浅谈近代通信工程的发展.docx
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浅谈近代通信工程的发展
浅谈近代通信工程的发展
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摘要：
本文介绍了通信工程的概念、通信系统的组成、通信系统的分类;分析了通信工程发展的总体流程图;详细论述了通信工程的具体发展历程，并进一步分析了安全通信的措施;最后对通信工程以后的发展做了进一步的展望，相信能给目前从事通信行业的广大人员带来一定的理论意义。
关键词：
通信工程，安全机制，行业发展
通信工程（CommunicationEngineering）专业是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域，尤其是数字移动通信、光纤通信、Internet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。
通信工程具有极广阔的发展前景，也是人才严重短缺的专业之一。
通信工程学习通信技术、通信系统和通信网等方面的知识，能在通信领域中从事研究、设计、制造、运营及在国民经济各部门和国防工业中从事开发、应用通信技术与设备。
十年前港台电影中黑帮大佬手里可以用来砸人的“大哥大”，早已变得如此纤细轻巧、色彩缤纷，并且飞入寻常百姓之手;从前只有数月飞鸽传书才能联系的国外亲友可以用简单方便快捷的伊妹儿（E-mail）互致问候、即时聊天，甚至装上摄像头开个网络会议!
这一切都应该归功于通信工程（CommunicationEngineering）技术的迅猛发展。
如果让科学家们选出近十年来发展速度最快的技术，恐怕也是非通信技术莫属。
这些都使得现阶段理解这个年轻而又略显“神奇”的专业成为一种必要性与紧迫性[1]。
1、通信工程[2]
1.1专业特点
通信工程跨电子、计算机专业，所学知识兼有两者的特点，需要较好的数学、物理基础以及较强的动手应用能力。
所学知识，如数据结构、操作系统、数据库等属于计算机类，另一些知识，如信号处理、高频电路、电路原理等属于电子类，此外还有专业性较强的通信原理等，所学范围比较宽。
1.2通信系统构成
通信系统由信源，包括声音、数据、文字、图像等，经由发送变换器消除噪声的影响，并转化成信号通过信道发送到接收变换器，最后还原成原始的声音、数据、文字、图像等信息。
1.3通信系统分类
（1）按信源产生消息的物理特征分类
按信源产生消息的物理特征分类，可以分为电话通信、电报通信、电视通信、数据通信、图像通信、多媒体通信等。
（2）按传输信号的特征分类
按传输信号的特征分类可以分为模拟通信与数字通信。
模拟通信是指传输的信号是模拟信号;数字通信是指传输的信号是数字信号等。
（3）按传输媒介和系统组成的特点分类
按传输媒介和系统组成的特点分类可以分为长波通信、短波通信、微波通信、卫星通信、光纤通信、移动通信等。
（4）按用途分类
按用途分类可以分为民用通信、军事通信、气象通信、海洋通信、宇宙通信、应急通信等等。
2、发展流程总图
通信工程的发展流程总体经历了4个阶段，分别为80年代的黎明期，90年代的成长期，21世纪前期的量变扩展期，21世纪中后期的质变扩展期。
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3、发展流程
无线通信的发展历史可以追溯到19世纪80年代赫兹（HeinrichHertz）所做的基础性实验，以及马可尼（GuglielmoMarconi）所做的研究工作。
移动通信的始祖马可尼首先证明了在海上轮船之间进行通信的可行性。
自从1897年马可尼实验室证明了运动中无线通信的可应用性以来，人类就开始了对移动通信的兴趣和追求。
也正是20世纪20年代末，奈奎斯特（HarryNyquist）提出了著名的采样定理，成为我们迈向数字化时代的金钥匙。
3.1第一代移动通信技术（1G）
第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。
Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。
其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的C-Netz，法国的Radiocom2000和意大利的RTMI。
模拟蜂窝服务在许多地方正被逐步淘汰。
第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址（FDMA）技术。
由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。
第一代移动通信有多种制式，我国主要采用的是TACS。
第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等。
3.2第二代移动通信技术（2G）
第一代移动通信技术模拟移动通信具有很多不足之处，比如容量有限;制式太多、互不兼容、不能提供自动漫游;很难实现保密;通话质量一般;不能提供数据业务等。
第二代数字移动通信克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量、保密性得到了很大提高，并可进行省内、省际自动漫游。
第二代移动通信系统引入数字无线电技术组成的数字蜂窝移动通信系统，提供更高的网络容量，改善了话音质量和保密性，并为用户提供无缝的国际漫游。
当今世界市场的第二代数字无线标准，包括GSM、D-AMPS。
PDC（日本数字蜂窝系统）和IS-95CDMA等，均仍然是窄带系统。
现有的移动通信网络主要以第二代的GSM和CDMA为主，采用GSMGPRS、CDMA的IS-95B技术，数据提供能力可达115.2kbit/s，全球移动通信系统（GSM）采用增强型数据速率（EDGE）技术，速率可达384kbit/s。
3.3第三代移动通信技术（3G）
由于第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据业务的应用，也无法实现移动的多媒体业务。
同时，由于各国第二代数字移动通信系统标准不统一，因而无法进行全球漫游。
比如，采用日本的PHS系统的手机用户，只有在日本国内使用，而中国GSM手机用户到美国旅行时，手机就无法使用了。
第三代移动通信，简单地说就是提供覆盖全球的宽带多媒体服务的新一代移动通信。
与第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信相比，第三代移动通信是覆盖全球的多媒体移动通信。
它的主要的特点之一是可实现全球漫游，使任意时间、任意地点、任意人之间的交流成为可能。
也就是说，每个用户都有一个个人通信号码，带着手机，走到世界任何一个国家，人们都可以找到你，而反过来，你走到世界任何一个地方，都可以很方便地与国内用户或他国用户通信，与在国内通信时毫无分别。
能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。
这就是说，用第三代手机除了可以进行普通的寻呼和通话外，还可以上网读报纸，查信息、下载文件和图片;由于带宽的提高，第三代移动通信系统还可以传输图象，提供可视电话业务。
3G业务可以分为基本业务和新兴业务。
基本业务一般有短消息业务，WAP业务，多媒体消息业务，定位服务业务，OTA下载业务。
短信业务是3G系统的业务平台提供的一种数据业务，它为移动终端提供收发一定大小的文本和数据的业务，并利用SMSC（短信业务中心）为短信提供“存储转发”的功能。
WAP业务是移动数据业务和internet融合的基本业务，用户通过手机和其他无线终端的浏览器查看从服务器收到的信息，室移动终端持有者可以像internet用户一样，访问internet内容和其他数据服务。
具体有可以分为PULL业务和PUSH业务两种类型。
4、安全机制
4.1通信安全
通信安全不同于信息安全，它是建立在信号层面的安全，不涉及具体的数据信息内容。
通信安全是信息安全的基础，为信息的正确，可靠传输提供了物理保障。
安全通信具有以下两个特点：
保密性。
保密性是指确保数据处于私有和保密状态，并且不会被可能使用网络监控软件的窃听者查看到。
通常借助加密来达到保密目的。
完整性。
安全的通信通道还必须能确保数据受到保护，以防止数据在传输过程中遭到意外或蓄意（恶意）的修改。
完整性通常是通过使用“消息身份验证代码”（MessageAuthenticationCode,MAC）实现的。
4.2安全措施[3-4]
（1）对于通过Internet和公司Intranet传递的数据来说，首先要确保通道的安全。
（2）做好Web浏览器到Web服务器、Web服务器到应用程序服务器以及应用程序服务器到数据库服务器等链接的安全要求。
（3）务必使安全通信提供保密性和完整性。
它无法防止不可否认性（这需要客户端证书）。
（4）正确选择加密。
通道安全选项包括SSL、IPSec和RPC加密。
例如，当您的应用程序使用DCOM与远程服务组件通信时，适合使用最后一个选项。
（5）如果您使用SSL与SQLServer通信，应用程序应选择（基于每个连接）对连接加密。
（6）使用IPSec对两台计算机之间的所有IP通信都进行加密。
（7）正确合理选择传输协议、操作系统版本和网络注意事项（包括防火墙）。
（8）在安全通信与性能之间始终存在一种此消彼长的关系。
请选择适合您的应用程序要求的安全级别。
5、展望
科学是人类进步的第一推动力,通信从1G发展到2G，从2G发展到3G，已经经历了3代产品的发展。
展望通信业的未来，我们期待着第4代数字移动通信系统4G的实现。
4G（第四代移动通信技术）的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。
它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。
第四代移动通信标准比第三代标准具有更多的功能。
第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。
此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。
目前，发达国家已经着手研制第四代移动通信的标准和产品。
美国AT&T公司已经在实验室中研究第四代移动通信技术，其目的是提高蜂窝电话和其他移动设备访问互联网的速率。
相信不久的将来，通信行业不仅可以将上网速度提高到超过3G技术的50倍，而且届时人类将首次实现三维图像的高质量传输。
参考文献
[1]孟维晓;贾世楼;;当代移动通信发展及在我国西部应用前景的综述[A];西部大开发科教先行与可持续发展――中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
[2]酆广增;;移动通信的技术发展[A];西部大开发科教先行与可持续发展――中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
[3]通信建设安全生产管理的方法和措施探讨作者:
马巍学术期刊中国工程咨询CHINESECONSULTINGENGINEERS2008年第7期
[4]赵斌通信建设的有效措施探讨[期刊论文]-价值工程2010（34）
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1.绪论
1.1研究背景
网络被认为是互联网发展的第三阶段。
网络的设计和实施能够带来切身实际的利益，城域网、企业网、局域网、家庭网和个人网络都是网络发展的体现。
网络发明的初衷并不仅仅是表现在它的规模上，而是互联互通，资源共享，消除资源访问的壁垒，让生活更加方便、快捷、高效。
随着网络技术的发展，网络在应用方面也体现出了很大的潜力，能够共享和调度成千上万的计算设备协同并发工作，能汇聚数百万计的信息资源加以归类、分析和发布，还可以让世界每一个角落的人们实时沟通交流。
在现代高速发展的社会里，企业与企业之间的联系日益密切，大量的、复杂的信息交流显得由为重要。
随着电子科技的高速发展，那些如何复杂大量的信息，通过网络技术帮助下，就可以轻而易举的从某一地方传送到另一地方，而且简单、快速、准确，给人们带来了很大的方便。
而在现代企业中，网络技术在管理中的应用，已显得举足轻重。
随着企业信息化进程的进一步深入和发展，计算机在企业中的应用越来越广泛，而企业对计算机的依赖越来越强。
随着网络应用的日益丰富以及人们在日常生活中对网络依赖的日渐紧密，那么对于网络吞吐量，网络延时，网络链路的稳定性以及网络服务的多样性就会产生新的要求，同时也希望网络应用的花销能更加低廉，这样针对电信网络运营商所提供的服务将会产生巨大的挑战，本实时通信系统的成功应用将会给运营商们提供更加方便，快捷，稳定，并且低廉的网络运营成本，本实时通信系统帮助企业实现巨大的商业价值的同时也为用户带来的更加高效，快速，稳定并且廉价的网络服务资源。
1.2选题理论
1.2.1需求分析方法
在软件的设计和开发过程中，需求分析是一个重要的阶段，是项目开发的基本要素，是项目实现和实行的关键。
软件工程的需求分析指的是了解用户需求，在软件的功能上和客户沟通并且达成一致，评估软件的风险系数和项目需要付出的代价，最终形成一个完善设计实现的复杂过程。
目前比较流行的软件需求分析方法有：
结构化分析方法和面向对象的分析方法。
1.结构化分析
结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。
它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。
结构化分析的步骤如下：
①分析当前的情况，做出反映当前物理模型的DFD;②推导出等价的逻辑模型的DFD;③设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述;④建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD;⑤确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析;⑥选择一种方案;⑦建立完整的需求规约。
2.面向对象分析
面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。
从结构化设计的方法中，我们不难发现，结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。
它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。
在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。
面对日趋复杂的应用系统，这种开发思路逐渐暴露了一些弱点。
那么面向对象的分析首先根据客户需求抽象出业务对象;然后对需求进行合理分层，构建相对独立的业务模块;之后设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求;最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果，从而满足客户要求。
1.4.2系统开发设计方法
软件的开发设计模型是将软件开发的整个过程、事件以及任务提取汇总而成的结构化框架。
软件的开发包括了需求分析、系统设计、编码实现以及单元、系统测试等阶段，有时也会有一部分的后期维护阶段。
软件的开发设计模型能够更加清晰、直观地反应出软件设计开发的全部过程，明确定义了开发过程中所需要完成的事件和任务。
常见的软件设计模型有：
边做边改模型、瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、演化模型、喷泉模型、智能模型、混合模型等，下面将列举并介绍其中比较常用的两种模型。
第2章实时通信系统的需求分析
2.1客户业务需求分析
网络如今已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，无论是个人娱乐还是工作拓展，以及将来的智能生活和办公需求，都需要网络的承载，随着网络应用发展的突飞猛进，人们对网络的承载能力，业务种类的多样性，以及网络的稳定性提出了更高，更多的要求。
本通信系统针对自己的核心客户需求给出了不同的定制方案，本文针对各大客户的共同需求，有以下几个方面.
1.网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设10Gbps端口，最大单机承载达到960Gbps。
2.服务多样性方面，要求全面支持IEEE802.1q，802.1p，802.1ad等全业务承载，对于多用户网桥要求支持基于虚拟专用局域网业务建连，对于核心网要求采用MPLS方式承载接入。
3.网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过50ms，核心网保护需要支持BFD，FRR两种工作模式。
4.链路维护方面，要求支持ITU-TY.1731的链路检测和诊断。
5.网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。
6.网管方面：
需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。
2.2网络拓扑和设备需求分析
通过对客户现网运营拓扑的分析，本系统给出了适用的各种网络需求拓扑以及相应的设备安排。
本系统的网络拓扑中需要包含一个MPLS核心域和多个以太网交换边缘域，称之为标准域。
第3章实时通信系统的详细设计.....................24-44
3.1基于单点直通业务的模块功能设计...................24-34
3.2基于多点桥接业务的模块功能设计...................34-44
第4章实时通信系统相关功能的实现...................44-60
4.1协议转换模块的实现...................45-54
4.2业务承载模块相关功能的实现...................54-60
共2页:
上一页12下一页
第5章实时通信系统测试...................60-65
5.1端到端系统测试...................60-62
5.1.1链路保护业务承载测试...................60
5.1.2节点保护业务承载测试...................60-61
5.1.3多节点保护业务承载测试...................61-62
5.2基于RFC2544网络设备互联基准...................62-65
5.2.1吞吐量测试...................62-63
5.2.2丢包率测试...................63
5.2.3延时测试...................63-64
5.2.4背靠背测试...................64-65
结论
该项目历时两年，本人参与了全部的客户需求分析，设计，系统实现以及现网试运营测试，本实时通信系统为公司签下了多家著名网络服务提供商的现网布局订单，并且成功在现网当中运行，从客户的反馈方面，无论是现网容量的提升，多业务的承载，灵活的Qos服务还是高质量的网络稳定性，都得到了客户的肯定，运营商们通过本系统提供的高质量网络服务，赢得了更多的用户，在商业上也获得了更大的盈利，同时对网络用户而言，网络质量更加稳定，网络带宽更加宽阔，同时价格也更加低廉。
通过该项目的设计与实现，本人对以太网通信技术有了更加深刻的了解，最重要的是通过这个项目的实施，能够对现网运营方面有一个整体了解，对客户的真实需求也有了一定的认识，在项目中取得的这些宝贵经验无论是在今后的工作和研究方面都是很重要的帮助和财富。
随着语音市场的饱和以及语音业务每用户平均收入的下降，运营商的利润增长面临挑战。
多业务提供商向IP/Ethernet平台转移，不仅能开发更有价值的个性化多媒体业务，还能有效降低成本。
多业务提供商正在寻找能够支持从2G向3G和宽带无线接入平滑演进的传输解决方案。
同时，他们希望能在网络规模不断增大的情况下有效地控制运营成本，于是他们纷纷考虑建设自己的下一代移动承载网。
对于我们设备服务供应商来说，希望能够给移动运营商们提供支持多种业务的接入承载层网络，这同时也是本人下一个阶段的工作重点，中国电信运营商重组后，三大全业务经营商要经营固网宽带业务，营移动业务。
但原本地传输网存在一系列的不足，必须对传输网尤其是网络融合方案进行深入研究。
全业务所承载的主要业务包括传统的语音及其增值业务、宽带数据承载及接入业务、行业和企业大客户VPN专线业务、移动语音和移动数据及其增值业务等;——传统语音及其增值业务对于传统的固网运营商来说，接入网和交换机模块均是通过传输网进行承载。
基于语音的智能网业务及彩铃、一号通等业务包括信令网的承载也对传输网电路也存在一定的需求。
各运营商还建设了比例不多基于NGN的MSAG和MSAN软交换接入网关系统，也是承载在接入传输网的MSTP上，语音业务占原固网运营商传输网络整体负荷的需求的35%左右。
——宽带数据承载及接入业务固网运营商IP城域网的核心层至汇聚层基本上均承载于光纤或波分系统上，对于传输网的核心层压力较小，但是城乡结合部、郊区、乡镇和部分农村所存在的宽带接入需求，如ADSL、ADSL2+、LAN及部分宽带接入专线，这些业务承载在传输网的汇聚层和接入层的MSTP上，每用户带宽需求在1～4M之间，随着宽带用户和宽带用户带宽需求的不断增加，传输接入网的电路容量日益成为发展瓶颈，宽带数据接入业务需求占原固网运营商传输网接入环整体负荷的55%左右。
——大客户专线接入业务大客户专线业务发展的初期，大量采用PDH和集中式PDH进行组网，随着传输设备的不断发展，小型化、微型化的传输设备日益完善，部分城市的本地网已经大规模采用微型和小型传输设备接入大客户专线，对于业务安全性需求不大的部分用户，这些业务量部分转移到基于数据网的MPLSVPN网络上。
大客户专线接入业务占本接入传输网容量的10%左右;——移动语音和数据业务随着电信重组后三大全业务运营商的成立，传输网需要为原有2G及建设中的3G的网络中提供移动话音和数据通信服务，包括核心网和接入网。
这些业务需求如果不考虑运营商重组，则需要100%完全承载在原移动运营商的传输网上。
全业务本地传输网的传统语音业务、移动语音业务和各类数据业务的基石，网络中各种数据业务发展迅速，如何快速接入多种业务，充分利用现有传输网络的带宽开展业务，是全业务运营商在竞争中赢得主动的关键。
随着传输技术的不断发展，网络组网技术也将不断演进，本地传输网将必然发挥越来越大的作用。
参考文献
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