光纤通信实验范文

光纤通信实验范文（精选12篇）

光纤通信实验 第1篇

关键词：光纤通信,实验教学,改革

《光纤通信》课程是我院通信专业学生的必修课和其他专业的选修课, 光纤通信实验是该课程的重要实践性教学环节。搞好实验教学, 可以巩固学生的光纤通信理论知识, 提高学生的实践动手能力、创新意识和工程设计能力。

光纤通信实验教学存在的主要问题

学生重视不够、实验教学地位不突出

实验课时少, 一般只有10学时, 在大四的上学期进行, 此时正是学生考研前的复习冲刺阶段, 很多学生不重视实验教学, 缺课现象比较严重, 实验教学组织起来困难, 教学质量较差。

实验项目偏少

由于实验课时所限, 实验项目偏少。

缺少综合型、系统型实验

现开设的实验以验证型实验为主, 现有实验箱的实验方法与实际工程的测试方法有一些区别, 通过已开设的实验学生难以真正掌握实际工程的测试方法。缺少综合型、系统型实验, 不利于学生对知识的综合运用和建立系统工程的概念。

学生的实验热情不高

由于实验成绩在课程总成绩中仅占10%, 学生普遍不重视实验教学, 实验热情不高, 抄袭实验报告的现象比较严重。

实验教学效率较低

由于指导教师在实验前详细讲解实验指导书上的内容, 并且实验指导书上的实验步骤很具体, 学生据此可顺利完成实验。这种做法使学生产生了依赖心理, 不利于发挥学生的主观能动性, 不利于提高学生的动手能力。

我们希望通过改革解决上述问题, 激发学生的学习热情和实验兴趣, 变学生被动操作为主动思考, 使学生掌握系统工程的设计、测试方法, 提高实验教学质量。

光纤通信实验教学改革的措施

修订教学计划, 实行实验室定时定期开放, 确保学生的实验时间把光纤通信等重要的专业课安排在大三下学期, 避免与学生的考研复习时间和联系就业单位时间相冲突, 保证学生的上课出勤率。将实验教学学时由10学时增加到25学时。同时, 实验室定时向学生开放, 开放时间为每天上午8:00~下午5:00、实验教室没课的时间和每天下午课后到晚上8:00, 具体时间由学生和教师预约决定。开放式实验教学调动了学生学习的积极性和主动性, 有利于因材施教和重点指导, 使不同水平的学生都能得到培养和提高。

增设实验项目, 培养学生的实践创新能力和工程设计能力除了已开设的验证型实验外, 开发增设设计型、综合型、系统型实验, 实验项目由原来的6个增加到12个, 分为必做型和选做型实验项目, 保证了学生实验内容的层次性。增设的系统型实验可打破学科界限, 培养学生综合运用知识的能力和系统设计能力。例如, 8M光纤通信系统的误码特性测试实验, 学生要想顺利完成实验, 必须把程控交换技术和光纤通信技术的知识综合运用才能设计出实验方法和步骤, 该实验能够提高学生综合运用知识的能力。新增设的实验有波分复用光纤通信系统实验、8M光纤通信系统的误码特性测试实验、2M光纤通信系统的接收灵敏度测试实验、HDB3线路编码的测试实验等。通过这些实验项目的训练, 能促进学生对所学知识的综合运用及创新思维的培养, 激发学生的实验热情和求知欲, 使学生掌握系统工程的概念和实际工程的测试方法。

构建课前、课堂、课后三位一体的实验教学平台我们通过实验教学内容与形式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革, 实现了以“教”为中心向以教师主导和学生主体的“双主”教学模式的转变, 对提高实验教学质量起到了积极作用。课前, 学生按照自己的意愿选择实验项目, 通过查阅相关资料、文献, 掌握实验原理和测试方法, 了解各种仪器设备的工作原理和使用方法, 自己拟定实验步骤。在新学期开始, 将该学期的实验内容和实验教学日历告知学生, 要求学生作好实验课前的预习、查阅文献、撰写预习报告。不仅设计型、综合型实验如此, 而且验证型实验也同样要求学生撰写出基于文献调研基础上的预习报告。在课堂上, 教师不再作详细的讲解, 只是检查预习情况、提问和答疑。检查的过程实质上是提供一个让学生报告、交流、讨论有关问题的机会。学生在课堂上根据自己查阅拟定的实验步骤进行实验, 不再是漫无目的、机械地照指导书操作。课后, 学生结合查阅的相关文献, 对比分析自己的实验结果, 观察有无创新点, 将实验和理论紧密结合, 写出此次实验的收获和体会, 得出结论。这样, 学生可以在实验进程中做到理论联系实际, 培养创新意识, 培养解决实际问题的能力。

改革考核方法, 提高学生对实验课的重视程度对实验教学的考核, 从实验预习、实验操作和实验报告三个方面进行, 分别按0.2、0.4、0.4的权重记入成绩。不同层次的实验采用不同考核方式。如对设计型、综合型、系统型实验, 按实验选题、实验方案设计、实验报告或小论文和答辩等方式综合考核。同时, 将实验成绩在《光纤通信》课程总成绩中的比重由10%提高到30%。

改革效果

通过对光纤通信实验教学的改革, 学生对实验课的重视程度普遍提高, 促进了学生对所学知识的综合运用, 提高了学生实验的积极性, 培养了学生的创新思维, 使学生掌握了系统工程的概念和测试方法, 从而提高了实验教学的效果和质量。学生反应良好, 用人单位对我院毕业生给予了较高的评价。

参考文献

[1]卢学英, 等.PLC实验教学改革的研究[J].实验室科学, 2007, (3) .

[2]王桂雪, 谢广文.浅谈高校实验教学的改革与创新[J].素质教育论坛, 2007, (2) .

[3]李阿路.改革实验教学加强素质教育[J].实验室科学, 2006, (6) .

光纤通信实验 第2篇

姓名： 学号： 班级：通信 同组成员：

上课时间： 周二16：20-18：10

移动台主被叫实验

一、实验目的

1、掌握移动台主叫正常接续时的信令流程。

2、了解移动台主叫时被叫号码为空号时的信令流程。

3、了解移动台主叫时被叫用户关机或处于忙状态时的信令流程。

4、了解移动台主叫时被叫用户振铃后长时间不接听的信令流程。

5、掌握移动台被叫正常接续时的信令流程。

6、掌握通话结束呼叫释放时的信令流程。

7、了解被叫用户振铃后长时间不接听时移动台被叫的信令流程。

二、实验仪器

1、移动通信实验箱 一台；

2、台式计算机 一台；

3、小交换机 一台：

三、实验原理

处于开机空闲状态的移动台要建立与另一用户的通信，在用户看来只要输入被叫号码，再按发送键，移动台就开始启动程序直到电话拨通。实际上，移动台和网络要经许多步骤才能将呼叫建立起来。以移动台和移动台进行通信为例，就包括主叫移动台和主叫MSC建立信令链接、主叫MSC通过被叫电话号码对被叫用户进行选路，即寻找被叫所处的MSC、被叫MSC寻呼被叫MS并建立信令连接过程等三个过程。本实验主要是让学生掌握移动通信中移动台主叫时MS和MSC之间的信令过程、以及为了完成通话连接，主叫MSC和被叫MSC之间的信令过程（即七号信令中的部分消息）。

四、实验内容

1、记录正常呼叫的过程中，移动台主叫部分和被叫部分的信令流程

2、记录被叫关机时，移动台主叫部分的信令流程

3、记录被叫振铃后无应答时，移动台主叫部分和被叫部分的信令流程

4、记录被叫号码无效时，移动台主叫的信令流程

5、记录通话结束后，呼叫链路释放的信令流程

五、实验步骤 主叫实验：

1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“主叫实验”图标，进入此实验界面。

2、点击“初始化”键，看到消息框中出现“初始化”完成。再点击“开机”键，从而使移动台处于开机状态。

3、移动台主叫实验需要某一个被叫移动台的配合，在教师的协调下，选择一个作为被叫的实验箱，并了解此被叫的电话号码。

4、下面进行呼叫建立正常的实验。

（1）提示被叫通过点击学生平台上的“初始化”、“开机”键，使被叫处于开机空闲状态。

（2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫学生戴上实验箱上配备的耳机，充当话机。主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。

（3）由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫学生平台的电话将振铃。（4）被叫振铃后，控制被叫学生平台的学生按动被叫实验界面上的“摘机”键，被叫学生戴上实验箱上配备的耳机。主叫学生平台上会提示“进入通话中”。

（5）通话结束，主叫主动挂断电话。主叫学生按动学生平台界面上的“挂机”，并放下实验箱上的电话。主叫学生平台会显示通话链路释放。

5、被叫无应答的情况下的信令流程

（1）提示被叫通过点击学生平台上的“初始化”、“开机”键，使被叫处于开机空闲状态。

（2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。（3）由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫学生平台的电话将振铃。（4）被叫振铃后，让被叫学生不按动“摘机”键。等待1分钟后，被叫MSC释放链路的信令显示在被叫学生平台上。

6、进行被叫未开机时的信令流程实验。

（1）让被叫学生按动被叫学生平台上的“关机”键，使被叫移动台处于关机状态。

（2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫学生拿起实验箱上的话筒。主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。

（3）由于被叫移动台处于关机状态，主叫MSC将从被叫MSC收到ISUP RELEASE消息。

7、被叫号码无效时的信令流程。

（1）主叫在学生平台上输入教师规定的一个号码（此号码不对应任何实验箱，因此可认为是个不合法的号码），并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮。

（2）学生平台上会显示紧接着的所有的信令过程。最后会弹出对话框提示“本号码是空号，请挂机”。学生放下电话。

8、进行以上4种情况的实验时，每一实验结束后，结合实验原理中的信令流程图认真分析信令流程并做相应的记录。被叫实验

1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“GSM移动台被叫”实验图标，进入此实验界面。

2、点击“初始化”键，看到消息框中出现“初始化”完成。再点击“开机”键，从而使移动台处于开机状态。

3、移动台被叫实验是同一个主叫移动台配合进行的，在教师的协调下，确定作为主叫的实验箱。

4、下面进行呼叫建立正常的实验，主要观察移动台被叫的信令过程。（1）等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台。

（2）被叫MSC寻呼被叫移动台结束后，被叫MSC与被叫移动台之间的信令连接建立。过片刻，被叫实验箱振铃。

（3）按动学生平台上的“摘机”键并且佩戴实验箱上的耳机作为电话听筒。

5、下面进行通话结束呼叫释放的实验。

（1）通话结束，被叫主动挂断电话，观察学生平台上呼叫释放的信令流程。

6、下面进行呼叫建立时被叫振铃不应答的实验，观察移动台被叫的信令过程。

（1）等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台。

（2）被叫MSC寻呼被叫移动台结束后，被叫MSC与被叫移动台之间的信令连接建立。

7、进行以上三种情况的实验时，每一实验结束后，结合实验原理中的信令流程图认真分析信令流程并做相应的记录。

六、实验准备以及信令流程

1、实验界面

获得本机电脑的IP地址，由此查得本机号码并记录在SYSTEM中

实验所用的软件界面：

2、主叫初始化：

分析：这个过程是主叫MSC向被叫MSC发送的最早的一条信令。当主叫MSC查询到被叫MSC的地址后，就向被叫MSC发送IAM消息，此消息中包含主叫号码、被叫号码和业务类型等。被叫MSC根据这条消息就可以知道主叫的电话号码、以及被寻呼的被叫号码。根据被叫号码被叫MSC可以在相应的位置区对被叫MS发起寻呼

3、移动台开机：

分析：经过了两个阶段：

1、接入阶段：信道请求，信道激活，信道激活相应，立即指配（建立“手机”（电脑）与BTS（BSC）建立了暂时固定的关系）；

2、鉴权加密阶段：鉴权请求，鉴权响应（应答）

4、选择被叫（输入被叫号码，点击“OK”键主叫显示界面）：

分析：主叫用户的身份已经得到了确认，网络认为主叫用户是一个合法用户，允许继续处理呼叫。

5、主叫呼叫、被叫接通:

分析：呼叫过程中，被叫振铃，通过按“摘机”键实现双方通信。MS发送一个SET UP 消息（携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息），MSC收到此消息后，首先向VLP查询该用户的相关业务信息，VLR根据此次业务类别和开户时MS已经申请的业务信息，决定此次呼叫是否可以继续；继续的话，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到被叫的HLP，在经过一些信令传输过程，达到最终通话

6、被叫主动挂断:

分析： MS向被叫MSC发送ISUP PELEASE消息，这时被叫MSC就会向主叫的MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的主叫MSC就会向MS发送DISCONNECT消息，开始链路释放。实验结果显示被叫未开机

7、主叫主动挂断电话: 主机处单机“挂机”键。

分析: MS向主叫MSC发送ISUP PELEASE消息，这时主叫MSC就会向被叫的MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的被叫MSC就会向MS发送DISCONNECT消息，开始链路释放。

8、被叫未开机

主机处单机“呼叫”键，而显示被叫未开机。

分析：被叫MSC收到主叫MSC发送来的初始化地址消息ISUP INITIAL ADDRESS后，被叫MSC将根据初始化地址消息中包含的被叫用户的信息进行查询。如果被叫被开机，则向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的主叫MSC则向主叫MS发送DISCONNECT消息，进行链路的释放

9、被叫未开程序:

分析：被叫未开程序，类似于拨号时不存在此被叫号码，从而显示无法建立信令连接

七、思考题

1.实验中，若主叫无法呼叫被叫方，分析可能产生的原因。答：

（1）硬件连接的问题；（2）机器问题；

（3）实验开始前未点击“初始化”；（4）被叫方关机；

（5）被叫正在与其他人进行通话；（6）系统文件配置问题。

2.实验中，小交换机的作用是什么？如果配置文件的端口和实际连接端口不符，会出现什么现象？ 答：小交换机中在实验中的作用是将主叫与被叫两台PC之间建立连接，将主叫呼叫的信息传送给被叫一方。如果配置文件的端口和实际端口不符则会弹出警告的对话框显示无法建立与被叫的信令连接。

3.系统配置文件主要有什么作用？ 答：由于在实验中计算机实现包括MSC、VLR、HLR、AUC等实体的网络子系统功能，所以需要在软件平台中存储用户信息，保证两台电脑上这两个数据库是完全一样的。SYSTEM文件中包括的内容有： 学生计算机的IP地址+对应学生平台的手机号码（11位）+IMSI国际移动用户识别码+TMSI号+LAI定位区标识+小交换机号（实验箱跟交换机接口的序号）。

4.分析个人11位手机号码的基本组成，IMSI和TMSI各有什么作用？ 答：手机号码MSISDN，共11位，N1N1N3+H1H2H3+SN，N1N2N3是数字蜂窝移动业务接入号如：移动的138、139，联通的130，131等。H1H2H3是HLR识别号，全国统一分配，SN为用户自行分配号码。

IMSI国际移动用户识别码，是识别移动用户的标志，IMSI是全网和全球唯一的（非法制造商也可能造出IMSI相同的SIM卡），一般在入网和TMSI更新失败时使用。IMSI存储在SIM卡和HLR中，IMSI为15位数字，所有IMSI的前五位460（中国代码）00/02/07/01/03/05/20（移动网代码）是固定的，移动国家码和移动网号后为10位MSIN，分配为H1H2H3 9××××××。H1H2H3是HLR识别号。比如手机号：***对应的IMSI为：***。TMSI：临时移动用户识别码，它是IMSI的临时“代表”，出于IMSI的安全考虑，为尽量避免在空中接口传递IMSI，由VLR给用户分配的，TMSI在当前VLR中是唯一的。TMSI，共8位，本地有效，要保证每个MS不同即可。

当用户漫游至其它VLR时，当前VLR向前一VLR查询用户TMSI，查询成功后当前VLR完成对用户的鉴权，并重新给用户分配一个新的TMSI，前一VLR将用户的过期TMSI和用户信息删除；如果查询失败，则当前VLR向用户归属HLR查询用户IMSI，完成鉴权。

5.主被叫初始化时，系统提示“完成IMSI附着”是什么意思？ 答：IMSI 附着，对应用户开机,并和MSC保持着联系。

6.GSM系统中的Um接口、A接口、No.7信令在实验平台上是如何实现的？ 答：实验箱上的无线射频接口相当于GSM实际系统中的Um接口，实验箱与学生平台之间的串口相当于实际系统中的A接口，MSC/VLR与MSC/VLR之间的通信信令由实验室局域网进行传输，模拟了实际系统中MSC和MSC之间的No.7信令传输系统。

八、实验心得

光纤通信实验 第3篇

关键词：高职教育；通信实验室；实验教学

随着通信产业的日益繁荣和通信市场的不断扩大，社会急需一大批既有专业理论知识又有实际工作技能的通信领域应用型人才。因此，高职院校必须不断完善实验室建设，加大实验教学改革力度，以便更好地培养学生动手能力和实践创新能力，以适应市场对人才的需求。本文结合所在学校通信工程系自身特色，阐述通信实验室建设及对实验教学改革的探索。

通信专业实验室建设

通信实验室建设的原则为了不断提高通信人才培养水平，近年来我院先后投资300万元用于实验室建设。在实验室建设过程中，我们以培养动手能力强，具有实践创新精神的人才为出发点，以建设综合性、系统性和适用性的通信实验室为目标，制定了通信实验室建设的原则。具体原则为：（1）实验设备要具有先进性，紧跟通信技术发展脚步；（2）实验室组建要具有自己的专业特色，提高在同类院校中的专业竞争能力；（3）利用实验室现有设备，可以开出部分水平较高、有一定创新性的实验，以提高学生对知识的综合运用能力；（4）能够满足尽可能多的课程（包括选修课）实验需求；（5）提高实验室和实验设备的综合利用率。

通信实验室的建设方案根据我院为通信专业学生所开课程，可将实验室分为五种类型：基础实验室、应用实验室、专业实验室、综合实验实训室和研究性实验室。在学校提供的建设资金有限，实验室房源紧张的前提下，我们制定了如下实验室建设方案：（1）与外系共用部分基础实验室和应用实验室。如高频电子线路实验室、EDA实验室等，我院电子信息工程系已经建成，我们直接利用该系已有实验室资源，不再重新组建。这样，既提高了这些实验室和实验设备的利用率，又可以减少重复建设带来的资金、房源的浪费。（2）加强专业实验室建设。在组建专业实验室过程中，我们在调研并分析通信相关行业人才能力需求的基础上，创造性地提出以功能模块的方式完成通信实验室的组建。它将所有的专业实验室看成是一个完整的系统，每个实验室相当于该系统中的一个功能模块，它们既可以单独完成专业实验和相关技能培训，又可以几个实验室相互配合，实现跨课程间的综合实验，组建方案如下图所示。（3）在组建综合实验实训室时，本着节约资金、科学开发利用的原则进行。首先，为了满足各种实训课程的需要，我们购买了先进的通信仪器、仪表，如手机终端测试仪、天馈测试仪、光纤熔接机、频谱分析仪等。其次，对于不需要专门实训器材和场所，只需在计算机上实现仿真的实训课程，如通信制图和通信概预算，可以与某个专业共用实验室，不再另外增设机房和重新购置计算机。再次，开设有线电视网络和线路工程两个专门实训室以及一个线路工程室外实训基地。最后，对于投资大、建设困难的实训项目，如移动通信基站安装与维护综合实训，采取与企业共建校外实训基地的方式来实现，即把学生送到企业，利用企业已有的设备、场地完成规定的实训内容。这样不仅为学校节约了大量资金和场地，而且也能为学生提供一个最真实的工作环境。目前，我院已经在南京普天通信有限公司建立了这样的实训基地，已有一届学生在那里完成相关实训。（4）开设研究性实验室，为教师从事科研和学生进行科技创新活动提供平台。

探索实验教学的改革之路

高职院校通信专业实验教学现状随着我国对高等职业教育的重视，大多数已开设通信专业的高职院校都在实验场地扩充、实验设备购置以及实验经费投入上做了很多工作，使得通信专业实验室的硬件建设不断更新完善。但是，就很多学校实验教学情况来看，无论从内容安排、教学方法、教学手段，还是师资水平等方面，都不同程度地存在一些问题。主要表现在以下几个方面：（1）实验教学内容单一。所安排的实验内容主要是对理论教学内容的验证性实验，缺乏综合性和创新性实验。（2）实验教学课时有限，限制了学生主观能动性的发挥。在课程学时固定的前提下，学生只能被动地做教师指定的几个实验。（3）实验方法单一，缺乏灵活性。目前，很多课程实验一般都是采用综合实验箱完成，实验项目由生产厂家预先设定。如果只做这类实验，不利于培养学生的创新能力和动手能力。（4）各专业实验室相互独立，无助于学生从系统和网络的层面上掌握通信技术。现在，各学校的专业实验室一般都按理论课程划分成各自独立的实验室，结果使实验教学局限在某课程范围内，削弱了各门课程间的关联性。

高职院校通信专业实验教学改革探索如果把实验教学看作是软件建设的话，那么，目前高职院校普遍存在的问题是软件建设跟不上硬件建设的速度。没有知识水平扎实、技术过硬的实验教师队伍，没有科学合理的实验教学模式，即使拥有再多先进的实验设备，也发挥不了任何作用，只能成为一种摆设，造成更大的浪费。为促进学校自身发展，全面提高人才培养质量，进行实验教学改革是当务之急。为此，我们做了以下探索尝试：

1.实验教学内容的改革。为了跟踪知识前沿，激发学生对实验课的兴趣，我们对原有的实验教学内容进行了优化整合及合理取舍，既保留传统的实验内容，又在充分利用我们以功能块模式组建的专业实验室的基础上，增添了许多系统实验、综合实验。如移动用户与固定用户之间呼叫处理实验，就是在移动实验室和程控交换实验室进行的。学生必须在掌握程控交换和移动通信两门专业知识的基础上，才能实现两实验室硬件设备的连接及软件数据的创建，最终完成实验。这种综合性、系统性的实验，加强了学生对专业知识体系的把握，加深了学生对通信系统组网构成的理解。

2.实验教学手段的改革。实现教学手段多元化：（1）将多媒体教学手段引入实验教学，自制教学课件，丰富实验教学课堂。（2）增加现场观摩教学。我们与电信公司和通信工程局联系，带领学生到通信机房参观，请经验丰富的技术人员给学生讲解通信设备的日常维护与故障查找知识。在通信工程施工现场，请工程人员讲解通信线路勘查设计与工程施工知识。把学生置于实际工作环境中，并请工作人员在现场亲自指导实践，保证了我们的教学与现场实际不脱节，增加了学生对知识的感观认识和对未来工作环境的了解，达到了学校与市场“零距离”培养人才的目的。（3）探索利用网络进行实验教学的方法。我们系开设了通信设备测量与检验课，在这门课程里，主要向学生介绍常用通信仪器仪表的使用方法，如何使用这些仪器仪表来对通信设备和通信线路进行测量的知识。为了便于学生随时掌握每个仪表的性能，我们把整个教学内容制作成学习软件，采用语言讲述、文字说明及视频图像演示的方法来介绍每一种仪器仪表的功能、使用方法、操作步骤及注意事项，并把制作好的学习软件上传到网络中，供学生上网来学习。这种教学方法突破传统的面对面课堂教学方式的限制，将授课课堂由教室和实验室延伸到因特网所覆盖的任何一个场所。通过网络学生可以自主学习，相互交流，真正体现了学生的主导地位。

3.实验教学模式的改革。传统的实验教学模式从设计实验内容到指导学生做实验再到评定实验报告，始终以教师为核心，学生处于被动、服从的地位。这种单一教学模式不但不能充分發挥实验在人才培养中的作用，压抑了学生参与实验学习的自主性和积极性，而且限制了实验室的发展和师资水平的提高。为此，我们对教学模式进行大胆改革：（1）抛开理论课与实验课界限，采用一体化的教学模式。以往，理论课与实验课是分开来上的，由于实验课时相对较少，在课内要完成所有实验项目是不可能的。改革教学模式后，我们将一些课程如移动通信直接搬到实验室来上，压缩过去课堂上对理论过程繁琐冗长的推导过程，挤出更多的时间来让学生在实验中理解理论。每讲到一个问题，如时分多址，先讲它的原理，接着就做实验来验证。采用这种方式教学，不仅减少了学生的学习负担，增加了学习兴趣，学习效果显著改善，而且解决了实验课时少，实验项目开出率低的问题。（2）在教学计划外的时间，对所有学生以预约方式开放部分实验室，为学生从事科技活动、课程设计、毕业设计、全国电子设计大赛等提供实验场所和实验设备。通过开放实验室，学生可以根据自己的兴趣、爱好来自选课题或自命课题进行设计和实验，这不仅有利于培养学生自主学习能力，发挥学生个性与特长，同时也提高了专业仪器设备的利用率。（3）创办研究性实验室，以研究性学习方式将一些学习好、动手能力强的学生吸纳到教师的科研课题组，参与部分科研项目工作。研究性学习是我校在深入研究高职院校的发展战略并结合自身特色后提出的。这不仅有利于鼓励教师不断学习，从事科学研究，也给学生提供了一个锻炼自己、展示个性的舞台。

加强实验教学队伍的培养和建设长期以来，大多数教师只重视理论教学，而轻视实验教学。培养“双师型”教师，是高职院校未来师资培养的关键，教师不仅要懂理论，而且要有较强的实践能力。为了使我系教师的实验技术水平迅速提高，我们首先采用了“送出去、请进来”的方针，一方面分批向外派送教师参加进修、培训、研讨、考察等，不断提高教师的实验学识水平；另一方面，与企业合作，成立校企共建实验室，利用企业合作伙伴的智力资源，提高实验教学质量。其次，将实验教学与业务考核和职称评定挂钩，要求理论课教师必须参与实验教学，这样不仅加强了实验技术力量，提高了自身的动手能力，也促进了理论教学效果的提高，从而闯出一条理论与实践相结合的教学改革新路。此外，实施奖励政策，鼓励教师积极开发高水平的实验设备，改进和完善实验室建设。随着电子信息技术的迅速发展，教学实验设备必须适时更新，完全依靠购买是不现实的，因此，自行开发一部分实验设备，已经成为实验室建设的经常性任务。通过开发工作，不仅有益于教师对有关技术的理解，大大提高其科研开发能力，同时也给了教师施展才华的机会。

能否搞好实验室建设与实验教学改革，直接关系到高职院校的发展前途和命运，因为实践教学是高职教育最突出的特色，是落实高职教育人才培养目标的重要环节。构建与理论教学体系有机融合的实验实践教学体系，建设完备的实验基地，造就一支优秀的实验教学师资队伍，是高职院校提高资源使用效益和实践教学质量，办好高职教育的必由之路。

参考文献：

[1]陈仁安.创新实践加强通信实验室建设[J].实验室研究与探索，2002（4）.

[2]黄红兵，侯利娟.高校通信工程专业实验教学模式的研究[J].中国教育技术装备，2006，（4）.

[3]康小平.现代通信实验室建设与实验教学改革[J].实验室研究与探索，2004，（12）.

作者简介：

光纤通信实验 第4篇

一、光纤通信实验课程建设方案前期分析

作为光电信息专业的光纤通信实验课程, 为了强调本专业学科自身的光学学科优势, 本课程倾向于光学元器件的认知, 并在此基础上进行具有光纤特色的光纤通信实验建设。在全国很多重要高校中, 都开设有光纤通信实验课程。总结众家课程体系, 认为该课程主要包括两大部分的实验内容:一是光纤通信用元器件的认知实验;二是光纤通信系统演示实验。结合目前光纤通信的状况以及发展趋势, 拟主要进行具有时代特色的关键光纤元器件实验。对于局域光纤通信系统, 开设光源及其直接调制方式实验以及相应的信号探测实验;对于远程高速光纤通信系统, 则相应开设中继光纤放大器的实验、光纤色散补偿实验、外调制器载波实验以及误码测试实验等。

关于光纤系统的实验, 设计进行在前阶段部分元器件实验基础上进行短程语音、图像信号传输和长程数字信号传输实验。

在实验过程中, 针对工程学科的掌握和熟练应用培养要求, 首先给学生进行必要的功能演示, 并就相关细节给予教导, 然后设计重要的实验环节, 让学生动手进行, 得到预定的实验效果, 最后共同讨论实验结论, 指出实验存在的优势和不足, 并提出解决方案。实验课后撰写该实验的专业报告。

二、具体实验排序节点与理论课的有机结合

在很多高校, 一些课程的实验与相关理论课程存在一定程度的脱节现象。原因可能有很多, 如学生数量庞大, 需要对学生进行的各项实验分别分组排出先后;也有的仅仅因为实验课程与理论课程不是同一体系的老师任教。结果有的学生在做电路实验时, 还不知道基本的理论;还有的学生已经修完了一门课程, 结果下学期才开始进行相关的实验。为了避免如上的怪现象发生, 设计将理论课程教学人员和实验教学人员统一为一个小组, 有机地整排具体理论的授课时间节点, 对相关理论授课进行过程中, 按需穿插必要的实验课程。如果课程建设允许的话, 甚至可将理论课程与实验课程完全融合成一门大型综合课程, 由一组理论、实验授课教员共同集体完成授业解惑之重任。

三、验证和创新实验共建

兴趣对科技的发展进步具有极其重要的推动作用。新颖的创意不亚于时代进步中重要的发明。创新已经成为现在以至将来重要的科技研究要求。在光纤通信实验课程建设中, 充分考虑到这一点, 因此将实验分成了验证型实验和创新探索实验两大板块。验证实验本着教导的方式, 引导学生学习已有的科技成果, 而创新实验就是随时提供给学生一个全面的实验平台, 任由学生大胆提出光纤通信的新颖元器件或高效能的系统结构, 并组合学生和教员力量, 为某些重要的创新设计提供各方面的支持。也就是说, 我们要设定一部分课时进行无命题的光纤通信实验。学生小组可以自由设想, 写出实验项目申请书, 比较系统地阐述出将要进行的实验的内容、实验所需的设备支持以及实验可能获得的效果。教师小组评议后, 支持进行可行性较大的部分实验。这就是本创新板块实验的基本运做方法。

综上所述, 本光纤通信实验课程建设具有鲜明的实用性和创新性, 可以充分调动学生对知识的认知积极性, 充分调动学生的科研兴趣。从兴趣中挖掘具有非凡思想的科技思路。这实际上就实现了教学空间的拓展, 带动了学生与老师的互动交流, 在学习中进行了光纤通信技术的科研探索。

摘要：本文讨论了光电信息专业中光纤通信实验课程的建设可行性方案, 打破常规的理论课程和实验课程分离的形式, 提出两者紧密结合的教学模式, 并就实验内容设计了验证型和创新型两大类实验, 形成教与学、实验与探索的有机组合。

关键词：光电信息,光纤通信实验,教学模式,验证型和创新型

参考文献

[1]张以谟.光电技术与系统文选[M].北京:电子工业出版社, 2005.

通信原理实验报告 第5篇

中南大学

《通信原理》实验报告

姓 名 班 级 学 号

课程名称 指导教师

通信原理 董健

通信原理实验报告

目录

通信原理实验报告

实验一 数字基带信号

一、实验目的

1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。

2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。

3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。

4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

二、实验内容

1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。

2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形

三、实验步骤

1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。接好电源线，打开电源开关。

2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。

用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察：

（1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；

通信原理实验报告

（2）用开关K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。

通信原理实验报告

3、用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。

（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码（开关K4置于左方AMI端）波形和HDB3码（开关K4置于右方HDB3端）波形。再将K1、K2、K3置为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。观察时应注意AMI、HDB3码的码元都是占空比为0.5的双极性归零矩形脉冲。编码输出AMI-HDB3比信源输入NRZ-OUT延迟了4个码元。

全1码对应的AMI码

全1码对应的HDB3码

通信原理实验报告

全0码对应的AMI码

（2）将K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录对应的AMI码

通信原理实验报告

和HDB3码。

AMI码

HDB3码

通信原理实验报告

（3）将K1、K2、K3置于任意状态，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3）端，CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的DET、BPF、BS-R和NRZ，观察这些信号波形。

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI单元的DET

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的DET HDB3

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CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI单元的BPF

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的BPF

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI单元的BS-R

通信原理实验报告

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的BS-R

通信原理实验报告

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接AMI单元的NRZ

CH1接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的NRZ

通信原理实验报告

四、根据实验现象回答

1.根据实验观察和纪录回答：

（1）不归零码和归零码的特点是什么？

不归零码特点：脉冲宽度τ 等于码元宽度Ts 归零码特点：τ ＜Ts（2）与信源代码中的“1”码相对应的AMI码及HDB3码是否一定相同？为什么？ 与信源代码中的“1”码对应的AMI 码及HDB3 码不一定相同。因信源代码中的 “1”码对应的AMI 码“1”、“-1”相间出现，而HDB3 码中的“1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。

举例： 信源代码：

***001 AMI: 10000-110000-1000001 HDB3：10001-11-100-100010-1 2.总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。HDB3位同步信号

整流窄带带通滤波器整形移相

HDB3中不含有离散谱fS(fS在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等于0.5的单极性归零码，其连0个数不超过3，频谱中含有较强的离散谱fS成分，故可 通过窄带带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再经过整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信号。

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实验二 数字调制

一、实验目的

1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。

2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。

3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。

4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

二、实验内容

1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。

2、用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。

3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱。

三、实验步骤

本实验使用数字信源单元及数字调制单元。

1、熟悉数字调制单元的工作原理。接通电源，打开实验箱电源开关。将数字调制单元单刀双掷开关K7置于左方N（NRZ）端。

2、用数字信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号，示波器CH1接信源单元的(NRZ-OUT)AK（即调制器的输入），CH2接数字调制单元的BK，信源单元的K1、K2、K3置于任意状态（非全0），观察AK、BK波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律 AK波形

通信原理实验报告

BK波形

3、示波器CH1接2DPSK，CH2分别接AK及BK，观察并总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系（此关系即是2PSK信号相位变化与信源代码的关系）。注意：2DPSK信号的幅度比较小，要调节示波器的幅度旋钮，而且信号本身幅度可能不一致，但这并不影响信息的正确传输。

CH1接2DPSK，CH2接AK

通信原理实验报告

CH1接2DPSK，CH2接BK

4、示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；观察这两个信号与AK的关系（注意“1”码与“0”码对应的2FSK信号幅度可能不相等，这对传输信息是没有影响的）示波器CH1接AK、CH2接2FSK

通信原理实验报告

示波器CH1接AK、CH2接2ASK

四、实验总结

1、设绝对码为全

1、全0或1001 1010，求相对码。

2、设相对码为全

1、全0或1001 1010，求绝对码。

3、设信息代码为1001 1010，假定载频分别为码元速率的1倍和1.5倍，画出2DPSK及2PSK信号波形。

4、总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律并设计一个由相对码至绝对码的变换电路。

通信原理实验报告

实验三 模拟锁相环与载波同步

一、实验目的

1.掌握模拟锁相环的工作原理，以及环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。

2.掌握用平方环法从2DPSK信号中提取相干载波的原理及模拟锁相环的设计方法。

3.了解相干载波相位模糊现象产生的原因。

二、实验内容

1.观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。2.观察环路的捕捉带和同步带。

3.用平方环法从2DPSK信号中提取载波同步信号，观察相位模糊现象。

三、实验步骤

本实验使用数字信源单元、数字调制单元和载波同步单元。

1.熟悉载波同步单元的工作原理。接好电源线，打开实验箱电源开关。

2.检查要用到的数字信源单元和数字调制单元是否工作正常（用示波器观察信源NRZ-OUT(AK)和调制2DPSK信号有无，两者逻辑关系正确与否）。

3.用示波器观察载波同步模块锁相环的锁定状态、失锁状态，测量环路的同步带、捕捉带。

（1）观察锁定状态与失锁状态

打开电源后用示波器观察ud，若ud为直流，则调节载波同步模块上的可变电容C34，ud随C34减小而减小，随C34增大而增大（为什么？请思考），这说明环路处于锁定状态。用示波器同时观察调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT，可以看到两个信号频率相等。若有频率计则可分别测量CAR和CAR-OUT频率。在锁定状态下，向某一方向变化C34，可使ud由直流变为交流，CAR和CAR-OUT频率不再相等，环路由锁定状态变为失锁。

接通电源后ud也可能是差拍信号，表示环路已处于失锁状态。失锁时ud的最大值和最小值就是锁定状态下ud的变化范围（对应于环路的同步范围）。环路处于失锁状态时，CAR和CAR-OUT频率不相等。调节C34使ud的差拍频率降低，当频率降低到某一程度时ud会突然变成直流，环路由失锁状态变为锁定状态。

4.观察环路的捕捉过程

先使环路处于失锁定状态，慢慢调节C34，使环路刚刚进入锁定状态后，关闭电源开关，然后再打开电源，用示波器观察ud，可以发现ud由差拍信号变为直流的变化瞬态过程。ud的这种变化表示了环路的捕捉过程。

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5.观察相干载波相位模糊现象

使环路锁定，用示波器同时观察调制单元的CAR和载波同步单元的CAR-OUT信号，反复断开、接通电源可以发现这两个信号有时同相、有时反相。

通信原理实验报告

四、实验总结

1.总结锁相环锁定状态及失锁状态的特点。

答：模拟锁相环锁定的特点：输入信号频率与反馈信号的频率相等，鉴相器输出电压为直流。模拟锁相环失锁的特点：鉴相器输出电压为不对称的差拍电压。2.设K0=18 HZ/V，根据实验结果计算环路同步带ΔfH及捕捉带ΔfP。答：代入指导书“3式”计算得：v112v，则

fH186108Hz；v28v，则fp18472Hz

3.由公式nRCKdKo及6811n计算环路参数ωn和ζ，式中 Kd=6

2(R25R68)C114

-6 V/rad，Ko=2π×18 rad/s.v，R25=2×10，R68=5×10，C11=2.2×10F。（fn=ωn/2π应远小于码速率，ζ应大于0.5)。

答：nn2186.5fn17.6Hz远小于码速率 ；111rad4362(210510)2.21051032.2106170.5（波特）；1110.6

24.总结用平方环提取相干载波的原理及相位模糊现象产生的原因。

答：平方运算输出信号中有2fc离散谱，模拟环输出信号频率等于2fc，二分频，滤波后得到干扰波；2电路有两个初始状态，导致提取的相干载波有两种相反的相位状态 5.设VCO固有振荡频率f0 不变，环路输入信号频率可以改变，试拟订测量环路同步带及捕捉带的步骤。

答：环路处于锁定状态后，慢慢增大C34，使ud增大到锁定状态下的最大值ud1（此值不大于+12V）；

① ud增大到锁定状态下的最大值ud1值为： 4.8 V

通信原理实验报告

②

继续增大C34，ud变为交流（上宽下窄的周期信号）。③ 环路失锁。再反向调节减小C34，ud的频率逐渐变低，不对称程度越来越大。

④ 直至变为直流。记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud2；继续减小C34，使ud减小到锁定状态下的最小值ud3；

环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud2为：2.4 V ud减小到锁定状态下的最小值ud3为 ：1.6 V ⑤ 再继续减小C34，ud变为交流（下宽上窄的周期信号），环路再次失锁。然后反向增大C34，记环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud4。环路刚刚由失锁状态进入锁定状态时鉴相器输出电压为ud4的值为：4.4 V

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实验四 数字解调与眼图

一、实验目的

1.掌握2DPSK相干解调原理。

2.掌握2FSK过零检测解调原理。

二、实验内容

1.用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形。

2.用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。3．用示波器观察眼图。

三、实验步骤

1.复习前面实验的内容并熟悉2DPSK解调单元及2FSK解调单元的工作原理，接通实验箱电源。将数字调制单元单刀双掷开关K7置于左方NRZ端。

2.检查要用到的数字信源、数字调制及载波同步单元是否工作正常，保证载波同步单元处于同步态！

3.2DPSK解调实验

（1）将数字信源单元的BS-OUT用信号连线连接到2DPSK解调单元的BS-IN点,以信源单元的FS信号作为示波器外同步信号，将示波器的CH1接数字调制单元的BK，CH2（建议使用示波器探头的x10衰减档）接2DPSK解调单元的MU。MU与BK同相或反相，其波形应接近图4-3所示的理论波形。

（2）示波器的CH2接2DPSK解调单元的LPF，可看到LPF与MU同相。当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与0电平对称，否则不对称

通信原理实验报告

（3）示波器的CH1接VC，调节电位器R39，保证VC处在0电平（当BK中“1”与“0”等概时LPF的中值即为0电平），此即为抽样判决器的最佳门限。

（4）观察数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK之间的关系，再观察数字信源单元中AK信号与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK、AK-OUT信号之间的关系。BK与 2DPSK 的MU

BK与 2DPSK 的LPF

通信原理实验报告

BK与 2DPSK 的BK

AK与 2DPSK 的MU

通信原理实验报告

AK与 2DPSK 的LPF

AK与 2DPSK 的BK

通信原理实验报告

AK与 2DPSK 的AK-OUT

（6）将数字调制单元单刀双掷开关K7置于右方（M序列）端，此时数字调制器输入的基带信号是伪随机序列（本系统中是M序列）信号。用示波器观察2DPSK解调单元LPF点，即可看到无噪声状态下的眼图。

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4.2FSK解调实验

将数字调制单元单刀双掷开关K7还原置于左方NRZ端。将数字信源单元的BS-OUT用信号连线换接到2FSK解调单元的BS-IN点,示波器探头CH1接数字调制单元中的AK，CH2分别接2FSK解调单元中的FD、LPF、CM及AK-OUT，观察2FSK过零检测解调器的解调过程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形应接近图4-4所示的理论波形。

AK与 2FSK的 FD

AK与 2FSK的 LPF

通信原理实验报告

AK与 2FSK的 AK-OUT

四、实验总结

1.设绝对码为1001101，根据实验观察得到的规律，画出如果相干载波频率等于码速率的1.5倍，在CAR-OUT与CAR同相、反相时2DPSK相干解调MU、LPF、BS、BK、AK波形示意图，总结2DPSK克服相位模糊现象的机理。

光纤通信实验 第6篇

［关键词］低压载波通信实验教学路灯控制系统

［中图分类号］G642.423［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）10-0054-02引言

随着电子技术、计算机技术、通信和网络技术的发展，电子与控制类大学工科专业课知识交叉更为广泛。如何使学生在学科内容多、课程内容广而深的条件下获取更多知识并具有较好的实践与动手能力是目前多数高校亟待解决的问题。开放式的综合实验平台通常涉及多门专业课知识，能够使学生将所学知识在实验平台中进行验证性学习和研究。

电力线载波（PLC）是电力系统特有的通信方式，低压电力线载波通信是指利用现有低压配电线380V/220V用户线，通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的技术。

一、低压电力载波通信实验教学内容设计

电力线载波通信不同于无线通信和以太网通信，具有通信距离短、时变性大、非对称性和半双工通信的特点。由于电力线是以传输电能为主要目的，在作为通信传输媒介时，低压电力线具有负载多、噪声干扰强、信道衰减大、信道延时长、通信环境恶劣等特点，这些都制约了电力线信道传输距离和通信的可靠性。因此，在实际的低压电力载波通信网络应用中，需要使用信息中继、网络拓扑控制和路由管理等技术来延长通信距离并提高通信的可靠性。为此，低压电力载波通信的综合实验平台将涉及多门专业课程，实验目标要求学生能够自己设计不同控制方案，实现载波通信可靠组网与通信，从而引导和促使学生从多方面、多角度、系统的、综合性地应用理论知识解决实际问题。

为了使低压电力载波通信过程及组网的结果容易观察，我校工业物联网与网络化控制教育部重点实验室的研究人员选择以基于载波通信技术的路灯控制系统为实验背景。学生首先初步了解低压电力载波通信技术的基本原理，通过实验平台实现对路灯的点对点控制，最后通过组网技术实现对多个路灯的组网控制。在整个实验环节中，学生首先通过平台对低压电力载波通信技术的工作原理进行直观了解，使学生回顾已学的基础课程所涉及的基础知识。通过实验平台实现对路灯组网控制，使学生深入理解和掌握网络控制技术所涉及的网络拓扑与路由控制技术。最后，由学生自己设计相应控制方案实现对路灯不同控制，一方面引导学生对低压电力载波通信技术的深入理解，同时也培养和提高学生嵌入式软件编程的能力。

该实验教学以基于载波通信技术的路灯控制系统为实践载体。此路灯控制系统由PC机、集中器和路灯控制终端三部分组成。PC机模拟控制中心，用于发送控制指令和显示控制结果；集中器是作为PC机与路灯控制终端通信的纽带，一方面与PC机进行信息交互，接收PC机的控制指令并反馈控制结果，另一方面接收来自路灯控制终端运行状况信息并实现对其直接控制；路灯控制终端接收集中器发送来的控制信息，进行路灯开关操作。整个教学实验以最终稳定控制路灯为目的，通过学习现有技术方案，设计改进技术方案，编程实现整个过程培养学生动手操作能力，发现问题解决问题的能力，让学生在理论知识的引导下，通过理论指导实践，通过实践加深对理论知识的学习与思考。这种实践教学模式与创新型教育CDIO的理念不谋而合。低压载波通信路灯控制系统教学平台示意图如图1所示。

■

图1低压载波通信路灯控制系统实验教学平台示意图

学生在整个实验教学过程中，在理解和掌握载波通信技术和现有通信路由知识的基础上，实现对低压电力载波通信路由进行优化改进，争取能够提出自己的想法并进行实现。针对图1所示的低压电力载波通信实验教学平台，学生可以了解载波信号的耦合机制，学习通信协议的制定方法和通信路由的控制原理以及学习和提供嵌入式编程技能等，进而可以根据学生自己的理解和掌握的专业知识，提出新的控制方案。

二、低压电力载波实验教学方法和目标

低压电力线载波通信实验教学由于涉及专业知识面广，因此实验教学周期较长。为达到预期教学效果，实验指导老师在教学实验过程中，可使学生实施按阶段进行学习和实验，并实时进行阶段性控制，以确保每个阶段学生能够达到预期目标。由于是开放性实验教学，各个小组控制方案不同，指导老师可以根据不同小组分别进行宏观指导，及时地组织学生查找问题、分析问题和解决问题。在学生实验过程中，针对不同阶段，其教学方法和教学目标有所不同。首先，通过向学生介绍电力载波通信基础知识，通过验证性实验，加深学生对理论知识的理解，使其初步掌握低压电力线载波通信技术的技术特点并进行简单应用。其次，由于整个低压载波通信过程设计知识点较多，注重培养学生发现问题和解决问题的能力，进而激发学生自主学习和勇于创新的能力。最后，培养学生团队协作和协调沟通的能力。

三、实验的组织和实施

低压电力线载波通信实验通常采用开放模式。学生在掌握电力线载波通信技术的基本原理和了解现有通信组网、路由控制技术后，可以通过PC机、集中器进行简单的点对点控制进行验证性实验。当进行路灯控制终端组网控制时，学生在进行组网验证实验或自行设计控制方案时，基本都以小组为单位完成相应任务，因此指导老师需要对学生进行设备连接方式和注意事项的介绍和指导，针对方案的具体实现、运行调试，由小组自行完成。

由于实验平台连接路灯控制终端数目较多，因此要顺利完成整个实验，学生以小组为单位进行实验，其小组人数在3-5人左右比较合理，这样一方面使学生能够分工明确，同时也能使大家在实验过程遇到问题便于讨论和解决问题。整个实验过程历时3-4周时间，前两个阶段设计为一周时间，组网教学与实验阶段为1-2周时间，最后一周提交实验总结报告。

（一）第一阶段：初步认识低压电力线载波通信

此阶段学生首先需要在老师的指导下对整个通信平台有直观印象，让学生实际动手操作，通过控制路灯的单点开关、组网控制来实际体验载波信号在电力线上的传输效果。经过此阶段实验，学生将对低压电力线载波通信技术有了进一步的认识，并熟悉整个实验平台，为下一步实际动手调试做好基础准备。

（二）第二阶段：实现点对点通信，即实现对单个路灯的稳定可靠控制

此阶段要求学生在学习现有控制策略后，以小组为单位讨论单点控制方案，制定通信协议，并进行代码实现和调试，最终达到对单个路灯的稳定控制和实时监视。一个典型控制过程为：获取目的节点ID→PC机发出开关灯指令→集中器根据通信协议封装数据帧并发送→路灯节点根据指令进行开关灯动作→路灯节点反馈控制状态→集中器反馈控制状态→PC机显示控制状态。

（三）第三阶段：实现对多个路灯的组网控制

实验平台提供8个路灯节点，每个路灯间隔10m，要求学生实现对8个路灯节点可靠快速的控制。控制过程中需要考虑数据的中继、数据冲突、实时性等问题。此过程分为三个步骤：学习现有通信路由方式、对现有通信路由方式进行优化改进、提出自己的通信路由方式并实现。针对能力较高的小组可以提出实现对三相路灯控制的要求。

四、结语

通过该实验教学平台，学生能够对低压电力线载波通信技术进行深入的理解，并能直观了解到低压电力线载波通信技术的优势及面临的问题，进而培养学生懂得如何将课堂上所学到的专业知识应用于实践，并且通过动手实验培养学生发现和解决问题的能力，为以后的学习和解决实际工程应用问题打下良好的基础。

［参考文献］

［1］郑家茂.对大学实验教学若干问题的厘析［J］.实验室研究与探索,2007,（10）.

［2］吴邵芬.实践以学生为中心,提升本科教学质量［J］.中国高等教育,2012,（15）.

［3］陈凤,郑文刚,申长军，等.低压电力线载通信技术及应用［J］.电力系统保护与控制,2009,（22）.

［4］顾学雍.联结理论与实践的CDIO—清华大学创新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究,2009,（1）.

［责任编辑：左芸］

光纤通信实验 第7篇

关键词：光纤通信技术,计算机通信技术,接口技术

一、光纤通讯技术

所谓光纤通信, 就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的。要使光波成为携带信息的载体, 必须对之进行调制, 在接收端再把信息从光波中检测出来。数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息 (如话音) 进行模/数转换, 用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件 (LED) , 则LED就会发出携带信息的光波。即当数字信号为“1”时, 光源器件发送一个“传号”光脉冲;当数字信号为“0”时, 光源器件发送一个“空号” (不发光) 。光波经光纤传输后到达接收端。在接收端, 光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机, 而电端机再进行数/模转换, 恢复成原来的信息。就这样完成了一次通信的全过程。

二、传输系统设计

1、整体设计

本系统主要由三部分组成:光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下:输入电信号是数字信号 (计算机串口数据) ;调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件, 对光源器件进行直接强度调制, 完成电/光变换的功能;光源输出的光信号直接耦合到传输光纤中, 经一定长度的光纤传输后送达接收端;在接收端, 光电检测器对输入的光信号进行直接检波, 将光信号转换成相应的电信号, 再经过放大恢复等处理过程, 以弥补线路传输过程中带来的信号损伤 (如损耗、波形畸变) , 最后输出和原始输入信号相一致的电信号, 从而完成整个传送过程。

2、硬件电路设计

光调制和驱动电路是光发射机最核心的部件。电信号进入光发射机之后, 调制电路对其进行直接光强度调制, 使LD发射的光带上电信号的信息。驱动电路的作用就是激发LD, 使其正常发光。

均衡电路设计, 均衡的目的是对经光纤传输、光/电转换和放大后已产生畸变 (失真) 的电信号进行补偿, 使输出信号的波形适合于判决。均衡电路主要由全通时延补偿电路和低通时延补偿电路组成。

3、软件设计

在本设计中, 需要实现的是数据通信。数据存在的形式有很多, 最直观的就是字符串和文本或文件。因此, 为了增强软件功能, 增加了发送文件的功能选项。

因为文件都是保存在电脑硬盘或者外接存储工具中的, 所以需要打开相应的存储设备, 选择路径, 进而选中需要发送的文件。这里, 需要一个Common Dialog控件。Common Dialog控件能够提供一组标准的操作对话框, 进行诸如打开和保存文件, 设置打印选项, 以及选择颜色和字体等操作。

在应用程序中要使用Common Dialog控件, 可将其添加到窗体中并设置其属性。控件所显示的对话框由控件的方法确定。在运行时, 当相应的方法被调用时, 将显示一个对话框或是执行帮助引擎;在设计时, Common Dialog控件是以图标的形式显示在窗体中。该图标的大小不能改变。

发送文件之前需要选择, 主程序如下:

接着就可以发送文件了, 对于文本文件的发送, 其基本思想就是将文本文件逐一读出, 再进行发送, 同时进行发送字符/数据的计数。要注意的是, 读完文件后, 一定要关闭文件。

三、结论

光纤通信系统最重要的部分是光发射机、信道和光接受机三个模块。串口通信的关键是电路和通信协议。在实验室条件下, 虽然串口的通信速度不高, 但是用作实验研究计算机之间的光纤通信的工具已经足够。因此, 本文中设计的方案选定串口作为通信口, 设计了光线通信系统的部分重要电路, 并着重编写了数据通信程序, 最终完成了设计目标, 实现了计算机数据的传输。

参考文献

[1]刘增基等.光纤通信.西安:西安电子科技大学出版社, 2001

[2]杨心强等.数据通信与计算机网络 (第二版) .北京:电子工业出版社, 2003

光纤通信实验 第8篇

1 实验装置

建立的全光纤结构的单程双向输出超荧光光源系统如图1 所示。

由图1 可见,泵浦源是一个中心波长为976 nm的凯普林(BWT)光纤耦合半导体激光器,最大功率可达25 W,其尾纤直径为105 μm/125 μm,纤芯数值孔径NA为0.22。输出的泵浦光经(2+1)×1 泵浦合束器,被耦合到掺Yb双包层光纤中,(2+1)×1 泵浦合束器的采用使得两个方向的ASE可以同时输出。合束器泵浦臂的光纤直径为105 μm/125 μm,它与泵源尾纤相匹配,纤芯数值孔径同样为0.22。经测试,光经过合束器泵浦臂的通过率约为97.1%。合束器输出端光纤的纤芯/包层直径为10 μm/125 μm,数值孔径为0.08/0.46。泵浦光通过合束器输出端光纤进入到掺镱双包层光纤中被吸收产生放大自发辐射。掺镱双包层光纤的纤芯直径为10 μm,数值孔径为0.08,八边形内包层直径为130 μm,数值孔径为0.46,在975 nm处的最大包层吸收系数为4.1 d B/m。由于合束器输出端光纤的包层与掺镱光纤内包层具有相同的数值孔径,因此,能有效减少泵浦光在掺镱光纤端面耦合时的损耗。掺镱光纤的输出端与一段长为60 cm的传能光纤(GDF,掺锗光纤)相熔接,作为正向ASE的输出端。为了避免光纤端面反射形成寄生振荡而导致超荧光光源的阈值降低,实验中将输出光纤端面进行角度切割,经测量为10.6o。反向ASE通过泵浦合束器信号纤输出,其光纤端面角度为7.9o。正、反向ASE的输出功率分别由两个20 W激光功率/能量计进行测量。输出光谱由光谱仪(AQ6370C)测量,波长监测范围为600~1 700 nm,波长分辨率为0.02 nm。

2 实验结果与分析

实验中首先采用的掺镱双包层光纤长度为4.7 m,不断增大泵浦功率,监测正向和反向ASE输出功率,结果如图2所示。

图中的两条曲线对应于最大输出功率和开始出现寄生振荡时的情况。当泵浦光功率增加到10.75 W时,得到最大的输出功率,此时正向输出为4.37 W,反向输出为5.57 W。随着泵浦光功率继续增大,正向及反向输出光谱中均出现了自激振荡。对图2a光谱进行分析,可以得到当正向ASE输出功率最大时,所对应的中心波长为1 038.27 nm,3 d B带宽为14.02 nm。另外光谱中在波长976 nm处,仍有残留的泵浦峰出现,这主要是由于随着泵浦功率的增加,掺杂光纤长度不足,无法将全部泵浦光吸收。由图2b可以得到,当反向ASE输出功率最大时,所对应的中心波长为1 034.50 nm,3 d B带宽为13.26 nm。为了消除残留泵浦光对前向超荧光光谱的影响,实验加入泵浦光滤除措施,在距离正向ASE输出端前50 cm处的传能光纤上进行长约6 cm的涂覆层剥除,并加入折射率为1.5 的匹配液进行包层光滤除处理,此时输出的光谱如图3所示。

对比图2和图3可以明显看出,976 nm处的光脉冲消失,此时正向ASE谱中心波长为1 039.34 nm,3 d B带宽为13.79 nm。最大输出功率较滤除之前相比,变为2.75 W,这说明有一部分泵浦光没有被充分利用。

对应于不同的泵源注入功率,分别得到了如图4中包层光滤除处理前后,正、反向ASE输出功率随泵浦光功率变化情况。由图4a可知,包层光滤除处理前的正向输出功率由正向ASE和未被吸收的泵浦光组成,随着泵源功率的不断增大,泵浦光不能完全被掺镱光纤所吸收。由图4b得出,虽然随着泵浦功率的不断增大,反向ASE功率也在不断增大至出现自激振荡,但输出端包层光滤除处理不影响反向ASE的输出情况。因为泵浦光的传输方向与反向ASE相反,即使有很少量泵浦光因正向输出光纤端面而反射,也会被掺镱光纤重新吸收,因此不会从反向ASE输出光谱中得到976 nm波长。

为了得到掺镱双包层光纤长度对输出正、反向超荧光光源的影响,且确保泵浦光功率能被完全吸收,实验中又采用了另一段长度为16 m相同参数的掺镱双包层光纤作为对比。随着泵浦功率的增大,正、反向ASE输出功率也在不断增加,但其产生寄生振荡的泵浦光阈值功率比4.7 m增益光纤时低,仅为5.16 W。最大输出功率及开始出现寄生振荡所对应的输出光谱如图5a和图5b所示。

泵浦光功率为5.16 W时,得到的最大正向输出为0.87 W,最大反向输出为3.73 W。当泵浦光功率继续增大,正向及反向输出光谱中均出现了自激振荡。图5a中,当正向ASE输出功率最大时,其中心波长为1 071.72 nm,3 d B带宽为14.93 nm,光谱中不再有976 nm波长光存在。图5b中,反向ASE功率最大时,其中心波长为1 065.64 nm,3 d B带宽为18.45 nm。同样,在正向ASE输出端做包层光滤除处理,正、反向ASE输出功率在不同泵浦功率下的变化情况如图6所示。

由图6 可知,包层光滤除处理前后的两个方向输出ASE功率基本没有变化,说明在长度为16 m的掺镱光纤中,泵浦光在达到产生激光阈值前能够被完全吸收。

图7是对应两段不同长度增益光纤,前向与后向ASE输出最大功率时,输出光谱的变化情况。从图7a可以看出,当光纤长度由4.7 m增加到16 m,正向ASE光谱的中心波长由1 039.34 nm频移至1 071.72 nm,3 d B带宽由13.79 nm变为14.93 nm。图7b反映的是反向ASE输出光谱的变化情况,其中心波长由1 034.50 nm向长波长移至1 065.64 nm,3 d B带宽从13.26 nm增大到18.45 nm。随着光纤长度增加,ASE谱中心波长将向长波长移动,3 d B带宽将增宽。究其原因,主要是受二次吸收的影响,泵浦光在刚进入光纤时功率是最大的,绝大部分光子被增益光纤吸收产生ASE;随着泵浦光向前传输被不断吸收,能够产生的ASE光密度也越来越小,此时ASE中的短波长光作为二次泵浦光被重新吸收,所以产生了中心波长向长波长移动的现象。另外,3 d B带宽均有不同程度的展宽,由镱离子的吸收、发射谱可知,镱离子对不同波长吸收光子的能力不同,各波长存在着竞争。吸收光子能力强的波长能在初期便产生自发辐射并被放大,吸收光子能力较弱的则在泵浦光沿光纤传播到一定长度后,才能吸收泵浦光而发生放大自发辐射。对于短光纤(4.7 m)而言,镱离子的发射谱上存在一定波长未能产生ASE,而对于长光纤(16 m),镱离子的发射谱上有更多的波长能吸收到泵浦光而产生ASE,于是实现了带宽的增加。

对比两段不同长度光纤得到的输出功率,如图8所示。

由图可见,反向ASE输出功率占总输出功率比例均大于正向ASE输出功率。图8a中,光纤长度为4.7 m时,反向ASE输出功率与正向ASE随泵浦功率增大而渐趋稳定,两者比值约为2:1。图8b中,当光纤长度为16 m时,两个方向ASE输出功率比值约为4:1。虽然反向ASE光在增益光纤初始端产生的最少,但随着泵浦光不断向前传播被吸收,反向ASE实现了放大,而正向ASE中还有部分短波长光作为二次泵源被重吸收而降低了功率。因此,当光纤长度变长,除了泵浦光激光阈值降低外,反向ASE光表现出了比正向ASE更高的输出效率。

3 结论

建立了全光纤结构的正向泵浦单程双向输出掺镱超荧光光纤光源,通过实验研究了掺镱超荧光光纤光源系统的性能和不同长度的增益光纤对其性能的影响。在光纤长度为4.7 m时,经包层光滤除处理后得到的最大正、反向ASE输出功率分别为2.75 W、5.57 W;3 d B带宽分别为13.79 nm和13.26 nm。当光纤长度增加到16 m时,得到的最大正、反向ASE输出功率分别为0.87 W、3.73 W,3 d B带宽分别为14.93 nm和18.45 nm。研究结果表明,当采用增益光纤长度较短时,其激光振荡阈值更高,可以产生更高的输出功率;而增益光纤长度增加后,虽然最大输出功率下降,但其3 d B带宽有所增加,可以产生更宽的超荧光光谱。另外反向输出的超荧光光源具有比正向输出光更高的效率和更宽的带宽。由于文中对于抑制由光纤端面反射引起的寄生振荡,只采取了对光纤端面做角度切割处理的方法,输出功率低,欲进一步提高输出功率可以采用加入放大级,来获得更高功率的掺镱超荧光光纤光源输出。

摘要：利用掺镱双包层光纤,建立了一套全光纤结构超荧光光纤光源的实验系统。研究了在正向泵浦情况下,单程双向输出超荧光光源的特性,并讨论了不同长度掺镱光纤对超荧光光源性能的影响。实验结果表明,反向输出超荧光光源具有更高的效率和更宽的带宽。当增益光纤长度较短时,其激光振荡阈值更高,可产生更高的输出功率;而当增益光纤长度增加后,虽然最大输出功率下降,但其能产生更宽的输出光谱。

光纤通信实验 第9篇

一、波形法寻找最佳工作电流

直接强度调制实验中的第一个内容是绘制I-P关系特性曲线,给出最佳工作电流值。教材［4—6］中给出的方法是: 曲线的线性部分中点对应的电流值即为最佳工作电流值。运用这个方法寻找最佳工作电流值会受到学生特性曲线描点准确程度的限制,误差很大。针对这一问题,笔者想到了根据波形的变化来确定最佳工作电流值。如图1至4所示,当电流连续变化时,波形也会随之发生变化。 当波形呈现为近乎规范的正弦波形时,如图3所示,此时设定的电流值,即最佳工作电流值Ie= 44m A。

二、其他常见问题分析及对策

1. 示波器无图像显示

造成这种情况的几种可能及其解决方法:

( 1) position的调节旋钮没有调试,只需调试水平和垂直位置即可。

( 2) 探头上的衰减系数设置不合理。尝试切换开关放置 × 1或 × 10,选择其一。

( 3) 档位值volts/div选择不合理,过大或过小。尝试手动切换,注意单位是V还是m V。

( 4) 时间扫描time/div设置不合理,尝试切换位置即可。

2.示波器无正弦波形出现或者波形异常

造成这种情况的几种可能及其解决方法:

( 1) 发射机AM旋钮和offset旋钮设置不合理,综合调试即可。

( 2) 探头接错测试区。实验过程中,涉及到3个测试区。而在发射机和接收机共有20个测试区。很多时候学生没有分清楚是哪个机器的哪一个测试区应该接线,造成接线错误。解决方法就是在黑板上或者实验指导书中标出接线测试区即可,可以有效预防学生接错。

( 3) 忘记按下发射机光源接入键,没有给定光源LED,或者未给定正弦波形“ ~ ”,也会出现如图5所示情况。只需把相应按键按下即可。

( 4) 示波器的探头损坏( 暗断或虚接) 。这种情况不容易觉察,但是根据波形情况可以判断出来。如图6所示波形或者类似波形出现,更换新的示波器探头线即可解决。

3. 正弦波形不稳定

这种情况可能是时间扫描time/div位置或者触发电平控制旋钮level的问题,有时候需要综合二者调试即可解决。

三、结束语

提出了波形法寻找最佳工作电流值,改进了教材中抽象的寻找方法,提高了最佳工作电流值的精确度。同时, 针对实验中经常出现的其他问题也给出了解决方法,使学生在有限的课堂时间内快速完成实验内容。

摘要：针对实验中学生寻找最佳工作电流这一难点,引导学生积极思考,改进教材的抽象寻找方法,给出快速直观解决问题的实验技巧。同时,也给出实验中其他常见问题的解决方法,使学生快速完成实验。

移动通信实验室建设浅析 第10篇

通信技术, 尤其是移动通信, 在近几年发展得非常迅速, 其应用也越来越广泛。随着社会的发展, 移动通信已经由一门新兴的实用技术成为一门成熟的学科。由于市场对移动通信人才的大量需求, 也使得众多高校都开设了移动通信的相关课程, 大批量的实验设备在高校中投入使用, 让学生能够从实践中了解移动通信。但是目前移动通信人才的发展还没有跟上实际发展的步伐, 主要原因在于学校的理论教学与社会实际的岗位需求存在一定的差距。因此, 如何根据学校自身条件建设移动通信实验室, 成为众多高校越来越重要的研究课题。

市场上有众多的实验教学设备, 如何合理利用这些设备, 建设一个真实系统的移动通信网络, 让学生能够真实了解移动通信的整个过程, 尽量缩小与实际工作的差距, 是本文将要探讨的主要内容。

1 移动通信实验室建设现状

对于目前大部分学校来说, 实验箱依然是建设移动通信实验室的首要选择。这些实验箱能够对移动通信课程中的调制解调、扩频解扩等原理进行一个模拟仿真, 帮助学生了解基础的原理知识。但是这类的实践教学存在很大的局限性, 学生无法将真实的移动通信系统与所做的实验仿真结合, 无法真实理解移动通信过程, 并且这种培养方案与实际工作岗位对人才的要求相差比较大。移动通信技术专业要求掌握移动通信技术的基础理论和专业技能, 毕业后能够从事通信设备安装、调试、管理与维护, 移动基站设备的研发等等。并且根据高校培养方向的不同, 学生的就业方向也有不同。图1展示的是目前通信人才市场上两大类就业方向。第一种为研究型人才, 这类岗位需要对移动通信系统具有深刻的理解, 对移动通信行业相关产品能够有独到的理解并能加以改进;第二种是工程应用型人才, 这种岗位主要是要求对目前市场上现存的通信产品能够了解应用, 解决产品在使用过程中的问题。在实际的市场需求情况中, 工程应用型人才的岗位数量要比研发型岗位多很多。

2 移动通信实验室建设现状分析

学校的实践教学水平, 直接影响了学生的培养质量, 从而影响了学生的就业。对于学校来言, 这是很大的问题。对于市场而言, 人才的稀缺, 也影响了通信行业的发展。因此, 学校的实践教学方案和思路应该与市场人才培养的方向相匹配, 培养出与市场需求相契合的专业型人才。从图1分析的通信工程类专业就业方向来看, 学校在移动通信的课程实践教学方面应该采用基础实验教学与实训教学相结合的思路。从当前众多高校的实验建设情况来看, 主要采用的是以下几种方案和思路:移动通信实验箱、用几台实验箱搭建一个模拟的移动通信架构、采用大型商业设备以及采用移动通信协议分析仪或路测分析系统对移动通信原理以及网络优化进行理解和实训。

2.1 采用基础实验箱来建设

移动通信实验箱对于大多数高校来说, 是一个基础类的实验室。不管是本科类院校还是职业类院校, 这类型的实验室都必须要建, 因为对于学生来说, 单纯的移动通信课程理论知识学习, 他们很难理解, 这就需要基础的实验来做支撑。通过做实验, 让学生了解实际电路的搭建、系统的构成, 真真实实看到信号的调制解调, 从而加深对理论知识的理解。但这种实践教学也仅仅是让学生了解学习底层原理知识, 不能展现移动通信现网的真实数据、业务流程以及系统原理, 这种培养方案培养的学生难以与社会岗位需求对接。

2.2 采用实验箱搭建移动通信系统

随着教学仪器行业的发展, 在移动通信这块, 有部分厂家提供了这样一种方案。结合移动通信实验箱, 加上自主研发的小型基站和移动交换中心, 搭建一个真实的移动通信网络。这种建设方案相比于基础实验箱的方案, 增加了系统网络结构的展示, 学生既能够通过基础的实验箱来熟悉理解理论知识, 又可以通过模拟的移动通信网络来了解移动通信系统的架构, 对学生来讲, 就不再是纸上谈兵了。但深入了解之后发现, 这种模拟的移动通信系统仅仅只是拼凑了一个系统的结构, 它与真正的移动通信系统相差很大, 学生通过这样的实验设备学习的知识会让其对真实生活中的网络产生误解, 对以后就业很不利。

2.3 利用大型商业设备建设移动通信实训室

随着通信行业的发展, 部分高校也开始着眼于真实的商用设备。华为、烽火、中兴等通信设备公司都是三大运营商的直接供货商, 他们生产的设备都是用于真实的网络系统搭建。因此, 部分高校采用这种大型的商用3G、4G设备, 在学校内部搭建一个真实的、独立于大网的3G网络。部署这样一个真实的通信网络系统能让学生接触到实际的系统网络设备, 还可以完成一些实际业务以及系统配置。学生可以通过这种设备了解一些工程实训的内容。但是这种商业设备封闭性很强, 外在的借口较少, 开放性不够, 学生不能达到有效的硬件及系统搭接方面的训练, 只能熟悉设备的操作。而且这些商用设备都价格昂贵, 学校需求资金投入量非常大, 经费难以控制。因此, 这种大型商业设备建设的移动通信实训室也不能符合众多高校实验室建设的需求。

2.4 采用移动通信协议分析仪或路测分析系统

目前移动、联通、电信三大运营网络非常成熟, 这也正是以后学生工作所要面对的。因此, 在进行实训的时候, 需要对真实的网络系统进行分析。采用路测及协议分析的方法, 抓取手机与基站通信的整个通信过程及其底层数据, 并对其进行解析, 研究它的工作原理和过程。学校可以通过这种方式来对学生进行很好地训练, 让学生可以对移动通信系统的底层协议、信令、流程以及网络架构等方面进行深入的观察和分析。学生一直学习的是真实实际的通信网络, 在以后实际的工作中, 无论是进行网络建设、还是进行网络优化, 或者是在技术开发中进行与协议栈有关的开发或增值应用, 都会有一个很好的基础。

3 移动通信实验室建设目标

移动通信是一门实践性很强的专业课程。从事移动通信行业的学生, 不仅需要较高的理论知识, 还需要较高的实践能力。因此在教授这门课程时, 除了培养学生移动通信基本的理论知识, 更重要的是培养学生移动网络规划、优化设备的实践能力, 为今后从事相应的岗位工作做好准备。

从教材编排方面可以看出, 移动通信分为两大部分, 即基础理论部分和系统原理部分。针对这两个部分, 应该采用不同的实验及训练方案。基础理论部分可以通过实验箱完成一些基础实验来加强理解, 系统原理部分则需要通过实训来让学生了解系统的架构、相关的接口以及一些基本的流程、重要的参数等等。图2展示了移动通信实验室建设方面的一个总体思路。整个移动通信实验室的建设可以有以下几部分组成:

(1) 基础实验箱。主要用来学生平时的实验, 帮助学生加强对理论知识点的了解。部分教仪厂家还研发了对应的虚拟仿真软件, 将实验箱搬到了电脑上, 学生可以随时随地打开仿真软件来进行实验。

(2) 实训网络。建设一个真实的实训网络, 能够让学生了解移动通信中的终端技术、空口无线接口技术、核心网技术等理论知识, 学习如何分配无线频谱资源, 了解影响各种网络融合的因素等等, 让学生对移动通信技术体系有真实直观的认知。

(3) 协议分析仪。用协议分析仪能让学生能真正观察和捕捉空中的数据码流进行细致的分段并解析, 让学生对基站、手机甚至是移动交换中心的相关工作过程以及网络中各个设备的交互均可以从进行较为深入的观测和分析, 这对学生以后从事网络建设、网络优化等相关工作有很大帮助。

4 结束语

通信行业的快速持续发展, 对通信人才提出了更加专业的需求。高校在培养模式这块, 要加强对实践教学的把握。建立一个系统、完整地展示移动通信底层理论知识的移动通信实验室, 是培养移动通信专业合格人才的保障。本文从多个方面分析了现有的实验室建设存在的问题和不足, 最后提出了一个相对完善的建设方案, 从分析来看, 这种方案比较合适现在的人才需求。

摘要：本文以移动通信课程为例, 探讨了在信息及通信类专业的课程设置中, “移动通信”课程在实践教学方面的相关问题。目前大部分高校仅仅用实验箱来进行移动通信的实践教学, 这样的培养方案与实际工作对人才的要求差距较大。该文以高校实验箱管理模式及学生实际岗位需求为出发点, 探讨移动通信实验室的建设思路, 分析存在的问题, 并提出有针对性的解决方法。

关键词：移动通信,实践教学,实验室建设

参考文献

[1]江敏, 黄祎.中国3G现状与高职通信专业就业前景分析.中国电力教育, 2012:133-134.

[2]李永江.高职院校通信专业就业岗位能力培养分析.商情, 2013:282-282.

[3]杜建凤.浅析未来移动通信发展方向.中国电信建设, 2003 (8) .

[4]冯德尹.3G移动通信实验室建设初探.计算机光盘软件与应用, 2014 (12) .

光纤通信实验 第11篇

[关键词]通信原理实验 实验效果 改进

通信技术的快速发展，要求通信专业的学生和科技人员不但要掌握扎实的理论基础，还应具有较强的工程概念和动手能力及开拓创新和快速适应工作的综合能力。《通信原理》是通信工程专业的重要专业基础课，内容广、难度大，为保证课堂教学效果，让学生牢固掌握基础理论，扎实培养学生分析解决通信基本问题的能力和积累一定的方法，配有相应的实验课程。传统的本科通信原理实验课程多以实验箱进行验证性实验为主，只需学生在相应的接口中插入导线，按照实验指导书的步骤正确连接即可实现，使得学生的实践动手能力得不到充分的锻炼，也起不到通过实验加深理论的作用。针对这个问题，有部分高校进行了改革，如采用EDA平台进行通信系统仿真设计[1]和FPGA平台+单片机进行系统设计[2]，但由于学时、条件等方面的限制，往往不能在通信原理实验课程中实现，而只能在通信专业课程设计环节中完成这方面的教学工作，对实验课程的效果改进帮助不大。

通信原理实验教学改进的基本思路

通信原理实验的学时数多为16-20学时，实验时间是在课堂教的相关内容结束以后交叉进行，能够进行8个验证性实验和1个综合性实验，典型的实验内容为PAM调制与解调、PCM调制与解调、FSK调制等项目，由通信原理实验箱实现。

我们在通信原理实验课程中选用的实验箱是南京恒缔公司的HDB621B，该实验箱能够满足验证性实验的基本要求。为了进一步提高通信原理实验环节的教学效果，在现有的实验学时的条件下，需要挖掘原有的实验设备的潜力。HDB621B实验箱采用模块化的结构，单次实验中学生只能使用其中某一部分，还不能模拟设计一个接近真实的通信系统，学生的实验侧重在数字技术，对一些常用的模拟技术并不涉及，这跟现在的通信原理教学大纲不是很相符，也欠缺对学生的综合设计能力的训练。在实验过程中，学生按照该实验箱配套的实验指导书规定的步骤，可以完成一系列通信原理实验。由于众所周知的原因，验证性实验的主要缺点是扩展性、操作性不强，学生除了按照事先规定好的步骤完成实验外，并不能根据实验原理实现额外的操作，只能被动地实验，其结果是完成实验以后，学生可能记录了大量的实验数据和波形，但是对这些数据的产生原理和目的，却没有一个深入的理解，实验效果也就无从谈起。

针对上述问题，在不额外购置新实验设备的情况下，较好的作法是深入挖掘原有实验箱的潜力，结合通信原理课程的特色，对实验箱进行改进。例如，实验箱原有的各种载波信号都是固定不变的，而这些载波信号是由高频振荡电路生成并引入各个模块，于是可以将原有的高频振荡电路中的电容由固定电容替换成可变电容，以此来获取各种不同的载波信号，学生可以自己改变可变电容的值，获得各种欠调节或过调节信号，经过与理想调制信号相比较，能够有一个更加深入的实验效果。在每次实验之前，由实验指导教师，将改进之处的电路结构和原理解释清楚，并要求学生着重加强在改进步骤处的实验，同时，指导教师应该强调在实验报告中对这部分内容的总结，以达到更好的实验效果。

对PAM实验的改进

PAM(Pulse Amplitude Modulation脉冲幅度调制)实验是通信原理实验的第一个系统性实验，下面将以这个实验为例说明本文所提及的对实验电路改进的方法。该实验的原理是利用抽样脉冲去调制基带信号，将幅度连续的模拟信号转换成幅度离散的已调信号，奈奎斯特低通抽样规定当抽样频率大于等于两倍的信号最高频率时，可以实现无失真抽样。在实验箱中，由555定时器生成了16kHz的方波信号作为抽样脉冲，但由于振荡电容固定，此方波信号的频率不可变。学生在做这部分实验的时候，只能得到一个16kHz的已调信号，过程和结果比较单调，不会产生很大的实验兴趣。

为了加深实验效果，可以将电路进行如下改进，将图1中CA601处的电容焊下，引出两个触点，在做PAM实验的时候提供一个可变电容箱给学生，要求他们在实验中将电容箱接入CA601对应的触点，并调节电容箱输出电容的大小，因为CA601电容是555定时器的输入振荡电容，就可获取多个不同频率的抽样脉冲，例如小于信号频率、约等于2倍信号频率和远大于两倍信号频率这3种信号，以这些抽样脉冲去调制原始信号，会产生过调、欠调和正好匹配的三种情况。于是，学生可以从实验结果波形(图2)明显感受到低通抽样定理的作用，实验效果良好。

图1 555定时器生成抽样脉冲电路图

（1）欠调信号 （2）过调信号 （3）适调信号

图2 PAM实验结果波形

在上述改进方法中，电路的改进只是一个方面，更为重要的一个环节是对学生的实验指导，任课教师在每次开始实验之前，应将改进的原因结合实验对应的通信基本原理进行详细说明，并要求学生按照实验原理自己设计频率范围，做到在实验的时候心中有数，而不是老师说什么学生就做什么，只有这样，才能更好的将实验与课程内容相结合，提高做实验的效果。

总结

本文主要论述了对通信原理实验的一些改进思路，归纳起来主要有以下几点：(1)综合考虑实验学时和设备的限制，在不对原有系统进行大规模更新的条件之下，对已有实验箱进行简单改造，成本低、见效快。(2)在验证性实验中依托通信原理的基本内容引入部分设计性元素，增强实验的操作性。(3)起到了良好的互动作用，可以部分地解决实验教学中以老师为中心的传统教学方法的缺点，充分调动学生的主动能动性，激发学生在实验之后主动去理解实验原理的热情。实践证明，在对通信原理实验进行改进之后，学生对通信原理实验的积极性和兴趣性都很高，从实验环节反馈到课堂教学环节的收获也有所提高，实验效果显著改善。

项目基金：贵州省科技基金(黔科合J字[2007]2201号),贵州省精品课程项目（2007）。

参考文献:

[1]张秀丽,鲍程红.通信原理综合性实验项目的设计与实践[J].宁波工程学院学报，2007，(12):14-17.

[2]寇艳红.通信原理开放性实验项目设计[J].实验技术与管理，2005，22(11):105-107.

[3]樊昌信，等.通信原理(第6版) [M]. 北京:国防工业出版社,2008.

计算机虚拟通信实验系统浅析 第12篇

《计算机通信技术》是计算机、网络等电子类高职专业一门重要的专业课程，特别是随着计算机技术与通信技术的紧密结合，该课程越来越显示出其重要性。但是该课程覆盖面广，内容多，概念抽象，学生难于理解。尽管加强实验教学是解决这一问题的一种途径，然而从提高教学效率和减少教学成本的角度考虑，引入虚拟实验室是一种更好的做法。

2 目前实验现状

2.1 硬件实验环境

该课程通信部分内容的实验包括：数字基带信号编码、数字频带传输及调制技术等。其主要目的是帮助学生理解通信系统的整体概念和基本理论。在这些实验中，所需的仪器有：实验箱、信号发生器、示波器等。这些仪器投资大，维护困难，设备更新慢，实验开出率低;其二，实验涉及面窄，缺乏创造性实验，大多数学校的实验教学总是在固定的设备上进行一些演示性实验，学生实验积极性不高。同时实验仪器有限，不能保证人人动手，实验效果差;另外，实验对于该课程中信号的传输、通信规程、流量控制、多路复用等大量内容很少涉及，因此这部分难点内容无法通过实验加深理解和掌握。

2.2 虚拟实验现状

虚拟实验是指用仿真技术、数字建模技术和多媒体技术等在计算机上营造的可辅助、部分替代甚至完全替代传统实验的各相关操作环境。与传统的实验相比，虚拟实验的特点是：降低实验教学成本;不受时间和空间限制;不受客观条件影响等。目前通信类虚拟仿真软件也较多，早在1986年美国NI公司就提出“软件即仪器”的口号，推出了图形化编程软件LabView;再如美国Ellanix公司的仿真软件SystemView就是一个完整的动态系统设计、仿真和分析的综合性可视化软件;国内也有开发出的通信实验系统。但这对于高职类学生使用也存在一些问题：一是这些软件本身比较复杂，要真正掌握其使用并非易事。二是这些软件大多针对通信硬件实验仿真，不能够涵盖《计算机通信技术》课程所有内容。

3 计算机虚拟通信实验系统

3.1 系统整体特点

笔者根据自身教学单位的现状和要求，搜集多本该课程的书籍，归类分析，确定实验的内容符合本专业高职教学，选用工具为当前流行的Visual basic 2008，用面向对象的方法建立了一个虚拟实验环境，采用模块化结构，操作简单，仿真结果直观，具有良好的易用性和扩展性。

在系统的具体实现中采用化整为零，由表及里的思想，即将一个系统分解成多个子系统，对每个子系统先完成界面层开发，然后完成内部系统模型的创建和判断，模块参数的设置和判断。最后才输出需要研究的信号波形。

3.2 典型实验子系统介绍

3.2.1 数据编码实验

在数据被传送出去之前，首先要根据原有格式和通信硬件的需要对其进行编码，使之成为通信硬件能够接收的信号。本实验主要由三部分组成：动态波形，波形对比，波形自测。系统提供了常见的8种编码方式，用户可以根据需要选择不同的编码类型，输入原始数据，进行编码波形观察。在系统开发中采用面向对象的方法抽象出该模块的类。主要类描述如下：

Coordinate类:根据所选模块进行坐标系的确定和绘制。

Encode类:对不同编码类型创建相应的编码方法。

Drawwave类：编码波形的最终绘制。

3.2.2 差错控制编码实验

差错控制的基本原理在于增加冗余度使得原来的信息可以检测传输的差错。本实验完成通信系统中最基本的5种差错编码，图2为CRC循环冗余校验码的编码界面。该编码最关键的一步是CRC校验码的产生，在程序中采用双循环来获得校验码，外循环两个目的：1.s_remainder=s_remainder+crc(i).取码多项式一位给当前的余数;2.if len(s_remainder)=len(s_G(x)),判断余数与生成多项式长度是否相等，以记录商值。内循环以s_remainder作被除数求新余数。

3.2.3 数字频带传输系统实验

由于数字信号通常含有较低的频率成分，所以不能直接传输基带信号，需要借助连续波调制进行频谱搬移。本实验包括三部分模块：幅度键控、频率键控、相位键控，图3为示波器中2ASK调制各部分波形。

在该子系统开发过程中，要绘制大量图形，包括背景界面、动态波形显示等。直接进行多重绘制会造成闪烁问题，因此在开发中采用双缓冲技术来消除刷屏造成了闪烁。当启用双缓冲时，所有绘制操作首先呈现到内存缓冲区，而不是屏幕上的绘图画面。所有绘制操作完成后，内存缓冲区直接复制到与其关联的绘图画面。因为在屏幕上只执行一个图形操作，所以消除了由复杂绘制操作造成的图像闪烁。绘制坐标系部分代码如下：

4 结论

本文介绍了以面向对象的方法建立一个满足本校教学使用的计算机虚拟通信实验系统，采用模块化设计思想，直观的将波形、编码结果、仿真图形显示出来。笔者主张在教学中软硬互补，虚实结合，加强知识的理解力和学习的灵活性，取得更好的教学效果。

参考文献

[1]潘新民.计算机通信技术[M].北京:电子工业出版社,2006.

[2]徐照兴.Visual Basic应用程序开发实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2008.

[3]曹祖圣,等.Visual Basic.net程序设计经典[M].北京:科学出版社,2002.