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焦炉四大车的通信方式大多采用无线或感应无线的通信方式。在感应无线的通信方式中,编码电缆既作为位置检测使用,又作为数据通信使用。将编码电缆应用在移动机车的定位上是相当成功的,但将其应用在数据通信上,其缺点是明显的。首先感应无线通信的工作频率较低(100kHz左右),容易受到电气干扰;其次其通信环路过长,设备复杂,稳定性较差,成本高。近年来,无线电通信技术飞速发展,已由过去的模拟方式发展到现在的数字方式,其特点是硬件设备简单、通信速度快、通信误码率低。因此采用无线数据通信技术解决焦炉四大车的通信问题是未来的发展方向。
1.1通信技术
(1)扩频通信基本原理扩频通信,即扩展频谱通信(Spread SpectrumCommunication),它与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列:Spread Sequence)调制,实现频谱扩展后再传输;接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理,恢复原始信息数据。(2)扩频通信的理论基础扩频通信的可行性,是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。扩展频谱换取信噪比要求的降低,正是扩频通信的重要特点,并由此为扩频通信的应用奠定了基础。总之,我们用信息带宽的10 0倍,甚至10 0 0倍以上的宽带信号来传输信息,就是为了提高通信的抗干扰能力,即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。
2 位置检测的基本原理
2.1编码电缆的结构
编码电缆由电缆芯线、模芯和电缆护套构成。芯线有两种,即基准线(R线)和地址线(G0线—G9线)。基准线R在整个电缆段中不交叉,地址线是按格雷码的编码规律来编制的,G0每隔2P交叉一次,G1每隔4P交叉一次,G2每隔8P交叉一次,以此类推,G9在整个电缆段中只交叉一次,P为依靠电缆本身能识别的最小长度。
2.2位置检测的基本原理
图1为编码电缆位置检测原理示意图。移动机车上安装一个天线箱(发射天线),天线箱距离扁平电缆10 ~30 c m,天线箱发射的高频信号通过电磁感应被地面的编码电缆接收,R线为平行敷设的一对线,接收到的信号作为基准信号,G0 ~ G9在不同的位置有不同的交叉点,其接收到的信号在经过偶数个交叉后,相位与基准信号相同,在经过奇数个交叉点后,相位与基准信号的相位相反,若规定同相位时地址为“0”,反相位时地址为“1”,则在编码电缆的某一位置得到唯一10位的地址编码,此对应与机车的一个地址。例如图中G0~G9的地址码为:001…1。位置检测单元将地址码转换成十进制的米数,即可检测出机车离编码电缆始端的距离,从而得到机车的位置。
3 感应无线定位和通信系统
数据通信受到变频调速器谐波干扰,变频器工作时,作为一个强大的干扰源,其干扰途径一般分为辐射、传导、电磁耦合、二次辐射和边传导边辐射等,谐波的频率为几十千赫兹到几百千赫兹。主要途径如图2所示。从图2可以看出,变频器产生的辐射干扰对周围的无线电接收设备产生强烈的影响。下面介绍感应无线通信系统中数据通信和地址检测的模式,并说明变频调速器对感应无线通信干扰的原因。
3.1数据通信的模式
感应无线通信的工作频率为:地面站:79kHz,车载站:49k Hz,这个频率正好在变频调速器的谐波范围,于是产生了同频干扰。数据通信的流程如图3所示。由于地面站的数据是通过编码电缆发射的,而编码电缆是单线圈结构,发射效率较低,要保证车上的接收质量,必须提高车上接收的灵敏度,因此车上的接收天线是多线圈的,并配有信号放大器,因此灵敏度较高,在接收地面站信号时也很容易接收到变频器的谐波,造成同频干扰。车上接收到错误的数据后就不能往地面站回发数据,只能等待接收下一帧数据。若干扰仍存在,通信就中断了。为了消除变频调速器的谐波干扰,常采用如下两种方法。(1)增加一个参数一样的接收线圈。采用放大器差分输入(减法器)的办法来消除干扰,但同时也把有用的信号差分掉了,为了防止有用信号被差分(相减)掉,这两个线圈必须保持一定的距离。这样它们接收到的干扰信号就不相等了,因此,用差分相减的办法不能完全消除变频调速器的谐波干扰。(2)采用无线扩频通信技术。其工作频率2.4GHz,避开了变频调速器谐波干扰,是一种彻底解决变频调速器的谐波对数据通信干扰的办法。本系统采用的就是无线扩频通讯技术。
3.2地址检测模式
感应无线通信系统中,编码电缆既用作地址检测,又用作数据通信,因此地址检测和数据通信只能分时进行,地址检测建立在数据通信之上。即在一个通信同期内,有一段时间用于车上调制器发送载波,以便地面站检测地址,如图4所示。由于变频调速器的干扰,车载站接收到错误的数据后不能回发数据,也就不能发送载波(用于地址检测)了,因此地址检测便不能实现。
3.3变频调速器的谐波对感应无线数据通信干扰
编码电缆既用作地址检测,又用作数据通信,通过编码电缆和车上天线箱的电磁感应实现车载站和地面站的数据交换。近年来,变频调速器在工业控制中得到了广泛的应用。但它工作时频率丰富的谐波对周围的设备带来了严重的干扰。其严重后果有:(1)影响无线电设备的正常接受;(2)影响周围机器设备的正常工作,使它们因接受错误的信号而产生错误动作。所以数据通信应采用抗干扰能力强,尤其是抗变频调速器谐波干扰的通信技术。
关键词:倒置式教学;IP数据通信;教学;应用
当前的技术性教学目标主要是以市场的实际需求为导向,以具体职业岗位的工作内容为特点,以学生的能力培养为主导,以就位作为导向,培养能够在管理、生产以及服务等一线岗位工作的高素质技能人才作为最终目标[1]。为了更好的满足社会与企业的实际需求,在教学过程中应当是基于理论知识培养的同时,强化学生的实践性动手能力。对此,探讨倒置式教学在IP数据通信教学中的应用具备显著教育意义。
一IP数据通信教学现状
IP数据通信课程主要是对通信技术专业的学生所开设的一门课程,同样也是通信专业所必须学习的课程。相对而言,IP数据通信是通信行业的其他课程的基础性课程,当前的移动通信技术已经从以往的3G技术发展到了4G技术,并且可能在几年内就会发展到5G技术,在这样快速的发展环境之下,IP数据通信当中的IP技术仍然是最为核心的数据传输模式,并且也是必然的传输模式,简单而言IP网络通信技术便是通信专业学生所必须掌握的知识模块。但是,在这一课程当中,在专业课程教学过程中很难真正实现快速掌握的一门课程,对于通信专业学习的特殊性,应用以往的教学模式以及简单的项目教学模式并不能达到预想的效果,所以如何上好这一门课程,对于任课教师以及专业教学课堂而言非常重要。
二倒置式教学的设计含义
教学设计主要是指教学过程中的系统性规划以及教学方法的设计方面。换而言之,为了达到相应的教学目标,对教学内容、教学组织、教学模式的选择以及媒体的选用等方面进行设计。针对教学模式设计而言,有一些认为IP网络通信是一种技术,教学设计主要是对教学材料适当的加以安排、说明、实施、测试以及修正。倒置式教学设计相对于其他课程教学设计而言,一般的IP网络通信教学课程的教学设计是向学生将讲解IP网络通信技术的具体理论内容以及实践操作内容,然后适当的添加实践操作联系以此巩固理论性内容。倒置式教学课堂的设计原则必然是借助置换传统教学课堂的顺序为主,课堂的开篇不能够从理论着手,而是从实践着手。在教学过程中,教师需要引导学生进行热身,并让学生的思维逐渐融入到本堂课当中,在这一个过程中,学生对于熟悉的题目必然有一定的认识,教师在此基础上再给予一个准确的教学目标,学生的学习效率和质量会显得更加可靠。对于问题集中的内容而言,可以适当的调整原本的教学计划,根据学生本次学习内容是回档的调整教学的顺序和时间,教学时间的应用具备较高的变通性[2]。在实践操作练习完成之后便可以再针对性的进行理论性课堂的教学,学生此时相对而言会更加迫切的想要知道之前实践操作当中的原理等理论知识,从而促使教学任务更加顺利的完成。
三倒置式教学在IP数据通信教学中的应用
(一)倒置式教学在IP数据通信教学中的意义
IP数据通信的课程所涉及的知识内容主要包含以下几点:数据通信往网络的开发以及相关网络的基础知识;常用的网络通信协议以及IP地址的规划;以太网的交换机工作原理以及配置方式;VLAN技术的配置以及应用;路由器的基本工作原理以及配置;常见的动态性路由器工作协议以及基本的配置和应用;常见的一些技术原理以及配置应用。对此,按照倒置式教学的需求,可以将知识点总结成为4个大模块,即网络基础知识、局域网应用技术、网络互联技术以及网络业务拓展应用。传统的教学模式主要是以“从下往上”式的教学为主,也就是从基础进行教学,在学生掌握了相应的原理,再通过实验教学或实践操作的方式验证之前所学的原理的一种教学模式。相对于课程教学而言,刚开始的传统知识教学内容会显得非常枯燥,学生在这一学习的过程中其积极性会非常低,在原理等理论知识方面的学习效果较差。对此,如何让学生对没有趣味性的理论知识形成学习兴趣,对于教学教师而言是一个明显的挑战。针对上述的状况,传统的教学模式其整体教学效果并不理想,所以采用全新的教学模式显得格外迫切,倒置式教学模式便是其中之一。
(二)倒置式教学在IP数据通信教学中的应用
1.开展实验模拟。在课堂开始之前,教师可以按照教学的具体内容和目标,合理设计或选择行之有效的教学主题、教学方案,收集相关的教学资料,布置相应的主题学习任务,并根据学习材料设计实验类型的趣味性环节,从而活跃课堂的教学趣味性,提高学生的参与活跃性。在倒置式教学的过程中,教师需要在理解IP数据通信教材的基础上,先开展一个相应的实践演示操作或者实验操作,并在实验的过程中突出展现其中的问题或需要注意的内容。例如,在路由交换部分的教学过程中,教师可以先在课堂上先跨过枯燥的理论内容,而直接进行一次路由器与交换机的设计。在操作过程中,教师可以让一些有相关经验或能力的学生进行操作,在操作过程中可能会出现各种问题。在之后再进行教学,学生在理论教学过程中的倾听注意力就会高许多,学生的学习效果也就会更加理想。2.设计学习任务。在模拟开展了关于IP数据通信实践操作会实验之后,便可以根据实验的内容提出针对性的问题任务,并且需要注意提问的方式与技巧,促使学生跟随着教师的思维进行学习。教师所设计的问题需要按照基础、拓展、开放的方式循序渐进,促使每一位学生都有参与问题讨论、分析的机会,从而实现差异性教学。例如,vlan的教学当中,教师可以先不讲解vlan网的原理,而直接通过交换机、hub等设备直接建立一个小型的网络。因为Vlan技术是允许网络管理者将一个物理的Lan分化为不同的多个广播域,简单而言就是将一个整体网络划分为多个子网络,在整个教学过程中,教师可以将其分为两个教学层次来对待,首先是一个vlan网络的建立,其次是通过分权分域的管理方式控制vlan网络。教师可以针对学生学习能力的具体状况,具体讲解两种计算机的操作技巧和方法等[3]。3.注重理论讲解。IP数据通信是一门实践和理论相融合的课程,IP数据通信当中实验教学是无法或缺的一项,传统的IP数据通信教学过于注重理论方面的教学,无法真正体现学生所学内容的效果和作用,大多数时候的实验教学都是由教师进行示范,学生记录和记忆即可,这样的教学方式基本上无法体现学生学习的主观能动性,更无法让学生真正动手,在学习时较为抽象和空洞。对此,在IP数据通信应用的教学当中,教师必须确保教学内容和相应的市场行业之间具备较高的关联性,确保学生在校所学的内容能够满足市场对应用型人才的需求,并确保两者之间的联系关联性,确保教学内容的可应用型。倒置式教学法方式中,教师可以指导学生从以往的学习转变为更加独立、探索的教学理念,将课堂一开始所开展的实践操作看作是一个学习的目标和过程,促使学生在每一次倒置式教学的过程中,可以突出讲解任务与实际生活之间的关联性。例如,在通过trunkVlan创建通信的教学过程中,教师在完成了实践操作之后并不代表完成了教学任务,后续的理论内容讲解也相当重要,在讲解时需要根据学生对实践操作的疑惑进行针对性讲解。
四结语
综上所述,倒置式教学在IP数据通信教学中的应用效果显著,可以显著提高IP数据通信教学质量,并结合本学校通信专业学生的教学特点,总结出相应的教学模式,从而为了更好的达到教学效果,针对IP数据通信课程的实际情况,针对性的优化倒置式教学模式,并结合其他教学方法,开展更为实际的通信教学,从而满足学生的实际学习需求。
参考文献
[1]史艳翠,郝宇,杨巨成,等.探究式教学模式在“物联网通信技术”课程中的应用*[J].科技与创新,2017,23(1):137-138.
[2]章曙光,孙巧云,汪敏,等.应用型本科院校“数据通信与计算机网络”课程的改革与探索[J].课程教育研究:新教师教学,2015,31(23):1400-1401.
关键词:网络安全;通信网络;数据信息
由于计算机网络的普遍应用,我国数据通信网络的使用率也随之提高,因此,数据通信网络的网络安全对其具有重要意义。科学技术的不断发展,数据通信网络安全防护的方式也随之多样化,当前最为普遍的安全防护方式是维护管理,而且维护管理对网络安全具有重要意义,维护管理工作的工作人员利用管理系统进而确保网络的良好运行,网络运行的安全环境才能使用户放心使用数据通信网络,也能够进一步保障信息通信的有效性以及真实性。因此,针对大数据环境下的网络安全以及数据通信网络维护进行研究具有重要的意义。
1数据通信网络与网络安全的性质
1.1数据通信网络的性质
数据通信网络主要是以计算机作为载体,通过有线或是无线的通道进行的网络互联,用户可以利用数据通信网络进行数据的传输,当前数据通信网络技术的发展速度相对较快,因此用户对其也提出了相对较高的要求,数据通信以及信息资源作为互联网的重要组成部分,但是依旧存在泄露的风险。因此,网络安全作为通信安全以及隐私保护的基本保障,对信息的准确性、真实性和有效性都有较高要求。
1.2网络安全的性质
网络安全是用户数据保障的基本,根据对网络硬件、软件以及数据的保护从而有效的确保用户信息的真实性以及有效性,网络安全维护能够抵挡外部以及病毒的恶意攻击,进而确保信息不会因综合因素被破坏或是泄露,而且还能够确保系统正常的运行,通过计算机终端以及服务器共同构建网络,网络的构建能够储存大量的信息,不仅有共享的信息还有用户的隐私信息,一般隐私信息难以被攻击,但是并不能确保用户在提取信息的过程中出现风险[1]。而且随着当下网络节点的不断增加,网络安全、维护以及防御逐渐也凸显出其中的价值,一些不法分子利用数据传输的漏洞截获用户传输的信息,如果用户是个人PC,那么虚拟财产也会受到网络黑客的威胁。
2网络安全与数据通信中存在的问题
2.1病毒入侵
病毒入侵是当前最为常见的问题之一,病毒的入侵能够破坏计算机程序,而且病毒具有较强的传播性以及隐蔽性,对计算机系统正常的运行造成严重的影响。因此,数据通信在病毒的影响下也会出现一些问题,信息技术不断的发展,病毒的种类以及病毒的强度也随之提升,其破坏性以及感染性也随之提升。病毒入侵的方式主要有以下几种:(1)源代码嵌入攻击型。此类病毒入侵的目标基本上都是高级语言编写出来的源代码(源程序)。在源代码编译之前,这类病毒就已经将病毒代码植入其中,然后与源代码捆绑在一起被编译程序编译成可执行文件。因此刚刚生成的可执行文件就已经是带毒文件。不过此类文件不多见,因为病毒的研发者想获得源程序文件极为困难,而且编写此类病毒,对于病毒的研发者自身的专业要求非常高,必须具备专业的代码编程能力和水平。(2)代码取代攻击型。此类病毒主要针对编译生成的可执行文件(程序),将它自己的病毒代码替换目标程序的部分或者全部模块,此类病毒同样碰到的几率不高,因为它具有特定性和针对性,只攻击预先设定的程序,针对性比较强,同时很难被发现,即使被发现也很难清除。(3)系统修改型。此类病毒是日常最为常见的一种病毒类型,基本上都是文件型病毒。它主要是用自己的代码修改或者覆盖系统中的已有的某些文件,从而非法调用或替换操作系统的部分功能。因为此类病毒可以直接入侵和感染系统,所以它的危害较大。(4)外壳附加型。目前大多数文件型的病毒属于外壳附加型病毒。此类病毒一般是将它的病毒代码添加在正常程序的头部或者通过跳转指针附加在正常程序的尾部,就好像给正常程序增加了一个包裹其的外壳。因此被感染此类病毒的正常程序在执行前,势必先执行病毒代码,将其自身调入内存,随后才将正常程序调入内存。
2.2软件系统存在的问题
计算机中存在的大量的附有特殊功能的软件或系统(统称为软件系统),同时,这些软件系统也会存在一定的漏洞。漏洞指的是一个软件系统先天存在的某些缺陷和隐患,软件系统对危险事件与特定威胁攻击的敏感性,或进行攻击及威胁安全的可能性。在应用软件或操作系统设计和编码阶段,由于某些原因而与生俱来的缺陷就是产生漏洞之源,当然也可能来自在交互处理过程中的业务流程设计缺陷或者不合理的逻辑处理流程。这些先天存在的缺陷、隐患或不合理之处可能会吸引黑客有意或无意地加以利用,从而对一个软件系统的正常运行造成不利影响,比如黑客利用某个管理信息系统(MIS)的漏洞对其进行攻击,那么他可能会窃取系统中存储的敏感和重要信息或资料,篡改系统中存储的各种数据,甚至该软件系统还可能被作为继续入侵其他主机系统的中转站。根据目前发现的漏洞种类和攻击方式来看,应用软件中的漏洞要大大多于操作系统中的漏洞,尤其对于当前盛行的各种Wed应用系统,它可能的漏洞在信息系统中的占比是非常高的,甚至达到90%以上。因此,漏洞的存在或者说不可避免性,就为不法分子侵入计算机系统提供了一定的门路,而且当前黑客入侵计算机系统最为常见的方式就是利用软件系统的漏洞,进而对用户的信息以及网络系统进行破坏,对用户的隐私问题以及计算机安全问题造成一定的影响。
3网络安全与数据通信网络维护的对策
3.1安全评估
为确保数据共享的安全性以及信息数据的有效性,网络安全评估是其中必不可少的一项,网络安全评估所指的是对通信网络内部的检查情况,进而确定是否存在安全隐患。工作人员在对数据通信网络进行评估时,对所检验的数据要细致入微,根据所得出的信息进行全面的分析,进而给予符合实际的评价。
3.2网络安全风险分析
网络安全性能评估之后就需要对网络安全风险进行分析,通过对网络安全风险的分析从而发现数据通信中存在的威胁,根据所存在的威胁设置具有针对性的访问权限,为能够进一步提高数据通信网络的安全性,需要确保漏洞消除的彻底性和及时性。例如,使用服务器对漏洞进行修补,利用防火墙技术从而实行网络动态监控,数据在传输以及储存过程中一旦出现问题,防火墙功能能够及时发现并且解决。
3.3建立数据网络灾难备份中心
利用技术以及管理手段和一些相关的资源构建数据网络灾难备份中心,确保数据在发生事故后能被有效的恢复,针对灾难备份中心的构建,首先要确保机构拥有完善的恢复计划。其次对数据网络灾难备份中心的备份系统进行定期的检测,如果发生这样的事故,导致用户的信息以及隐私被泄露破坏,可以启动数据网络的灾难备份中心,将意外造成的损失降到最低[2]。例如我国最大的在线旅游公司——携程于2015年发生的网络瘫痪事件,由于其部分服务器受到不明的攻击,导致官网以及APP软件无法使用,携程经过内部的一系列排查,最终确定该事件是由内部员工因操作错误所造成的[3]。综上所述,建立数据网络灾难备份中心对数据网络维护具有重要意义。
3.4有效实施各种网络安全防护技术措施
作为数据通信网络安全管理中最为重要的技术之一的网络加密技术,若能合理地应用到网络安全管理中,将有效地防止公共和私密信息在网络上被窃取的可能。身份鉴别与认证技术可以在数据通信网络被访问时借助口令、密码等多种方式对用户信息进行有效的甄别。除此之外,要想在公用网络上建立相应的专用网络系统完成对通讯的加密,那么可以借助VPN技术,形式多样、成本低廉且易于实现。
【关键字】 数据通信课程 信息化教学设计 教学改革 考核评价
一、课程教学现状分析
数据通信技术融合了通信技术和计算机技术,是21世纪发展最快、影响最深远的技术。随着数据通信技术的应用深入到社会经济的各个领域,网络基础设施建设、管理和维护的人才需求也在不断增加。高职院校为国家培养基层技术人才,在数据通信网络领域变得更为紧迫,因而掌握数据通信的理论原理和实操技术对高职网络通信类专业的学生更为重要。
由于该课程是校企合作专业承上启下的专业支撑课程,其教学目标是在确定本门课程针对的岗位群之后,根据岗位群对学生专业技能和能力素质的需求,与企业专家共同讨论而制定的,并围绕企业实际的工作项目来设置教学内容,实现学习与实践的无缝衔接。课程使用中兴通讯NC教育系列教材《IP网络技术》,针对学生基础薄弱、喜欢动手实践的特点,校企合作配备了中兴公司开发的ZXR10交换机、路由器实训设备以及Cisco仿真软件,解决了以往教学过程中,缺乏有效的信息化手段,仅通过知识内容讲解,学生无法掌握交换机、路由器的内部结构和开通交换设备的问题。根据实际工作项目的复杂程度,笔者设计出局域网搭建、网络间互连、网络扩展技术及应用、交换技术典型案例分析等典型项目,每个项目包含了一系列循序渐进的小任务,配合中兴ZXR10系列交换机、路由器及Cisco仿真软件等实训设备进行理实一体化教学。学生通过对数据通信课程的学习,能够掌握数据通信技术的基本构架、原理及组网方式,掌握数据配置和业务调试、设备故障排查、故障处理及设备维护的基本技能,具备IP网络分析和IP网络优化与维护的基本技能。经过2年多的项目化教学实践,不但强化了学生在团队沟通协调能力、方案设计技能,同时还提升了学生职业素养,取得了良好的教学效果。但由于本门课程理论性强,知识点枯燥,重点难点多,笔者也发现学生在课堂上虽然动手实践能力得到充分发挥,但学习主动性和创新思维能力还有待进一步增强。
二、信息化教学资源在数据通信课程中的运用
近年来,在信息技术推动职业教育改革创新的大背景下,国内多所高职院校(包括深圳职业技术学院、北京工业职业技术学院等)校企合作专业都相继开展了信息化教学研究及实践,取得明显效果。为提高课程教学水平,强化教学效果,笔者以现代教学理念为指导,以信息技术为支撑,应用现代教学方法,将信息技术、数字资源进行有效融合,充分运用到教学中去,突出教学重点,解决教学难点,系统优化教学过程,最大限度地激发学生的学习主动性。
在教学过程中,笔者借助信息技术将课程教学与实践教学进行有机融合设计,创造逼真的职场环境和氛围,基于学生的学习能力、习惯、基础、层次等特征,以信息技术为支持,充分应用中兴ZXR10系列交换机、路由器实训设备,综合运用多媒体课件、个人电脑、在线视频会议系统、中兴数据通信助理工程师认证题库、Cisco仿真教学软件、“快乐Study11”微信公众号平台等信息化资源,将课前预习、课堂学习、课后复习三大过程有序结合,营造出真实的信息化环境,搭建师生、生生高度互动的信息化教学平台,突出课程教学重点,解决教学难点,系统优化教学过程,最大限度地激发学生的学习兴趣,提高学习主动性。
课前,笔者通过公众微信号推送电子教学任务书,提出了教学目标、教学内容以及本节知识重难点供学生预习,激发学习兴趣。课上,在理实一体化教学法的基础上,综合运用1+N、团队合作、角色扮演、竞赛角逐等教学方法(如图1),利用多媒体课件讲解分析理论知识,并借助中兴ZXR10系列交换机、路由器进行实操演练,Cisco仿真软件辅助练习。课堂上,笔者作为主讲教师负责课程的讲授,引导学生去思考,提出项目设计目标,引导学生思考并设计方案。学生运用网络、实操设备、仿真软件等信息化手段,根据项目要求,进行个人项目方案设计,小组项目方案设计环节,锻炼学生分析、解决问题的能力,强化沟通能力。助理教师则辅助学生完成项目设计方案,帮助同学解答疑难问题。当同学设计完成以后,通过在线视频会议系统,将设计方案上传给企业老师,通过与实践经验丰富的企业教师进行互动,学生的学习兴趣明显提升,企业教师也给予学生更为专业的指导,形成1+N的教学模式。通过项目分组实战竞赛,充分锻炼学生的团队合作能力,沟通交流能力,以及未来工作中的可持续发展能力,强化学习效果。
课后,学生可通过公众号巩固知识点,查看课后小结,完成章节练习,了解行业资讯,反馈留言,预习新课等,充分利用碎片化时间,随时随地进行学习。此外,学生还可免费使用Cisco仿真软件进行课后拓展提高,复习实操配置任务,巩固实操技能。在同学们课后提出疑难问题时,教师还可通过QQ群为同学解答,或通过网络在线直播平台为有定期开设在线直播课程,学生可通过直播平台实时提问,教师及时解答。
本课程的考核按实训40%,平时20%,期末笔试40%计算。遵循过程与结果并重的原则,根据平时项目中的学生自评,小组成员互评,组长重点评价,教师总结评价4种方式进行综合测评,形成的多元化教学评价,得出学生的实训考核成绩以及平时成绩。理论部分的40%则通过期末笔试来考查的专业知识掌握情况。本课程还实行以证代考,学生通过中兴数据通信网络助理工程师认证考试即可获得本课程成绩。
1数据通信项目的必要性
数据通信是以“数据”为业务的通信系统,数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。要在两地间传输信息必须具备传输信道,根据传输信道的不同,可以分为无线数据通信和有线数据通信。不管是无线数据通信,还是有线数据通信,都是通过传输信道将计算机与数据终端联结起来,使位于不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信实现了计算机与计算机之间、计算机与终端之间的传递。信息高速公路将通过同步数字体系(SDH)等大容量光纤、多媒体技术,把电话、传真、数据、动态图像等各种通信业务综合在一起,采用计算机综合处理,应用ATM技术,以交互方式快速传递,使各类信息在不同层次上相互交流,实现信息资源共享。
数据通信由数据终端、数据电路、中央处理器等构成。在通信项目管理中,数据通信的技术特点决定了数据通信项目的管理特点。因此,数据通信项目必须结合数据通信的技术特点进行管理。通信项目管理系统具有工程管理、工程统计分析、工程其它管理和系统资源管理四大类功能。按照工程流程分为工程立项管理、设计管理、工程实施管理、工程验收管理、工程结算管理五个部分以及具有辅助功能的建设协议管理和查询功能。工程统计分析包括基建和更改工程中的光缆、电缆和设备等各类工程统计,针对项目的类别、科目、专业、部门、工程结算和主管人员等条件,提供表格、饼状图和柱状图等各种表示方式。物资材料管理是对工程建设使用材料、设备和器材进行管理,可提供分合同号、种类和专业等各种方式表示。
2数据通信网络相关技术的特点
2.1DDN
DDN是我们所熟知的透明传输网,一般用于向用户提供专用的数字数据传输信道,或提供将用户接人公用交换网的接入信道,这种专线方式不包括交换功能。数字数据网是利用光纤、数字微波、卫星等数字电路提供的数据传输业务。它具传输速率高、传输质量高、协议简单、连接方式灵活、电路可靠性高、网络运行管理简便等诸多优点。
DDN在数据、语音、传真和图像等多种业务中,都已成为十分重要的信息传输手段之一。在计算机联网、金融业及其他行业都有广泛的应用。在DDN网内的数字交叉连接复用设备能提供2Mbps或N×64Kbps(≤2M)速率的数字传输信道,当数据业务量较大,可以根据需要在相对固定的时间内设置专用数据传输通道和信道带宽。数字中继大量采用光纤传输系统,用户之间设有专用固定连接,免去了终端对信息的重组,网络时延小,非常适合于数据信息流量大和传输质量高的数据通信状态。由于DDN在传输数据信息时,采用网管对网络业务进行调度监控,能迅速生成业务,全程采用数字传输技术,可以省去大量传输中所需要的转换设备,因此传输成本不高。DDN采用交叉连接技术和时分复用技术,由智能化程度较高的用户端设备来完成协议的转换,可以面向各类数据用户,因此受众面广。另外,DDN根据事先约定的协议和规程,在固定的信息时隙位置上,以预先设定好的信道带宽和通信数率,严格按先后顺序有规律地进行传输。这样,各转接节点只需按时隙识别信道,准确率很高。
DDN是同步数据传输网,不具备交换功能,但是可以根据用户所签订的协议,定时接通所需路由,建立半永久性连接。它不仅可以和用户终端设备进行连接,也可以和用户网络连接,为用户提供灵活的组网环境,支持数据、语音、图像传输等多种业务。除此以外,DDN采用路由迂回和备用方式,使得电路具有安全可靠性。
2.2ATM技术
ATM是“以信元为信息传输,复接和交换为基本单位的传送方式”。其本质是一种高速分组传送模式。它将话音、图像和数据等所有的数字信息分解成一定长度的数据块,在各个数据块之前装配地址、丢失优先级等控制信息,只要获得空信元就可以插入信息发出去。因为信息的插入位置无周期性,信元非静态地占用信道,因此ATM又称为异步传送模式。ATM是以信元为单位进行交换和存储的。信元由5字节的信头和48字节的净荷组成,长度一般都固定不变,调节发送的信元数可以获得任意的通信速率。信元的复用与交换处理方式与所传送的业务类别、路由选择、业务类型、优先级、信元差错控制及流量控制等信息由信头中的有关参数决定。ATM具有明显的优点:采用面向连接并预约传输资源的方式;无逐段链路的差错控制和流量控制,时延小;采用透明的网络传输方式;具有统计复用功能;兼容性好。基于以上基本特征,ATM被公认为是通信技术的发展方向。目前,ATM主要广泛应用于高速数据通信。ATM交换机也进入实用阶段,其技术也在不断完善。但是它也有不容忽视的缺点,比如在桌面应用环境中开展缓慢,技术复杂,设备昂贵,这些都成为ATM发展的主要障碍。在构建未来宽带网络的问题上,计算机业和电信业各持不同观点,同时,ATM受到了IP的巨大冲击。这也成为限制ATM发展的劣势。
2.3IP技术
TCP/IP是一种标准网络协议,是有关协议的集合。它包括传输控制协议(TransportControlProtoco1)和因特网协议(IntemetProtoco1)。TCP协议主要用于在应用程序之间以及程序与主机之间传送数据。正因为TCP/IP的这种跨平台性,因此,现如今已成为Internet的标准连接协议。TCP/IP协议最大的特点是具备开放体系结构,并且非常容易管理。而Internet就是通过TCP/IP协议把许多不同的物理网络互连起来,向用户提供统一的服务。其基本原则是通过提供通用网络服务,使低层网络细节向用户及应用程序开放,从而建立一个协作、统一、标准的提供通信服务的通信系统。它普遍适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。
IP最初只用于很小数量的计算机组成的网络,IP协议遵循“端到端”的理念,认为网络所需提供的只是端到端的连接,所有增值功能都在网络之外由终端完成。IP协议所具有的最大优势在于它可以保证不同网络的互通,能自由运行在任何介质和网络上,即使将其它协议数据包封装在IP包中,依然可以用来承载其他协议。随着PC应用的扩展,Web、电子贸易甚至IP语音等应用将不断推动着IP领域的扩大。近些年来,POS(PacketOverSDH)技术发展很快,这更使得IP技术如虎添翼,采用IPoverSDH和DWDM(密集波分复用)技术可以大大提高IP链路的带宽,具有极高的性价比,为IP技术进入更为广泛的应用领域提供了广阔的空间。
3数据通信项目的发展趋势
当今通信领域技术发展日新月异,用户在增加多种业务的同时也会遇到各种新的问题并提出新的需求,以前那种单调的传统PDH光端机已很难满足用户的多样化需求。越来越多的通信公司通过依托自身强大的研发优势,基于ZYIC系列芯片的核DHR力,对原有光通信产品进行丰富,推出了一系列通信技术传输的产品。随着数据通信技术的推陈出新,网络业务的不断延展,In-ternet将逐渐演变成以IP技术作为整个网络的核心,以ATM、IP、SDH、以太网以及各种无线接入技术作为边缘和接入方式,以DWDM方式的IPoverSDH或IPoverOptical为传输手段,负责整个高速信息网络的传输。而整个Internet也将以IP协议作为统一的通信协议,使两个通信网的业务得以完全融合。
(1)IP与MPLS结合,代表宽带分组交换网络的发展方向。随着无线通信的发展,MPLS和移动IP技术的结合越来越受到人们的重视。IP以其实现简单、易管理、开放、支持异种网络的互连等诸多优点在Internet上得到广泛应用。IP技术的应用能实现各种网络技术的互连互通,并且实现真正意义上的“三网合一”。同时,MPLS具有快速转发、支持流量工程、提供QoS保证等诸多优点。因此,MPLS可作为下一代网络的管理和控制面技术。通过IP与MPLS的结合,能有效支持语音、数据和图像业务的传送,并使网络具有良好的可扩展性,易于管理和维护。
但是MPLS和移动IP都是近年来发展较为迅速的技术,各种标准还不完善,目前该领域的研究还不是很深入,大多处于实验阶段,并且相应的数学模型的建立还较困难。