通信工程专业导论_第五讲

2020/6/121通信工程专业导论（第五讲）信息与通信工程学院•工程与通信工程•理论与技术研究•设备开发•网络规划•网络设计与实施•网络维护管理•通信标准与协议主要内容2020/6/122专题二2020/6/123设备开发概论•定义（由联合国教科文组织UNESCO给出）–指为增加知识总量（包括人类、文化和社会知识），以及运用这些知识去改造新的应用而进行的系统性创造活动•主要组成–基础研究•指为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行的实验性和理论性工作•不以任何专门或特定的应用或使用为目的–应用研究•指为获得新知识而进行的创造性研究•主要针对某一特定的实际目的或目标–试验开发•指利用从基础研究、应用研究和实际经验所获得的现有知识，为产生新的产品、材料和装置，建立新的工艺、系统和服务，以及对已产生和建立的上述各项作实质性的改进而进行的系统性工作研究开发2020/6/124•主体–是指进行研究开发的个人或机构–多元化的研究开发主体•研究机构、大学、企业等逐步取代个人成为基本主体，其中企业正在成为研究开发的主要力量•分类研究开发的主体和分类2020/6/125研究开发的分类按组织或主体性质划分政府研究开发企业研究开发非营利性组织研究开发个人研究开发等按研究对象或领域划分自然科学领域的研究开发社会科学领域的研究开发人文科学领域的研究开发工程技术领域的研究开发等•研究的目的与实质–目的：基础研究和应用研究统称为科学研究，是为了获得新的科学技术知识和理解而从事的有创造性的和有计划的调查–实质：是创造知识的过程，特定的研究费用支出并不一定给企业带来未来的经济利益•开发的目的与实质–目的：在开始商业性生产或使用之前，把研究结果或其他知识应用于计划或设计，以产生新的或有重大改进的材料、装置、产品等–实质：与生产活动直接相关，并不增加知识，所提供的材料、装置等是可以复制的原型。在某些情况下，企业能够确定其为企业带来未来经济利益的可能性研究开发的目的与实质2020/6/126•B-S模型–由M.G.Brown和R.A.Svenson于1988年提出–从系统的角度分析企业研究开发及其成果运用研究开发的流程—B-S模型2020/6/127•内容–产品开发•以生产新产品为目的和内容–过程开发•以创造或完善某种生产方法或工艺为目的和内容–管理开发•以创造或完善协调和组织生产过程的方式和方法为主要内容•开发方式–独创型•通过基础研究和应用研究，创制出前所未有的产品，形成新的生产领域–集成型•对现有技术进行重新组合，创造出具有新功能的工艺或产品–改良型•在原有技术基础上进行局部改造开发的内容与方式2020/6/128•软件需求分析–和用户一起确定要解决的问题，建立软件逻辑模型，编写需求说明书文档并最终得到用户的认可•软件设计–概要设计：就是结构设计，其主要目标就是给出软件的模块结构，用软件结构图表示–详细设计：首要任务就是设计模块的程序流程、算法和数据结构，次要任务就是设计数据库•软件编码–把软件设计转换成计算机可以接受的程序，即写成以某一程序设计语言表示的源程序清单•软件测试–依据程序内部的逻辑结构来发现软件的编程错误、结构错误和数据错误–目的是以较小的代价发现尽可能多的错误，关键在于设计一套出色的测试用例（测试数据与功能和预期的输出结果组成了测试用例）•软件维护–在上述阶段工作完成并交付使用后，对软件产品进行的软件工程活动，即根据软件运行的情况，对软件进行适当修改以适应新要求，以及纠正运行中的错误，并编写软件问题报告、软件修改报告等产品软件开发的一般流程2020/6/129•明确硬件总体需求情况–如CPU处理能力、存储容量及速度，I/O端口分配、接口要求、电平要求等•根据需求分析制定硬件总体方案–寻求关键器件及电路的技术资料、技术途径、技术支持，充分考虑技术可能性、可靠性以及成本控制，并对开发调试工具提出明确的要求，关键器件索取样品•硬件详细设计–包括绘制硬件原理图、单板功能框图及编码、PCB布线，同时完成开发物料清单、生产文件、物料申领•测试硬件–领回PCB板及物料后安排焊好2～4块单板，作单板调试，对原理设计中的各功能进行调测，必要时修改原理图并作记录•软硬件系统联调–一般的单板需硬件人员、单板软件人员的配合，若经过单板调试后在原理及PCB布线方面有些调整，需第二次投板•内部验收及转中试–试产时跟踪产线问题，积极协助产线解决各项问题，提高良率，为量产铺平道路–编写生产工艺文件、生产说明书和总结文档等产品硬件开发的一般流程2020/6/1210•通信设备研发制造–通信系统设备：接入设备、传输设备、交换设备–通信终端设备：移动通信终端、固定通信终端•电信运营业务开发–移动业务、3G业务、非语音业务、融合业务、宽带接入、信息化业务等•内容服务创新–面向逐渐多媒体化、富媒体化，需求个性化的用户需求•应用开发–基于智能操作系统•Android系统•Apple公司的iOS系统•RIM的BlackberryOS系统等通信工程中的产品开发2020/6/1211•新型电信产业链–传统的电信产业链是以运营商为主体，为用户提供各类电信业务服务，产业链主要是围绕网络规模和用户数量展开竞争–新型的电信产业链，是以用户需求为导向，产业链各组成成员密切合作，为用户提供个性化、差异化服务•新型通信网络–物联网：人与人、人与物、物与物的通信–无线城市：城市信息化发展的新阶段通信工程中的过程开发2020/6/1212需求、资金流提供部分服务资金流提供网络服务外包需求、资金流需求、资金流提供内容服务提供网络服务资金流提供网络服务资金流提供基本服务差异化需求、资金流提供设备资金流电信设备制造商电信运营商内容提供商应用开发商用户虚拟运营商提供应用服务•新型电信运营模式–传统“运营商+设备提供商”为核心的价值链模式遭遇严峻挑战–运营商将重点放在以核心优势资源为基础的转型•核心优势资源：网络资源、渠道资源和用户资源•运营模式转型：智能管道提供者、综合信息服务提供商、信息集成服务商、信息平台整合者等多种提法–近年来中国移动由“移动通信专家”向“移动信息专家”转型通信工程中的管理开发2020/6/1213过去的电信价值链的分配终端运营商设备支持商业务提供商未来的电信价值链的分配终端运营商设备支持商业务提供商价值•兼容性–纵向兼容：主要源于通信行业的全程全网联合作业和互联互通的要求–横向兼容：源于通信行业具有很强的网络外部性和用户锁定效应•全球性：国际标准–通信产业标准的发展方向是越来越向国际化标准演进•预设性–由于标准系统的复杂性，一般在标准冻结时只有相应的核心专利和实验室产品，没有成型的商用产品•联盟性–联盟性是复杂标准设立的一个显著特征，通信系统及核心设备复杂，而且系统的兼容性也因通信的全程全网而面临很高的要求•专利密集性–随着通信行业政府管制的逐渐解除和竞争加剧，应重视知识产权保护–与此同时，技术标准的重要性也在增加，技术专利逐渐成为标准核心通信设备研发—标准的特点2020/6/1214通信设备研发示例—手机2020/6/1215专题三2020/6/1216通信网络规划概论•概念–为了满足预期的需求和提供可以接受的服务等级，在恰当的地方、恰当的时间以恰当的费用提供恰当的设备。•即要在时间、空间、目标、步骤、设备和费用等六个方面，对未来通信网作出一个合理的安排和估计。•引自原CCITT（现ITU-T）《通信网规划手册》•目的–确定通信网络未来发展的目标、步骤与方式方法，寻求最合理的网络结构、最小的投资风险与最优的性价比网络规划概念与目的2020/6/1217•是一项具有战略性、开拓性的宏观研究工作，其基本任务可概括为以下三个方面–研究制定通信发展的方向、目标、发展速度和重大比例关系–探索通信发展的规律和趋势–提出规划期内有关的重大建设项目和技术经济分析，研究规划的实施方案，分析讨论可能出现的问题以及相应的对策和措施。网络规划基本任务2020/6/1218•《通信网规划手册》中将其分为四类–战略规划：网络要遵循的基本结构准则–实施规划：实现投资目的的特定途径–发展规划：确定为适应目标所需要的装备数量问题–技术规划：确定为保证按所需要的服务质量满意地运行而采用的选择和安装设备的方法•一般理解意义上的分类网络规划分类2020/6/1219•长期规划、中期规划、近期规划时间跨度•全面业务发展规划、分类业务发展规划、单项业务规划业务范围•总体规划、分类或分项网络规划、单种业务网或专业网规划规划范围•定量规划、定性规划规划方法•根据通信网络的构成–针对不同的网络有不同的规划目标和方法网络规划体系2020/6/1220电话网规划智能网规划宽带通信网规划接入网规划传输网规划信令网规划电信管理网规划同步网规划业务网规划支撑网规划移动网规划数据网规划传送网规划通信网络规划体系•网络发展现状与评估–结构、规模、利用率等•网络发展环境分析–业务发展对网络影响分析•业务量预测、用户数预测、业务种类预测等–网络演进趋势、技术发展趋势分析•网络建设目标与思路–演进思路、建设目标与建设思路•网络建设规划–网络业务需求、建设规模、投资•网络投资估算–从不同角度对规划方案进行财务分析–全面评价规划方案的经济效益网络规划主要内容2020/6/1221调查分析编制审核编制规划文档建立评价指标体系网络发展规划（核心所在）选择发展重点审核修改规划报告需求及网络、业务、市场等现状信息收集输出规划报告网络规划流程科学预测确定规划思路、原则、目标•调查方法–文案调查、现场调查、问卷调查•环境分析方法–PEST方法、波特五力竞争分析模型、波士顿矩阵、SWOT分析等•预测方法–定性预测：核心为专家预测•依据经验、智慧与能力在个人判断的基础上进行预测•德尔菲法、类推预测等–定量预测•依据市场历史和现在的统计数据资料，选择或建立合适的数学模型，分析研究其发展变化规律并对未来做预测•时间序列预测法、相关分析预测法等网络规划常用方法2020/6/1223•特点–解决用户的移动性要求•从基站到用户终端之间采用了无线通信方式，以此来取代固定网的接入网中的分配层和引入层•基本目标–在无线覆盖区内的90%位置、99%的时间移动台可接入网络。•主要规划内容–覆盖（对应覆盖区内90％的位置）–容量（对应99％的时间）–质量–成本2020/6/1224网络规划实例-GSM移动通信网•规划流程–调查、分析、编制文档、审核GSM网络规划流程2020/6/1225•最大载频数-最大话务量-最大用户数-覆盖面积-基站数量基站数量计算•基站初始布局-理论位置-基站参数-覆盖预测和干扰分析-频率分配和邻区关系基站勘察•主要影响因素：位置是否理想、天线调整及隔离度、邻近障碍物、设备安装空间、供电条件等•价格是否合理备用站址选择站址选择2020/6/1226•主要内容：预测小区覆盖半径，判断能否满足用户要求–稀松地区：希望小区半径尽可能大，但受限于电波传播损耗、移动终端功率限制以及数字系统时延等–稠密城区：话务量高，希望小区半径尽可能小，但受干扰、切换和投资的限制•可突破上述限制的技术手段–选择合适天线，适当设置工程参数，控制小区覆盖半径–发射功率控制，减少对其他信道的干扰–分集和跳频，以通过相干分集减少干扰，提高频谱效率–不连续发射（DTX），可以降低整个系统的干扰电平•工程中覆盖预测思路的主要推进过程·覆盖预测2020/6/1227较少的站数、合适的站址增加基站盲点增加微蜂窝多层网立体覆盖•采用210o天线公路覆盖预测-有乡镇2020/6/1228•采用8字型天线公路覆盖预测-无乡镇2020/6/1229典型的室内覆盖预测2020/6/1230不同楼层的覆盖预测2020/6/1231•根据话务密度规划每个小区所支持的容量–限制因素：对有限频率资源进行复用引起干扰•可突破上述限制的技术手段–频率复用，需使用DTX、跳频等技术降低系统干扰–跳频，通过频率分集和干扰分集获得跳频增益–建双频网，GSM规范中有900MHz和1800MHz两个频段•工