中南大學通信工程2015級認識實結
實習單位：中南大學網絡中心等
實習地點：長沙、株洲
實習時間：2012.9.3 —2012.9.7
帶隊老師：楊迎澤 郭麗梅 彭春華 董健 王瑋
爲期一週的認識實習很快就結束了，雖然我們平時的時候都覺得這些實習內容都沒什麼實際的意義，可是一週下來，再認真的反省一下我們自己，確實和以前有了一些不同的地方：我們對於自己專業有了更清晰的認識，以前接觸的都是書本上的知識，而且到目前爲止，知識也很片面，我們甚至都不知道我們專業畢業以後是幹嘛的，可是這次的認識實習，我們見識了很多關於我們專業的應用方面的東西，感覺對於整個專業的認識和了解有很大的幫助。其實，我覺得在學校的學習和這次的認識實習是對於我們讀這個專業的前後兩個不同的階段。實習讓我們看到了自己以後可能的工作縮影，實習中遇到的一些專業性的東西我們都不懂，所以就需要我們在以後的學習中更能明確目標，更加下定決心學好這些知識，爲以後的工作打下堅實的基礎。
實習每一天都有每一天的收穫，每一天都有每一天的感受。第一天參觀卡特爾科研訓練中心，讓我們感受到了離我們最近的科技中心，第二天參觀學校的一體化網絡，讓我們瞭解了一體化網絡的整體架構以及組建一個一體化網絡的需要考慮的地方，第三天聽講座讓我們對整個通信行業在國民實際生活中應用以及作用有了很全面和透徹的瞭解，第四天的株洲參觀實習讓我們對鐵路上的通信技術以及通信要求有了一些大致的瞭解，第五天的講座讓我們對通信工程這個專業的就業方向，就業崗位和就業公司有了一個系統的瞭解，最後一天的參觀聯通應急車讓我們體會到了通信在實際生活中的重要性。
通過這次的認識實習，每天上網查閱資料，我也增加了很多知識和常識。下面就會列出一些我所指的知識，同時也說明一下我在這次實習前後對於這些知識的瞭解程度，以表明這次認識實習的意義和效果所在。
說一下關於這幾代的移動通信技術吧，我以前從來沒有上網查閱過這方面的知識，恐怕這對於一個通信工程專業的學生來說是有點丟臉的。沒查就沒查過吧，不過錯誤的理解同樣也很丟臉。前幾年第三代移動通信技術（3G）剛出來和正火熱的時候，每天都會聽到身邊的人說到3G這個名詞，可是一直不明白是什麼意思，這其中包括去聽了兩次關於3G的講座，真不知道自己當時是怎麼聽的，還一直以爲3G是三種技術聯合起來的一種新技術，夠丟人吧!不過，現在我不僅知道了什麼是3G，連第一代移動通信技術到第-四-代移動通信技術以及其中的關鍵技術都有了一定的瞭解，差不多已經對得起通信工程專業的學生這個稱號了。而下面的東西就是我現在所知道的：
一、第一代移動通信技術
第一代移動通信技術（1G）是指最初的模擬、僅限語音的蜂窩電話標準，制定於上世紀80年代。Nordic移動電話（NMT）就是這樣一種標準，應用於Nordic國家、東歐以及俄羅斯。其它還包括美國的高級移動電話系統（AMPS），英國的總訪問通信系統（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法國的Radiocom 2000和意大利的RTMI。模擬蜂窩服務在許多地方正被逐步淘汰。
第一代移動通信主要採用的是模擬技術和頻分多址(FDMA)技術。由於受到傳輸帶寬的限制，不能進行移動通信的長途漫遊，只能是一種區域性的移動通信系統。第一代移動通信有多種制式，我國主要採用的是TACS。第一代移動通信有很多不足之處，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質量不高、不能提供數據業務和不能提供自動漫遊等。
二、第二代移動通信技術
GSM是Global System for Mobile Communication“全球移動通信系統”的簡稱。它是一種數字移動通信，較之以往的模擬移動通信，有較多的優點。
（一）GSM的特點：
特點之一，客戶與設備分離(人機分開)。在GSM通信中，SIM卡與移動設備之間已設置一個開放式的公共接口，這樣，使用者與自己的設備之間沒有互相依存的關係。在SIM卡中存儲有持卡者的客戶數據、保安數據、鑑權加密算法等，只要客戶手持此卡就可以借用、租用不同廠家的移動臺，得到卡內存儲的各種業務的服務，大大方便了客戶，大大增強了GSM通信的移動性，也大大地增強了各生產廠家的設備的共享性。
特點之二，通信安全可靠。因爲在SIM卡中有一個永久性的存儲器，既有存儲能力，又有進行計算的能力，所以它屬於智能卡。當客戶建立呼叫時，首先要客戶輸入個人身份號碼(PIN)，此碼由4～8位數字組成，由移動臺的鍵盤鍵入。若輸入三次不正確的PIN碼後，PIN碼被鎖，通信終止，這是防範那些僞客戶盜用通信的方法之一。若有權客戶忘記了碼或一時疏忽，輸入三次錯誤，可利用SIM卡中存儲的0～9位數字的個人解鎖鑰(PUK)來解鎖PIN碼，使之恢復正常。但也要特別注意，若輸入十次錯誤的PUK，整個SIM卡就報廢了，只有重新購置一個SIM卡才能再進行通信。在呼叫建立過程中PIN碼正確時，網路開始對客戶身份進行鑑權，利用存儲在SIM卡中的A3、A8算法，移動臺與網路把計算結果進行比較，相同鑑權成功，這又是防範盜用通信的第二道防線。鑑權成功之後，爲了對客戶信息保密，安全傳送至被叫，則又採用了一套加解密的方法，即採用了A5的算法，防止了非法客戶竊密。另外，在鑑權和加解密過程中的密鑰(KC)和鑑權鑰(K1)參數在空中接口上是不傳輸的，只有國際移動客戶識別碼(IMSI)傳輸一次，以後完全採用不斷變化的臨時移動客戶識別碼(TMSI)來代替，因此GSM通信比模擬移動通信安全可靠。
特點之三，成本低。它比電話磁卡的成本低，並且質地結實耐用，易於推廣。
（二）GSM系統組成
GSM被分成三個子系統：網絡交換子系統（Network Switching Subsystem NSS）；基站子系統（Base Station Subsystem BSS）；網絡管理子系統（Network Management Subsystem NMS），網絡管理子系統（NMS）又叫操作與維護中心（OMC--Operation & Maintenance Center）。
網絡子系統NSS是整個GSM系統的核心。它對GSM移動用戶之間及移動用戶與其它通信網用戶之間通信起着交換連接與管理的功能。基站子系統BSS是GSM系統中與無線蜂窩方面關係最直接的基本組成部分，它通過無線接口直接與移動臺相連負責無線信息的發送接收，無線資源管理及功率控制等，同時它與NSS相連實現移動用戶間或移動用戶與固定網絡用戶之間的通信連接，傳送系統信息和用戶信息等。網絡管理子系統NMS負責NSS和BSS系統的維護管理工作。
（三）GSM提供的業務
1、 電信業務：這是GSM的主要業務，包括電話、緊急呼叫、三類傳真以及短消息業務。
2、 承載業務：它在某個接入點上提供用戶所需的傳送相應信號的能力。與ISDN定義一樣，不需調制解調器就可提供數據業務，但不能與基本電話業務同時使用。
3、 補充業務：用於補充或修改基本業務，以提供用戶完整的業務。如呼叫偏轉（有被叫，實時前轉）、呼叫前轉（無條件、遇忙、無應答、不可及）、主叫號碼識別、呼叫等待（被叫忙時，接收新業務）、呼叫保持（保持當前呼叫，發起新呼叫）、呼入呼出限制，其它,但是補充業務不能獨立存在。
4、 增強型補充業務：語音羣呼叫（VGCS）、話音廣播業務（VBS）、多用戶特徵（MSP）、移動定位業務
（四）HSDPA相對與WCDMA，具有下面一些特性：
(1) 自適應調製和編碼。HSDPA中鏈路將根據無線鏈路的情況來自動調整調製方式和編碼方法，在WCDMA R99中，對於下行信道的調製方式爲QPSK，但是對於HSDPA，除了採用QPSK，還採用16QAM調製方式。不論終端在基站的附近還是在小區的邊緣，HSDPA中鏈路的自適應調製總能保證用戶獲得最大的數據傳輸速率。
(2) 快速調度。HSDPA中包調度是直接由基站控制的，而不像WCDMA R99中是由RNC控制的。這種調度方法更加靠近空中接口部分，從而效率更高。快速調度方法所需要的信息包括信道質量、容量、QoS等級等。
(3) 混合自動重發請求。混合自動重發請求實際上是一個結合自動重發請求(ARQ)和前向錯誤更正(FEC)的技術，能利用原來傳輸失敗的數據進行後續的解碼。
三、第三代移動通信技術
第三代移動通信技術，簡稱3G，全稱爲3rd Generation，中文含義就是指第三代數字通信。1995年問世的第一代模擬製式手機（1G）只能進行語音通話；1996到1997年出現的第二代GSM、TDMA等數字制式手機（2G）便增加了接收數據的功能，如接受電子郵件或網頁；第三代與前兩代的主要區別是在傳輸聲音和數據的速度上的提升，它能夠要能在全球範圍內更好地實現無縫漫遊，並處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務，同時也要考慮與已有第二代系統的良好兼容性。
（一）第三代移動通信的基本特徵
（1） 具有全球範圍設計的，與固定網絡業務及用戶互連，無線接口的類型儘可能少和高度兼容性；
（2） 具有與固定通信網絡相比擬的高話音質量和高安全性；
（3） 具有在本地採用2Mb/s高速率接入和在廣域網採用384kb/s接入速率的數據率分段使用功能；
（4） 具有在2GHz左右的高效頻譜利用率，且能最大程度地利用有限帶寬；
（5） 移動終端可連接地面網和衛星網，可移動使用和固定使用，可與衛星業務共存和互連；
（6） 能夠處理包括國際互聯網和視頻會議、高數據率通信和非對稱數據傳輸的分組和電路交換業務；
（7） 支持分層小區結構，也支持包括用戶向不同地點通信時瀏覽國際互聯網的多種同步連接；
（8） 語音只佔移動通信業務的一部分，大部分業務是非話數據和視頻信息；
（9） 一個共用的基礎設施，可支持同一地方的多個公共的和專用的運營公司；
（10） 手機體積小、重量輕，具有真正的全球漫遊能力；
（11） 具有根據數據量、服務質量和使用時間爲收費參數，而不是以距離爲收費參數的新收費機制。
（二）寬帶CDMA與窄帶CDMA或GSM的主要區別
IMT-2000的主要技術方案是寬帶CDMA，並同時兼顧了在第二代數字式移動通信系統中應用廣泛的GSM與窄帶CDMA系統的兼容問題。那麼，支撐第三代移動通信系統的寬帶CDMA與在第二代移動通信系統中運行的窄帶CDMA和GSM在技術與性能方面有什麼區別呢？
（1） 更大的通信容量和覆蓋範圍。寬帶CDMA可以使用更寬的信道，是窄帶CDMA的4倍，提供的容量也要比它高4倍。更大的帶寬可改善頻率分集效果，從而可降低衰減問題。還可爲更多用戶提供更好的統計平均效果。寬帶CDMA的上行鏈路中使用了相干解調，可提供2-3dB的解調增益，從而有效地改善了覆蓋範圍。由於寬帶CDMA的信道更寬，衰減 效應較小 ，可改善功率控制精度。其上、下行鏈中的快速功率控制還可抵消衰減，並可降低平均功率水平，從而能夠提高容量。
（2） 具有可變的高速數據率。寬帶CDMA同時支持無線接口的高低數據比特率，其全移動的384kb/s數據率和本地通的2Mb/s數據率不僅可支持普通話音，還可支持多媒體數據，可滿足具有不同通信要求的各類用戶。由於可變的高速數據率，可通過使用可變正交擴頻碼，使得發射輸出功率的自適應得以實現。應用中，用戶會發現寬帶CDMA要比窄帶CDMA和GSM具有更好的應用性能。
（3） 可同時提供高速電路交換和分組交換業務。雖然在窄帶CDMA與GSM移動通信業務中，只有也只需要與話音相關的電路和交換。但分組交換所提供的與主機應用始終“聯機”而不佔用專用信道的特性，可以實現只根據用戶所傳輸數據的多少來付費，而不是像現在的移動通信那樣，只根據用戶連續佔用時間的長短來付費的`新收費機制。另外，寬帶CDMA還有一種優化分組模式，對於不太頻繁的分組數據，可提供快速分組傳播，在專用信道上，也支持大型或比較頻繁的分組 。同時，分組數據業務對於建立遠程局域網和無線國際互聯網接入的經濟高效應用也非常重要。當然，高速的電話交換業務仍然非常適應像視頻會議這樣的實時應用。
（4） 帶CDMA支持多種同步業務。每個寬帶CDMA終端均可同時使用多種業務，因而可使每個用戶在連接到局域網的同時還能夠接收話音呼叫，即當用戶被長時間數據呼叫佔據時也不會出現像現在常見的忙音現象。
（5） 寬帶CDMA技術還支持其他系統改進功能。第三代移動通信系統中的寬帶CDMA還將引進其他可改進系統的相關功能，以期達到進一步提高系統容量的目的。具體內容主要是支持自適應天線陣（AAA），該天線可利用天線方向圖對每個移動電話進行優化，可提供更加有效的頻譜和更高容量。自適應天線要求下行鏈中每個連接都有導頻符，而寬帶CDMA系統中的每個區中都使用一個公共導頻廣播。
四、第-四-代移動通信技術
4G（第-四-代移動通信技術)的概念可稱爲寬帶接入和分佈網絡，具有非對稱的超過2Mb/s的數據傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和交互式廣播網絡。 第-四-代移動通信標準比第三代標準具有更多的功能。第-四-代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網絡中提供無線服務，可以在任何地方用寬帶接入互聯網（包括衛星通信和平流層通信），能夠提供定位定時、數據採集、遠程控制等綜合功能。此外，第-四-代移動通信系統是集成多功能的寬帶移動通信系統，是寬帶接入IP系統。
第-四-代移動通信技術的主要指標：1、數據速率從2Mb/s提高到100Mb/s，移動速率從步行到車速以上。2、支持高速數據和高分辨率多媒體服務的需要。寬帶局域網應能與B-ISDN和ATM兼容，實現寬帶多媒體通信，形成綜合寬帶通信網。3、對全速移動用戶能夠提供150Mb/s的高質量影像等多媒體業務。
（一）4G的特點
1. 具有很高的傳輸速率和傳輸質量。未來的移動通信系統應該能夠承載大量的多媒體信息，因此要具備50-100Mbit/s的最大傳輸速率、非對稱的上下行鏈路速率、地區的連續覆蓋、QoS機制、很低的比特開銷等功能；
2. 靈活多樣的業務功能。未來的移動通信網絡應能使各類媒體、通信主機及網絡之間進行“無縫”連接，使得用戶能夠自由的在各種網絡環境間無縫漫遊，並覺察不到業務質量上的變化，因此新的通信系統要具備媒體轉換、網間移動管理及鑑權、Adhoc網絡(自組網)、代理等功能；
3. 開放的平臺。未來的移動通信系統應在移動終端、業務節點及移動網絡機制上具有“開放性”，使得用戶能夠自由的選擇協議、應用和網絡；
4. 高度智能化的網絡。未來的移動通信網將是一個高度自治、自適應的網絡，具有很好的重構性、可變性、自組織性等，以便於滿足不同用戶在不同環境下的通信需求。
（二）4G移動通信的關鍵技術
1. 定位技術：定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。它主要分爲基於移動終端定位、基於移動網絡定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統中，移動終端可能在不同系統(平臺)間進行移動通信。因此，對移動終端的定位和跟蹤，是實現移動終端在不同系統(平臺)間無縫連接和系統中高速率和高質量的移動通信的前提和保障。
2. 切換技術：切換技術適用於移動終端在不同移動小區之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。切換技術是未來移動終端在衆多通信系統、移動小區之間建立可靠移動通信的基礎和重要技術。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統中，切換技術的適用範圍更爲廣泛，並朝着軟切換和硬切換相結合的方向發展。
3. 軟件無線電技術：在4G移動通信系統中，軟件將會變得非常繁雜。爲此，專家們提議引入軟件無線電技術，將其作爲從第二代移動通信通向第三代和第-四-代移動通信的橋樑。軟件無線電技術能夠將模擬信號的數字化過程儘可能地接近天線，即將 A/D和D/A轉換器儘可能地靠近RF前端，利用DSP進行信道分離、調製解調和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺，在平臺上運行各種軟件系統，以實現多通路、多層次和多模式的無線通信。因此，應用軟件無線電技術，一個移動終端，就可以實現在不同系統和平臺之間，暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術有參數控制軟件無線電系統。
4. 智能天線技術：智能天線具有抑制噪聲、自動跟蹤信號、智能化時空處理算法形成數字波束等功能。
5. 無線電在光纖中的傳輸技術：在未來的通信系統中，光纖網將發揮十分重要的作用。可以利用光纖傳送寬帶無線電信號，與其他傳輸媒介相比，損耗很小。還可以用光纖傳送包含多種業務的高頻(60GHz)無線電信號。因此，利用光纖傳輸無線電信號，成爲研究的一個重點。
6. 網絡協議與安全：未來移動網絡包含許多類型的通信網絡，採用以軟件連接和控制爲主的方法進行網絡互連。因此，無線接口協議成爲4G移動通信網絡的關鍵技術之一。同時，網絡的安全問題，隨着網絡的擴展，也需高度重視。
7. 傳輸技術：主要研究在高速率(<20Mb/s)條件下，高速移動通信微波傳輸的性能；以及在高頻段(如60GHz)室內信號多徑傳輸性能。亞毫米波段傳輸信號，也是雨天等惡劣條件下，信號傳輸技術研究的重點之一。
8. 調製和信號傳輸技術：在高頻段進行高速移動通信，將面臨嚴重的選頻衰落(frequency-selective fading)。爲提高信號性能，研究和發展智能調製和解調技術，來有效抑制這種衰落。例如正交頻分複用技術(OFDM)、自適應均衡器等。另一方面，採用TPC、RAKE擴頻接收、跳頻、FEC(如AQR和Turbo編碼)等技術，來獲取更好的信號能量噪聲比(Eb/N0)。
以上就是我這次實習中感覺最有收穫的地方。我覺得作爲一個通信工程專業的學生來說，瞭解移動通信的發展史是必要的，這就像中國人瞭解中國的歷史的必要一樣，所以我在這裏專門把這些知識拿出來，作爲本次實習在知識方面最重要的收穫。我相信，瞭解了這些發展史之後，會對我以後專業知識的學習有很大的幫助，不至於一問三不知。
對於本次實習，很感謝學校爲我們提供了這樣一個機會，我自己在這次實習中認真的態度也讓我學習到了很多東西。
