人才培养方案中，除了设置各门专业基础课和专业课外，我们还系统地安排了能够反映目前主流通信技术的发展方向的选修课和技术讲座，对NGN、软交换、IMS、IPV6、第三代、第四代移动通信技术、ASON、OTN、G-PON等在现有通信网中逐渐应用甚至已成为主流的新技术进行全面的介绍。通过对电信行业发展深入细致的调查了解，我们认识到：经过十多年的电信业改革，我国的电信市场运营已经从一家垄断到了全行业充分竞争的市场格局。各运营商之间为争夺客户，获取更高的市场份额，在市场营销方面各展拳脚，客户不断被细分，差异化服务日趋明显，多种针对性强的业务不断推出。而通信工程专业的课程设置一向重技术轻业务、轻经营，而目前专业营销人才是我国电信业最需要的人才。因此，我们让学生通过讲座、社会调研、社会实践等形式充分了解目前电信市场的新业务种类和特点、市场竞争态势、主要营销手段及其利弊得失等，使我们的毕业生能够更适应行业的需求。我们与中国电信武汉分公司、武汉电信工程有限公司、湖北电信工程有限公司等单位保持长期的合作关系。聘请了电信工程有限公司有关领导和多名技术人员做我们的校外特聘教授，为学生的实习就业奠定了良好基础。

5.课程体系优化

我们以培养具有创新精神和实践能力的应用型人才为目标，以课程体系和教学内容改革为核心，优化信息通信类课程体系，从全程全网的角度讲述各类通信技术，构建具有系统性、完整性、实用性和新颖性的知识结构和内容体系。不仅使学生在全程全网概念的基础上学习各类通信技术知识，更重要的是培养他们掌握科学的研究方法，成为具备高素质的应用型人才。我们从传授知识、培养能力、提高素质三大目标出发，通过对信息通信类专业现代通信技术相关课程内容的深入研究和改革，结合各门课程教学的特点、难点和需求，建立了当前可实现的“知识平台”，按照整体优化原则调整课程的内外接口，减少交叉重复，精简学时，协调各相关课程内容之间的衔接，充实新内容。我们采用主教材、辅教材、CAI课件、教学仪器、教学实验和课程设计、远程网络课件等综合配套措施，形成了“理论、抽象、设计”三个过程相统一的课程教学体系，保证了教学质量，取得了良好的教学效果。以此为指导思想，我们在2009年完成了信息通信类课程大纲的重新修订工作，2010年完成了课程简介的编写工作。

二、理论联系实际，构建通信技术全程全网实验平台

21世纪的高等教育，教育方式应从应试教育向素质教育转变，人才观念应从单一专业型向复合型、创新型转变。要实现这两种转变，实践教学起着至关重要的作用，它是实现素质教育和创新人才培养目标的重要环节。实验教学相对于理论教学具有实践性、综合性与创新性等特点，在加强对学生的素质教育与创新能力培养方面起着重要的、不可替代的作用。而目前大多数针对信息与通信学科学生开设的实验多为专业基础实验，通信专业实验则较为薄弱，学生的学习范围主要集中在基础理论，对实际的通信设备与通信环境缺乏足够的接触与操作经验。因此建立通信专业实验室，开设通信专业实验，开拓学生视野，增强学生实际经验，提高学生的工程素质，使学生尽可能地不出校门就可以从实用角度理解并掌握通信技术。本成果通过建设一个尽可能覆盖实际通信网环境(包括数据网、电信网、移动网、智能网、接入网、信令网、同步网、传输网)等特点的全程全网通信专业实验室，开设出既与专业知识理论学习相关联，又与实际通信网络及设备相联系的实验课程，创建一个良好新型的具备通信专业特色的实验教学环境，提高实验教学水平，使学生能够通过实验环节，开拓视野，充分发挥主观能动性，理论联系实际，理论和实践有机结合，充分提高综合素质和创新能力，锻炼其组织能力、沟通能力，培养并提高学生的工程素质。

我们建设全程全网的现代通信实验平台的思路是：参考并利用国际国内知名公司以及著名学者所提供的现代通信网络专业实验室建设方案，立足于信息学院学生进行“现代交换”、“现代通信网”、“计算机网络”、“移动通信”、“光纤通信”、“NGN网络”等专业课程的实验教学基本需求，利用有限的经费尽量覆盖从物理层到应用层各个网络层次，从有线到无线、从电到光各种信道方式，从局域网到广域网各种网络形式的宽阔而广泛的实验内容，形成包括数据配置、维护管理、网络数据观测与分析、软件开发、硬件设计、网络设计与建设等基础型、综合设计型、研究探索型3层次专业实验教学模式。在基础型实验中，提供对有关课程的基本原理与基本问题的验证性、探索性实验，帮助学生理解、掌握、验证课程的基本原理、学习课程相关的基本实验方法，探索并找到学习难点的结果和方案;在综合设计型实验中，以Assignment(任务)的形式，由教师提出要求，学生独立完成实验项目的分析、设计、元器件采购、实现、调试、与实验报告撰写等工作，最后由教师验收和评判。在研究探索型实验中，采用Project(项目)的形式，由来自企业界的实际项目，教师科研项目与学生创新基金资助项目的形式确定项目研究方向和研究内容，由几个学生分工协作，每个学生独立承担一部分内容，在教师的指导下共同完成。

目前已建成的全程全网实验室包括：

(1)计算机40套;《通信原理》教学实验设备20套;《移动通信》教学实验设备10套;《光纤通信》教学实验设备10套;《现代通信网》教学实验设备4套;《程控交换》教学实验设备20套。

(2)数字电视系统5套，由视音频A/D，D/A模块，视音频信源编码、解码模块，TS流形成与解复用模块，DVB SPI收发接口等模块组成。

(3)微波设备3套，其中SD3100射频电路实验训练系统，是以300MHz可测量S参数的频率特性测试仪、DDS合成信号发生器、通用计数器和电视(TV)收、发系统为基础，进行射频通信设备及射频电路的实验系统。SD3200微波通信实验训练系统，是以1000MHz TV收发系统，进行图象和话音的微波传输为基础，进行微波通信设备及微波电路和器件的实验系统。可利用网络分析仪、频谱分析仪等测量仪器，开展对微波电路及器件特性参数的测量。SD3300移动通信射频工程实验训练系统，是以800-2500MHz可测量S参数的微波反射计、微波功率计、频谱分析仪、微波合成信号发生器和微波功率信号发生器、通用计数器及通信设备——直放站、干线放大器等为基础，进行移动通信网络优化的试验，同时，提供一套移动通信网络优化工程的实验——室内天线覆盖系统，开展移动通信射频工程的系统实验。SD3400微波中继传输实验训练系统，是以射频/微波TV收发信机和微波中继站组成的微波中继传输系统为基础，进行微波频率中继传输电视信号实验。

(4)接入网设备一套。本接入网实训系统依据实际的宽带接入应用，组织相应的典型设备，包括交换局端的部分设备、线路、以及用户接口设备，从机房、线路、到终端尽可能进行完整展现。

三、利用现代化教学手段提高教学效率

构建全程全网通信实验教学平台的在线系统，制作电子素材库，供学生利用校园网进行学习。充分利用多媒体技术开展基于计算机、网络的通信技术实验研究，精心选择具有代表性的实验，使学生可以通过网络浏览、熟悉和回顾实验内容，尽量利用多媒体方式和网络资源来表达实验内容，将现金、具体的教学手段引入到教学中，是的抽象的概念和理论更形象、生动和直观，提高实验环节的质量和效率。

四、研究的特色和应用情况

1.研究的特色

(1)随着通信技术的发展与社会需求日益多样化，现代通信网正处在变革与发展之中，本教改项目拟在改变以往授课方法，从新的网络构架入手，采用了网络分层的结构(应用层、业务网、传送网和下一代网)来讲述相关通信技术。

(2)根据通信技术类课程特点，从全局出发，对网络分层中所涉及的通信技术进行较详细的论述，目的是使学生建立起全程全网的概念，从而加强学生对现代通信技术的认识和全程全网的了解，在此基础上可根据专业和个人情况，今后就某一个专业技术方向进行更深入的学习。

(3)“全程全网现代通信网络”教学实验平台整合了多种通信技术，以实用设备构建出真实的通信网试验环境，突出通信全程全网的整体性，与课堂学习有机结合，相辅相成，实验内容从简单验证型向自主设计型过渡;实验教材由参考产品手册、资料光盘完成实验指导书的;实验方式以点带面，触类旁通，以专项通信实验促进专业课的学习，使学生有效建立起通信大网络的观念。

2.项目的创新点

(1)实现实验教学理念的改革：改变一成不变的命题式实验方式，结合理工科专业特色，引入现代通信网络中实际应用系统级设备，可实现如下功能：为低年级学生提供认知环境;为中年级学生提供测试环境;为高年级学生及学院老师提供研发环境。

(2)提高学生的理论知识与实践能力：摆脱传统的被动性验证性实验，通过师生们积极主动地设计实验拓扑，搭建实验平台，使理论和实践相结合，更好地掌握通信理论知识及通信业务发展的先进技术。

(3)为教师提供开发测试平台：目前，随着通信设备制造技术的日益成熟，在硬件上，业界的产品都大同小异，现今的重点是在软件和增值服务方面的发展。而“全程全网现代通信”实验平台为教师和学生提供了一个开放的、真实的开发环境和测试环境。

3.应用情况