从自然辩证法角度系统介绍通信工程

1四川大学自然辩证法课程论文题目从自然辩证法角度系统介绍通信工程姓名学号班级专业工商管理2018年3月10日2从自然辩证法角度系统介绍通信工程摘要：自然辩证法的学习和研究具有较大的时代价值和现实意义，其中对通信技术的研究和指导性的价值就是它的一个主要方面。当今，通信给我们带来的便捷充分体现了我们对科学技术的正确应用，网络的迅速发展彻底改变了我们的生活方式。本文从自然辩证法的角度对通信工程做系统的介绍。关键字：自然辩证法、通信工程、通信技术引言：哲学是世界观系统化和理论化的体系。它研究了自然界、人类社会和人类思维最一般的本质和规律。自然辩证法是研究人与自然界的关系,是关于人们认识自然改造自然的一般规律,以及科学技术发生与发展的一般规律，它的创立与发展同科学技术的进步密不可分。马克思认为，技术是现实生产力，是改造世界的物质力量。从起源上看，技术是人类在利用和改造自然的劳动过程中所掌握的物质手段、方法和知识等各种活动方式的总和。希望通过对自然辩证法,特别是其中的科学技术方法论和通信工程相结合来自然辩证法角度看通信工程。正文：专业名称：通信工程也叫信息工程、电信工程，旧称远距离通信工程、弱电工程。学科地位：通信工程是一门工程学科，是电子工程的重要分支，同时也是其中一个基础学科。它属于电气信息类一级学科下的二级学科。该学科关注的是通信过程中的信息传输和信号处理的原理和应用。学3者主要是在掌握通信基本理论的基础上，运用各种工程方法对通信中的一些实际问题进行处理。通过该专业的学习，可以掌握电话网、广播电视网、互联网等各种通信系统的原理，研究提高信息传送速度的技术，根据实际需要设计新的通信系统，开发可迅速准确地传送各种信息的通信工具等。研究内容：通信工程专业主要为研究信号的产生、信息的传输、交换和处理，以及在计算机通信、数字通信、光纤通信、卫星通信、蜂窝通信、个人通信、平流层通信、多媒体技术、信息高速公路、数字程控交换等方面的理论和工程应用问题。随着19世纪美国科学家莫尔斯发明电报之日起，现代通信技术就已经产生。为了适应快速发展的技术需要，通信工程专业成为了美国大学教育中的一门学科，并随着现代技术水平的不断提高而得到迅速发展。通信工程研究的是，以电磁波、声波或光波的形式把信息通过电脉冲，从发送端（信源）传输到一个或多个接受端（信宿）。接受端能否正确辨认信息，取决于传输中的损耗高低。信号处理是通信工程中一个重要环节，其包括过滤，编码和解码等。通信工程知识体系结构：45前沿领域：1、量子通信：这个实际是物理、通信、计算机、微电子的交叉学科。一旦有突破就是下一次工业革命。2、无线：5G，第五代无线通信技术，通俗地说就是用智能天线，多尺度蜂窝组合组网。3、固网：软件定义网络SDN，下一代互联网。4、传输：大容量光通信，OTN。这个技术暂时没什么突破，基本是工程领域的问题。当然如果能降低成本就是极好的。通信工程的发展趋势与动态：现代通信正朝着已下趋势发展：1、现代通信技术发展正逐步转向智能化、自动化。2、现代通信技术正向全光网络发展。3、现代通信技术要求其终端标准化、智能化。4、现代通信技术越来越多媒体化。通信行业目前已是我国国民经济中新的增长点，通信工程也占据着很大的市场份额。因此在新时期通信工程的发展中，我们要跟上时代步伐，创新技术。在未来的发展中，通信工程应当运用速度更快的云技术和无线宽带技术，为人们提供网络通信服务，实现城市的无线发展。比如让人们通过手机玩互动游戏、参加手机视频会议和手机观看电视节目等，这不但提高了人民群众的生活质量，还加快了城市信息化进程，同时也提升了我国国内信息化的建设水平。6通信工程在未来的发展中，要逐渐加强在光传播方面的技术运用，主要是通过运用未来先进的网络技术，不断提高业务水平，才能够科学、规范地对通信工程进行管理，提高它的质量。所谓光通信，就是加快接点的转换速度，让信息以光的速度进行传播，为人民提供更好的服务。加强通信工程与IT行业的合作。在日常生活中，我们可以利用IT技术在网络上进行服务，充分发挥通信工程的优势，加快通信工程的推广。一、固定通信网络（一）、SDN(SoftwareDefinedNetwork)：一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，其核心技术OpenFlow过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能。SDN本身就是一种创新网络架构不是一种具体技术和协议，而是一种新架构。特征：控制/处理分离，软硬分离，网元虚拟化，网络可编程。代表技术：SDN/NFV、OpenStack。优点：集中控制-集在络资源全局视图、全局调配和优化；网络设备集中运维和管控。开放编程接口-应用与网络无缝集成、用户可编程、加快新业务上线7网络虚拟化-屏蔽底层差异，实现网络对应用的透明化。逻辑网可随业务需要配置、迁移，并支持多租户共享和按需定制。（二）、光通信：1、硅光子：由于光和电采用分立方式，光子与电子技术遵循各自的发展路线，目前光通信系统在功耗、成本、集成度方面遇到提升瓶颈。硅光子技术利用CMOS微电子工艺实现光子器件的集成制备，该技术结合了CMOS技术的超大规模逻辑、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势。是一种能够解决长技术演进与成本矛盾的颠覆性技术。目前多项硅光子关键技术已被相继突破，预计在三年内将开始商用。2、100G:100G光传输难以满足未来视频、云计算、大数据、物联网等新兴业务对网络带宽的需求。现网平滑升级超100G光收发单元可成倍提升系统容量，具有较高性价比和可行性。超100G将继承并发扬100G光传输设计思想，在保持传输距离不变的同时提升光纤频谱资源的利用率和频谱效率，引入先进的调制编码和光电集成技术进一步降低单位比特成本。目前业界积极开展现网实验，推进超100G商用进程，预计会在数据中心互联率先展开应用。3、多维复用和相干技术：8互联网新应用层出不穷，需要更大带宽支撑井喷式增长的数据需求，政企大客户、高端社区用户将需要独享波长入户，以及部分场景下会有长距离高带宽低时延接入需求。光通信技术中的复用维度包括时分、波分、频分、码分、模分等。目前40GPON是采用了时分和波分两维复用，这也是100GPON的可行方式之一。业界将探索上述更多维度的组合，为用户提供更大的带宽。此外，在接收端采用相干接收方式，可在一根光纤承载超过1000个波长，每波长1G/10G，无源传输距离达到100km，实现T比特接入。为用户提供更大带宽、更低时延的接入服务，为运营商提供高效和低运维成本的网络。40GTWDM-PON将在五年内启动商用之旅，更多维复用和相干技术也是研究热点。4、IP与光网络深度融合：当前通信网络采用多层多域网络承载业务，设备种类繁多，海量数据的分组处理能力呈指数级别提高，同时对超大容量路由运算能力提出越来越高的要求,导致机房空间紧张、能耗高、效率低。IP与光网络的融合是解决问题的有效方式之一。IP与光网络融合可以通过统一交换内核技术来实现，具有分组/ODUk/VC集中交换功能，从而减少网络层次、节省网络投资、降低维护成本，实现网络节点集约化。通过提高单槽位线卡转发能力和采用多框集群技术，可以大幅提升单节点转发能力；通过多核处理器、分布式软件架构、模块化管理等技术，可实现千万级别路由表管理。涵盖骨干、汇聚和接入网络的IP与光融合，具有千万级别路由表项9的超大容量路由器，提供全网端到端解决方案，运营商已经展开了试点。5、基于CDC-F特性光交叉构建下一代光网络：当前随着100G技术的规模部署，超100G技术的蓬勃发展，WDM/OTN系统的传输容量提升较快，光层的灵活调度和高效处理成为了光网络节点的一个重要需求。随着WSS光模块集成度的进一步提升，采用WSS光模块构建的具备CDC-F（Colorless,Directionless,Contentionless,FlexGrid)特性的光交叉组网技术在超大网络节点应用时，因同时拥有超大交换容量、波长及业务灵活调度、低功耗、低时延等关键特性，易于构建灵活、高效的光网络。具备CDC-F特性的光交叉技术越来越受到全球运营商的重视，目前已有运营商率先部署，预计近期将会展开更大范围的试点和商用。6、中短距离城域高速传输直调直检技术：伴随着大数据和云技术的蓬勃发展，短到芯片片上和片间、长到机柜间和数据中心间的大规模数据交换处理，都渴望高速、稳定、可靠的互联，常规电缆连接将无法应对。目前看来，芯片间和板间的解决方案可以利用硅基光电集成来有效实现光互联。机房间互联、机架间互联、机框间互联、机盘间互联可以利用光电转换和光传输技术取代传统的电缆，主要解决方案包括硅基的光电集成、高速VCSEL和直调DFB等。其中硅基光电集成方案具有CMOS工艺兼容，集成度高，成本低的优势。未来几年，光互联技术将在芯片内部、芯片间、板间、机柜间、机房间普及应用。107、绿色通信，光通信技术：随着人们信息消费的不断增加，需要光通信提供的带宽越来越大，消耗的能源越来越多。在能源日趋紧张的今天，如何实现绿色通信成为业界努力的主要方向之一。为了实现绿色通信，一些新的技术正在或将逐渐被采用，如新能源、高集成度芯片、高效率电源模块、智能风扇、液体制冷、智能流量聚合、硬件休眠、新型材料等技术。通过上述技术的逐步引入和持续优化，光通信设备的每比特能耗将逐渐降低，与环境更为和谐。二、移动通信网络2018年2月26日—3月1日，世界移动通信大会（MobileWorldCongress，MWC）在西班牙巴塞罗那举办。MWC大会是全球最具影响力的通信领域展会，众多全球通信厂商、企业都会参展，本次大会主题是“CreatingaBetterFuture（创造更好未来）”。而5G距离2020年全球商用越来越近，当之无愧成为今年MWC的核心话题。（一）、5G1、5G演进5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。5G将使信息突破时空限制，提供极佳的交互体验，为用户带来身临其境的信息盛宴；5G将拉近万物的距离，通过无缝融合的方式，便捷地实现人与万物的智能互联。5G将为用户提供光纤般的接入速率，“零”时延的使用体验，千亿设备的连接能力，超11高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务，业务及用户感知的智能优化，同时将为网络带来超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最终实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景。5G需要具备比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数十Tbps的流量密度，每小时500Km以上的移动性和数十Gbps的峰值速率。其中，用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的三个性能指标。同时，5G还需要大幅提高网络部署和运营的效率，相比4G，频谱效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上。性能需求和效率需求共同定义了5G的关键能力，犹如一株绽放的鲜花。红花绿叶，相辅相成，花瓣代表了5G的六大性能指标，体现了5G满足未来多样化业务与场景需求的能力，其中花瓣顶点代表了相应指标的最大值；绿叶代表了三个效率指标，是实现5G可持续发展的基本保障。2、5G关键技术展望5G将从频谱效率的提升，通信频带的扩展，新型网络结构这三个维度来提升系统能力，实现性能需求和效率需求。全球各大5G推进组也在积极开展相关研究工作，三个维度的关键技术线仅停留在实验室层面，尚待讨论。（1）频谱效率a.大规模阵列天线12大规模阵列天线（MassiveMIMO）已经被公认为5G的关键技术之一，它采用有源天线阵列技术，将现有的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，，形成极精确的用户级超窄波束，将能量定向投放到用户位置，可以显著改善网络的覆盖能力，降低无线网络能耗，特别是在中高频段组网的情况下尤为明显。目前，基站侧可支持的协作天线数量将达到128根。在城市CBD办公区，会场等热点地区，用户数量较多且分布密集，大规模阵列天线技术可以在水平面和垂直面均可实现波束赋形。多个用户级