數據通信的基礎知識精選(九篇)
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第1篇：數據通信的基礎知識范文
關鍵詞:數據通信;計算機網絡;教學改革;實驗教學
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)34-9885-02
Several Thinking of Making of Data Communication and Computer Network Course
GAO Chao
(School of Electronic & Information Engineering, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China)
Abstract: In order to improve the teaching effect of data communication and computer network course, it analyzes the characters of this course, discusses the choice of teaching book, and researches the ways of teaching. It also studies the experiments setting. It emphases the idea of keeping pace with times in the making of course.
Key words: data communication; computer network; teaching reform; experiment teaching
1 引言
隨著通信技術和計算機技術的飛速發展,網絡已經成為信息化社會的核心技術,對社會各個方面都發揮著重要的影響。筆者所在學校開設數據通信與計算機網絡課程已有多年的歷史。作為通信工程、計算機等專業的一門重要專業課,能否學好此課程對學生的未來發展有著重要的影響。為了讓學生更好地掌握網絡理論知識和培養實踐能力,有必要深入研究和探索課程內容設置、教學方法手段、實驗教學等環節,在借鑒和學習各高校經驗的基礎上[1-4],建立并實施了適用于新形勢的課程教學方案。
2 教材的選擇
數據通信與計算機網絡是一門理論與實踐兼有的專業課,是計算機和通信兩種技術相互滲透和結合的產物,在信息系統的構建和信息傳播領域有著廣泛的應用。本課程的任務是使學生掌握數據通信與計算機網絡的基礎知識和基本原理,包括基本概念和術語、數據通信信道、數據傳輸技術、數據通信組網設備、計算機網絡及其體系結構、計算機網絡協議、局域網、計算機網絡的重要技術及其新進展等內容。與此同時,還要培養學生理論聯系實際的能力,讓學生能夠獨立解決一些簡單的工程實際問題。目前國內大學選用的教材主要有三類:第一類由國內知名教授編寫,比較符合中國大學教育的傳統方式,但是知識更新較慢;第二類是國外經典教材的翻譯版本,內容好壞受翻譯者的水平的影響較大;第三類則是直接使用最新國外原版教材,不過這對學校師資水平和學生能力有較高的要求。筆者經過多年的教學實踐,結合所在學校實際情況選擇了理工大學謝希仁教授編著的《計算機網絡》最新版。
3 教學方法研究
3.1 明確教學目標
根據課堂調查,大多數學生在學習本課程前對網絡聊天、下載、電子郵件等網絡應用就已十分熟悉,對于學習本課程的興趣也比較濃厚,期待著能夠在課堂上學到各種使用和建設網絡的技能。然而本課程的知識點較多,理論性較強,內容比較抽象,如果照本宣科地講授,學生往往忙于記憶各種協議名稱和概念,感到課堂上沒有學到什么實用的技能,從而失去學習興趣。
針對這種情況,教師應該在課程開始時就讓學生了解這是一門偏重于理論的課程,重點是對網絡工作原理的深入了解,實踐技能的鍛煉將被安排在后續的實驗課程中。同時也要讓學生明白,學習理論知識和培養實踐能力并不矛盾,只有對網絡原理有了深刻的認識才能事倍功半地掌握各種實際操作技巧。
3.2 優化教學內容
計算機網絡技術發展迅速,為了適應時展,有必要不斷修訂教學內容。對一些已經陳舊的知識如X.25、幀中繼等可以減少教學時間,只簡單描述其基本原理;與此同時,在滿足教學大綱要求的基礎上適當地補充新鮮內容,讓學生了解工業界和學術界的最新進展,起到開拓學生眼界,為進一步學習指引方向的效果。
3.3 通過實例提高興趣
當前大學生們對計算機網絡已經十分熟悉,但是還不能把具體的使用經驗和抽象的網絡原理聯系起來。教師可以從學生熟悉的網絡軟件著手,通過分析其工作過程來講解網絡工作原理。例如在講解網絡傳輸模型的時候,設定兩個用戶通過QQ聊天的場景,使用啟發式教學方法向學生提出問題,讓其思考數據需要通過哪些協議層次,以及各層協議實體為了將數據正確地傳遞到目的地需要做出什么樣的工作。這種方式可以提高學生的學習興趣,讓他們感覺到書本上的理論不再抽象空洞,而是和實際生活密切相關的,從而達到較好的教學效果。
在講解各種協議工作原理的時候,教師可以在課堂上使用Sniffer、Ethereal等軟件捕獲數據包,用直觀的例子讓學生觀看到該協議的實際工作流程,并與書上的描述進行比對,從而加深印象。
4 實驗教學建設與改革
計算機網絡課程雖然在課程定位上偏重理論,但并不意味著可以忽視對學生實踐能力的培養。為此我們給本課程安排了課程內實驗和獨立的綜合實驗。
課程內實驗與課程講授同步進行,主要任務是幫助學生理解課堂講授內容。此類實驗以驗證性試驗為主,主要內容有常見網絡命令的使用、使用數據包捕獲程序分析ICMP、ARP、TCP等協議的工作細節等。
網絡綜合實驗則為獨立開出的一門實驗課程,側重于培養學生的動手能力。實驗內容設置上安排了很多實踐性較強的內容,包括小型局域網的組建、路由器交換機配置、網絡服務器的安裝等。綜合實驗的實驗教材參照社會認可度較高的各種網絡認證考試編寫。學生在完成綜合實驗后能夠掌握一些實用網絡技能,不僅學會使用網絡、管理和建設網絡,也能夠參加各種認證考試,增強就業競爭力。
5 結束語
本文針對計算機網絡課程的教學,從教材目標、教學內容、教學方法、實驗安排方面提出了幾點改善教學效果的方法。為了應對網絡理論和技術的飛速發展,計算機網絡的課程教學也必須緊密結合實際不斷改革創新,才能培養出更多高素質的專業人才。
參考文獻:
[1] 中國地質大學教務處. 改革與探索[M]. 北京:地質出版社,2005.
[2] 劉彥保. 計算機網絡課程教學改革探討[J]. 高等理科教育,2007(3):78-81.
第2篇：數據通信的基礎知識范文
關鍵詞：通信工程專業；課程體系；模塊化
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）49-0059-02
隨著科學技術的發展，社會經濟體制的轉型，地方高等院校對于專業和課程設置等建設也正在進一步變革。通信工程作為理工科大學的一個重要專業，截止2006年6月，我國設有通信工程本科專業的學校達到246所，年招生人數達三萬人左右，就業競爭激烈，這給地方院校的通信工程專業學生的培養也帶來了一些新的變化和挑戰。加強課程體系建設，對提高高等教育教學質量，增強社會競爭能力是十分重要的課題。本文針對地方高校通信工程專業在課程體系建設中，如何體現專業特色，培養符合社會需求的應用型人才，提高大學生的就業競爭力進行探討。
一、通信工程專業的人才培養
1.通信工程專業的培養目標。通信工程專業的培養目標為：本專業培養能為社會主義現代化建設服務，德智體美全面發展，具有較高文化素質修養、敬業精神和社會責任感，掌握通信工程及相關專業的基本理論知識，能在通信領域中從事設備研發、設計、維護、運營和管理的高級工程技術人才。對于不同類型的學校，在滿足本規范的基本要求的前提下，應根據自身的辦學定位，體現各自的辦學特色。
2.通信工程專業的基本專業知識體系結構。在構建通信專業知識體系過程中，要努力做到六個統籌考慮：①知識體系與培養目標、培養手段和認知規律統籌考慮；②專業知識與人文素質教育統籌考慮；③強化基礎理論、拓寬專業知識面與整合更新教學內容統籌考慮；④理論課程與實踐課程統籌考慮；⑤必修課程與選修課程統籌考慮；⑥應用能力、創新知識與綜合素質培養統籌考慮。通信工程專業的學科基礎知識體系主要涵蓋四大知識領域，分別是電路與電子學知識領域、信號系統與控制知識領域、計算機知識領域、電磁場知識領域。
二、課程體系改革措施
在厚基礎、寬口徑、強能力、高素質的人才培養基本思想指導下，結合地方高校發展的實際，具體措施主要體現在以下幾方面。
1.加強學科基礎課程的教學，以課程的整體優化來指導局部的教學改革。電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子技術、信號與系統、數字信號處理、電磁場與電磁波等課程構成了學科基礎課的核心。為了使學生在知識結構上具有“基礎扎實、適應面廣、實踐能力強”的特點，我們對課程內容進行整合更新，優化理論課程體系，改進課堂教學。例如：數字信號處理課程與信號與系統課程的知識合理分配。數字電子技術中，EDA知識與專業課中FPGA的應用知識的整合；電磁場與電磁波和微波技術、天線技術的知識體系優化；信息論與通信原理內容合理分配等等。另一方面，我校通信工程專業在自治區內是從高考一本線以上招生，學生素質相對較好，其中有一部分學生面臨考取研究生的需求，針對電子信息類考研的課程，突出重點，加強這方面的理論教學。既滿足了學生進一步深造的需求，也實現了厚基礎、寬口徑的培養理念。
2.增加通信工程專業導論課。開設通信工程專業導論課，是為了使通信工程專業的同學在大學一年級時，就能領先一步了解自己所學專業的重要現實意義，以及應用環境。進而在大學四年的學習中能有針對性地對組成通信框架的各個部分的具體細節做深入的學習和理解，從而避免學習的盲目性和一二年級時的迷茫心理。
3.面向社會需求、改進專業課程教學。通信領域是當今技術更新最快的領域之一，各種通信技術層出不窮，對人才的需求呈現出新的特點：一是3G已進入商用，各大運營商要完成3G網絡的建設，GSM和3G網絡優化人才需求急劇擴大；二是通信設備制造商近年來發展迅速，對從事研發和生產類的技術性人才需求旺盛，尤其是具有掌握通信理論，電子設計能力人才需求呈現較大缺口；三是集通信網絡、軟件設計一體的科技公司對人才的需求旺盛，基于3G平臺的應用開發將是目前的急需人才。因此，在總體把握“夯實基礎、拓寬口徑、強化個性、善于創新”的基礎上，推進人才培養的分類指導，在專業課教學方面，采用模塊化教學，以適應社會需求的多樣性和通信技術的飛速發展。根據社會需求，我們對畢業生就業情況的調查，主要就業領域分布在①GSM和3G網絡優化、通信網的設計、施工等領域；②在通信設備制造商從事售前、售中、售后等技術服務；③通信運營企業，從事電信運營、管理；④有線電視公司以及其他專用通信部門，如民航、部隊等。為此，根據專業方向，設置相應的專業選修課模塊。通信網絡與交換方向。該專業培養在現代通信網與交換等多個層面上，進行現代通信技術應用、工程設計、設備制造和網絡運營的高級技術人才。培養目標是熟悉通信設備和系統的基本原理與性能，掌握通信系統構架與組網技術。具有網絡設計與建設、管理與運維等操作能力，同時掌握通信基本理論，具有較為深厚的專業系統知識。適應通信領域內網絡、系統、設備及信息交換、傳輸、處理方面的應用、安調與維護工作。主要專業課程有：計算機通信與網絡基礎，現代交換技術，光纖通信、微波與天線、移動通信、現代通信網絡、現代通信工程設計等。就業方向：通信設備生產企業、電信運營商、公安、民航、廣電等特定行業需求的人才。計算機通信（寬帶數據通信方向）。本專業培養從事計算機網絡及寬帶數據通信系統設備進行現場安裝、配置、調試、管理與維護第一線的高素質技能型人才。培養目標是：掌握數據通信、網絡通信的基本原理，計算機軟硬件基本操作，寬帶接入、數據庫開發與維護等技術。具有較強的網絡設計、施工、維護等基本能力，并具有跟蹤寬帶數據通信的新技術、新發展的能力。主干課程：計算機通信與網絡基礎、數據庫及其應用、操作系統、JAVA語言及其應用、交換機與路由器配置技術、光纖通信技術、移動通信技術、現代程控交換技術、寬帶接入網技術等。就業方向：面向通信企事業單位從事計算機通信和數據通信等相關工作，也可到各類網絡公司從事網絡通信技術工作。
4.適應社會的畢業設計、畢業實習的指導方式。根據教學計劃，畢業設計和畢業實習基本都安排在第八學期。這期間，許多用人單位的崗前培訓、見習期也都安排在這期間進行。這往往造成學生投入畢業設計的時間和精力的不足，達不到預期效果。因此，畢業設計可以分兩大類，一類是學生在校內選做校內指導教師的題目；另一類是在校外，根據學生在見習單位的實習情況，指導學生選擇好結合崗位、生產實際的畢業設計題目，并與企業協商，聘請有經驗的現場工程技術人員進行聯合指導，共同完成指導學生畢業設計工作。這樣，既完成了畢業設計、畢業實習的教學環節，提高了學生的實踐創新能力，又滿足了用人單位的實際需求，使學生較快地進入工作角色，也進一步提高了學生的就業競爭力。
三、問題與思考
盡管經過幾年的改革與建設，通過采取上述一系列措施，使得我們地方院校的通信工程專業的課程體系方面，更加符合我校的實際情況。但我們也清醒地認識到，專業建設的發展與經濟社會快速發展對高等教育的要求還有很大差距。主要表現在：①實驗室硬件的建設，在同類院校中具有絕對優勢的亮點項目不多；②師資隊伍中缺乏具有較高水平的學術帶頭人；③產學研合作雖取得了顯著的進展，但是形式單一；④畢業生就業率持續走高，受到社會的好評，但是在重要的技術崗位或關鍵崗位的人數還不多。因此，我們根據地方院校的特點，從課程體系調整、課堂教學改進等方面對應用型人才培養模式進行探討，目的就是更好地培養具有自己專業特色的適應社會需要的有用人才。
參考文獻：
[1]孫云山，劉婷，張立毅.我國通信工程專業的發展現狀[J].太原理工大學學報，2006，（24）：85-86.
[2]高等學校電子信息科學與工程類本科指導性專業規范[M].北京：高等教育出版社，2010.
[3]于慧敏，黃愛萍.信息與通信工程特色專業教學改革[J].電氣電子教學學報，2010，32（6）：96-98.
[4]張毅，郭亞利.通信工程（專業）概論[M].武漢：武漢理工大學出版社，2007.
[5]陳正宇.應用型本科院校通信工程特色專業建設的思考[J].科技信息，2008，（4）.
[6]成強，張奇惠.電子信息專業本科畢業論文改革實踐[J].紹興文理學院學報，2010，30（7）：84-87.
第3篇：數據通信的基礎知識范文
關鍵詞：物聯網（IOT）；Zigbee；無線傳感網（WSN）；課程建設
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0140-05
一、引言
《物聯網系統應用設計》是高職物聯網專業或應用電子技術（物聯網方向）專業開設的一門專業核心課程。它是在學生學習電工原理、模擬電子電路、數字電子線路、電子線路CAD設計、C語言程序設計、單片機應用技術、嵌入式應用技術、傳感器應用技術、RFID無線射頻識別技術與應用等課程后開設的。為了銜接現有高職學生的專業知識結構和專業技能，克服物聯網信息量廣，知識跨度大的問題，加上現有高職學生學業時間短，專業基礎知識不扎實等因素，力求以將專業知識傳授和專業動手技能相結合的原則，依據物聯網企業對人才能力的需求，通過該課程設計作為引領，在完成該課程及實訓標準后，通過課程設計及實施，努力打造出一門讓專業教師能夠上手教學與操作的，讓學生能夠掌握的，學生畢業后其能力可以滿足目標人才市場IOT知識和技能需求的課程。
二、物聯網企業目標崗位人才需求與學情教情分析
（一）學情、教情分析
《物聯網應用系統設計》是本校信息工程學院應用電子專業（物聯網方向）專業培育方案中一門核心課程，也是一門新的課程。培養物聯網企業目標崗位人才，課程建設顯得尤為重要，必須探索與時俱進的、有代表性的、實施有效的教學內容和教學方法。
從教師團隊來看，本項目具有寬泛的知識體系結構，沒有合適的參照物，如何從一望無垠的物聯網知識海洋中提煉出企業需求的必要的知識體系結構對我們的團隊是一個巨大的挑戰，同時，內容的選用、項目的應用以及軟硬件的實現，在時間短，要求高的前提下，我們面臨的是能力資本、時間資本、資金成本的多重挑戰，如何走好每一步是我們必須面對的。
從學生層面來看，學生在校期間，掌握系統知識學生的比例并不高，不同的學生偏科較為明顯，想學的就多學點，不想學的幾乎根本不學習，這將導致學生整體知識構架的不平衡，知識內容掌握的不夠穩固，從而導致基礎差，興趣低的惡性循環在整個學生團體中蔓延，努力改善教學模式或方法，加強對學生的正確引導，提升學生的專業基礎知識和專業能力及興趣是我們毋庸置疑的使命。
（二）物聯網企業目標崗位人才需求分析
隨著國家對物聯網行業的大力投入，物聯網相關企業如雨后春筍般的不斷涌現壯大，相關的社會需求也不斷的提高，但從現有的渠道來看，真正運用到實處的，即落地的項目相對偏少，原因如下：物聯網應用系統的成本相對較高，有需求的地方，如果不是具備較高實力的或利潤率較高的企業或單位是無法實施的，即使它有這個需求；此外，物聯網的應用，在技術門檻上得到了充分的體現，它的技術環節從軟件到硬件，從單一產品到系統集成，從單次的銷售完結到系統集成后長期的技術服務支持等等注定對物聯網應用系統企業的財力和技術能力要求變得異常的高。而其他物聯網相對單一產品的企業，因為沒有能力贏得最終用戶的物聯網系統應用訂單，而使得物聯網應用市場的發展在規模上受到限制。
因此，物聯網企業可以粗粗地分為兩類，請參見表1。第一類，A類企業是有物聯網系統集成的企業（大中型企業），具有系統集成所必要的資質，當然系統的集成應用開發及代表產品研發能力都是必須具備的，企業的資金、人才、資產等都是大規模的。第二類，B類企業是產品單一研發生產企業（中小型企業），也沒有足夠能力和資質去做系統集成工作，無論是資金、資產還是人才等方面都是捉襟見肘的。
目前，A類企業則是物聯網系統應用的主導單位，研發能力、系統能力、市場能力都非常有規模，企業員工的學歷要求、能力要求都比較高，高職類畢業生短時間內難以進入，此類企業相對B類企業的數量所占的比例是少的，存在的問題就是小的項目不愿做，也沒有精力去做，只是承接國家的或其他大的物聯網項目，這樣給中小物聯網企業市場應用環境構成相對薄弱狀態，即形成IOT人才和技術大基數的需求。而B類企業具有專項產品或技術的研發，此類企業更具有靈活性和創新能力，是整個物聯網市場的有生力量，盡管他們沒有能力獨立完成整個物聯網系統應用的項目，更多的時候，把自己造就成A類企業的某個或某類產品的供應商，B類企業面臨的挑戰是產品、市場、資金、人才及技術流動等。這里，為我們高職畢業生進駐物聯網企業各個目標崗位，特別是研發崗位提供了良好的空間。
按照分布的模式，預計市場上A類巨型企業的數量小于20%，B類中小企業的數量大于80%以上，物聯網市場需求，大項目的基數小于整個份額的15%或更少，小項目將大于85%或更多。因此，只要我們的學生有足夠的IOT技術知識和技術開發運用能力，是可以從容地走向物聯網企業的。
根據上述的分析，我們可以清楚地知道我們的學生直接走進企業的目標崗位有如下幾種：首先是眾多的中小物聯網相關企業，即B類企業，企業人數在150人左右或以下，這些企業所需要的核心崗位就是研發崗位，非核心的崗位有銷售崗位、質量以及生產崗位，這些崗位存在著大量的市場需求，而且由于人員不足等原因，要求進入企業的員工具備多工種的能力，就是希望所招收的員工在專業能力上既要有廣度，又要有深度。其次才是A類企業，這類企業的構建比較完整，分工比較精細，只要求你有深度就行，廣度要求相對偏弱。因此，我們的學生能夠面向的崗位僅有市場及營銷崗位、系統集成施工及相關技術支持或技術服務等崗位，這類企業中的研發崗幾乎都是被博士和碩士研究生所壟斷，本科畢業生作為研發人員都相對比較少。結論就是我們物聯網專業的畢業生走向社會，能夠走進的物聯網目標崗位包括：研發崗，市場及營銷崗、生產崗、質量崗、系統集成及監理崗、技術支持或技術服務崗。
（三）課程設計的階梯教學效果與核心目標崗位思路形成
按照物聯網專業技術的能力要求將上述目標崗位分為3類，第一類甲類：研發或研發助理崗；第二類乙類：技術支持和技術服務崗；第三類丙類：市場營銷或其他崗。所以，《物聯網應用系統設計》課程的設計的宗旨在于適應物聯網企業社會市場的需求，滿足上述闡述的典型的甲、乙、丙三類目標崗位。本課程的開發，既側重于基礎的銜接，又盡可能地做到有典型性和針對性地體現了物聯網應用系統的硬件設計、軟件設計、系統集成設計的核心要素，簡約而不簡單。在相對短暫的時間里，努力使同學們能夠通過自己的實踐，構建出物聯網應用系統的原型，掌握核心的專業技能，以滿足市場對物聯網專業人才的需求。
根據同學們先前的基礎情況、學習態度、學習能力和以往的經驗，同樣的課程教學方法和實訓鍛煉其完成后的結果是不一樣的，請參見圖1.學生專業學習狀態分析，一個班級大于30%的同學（優秀同學GS1）能夠掌握目標課程的80%或更多的課程內容；大于40%的同學（良好同學GS2）能夠掌握60%以上的課程內容，小于30%的同學（合格同學GS3）所掌握的課程內容將小于60%或更少的課程內容。在同樣的教學環境下，形成了階梯狀的教學效果，即優秀同學其目標崗位可以是甲乙丙三種崗位的物聯網相關企業，良好同學選擇目標崗位可以是乙和丙類崗位的物聯網相關企業，合格的同學則目標崗位或許只能丙類的物聯網相關企業，請參閱表1.所示。
因此，本課程的核心目標是使的優秀的同學能夠進入B類物聯網相關企業的研發崗或研發助理崗，學習的稍微弱一些的同學可以進入A或B類物聯網相關企業的技術支持或技術服務崗位，對于僅僅學習到物聯網的影響概念或知識體系比較薄弱的同學，則可以進入A或B類物聯網相關企業的市場和營銷崗或其他崗位。綜上所述，本課程設計目標崗位的核心是：研發助理崗或研發崗，此核心崗位可以包含或兼容本專業幾乎所有的技術崗位，是關鍵要素，即解決學生就業和IOT企業人才需求等問題的主要矛盾。
三、課程設計的原則與目標
（一）課程設計原則
注意銜接。課程的安排是使學生承接以往的知識并加以擴展，盡可能使學生的知識結構形成一步一個腳印，避免跳躍或根本無法逾越的尷尬局面產生，同時，保證專業學習的要求。
點面結合。從傳感器到傳感節點，再從傳感節點的兩點通信到網絡通信，從有線模式擴展為有線加無線的模式，從簡單的控制系統到數據庫應用系統。
提升興趣。以實戰項目為主線，將相關知識節點加以提煉，應用于項目的具體環節，使學生明白項目需求，強化學生們的動手能力，相對系統地完成課程內部相關項目，最大限度提升學生們的學習興趣。
提高課程實施的性價比。課程部分內容采用仿真加軟件的模式，在不影響教學質量的前提下，較大空間地降低成本。此外，關鍵部分內容，采用實物模塊學習，具體項目的構建及模塊及系統應用軟件的實現等。
面向崗位。企業的生命力在于創新和研發，本課程的教學方法側重于培養學生們進入企業后的產品項目開發的基礎能力，使其畢業后，自然適應企業的需求，并且部分優秀學生初步具有產品項目研發的基礎能力。
強化基礎。課程設計注重基礎知識的學習和鞏固，不僅僅是硬件，還包括軟件、協議、系統、測試等等相關要素，一切從基礎著手，最大限度強化基礎訓練。
融合知識。對課程的設計考慮到綜合復習和提升學生們已經學習過的多方面專業知識，包括傳感器、單片機、嵌入式、電子線路CAD、無線射頻技術及應用等等課程眾多知識的融合應用，系統引入新的知識，如Zigbee、WSN、WIFI、GPRS、藍牙、云計算、數據安全、數據融合等等。
（二）課程建設目標
通過課程教學，在專業能力上努力使學生達到：了解物聯網關鍵技術和新技術，如物聯網安全技術、數據融合技術，云計算技術等；理解物聯網近程通信相關技術，如Bluetooth藍牙技術、WiFi技術、Zigbee技術等；初步掌握物聯網系統的體系結構和基本概念；能夠理解和應用物聯網無線傳感網技術；能夠理解物聯網系統各產品的結構、參數及生產質量標準；熟練使用物聯網應用系統軟件項目開發工具IAR、Keil等；可初步承擔邊緣產品的輔助設計、參數測試或檢測等相關能力；能夠策劃、設計并實現基礎的物聯網應用系統。
通過課程教學，在方法能力上，則培養學生具有自我完善、自主學習新知識的能力。能夠通過各種渠道，獲得所需知識的能力；培養學生收集技術資料能力、撰寫技術報告、獨立工作的能力；初步培養學生計劃、組織、實施、評價的能力；培養學生科學思維、協作，創新，以適應學生職業生涯發展需要的能力。
通過課程教學，在社會能力上，則努力要求學生做到良好的與人溝通和團隊協作的能力；培養個體的自信心、進取心和責任心；能夠滿足客戶需求、按時完成項目的能力；學會計劃、組織、領導和控制能力；養成守時、自強、堅韌、創新和務實的作風。
四、課程設計最大限度滿足企業人才知識技能需求并且注重與學生現有知識和能力的銜接
從物聯網相關企業人才需求的調研及分析中，我們不難發現，企業需要的是具有一定電子及物聯網專業技術知識和專業能力的、同時具有較強自主學習能力的、肯鉆研而且肯付出敢于突破企業瓶頸的員工。
高職學生進入學校進行專業學習的時間最多也就是4～5個學期。要把他們從入校時對電子專業及物聯網技術一無所知到走出校門時培養成為能夠滿足物聯網及電子類相關企業需求的專業技術人才，這無論是對于專業建設和課程建設都是一個挑戰。為此，如何能夠尋找出一條學生可以接受，教學上可以實施，學生所學的知識和能力又被企業認可的關鍵知識和技能路徑，將成為我校應用電子專業（物聯網方向）辦學成功的標志。
按照這種思路，采用倒推的辦法，在第一學年就完成了基礎專業知識的教學，它們包括：《電子技術與實踐》、《C語言程序設計》、《電子線路CAD》、《單片機應用技術》等。而第三學期則學習完《傳感器技術與應用》、《嵌入式技術與應用》、《無線射頻識別技術》等物聯網相關課程以后，在第四學期引入《物聯網應用系統設計》課程。此時的學生對單片機、傳感器和嵌入式系統應用有一定的了解和實踐，對串口通信也有基礎鍛煉，但學生平均專業知識和技能的掌握相對而言不夠鞏固，運用點對點和點對多點的有線通信、擴展到無線通信、路由功能以及Zigbee協議棧的無線傳感網絡（WSN），使學生有一種登梯而上、循序漸進的知識和能力的成長過程，學習興趣和效果得到體現。
此外，物聯網技術運用的實質是將傳感器的數據通過有線和無線通信將數據傳輸給后臺，后臺根據應用策略，進行分析、判斷和控制等手段對收到的傳感器數據進行響應。在此之前，傳感器和后臺數據庫都已經屬于成熟的技術范疇，系統難度最大的相對而言就是數據的無差錯通信。數據通信是物聯網能夠形成的唯一橋梁，也是物聯網相關企業在這方面的技術力量相對薄弱的地方，所以，擁有各種數據通信的技術能力的企業，在市場運營中，就會有非常強的競爭性，因此，有線無線數據通信技術是企業渴望自己的技術員工所擁有的核心技術能力之一。
《物聯網應用系統設計》課程設計正是出于考慮到學生現有能力和企業核心競爭能力的無縫銜接，從有線到無線到網絡通信的構架展開的。本課程是物聯網應用系統技術的綜合體現，也是對學生入校以來所學物聯網知識及技能的檢驗和提升。在實際的課程建設和教學實施過程中，我們采用的是溫故而知新的策略以求達到完美銜接的效果。盡管學生現有的專業知識和專業能力能夠達到崗位專業基本要求的比例通常比較低，可喜的是，隨著學校層面、老師及學生等各方面積極因素的不懈努力，學生們綜合的專業知識和技能的平均水平正逐年向好。
五、課程、實訓和教學方法的選擇與構建
課程內容和實訓內容的選擇源于企業具體的實踐項目，也是按照技術的演進自然而然形成的。基本思路如下：從有線到無線；從近程到遠距；從仿真實現到軟硬件實戰；從獨立的點到點對點連成的線，再從線與線的連接形成到面，最后從不同的面構成立體的信息采集、通信網絡傳輸、智能監控的物聯網模式。此外考慮到本專業是從電子類背景走向物聯網，因此課程的重點放在了傳感節點，近程有線和無線傳輸，包括傳感器網絡的數據通信上，而對于后臺遠端的應用層及數據庫設計基本上就沒有涉及，所以，課程的項目應用重心在培養學生們對傳感器硬件的底層驅動、傳感網絡的數據傳輸，數據通信協議應用等。
由于現在的傳感器件、模擬器件、數字器件的驅動都是需要通過編程序才能完成，因此，電子類的學生需要掌握的不再僅僅是模擬數字電路了，如果軟件編程能力不行，對個人就業能力來講，就顯得格外單薄，幾乎很難找到理想的工作崗位，軟件已經成為應用電子技術專業（物聯網方向）學生不可或缺的重要專業技能之一，所以，本課程的實踐或實訓內容的前幾個模塊，如節點對節點有線或無線數據通信，節點對PC機串口有線或無線數據通信等，就是有針對性的鍛煉和提升學生們的邏輯思維和軟硬件應用開發能力的，總之就是培養和訓練電子（或物聯網相關）類學生做到“硬件須更好，軟件也不差”的理想境界。
（一）以實戰應用系統為主線，展開課程
為了培養學生理論應用于實踐的能力，課程設計以實戰應用系統為主線，展開教學，目前主要設計了三個應用系統，表2給出了物聯網應用系統設計課程的教學內容設計。
基于總線模式的智能家居監控系統。利用學生對單片機應用技術、嵌入式應用技術、無線射頻識別技術與應用、傳感器技術與應用課程的基礎學習，以Keil系統集成應用為工具，引導學生進行項目編程；完成串口點對多點通信技術；完成基于485總線的點對多點通信技術；進行通信協議設計；深入理解物聯網體系架構以及物聯網應用系統開發環境。
基于無線模式的智能家居監控系統。通過學習以nRF24L01為主導的無線通信芯片，學會SPI總線的編程與數據通信；理解無線路由協議；理解無線通信協議；了解Bluetooth藍牙技術、WiFi技術和GPRS技術。
基于Zigbee模式的智能家居監控系統。使用Zigbee無線硬件平臺；運用IAR系統集成開發工具完成Zigbee無線軟件應用；利用物聯網傳感器及檢測技術；理解Zigbee協議棧結構及原理；通過學習CC2530原理及應用；構建物聯網智能家居監控系統；了解物聯網數據安全、云計算和融合技術等。
（二）以項目團隊為抓手，提升動手實踐能力，展開實訓
通過本院物聯網研究所、本專業教研團隊和物聯網企業專家等構成的團隊對課程設計進行專門的分析和論證，構建出以下的實訓內容：
基于TI公司的Zigbee無線傳感網芯片，運用IAR開發工具，訓練學生進行物聯網芯片內部的關鍵功能的驅動編程，如定時、中斷、通信、低功耗等等；
學習并分析Zigbee協議棧，訓練學生構建基礎的無線傳感網絡的數據通信應用實踐，完成基于Zigbee的點對點和點對多點的數據通信；
最后，給出一個簡易智能家居監控系統，訓練學生團隊完成一個相對真實的物聯網應用系統環境，包括傳感采集、無線傳輸和控制執行系統。
按照上述的分析和論證，如表3所示，給出了物聯網應用實訓課程的具體內容。
（三）以檢查―反饋為主導的教學方法和手段
以項目驅動為依托，將知識點穿插其中進行學習，在完成項目的過程中，自然而然地將知識點的內容學習和吸收。項目驅動法是將項目任務進行分解，抓住關鍵的、核心的任務進行講解、分析、引導、演示、討論、互動，引領學生完成復雜的項目任務，并且拓展相關子任務讓學生自主完成，然后核查完成的結果。
應用多媒體將課件、錄像、動畫等教學資源和教學內容生動地展示給學生。激發了學生的興趣，也極大地有助于學生對知識的理解和掌握，更加加深對知識點的理解、記憶和運用。
運用課堂五步教學法，即“講解”、“跟進”、“核查”、“鞏固”、“提高”五個步驟，實現教、學、做一體化。在此過程中，運用理論和實踐相結合的理念，手把手地引導學生完成核心項目任務；添加鞏固知識、能力鍛煉的任務，要求學生個體自主完成項目分支任務，將教、學、做有機結合，使學生在教學過程中，既要動腦又要動手，不斷認知，完成了知識和技能在不斷的教學實踐中，逐漸地完成從感性認識到理性認識的升華。
六、課程建設成效
學生經過本課程118個學時（68課時學習+50課時實訓）的實際學習訓練，采用項目驅動的方式，個體學習操作配合團隊合作學習操作的模式，將教、學、做三位一體且集教學和學生能力培養相融合的模式，最大化地增強學生的學習能力與學習效果，努力將應用電子技術（物聯網方向）專業學生中不小于40%或更多的同學初步具備物聯網系統基礎構建模式的能力，能夠獨立理解互聯網絡的原理實現和實施部分或大部分相關輔助開發的工作，初步學會使用模塊化編程的方法等多種知識和技能。學生的專業學習興趣的提高，專業知識和專業能力初步滿足物聯網市場人才招聘的要求，其中10%左右的同學就業于物聯網研發崗或研發輔助崗，企業用人單位對學生的評價和用人需求越來越好，教師團隊和教師教學水平也得到充分提高，教學資源、教學網站等已初步構建。
通過不斷的努力課程建設逐步系統和完善，主要的成果有：課程實戰項目；用于實訓的應用項目基本完成過半；課件也在不斷更新完善之中；課程教案基本成型；課堂教學效果正不斷改善，實訓內容已經趨于成熟，建設了教學題庫，學生的學習興趣和實踐能力也隨之增加，已經有部分優秀畢業生進入物聯網企業的研發崗位，還有一些同學進入技術支持以及服務崗位。與此同時，初步建設了課程教學指導應用網站。
當然，由于此門課程設計的知識和能力要求都比較高，教師團隊也是在不斷學習、不斷摸索和不斷的成長過程中。特別是在項目編程實踐軟硬件實現上，常常遇到這樣或那樣的問題，一些看起來微乎其微的小問題，到最后真正解決問題時，仍然耗費教師巨大的精力和時間成本。
《物聯網應用系統設計》課程還是處在起步和發展階段，后續要做的工作非常多，最關鍵的工作就是每一個項目的設計、仿真、編程、軟硬件聯合調試、系統應用實現；還有課程課件的精細化設計安排；技術知識模塊的深入學習與消化；課程視頻的拍攝與上網等等，未來之路仍然是任重而道遠。
七、結束語
本文根據物聯網企業人才招聘目標崗位技術需求與學情、教情分析，構建物聯網應用系統設計課程的設計原則和目標，通過對專業知識、專業能力、專業目標崗位進行分析，課程設計的內容最大限度地注重學生現有知識技能水平與課程需求知識技能水平的銜接，構建出以項目為載體的課程內容和實訓內容。運用不斷改進的教學手段和方法，力求使學生在完成本課程的教學實踐后，其知識和能力水平接近或達到中小物聯網相關企業專業技術人才崗位需求的標準。
參考文獻：
[1]熊茂華.等.物聯網技術及應用開發[M].北京：清華大學出版社，2014.
[2]楊恒.等.最新物聯網實用開發技術[M].北京：清華大學出版社，2012.
[3]夏華.無線通信模塊設計與物聯網應用開發[M].北京：電子工業出版社，2011.
[4]劉連浩.物聯網與嵌入式系統開發[M].北京：電子工業出版社，2012.
[5]陳桂友.等.物聯網智能網關設計與應用[M].北京：北京航空航天大學出版社.2013.
[6]陳天鵝.物聯網設備編程與實施[M].北京：高等教育出版社.2014.
[7]歐陽俊.等.藍牙4.0BLE開發完全手冊物聯網開發技術實戰[M].北京：化學工業出版社.2013.
第4篇：數據通信的基礎知識范文
從運用功能上，要求能實現通信專業技能模擬訓練、信息系統操作技能模擬訓練、各級模擬訓練、科股部門模擬訓練、首長機關指揮模擬訓練和示范教學等功能，為數字化部隊各級指戰員完成戰術通信裝備的專業技術和組網運用等模擬訓練提供支持。從運行模式上，要求既可分別自主運行，又能大規模組網運用訓練，減少甚至是不設管理人員，減小維護工作量，而且在原型系統建設成本和使用維護成本2個方面，應盡量減少經費開支。從相似性上，要求與部隊實際盡量一致，以提高可信度和逼真度。為充分模擬初級戰術互聯網中的信息流，應盡量按照實裝組成、系統拓撲、運用原則構建模擬訓練系統。同時，對于那些一線訓練人員操作較少且基本沒有復雜操作過程的設備，也應進行功能簡化和集成，如：規劃配置好的網絡設備主要負責連接電臺和車內局域網，并提供部分路由功能等，這些功能不需要指揮人員設置，而只需專業技術人員進行規劃配置并調試好即可。因此，應將網絡通信控制器和互聯網控制器進行簡化模擬，以保證信息流與實裝的一致性。對于實裝指控系統，雖然只作實裝集成，但要求其與戰術通信系統及相應網絡設備的關系與真實情況保持一致，以保證實裝上的指控與模擬訓練原型系統上的指控是相同的，方便指揮人員操作，從而提高訓練效果。從技術上，多智能體系統（MultiAgentSystem，MAS）是研究復雜系統的一種重要方法，主要應用于復雜系統的涌現性、整體性、不確定性和自組織性等研究［12］。對于戰術通信系統模擬訓練，MAS理論技術經過改進和創新，也不失為一種有效的技術。通過對模擬訓練系統的建模分析，可以得到各類Agent，進一步通過功能劃分和模塊集成，從分布角度來看，需要不同類型的仿真節點。
2模擬訓練需求分析建模
借鑒軍事需求的層次結構［1314］，依據軍事需求建模技術框架，可以建立數字化部隊戰術通信系統模擬訓練的需求層次結構和映射譜系，如圖1所示，用于指導和規范模擬訓練系統的研究和開發工作。1）頂層的軍事需求。該需求是為解決裝甲機械化部隊因缺乏指揮信息系統訓練裝備而難以成建制、成系統進行訓練的問題，以提高訓練質量與效益，加快數字化新裝備形成戰斗力的進程。這層需求可轉換映射為開展戰術通信系統模擬訓練、實裝訓練等模式的需求與實現。本文主要研究開展戰術通信系統模擬訓練的需求。2）模擬訓練的總體需求。該需求主要為了滿足數字化部隊開展戰術通信系統模擬訓練的需求，可以歸納成3個層次的內容：一是采用多種手段開發新型電臺的基礎教學，使操作人員從不懂到熟練掌握，并對其掌握程度進行考核評估；二是實現新型電臺的操作訓練，操作人員可以根據專業課目設計的步驟，從學習到引導訓練，然后實現自主訓練；三是作為模擬戰術訓練網節點，實現成建制聯網組訓。這層需求可轉換映射為成體系、成建制、成系統、低成本訓練的需求。3）模擬訓練需求基本內容。通過細化總體需求，將3個層次內容分解成4個方面的需求：基礎知識學習、專業科目引導學習與訓練、虛擬操作訓練（單機和組網）和考核（含理論和操作2類，評估單獨考慮）。這層需求可轉換映射為理論、技能、虛擬訓練和考核4個訓練的需求。4）基本內容細節需求。將模擬訓練需求基本內容進一步細化分解，如：基礎知識可覆蓋軍事通信基礎知識，以及數字化部隊通信裝備所涉及的新理念、概念、原理、結構組成等。這層需求可轉換映射為原理、結構、操作和科目等具體內容的需求。5）功能模塊需求。分解出各功能模塊需求，確定各功能模塊之間的集成關系。這層需求可轉換映射為組件、各類Agent和數據庫等內容的需求。6）技術需求。明確功能模塊細節要求，要求能到模型、代碼、數據、函數層面。這層需求可轉換映射為組件、各類Agent和數據庫等具體實現時要求的功能性能指標。
3模擬訓練總體框架
對于指控通信子系統，主要有通信裝備、網絡裝備和信息裝備3大類裝備。而要開展成體系的模擬訓練，重點是通信裝備。因此，戰術通信系統模擬訓練的核心部分就是各類虛擬電臺，其配置在模擬訓練方艙中，電臺類型及數量由方艙所擔任的角色決定，提供技能訓練支持、理論知識學習支持、協同訓練支持（成建制、成規模）和訓練考核支持等功能。虛擬電臺與半實物模擬電臺作為模擬訓練中的人機交互設備，直接面對訓練人員。各類仿真電臺（含虛擬電臺與半實物模擬電臺）能根據需要動態組網，可以在局域網中模擬多個超短波網、短波網和寬帶數據傳輸網等。一般師旅級模擬訓練系統的網絡拓撲結構包括師、團指揮車及其他通信車輛，營指揮車和指揮坦克，以及連排指揮車和戰斗單車訓練平臺，根據實際情況配置相應的指控席位，每個席位配備模擬車通，使用的仿真電臺包括超短波、短波和寬帶數據電臺。各訓練平臺分別接入控制信息網、數據及話音通信網。某型通信裝備模擬訓練平臺主要由仿真電臺（含虛擬電臺與半實物模擬電臺）、仿真訓練、理論教學、技能訓練、引導訓練、考核評估、使用幫助、網絡通信、串口通信和維護／配置等子系統（功能）組成，其訓練功能需求框架結構如圖2所示。其中，對于半實物模擬電臺，由于其固有原因，一些子系統／功能難以實現，如圖中虛線框所示。除通信裝備模擬訓練平臺軟件外，為模擬相應的交互設備，需研發與之配套的硬件輸入、輸出模擬設備。它們自成體系，但通過硬件接口串口傳輸控制信息，通過音頻接口傳輸話音數據。為降低成本，虛擬電臺應盡量采用數量最少的計算機實現，因此，需要將多個虛擬電臺的運行管理、硬件調度、指揮數據及語音的輸入、輸出等工作統一管理，確保整個模擬訓練的最終實現。
3．1結構選型
混合式MAS由多個集中式的子系統組成，并且各子系統之間呈現分布式結構，對于復雜問題研究，此結構綜合了集中式組織結構和分布式組織結構二者的優點［1516］，因此是一個方便有效的技術途徑。對于戰術通信系統模擬訓練，通過模擬訓練需求分析建模進而設計出一個特殊的混合式MAS組織結構———嵌套多智能體系統（EmbeddedMultiAgentSystem，EMAS）。依據戰術通信系統模擬訓練需求分析建模，可以將理論學習、技能訓練、各類通信裝備的仿真操作和操作考核以及理論考核設計成獨立的Agent，最后設計一個大的主服務框架Agent，最終構成一種集成服務和的EMAS框架結構。成體系、成建制、成系統、低成本訓練需求也賦予EMAS結構新的含義，主要有以下2層含義。1）嵌入式體現為虛實結合、硬軟結合，即真實裝備和仿真系統二者的融合，硬件設備與各類軟件Agent所組成的MAS也緊密融合，突破了仿真系統集成模式。同時，由于EMAS結構的靈活性和擴展性好，半實物模擬器也可以方便快速地集成在一起，形成了半實物仿真、虛擬仿真和構造仿真3種類型的集成平臺。由于虛實有機融合，還促使產生了新的研究和應用方向，提高了仿真可信度。2）嵌入式體現為各類Agent的集成形式，即不同類型的Agent既有形式上的嵌入，也有邏輯上的嵌入，充分體現了MAS的結構特征，也符合軟件工程的低耦合、高聚合和模塊化等特征的要求。
3．2EMAS結構層次
從應用層來看，戰術通信系統集成訓練需要有4類功能，分別對應各自的Agent，即：理論教學Agent（TheoryTeachAgent，TTA）、技能教學Agent（SkillTeachAgent，STA）和考核評估Agent（ExamineEstimateAgent，EEA）；而由于虛擬訓練相對復雜，因此需要分成多個部分來共同實現，其中界面交互操作部分由通信裝備Agent（CommunicationEquipmentAgent，CEA）來實現。由于戰術通信系統一般由短波、超短波、甚短波3類無線通信裝備組成，因此共有4類12種Agent來組成人機交互的應用層。從服務層來看，為保證應用層中各類Agent的硬件無關性，把所有硬件問題，各類無線通信過程中的握手建鏈、通斷判別、音頻音效處理、操作沖突處理，以及電臺運行狀態管理等大量工作，通過構建相應的機制、算法和服務，然后集成為主框架Agent（MainFrameAgent，MFA），以實現對應用層的支持。電磁環境模擬是戰術通信系統建模與仿真中必不可少的內容，而影響戰場電磁環境的隨機性大、因素多，在戰術通信系統仿真運用時需要另行處理，可采取人為干預模式，即通過導調人為設置電磁環境參數，由各仿真節點自行解算，完成對電磁環境的模擬。因而將此過程中分布于各仿真節點的電磁環境解算單獨劃為一類，即將電磁解算Agent（ElectromagneticResolvingAgent，ERA）劃至服務層，嵌入MFA中一起并行工作，也進一步體現了EMAS的結構特點。而在導控中心，通過人機交互界面電磁環境控制參數信息，這些參數由各節點中的ERA具體來完成解算。從工程實現層面上講，由于MFA直接管理所有硬件，ERA要實現對語音通話效果和指控數據通信效果的干預，也必須通過MFA才能得以實現。本文重點研究核心組件和典型結構，分別是服務層的MFA和ERA，以及應用層中的代表CEA。結構最復雜的模擬方艙對應于指揮車輛，其EMAS的結構層次及連接調用關系如圖3所示，其余車型相應減少通信設備即可，層次結構與之類似。需要說明的是，指揮車模擬方艙和戰斗平臺模擬方艙除了在硬件上有區別外，在EMAS和指控軟件等方面也有區別：前者一般由2個MFA完成全部功能；而后者一般由1個MFA完成全部功能。這樣處理便于靈活配置，以適應不同訓練的特殊需求。此外，當1個MFA進行必要配置后，也可以看作一個能為各類虛擬電臺提供模擬訓練支持的操作平臺（由于層次結構的開放性和擴展性，通過深入研究開發，集成為一個電臺虛擬訓練操作系統）；若站在訓練人員的角度來看，直接操作的是通信裝備界面CEA，而后面的MFA及Windows等相當于一個分布式電臺模擬訓練操作系統。從圖3也可以看出：在整個EMAS層次結構中，至少要包含底層的主服務框架、理論教學、技能訓練、虛擬訓練和考核評估這幾類Agent，才能實現對模擬訓練的支持，確保結構的完整性。
4基于EMAS集成框架
如前所述，EMAS集成框架主要由6大類Agent組成，即TTA、STA、CEA、EEA、ERA和MFA，利用它們以及相應硬件和配套設備，共同實現戰術通信系統模擬訓練的理論學習、技能引導、虛擬訓練和訓練考核4個方面功能，如圖4所示。每個EMAS節點既有虛擬仿真，也有真實的裝備，既有硬件，又有軟件，硬件、軟件在形式和邏輯上既嵌套又功能相對獨立，滿足虛實融合、硬軟結合、多重嵌套的要求。服務層中的ERA結構和功能均相對特殊，不獨立運行，而是內嵌于MFA中，在MFA的統一調度下工作，其結構比CEA結構簡單，其原因在于：ERA只從環境中接收信息，而不任何信息到環境中，其動作響應直接作用于對應的硬件，即聲卡，并將影響指控數據通信效果，即最終影響到串口指控數據的收發。圖4EMAS集成框架
4．1MFA結構模型
4．1．1功能與任務1）負責所有虛擬CEA的網絡交互。具體包括：語音和數據通信、建鏈等功能的具體實現；訂購信息，由于CEA需要訂購同類Agent狀態信息，也即將網絡中所有CEA中同類Agent的工作狀態有選擇地反饋信息給訂購者。2）負責硬件和軟件調度及沖突處理，事件處理及沖突協調。3）負責所有嵌入式Agent和掛載式Agent的運行管理、生命周期管理和對應資源控制等工作，處理異常事件。4．1．2框架結構MFA采集的動態信息可分為2類：1）正常的動態信息，包括通信裝備的工作狀態、語音指揮和數據指揮的動態信息等，當MFA接收到該類動態信息之后，只需要作出適當的反應，如在同步狀態下電臺更改工作參數時，只需通知MFA修改對應電臺映射狀態信息即可；2）異常的動態信息，包括虛擬電臺故障、操作違規和硬件環境變化等信息，當MFA接收到這些異常信息后，就會有針對性地在原計劃的基礎上進行新的規劃（如中止對應電臺的數據傳輸、運行異常退出的電臺建鏈、中斷相應的硬件操作響應等）以及重新調整映射信息。對于正常動態信息，各MFA自行處理，不需要與其他MFA通信協商；而對于異常動態信息，需要與其他MFA協商處理，防止產生錯誤。根據MFA對動態信息的不同處理，可設計一個4層垂直型層次結構，如圖5所示。圖5中MFA層次結構將知識庫劃分成3個子庫，其中：靜態知識庫采取數據文件和數據庫形式，用于保存各MFA工作運行參數等靜態數據；動態知識庫采取內存數據庫或內存變量形式，可保證工作運行時動態數據的快速存儲和查詢匹配；規劃知識庫作為程序模型形式存在，主要存儲相應推理規則和策略。圖5中虛線框內為核心部件，用于處理調度、協商和沖突，尤其是處理硬件和軟件集成運轉、人員操作、異常等工作，確保MFA的正常運行。為避免慎思型Agent中耗時的推理過程，規劃知識庫中以IFTHEN形式存放各類規則知識，利用數據和事件驅動規則進行推理。圖5中局部反應層的主要作用是：根據MFA知識庫中的知識和推理規則，采取相應的動作或反應。若接收到的數據是正常信息，則MFA單獨采取相應動作；若是異常信息，則MFA根據規劃知識庫中的預案作出相應調整，然后將調整辦法交由局部調整層進行后續處理。MFA的工作機理如下。1）感知和接收外界環境及系統運行信息，實時更新相應知識庫中的信息。2）針對動態信息，采取數據和事件驅動局部反應層。對于正常動態信息，MFA根據知識庫中的知識和規則，由該模塊執行相應動作；對于異常的動態信息，如用戶中止、軟件異常退出等，先選擇預案執行并轉交至局部調整層進行后續處理。3）完成局部規劃后，由MFA沖突檢測層進行沖突判斷，若存在，如調度沖突等，則由協調協作層作進一步處理。4）協調協作層主要負責與其他MFA協商解決上一步驟中的沖突，通過協商作出最終反應；否則，按異常信息進行處理，以免影響主服務框架MFA的正常運行。5）局部反應層利用產生式規則和數據驅動方式進行推理分析，重新確定MFA、CEA等Agent的運行狀態。
4．2CEA結構模型
與MFA結構相比，各類CEA基本沒有太多的規劃需求，故由CEA完成人機交互操作，同時向MFA訂購相應的服務并產生動作響應。因此，對于操作事件和響應服務，CEA的動作完全基于行為，故CEA選取反應型結構，如圖6所示。CEA反應型結構也包括3個知識庫、動作和通信層，其中：靜態知識庫存儲通信裝備的性能參數等靜態信息；動態知識庫存儲通信裝備的工作參數、工作狀態等動態信息；規劃知識庫存儲相應通信裝備的通信推理規則。不同于MFA的是，CEA的規劃知識庫只存儲相應類型通信裝備的通信推理規則，主要是響應用戶操作和通信裝備工作時的那些條件動作規則。其中的推理器作為CEA的核心部件，主要工作是根據3個知識庫中的知識，利用產生式規則作出相應的動作反應。CEA的工作機理如下：1）感知整個外界環境同類電臺工作信息，并將動態信息實時融合到內存數據庫中，也即實時更新動態知識庫；2）推理器根據動態信息，在規劃庫中查找并執行相應的動作；3）CEA通過通信層，即各類CEA對應的通信DLL，來實現與底層的MFA進行通信，完成感知和動作。
4．3ERA結構模型
為了在戰術通信系統訓練過程中實現電磁環境的簡化模擬，需在導控中心的協調控制下由各個仿真節點完成電磁環境解算。因此，ERA基本沒有規劃需求，也不將動作影響到整個MAS環境。但是ERA動作主要影響語音通話效果和指控數據通信效果，需要通知到MFA，也即ERA的動作由對應的父級MFA最終作用于相應的硬件上和控制數據通斷。設計時，ERA主要是向MFA訂購相應的服務并產生動作響應，它的動作完全基于行為，因此ERA的結構也選取反應型結構，與圖6類似。雖然ERA結構與CEA結構基本一致，但ERA不對環境產生作用，ERA的規劃知識庫只存儲相應類型通信效果的推理規則。ERA的工作機理如下：1）接收父級MFA所轉發的信息，將其存入內存變量，實時更新動態知識庫；2）依據接收的動態信息，啟動推理器選擇電磁解算模型算法，也即在規劃知識庫中進行查詢，若找到相應的動作，則執行；3）ERA由函數接口和消息組成通信模塊，完成與環境的通信。
5基于EMAS建模特征
由于MAS本身是一種自下而上研究復雜系統的有效方法，描述目標復雜系統的自然層次性好，有機結合了系統的宏觀和微觀行為，彌補了還原論與整體論的缺陷，建模重點在于研究相互作用與關系，適合于分布計算，模型重用性好，因此，在此基礎上的EMAS更突出虛實融合、硬軟結合和形式邏輯上的多重嵌入嵌套，以及低耦合、高聚合、模塊化等特征。作為一個通用集成框架，EMAS具備良好開放性，可靈活拓展、修改，也可動態加入、退出，為不同的數字化部隊戰術通信系統建模與仿真做了一個頂層設計，提供了一個通用的技術思路。通過軍事需求建模技術自上而下對戰術通信系統訓練需求進行分析分解與建模，然后通過EMAS自下而上綜合集成為一個模擬訓練原型系統，形成了一個“U”型的建模與仿真流程，如圖7所示，也可以拓展至整個指揮信息系統的建模與仿真。圖7“U”型建模與仿真流程。
6結論
第5篇：數據通信的基礎知識范文
關鍵詞：通信專業 實踐教學 虛實結合
中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）09-0038-02
1、引言
從目前高校的人才培養情況來看，通信工程類專業的人才培養方向大概可以分為兩類：其一為研究型人才培養方向，或者說是培養研發、技術類人才；其二是工程應用型人才培養方向。前者一般為重點高校或品牌專業所選擇的一種方向和定位，后者則為大多數為信息類高職院校的選擇，目前一些普通本科院校也在向這個方向調整培養計劃。
大多一般高職高專院校對人才的培養也是定位在工程應用型方向，但受限于學生的層次、理論課時有限以及學校專業基礎薄弱等因素的約束，往往會輕理論而重實踐，準確來講是重實訓。有些學校在實訓室的建設方面花費巨資來購置實際的商用通信設備，如傳輸、交換、接入、數據、3G等，通過這些設備來培養學生的實際操作能力。這種方式有一定的優點，可以讓學生做到“所學即所用”，在工作中能盡快上手。但這樣的實際通信設備主要是設計給運營商來用的，在工作原理方面基本上談不上什么開放性，甚至因為設備價格昂貴，學校基本上不會讓學生自己動手進行硬件的搭接，所以用這樣的設備來實訓慢慢地被很多高校稱之為“設備操作工”的培養模式。而有些學校由于資金有限，生源不多，設備老化甚至淘汰，培養出來的學生理論與實踐脫節嚴重，步入社會后也無法快速地進入角色，用人單位一般也就不愿意招收這樣的學生。
高職通信專業在開展實踐教學過程中，主要存在以下一些問題：
（1）有限的實驗課時，無法讓學生充分地進行實驗；
（2）實驗教學資源以及實驗室難以做到真正開放；
（3）現有實驗設備的可靠性、實驗現象的穩定性等方面嚴重影響了實驗教學的效果[1]。
（4）配套測試設備不完善、不穩定，常常影響實驗的正常進行；
（5）花巨資購買的實訓設備不具備開放條件，不能讓學生了解工作原理并自行動手搭建系統；
（6）昂貴的實訓設備因為臺套數有限，影響了學生的全面參與；
（7）評價和考核學生實踐效果的手段單一，基本上只有實驗報告；
那么，通過什么樣的手段來加強高職學生專業知識和理論的學習效果及其實踐動手能力呢？答案是虛實結合！也就是在教學中，建有必需的實驗設施設備，同時運用虛擬仿真技術，促進學生理論與實踐的有機融合。虛擬仿真技術本身就是一種理論和實踐緊密結合的技術，它把實際問題抽象化成理論問題來加以解決并把結果反饋到實際中去[2]。在《浙江省教育廳關于“十二五”期間全面提高高等職業教育教學質量的實施意見》中就明確提出：“推進現代化教學手段和方法改革，開發虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產線等”。由此可見，虛擬仿真技術已經成為了現代化的教學一種重要手段，對理論與實際實驗聯系起到了很好的橋梁作用。
2、實踐教學體系的構建
在通信專業的核心實踐教學中，引入虛實結合的方法來培養學生。首先，在通信專業的核心實踐教學體系的構建中，我們設計了分層漸進的結構，遵循“基礎知識的學習—能力培養—課程設計與畢業設計強化”的實踐教學培養思路。即：首先是基礎知識的扎實學習，在此基礎上強化能力的培養，最后通過課程設計和畢業設計提升學生的實踐動手和創新能力。針對基礎知識的學習，以模塊化的方法設計基礎實驗模塊，有基于“數據通信實訓室”進行的驗證性實驗及部分設計性實驗、基于電子技術的現代通信系統設計實驗和基于protues的單片機應用實驗，通過通信原理實驗箱驗證基本知識如編碼、調制等模塊來搭建出簡單的通信系統，并通過電子技術和單片機技術進行通信系統的設計實現；設計了系統仿真實驗模塊來針對強化能力的培養，包括基于通信原理實驗箱的elabsim仿真軟件的應用、基于protues的單片機系統設計與應用、基于SystemView的通信系統仿真實驗[3]等，由簡單到復雜的通信系統設計都可通過以上的仿真軟件平臺實現，從而明確了各個具體模塊的實現方法以及相互之間的關聯，對整個通信系統的組成及工作原理有了真正了解；最后，通過移動通信開放實驗系統實現CDMA系統和GSM系統的搭建，通過綜合布線課程設計、畢業設計等，提高學生對各種知識的串聯應用能力。圖1為通信專業核心實踐教學體系結構圖。
在設計實踐教學體系的過程中，我們重點突出了以下幾個方面：
（1）各模塊之間既相互獨立又相互聯系，將課程中的理論與實驗內容進行必要的優化整合，體現基礎實驗與綜合性、設計性實驗有機結合，充分結合多媒體技術、虛擬技術、網絡技術等現代化教學方法與手段，利用先進的、豐富多彩的實驗教學資源，形成完整的實驗教學內容體系；
（2）在仿真實驗項目設計中，注重設計性實驗的開發，重點提倡自主實驗、課內外實驗相結合，開發出富有創意的研究探索性實驗，開拓學生思路，突出培養學生的綜合實踐能力和創新精神；仿真實驗系統充分體現了開放性和自主性；
（3）在課程架構設計中，緊緊圍繞全程全網的通信理念，各模塊循序漸進，突出通信系統的完整性、開放性和靈活性，在新的實踐體系中，可以完成從傳輸、交換、移動、接入網、支撐網等整個專業的實踐過程[4]，突出對學生工程實踐能力和業務能力的培養。
3、實踐教學的開展
首先，根據通信專業核心實踐教學體系結構，學生借此建立起通信系統的整體概念；其次，通過基礎實驗、綜合性及設計性實驗，使學生對通信系統中的各個模塊及關鍵技術有了全方位、多層面的認識；最后，通過CDMA系統及GSM系統的搭建，課程設計及畢業設計實現各種通信網的構建，培養學生運用通信基礎知識和實驗技術的能力，以滿足培養通信與信息類高素質工程應用型人才的需要[5]。
比如，在數據通信的教學中，學生利用實驗箱進行“DPSK調制與解調實驗”。通過實驗，讓學生對于硬件電路搭建需要哪些模塊，如何連接這些模塊，然后通過波形分析其原理，驗證最初的結論，幫助學生建立通信系統的整體架構和工作流程。圖2為利用實驗箱測得DPSK的輸出波形圖。
在系統仿真實驗中，可以利用和通信原理實驗箱配套的elabsim軟件，進行仿真設計，對DPSK實驗進行進一步的理解和掌握。同時，對于硬件和軟件實驗的結果做比較，幫助學生把理論問題和實踐問題緊密地聯系起來。經過實踐證明，仿真實驗和實際實驗的結果是完全一致的。另外，學生可以用Systemview軟件平臺自行設計通信系統，以進一步加深對通信系統的認識。
最后，利用移動通信開放實驗系統構建CDMA系統和GSM系統，對移動通信的組網和各部分的功能有一個全面系統的認識。通過組織學生進行課程設計和畢業設計，利用硬件和軟件實現融合，使學生各方面的知識和實踐技能得到應用和強化，最終實現教學的目標。
4、結語
總之，為了兼顧建設成本以及實驗室的利用效率等因素，我們采用了現在實驗室建設中的主流思路，即硬件設備加虛擬仿真的思路，硬件主要采用開放性比較好的實驗箱或實驗臺的結構，虛擬仿真實現了實驗室的開放、實驗教學效果、實驗設備的利用效率進一步地提升。經過幾年的實踐，通信專業核心實踐教學虛實結合的開展方法是切實可行的。激發了學生的學習興趣，提升了學生的實踐、動手能力，取得了較好的效果。
參考文獻
[1]易志強，李光球，李蕓.軟硬件協同設計型通信專業實踐教學內容與模式改革研究[J].高校實驗室工作研究，2011（2）：14-15.
[2]符杰林，周海燕，李天松.仿真軟件用于通信原理課程教學的探討[J].大眾科技，2011（7）：227-229.
[3]段九州，岳云天.SystemView用于通信原理實驗教學的研究[J].實驗科學與技術，2007（4）：81-83.
第6篇：數據通信的基礎知識范文
關鍵詞：網絡工程；課程體系；通信類課程；實踐
文章編號：1672-5913（2013）01-0062-04
中圖分類號：G642
0 引言
網絡工程專業是在計算機科學與技術、通信工程和電子工程等專業的基礎上，通過多專業知識不斷交叉、融合而發展壯大的一門較新的學科和專業。與計算機專業相比，網絡工程專業基本上是從計算機專業的計算機網絡專業方向發展起來的，其教學組織管理大多也由計算機學院/系實施。網絡工程專業的知識體系主要是通過精簡一部分計算機專業課程，增加一部分網絡與通信類課程來構建，其專業課程可分為4個系列：電子類、計算機類、通信類和網絡類，如圖1所示。其中網絡類課程主要涉及IP層以上的有關協議和理論，更加關注IP網、企業網、專用網和互聯網及其設備和系統的開發、規劃、組網、安全與管理，它與計算機類課程一起構成網絡工程專業的骨干課程體系。通信類課程主要由通信工程專業的部分專業課程精簡而來，其主要知識單元涉及網絡體系結構中IP層以下的協議知識，偏重于電信或廣電等公用網絡系統平臺及設備的開發與建設。因此，學好通信類課程是學好網絡類課程的一個重要基礎，而且兩者相輔相成。只有融會貫通地理解并掌握兩者的主要專業知識，才能理解三網融合、全程全網的大概念，掌握完整的網絡與通信知識體系。另外，網絡工程專業與市場需求和應用結合密切，更加強調工程性、系統性和實踐性。
目前有關網絡工程專業實踐內容探討的研究和論文較多，但對通信類系列課程實驗環節的研究則較少。例如，文獻[3]介紹了國防科技大學計算機學院通過開展多類型、多層次實驗教學，加強網絡工程專業人才實踐能力培養的有關經驗和建議；文獻[4]給出了武漢大學計算機學院建設網絡工程實訓平臺的方案、實驗項目以及實踐改革思路和措施。但上述兩文獻涉及的實驗平臺、項目和方法主要針對的是“計算機網絡”等網絡類系列課程。文獻[5]介紹了北京郵電大學電信工程學院建設全程全網綜合型實驗室的構建方案與設想、實驗設置與開發，以及部分實施情況和所收到的成效。實驗網絡平臺涉及電話網、移動網、智能網、接入網、光纖網、信令網、同步網、網管網、數據傳輸網等，主要針對通信專業的實驗室建設。因此，無論從實驗設備購置、實驗深度，還是從實驗學時等方面來看，都不太適合網絡工程專業的實驗建設。文獻[2]給出了網絡工程專業開設通信類系列課程及其主要知識單元的有關看法和建議，但并未對有關課程實踐內容的設置給出相關見解和說明。因此，本文將在文獻[2]的基礎上，作補充和探討。
1 通信類課程內容實驗設置
網絡工程專業的通信類課程主要源自通信工程專業相應的課程，實驗內容和手段豐富、成熟，主要問題是如何適當取舍。目前較常用的課內通信實驗工具有兩類：一是“教學實驗箱+常用儀表”，二是通信仿真軟件或系統。兩者均可開展包括信號變換、編/解碼、基帶和頻帶傳輸、多路復用、無線信道衰落以及電信、移動等各類通信網絡主要技術方面的實驗，實驗項目基本可涵蓋理論教學中的所有重要知識點，并可與課堂教學同步展開；實驗層次可囊括從基礎驗證實驗到綜合設計和創新實驗，以及從綜合課程設計到本科畢業設計課題；實驗方法和技術都是長期教學經驗的結晶和科研成果的濃縮。利用硬件實驗箱或系統不但可以加深學生對知識點的理解，還可熟悉實驗工具的使用，提高動手能力。利用通信仿真軟件，如MATLAB和SystemView等，界面直觀明了，實驗開展更加豐富靈活。例如，通過拖拽SystemView功能元件庫中的圖符塊（Token）并配置好參數，就可構成各式各樣的仿真系統，對相應信號頻域和時域的波形進行動態觀察及分析，概念、原理和現象顯示清晰明了，分析窗口還可給出眼圖、星座圖及BER等曲線圖，非常有利于學生加深理解和掌握課堂理論知識。
實驗教學體系一般可分為基礎驗證、綜合設計和研究創新三個層次。課內實驗項目大多以驗證性實驗為主，綜合設計性實驗為輔，目的是為了加深對課程理論知識的理解，增強基本專業技能的訓練。根據文獻[2]，由于專業定位、數理基礎、學時限制等原因，網絡工程專業通信類系列課程可設置在5門左右（見圖1）。主要教學內容以基本的通信理論和電信、衛星、光纖、移動等通信網的關鍵技術原理為主，對一些復雜而抽象的信號變換、電磁傳播等數學知識僅作介紹。課程理論及實踐教學的基本要求是能支撐網絡類系列課程的學習和實踐。因此實驗項目的設置也應與之相適應。我們根據教學實踐經驗，提出如下幾點看法：
1）實驗內容除了開設一些重要且較抽象的通信原理或技術方面的實驗外，建議盡量設置一些與計算機類或網絡類課程關聯較大的實驗內容。這樣，不僅可提高學生的學習興趣，也有助于加強和鞏固計算機和網絡類課程知識。例如，除了專門設置調制解調、碼分擴頻等實驗外，可選擇數字信號編碼（如CRC、HDB3編碼）、計算機數據傳輸通信系統測試（見圖2）等實驗。在圖2中，兩臺計算機通過通信原理實驗箱連接，實驗內容涉及計算機通信軟件的設置與使用、RS232接口、數據通信控制規程、不同速率下的系統性能測量、信道誤碼和調制解調方式對通信性能的影響等知識點。
2）插圖2具體實驗項目安排要注意循序漸進、先易后難、先模塊后系統。例如，在圖2中，可先單獨做BPSK/DBPSK實驗和漢明編碼實驗，再做計算機數據傳輸系統測試實驗。對于BPSK/DBPSK實驗，如采用SystemView仿真軟件，可先做BASK/BFSK的驗證性實驗，即給出完整的原理框圖及所有圖符模塊和參數配置，實驗目的是驗證原理和熟悉仿真軟件的使用。做BPSK/DBPSK實驗時，則抽掉部分功能模塊或僅給模塊不給參數，讓學生自己根據原理，設計、配置和調試系統，鍛煉學生的綜合設計能力。被抽掉的模塊和參數最好是對應于學生容易忽視但又重要的知識點。
3）不同的實驗項目可采用不同的實驗工具，有利于學生了解和掌握更多的實驗手段，也為今后畢業設計、創新研究甚至將來深造或科研打下一定基礎。例如，“信號分析與處理”使用MATLAB工具，“數據通信”等其他課程就采用通信實驗箱或SystemView仿真軟件。在上述調制解調實驗中采用SystemView，則在計算機數據傳輸系統實驗中使用原理實驗箱。如果條件允許，還可購置程控交換機、SDH設備、移動通信等實用設備，構建出真實的通信實訓環境，通過開設演示驗證、設備操作、配置、管理以及互通測試等各種類型的實驗，使學生能盡快地建立真實、完整的通信和網絡系統概念和掌握系統工作原理。
驗證性或綜合性實驗能夠使學生盡快熟悉并掌握實驗設備，為后續進階型及自主設計型實驗打下良好的基礎；使學生從實驗中逐步增強發現問題、分析問題、解決問題、積累實用經驗的能力。通過實驗不但能夠加深對基本理論知識的理解，還能提高工程實踐素質，激發創新意識。
2 綜合課程設計和創新實驗設置
通過提供高水平的實驗系統或仿真平臺，開設綜合課程設計、本科畢業設計、創新項目競賽等實驗項目，使學生能進一步鞏固基礎知識、接觸科研前沿、鍛煉科研能力、提高工程素質、培養創新精神。
網絡工程專業知識領域較廣，口徑較寬，需要開展和加強的實踐項目也較多。因此根據專業培養目標，目前大多數院校開設的綜合課程設計主要對應的是網絡類系列課程，如網絡工程課程設計、網絡協議或應用軟件開發課程設計、網絡管理課程設計、網絡攻防課程設計等。因此，如何在有限的實踐學時內，開展通信類系列課程的綜合課程設計及創新研究也是值得探討的問題。我們認為可采取以下思路：
1）開展一些相對簡單且與計算機或網絡類知識緊密結合的綜合課程設計，便于學生上手，提高積極性。例如，將計算機編程、仿真及硬件相結合，利用集成的仿真工具，通過電路原理圖及硬件描述語言設計出通信電路，編譯仿真后下載到實驗板芯片上，并完成從設計、仿真到制作、驗證的整個實驗過程。
2）在網絡工程等綜合課程設計中增加一些與通信類知識單元有關的綜合設計內容。通過購置一些程控交換設備、SDH光纖網設備、寬帶接入網等設備，并集成入網絡實訓系統中，開設從底層通信到上層網絡協議及應用，從語音到數據，從管理到傳輸，從接入網到核心網等綜合課程設計內容。
3）結合畢業設計環節和創新研究競賽，根據指導老師所從事的科研項目，如無線傳感網、RF網、認知無線電等，開展一些有關通信新技術方面的研究和創新項目，并將這些科研項目設備融入到實驗室網絡與通信綜合實驗平臺中，由此不斷積累經驗，完善系統，開設更多的綜合或創新實驗項目，豐富整個實驗體系。
另外，也要加強實驗教學管理，制定靈活的實驗室開放和成績評定等制度，提高學生課內學時實驗效率，并鼓勵學生利用課余時間加強和豐富實驗內容。
3 結語
隨著三網融合、物聯網、云計算等發展，網絡工程專業知識體系及內涵也在不斷發展和成熟。計算機類和網絡類課程構成了網絡工程專業的主要知識體系，通信類課程是學好網絡類課程的重要基礎。而通信類課程的實踐教學是掌握通信與網絡類課程知識，實現素質教育和創新人才培養目標的重要環節。本文在文獻[2]的基礎上，就網絡工程專業如何開展通信類系列課程實驗設置提出了相關建議，有待進一步實踐驗證和完善。
參考文獻：
[1]毛羽剛，徐明，網絡工程專業調查及思考[J]，計算機工程與科學，2010（增刊1）：60-61。
[2]毛羽剛，曹介南，徐明，網絡工程專業通信類課程設置[J]，計算機教育，2010（23）：119-121。
[3]蔡開裕，朱培棟，曹介南，等，提高網絡工程專業人才素質之我見[J]，計算機教育，2010（23）：55-58。
第7篇：數據通信的基礎知識范文
關鍵詞：計算機網絡；網絡原理；教學模式；自頂向下；自底向上
計算機網絡原理是高等學校計算機相關專業的核心課程，也是網絡工程、網絡安全及網絡編程等專業課的前導課程。該課程的教學目標是使學生能夠學習和掌握計算機網絡的基本概念、原理、方法和具體實現技術等基礎知識[1-2]，為學習其他相關課程及從事計算機網絡應用與研究工作打下堅實的基礎。計算機網絡原理具有發展迅速、多學科交叉等特點，這對教師提出了較高要求[3-4]。目前，計算機網絡原理課程的理論教學中普遍采用兩種教學模式：“自底向上”和“自頂向下”，即基于OSI參考模型和TCP/IP參考模型的混合層次結構，由底層(物理層)向高層(應用層)或者由高層向底層，對網絡原理、協議等知識展開講解。
1 計算機網絡原理的特點
計算機網絡原理是一門兼具理論性和實踐性的課程，網絡原理、協議等理論知識紛繁復雜，且離不開實踐應用環境的驗證。總結該課程在高等院校計算機專業中的發展歷程，具有如下特點。
1) 計算機網絡技術是計算機技術與通信技術相互滲透、密切結合而形成的一門交叉學科。
2) 計算機網絡涉及到的知識面眾多，除基本的網絡體系結構和網絡通信技術以外，還包括各種廣域網技術、局域網技術、無線網絡、多媒體網絡、網絡管理、網絡安全等。
3) 計算機網絡是當今計算機學科中發展最為迅速的技術之一，也是計算機應用中一個空前活躍的領域，無線網絡、多媒體網絡、網絡安全等多個分支具有日新月異的更新速度。
4) 計算機網絡已經成為軟件編程的基本環境，很多其他課程的學習是建立在學生掌握網絡知識基礎上的。
5) 計算機網絡課程的教學需要緊扣實踐應用。
6) 計算機網絡課程中的很多原理、協議以及技術都有其特定的應用背景，要求教師有充分的知識儲備，且需緊扣技術發展前沿。同時，教學活動中通過實驗驗證這類知識的難度也較大。
2 計算機網絡原理的理論教學模式
計算機網絡原理的教學模式即內容組織形式，通常采取的都是分層結構。如圖1所示，OSI七層模型只存在于理論中，表示層和會話層在實踐中并不存在。TCP/IP參考模型并沒有指明子網層究竟包含什么，只是指出其需支持IP協議[5]。因此，幾乎所有的計算機網絡原理教材都基于混合的五層體系結構組織內容[5-7]。按照國家碩士研究生入學考試計算機學科專業基礎綜合科目的大綱要求[8]，及本科計算機專業的學時安排，計算機網絡原理課程只包括基礎理論部分，即網絡體系結構和各層相關內容，而諸如網絡安全、多媒體網絡以及網絡管理等專題，只作為選修或研究生階段學習內容。
近年來，國內出現了很多優秀的計算機網絡原理教材，如高傳善等人編著的《數據通信與計算機網絡》[6]等。但由于我國計算機網絡研究起步較晚，仍然沒有一個行業普遍認可的優秀教材出現。另一方面，國內教材普遍存在內容組織形式借鑒國外經典教材的特點。因此，筆者基于在計算機網絡教學中國際公認的兩本經典教材，展開對計算機網絡原理理論教學模式的探討。
2.1 “自底向上”教學模式
所謂“自底向上”教學模式，就是指基于五層混合結構，由“網絡體系結構概述物理層數據鏈路層網絡層運輸層應用層”的順序組織教學內容。Andrew S. Tanenbaum[5]編著的教材《Computer Networks, Fourth Edition》是計算機網絡的經典教材之一，屬于典型的“自底向上”教學組織模式，這種內容組織形式也被國內大部分教材所采用和模仿。由表1可以看出，Tanenbaum的教材以7章的篇幅覆蓋本科階段的內容。其中額外加入了第4章――媒體訪問子層，主要介紹以太網、千兆以太網、無線局域網、藍牙等知識。
“自底向上”是采用的最為廣泛的教學模式，這從國內外眾多教材的內容組織形式可以看出。結合自身的教學實踐經歷，我們發現這種教學模式有如下特點。
1) 強調通信原理、電信技術等基礎理論的重要性，為計算機網絡的數據通信奠定理論基礎。
2) 注重計算機網絡發展沿革，提供計算機網路發展經歷的各種網絡技術脈絡。
3) 關注如物理層及數據鏈路層的具體實現技術。
4) 內容包含全面，與計算機網絡相關的網絡技術幾乎都要涉及和覆蓋到。
計算機網絡原理課程教學歷經數十年發展，“自底向上”的教學模式已經非常成熟，但在計算機網絡技術日新月異的今天，這種教學模式的缺點也非常鮮明。
1) 不突出Internet實踐。
實踐性是計算機網絡原理不同于其他理論課程的重要標志。基本理論和協議都需要在實踐中驗證。目前，計算機網絡的基本實踐環境就是Internet，它已經成為一切計算機網絡技術的核心和應用背景。“自底向上”的教學模式往往忽略了緊扣實踐展開理論教學這一點。例如，包括文獻[5]在內的許多教材都將“可靠傳輸”這一計算機網絡中最重要的理論放在數據鏈路層中進行探討，到運輸層TCP的可靠傳輸時，卻因為理論的相似性而一筆帶過。然而，在Internet中應用的最廣泛的Ethernet，其數據鏈路層卻不提供可靠傳輸。也就是說，在最常見的Internet應用環境中，只有運輸層的TCP是提供可靠傳輸的。這是該教學模式不突出Internet實踐環境的一個典型實例。
2) 基礎理論儲備要求高。
“自底向上”的教學模式強調通信原理等基礎理論的重要性，而計算機專業的本科生卻很少開設通信原理課程，這無形中提高了對學生的基礎理論儲備要求。
3) 過分糾纏于底層實現細節。
網絡技術紛繁復雜，在本科階段現有的學時安排下，不可能面面俱到，過分糾纏于底層實現細節只能造成重點內容不突出等問題。
4) 很多技術通過實驗驗證難度大。
一些陳舊的網絡技術在實踐中難覓蹤影，很難通過實踐應用得以驗證，而且受實驗條件限制，在實驗室也很難開展這些實驗。
2.2 “自頂向下”教學模式
所謂“自頂向下”教學模式，就是指基于五層混合結構，由“網絡體系結構概述應用層運輸層網絡層數據鏈路層物理層”的順序組織教學內容。Kurose & Ross編著的《Computer Networking：A Top-Down Approach (5th Edition)》也是一本受到廣泛認可的經典教材，屬于典型的“自頂向下”教學組織模式。表1同樣列出了該教材覆蓋本科階段的章節安排。可以看出，該教材沒有專門針對物理層設置篇幅進行講解。以該教材創立的“自頂向下”的教學模式，在國內計算機網絡原理教學中應用較少，這一點同樣通過國內大量的教材內容組織形式可以看出。理工大學的陳鳴教授是“自頂向下”教學模式的堅定支持者，《Computer Networking：A Top-Down Approach》的多個版本均由其團隊翻譯出版。
“自頂向下”教學模式具有以下優點。
1) 強調應用層，盡早激發學生的學習熱情，并盡早強調自主開發網絡應用程序。例如，以應用背景為驅動，設計如Web服務器、郵件客戶端等網絡應用程序。
2) 以Internet為研究對象，緊扣實踐應用環境。強調理論結合實踐，必須在實踐應用環境中進行理論驗證。例如，將知識重點放在Internet、Ethernet等實踐中主流的網絡技術上，學生可以很方便地在實踐應用環境中驗證原理知識，真正做到“做中學，學中做”。
3) 內容重點突出，割舍底層的實現細節等難以驗證的原理和技術，淡化通信原理等基礎理論的作用，突出計算機網絡的核心理論內容。例如，針對模擬信道的最大數據速率問題，本科學生只需要知道模擬信道上的最大數據速率取決于模擬信道的帶寬(頻率范圍)即可，學有余力的學生可以選讀通信原理中的奈奎斯特定理及香農定理知識。
3 教學模式改革實踐
筆者在講授計算機網絡原理課程五年十個學期的經歷中，依托所選取的教材，采用的教學模式經歷了“自底向上”和“自頂向上”兩種。經過多年摸索，總結和實踐了目前適合我校本科生的教學模式和體系。其特點涵蓋如下。
1) 選用國外經典原版教材《Computer Networking: A Top-Down Approach》，采用“自頂向下”的教學模式，以Internet為研究對象，緊扣計算機網絡技術發展前沿和實踐應用。強調應用層，減少物理層及其他底層實現技術和基礎理論的課時比重，強調理論知識與網絡實踐的結合。
2) 注重計算機網絡核心基礎理論。計算機網絡領域已經發展得相當成熟，許多基礎性的重要問題已經解決。教學中不但注重基礎性網路原理的講解，還注重講授解決這些問題的方法。我們編寫了《“計算機網絡：自頂向下方法”課后習題指導》，在前五章教學活動結束后，要求學生完成相關的課后習題，輔助掌握理論知識。
3) 注重實驗環節。以教材作者提供的Wireshark實驗指導為依據，開設10個理論驗證實驗。如表2所示，這些實驗涵蓋了Internet的大部分核心協議，均要求學生在真實的網絡環境中利用Wireshark工具(原Ethereal)抓取真實的數據分組，并進行分析，幫助學生驗證、理解和掌握網絡原理。要求學生按照實驗報告的標準格式完成每一個實驗，并對實驗過程中的細節進行抓圖記錄。可以看出，安排這些實驗的目的是為理論知識的學習而服務，這符合我校的計算機專業課程體系對計算機網絡原理課程的要求。針對交換機、路由器等的工程性實驗，將交由后續課程網絡工程來解決。
4) 注重基本的網絡編程能力培養。以教材作者提供的編程作業為提綱，我們編寫了《“計算機網絡：自頂向下方法”網絡編程習題指導》，其中所包含的編程作業如表3所示。要求學生選做其中一個或者自擬題目設計完成一個網絡程序并加以考核。
5) 強調實踐環節的考核方式。在課程考核方式方面，堅持改革傳統的考核方式，強調實踐環節的重要性。表4給出了考核方式的比例分配，實踐性環節和平時表現占到整個課程的40%，這突破了我校平時成績不超過30%的界限，驗證了該課程強調實踐環節的舉措。改革傳統的以考試為主的一次性考核方式，將課程的要求平均分配到整個教學活動中，調動學生全程參與的積極性。
4 結語
筆者結合自身的教學經歷，詳細分析了計算機網絡原理課程的兩種常見教學模式，并對比了優缺點，闡述了筆者所做的教學改革實踐。需要指出的是，我們選取“自頂向下”的教學模式開展教學，主要是因為其強調實踐性、強調應用，并不代表“自頂向下”的教學模式一定優于“自底向上”的教學模式。“自頂向下”教學模式的缺陷在于，使學生對底層實現技術的理解一直處于“懸而未決”的狀態。因此，如何更好地發揮兩種教學模式的優點，揚長避短，是下階段該課程教學改革的重點。
參考文獻：
[1] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會. 高等學校計算機科學與技術專業核心課程教學實施方案[M]. 北京:高等教育出版社,2009:229-232.
[2] 陳敏,譚愛平,徐恒.“計算機網絡技術”課程教學改革探索與實踐[J]. 計算機教育,2010(1):104-107.
[3] 吳振強. 高師院校計算機網絡原理教學體系[J]. 計算機教育,2010(23):134-138.
[4] 李亞林,曾映蘭. 計算機網絡專業實踐教學的改革[J]. 計算機教育,2011(3):88-91.
[5] Andrew S. Tanenbaum. Computer Networks[M]. 4th ed. Upper Saddle River:Prentice Hall PTR, 2004.
[6] 高傳善,毛迪林,曹袖. 數據通信與計算機網絡[M]. 2版. 北京:高等教育出版社,2004.
[7] James F Kurose,Keith W Ross. Computer Networking:A Top-Down Approach [M]. 5th ed. New York:Addison-Wesley, 2009.
[8] 教育部考試中心,中國學位與研究生教育學會工科工作委員會. 2011年全國碩士研究生入學統一考試計算機科學與技術學科聯考計算機學科專業基礎綜合考試大綱[M]. 北京:高等教育出版社,2010.
Top-down or Down-top?
――Research on Teaching Models in Computer Networking Curriculum
WANG Tao, WU Zhenqiang, REN Ping’an
(School of Computer Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)
第8篇：數據通信的基礎知識范文
現年34歲的余孝逵，是新縣網通分公司寬帶維護員。作為一名普通的網絡維護人員，他熱愛本職工作，堅守信念，兢兢業業，在平凡的工作崗位上實現自己不平凡的人生信念。幾年來，他維護崗位上潛心鉆研網絡業務技術、計算機終端及寬帶維護等專業知識，不斷進取，孜孜以求，勤于動手，用青春和智慧攻克了工作中許多技術難題。特別是在公司網絡維護及優化工作中，他善于思考，勤勉刻苦，能夠理論聯系實際提出了許多合理化科學的建議，用自己的勤奮與執著為企業的發展作出積極貢獻，在網絡優化與維護工作上譜寫了一曲曲奮進與奉獻之歌。2003年，他結合寬帶維護實際撰寫的“寬帶維護障礙案例分析”一文榮獲信陽市網通公司運行維護案例分析一等獎；2003年榮獲新縣通信分公司先進工作著稱號。
隨著通信市競爭的加劇，寬帶等數據增值業務是其他運營商競爭的重點業務。2003年2月，通過崗位競聘他被聘任為公司數據業務維護工作。他充分認識到這是一項工作的重要性和艱巨性，于是他下定決心要把這項工作做好。2003年新縣網通寬帶業務正處于大發展時期，網絡正在加緊建設擴容階段。為加快寬帶業務的發展，提高市場占有率。他結合公司網絡實際和業務發展區域，對縣城寬帶網絡進行合理優化，拓寬覆蓋范圍，合理建設了城域網，加快了寬帶業務的發展。在網絡優化、寬帶容量擴容中，無論是公路沿線的電線桿上，還是高樓樓頂、污水橫流的地下管道都是他的工作現場，條件極為艱苦，他總是沖在前頭。2003年12月，正值裝機的時候，又面臨我分公司印刷廠模塊局機房設備搬遷。在重重充困難面前，他沒有想的太多，一心只想著早點完成設備搬遷和擴容，加快數據業務的發展。幾天來，他白天忙于寬帶安裝、維護，晚上冒著零下5度的氣溫到機房核對數據，安裝硬件設備，修改用戶數據，手凍僵了、腳站麻了，他就座在機房地板上休息一下繼續工作。就這樣連續二天只爭朝夕，趕時間搶進度，比原計劃提前一個工作日完成了兩個模塊局設備擴容，滿足了廣大寬帶客戶通信需求。每當提到這些，余孝逵充滿青春與智慧的臉上總會露出孩子般燦爛的微笑： “這些都是我應該做到的，干工作就是要對得起自己的良心，對得起領導與同志們的信任”。每次設備端口擴容或修改用戶數據后，從纜線的捆扎到機架的擺放，他都要進行仔細檢查，對各個端口數據進行詳細記錄。就是在這樣的風風雨雨的磨練中，塑造了余孝逵甘于吃苦，樂于奉獻，敢為人先的高尚情操與樸素情懷。
卓越的企業源于卓越的服務，卓越的服務源于卓越的員工。 隨著通信市場競爭越來越激烈，客戶對通信服務提高了更高的要求，尤其是寬帶、數據通信等客戶通信質量提出了更高的要求。。余孝逵同志常常這樣說“打鐵還得自身硬，只有埋頭苦干，潛心鉆研業務，不斷提高服務質量和服務水平，滿足客戶通信需求，才能促進企業更快地發展”。為提高寬帶裝維服務質量，他努力拓寬知識面，潛心鉆研業務，努力提高專業技術水平。在數據業務管理上，他對全縣2000多個數據業務客戶檔案進行了規范化整理，實行微機化管理存檔；在數據業務裝維上，他加快工作進度，提高工作效率，向社會承諾：大客戶、重要客戶的數據業務開通、安裝時限，由公司服務質量管理規定的7天開通改為當日開通，大大縮短了開通時限，有效提升了企業服務質量；在員工隊伍中，他是個熱心腸，經常幫助一些計算機基礎知識差的同志學習計算機知識，幫助他們解決工作中的難題；在設備維護方面，他努力學習各類知識，向有經驗的同志學習，鉆研計算機終端維護等專業知識，積累了豐富的維護經驗。他充分業利用業余時搜集各類技術資料，與同事及廠家技術人員探討各類故障，總結經驗吸取教訓，每次處理完故障時，他都要對故障現象進行詳細的分析，提出解決的辦法，回去后寫出解決問題的心得。盡管工作很忙碌，他還不忘在努力工作之余，擠時間鉆研技術技能知識，克服重重困難刻苦學習基礎知識，提高自身綜合素質。2003年，他結合日常網絡維護實際，撰寫了“寬帶維護障礙案例分析”一文榮獲信陽市通信分公司運行維護案例分析一等獎。
2004年3月的一天，縣城一位姓張的寬帶客戶打來電話，說他家的計算機不能開機。作為維護人員他當然知道客戶計算機故障應該不屬于他的維護范疇，可他二話沒說騎上摩托車就匆匆趕往用戶家。經檢查后，確認用戶的計算機電源及主板被雷擊壞。他主動幫助客戶選購了新主板和電源配件，并對電腦進行軟、硬件進行安裝。用戶花了少量的費用使電腦重新修復，高興地非要請他吃飯，被他婉言謝絕了，客戶連聲稱贊：“你們網通的服務真是太好了”。
2004年11月，為了提高辦公效率，加快公司內部信息傳遞，信陽市網通分公司決定將公司辦公網延伸到各班組和各鄉鎮支局。這次網絡延伸工程新縣要開通16個鄉鎮支局及8個班組辦公網絡。按照上級時間要求，在時間緊任務重的情況下，他在做好日常維護工作的同時，利用夜晚時間深入鄉鎮支局所加班加點地進行終端設備安裝及電路調測，為了加快工程進度趕時間。經過連續四天的連續奮戰，他在全市率先完成縣分公司辦公網絡的延伸工程，受到市公司領導的高度稱贊。
在通信企業深化改革的進程中，無論是市場競爭還是企業內部改革進一步深化，他一直把自己融入到公司的整體中去，與企業榮辱與共，牢固樹立主人翁思想和高度的企業責任感。他充分利用數據業務專業性強等特點，廣泛宣傳寬帶、小靈通等業務，加快發展，提高市場占有率，為新縣網通的發展壯大做出自己應有的貢獻。
第9篇：數據通信的基礎知識范文
當前我國已經步入新媒體時代，新媒體時代是在報刊、廣播、電視等傳統媒體的基礎上發展起來的新興媒體形態。新媒體技術是基于互聯網技術，具有先天性技術優勢的媒體信息服務功能，是網絡經濟與傳媒實現有效對接的最佳方式。近年來，新媒體技術已被廣泛應用于教育行業，極大地豐富了高校教學管理的模式、方法和手段。在新媒體技術迅速發展的背景下，為了將其優勢很好地融入民辦高校的管理建設，對《新媒體技術》一書展開研究顯得尤為重要。
由洪文杰、歸偉夏編著，西南師范大學出版社出版的《新媒體技術》一書主要圍繞新媒體中涉及的技術基礎及新興技術的發展展開，致力于梳理出與新媒體技術相關的技術脈絡，促進用戶更好地理解新媒體技術的原理和基本特征。該書主要內容包括新媒體的相關信息，如文字、圖形、圖像、聲音、視頻等的處理與編輯技術；計算機網絡及移動通信技術等新媒體信息傳輸技術；新媒體信息顯示、與檢索技術；新媒體信息管理與安全技術；云計算、物聯網、虛擬現實技術、大數據等新技術。該書既可以作為大學、中專院校新聞與信息傳播等相關專業的教材使用，也可以為相關媒體專業從業人員和廣大愛好者提供理論參考。
《新媒體技術》一共分為七個章節：第一章為新媒體技術引論，主要介紹技術與媒體、新媒體技術對傳媒業的變革和與新媒體有關的關鍵技術；第二章為新媒體信息處理及編輯技術，主要介紹新媒信息的種類和特點、新媒體文字信息的處理和編輯、新媒體圖片的處理與編輯、計算機圖形與動畫技術、數字音頻處理與編輯技術、數字視頻處理與編輯技術、新媒體信息的組織；第三章為新媒體信息傳輸技術———網絡技術，主要介紹網絡技術的基本概念、技術基礎、網絡安全技術和數據通信技術基礎；第四章為移動新媒體技術基礎———移動互聯網，這一章節包括四個小節，具體分為移動新媒體技術概述、無線移動通信技術、移動新媒體終端設備及系統平臺、移動新媒體技術應用；第五章為新媒體信息顯示、與搜索技術，主要介紹新媒體信息顯示技術、新媒體信息技術、新媒體信息搜索技術及電子紙的相關內容，使讀者可以了解新媒體顯示技術的發展脈絡；第六章為新媒體數字版權管理技術，這一章節讓讀者了解到了新媒體數字版權管理概述、數據加密技術、數字簽名技術、數字水印技術、身份認證技術、PKI安全技術和元數據與數字對象標識碼；第七章為應用中的新媒體傳播技術，讀者可以了解云計算、大數據、物聯網、虛擬現實技術及LBS等新興概念，從而更有效地了解新媒體技術的產生、發展和變遷。通讀全書，概括了該書的以下幾個特點：該書最大的特點在于全面性，尤其是新媒體的基礎元素，在文中都有所介紹。新媒體信息的基礎元素包括文字、圖形、圖像、聲音和視頻，書中對這些元素的處理與編輯逐一進行了闡述。文字作為最基礎的元素，在新媒體技術逐漸發展的今天，仍然扮演著一個必不可少的角色。隨著技術的發展，圖形、圖像、聲音、視頻等基本元素崛起，豐富了新媒體技術的內涵。
該書通過對這些基本信息的處理和編輯技術的闡述，為民辦高校的管理提供了理論基礎。該書在介紹新媒體技術時，由淺入深，層層遞進，先介紹比較基本的新媒體信息，再介紹基礎互聯網技術———移動互聯網，隨后介紹顯示技術———電子紙，最后介紹比較高端的加密技術、安全技術、簽名技術和身份認證技術等。這樣的編輯方式有利于讀者加深對新媒體技術的了解，也有利于讀者掌握新媒體的基礎知識。尤其是民辦高校的管理工作，可以通過參考該書，建立一個更加穩固的現代化民辦高校管理系統。該書對于民辦高校管理最大的借鑒點在于針對性強。高等院校的管理工作相當復雜，如果不利用現代媒體技術，不僅耗時耗力，而且在工作中還容易出現差錯。而該書對于高校管理工作的各個步驟都提出了具有針對性的技術應用，如云計算的應用可以提升管理工作效率、減少管理工作的失誤；身份認證技術的應用可以讓管理工作更加便捷；加密技術的應用可以讓民辦高校的管理工作更加安全等。傳統管理手段使民辦高校的管理工作效率一直難以得到提升，其管理手段的局限性也使高等院校管理工作很容易出現失誤。
發展迅猛的現代媒體技術在高等院校，尤其在民辦高校中的應用微乎其微。《新媒體技術》一書對現代媒體技術進行了較為全面的闡述，為民辦高校管理工作的技術創新提供了理論基礎，為民辦高校管理工作現代化技術的應用提供了指導和借鑒。
