通信新技术教学实验平台
发布时间: 2010-03-30 浏览次数: 293

 

学校名称
东南大学
 
 
设备名称
通信新技术教学实验平台
完成时间
2003年1月
研制人
沈连丰
主要开发者
宋铁成
胡静
夏玮玮
仪器设备照片
 


主要技术参数
标准:完全符合蓝牙1.1标准
频率:2.4GHz ISM频段
跳频速率:1600跳/秒
调制方式:GFSK
发射功率:0dBm
通信距离:10m,增加发射功率时可达100m
温度:-20℃ - 60运行
 
可完成的实验教学内容以及目前应用在教学中所取得的成效
通信新技术教学实验平台可以完成数字基带仿真实验、服务发现实验、局域网接入实验、电话网接入实验、语音传输实验、数据传输实验、图像传输实验、无线多点组网实验、通信传输的有效性与可靠性分析、GPRS/GSM接入实验、CDMA实验、无线传感器网络实验。
本系列实验充分体现通信与计算机的紧密结合、硬件和软件的紧密结合、网络和系统的概念,可配合科学出版社《通信新技术及其实验》和多本国内外的新教材,让读者通过实验来直观和深刻地理解理论知识,大部分实验基于蓝牙、GSM/GPRS、CDMA等主流无线通信技术,从而有利于学生掌握无线通信技术原理并通过二次开发实验培养开发能力和创新能力。
    通过近三年来将本系列实验应用于通信原理、数字通信等专业课程的教学和实验中,已使得学生在理论课程的基础上获得充足的实践机会。学生能够将专业课程中的主要知识点通过实验的方式深入理解和巩固,并通过完成各个实验的二次开发内容掌握主要知识点的应用方法,同时也提高了技术开发的能力。
自制教学仪器设备开发情况介绍(1、本类教学仪器设备在国内高校使用情况;2、本仪器的设计思路):
    本实验平台在东南大学、南京理工大学、苏州大学、浙江大学、湖南大学、暨南大学、西安电子科技大学、吉林大学等重点高校使用,得到用户的广泛认可。
本系列实验的设计思路源于本课题组多年来在移动通信、通信原理、数字通信等专业课程教学工作中的经验积累。在实验中通过通信与计算机紧密结合、软硬件紧密结合等手段,将课程教学中相对抽象、不易理解的知识点以直观的方式展现在学生面前,从而提高专业课程的教学质量,增强学生的动手能力。
    本系列实验课适用于高等院校通信工程类、电子信息类、自动控制类、计算机科学与工程类等专业本科高年级学生,适用课程包括通信原理、数字通信、通信系统/通信系统工程、通信网/通信网理论与技术、信息论与编码、通信电子线路等,同时也可供相关专业的专科毕业班学生使用。在实际教学中可以根据需要安排各部分实验,可以分成演示学习、学生动手操作和研发设计三个层次。
自制教学仪器设备功能介绍(1、设备的所达到的功能;2、与同类产品的比较;3、本仪器设备的特色):
本实验系统由三大组群十个实验组成:
第一组群:多媒体传输类
    语音传输实验:理解蓝牙支持的三种语音编码方式的差别,理解语音传输与数据传输的异同,理解随机错误和突发错误、 分组交换和电路交换概念等,通过实际编程加深对实验原理的理解,提高实践能力。
    数据传输实验: 理解协议分层概念,上下层与对等层概念,逻辑链路与物理链路的区别、面向连接和面向无连接的服务、自环与广播。通过精简的OBEX协议,理解协议实现的多样性和互操作性,学生用提供的封装了的DLL编程实现一个上层应用来和本实验中的程序进行通信。
    图像传输实验: 理解数字图像采集、处理、传输的工作过程,理解几种常见图像格式的文件结构,掌握简单的数字图像处理原理,如:伪彩,平滑 ,锐化,图像增强,直方图变换等。
第二组群:无线接入类
    电话网接入实验:理解电话网接入系统的实现模式,理解PSTN电话网关和无线语音终端的工作过程。通过对无线终端接入PSTN的工作流程以及此过程中部分信号波形的观察,理解无线终端设备的TCS信令和PSTN电话网的DTMF信令的交换流程。
    局域网接入实验:理解无线终端设备接入局域网或者Internet的工作过程,了解计算机通信网和Windows设备驱动程序的知识。了解串口通信的过程。以蓝牙为例,理解局域网从有线接入到无线接入实现原理
    蜂窝网接入实验:理解GSM/GPRS相关的AT命令集。了解主机通过GSM/GPRS模块访问有线网的配置流程。了解如何通过GSM/GPRS模块让设备终端之间建立TCP连接以传输用户数据。
第三组群:基础概念,网络拓展,性能分析
    数字基带仿真实验:理解无线通信系统基带传输中差错控制编码、保密通信以及扩频通信的基本概念、原理和方法。具体内容包括HEC、CRC校验编码,1/3FEC、2/3FEC纠错编码;跳频扩频技术;两种加密解密体制比较。
    服务发现实验:通过具体的蓝牙服务发现协议了解网络的服务发现方式、数据的表示方式和服务发现的工作流程。理解典型的客户-服务器工作模式、理解查询服务与协调应用的概念。         
    无线多点组网实验:通过学生利用已有多个设备组网,学习无线组网的基本原理及相关概念,理解点对多点的网络、Ad hoc网络多跳转接的拓扑结构、组网过程、简单的路由协议以及广播和组播的相关知识。     
    通信传输的有效性与可靠性分析实验:学习点对点数据传输中的流量控制、差错控制与共享信道的基本方法,学习停止等待协议、连续ARQ协议知识,分析信道利用率和最佳帧长;通过对不同通信口的测试,体会流量控制、差错控制对通信有效性和可靠性的综合影响;通过仿真受控接入中的轮叫轮询、传递轮询以及随机接入中的ALOHA、CSMA和CSMA/CD机制比较各种机制的性 。
 实验涉及的通信知识点全面、详尽,将网络知识与通信知识相结合,将硬件和软件的紧密结合,学生可通过实验掌握各种无线通信技术的工作原理。本实验平台可使学生全面参与实验工作,通过预留的程序接口开发上层应用程序,理解并巩固相关知识点。
 
自制教学仪器设备的应用前景(目前和长远能够解决的问题,对提高学校教学水平的作用以及经济社会效益预测等):
通信新技术教学实验平台目前已在东南大学、南京理工大学、苏州大学、浙江大学、湖南大学、暨南大学、西安电子科技大学、吉林大学等多所重点高校使用。本实验平台的三大类实验和丰富的扩展空间为各个高校信息通信类专业课程提供了实验设备,提高了教学水平,也提供具有创新性的论文研究课题。
本实验平台结合科学出版社出版的《通信新技术及其实验》,通过丰富的实验内容和强大的扩展能力,为相关专业学生提供了深入了解移动通信、通信原理、数字通信等专业课程主要知识点并动手进行开发的平台,使得高校的理论教学与实际开发工作有机结合,将能够大幅度提高学生的技术开发能力。
同时,本实验平台也包含一部分的前沿领域知识点,例如无线传感器实验。学生可通过这一部分实验及二次开发的有关内容,了解信息通信领域的前沿技术和发展现象,扩大专业知识面。
    通过本产品对学生开发能力的培养,将能够有效提高信息通信类专业课程的教学及实验水平,使学生加深对专业课程主要知识点的理解,通过二次开发的实验内容掌握开发方法,同时也有利于高校学生的就业。因此,本产品也具有较好的经济效益和社会效益。