時間：2023-04-12 17:40:11
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由系統管理員管理的結構化計算機環境和只有一臺或幾臺孤立計算機組成的計算機環境的主要區別是什么呢――服務！這種只有幾臺孤立計算機的典型環境是家庭和那些很小的非技術性的辦公室，而典型的結構化計算機環境則是由技術人員操作大量的計算機，通過共享方便的通信、優化的資源等服務來互相聯結在一起。當一臺家用電腦通過互聯網或通過ISP連接到因特網上，他就是使用了ISP或其他人提供的服務才進入網絡的。
由系統管理員管理的結構化計算機環境和只有一臺或幾臺孤立計算機組成的計算機環境的主要區別是什么呢――服務！這種只有幾臺孤立計算機的典型環境是家庭和那些很小的非技術性的辦公室，而典型的結構化計算機環境則是由技術人員操作大量的計算機，通過共享方便的通信、優化的資源等服務來互相聯結在一起。當一臺家用電腦通過互聯網或通過ISP連接到因特網上，他就是使用了ISP或其他人提供的服務才進入網絡的。辦公室環境也能提供同樣甚至更多的服務。
典型的辦公室環境包含很多服務，主要有DNS、電子郵件、認證服務、聯網以及打印等等。這些服務非常重要，一旦沒有了這些服務會對你產生很大的影響。其它典型的服務還包括各種遠程接入方法、網絡證書服務、軟件倉庫、備份服務、連接因特網、DHCP、文件服務等等。如此多的服務確實令人厭倦，但這也證明了系統管理員團隊所創造并維護的服務是如此之多。你給用戶的每一個技術支持都包含了系統管理員團隊提供的服務在里面。
提供一個服務絕不僅僅是簡單的把硬件和軟件累加在一起，它包括了服務的可靠性、服務的標準化、以及對服務的監控、維護、技術支持等。只有在這幾個方面都符合要求的服務才是真正的服務。
系統管理員的主要職責之一就是為用戶提供他們所需要的服務，這是一項持續性的工作。隨著技術的進步和用戶工作的開展，用戶的要求也會越來越高，結果系統管理員就必須花費大量的時間來設計并創建新的服務，創建的新服務的質量決定了以后系統管理員們對它們提供技術支持時所花費時間和精力的多少，同時也決定了用戶的滿意程度。
一、服務的基本問題
創建一個穩定、可靠的服務是一個系統管理員的重要工作。在進行這項工作時系統管理員必須考慮許多基本要素，其中最重要的就是在設計和開發的各個階段都要考慮到用戶的需求。要和用戶進行交流，去發現用戶對服務的要求和預期，然后把其它的要求如管理要求等列一個清單，這樣的清單只能讓系統管理員團隊的人看到。在這樣一個過程中"是什么"比"怎么樣"更重要，否則在具體執行時很容易就會陷入泥潭而失去目標。
服務應該建立在服務器級的機器上而且機器應該放在合適的環境中，作為服務器的機器應當具備適當的可靠性和性能。服務和服務所依賴的機器應該受到監控，一旦發生故障就發出警報或產生故障記錄清單。
大多數服務都依賴其它服務，通過進一步理解服務是如何進行的，會使你洞悉這個服務所依賴的其它的服務。例如，幾乎所有的服務都依靠域名服務（DNS）。要給一個服務配置機器名或域名，要靠DNS；要想在日志文件中包含所使用服務或服務訪問過的主機名，要用到DNS；如果你進入一臺主機通過它的服務聯系別的機器，也要用到DNS。同樣，幾乎所有的服務都依靠網絡，其實網絡也是一種服務。DNS是依靠網絡的，所以所有依賴DNS的服務也依靠網絡。有一些服務是依靠email的（而email是依賴DNS和網絡的），還有別的服務依靠訪問其它計算機上的共享文件，也有許多服務也依靠身份認證和授權服務來對人們進行區分，特別是在那些基于認證機制而又具有不同級別服務權限的環境中。某些服務如DNS的故障，會引起所有依賴DNS的其它服務的一連串的失敗。所以在構建一個服務時，了解它所依賴的其它服務是非常重要的。
作為服務一部分的機器和軟件應當依賴那些建立在相同或更高標準上的主機和軟件，一個服務的可靠性和它所依賴的服務鏈中最薄弱環節的可靠性是相當的。一個服務不應該無故的去依賴那些不是服務一部分的主機。
為了可靠性和安全性，對服務器的訪問權限應當進行限制，只有系統管理員才能具有訪問權限。使用機器的人和機器上運行的程序越多，發生內存溢出或突然出現其它故障、服務中斷的機會就越大。用戶使用計算機時總喜歡多裝點東西，這樣他們就能方便的存取自己需要的數據和使用其它的服務。但是服務器應該是盡可能的簡單，簡單化可以讓機器更加可靠，發生問題時更容易調試。服務器在滿足服務運轉正常的前提下應當安裝最少的東西，只有系統管理員們具有安裝權限，而且系統管理員們登錄服務器時應該也只是為了維護。從安全的角度來看，服務器比普通的臺式機更敏感。入侵者一旦獲得了服務器的管理員權限，他所能做的破壞比獲得臺式機管理員權限所能做的破壞大的多！越少的人具有管理員權限，服務器運行的東西就越少，入侵者獲得權限的機會就越小，入侵者被發現的機會就越大。
系統管理員在構建一個服務時必須要作幾個決策，比如從哪個廠家買設備、對于一個復雜的服務用一臺還是多臺服務器、構建服務時要留多大的冗余度。一個服務應該盡可能的簡單，盡可能小的依賴性，這樣才能提高可靠性和易維護性。
另一個使服務易于維護的方法是使用標準硬件、標準軟件、標準配置以及把文件放在標準位置，對服務進行集中管理。例如，在一個公司中，用一個或兩個大的主要的打印服務器比零星分布的幾百個小服務器使服務更容易得到支持。最后，也是非常重要的是在執行一些新服務時，服務所在的機器在用戶端配置時最好使用基于服務的名字，而不是用真實的主機名，這樣服務才會不依賴于機器。如果你的操作系統不支持這個功能，那就去告訴你的操作系統銷售商這對你很重要，同時要考慮是否使用別的具有這個功能的操作系統。
一旦服務建好并完成了測試，就要逐漸轉到用戶的角度來進行進一步的測試和調試。
1.用戶的要求
建立一個新服務應該從用戶的要求開始，用戶才是你建立服務的根本原因。如果建立的服務不合乎用戶的需要，那簡直就是在浪費精力。
很少有服務不是為了滿足用戶的需求而建立的，DNS就是其中之一。其它的如郵件服務和網絡服務都是明顯為了用戶的需求建立的。用戶需要他們的郵件用戶端具備某些功能，而且不同的用戶想要在網絡上作不同是事情，這些都依靠提供服務的系統設置情況。其它的服務如電子購物系統則更是以用戶為導向的了。系統管理員們需要理解服務怎樣影響用戶，以及用戶的需求又如何反過來對服務的設計產生影響。
搜集用戶的需求應該包括下面這些內容：他們想怎樣使用這些新服務、需要哪些功能、喜歡哪些功能、這些服務對他們有多重要，以及對于這些服務他們需要什么級別的可用性和技術支持。如果可能的話，讓用戶試用一下服務的試用版本。不要讓用戶使用那些很麻煩或是不成功的系統和項目。盡量計算出使用這個服務的用戶群有多大以及他們需要和希望獲得什么樣的性能，這樣才能正確的計算。
2.操作上的要求
對于系統管理員來說，新服務的有些要求不是用戶直接可見的。比如系統管理員要考慮到新服務的管理界面、是否可以與已有的服務協同操作，以及新服務是否能與核心服務如認證服務和目錄服務等集成到一起。
系統管理員們還要考慮怎樣規劃一個服務，因為隨著公司規模的增長，所需要的服務當然也會比當初預期的有所增長，所以系統管理員們還得想辦法在增長服務規模的同時不中斷現存的服務。
一個相對成熟的方法是升級服務的路徑。一旦有了新版本，如何進行升級呢？是否得中斷現在的服務呢？是否要觸及桌面呢？能不能慢慢地逐漸升級，在整個公司發生沖突之前先在一些人中進行測試呢？所以要盡量把服務設計得容易升級，不用中斷現有的服務就能升級，不要觸及桌面而且能慢慢地逐漸升級。
從用戶期望的可靠性水平以及系統管理員們對系統將來要求的可靠性的預期，系統管理員們就能建立一個用戶期望的功能列表，其內容包括群集、從屬設備、備份服務器或具有高可用性的硬件和操作系統。
系統管理員們需要考慮到由服務主機位置和用戶位置而引起的網絡性能問題。如果遠程用戶通過低帶寬、高等待時間連接，那這樣的服務該怎么完成呢？有沒有一種方法可以讓各個地方的用戶都獲得好的或比較好的服務呢？銷售商很少測試用他們的產品連接時是否高等待時間的――即RTT值是否比較大――每個人從程序員到銷售員都忽略了這個問題。人們只是確信內部測試的結果。
3.開放的體系結構
一個新服務，不管在什么情況下，只要可能，就應該建立在使用開發式協議和文件格式的體系結構上。特別是那些在公共論壇上記錄成文的協議和文件格式，這樣銷售商才能依據這些標準生產出通用的產品。具有開放體系結構的服務更容易和其它遵循相同標準的服務集成到一起。
開放的反義詞是私有，使用私有協議和文件格式的服務很難和其它產品共同使用，因為私有協議和文件格式的改變可以不通知，也不要求得到協議創造者的許可。當銷售商擴展到一個新領域，或者試圖保護自己的市場而阻止創造一個公平競爭的環境時，他們會使用私有協議。
有時銷售商使用私有協議就是為了和別的銷售商達成明確的許可協議，但是會在一個銷售商使用的新版本和另一個銷售商使用的兼容版本之間存在明顯的延遲，兩個銷售商所用的版本之間也會有中斷，而且沒有提供兩個產品之間的接口。這種情況對于那些依靠它們的接口同時使用兩種產品的人來說，簡直是一場惡夢。
商業上使用開放協議的例子很簡單：它使你能夠建立更好的服務，因為你可以選擇最好的服務器和用戶端軟件，而不必被迫地選擇，比如在選擇了最好的用戶端后，又被迫選擇不是最理想的服務器。用戶想要那些具有他們需要的功能，而又易于使用的應用程序，而系統管理員們卻希望服務器上的應用程序易于管理，這兩個要求常常是沖突的。一般來說，或者用戶或者系統管理員們有更大權利私下做一個另對方驚奇的決定。如果系統管理員們做了這個決定，用戶會認為他們簡直是法西斯，如果用戶做了這個決定，這會成為一個難以管理的包袱，最終使得用戶自己不能得到很好的服務。一個好的解決方法就是選擇基于開放標準的協議，讓雙方都能選擇自己的軟件。這就把用戶端應用程序的選擇同服務器平臺的選擇過程分離了，用戶自由的選擇最符合自己需要、偏好甚至是平臺的軟件，系統管理員們也可以獨立地選擇基于他們的可靠性、規模可設定性和可管理性需要的服務器解決方案。系統管理員們可以在一些相互競爭的服務器產品中進行選擇，而不必被囿于那些適合某些用戶端應用程序的服務器軟件和平臺。在許多情況下，如果軟件銷售商支持多硬件平臺，系統管理員們甚至可以獨立地選擇服務器硬件和軟件。
我們把這叫做用戶選擇和服務器選擇分離的能力。開放協議提供了一個公平競爭的場所，并激起銷售商之間的競爭，這最終會使我們受益。
開放協議和文件格式是相當穩定的，不會經常改動（即使改動也是向上兼容的），而且還有廣泛的支持，能給你最大的產品自主選擇性和最大的機會獲得可靠的、兼容性好的產品。
使用開放系統的另一個好處是和其它系統連接時不再需要額外的網關。網關是不同系統能連接在一起的黏合劑。雖然網關能節省你的時間，但使用開放協議的系統徹底避免了使用網關。網關作為一項額外的服務也需要計劃、設計、監測以及本章所講的其它關于服務的每一樣東西，減少服務可是一件好事。
當下次有銷售人員向你推銷一些忽略IETF（因特網工程任務組）標準和其它工業標準的產品，如日歷管理系統、目錄服務等的時候，想想這些教訓吧！雖然銷售商會承諾再賣給或者免費送給你性能優越的網關產品。使用標準協議就是使用IETF的標準，而不是銷售商的私有標準，銷售商的私有協議以后會給你帶來大麻煩的。
4."簡單"的價值
在建立一個新服務時，簡單是首先要考慮的因素。在能滿足所有要求的解決方案中，最簡單的才是最可靠、最容易維護、最容易擴展以及最易于和其它系統集成到一起的。過度復雜將導致混亂、錯誤、使用困難以及明顯的運行速度下降，而且使安裝和維護的成本增加。
當系統規模增長的時候，還會變得更復雜，這是生活常識。所以，開始盡可能的簡單可以避免系統過早出現"太復雜"的情況。想一想，如果有兩個銷售人員都打算推銷他們的系統，其中一個系統有20個功能，另外一個有40個功能，我們就可以認為功能多的軟件可能會有更多的錯誤，它的銷售商就更難以有時間維護他的系統代碼。
有時，用戶或系統管理員們的一兩個要求就會使系統的復雜度增加很多。如果在設計階段遇到這樣的要求，就值得去尋找為什么會有這種要求，并估價其重要性，然后向用戶或系統管理員們解釋，這樣的要求能夠滿足，但要以降低可靠性、支持水平和可維護性為代價。根據這些，再讓他們重新決定是堅持這樣的要求，還是放棄。
三、其它需要考慮的問題
建立一個服務除了要求可靠、可監測、易維護支持，以及要符合所有的我們基本要求和用戶的要求外，還要考慮到一些特別的事情。如果可能的話，應該讓每個服務使用專門的機器，這么作可以讓服務更容易得到支持和維護，也能減少忘記一些服務器機器上的小的服務的機會。在一些大公司，使用專門的機器是一條基本原則，而在小公司，由于成本問題，一般達不到這個要求。
還有一個觀念就是在建立服務時要以讓服務完全冗余為目標。有些重要的服務不管在多大的公司都要求完全冗余。由于公司的規模還會增長，所有你要以讓所有的服務都完全冗余為目標。
1.使用專門的機器
理想的情況，服務應該建立在專門的機器上。大網站應該有能力根據服務的要求來調整到這個結構，而小網站卻很難做到。每個服務都有專門的機器會使服務更可靠，當發生可靠性問題是也容易調試，發生故障的范圍更小，以及容易升級和進行容量計劃。
從小公司成長起來的大網站一般有一個集中管理的機器作為所有重要服務的核心，這臺機器提供名字服務、認證服務、打印服務、郵件服務等等。最后，由于負荷的增長，機器不得不分開，把服務擴展到別的服務器上去。常常是在這之前，系統管理員們已經得到了資金，可以買更多的管理用的機器，但是覺得太麻煩，因為有這么多的服務依賴這機器，把它們都分開太難了。當把服務從一臺機器上分開時，IP地址的依賴最難處理了，有些服務如名字服務的IP地址都在用戶那里都已經記得很牢固了，還有一些IP地址被安全系統如路由器、防火墻等使用。
把一個中心主機分解到許多不同的主機上是非常困難的，建立起來的時間越長，上面的服務越多，就越難分解。使用基于服務的名字會有所幫助，但是必須整個公司都使用標準化的、統一的、始終如一的名字。
2.充分的冗余
充分的冗余是指有一個或一系列復制好的服務器，能在發生故障的時候接管主要的故障設備。冗余系統應該可以作為備份服務器連續的運行，當主服務器發生故障時能自動連上線，或者只要少量的人工干預，就能接管提供服務的故障系統。
你選擇的這類冗余是依賴于服務的。有些服務如網頁服務器和計算區域，可以讓自己很好的在克隆好的機器上運行。別的服務比如大數據庫就不行，它們要求連接更牢固的崩潰恢復系統。你正在使用的用來提供服務的軟件或許會告訴你，冗余是以一種有效的、被動的、從服務器的形式存在的，只有在主服務器發生故障并發出請求時，冗余系統才會響應。不管什么情況，冗余機制必須要確保數據同步并保持數據的完整。
如果冗余服務器連續的和主服務器同步運行，那么冗余服務器就可以用來分擔正在正常運行的負荷并能提高性能。如果你使用這種方法，一定要注意不要讓負荷超出性能不能接受的臨界點，以防止某個服務器出現故障。在到達臨界點之前要為現存系統增加更多的并行服務器。
有些服務和網站每時每刻的功能都集成在一起，所以它們在網站建立的早期就做到充分冗余了。別的仍然被忽視，直到網站變得很大，出現了一些大的、明顯的故障。
名字服務和認證服務是典型的、首先要充分冗余的服務。這么做的部分原因是軟件就是設計得要有輔助服務器，部分原因是它確實很重要。其它重要的服務如郵件服務、打印服務和網絡服務，在以后才能被考慮到，因為要為它們作完全冗余會更復雜而且很昂貴。
在你做每一件事的時候，都要考慮到在哪兒作完全冗余才能讓用戶最受益，然后就從那兒開始吧。
冗余的另一個好處就是容易升級。可以進行滾動升級。每次有一臺主機被斷開、升級、測試然后重新開始服務。單一主機的故障不會停止整個服務，雖然可能會影響性能。如果你真的搞雜了一個升級那就關掉電源等你冷靜下來再去修它。
傳統網絡工程專業與物聯網專業在知識結構上有很多共性，只要適當補充和調整網絡工程專業的課程體系，就能夠達到物聯網專業人才培養的目標。因此，在計算機網絡工程專業中設置物聯網方向是切實可行的。近兩年，國內申請增設物聯網相關專業的高校數量眾多，但他們在不同程度上存在著物聯網課程體系規劃不完善、教材建設計劃不完備、師資力量薄弱、實驗室配套設備缺乏和實驗方案標準有待規范等問題。區別于部分高校現開設的物聯網工程專業，學校在計算機網絡工程專業開設物聯網方向時可以在該專業多年積累的教學資源的基礎上，結合本校獨特的優勢學科制定具有行業物聯網應用特色的戰略性新興產業人才培養方案。計算機網絡工程專業開設物聯網方向的專業目標是要讓學生在具備一定的數學和計算機科學理論知識的基礎上，系統地掌握計算機網絡以及物聯網的相關原理和應用技能。筆者認為計算機網絡工程專業物聯網方向的學生對有關物聯網感知層的基本知識和基本技能達到掌握程度即可，重點是要結合各高校的優勢學科及地方人才市場需求，讓學生在充分掌握計算機網絡技術的基礎上，強化對物聯網應用層關鍵技術的理論學習和應用實踐。
結合高校優勢學科培養網絡工程專業人才
不同的發展歷史、相異的學科建設等因素使得每一所大學都有自己的品牌專業、強勢學科以及與其培養目標相配套的軟硬件資源的建設與積累。物聯網有著非常廣泛的應用范圍，高校在計算機網絡工程專業物聯網方向的專業定位上可以結合自身現有的優勢學科，參考人才市場的用人需求，改革網絡工程專業的課程體系，因地制宜地制定具有本校重點學科特色的培養方案和教學內容。網絡工程（物聯網）培養模式可以從專業定位、知識結構、創新能力培養和人才培養模式評價體系四個方面進行討論。其中，專業定位和知識結構將在下一節論述。在復合型工程應用人才的創新能力培養上，需要轉變以往的以傳授知識為主導的教育模式，注重學生的創新思維和自主學習能力的培養，強化教學實踐環節。例如：開設具有行業背景的工程訓練課程，開展個性化的創新能力培養研究，提高實驗和培訓課程的比重，擴展大學生創新實踐基地建設[5]等，形成以行業應用為背景的立體化培養模式。完善的評價體系可以實現人才培養模式與質量的跟蹤與評價，依據評價結果可以適時地調整教學內容，有利于提高人才的適應性。從行業應用出發，可以分別從學生的綜合素質能力培養、學生知識結構優化、工程實踐與創新能力培養等方面對研究成果進行評價。計算機網絡工程專業物聯網方向人才培養模式如圖1所示。將傳統網絡工程專業的課程設置與學校的優勢學科的專業知識有機結合，使得畢業生不僅能夠從事計算機網絡方面的工作，也能直接從事行業背景下的物聯網工程領域的工作，增強畢業生的工程實踐能力，拓寬其就業范圍。以天津科技大學為例，學校建有“食品營養與安全”、“工業發酵微生物”2個教育部重點實驗室和1個教育部“食品生物技術工程研究中心”，在食品科學和生物工程等領域的研究與教學處于全國前列。依托天津科技大學的食品、生物等優勢學科和應用背景，筆者認為，目前計算機學院的網絡工程專業可以以食品安全和生物發酵與菌種保藏控制物聯網為應用領域，融合食品學院和生物學院相關專業的教學資源，拓展網絡工程專業的培養方向。通過多學科的交叉融合，建設以輕工行業物聯網應用為特色的計算機網絡工程專業培養體系。
優化網絡工程專業培養目標和課程體系
由于物聯網技術下的網絡工程專業需要融入不同專業學科，所以，在確立了以輕工行業物聯網應用為特色的網絡工程專業培養目標的基礎上，調整教學大綱，對原有專業的課程配置進行科學地增補和取舍。結合學校的優勢學科的應用背景，依照網絡工程專業物聯網方向的培養目標設置相應的課程內容和實踐環境，形成特色教育，增強畢業生的就業競爭力。
1.專業培養目標物聯網技術下的計算機網絡工程專業面向現代信息處理技術，主要培養學生良好的科學素養，使學生畢業后可在輕工行業、信息產業、科研單位從事物聯網應用相關技術開發和研究，成為具備行業知識和專業技能的高級應用型人才。培養的學生具備通信技術、網絡技術、傳感技術的基本理論和應用能力，能進行系統集成及相關技術的開發和應用推廣，具有物聯網工程實踐能力。專業能力培養要求：掌握計算機科學與技術和網絡工程等方面的理論和方法，具有扎實的理論基礎知識；掌握傳感器技術、無線通信網等物聯網感知層關鍵技術的基本知識和基本技能；具備各類網絡系統的運維能力和一定的分析、設計和開發能力，擁有較強的軟件編程功底；具備從事輕工行業物聯網領域的科學研究能力；了解計算機網絡及物聯網的行業發展動態和技術標準，掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，熟悉利用Internet獲取信息的手段，具有獲取信息的能力。
2.主干課程網絡工程專業物聯網方向的課程設置以專業培養目標為向導，注重學生動手能力和創新思維的提高。學生可以通過對計算機網絡及物聯網的基本理論和基本知識的學習，掌握網絡分析和設計的基本方法，掌握物聯網應用的基本技能。物聯網中的感知層主要用來感知和采集現實世界中的信息，網絡工程專業物聯網方向的課程設置可以在現有計算機物理層的相關課程基礎上，融合通信原理、傳感器技術基礎和射頻技術與無線通信等課程，提高學生在物聯網感知層理論知識的理解。對于物聯網網絡層方面，傳統的網絡工程專業已包含該領域涉及的大部分知識，需要增加無線傳感網絡和無線自組網理論課程，強化學生對物聯網網絡層的理解。物聯網應用層的主要作用是依據各行業的實際需求開發信息管理平臺，并根據行業應用的特點集成相應的內容服務[6]。結合應用層的特點，各院校可結合自身優勢學科增設具有行業特色的物聯網信息處理技術、無線自組網應用和物聯網應用程序設計等課程。有關物聯網安全技術的課程，不僅涉及物聯網的三個層次，也關系到嵌入式知識的相關課程。網絡工程專業物聯網方向的課程體系結構如圖2所示。綜合考慮現有網絡工程專業的課程設置，計算機網絡工程專業物聯網方向的專業課程主要有：離散數學、數據結構、計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、數據庫原理、物聯網技術概論、物聯網應用程序設計、無線傳感網絡、嵌入式系統概論、嵌入式操作系統、網絡系統集成、網絡程序設計、網絡管理、射頻技術與無線通信、物聯網安全技術、無線自組網理論及應用、物聯網信息處理技術等。
3.主要專業實驗專業實驗的設置將使得學生具有一個計算機網絡技術和物聯網技術學習、開發與實驗的綜合平臺，有利于提高學生的創新能力和實際動手能力，便于學生熟悉和掌握網絡工程與物聯網的原理和實際應用。網絡工程（物聯網）專業的實踐環節可以從畢業實習、計算機基礎練習、課程設計、生產實習和畢業設計（論文）五個方面進行。專業實驗主要包括：C語言課程設計、面向對象課程設計、數據結構課程設計、無線傳感器網絡課程設計、網絡系統集成課程設計和物聯網綜合應用課程設計等。
[論文摘要]故障管理是計算機網絡的管理最基本、最重要的功能。文中針對網絡故障管理進行研究，并提出了網絡故障管理智能化的方法，為網絡故障智能化的進一步發展奠定了基礎。
一個網絡管理系統有五大功能域：故障管理、配置管理、性能管理、計費管理和安全管理其中，故障管理是最基本，也是最重要的功能。目的是保證網絡能夠連續可靠地運行。如果網絡服務意外中止，將會對生產、生活造成很大影響，這就需要一套科學的故障管理策略，及時發現故障、排除故障。
現在一些網管軟件趨向于將專家系統等人工智能技術引入到網絡故障診斷和排除中。提高網絡故障的智能水平有助于網絡高效、可靠地運行。網絡管理的智能化也是發展的必然趨勢。為此本文針對網絡故障智能化管理進行研究，并提出了建立事件知識庫提高故障管理的智能水平的方法，為網絡故障智能化的進一步發展奠定了基礎。
1. 計算機網絡故障管理技術研究
（1） 故障管理概述
故障是指軟、硬件的缺陷；錯誤則是軟硬件的不正確輸出；失效是指所有和某故障有關的錯誤造成的網絡的非正常運行。網絡故障按生命周期可分為永久故障、暫時故障和瞬間故障三類；按故障對網絡造成的空間失效范圍的大小，可將失效分為四類：任務失效、基本網絡部件失效、 結點失效和子網失效。故障管理的主要任務是及時發現并排除網絡故障。一般說來，故障管理包括以下幾個內容：故障監測和捕獲故障產生相關的事件和報警；定位分析故障、記錄故障日志；如有可能排除故障等。
（2） 故障管理的類型
故障類型指的是具有某種特征的故障的分類。通常我們可以根據故障發生來源的不同，將它們劃分為兩大類，即硬故障(hard errors)和軟故障(soft errors)。
硬故障是指網絡的硬件設備在工作過程中產生的各種錯誤。這些錯誤與該設備的作用有密切關系，網絡系統的復雜性也正是由于設備的多樣性而體現出來的。根據這網絡設備的作用，我們也可以將故障簡單分為以下三類:
①連接設備故障
這種故障的現象主要是網絡的物理連接出現問題，也可以稱為通路故障。造成故障的原因可能是電纜線斷開、收發器斷開或不能正常工作以及其它連接設備間的接口出問題等等。根據這類故障的來源不同，我們又可以將該類型的故障細分為線路故障、網絡接口故障、收發器故障、路由器故障等等，該類故障是故障管理的最主要對象。
②共享設備故障
這種故障的表現是用于資源共享的設備出現問題，不能提供或享受所需的服務。同樣，該類型的故障也可以細分為服務器故障(打印機故障、文件服務器故障等)、工作站故障等等。
③其它設備故障。包括電源故障、監控器故障、測試儀故障、分析儀故障等等。
軟故障是指網絡系統軟件運行出錯。軟故障的發現和處理是在管理過程中逐漸被人們所認識的，因為軟件屬于一種無形的東西，問題的表現不如硬件那么直觀。從這個意義上看，軟故障的識別和診斷更加困難。故障管理中所處理的軟故障主要針對與網絡通訊和服務有關的系統軟件，它可以直接根據網絡軟件來劃分，包括通訊協議軟件故障、網絡文件系統(FNS)故障、文件傳輸軟件故障、域名服務系統(DNS )等等，其中通訊協議軟件故障是系統研究的重點。這種錯誤通常是在協議軟件運行時遇到某個異常條件(如緩沖隊列滿)或協議軟件本身未提供可靠機制而導致傳輸失敗，報文丟失。
故障類型并不是一成不變的，隨著網絡在復雜性和規模上提高，網絡故障管理的要求也在不斷增加。新的技術、設備的應用使故障的類型、故障原因、故障源等各方面都發生了變化，這就要求故障管理系統必須增加新的內容。
（3）故障管理的功能
故障管理的根本目標在于排除網絡中出現的各種故障，達到這一目標要求系統至少必須具備檢測、隔離和糾正故障的能力。
故障檢測(detection)是指對系統的性能和狀態進行檢查和測試，根據結果和一定的識別規則判斷系統是否故障。故障檢測要求管理系統監視網絡的工作，考查網絡的狀態及其變化，一旦發現系統出現故障馬上進行報警。
故障隔離(isolation)是指確定故障發生的位置，通俗地說就是指出誰發生了故障，如哪個子網、哪個設備或者設備的哪個部件，對于軟故障則指明哪個系統出了問題。由于網絡是一個復雜的系統，故障類型、原因、故障源多種多樣，而且不同故障的表現可能完全相同，這就導致了故障隔離的復雜性。隔離系統應當盡可能地縮小故障源的范圍。
故障糾正(correction)是指糾正所發生的錯誤，恢復系統的正常工作。故障糾正建立在前兩者的基礎之上，目前所采取的手段除了進行硬件維修、系統重啟、一定程度的恢復外，還包括一些非技術性的活動，如人員的使用和技術培訓以及設備生產廠商的支持等。
（4）影響故障管理的因素
與網絡管理一樣，故障管理也必須考慮三方面的因素:過程、設備和工具、人員。成功的故障管理策略是這三者的完整結合，而不僅僅是其中的某一個方面。
過程主要指為實現故障管理功能而進行的操作，下一節介紹的內容就屬于故障管理的過程。了解管理的一般過程是開發一個實用的故障管理系統的基礎。
設備和工具指的是進行故障管理的軟硬件工具，包括故障檢測設備、維修設備、實用的故障管理系統等。設備和工具在故障管理中起著非常重要的作用，它可以幫助管理員和工程師實施管理功能，排除故障，保障網絡系統正常運轉。下面介紹的就是幾種專用的物理設備:
① 時間域反射測量儀(TDR)。通過顯示物理介質傳輸信號的波形表明設備 或鏈路是否故障。
② 網絡監視器。監視網絡上各結點的狀態，得到網絡的各種統計數字，以 確定是否故障。
③ 網絡分析儀。實時分析結點的收發報文，幫助管理者跟蹤和隔離故障。 管理人員在故障管理中的任務主要是維護管理系統和工具的運行，并在它們的幫助下完成故障排除和系統恢復工作。
2.智能化網絡管理的概述
為了能夠更有效地對各種大型復雜的網絡進行管理，許多研究人員將人工智能技術應用到網絡管理領域。雖然全面的智能化的網絡管理距離實際應用還有相當長的一段路要走，但是在網絡管理的特定領域實施智能化，尤其是基于專家系統技術的網絡管理是可行的。
用于故障管理的專家系統由知識庫、推理機、知識獲取模塊和解釋接口四大主要部分組成。專家系統以其實時性、協作管理、層次性等特點，特別適合用在網絡的故障管理領域。但同時專家系統也面臨一些難題:
(1)動態的網絡變化可能需要經常更新知識庫。
(2)由于網絡故障可能會相關到其它許多事件，很難確定與某一癥狀相關的時間的開始和結束，解釋和綜合消息復雜。
(3)可能需要大量的指令用以標識實際的網絡狀態，并且專家系統需要和它們接口。
(4)專家系統的知識獲取一直以來是瓶頸所在，要想成功地獲取網絡故障知識，需要經驗豐富的網絡專家。
在實現智能化網絡管理系統時，還必須把握系統復雜性與系統性能的關系。不僅要利用將較為成熟的人工智能技術，而且要考慮實現上的復雜度和引入人工智能技術對系統性能和穩定性的影響。
3.事件知識庫的研究
在專家系統中，知識的表示有邏輯表示法、語義網絡表示法、規則表示法、特性表示法、框架表示法和過程表示法。產生式表示法，即規則表示法，是最常見的一種表示法。其特點是模塊性、一致性和自然。知識庫是知識的集合，嚴格意義上的知識庫包括概念、事實和規則只部分，缺一不可。
為了提高故障管理的智能水平，可以建立事件知識庫(EKB ， Event Knowledge Base，用于存儲所有己知事件的類型、產生事件的原因和所造成的影響，以及應該采取什么樣的措施等一些細節的靜態描述。這個EKB并不是真正意義上的知識庫，它的數據僅僅包含了屬性值與元組，而屬性值表示概念，元組表示事實。但研究EKB可以為今后建立完善的知識庫奠定基礎。
在EKB中存儲了己經確定事件。最初，被確定的事件僅限于一些標準事件和措施。隨著網絡的運行和系統的反饋，EKB的內容將不斷增加。
理想狀態是能夠確定所有的事件。
下面是EKB涉及到的只種基本的數據庫表:
(1)事件類型表:該表中主要存儲了事件的靜態定義。
EKB中保存了己確定的事件可能涉及的相關知識，如事件類別(如:性能、系統、網絡、應用事件或其它)、嚴重程度（如：嚴重、主要、 次要、 警告等）、產生事件的設備標識、指明設備的類型、事件造成什么影響（如：影響網速、單個用戶不能訪問等）、故障排除參考策略、上次更新的時期/時間、關于這個事件的備注信息、事件的詳細描述等。
(2)實時事件表:描述了正在運行的網絡中的實時事件。
實時事件表中提供可能用的一些字段，用于記錄網絡運行中發生的事件，如：設備的 ID（從 IP 地址或查詢設備表可以獲得）、實時事件的狀態（如：新增、確認、清除等）、根據故障票ID獲得的相應的故障票信息等。
(3)設備信息表:存儲了網絡中設備的實際參數。
設備信息表主要記錄了每個設備的相關參數。例如，設備ID號、IP地址、設備名稱、廠商、類型、重要性級別等。
EKB中存儲的相關事件的知識主要來源于專家。開發人員將獲得的知識應用到與故障管理相關的系統中，根據不同系統的需要分配相應的知識，以提高系統性能。雖然EKB并不是嚴格意義上的知識庫，但在開發過程中，可以通過不斷地增加和修正EKB的內容，在一定程度上提高系統的智能水平。
4.結論
文中分析了網絡故障的類型，提出將事件知識庫用于計算機網絡故障的智能管理。實驗表明，計算機網絡故障的智能管理提供了基于知識的決策手段，比傳統的管理方式具有更高的決策水平，為專家系統技術在故障的檢測和隔離方面更加廣泛的應用，奠定了一定基礎。
參考文獻：
[1] 趙志囡等.計算機網絡中的服務[M]. 現代情報.2006. (11)
關鍵詞：無線跳頻通信網絡；跳頻電臺；OPNET
中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)21-30425-04
Study on the Simulation Models of Frequency-hopping Wireless Communication Network Based on OPNET
WANG Wen-jun, HUANG De-suo, HE You-lin, CHENG Zhi-gao
(Artillery Academy of PLA,Hefei 230031,China)
Abstract: To study the capabilities of frequency hopping wireless communication network under the tracking disturbance,simulation model of the frequency-hopping wireless communication network are built based on OPNET.The models implement all functions of the FH radio,and describe the actions of frequency-hopping communication exactly.
Key words:frequency-hopping; wireless; communication network; FH radio; OPNET
1 引言
頻率跟蹤式干擾能夠迅速、準確的完成搜索、瞄準和干擾等一系列動作[1]，以高于正常通信信號強度數倍的干擾
信號對收信機進行壓制性干擾。由于這種干擾對無線跳頻通信網絡的影響極大[2]，并且該影響在時間和空間上表現出明顯的非線性和不確定性。因此不易采用數學的方法進行研究，而易采用計算機仿真的方法，建立仿真模型對其進行研究。
所謂計算機仿真的方法[3]，具體而言是一種利用數學建模和統計分析的方法模擬網絡行為，從而獲取網絡設計、規劃、組織及優化所需要的性能數據的一種網絡分析方法。基于OPNET的通信網絡性能仿真[4]，是以有限狀態機為基礎理論，綜合運用排隊論、概率論和統計實驗等理論建立數據業務和通信鏈路的數學模型，用C/C++或其它語言實現仿真模型的一種仿真方法。基于OPNET的建模能夠清晰的描述系統的狀態和轉移，開發的模型便于擴展和重用，因此本文選擇OPNET作為建模與仿真的工具。
2 基于OPNET的通信網絡仿真
OPNET采用離散事件驅動的模擬機理[5]，也就是說只有網絡狀態發生變化時，模擬機才工作。因此與時間驅動相比，離散事件驅動的計算效率要高很多。仿真核心實際上充當離散事件驅動的事件調度器，它對所有進程模塊希望完成的事件和計劃該事件發生的時間進行列表和維護。
事件調度器主要維護一個具有優先級的隊列，它按照事件發生的時間對其中的工作排序，并遵循先進先出順序執行事件。而各個模塊之間通過事件中斷方式傳遞事件信息。每當出現一個事件中斷時都會觸發一個描述通信網絡系統行為或者系統處理的進程模型的運行。通過離散事件驅動的仿真機制實現了在進程級描述通信的并發性和順序性，再加上事件發生時刻的任意性，決定了可以仿真計算機和通信網絡中的任何情況下的網絡狀態和行為。
仿真事件、中斷和進程模型在仿真核心執行時間軸上的關系如圖1所示[4-6]。
為模擬通信網絡中多臺收發信機同時工作，OPNET允許多個事件同時發生，一個仿真時間點上可以同時出現多個事件，事件的發生可以有疏密的區別，如圖1所示。
3 跳頻無線通信網絡的仿真建模
基于OPNET的仿真模型分為網絡模型、節點模型和進程模型三類[5]。網絡模型主要實現通信網絡的拓撲結構和通信節點的配置；節點模型主要實現通信節點內部的構造；進程模型主要實現各種通信機制和信息處理的動作。本文將建立跳頻無線通信網絡和跟蹤式干擾機的仿真模型，分別實現跳頻組網通信、規避、數據分發、轉發和重發，以及跟蹤式干擾等動作。
3.1 跳頻組網通信和規避動作的模型實現
跳頻組網通信和規避動作由節點模型和進程模型共同實現。通信節點通常由兩套收發信機構成，一套負責對上通信，一套負責對下通信。如圖2所示，*_jun類模塊是對上收發信機，*_lian類模塊是對下收發信機，YC_queue是信息處理模塊，YC_filter是數據分發模塊，*_source是信源類模塊，*_sink是信宿類模塊，a_*是天線類模塊。
通信節點模型中還有一個重要的模塊――“控制模塊”(YC_controller)，該模塊實現了跳頻組網通信和規避的主要功能，具體而言有以下兩點：①跳頻，簡而言之就是控制本級節點和下級節點的收發信機每隔一個單位時間t按照指定的頻率進行變化，這是一個定時長循環的過程；②規避，即根據本級節點的收發狀態，利用遠程中斷函數使下級節點中斷發信或者恢復發信，這是一個不定時長循環的過程。它可以用圖3表示，由于OPNET仿真允許多個事件在同一時間發生，所以二者之間并不沖突。
根據圖3中的循環過程設計跳頻模塊的進程模型，如圖4所示。首先進程模型進行初始化，在初始狀態（INIT）的入口位置獲取下級節點的ID，同時立即訂制一個自中斷，確定首次跳頻的時刻。而后進入等待狀態，在此反復地判斷到達中斷的類型，如果是自中斷就正常進入跳頻循環，并在跳頻循環中制訂新的自中斷；如果是統計中斷，則立即在下級節點中訂制一個遠程中斷，用來終止或恢復下級的通信。
3.2 信息分發和轉發的模型實現
信息的分發和轉發是由節點模型和進程模型共同實現的，通信節點模型如圖2所示，其中包含四條信息傳輸路徑。按照這四條信息傳輸的路徑可以將節點模型分解為四部分，如圖5所示，本小節重點介紹信息流路徑的控制實現。
所有對信息流的控制均有YC_filter模塊實現。來自本級的信息分別經過對上電臺和對下電臺發送到目的地，發送完畢后經過YC_filter模塊分發到YC_sink模塊進行銷毀，如圖5(a)、圖5(b)所示；來自于上級的信息，由收信機接收后，經YC_filter模塊判斷傳送到隊列模塊，經隊列模塊傳送到對下電臺進行轉發，其中的jun_sink模塊負責統計上級的信息，如圖5(c)所示；來自于下級的信息，同樣經過YC_filter模塊和對列模塊之后被傳送到對上電臺進行轉發，如圖5(d)所示。
由此可見YC_filter模塊主要實現了兩種功能：1)判斷信息的來源，將信息分發到相應的模塊；2)統計所有流經該模塊的信息，提供節點的吞吐量數據。
3.3 信息排隊和重發的模型實現
信息的排隊和重發動作主要在隊列模塊的進程模型（下文簡稱隊列進程）中實現，另外信息的分發、上下級間的規避也需要隊列進程協助實現。鑒于此，本文建立隊列模塊的進程模型如圖6所示。
隊列進程包含1個非強制狀態和7個強制狀態。idle代表著系統空閑狀態，是隊列進程通常處于的主要狀態，也是進程中唯一的非強制狀態，所有的中斷均在該狀態進行判斷；init狀態完成隊列進程的初始化；arrival狀態代表著信息流的到達，此時進程的動作是將數據從輸入流中讀取出來，并插入隊列進行排隊，等待著下一步的處理；svc_start狀態代表著服務的開始，該狀態根據數據信息的來源分別選擇不同的信息發送路徑；svc_coml1、svc_coml2、svc_coml3、svc_coml4狀態用來妄稱信息的重發動作；stop_for_a_while狀態表示數據被正確接收，此狀態負責設置標識參數，并取消上一個狀態訂制的中斷。隊列進程直接或間接實現了以下四種功能。
1)信息排隊
在arrival狀態的入口用op_subq_sort()方法實現數據信息的排隊，排隊的依據是信息的優先級，優先級利用op_pk_priority_set()方法指定。
2)信息重發動作的實現
如果信息被下級正確接收，下級將立即運用方法op_intrpt_force_remote()訂制一個遠程中斷給上級，使上級的隊列進程之跳出idle和svc_coml*之間的循環。否則，進程將自動在3次循環之后跳出。
3)信息轉發
隊列進程參與信息轉發的實現，在發送信息指出，進程會讀取信息的源地址。而后根據信源地址，訂制具有不同代碼的自中斷，選擇svc_coml1、svc_coml2、svc_coml3、svc_coml4四種條轉發路徑中的一條。
4)下級通信節點規避動作的實現
在idle狀態上設置有兩個條件轉移STOP_SERVE和RESTART_SERVE，它們分別用來配合上級節點的控制模塊，實現發送終止和發送恢復息的動作。
如果上級節點的發信機正在工作，即控制模塊通過統計線讀取了發信機的“忙”狀態，它將立即制定一個中斷代碼為STOP_SERVE的遠程中斷給下級的隊列模塊。下級接收到該中斷后執行servestop()函數，利用op_intrpt_disable()方法終止當前已經訂制信息發送中斷。當上級信息發送完畢時，控制模塊通過統計線讀取了發信機的“閑”狀態，同時立即制定一個中斷代碼為RESTART_SERVE的遠程中斷給下級，用來激發serve_restart()函數，以恢復信息的發送。
4 結論
在OPNET環境中檢驗所建立的模型，結果表明模型實現了無線電臺的跳頻，數據的分發、復制、重發、規避等動作以及跟蹤式干擾機的干擾動作，具有一定的重用價值，為進一步研究復雜條件下的跳頻通信網絡仿真奠定基礎。
參考文獻：
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論文關鍵詞：課程體系;集成化通信實驗教學平臺;通信網絡;質量工程;應用能力
21世紀是網絡的時代，數字化、寬帶化、移動化、個性化、智能化的網絡已經成為人類社會的基礎設施。飛速化發展的通信網絡基礎設施對高等學校的教學改革、課程設置尤其是實驗室建設提出了挑戰。雖然目前國內許多高校都辦有通信工程專業和電子與信息工程專業，并建立了條件較好的基礎實驗室，為培養社會需求的電子與通信人才創造了良好的教學環境和條件。但是專業實驗室的匱乏尤其是通信網絡實驗教學條件的匱乏嚴重制約了課程體系的建設和教學效果的保證。
目前對于通信技術的學習主要是側重于講述某一特定技術，如：程控交換、光纖通信、微波技術、移動通信、接入技術、通信網等，學生很難由此建立起通信的整體概念。本研究項目從全局出發，優化課程體系，從全程全網的角度講述各類通信技術，對所涉及的通信技術進行詳細的討論，構建具有科學性、準確性、系統性、完整性、新穎性和實用性的知識結構和內容體系，主要內容包括現代通信的概念和發展概況，通信業務與通信終端，通信傳輸系統，通信交換系統，通信網和新一代通信技術。不僅使學生在全程全網概念的基礎上學習到各類通信技術知識，還強調工程方法論的學習，培養學生掌握科學的研究方法和迅速學習新技術的能力。
面向網絡時代飛速發展的通信領域人才需求，研究、設計并實現一個有利于培養學生全程全網概念和具有現代通信技術基本素質、有利于鼓勵學生自主思維和努力創新的教學平臺，以體現現代通信與全程全網教學的整體內涵，體現課堂教學與實驗教學的有機融合，體現培養模式的優化為研究目的。最終辦出信息與通信工程類專業的特色，培養出高素質的應用型IT技術人才。
一、構建完整的“現代通信技術”課程體系，培養創新型、應用型通信工程專門人才
1.指導原則
以全面提高素質為根本，以建立寬厚的知識平臺為基礎，以培養創新能力、實踐能力和科學綜合能力為核心，以教學內容和課程體系的改革為重點，以教育模式和教學方法的改革為保障。
培養目標：培養在信息科學技術領域內具有創新精神、實踐能力、全面素質的寬口徑專門人才，能從事信息科技領域的研究、設計、制造、運行維護和經濟管理等工作。
2.培養規格多樣化
以培養工程技術型和應用型人才為主，兼顧經營管理型的有信息工程背景的復合型人才。
3.培養模式
實行面向創新的系統理論教學和面向創新的系統實踐訓練相結合。實行柔性培養計劃和個性化教學，加大選修課比例，適應不同規格、不同愛好的人才的培養。我們同深圳潤天智圖像技術有限公司合作，采用“3+1”的人才培養模式，為企業實現訂單式培養，第一批20名學生已于2008年7月畢業，其中70%的學生經過雙向選擇留在這家企業工作。并受到用人單位的好評。2008年我們又與冠捷科技集團武漢分公司合作開展人才培養的工作，選拔學生參加了冠捷公司有關液晶顯示器的生產、調試、研發工作，提出學校與企業相結合的“系統創新訓練”方案，均取得良好效果。目前，冠捷顯示科技有限公司已吸納我校多名學生就業。其中一名畢業生在該公司已擔任總工程師，在該公司工作的許多學生均受到好評。
4.特色定位
隨著互聯網的普及，通信網絡所承載的業務也從傳統的以語音業務為主發展到多種不同帶寬需求的業務并存，網絡結構日益扁平化、IP化，各種現代通信技術發展迅速，其生命周期也長短不一，因此在通信工程人才培養方案中，除了設置各門專業基礎課和專業課外，我們還系統地安排了能夠反映目前主流通信技術的發展方向的選修課和技術講座，對NGN、軟交換、IMS、IPV6、第三代、第四代移動通信技術、ASON、OTN、G-PON等在現有通信網中逐漸應用甚至已成為主流的新技術進行全面的介紹。通過對電信行業發展深入細致的調查了解，我們認識到：經過十多年的電信業改革，我國的電信市場運營已經從一家壟斷到了全行業充分競爭的市場格局。各運營商之間為爭奪客戶，獲取更高的市場份額，在市場營銷方面各展拳腳，客戶不斷被細分，差異化服務日趨明顯，多種針對性強的業務不斷推出。而通信工程專業的課程設置一向重技術輕業務、輕經營，而目前專業營銷人才是我國電信業最需要的人才。因此，我們讓學生通過講座、社會調研、社會實踐等形式充分了解目前電信市場的新業務種類和特點、市場競爭態勢、主要營銷手段及其利弊得失等，使我們的畢業生能夠更適應行業的需求。我們與中國電信武漢分公司、武漢電信工程有限公司、湖北電信工程有限公司等單位保持長期的合作關系。聘請了電信工程有限公司有關領導和多名技術人員做我們的校外特聘教授，為學生的實習就業奠定了良好基礎。
5.課程體系優化
我們以培養具有創新精神和實踐能力的應用型人才為目標，以課程體系和教學內容改革為核心，優化信息通信類課程體系，從全程全網的角度講述各類通信技術，構建具有系統性、完整性、實用性和新穎性的知識結構和內容體系。不僅使學生在全程全網概念的基礎上學習各類通信技術知識，更重要的是培養他們掌握科學的研究方法，成為具備高素質的應用型人才。我們從傳授知識、培養能力、提高素質三大目標出發，通過對信息通信類專業現代通信技術相關課程內容的深入研究和改革，結合各門課程教學的特點、難點和需求，建立了當前可實現的“知識平臺”，按照整體優化原則調整課程的內外接口，減少交叉重復，精簡學時，協調各相關課程內容之間的銜接，充實新內容。我們采用主教材、輔教材、CAI課件、教學儀器、教學實驗和課程設計、遠程網絡課件等綜合配套措施，形成了“理論、抽象、設計”三個過程相統一的課程教學體系，保證了教學質量，取得了良好的教學效果。以此為指導思想，我們在2009年完成了信息通信類課程大綱的重新修訂工作，2010年完成了課程簡介的編寫工作。
二、理論聯系實際，構建通信技術全程全網實驗平臺
21世紀的高等教育，教育方式應從應試教育向素質教育轉變，人才觀念應從單一專業型向復合型、創新型轉變。要實現這兩種轉變，實踐教學起著至關重要的作用，它是實現素質教育和創新人才培養目標的重要環節。實驗教學相對于理論教學具有實踐性、綜合性與創新性等特點，在加強對學生的素質教育與創新能力培養方面起著重要的、不可替代的作用。而目前大多數針對信息與通信學科學生開設的實驗多為專業基礎實驗，通信專業實驗則較為薄弱，學生的學習范圍主要集中在基礎理論，對實際的通信設備與通信環境缺乏足夠的接觸與操作經驗。因此建立通信專業實驗室，開設通信專業實驗，開拓學生視野，增強學生實際經驗，提高學生的工程素質，使學生盡可能地不出校門就可以從實用角度理解并掌握通信技術。本成果通過建設一個盡可能覆蓋實際通信網環境(包括數據網、電信網、移動網、智能網、接入網、信令網、同步網、傳輸網)等特點的全程全網通信專業實驗室，開設出既與專業知識理論學習相關聯，又與實際通信網絡及設備相聯系的實驗課程，創建一個良好新型的具備通信專業特色的實驗教學環境，提高實驗教學水平，使學生能夠通過實驗環節，開拓視野，充分發揮主觀能動性，理論聯系實際，理論和實踐有機結合，充分提高綜合素質和創新能力，鍛煉其組織能力、溝通能力，培養并提高學生的工程素質。
我們建設全程全網的現代通信實驗平臺的思路是：參考并利用國際國內知名公司以及著名學者所提供的現代通信網絡專業實驗室建設方案，立足于信息學院學生進行“現代交換”、“現代通信網”、“計算機網絡”、“移動通信”、“光纖通信”、“NGN網絡”等專業課程的實驗教學基本需求，利用有限的經費盡量覆蓋從物理層到應用層各個網絡層次，從有線到無線、從電到光各種信道方式，從局域網到廣域網各種網絡形式的寬闊而廣泛的實驗內容，形成包括數據配置、維護管理、網絡數據觀測與分析、軟件開發、硬件設計、網絡設計與建設等基礎型、綜合設計型、研究探索型3層次專業實驗教學模式。在基礎型實驗中，提供對有關課程的基本原理與基本問題的驗證性、探索性實驗，幫助學生理解、掌握、驗證課程的基本原理、學習課程相關的基本實驗方法，探索并找到學習難點的結果和方案;在綜合設計型實驗中，以Assignment(任務)的形式，由教師提出要求，學生獨立完成實驗項目的分析、設計、元器件采購、實現、調試、與實驗報告撰寫等工作，最后由教師驗收和評判。在研究探索型實驗中，采用Project(項目)的形式，由來自企業界的實際項目，教師科研項目與學生創新基金資助項目的形式確定項目研究方向和研究內容，由幾個學生分工協作，每個學生獨立承擔一部分內容，在教師的指導下共同完成。
目前已建成的全程全網實驗室包括：
(1)計算機40套;《通信原理》教學實驗設備20套;《移動通信》教學實驗設備10套;《光纖通信》教學實驗設備10套;《現代通信網》教學實驗設備4套;《程控交換》教學實驗設備20套。
(2)數字電視系統5套，由視音頻A/D，D/A模塊，視音頻信源編碼、解碼模塊，TS流形成與解復用模塊，DVB SPI收發接口等模塊組成。
(3)微波設備3套，其中SD3100射頻電路實驗訓練系統，是以300MHz可測量S參數的頻率特性測試儀、DDS合成信號發生器、通用計數器和電視(TV)收、發系統為基礎，進行射頻通信設備及射頻電路的實驗系統。SD3200微波通信實驗訓練系統，是以1000MHz TV收發系統，進行圖象和話音的微波傳輸為基礎，進行微波通信設備及微波電路和器件的實驗系統。可利用網絡分析儀、頻譜分析儀等測量儀器，開展對微波電路及器件特性參數的測量。SD3300移動通信射頻工程實驗訓練系統，是以800-2500MHz可測量S參數的微波反射計、微波功率計、頻譜分析儀、微波合成信號發生器和微波功率信號發生器、通用計數器及通信設備——直放站、干線放大器等為基礎，進行移動通信網絡優化的試驗，同時，提供一套移動通信網絡優化工程的實驗——室內天線覆蓋系統，開展移動通信射頻工程的系統實驗。SD3400微波中繼傳輸實驗訓練系統，是以射頻/微波TV收發信機和微波中繼站組成的微波中繼傳輸系統為基礎，進行微波頻率中繼傳輸電視信號實驗。
(4)接入網設備一套。本接入網實訓系統依據實際的寬帶接入應用，組織相應的典型設備，包括交換局端的部分設備、線路、以及用戶接口設備，從機房、線路、到終端盡可能進行完整展現。
三、利用現代化教學手段提高教學效率
構建全程全網通信實驗教學平臺的在線系統，制作電子素材庫，供學生利用校園網進行學習。充分利用多媒體技術開展基于計算機、網絡的通信技術實驗研究，精心選擇具有代表性的實驗，使學生可以通過網絡瀏覽、熟悉和回顧實驗內容，盡量利用多媒體方式和網絡資源來表達實驗內容，將現金、具體的教學手段引入到教學中，是的抽象的概念和理論更形象、生動和直觀，提高實驗環節的質量和效率。
四、研究的特色和應用情況
1.研究的特色
(1)隨著通信技術的發展與社會需求日益多樣化，現代通信網正處在變革與發展之中，本教改項目擬在改變以往授課方法，從新的網絡構架入手，采用了網絡分層的結構(應用層、業務網、傳送網和下一代網)來講述相關通信技術。
(2)根據通信技術類課程特點，從全局出發，對網絡分層中所涉及的通信技術進行較詳細的論述，目的是使學生建立起全程全網的概念，從而加強學生對現代通信技術的認識和全程全網的了解，在此基礎上可根據專業和個人情況，今后就某一個專業技術方向進行更深入的學習。
(3)“全程全網現代通信網絡”教學實驗平臺整合了多種通信技術，以實用設備構建出真實的通信網試驗環境，突出通信全程全網的整體性，與課堂學習有機結合，相輔相成，實驗內容從簡單驗證型向自主設計型過渡;實驗教材由參考產品手冊、資料光盤完成實驗指導書的;實驗方式以點帶面，觸類旁通，以專項通信實驗促進專業課的學習，使學生有效建立起通信大網絡的觀念。
2.項目的創新點
(1)實現實驗教學理念的改革：改變一成不變的命題式實驗方式，結合理工科專業特色，引入現代通信網絡中實際應用系統級設備，可實現如下功能：為低年級學生提供認知環境;為中年級學生提供測試環境;為高年級學生及學院老師提供研發環境。
(2)提高學生的理論知識與實踐能力：擺脫傳統的被動性驗證性實驗，通過師生們積極主動地設計實驗拓撲，搭建實驗平臺，使理論和實踐相結合，更好地掌握通信理論知識及通信業務發展的先進技術。
(3)為教師提供開發測試平臺：目前，隨著通信設備制造技術的日益成熟，在硬件上，業界的產品都大同小異，現今的重點是在軟件和增值服務方面的發展。而“全程全網現代通信”實驗平臺為教師和學生提供了一個開放的、真實的開發環境和測試環境。
3.應用情況