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【關鍵詞】 無線網絡 多媒體 通信 傳輸技術
引言:隨著社會的發展,人們生活水平日漸提升,其安全防護意識也有所增強,在先進技術支持下,無線網絡應急多媒體通信的應用愈加廣泛,不僅保證了人們的安全,還提高了其生活質量。但實際應用中,對應急多媒體通信有著較高的要求,如:實時性、可靠性與連續性等,而無線網絡應急多媒體通信未能滿足上述要求,因此,本文探討了其傳輸協議與通信終端系統,旨在進一步提高其整體性能。
一、應急多媒體通信的無線網絡特點
其一,低寬帶,通常情況下,其寬帶僅為1-2個數量級;其二,時變性,對于應急通信終端來說,其主要用于移動情況,此時的應用環境會影響無線網絡的寬帶變化,特別是移動處于高速狀態下,可能發生突變;其三,非對稱性,無線網絡的上行與下行寬帶各異;其四,影響較大,在實際數據傳輸中信道干擾較為嚴重,同時誤碼率較高,通常情況下,與有線傳輸相比,會高出幾個數量級。在實際研究與設計過程中,結合上述特點,要求應急多媒體通信傳輸技術應符合以下要求:第一點,在保證清晰度的前提下,占用較小的寬帶資源;第二點,寬帶大小變化過程中應具備較強的自適應性;第三點,多媒體數據傳輸時應保證較小的延時;第四點,數據傳輸應具備較高的可靠性與穩定性。
二、 應急多媒體通信流媒體協議的選用
目前,傳輸協議較多,其中使用頻率較高的有用戶數據報協議(UDP)與傳輸控制協議(TCP)。
1、UDP協議。此協議屬于無連接協議,其在網絡中主要用于處理數據包,它的優點為簡單的分組格式、較小的頭部開銷、較快的處理速度,因此,UDP作為應用層時,所提供的傳輸服務則會缺少可靠性。在選用UDP協議時,應考慮UDP的特性,通常情況下,其可用于大信息量的音頻、視頻與普通數據的實時傳送[1]。UDP協議的快速與簡單等優點較為顯著,滿足了大多數流媒體的應用需求,但由于此協議缺少可靠性與可控性,導致其極易出現各種問題。
2、TCP協議。此協議的設計主要是為了服務有線網絡,當前,其作為傳輸層協議的使用頻率較高。由于有線網絡擁塞問題較為嚴重,進而極易出現報文丟失,同時其出錯率也相對較低,而使用TCP協議后,經發送方、接收方與網絡的協調合作,進而保證了有線網絡數據傳輸的效果。對于無線網絡而言,如果其使用TCP協議,為了保證多媒體數據的高效傳輸,需要較大的緩沖區,同時也需要充足的寬帶,但在實際應用中不具備上述條件,隨之出現了諸多問題,如:較高的丟包率、較差的網絡狀況等。
3、混合協議。現階段,流媒體傳輸協議中最為流行的為RTSP/RTP/RTCP/UDP協議,實時傳輸中應使用RTP與RTCP兩個端口,前者借助UDP協議,以此保證了實時視音頻數據的快速傳輸,后者借助TRCP協議,從而實現了對傳輸信息的有效控制,通過二者,最終實現了高效傳輸[2]。UDP具有良好的實時性,但其不具備擁塞控制機制,導致UDP協議易丟失數據,進而擦混熟速率也將受到較大的影響;TCP擁有擁塞控制機制、重傳機制與流量控制機制,其實施需要借助大量的反饋信息,而此時的信息會占用一定的寬帶。在此情況下,本文結合二者的優缺點,設計了TCP/UDP混合協議,通過二者優點的充分發揮,兼顧了傳輸效率與可靠性,以此保證了無線網絡視音頻的高質量傳輸。
三、ARM/DSP雙核嵌入式系統
在無線網絡中傳輸視音頻時,利用TCP/UDP混合協議,保證了傳輸的速度與質量,但為了保證整個音視頻通信的效果,仍需要注重其終端,在強有力終端支持下,進一步增加多媒體數據傳輸的速度,進一步提高其通信的質量。目前,國內外學者在研究多媒體時,主要關注的內容為嵌入式終端系統計算能力的提高。本文提出了ARM/DSP雙核移動多媒體嵌入式系統,其中ARM端的主控芯片為S3C2440A芯片,DSP端的主控芯片為BlackFin533芯片,它可支持WinCE與Linux系統,充分發揮了ARM的控制性能與DSP的視頻數據處理能力。ARM/DSP雙核嵌入式系統主要是由ARM、DSP及其相連接的SPI接口三部分構成的,ARM作為操作系統,主要提供的功能有圖形界面、應用程序與網絡通信功能;DSP需要提供SPI通信協議,從而實現了相應的操作[3]。
總結:綜上所述,本文分析了無線網絡應急多媒體通信傳輸技術,重點分析了其傳輸協議及終端系統,相信,通過TCP/UDP混合協議及ARM/DSP雙核嵌入式系統的應用,無線網絡應急多媒體通信的質量將不斷提高。
參 考 文 獻
[1]何君燕,劉凱. 井下無線多媒體傳感器網絡圖像傳輸技術研究[J]. 軟件,2012,01:112-115.
關鍵詞:媒體通信;信息技術;多媒體通信
中圖分類號:TN919 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2014)03-0033-02
1 多媒體的概述
應用多媒體技術是20世紀90年代計算機應用的時代特征,是計算機的又一場革命。20世紀90年代以來,世界向著信息化社會發展的速度已經明顯加快,多媒體技術的應用在這一發展過程中發揮著越來越重要的作用。多媒體使人類信息交流的方式發生了本質性的改變,將人類信息傳播的路徑大大縮短。
究竟什么是“多媒體”?“多媒體”一詞從英文“Multimedia”翻譯而來,該詞由multiple和media復合而成,核心詞是“media”—媒體。媒體(medium)一詞在計算機領域有兩重含義:一重是中文常譯為“媒質”的信息存儲實體,如磁帶、光盤、磁盤、半導體存儲器等;另一重是指中文譯作“媒介”的信息傳遞載體,如數字、文字、聲音、圖形和圖像等,多媒體技術中的媒體指的是后者,即“傳遞信息的載體”。
2 多媒體通信的特點
多媒體通信具有交互性、集成性和同步性三個特征,并且三者是缺一不可的。
一是交互性。交互性是多媒體通信系統區別于其他通信系統的重要標志,它是指在通信系統中人與系統之間的相互控制能力。交互性為用戶提供了對通信全過程完備的交互控制能力,要求多媒體通信網絡提供雙向傳輸能力,這種雙向傳輸通道從功能和帶寬來講是不對
稱的。
二是集成性。多媒體通信系統需要具備能同時處理如信息數據的采集、存儲、傳輸和顯示的能力。由于各種媒體之間存在著空間關系、時間關系、鏈接關系等比較復雜的關系,因此,要求多媒體通信必須具有集
成性。
三是同步性。同步性是多媒體系統之間相互區別的根本標志。它是由多媒體的定義決定的,是指多媒體通信終端上顯示的聲音、圖像和文字等必須以同步的方式進行工作。
3 多媒體通信的關鍵技術
3.1 多媒體數據壓縮技術
多媒體數據壓縮技術中最關鍵的是音頻和圖像壓縮編碼技術:(1)音頻數據壓縮技術。聲音作為一個極其重要的信息攜帶媒體,是多媒體技術研究中重要的內容之一。對數字信號進行量化和壓縮編碼處理,便于聲音信號在多媒體通信系統中的傳輸和處理,同時也增強其抗干擾的能力。(2)圖像數據壓縮技術。多媒體通信中的另一類重要的媒體就是圖像,它不僅能夠以更直觀的形式傳遞出信息的內涵,也更易于理解接受。但在通信過程中,由于存儲圖像占用的空間較大,所以很有必要對其所生成的數據信號進行壓縮處理。
3.2 多媒體通信網絡技術
多媒體通信網絡技術包括接入網技術和寬帶網絡技術。在多媒體通信系統中,能夠滿足多媒體應用需要的通信網絡必須具有“可提供服務質量的保證、具有高帶寬、能實現媒體同步”等特點。因為網上傳輸的是由多種媒體綜合而成的一種復雜的數據流,不但要求網絡具有對各類信息進行高效綜合的能力,還要求網絡可以對信息進行高速傳輸。
3.3 多媒體信息存儲技術
多媒體信息對存儲設備提出了很高的要求,不僅要求存儲設備的容量足夠大,還要求帶寬、存儲速度等達到一定水平。為了獲得大容量的存儲,并進一步提高數據的讀取速度,SAN作為一種新技術應運而生。SAN的實質是一種新型網格,以數據存儲為中心,采用可伸縮的網絡拓撲結構,利用光線通道進行有效的數據傳輸。
4 可視電話系統
理想的多媒體通信方式是人們可以在任意時間、任意地點通過網絡進行多媒體信息交換。電話交換網的顯著特點是通過呼叫—建立的方式,兩個處于不同地點的用戶就可以通過交換機形成一個直接通路進行信息交換。在傳統的電話線上只能傳輸模擬信號的聲音,要實現傳輸數字化信息,則必須利用調制解調器轉換。
4.1 可視電話的組成
可視電話在組成上一般分為四個部分:(1)語音處理部分包括電話、語音編碼器等。(2)圖像輸入部分常用光導攝像管、CCD攝像機。(3)圖像輸出部分常用電視機、監視器、液晶顯示器。(4)圖像信號處理部分使用專用控制器。
4.2 可視電話控制器的功能
(1)圖像信號A/D和D/A轉換。A/D轉換器將由攝像機獲取的模擬信號變成數字信號,以便對圖像進行數字化處理。D/A轉換器是將經過處理后的數字圖像信號轉換成模擬信號。(2)幀存儲器。對于數字化處理的圖像信息按動態幀存儲。幀存儲器容量和類型選擇取決于所要處理的圖像信息。(3)信源編碼/解碼。信源編碼就是圖像信息壓縮編碼,采用高效壓縮編碼技術。(4)信道編碼/解碼。信道編碼的目的是在圖像信息中插入一些識別碼、糾錯碼等控制信號,提高抗干擾性。(5)調制/解調。調制是將信號變換在信道中傳輸的信號的過程,即數字信號調制模擬信號的過程。(6)傳輸信道。由于有模擬信道和數字信道兩種不同的信道,因此可視電話技術的發展也有兩個方向:一是利用現有廉價公用電話網,進行簡單可行的多媒體通信;二是利用ISDN進行動態圖像傳送。
5 多媒體通信的應用
信息化社會已經來臨,教育、科研、商業等眾多行業開始注重利用多媒體技術以提高工作效率,多媒體通信從而在多個領域被廣泛應用。
一是科研和工程:在該領域中,多媒體通信的使用為分布式設計和制造提供了極大的支持。
二是辦公虛擬化:商業化環境和辦公場所是多媒體通信主要的應用領域,將異地的辦公人員密切地聯系起來的方式就是利用多媒體通信技術建立起來的虛擬辦公室,從而方便地進行信息處理和交流。
三是服務行業:財政、醫療服務和教育等領域是多媒體通信在服務行業的主要應用范圍,在遠程教育中采用多媒體方式進行教學,將地理限制完全化解,為學生營造出一種身臨其境的感覺,讓遠距離的學生在這種生動而深刻教育方式下提高學習效率。
四是家庭:多媒體通信可以為家庭用戶提供如新聞、休閑、資訊、保健、管理等大量的生活信息服務,用戶足不出戶即可了解各種信息,這為多媒體技術應用在家庭中創造了美好的前景。
6 多媒體通信的信息處理技術
信息處理一直是多媒體通信中的關鍵,它包括多種媒體的信息壓縮處理和多媒體信息的分布處理。在文字信息處理方面,文字的識別和文本數據的壓縮是研究的重點;在圖像信息處理方面,人們正在研究和開發新一代的圖像壓縮編碼算法,力求將計算機視覺、圖形的理解和識別等技術融入其中;在語音信息處理方面,對語音信號的輸入、識別與合成是深入研究的方向。
7 多媒體通信的終端技術
隨著半導體集成技術的不斷發展和創新,多媒體通信終端的性能越來越強大,體積卻越來越小,可見,簡單實用小型化是多媒體通信終端的發展趨勢。此外,多媒體通信終端的發展離不開與各種多媒體業務的融合,如會議電視、家庭辦公、遠程教學、實時點播等,以及IP接入、ISDN接入等多種接入方式。
參考文獻
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我國的移動通信經過了幾次升級與發展,現在已經進入了4G時代。當前的4G網絡擁有比2G、3G更多的優點優勢。本文將對當前4G網絡的優點及建設技術進行簡要分析與探討。
1當前4G移動通信網絡的優點
1.1網速更快、多媒體通信質量更高
4G網絡現在正處于發展迅速擴張的階段,取代2G與3G網絡是必然的趨勢。4G作為新一代的移動通信網絡,其最顯著的一個優勢就是比2G、3G網速更快。
當前的4G移動通信的速率已經超過了100Mbit/s,是3G移動電話速率的50倍。由于4G具有更寬的網絡頻譜、更快的網速,4G網絡中的多媒體通信質量也更高,圖片、音樂、視頻、文件的傳輸、下載、播放的速度也更快,質量也更高清,4G也因此被稱為“多媒體移動通信”。
1.2智能性能更高、溝通更加自由
4G移動通信不僅在于其網速快,更重要的是其人性化、智能化的用戶體驗。4G移動通信的智能化不僅在于其移動客戶端和操作的智能性,在其他方面也體現出其智能性。
比如4G能夠將高分辨率的視頻轉化成廣播,能夠在2G/3G/4G不同移動通信中進行自由切換等等。
1.3兼容性更好
4G網絡是2G/3G網絡的轉化升級,與2G/3G是有聯系的、兼容的。用戶在使用過渡到4G網絡時,在網絡不好、4G還沒覆蓋的地方,還得使用2G/3G網絡。
4G網絡的兼容性此時就體現出來了,用戶可以在2/3/4G網絡中自由切換,自由選擇。4G網絡的終端也是多樣化的,同時具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯等優點,具有良好的兼容性。
1.4終端功能更加豐富
4G網絡的強大網速、良好的兼容性使終端功能更加豐富多樣,當前4G終端包含了4G高速網關和4G上網伴侶,他們能夠把4G網絡信號轉變成智能手機、平板電腦以及筆記本電腦等終端都能夠使用的無線信號。只要有4G網絡的地方,都可以利用無線網給用戶帶來暢爽的無線網絡服務。
1.5通信費用更便宜
4G網絡通信技術是在3G移動通信的基礎上改進升級而來的,4G網絡的建設可以利用原有的3G網絡進行逐步的改造改進,從而減少運營商的運營成本。移動通信技術的發展一方面是速度越來越快,另一方面是用戶的使用成本逐漸下降的整體趨勢。4G網絡雖然是網速更快,優勢眾多,但是4G網絡的平均使用成本也是較2/3G更低。
2移動通信網絡建設中的關鍵技術
2.1交互干擾控制技術
交互干擾控制技術是4G網絡技術中的一個重要組成部分,是一個基本的技術。交互干擾控制技術,通過交互的方式,減少附近用戶及共信道用戶的信號干擾,保證信號的連續性與穩定性,使用戶的信息傳輸的準確性與暢通性,確保用戶能夠體驗高速精確的網絡服務,提升移動通信信號的傳輸質量。
2.2智能天線技術
智能天線技術是運輸信息的重要載體,具有阻礙信號干擾、自動跟蹤和數字波束調整的智能功能。智能天線波束可以阻礙交互干擾,進一步保護信號傳輸的準確性與穩定性,智能天線既能夠提升信號的質量,同時可以加大信息的傳輸容量。
當前智能天線的運行方式主要分為全自適應方式和源于預多波束的波束互換方式兩種。移動通信中的傳輸路徑中,采用多輸入多輸出的天線傳輸方式,提升了頻帶資源的利用率,提高了頻譜利用率與鏈路可靠性。
2.3軟件無線電技術
軟件無線電技術是相對于硬件有線技術而言的,智能天線技術是通過有形的硬件的天線進行信息的傳輸,無線電技術則是將模擬信號的數字化過程盡可能的接近天線,將調制解調器盡可能靠近RF前端,利用DSP進行信道分離等工作,建立一個無線通信平臺,一個終端系統可以在不同的系統與平臺之間進行交流使用。現在較成熟的軟件無線電技術有參數控制軟件無線電系統。
軟件無線電技術不僅要加快無線網的建設,同時要加強無線網接收器的技術改進,讓移動終端的無線電接收器能夠更加便捷暢通地接收,并且降低技術損耗。無線接入的RAN技術也要不斷取得進展與圖片,實現2/3/4G、固定網絡之間的漫游交叉,更好地提高4G移動通信網絡的智能化與便利性。
2.4調制和信號傳輸技術
為了提高信號傳輸的質量,良好的調制解調技術將至關重要。在高頻段進行高速移動通信時,會面臨選頻衰落。為了解決選頻衰落與多普勒頻不敏銳的問題,可以采用OFDM即正交頻分復用技術,這是一種多載波調制,能夠高速傳輸數據,減少信號干擾,提高傳輸信號的質量與頻譜的使用效率。
另一方面,同時可以采用調頻、FEC、TPC、Rake擴頻接收等技術提高信號傳輸的質量。
2.5定位技術
定位技術就是對移動終端進行定位,它主要分為基于移動終端的定位、基于移動網絡的定位或者混合定位三種方式。4G網絡通信中,移動終端可以在不同系統及平臺中進行信息交流通信。通過對移動終端的定位能夠保障終端在不同地方、不同頻率之間的移動通信暢通,實現移動通信的無縫連接。
3結語
我國的移動通信網絡具有巨大的發展前景與市場需求,當前的4G網絡也處速發展的階段。4G網絡具有網速快、智能性高、兼容性好、終端功能豐富、費用便宜等眾多優點。4G網絡技術系統也是一個龐大的技術系統,涉及很多具體的技術。
時代是不斷發展的,我國的移動通信網絡技術也要順應時展與市場需求,不斷提高4G網絡的技術含量,推動我國移動通信技術更快發展。
近幾年,世界電信發展呈現出業務市場全球化、三網融合信息化以及電信網絡向綜合化、智能化、寬帶化、個人化發展的三大趨勢,面對電信業務市場的新需求和因特網對傳統基礎電信網的挑戰,國家電信公用網已經敏感地意識到競爭的壓力和加快基礎電信網建設的必要性。中國電信已提出面向2010年的前瞻性發展策略和遠景目標。
按照新規劃,“九五”期間,我國長途交換網將加快本地網建設,取消C4網,較發達城市在充分考慮交換網安全的同時,將嚴格控制交換機種類,采用兩個或多個本地網合用長途交換機的方式保證網絡安全。到2010年,我國長途電話交換網將形成整個平面的無線動態網或分高低平面實施的動態選路網;除傳統的普通語音業務外,還將在全國范圍內便捷優質地提供各種智能業務及窄帶ISDN業務,具備優越的網絡性能和服務指標,并可按業務類型提供不同業務質量。
長途傳輸網建設形成以SDH傳輸系統為基礎,結合ATM的雙層基礎平臺結構,SDH傳輸網除了為語音業務提供傳輸通道,還將為高速數據業務提供路徑,而ATM層則提供高速數據業務的傳輸和調度。
在局所布局方面,電話交換網將向大容量、少局數的方向發展。中等城市本地電話交換網絡的建設將以提高縣(市)端局連接能力,發展下級模塊或接入節點為組織原則以實現中、遠期的目標過渡。*中繼網絡將由目前向用戶提供PVC業務,傳輸速率2Mbps發展為提供SVC業務,用戶速率也將進一步提高到45Mbps,而數據通信將提供622Mbps甚至更高速率下的多種應用。
“九五”期間,我國公眾多媒體通信網上的業務主要有多媒體信息檢索及應用系統兩類。2000年以后,多媒體業務將向寬帶化發展,在“九五”期間以窄帶業務為主的基礎上,將增加寬帶業務,主要有:寬帶多媒體信息檢索、VOD、電子醫療、高速局域網互連、電子購物、遠程教育、寬帶會議電視及可視電話等。與此同時,我國電信業務市場將加速發展,寬帶業務除向企業、事業單位提供業務外,將下入一同收入家庭。預計到2010年,我國城市寬帶業務的普及率將達4%,全網忙時總業務量為10000Gbps,其中長途業務量1000Gbps。
隨著社會信息化的加快,人們已不再滿足于傳送語音信息,因特網可以提供各種高速數據、多媒體通信、圖像通信、視頻點播等新業務。由于微處理器能力不斷增強,以及數字程控交換機的普及,交換能力不足的矛盾在我國已得到緩解,而用戶接入問題已成為制約因素。傳統方式大量鋪設銅線,普通雙絞線僅能傳送300-3400Hz頻帶內的模擬信號,或利用Modem,傳送數字信號,這已遠遠不能滿足多媒體通信業務的帶寬需要。以數字圖像業務為例,MPEG-Ⅰ數字圖像需1.132Mbps的傳輸速率,MPEGⅡ數字圖像需要高達4~8Mbps的傳輸速率。
現在低速率的傳統雙絞線接入方式很難實現寬帶業務的需求,制約了公用電信網向數字化、綜合化、寬帶化的過渡。
最近,北京市話局面對不斷出現的電信新業務、新功能的需求,通過提升網絡技術層次,贏得集團大宗電信用戶,并選擇華為公司的C&C08交換機、SDH傳輸設備、通信電源等一整套設備建設疚集團用戶網。這種網絡可以為大用戶提供豐富的Centrex業務、ISDN業務以及主叫號碼顯示、秘書臺、校園卡等多種新業務,并能實現與現有的各種通信網絡互聯互通,通過30B+D與Internet相連,通過PHI接口與PSPDN相連,提供64Kbps到2Mbps通路與DDN網相連。
首先集團用戶網建設兩個局,與現有匯接局、端局用七號信令連接,通過靈活的組網方式用20多個遠端模塊覆蓋5A級寫字樓、政府機構、科研院所、高等院校。首期交換設備總容量近6萬端口。
二、公用電信網發展狀況
近幾年是我國通信發展歷史上極為重要的時期,作為中國第一電信運營商的國家郵電公用電信網,其綜合實力進一步增強、基礎網絡更加完善、網絡技術不斷提高、移動通信快速發展、信息網絡初具規模。
綜合實力進一步增強。全國局用電話交換機總容量到今年4月達到1.16億門,中國電信網絡規模路居世界第二位。全國城鄉電話用戶總數達到8250萬戶,移動電話用戶總數達恨戶,居世界第三位。全國電話普及率達到8.2%。城市電話普及率達到26.5%。無線尋呼用戶達到3600萬戶。數據通信終端用戶達到36萬戶。
網絡技術層次進一步提高。全國縣以上城市全部開通程控電話,實現了歷史性的跨越。全國長途傳輸數字化比重達到99%;局用交換機程控化比重達到99.7%。全國建成317個擴大的C3本地網;長途電話網等級結構由四級向兩級演變、調整已基本完成,長途二級網絡架構已基本形成;模擬有線傳輸干線設備已全部退網,覆蓋所有省會城市的大容量、高速率數字干線傳輸已基本形成。2.5Gb/sSDH傳輸技術已普遍在干線網上采用;國產ATM寬帶交換機已上網試運行;已初步建成覆蓋全國省會城市和主要經濟發達地區、直聯與準直聯相結合的7號信令網,省會以上城市的數字同步網設備和配套的監控系統已投入運行,省內二級同步網的系統建設和聯網運行工作全部完成。
移動通信實現持續快速發展。全國移動電話交換機總容量達到2600萬戶,其中GSM網容量達到1500萬戶。GSM數字網覆蓋全國304個地市和1731個縣市,有24個省(區、市)實現縣以上城市全覆蓋,與22個國家和地區的31家運營公司開通自動漫游。完成了800兆CDMA中國電信長城網在4個城市的試驗工作。280兆高速尋呼網在26個省會以上城市聯網運行。
信息通信網絡初具規模。數據通信總容量達到46萬個端口,分組交換網、數字數據網覆蓋全部地市以上城市和90%縣市及部分鄉鎮,*中繼寬帶業務網已開通并提供服務。與相關部門聯合建設了國家金融數據骨干網,合作開通了“中國商品交易中心”、“國中網”、“地震網”等多個數據通信專網,積極向社會提供多媒體通信服務和計算機公眾信息服務,中國公眾多媒體通信網(169)聯網省市已達到22個,全國大部分地市以上的“168”已基本實現聯網。“160”實現了近100個臺的數據庫聯網。智能網已向社會開放了300、800等業務。
三、網絡信息產業發展特征更加明顯
全球信息化的推進對現代通信方式的影響越來越大,網絡信息產業特征更加明顯,其特征有:一是行業融合趨勢。隨著數字技術的發展,社會正快速進入一個數字化的世界,所有的通信方式語音、圖像、視頻和數據,都能夠實現數字化。電信、有線電視、計算機和信息行業的融合、兼并以及互相滲透,使得行業界限變得越來越模糊。二是Internet和企業Intranet的強大需求對電信網絡產生了巨大的影響,E-mail、Telenet、FTP成為人們新的通信工具,電子商務成為商業活動的新途徑。三是多媒體服務將成為下世紀的主要信息服務。所有的多媒體應用都需要大量帶寬和高速處理能力,信息高速公路目標就是謀略將現有的電信網、計算機網和有線電視網三網合一,實現在任何時間、任何地點為任何人提供無縫隙的多媒體、智能化綜合通信業務,實現全球一網、每人一號的個人多媒體通信。
關鍵詞:交換技術;研究性教學;教學改革;支架教學法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)01-0125-02
引言
“交換技術”是理工類本科院校特別是通信類專業的一門重要專業基礎課,該課程的主要任務是全面系統地介紹各種交換技術的基本概念和工作原理,課程涉及內容廣、概念多。由于交換技術的不斷發展和通信網絡技術的不斷涌現,必須有機結合新技術更新教學內容。為了適應發展的新要求,本文從教學內容和教學方法方面探索了“交換技術”課程的研究性教學方法。
一、交換技術課程教學當前存在的問題
雖然我們對課程也進行了教學改革研究,但當前也暴露出一些不足之處:(1)交換技術發展日新月異,但是課程內容沒有得到及時更新,不能體現出當前社會的實際需求。(2)教學大綱調整,課時不斷減少,一方面教材內容不能全部講解,另一方面新技術介紹膚淺。(3)課程內容多,采用何種教學方式才能激發學生的學習熱情?
二、研究性教學模式下的教學改革探索
研究性教學是指在教學過程中,教師創設一種類似科學研究的情境和途徑,指導學生選擇與學生相關的問題進行研究,使學生在獨立的主動探索、主動思考、主動實踐的研究性學習過程中,吸收知識、應用知識、解決問題,獲得新穎的經驗和表現具有個性特征的行為,從而提升學生的各方面素質,是培養學生創造能力和創新精神的一種教與學互動的實踐活動。以下從教學內容和教學方法方面對“交換技術”課程的研究性教學進行探討。
(一)教學內容時代化
1.教學內容安排。在理論課程教學中,相對于傳統數字程控交換技術、七號信令、移動通信和智能網技術而言,MPLS技術、軟交換技術和IMS等是新型交換技術,但也已廣泛地應用于通信網中,因此也必須重點地講述上述方面的內容,通過對新型交換技術體系結構和協議的講解及其應用需求場景,使得學生在理解交換原理的同時,能了解網絡融合過程中新型交換技術出現的背景、原理及技術要領,為學生后續課程學習、畢業設計和從事交換技術應用和開發相關工作打下較好的理論基礎。課程理論教學內容如圖1所示,圖中字體較小的部分所占課時比例較少,字體較大部分分配較多課時。
2.網絡體系結構演進。現代通信網絡采用分層結構,這源自于對傳統交換機功能的一步一步分解,示意圖如圖2所示。通信網絡中最早出現的數字程控交換機要完成基于同步時分復用的話音信息傳遞;要對參與通信各方信息傳送的開始、進展和結束進行控制;要能提供補充業務。智能網的出現,把業務控制功能從交換機中獨立出來,使得可以靈活、方便、快捷地向用戶提供增值業務,但是SCP與SSP之間還是基于電信網絡的七號信令協議,整個網絡還是一個電信系統的封閉網絡。軟交換網絡在智能網的基礎上,將業務控制與呼叫控制進一步獨立,出現了第三方的應用服務器(AS),AS與MGC(媒體網關控制器,實際中為軟交換設備)之間基于SIP協議進行通信,原有的基于智能網的業務提供不變;同時將承載控制從呼叫控制中獨立出來,由媒體網關(MG)負責承載信息的傳遞。
傳統軟交換雖然將大部分增值業務分離出來放到了業務層,但其自身仍然保留了一些補充業務。IMS將保留的業務放在了業務層的應用服務器中,做到了呼叫控制和業務的徹底分離。IMS也實現了會話/呼叫控制與媒體網關控制的分離。傳統軟交換提供了基于SIP的會話/呼叫控制和基于H.248的媒體網關控制的功能,IMS將這兩者分離,基于SIP的會話呼叫控制由CSCF提供,完成整個網絡的信令路由和呼叫控制;基于H.248的媒體網關控制由MGCF提供,存在于IMS網絡與傳統網絡互通的邊界點上。
(二)支架教學法
支架式教學是依據建構主義理論和最近發展區理論形成的現代教學設計理念,支持新課程倡導的自主學習、合作學習和探究學習。支架式教學模式的五個基本組成環節:搭腳手架進入支架獨立探索 協作學習評價效果。對于IMS網絡來說,核心網絡中一下子出現諸多網元,對學生理解來說有難度,如何讓學生理解為什么要有這么多網元?通過搭建一系列模擬網絡支架,降低探索難度,激發學生的學習興趣,充分發揮學生的潛能,使他們的知識水平獲得攀升,最大程度地提高教學效率。IMS部分教學過程設計如下(問題型支架):
1.搭腳手架:圍繞網絡結構開放和網絡功能層次清晰這一主題,IMS控制層首先是對會話/呼叫進行控制,從軟交換的控制層中提煉出了CSCF這個網絡,按“最近發展區”的要求建立概念框架,IMS核心網為什么會有諸多網元,首先提出問題:IMS網絡如何實現以下功能:①提供非SIP終端的接入;②提供SIP終端的接入;③實現用戶漫游;④設置用戶數據庫;⑤提供業務;⑥多媒體會議資源提供。
2.進入支架:腳手架搭建成功后,教師展示相關的幾組圖片或者視頻,創設回答問題的情境。
非SIP終端包括來自PSTN的模擬話機、來自2G移動通信網絡的手機,也可以有不經過PSTN的模擬話機。此時應考慮信令和媒體的互通。另一方面,一個IMS網絡如何與其他IMS的CS域互通?
SIP終端是支持IP化信令和媒體信息的終端,有3G手機、SIP固定電話、SIP軟終端等。此時主要是匯聚和認證,不需要信令格式轉換,全IP連接也不需要媒體格式轉換。
IMS網絡中實現漫游會遇到兩個問題,一是如何與其他網絡連接,二是漫游的用戶如何接入到IMS網絡。這里均要用到會話/呼叫控制功能,但是考慮到網絡層次的清晰、功能的獨立、網絡的安全性,在歸屬地和漫游地的會話/呼叫控制最好分開。
IMS網絡業務出發都是在歸屬地進行的,歸屬地用戶的數據庫應該統一設置,數據庫中的數據主要包括:用戶標識、注冊信息、接入信息和業務觸發信息。當有多個數據庫時如何區分用戶的數據在哪個數據庫?
IMS網絡統一呼叫控制層和業務層之間的接口,傳統的智能網平臺也可以以統一的接口繼續向用戶提供增值業務。IMS網絡中有哪些應用服務器,控制層如何與業務層之間通信,實現業務的提供?
(三)獨立探索
學生的主要任務是根據老師的問題和提供的線索,通過查找文獻、自己動手做實驗,記錄實驗現象和結果,思考這些現象和結果與老師所提問題之間的聯系。老師教給學生如何利用圖書館資源查找文獻,包括中文和外文文獻。我校目前建設有基于IMS的多媒體通信平臺,提供語音、數據、多媒體通信,提供多媒體會議功能。學生在校園的任何一個地方均登錄該平臺,進行多媒體通信,可以利用WireShark等抓包工具對通信過程中的SIP消息進行分析。
(四)協作學習
協作學習強調以小組學習為主,注重學習者的自我實踐、個人責任、主動性、創造性和合作意識。在學生自愿組合學習小組的時候,教師有意地加以干預和引導,使學習小組成為異質組,則可以部分矯正層級差異。如果學生人數少,可以一組一個問題,如果人數多,可以多組完成同一個問題。小組成員根據自己的特長,內部進行分工,設置組長,成員有負責搜集資料、分析資料、做實驗、匯報結果等分工。在此環節,學生是主導者,教師是協助者,當學生遇到問題時引導他們解決問題,并與學生進行討論,展開交流。
評價內容包括:(1)自主學習能力;(二)對小組協作學習所作出的貢獻;(三)是否完成對所學知識的建構。該項目每個人的總評成績由小組間評價、教師評價、組內評價、個人評價三部分完成,系數之比可為:4:2:2:2。
三、結束語
本文從教學內容和教學方法方面對交換技術課程的改革進行了探索,整理了交換技術課程的知識線索和通信網絡分層結構演進,探討了支架教學法在課程中的應用,希望藉此提高教學質量,促進學生創新能力、研究能力的培養。
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