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2014/11/71通信/电子信息工程导论工程的内涵及其范畴通信工程涉及的相关问题信息与通信工程学院2014/11/72工程与通信工程专题•工程是人类的一项创造性的实践活动，是人类为了改善自身生存、生活条件，并根据当时对自然规律的认识而进行的一项物化劳动的过程•“工程”一词在我国古代曾指“土木构筑”、“功课的日程”、“各项劳作”，在十八世纪欧洲出现“工程”主要指战争设施的建造活动工程的概念2014/11/73•近代“工程”演变为将自然科学原理应用到工农业生产部门中去而形成各工程学科的总称，如:水利工程、化学工程、土木建筑工程、遗传工程、系统工程、生物工程、海洋工程、环境微生物工程、通信工程等•现代工程不但塑造了而且还在继续不断地改变现代社会的物质面貌。“科学-技术-工程-产业”知识链研究自然界和社会事物的构成、本质及其运行规律的系统性、规律性的知识体系。创造价值的特殊的知识体系。现代技术往往运用科学的原理、科学方法，是一类经过开发加工的方法、技能和知识体系，如信息处理、自动控制。一种核心专业技术或几种核心专业技术加上相关配套的专业技术知识和其他相关知识构成的集成性知识体系，往往表现为某种工艺流程、工程设施系统，如通信业的基础设施或设施网。建立在各类专业技术、各类工程系统基础上的各种行业性的专业生产、社会服务系统，如交通运输业、通信业。注重公共知识公共目标特征是探索与发现注重发明与创新具有经济属性和产业特征注重诸多技术要素和非技术要素的集成与创新具有更强的产业经济属性产业目标在于经济效益或公众利益科学产业工程技术工程与科学、技术、和产业的关系2014/11/75工程的实质内涵之一就是某种基础科学、技术科学的应用。另一方面由于工程是特定形式的基本要素集合、技术集成过程和技术集合体，在这种集合、集成的过程中也蕴含着科学问题-----即工程科学因此，工程不应是简单的科学的应用，也不是相关技术的简单堆砌、拼凑，工程在对技术集成的过程中存在着更大时空尺度上的工程科学性质的问题科学技术工程产业•依照工程对科学的关系，所有工程领域都有如下主要职能：工程的主要职能2014/11/76解决把研究成果应用于实际过程中所遇到的各种问题选择不同方法、特定材料并确定符合技术要求和性能规格的设计方案，以满足结构或产品的要求在考虑人和经济因素的情况下，选择工厂布局、生产设备、工具、材料、元件和工艺流程，进行产品的试验和检查应用数学和自然科学概念、原理、实验技术等，探求新的工作原理和方法管理机器、设备以及动力供应、运输和通信，使各类设备经济可靠地运行包括准备场地、材料存放、选定既经济又安全并能达到质量要求的工作步骤，以及人员的组织和设备利用研究维护管理生产施工设计开发研究开发规划设计生产操作理论与技术技术开发网络规划工程设计工程实施网络运维通信工程的主要职能2014/11/77通信标准与协议贯穿始终2014/11/78理论与技术研究•定义–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–科学研究•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研究•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科学研究的定义和实质2014/11/79•研究的核心–信息传递•研究的对象–信息及载体的采集、生成、变换、传送、处理和提取•研究的方法–理论研究与技术研究并重–基于对通信领域客观事实和规律的深入探索和系统研究，形成特定的通信理论和工程技术通信理论与技术研究的概念2014/11/710•信息传递的有效性–主要指用尽可能少的信道资源，尽可能多地传送信源信息–衡量传输信息效率的高低，是通信的数量指标•信息传递的可靠性–主要指传输过程中抵抗各类客观自然干扰或人为干扰的能力–衡量收到信息与发出信息的符合程度•信息传递的安全性–主要指在传输中的安全保密性能–衡量防窃听、防伪造和篡改等的能力通信理论与技术研究的目的2014/11/711•科学背景–电磁学研究诞生电报电话通信•电报的发明：用电流传递信息•电话的发明：用振动板将声音变成电流–电磁场理论催生无线电通信•电磁波预言被证实，把电话和电报通信从有线推向无线–光电子学研究实现光纤通信•激光和玻璃光纤：解决贝尔光电话实验中光源和光传输媒质问题–无线电电子学开启电子通信大门•电子管—晶体管—集成电路：克服设备体积大、耗电大、可靠性差–热力学原理启迪信息论问世•熵：度量信源发送的信息量–计算机技术推进通信智能化•引入计算机控制通信设备、网络和业务–量子力学引发量子通信•利用量子的基本特性进行高速通信和加密通信•理论基础–信息论、传输理论、话务理论和信号处理通信的科学背景与理论基础2014/11/712信息论奠基人仙农（C.E.Shannon）•通信学科是在物理学的基础上诞生的,借助电子学、计算机科学等推进和发展的、–物理学研究揭示了物质世界的客观规律，创造了科学的思维方法和研究手段，为通信学科的诞生和通信理论的形成奠定了基础–电子学研究电子运动、电磁波传播的物理现象和规律，形成一系列应用基础理论和电子技术，为现代通信方式和通信系统的实现提供了技术手段–计算机科学综合物理学、电子学和数学等多门知识，研究用电子方法实现数值计算、逻辑作业、数据处理和过程控制的理论、系统和方法，为通信控制、信息处理和网络演进提供计算平台和软件环境通信学科背景2014/11/7•科学技术研究的基本步骤通信理论与技术的研究方法2014/11/714•发现并正确地选择研究课题选题•搜集和积累研究资料寻找切入点•提出新设想并进行理论和逻辑论证提出科学假说•等对科学假说进行评价与验证科学观察、实验与模拟•做出理论和技术创新科学抽象•科技著作、论文、专利、标准提案等撰写科学论著•是科学技术研究的根本目的成果应用及产业化新问题的产生2014/11/715技术开发•技术开发–通过应用研究、开发研究把科学技术上的发现或发明转化为社会生产的全过程•技术开发包括广义和狭义两种–广义的技术开发：包括与产品、技术发展相联系的定向技术研究、应用研究、开发研究直到生产的全过程。也可以说它包括整个技术进步活动中的技术发明、技术革新和技术推广三种相互关联的环节。–狭义的技术开发：不包括基础研究，仅仅包括从应用研究、开发研究直到生产过程技术开发的概念2014/11/716•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•分类研发的主体和分类2014/11/717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•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2014/11/718通信设备研发示例—手机2014/11/7192014/11/720网络规划•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的目的2014/11/721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•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2014/11/723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•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2014/11/724网络规划实例-GSM移动通信网•预测小区覆盖半径，判断能否满足用户要求•工程中覆盖预测思路的主要推进过程覆盖预测2014/11/725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2014/11/726•采用8字型天线无乡镇有乡镇•根据话务密度规划每个小区所支持的容量•工程中容量规划思路的主要推进过程容量规划2014/11/727小站型基站基站扩容、小区分裂热点增加微蜂窝建设双频网分担话务•是衡量移动通信系统的重要方面•规划指标要求–传输质量要求•国内、国际端到端连接的全程响度评定值（OLR）的指标要求–OLR最大＝29dB，OLR最佳＝10dB–接续质量要求•呼损率应不大于5％•在话务密度高的地区采用2%–稳定质量要求•原CCITT把话音质量划分为五级进行评分•移动通信一般要求为3、4级即可满足要求服务质量2014/11/728•经济评价的概念–对通信工程的经济合理性进行计算、分析、论证，并提出结论性意见–提供可靠的决策依据：在经济上是否可行•特点–通信网络具有全程全网、普遍服务性等特点•需要在业务稀少区域建设网络和提供24小时服务–评价方法具有多样性•通信网络数量多，种类差别大–单项目经济效益评价难度较大•通信网络是周期性、滚动性建设–项目能否产生直接效益标准不同•评价方法–通过多方案比较，运用定量分析与定性分析相结合、动态分析和静态分析相结合的方法成本规划—经济评价决策2014/11/7292014/11/730工程设计与实施通信工程建设项目中的参与方2014/11/731设计单位进行工程查勘提供详细设计文件编制工程概预算设备商提供设备配置参数提供设备组网应用解答设备清单事项监理单位反馈设计实施情况反馈设计中的问题沟通与运营商、施工队相关工程事项施工单位按设计施工沟通工程费问题反馈设计实施问题运营商提供建设项目要求提供设计基础资料指派相关配合部门立项阶段实施阶段验收投产阶段中长期规划项目建议书可行性研究初步设计年度计划施工准备施工图设计施工招投标开工报告施工初步验收试运转竣工验收编写技术规范书设备采购或招标签订设备合同办理进口手续设备到港商检随工验收生产准备出厂检验投产建设项目基本建设程序工程设计工程施工工程验收通信工程设计简要流程332014/11/72014/11/734机房类型租用机房自建机房：自建一层通信专用机房、自建彩钢房、隐蔽机房室外站、边际站太阳能基站机房查勘记录：站名、站址、站号、类型、结构、位置、面积、是否需要加固等。工程查勘—机房2014/11/735工程查勘—机房内主设备及配套设备BTS主设备GSM900主设备DCS1800主设备TD主设备其他配套走线架室内地线排室外地线排馈线窗电源及配套交流配电箱组合开关电源蓄电池（BATT)空调SDH主设备微波传输主设备SDH主设备ODF架DDF架2014/11/736施工图纸—室内设备平面图及清单室内设备平面布置图及安装工程量表2014/11/737施工图纸—室内走线架布置图室内走线架布置图及安装工程量表专题五2014/11/738网络运行管理•功能–实现对通信网络运行全过程实时的维护、监控、管理，具有“全程全网”特性•对各专业网络进行集中监控、数据统一制作、资源统一调度、性能分析、网优方案集中制定等指挥调度与管理•目的–保障通信网络运行稳定可靠–预防