移動通信基本知識精選(九篇)

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第1篇：移動通信基本知識范文

關(guān)鍵詞：電子通信；通信系統(tǒng)；藍(lán)牙技術(shù)；3G 光纖通信

中圖分類號：TN912.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 04-0018-01

本文從通信工程的一些基本知識入手，通過對通信系統(tǒng)的相關(guān)知識及現(xiàn)在流行的藍(lán)牙技術(shù)、3G技術(shù)等的介紹，對電子通信工程在我們現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用進(jìn)行了說明，并展望了電子通信行業(yè)未來的發(fā)展前景。除了加深我們對自己本專業(yè)的了解，對通信的前景展望，同時也希望能使讀者更多的了解通信的相關(guān)知識。

一、電子通信的基本知識

（一）電子通信的概念。通信是在人類實(shí)踐過程中隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展對傳遞消息的要求不斷提升使得人類文明不斷進(jìn)步。在各種各樣的通信方式中，利用“電”來傳遞消息的通信方法稱為電信，這種通信具有迅速、準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，且?guī)缀醪皇軙r間、地點(diǎn)、空間、距離的限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用；在現(xiàn)今因電波的快捷性使得從遠(yuǎn)古人類物質(zhì)交換過程中就結(jié)合文化交流與實(shí)體經(jīng)濟(jì)不斷積累進(jìn)步的實(shí)物性通信（郵政通信）被人類理解為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的阻礙。（二）通信技術(shù)的發(fā)展?？v觀通信的發(fā)展分為以下三個階段：第一階段是語言和文字通信階段。這一階段，通信方式簡單，內(nèi)容單一。第二階段是電通信階段。1837年，莫爾斯發(fā)明電報機(jī)，并設(shè)計莫爾斯電報碼。1876年，貝爾發(fā)明電話機(jī)。這樣，利用電磁波不僅可以傳輸文字，還可以傳輸語音，由此大大加快通信的發(fā)展進(jìn)程。1895年，馬可尼發(fā)明無線電設(shè)備，從而開創(chuàng)了無線電通信發(fā)展的道路。第三階段是電子信息通信階段。

從總體上看，通信技術(shù)實(shí)際上就是通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)的技術(shù)。通信系統(tǒng)是指點(diǎn)對點(diǎn)通所需的全部設(shè)施，而通信網(wǎng)是由許多通信系統(tǒng)組成的多點(diǎn)之間能相互通信的全部設(shè)施。而現(xiàn)代的主要通信技術(shù)有數(shù)字通信技術(shù)，程控交換技術(shù)，信息傳輸技術(shù)，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)，ISDN與ATM技術(shù)，寬帶IP技術(shù)，接入網(wǎng)與接入技術(shù)。

二、現(xiàn)代通信新技術(shù)簡介

（一）藍(lán)牙技術(shù)。藍(lán)牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。藍(lán)牙最多可同時連接8臺設(shè)備。如果將這8臺設(shè)備全部放到相同10米的范圍內(nèi)，你可能認(rèn)為它們之間會互相干擾，但事實(shí)并非如此。藍(lán)牙采用了一種名為“展頻跳頻”的技術(shù)，可最大程度避免多臺設(shè)備同時使用相同的頻率進(jìn)行傳輸。使用這種技術(shù)，每臺設(shè)備都將使用指定范圍內(nèi)79個單獨(dú)且隨機(jī)選擇的頻率，同時有規(guī)律地從一個頻率換到另一個頻率。如果使用藍(lán)牙技術(shù)，則發(fā)射器的頻率每秒變化1，600次，這就意味著更多的設(shè)備可以充分利用無線電頻譜的有限頻段。由于每個藍(lán)牙發(fā)射器都自動使用展頻傳輸，因此不太可能出現(xiàn)兩個發(fā)射器同時使用相同的頻率。因?yàn)樵谔囟l率上產(chǎn)生的任何干擾持續(xù)的時間遠(yuǎn)不到1秒鐘，所以該技術(shù)還將手提電話干擾設(shè)備風(fēng)險降至最低。（二）3G技術(shù)。1G（first generation）表示第一代移動通訊技術(shù)。如現(xiàn)在以淘汰的模擬移動網(wǎng)。2G（second generation）表示第二代移動通訊技術(shù)。代表為GSM。以數(shù)字語音傳輸技術(shù)為核心。2.5G是基于2G與3G之間的過渡類型。代表為GPRS。比2G在速度、帶寬上有所提高。可使現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)輕易地實(shí)現(xiàn)與高速數(shù)據(jù)分組的簡便接入。3G（third generation）表示第三代移動通訊技術(shù)。面向高速、寬帶數(shù)據(jù)傳輸。主流技術(shù)為CDMA技術(shù)代表有WCDMA（歐，日）、CDMA2000（美）和TD-SCDMA（中）。是指支持高速數(shù)據(jù)運(yùn)輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)。3G服務(wù)相對于普通版本具有同時傳送聲音數(shù)據(jù)信息的功能，3G手機(jī)能將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合，是新一代移動通信系統(tǒng)：相對于第一代制式手機(jī)和第二代數(shù)字手機(jī)，3G手機(jī)將在全世界范日實(shí)現(xiàn)無線漫游，提供無線上網(wǎng)、視頻會話等多種服務(wù)功能。

目前國人對手機(jī)、電腦等移動高速上網(wǎng)的需求都在增長，相對于其它業(yè)務(wù)，移動寬帶很可能短時間內(nèi)成為3G的主流應(yīng)用。中國電信日前推出的“天翼”品牌，主打“互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)”概念，就是充分利用目前CDMA網(wǎng)絡(luò)峰值傳輸速率能達(dá)到153.6KBps的優(yōu)勢，為用戶打造高速率、全域覆蓋、使用便捷的手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)，滿足用戶互聯(lián)網(wǎng)商務(wù)、娛樂、生活、信息咨詢等需求。作為回應(yīng)，中國移動大幅降低了手機(jī)GPRS上網(wǎng)費(fèi)。很顯然，在3G時代，三大運(yùn)營商在圍繞移動寬帶展開競爭的同時，也必將為消費(fèi)者帶來更豐富、更實(shí)惠的差異化應(yīng)用。

三、未來通信技術(shù)的發(fā)展前景

在廣播電視領(lǐng)域，光纖作為廣播電視信號傳輸?shù)拿襟w，以光纖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的格局已經(jīng)形成。光纖傳輸系統(tǒng)具有的傳輸頻帶寬，容量大，損耗低，串?dāng)_小，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已成為城市最可靠的數(shù)字電視和數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溌?，也是?shí)現(xiàn)直播或兩地傳送最經(jīng)常使用的電視傳送方式。

另一非?；钴S的通信技術(shù)當(dāng)屬，無線通信技術(shù)了。無線通信技術(shù)包括了移動通信技術(shù)和無線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)等兩大主要方面。無線局域網(wǎng)可以彌補(bǔ)以光纖通信為主的有線網(wǎng)絡(luò)的不足，適用于無固定場所，或有線局域網(wǎng)架設(shè)受限制的場合，當(dāng)然，同樣也可以作為有線局域網(wǎng)的備用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。移動通信就目前來講是3G時代，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，更將超越現(xiàn)有3G概念，在TD-LTE時代提供適合上述融合業(yè)務(wù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)支撐、終端、服務(wù)等等，引領(lǐng)人們進(jìn)入真正的3G生活。另外，21世紀(jì)我們將進(jìn)入信息社會――一個以人為本，更加注重精神食糧的社會，人性、環(huán)境和信息將作為社會的關(guān)鍵詞，因此在21世紀(jì)的通信系統(tǒng)將圍繞以人為本來進(jìn)行研究開發(fā)。潛在的研究方向包括：如何通過智能化來補(bǔ)充人的能力；如何通過機(jī)器人和可佩帶設(shè)備來實(shí)現(xiàn)新的通信方式；如何克服通信質(zhì)量的限制來擴(kuò)大人的空間。

相信不久的將來，沿著這個研究方向我們便能由3G時代步入4G時代。4G移動通信簡介第四代移動通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱的超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入，寬帶無線局域網(wǎng)，移動寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)比第三代標(biāo)準(zhǔn)擁有更多的功能。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(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù)，可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)（包括衛(wèi)星通信和平流層通信），能夠提供定位定時，數(shù)據(jù)采集，遠(yuǎn)程控制等綜合功能。

第2篇：移動通信基本知識范文

關(guān)鍵字：移動通信系統(tǒng) 教學(xué)改革 教學(xué)與實(shí)踐

在我國大學(xué)中，本科教育仍然是基礎(chǔ)，如何更好地改革和發(fā)展本科教育，立足于所教授的課程，深入開展教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的改革與實(shí)踐，是教育工作者面臨的切實(shí)問題[3]。

移動通信系統(tǒng)是電子通信類專業(yè)的一門重要課程。它是一門綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課，課程涉及電磁波/電磁場、概率論、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等多個領(lǐng)域。移動通信技術(shù)是近30年來發(fā)展最快的技術(shù)之一，傳統(tǒng)的教學(xué)方式不再適合這門課的教學(xué)[4]。本文結(jié)合課程教學(xué)實(shí)踐，分別從以下幾個方面對移動通信系統(tǒng)課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

精選、整合教學(xué)內(nèi)容

《移動通信系統(tǒng)》課程特點(diǎn)：

1）數(shù)學(xué)性強(qiáng)。相對有線傳輸方式，無線信號傳輸過程中存在很多不確定因素，建立的數(shù)學(xué)模型更加復(fù)雜，而且需要從時域和頻域的不同方面分析和理解信道、信號的特性。這樣就會有較為繁瑣的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)。

2）專業(yè)性強(qiáng)。對學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識要求較高，要求熟練掌握信號與系統(tǒng)、通信原理的基本知識，還要有一定的電磁波/微波理論基礎(chǔ)，來分析電磁波傳播特性。

3）物理性強(qiáng)。無線通信系統(tǒng)中的原理和物理量都有明確的物理意義，在學(xué)習(xí)的過程中需要仔細(xì)體會、深刻理解[5]。對于工科的學(xué)生，學(xué)習(xí)的目的是需要解決實(shí)際問題，所以需要引入實(shí)際的工程案例進(jìn)行實(shí)際計算。

移動通信系統(tǒng)課程除了具有以上特點(diǎn)，還要根據(jù)發(fā)展情況，教學(xué)內(nèi)容也要發(fā)生變化。尤其3G技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，并向4G發(fā)展，要使學(xué)生對現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)及未來移動通信的發(fā)展方向等有一個較系統(tǒng)的認(rèn)識，從課程教學(xué)來看，內(nèi)容非常多，但這門課程需要在有限的課時內(nèi)完成，需要在課程教授過程中既要做到內(nèi)容選擇適當(dāng)、重點(diǎn)突出，又要保證知識全面。

在此基礎(chǔ)上，課程分兩大部分進(jìn)行介紹：第一部分對移動通信中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹，要使學(xué)生分清無線通信和移動通信的關(guān)系，以及目前市場存在的一些移動通信系統(tǒng)和這些移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)規(guī)范，讓學(xué)生全面了解移動通信系統(tǒng)的發(fā)展和用途；就目前移動系統(tǒng)所采用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)進(jìn)行介紹，讓學(xué)生掌握這些調(diào)制技術(shù)的理論基礎(chǔ)及應(yīng)用在移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢；通過對移動信道中電波傳播特性的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解到移動信道在不同環(huán)境下的傳播損耗中值計算，大尺度路徑損耗和小尺度衰落損耗的計算方法，為后面章節(jié)組網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)計打下理論基礎(chǔ)；移動通信系統(tǒng)中常用的抗衰落技術(shù)和組網(wǎng)技術(shù)，并以實(shí)際案例講解網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。第二部分開始介紹這些技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際場景和具體系統(tǒng)，GSM系統(tǒng)、CDMA移動通信系統(tǒng)和第三代（3G）移動通信系統(tǒng)。學(xué)生不但加深了對以上關(guān)鍵技術(shù)的深刻理解，而且對實(shí)際系統(tǒng)有了宏觀認(rèn)識，進(jìn)一步激發(fā)了他們對本門課的學(xué)習(xí)興趣。

二、改進(jìn)教學(xué)手段

根據(jù)課程的特點(diǎn)和內(nèi)容的設(shè)置，教學(xué)中采用了多媒體和傳統(tǒng)板書教學(xué)相結(jié)合的方式。對于數(shù)學(xué)要求較高的內(nèi)容，如多徑衰落、調(diào)制解調(diào)技術(shù)等，采用板書為主的講解方式，給出例題講授求解過程，使學(xué)生有理解和知識轉(zhuǎn)化的時間和過程；對于前沿綜述的內(nèi)容，如概述和新技術(shù)展望等，或者數(shù)學(xué)難度不大但規(guī)則性較強(qiáng)的內(nèi)容，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信道劃分、業(yè)務(wù)特點(diǎn)等，采用多媒體為主的講授方式。注重實(shí)例教學(xué)，在每年的畢業(yè)設(shè)計階段，有部分同學(xué)在通信實(shí)習(xí)單位進(jìn)行設(shè)計，通過此過程，可以積累部分實(shí)例，在上課過程中給學(xué)生進(jìn)行講解，使學(xué)生具有解決實(shí)際問題的能力，比如：無線網(wǎng)絡(luò)的分布設(shè)計， WLAN的設(shè)計，直放站覆蓋設(shè)計等等；在多媒體課件的制作上，基于仿真軟件引入動態(tài)演示與分析，如移動通信系統(tǒng)信令傳遞的過程、蜂窩小區(qū)的分裂過程，以及移動通信系統(tǒng)性能仿真的過程，如移動衰落信道的模擬，充分發(fā)揮多媒體課件的優(yōu)勢，將《移動通信系統(tǒng)》教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前，加深了學(xué)習(xí)印象，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。如圖1所示：幾個基于MATLAB的移動信道多徑信號仿真結(jié)果圖。

對于3G和4G等前沿的新技術(shù)，可以采用教師布置任務(wù)，學(xué)生課下查閱資料，交作業(yè)或者課上請學(xué)生上來主講，教師輔助講授的方式增加學(xué)生的能動性，真正做到學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)模式。

三、認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的移動通信實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)箱來完成，內(nèi)容大多是一些驗(yàn)證性和基礎(chǔ)綜合性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容功能單一，不夠直觀，這對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是非常不利的。沒有大型的綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)就使學(xué)生失去了實(shí)際認(rèn)識移動通信系統(tǒng)的機(jī)會，不利于對移動通信系統(tǒng)的深入理解和掌握。所以實(shí)驗(yàn)改革是必然的，在此基礎(chǔ)上可以安排學(xué)生進(jìn)行仿真性實(shí)驗(yàn)，使用MATLAB、NS2、SystemView等軟件進(jìn)行系統(tǒng)級組網(wǎng)仿真性實(shí)驗(yàn)，既可以使學(xué)生鞏固理論知識，又可以使他們掌握一些常見的移動通信系統(tǒng)仿真內(nèi)容，提高動手能力。

移動通信技術(shù)發(fā)展較快，而外出實(shí)踐可以讓學(xué)生有機(jī)會接觸主流商用通信設(shè)備和技術(shù)。組織學(xué)生到電信公司和移動分公司等單位觀摩學(xué)習(xí)，還積極與一些通信行業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)聯(lián)系實(shí)習(xí)地點(diǎn)，學(xué)習(xí)WCDMA以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的培訓(xùn)知識，為學(xué)生以后工作或?qū)W習(xí)打下基礎(chǔ)。

四、改變以往的評價體系

考試階段通常是筆試成績作為最后的評定總成績，在實(shí)行了改革以后，相應(yīng)的評定的標(biāo)準(zhǔn)也需要變化，首先以筆試成績?yōu)橹?，相?yīng)的把平時討論或者作業(yè)的成績也算在內(nèi)，占到期末總成績的20%，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)占到期末成績的20%，期末筆試成績占60%；其次，期末試卷的出題要有部分設(shè)計考題，真正去考察學(xué)生的能力，考試的形式可以采用閉卷和開卷結(jié)合的方式。

由于通信領(lǐng)域的知識更新的速度非常快，陳舊的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容已不能適應(yīng)社會的需求，我們要吸收更先進(jìn)的教學(xué)思想，把教學(xué)改革持之以恒的進(jìn)行下去。只有這樣，我們的教學(xué)才能是學(xué)生所需要的，培養(yǎng)的學(xué)生才能更好地滿足社會的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴翠琴，冉海霞，鮑寧海 移動通信課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與平臺建設(shè)[J] 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理 2012-2第29卷（144-147）

[2]李建東，郭梯云，鄔國揚(yáng) 移動通信[M] 西安電子科技大學(xué)出版社 2006年

[3]李蕾，滕志軍，陳曉娟 《移動通信》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J] 華北電力大學(xué)學(xué)報 2008-6第28卷第3期（32-34）

第3篇：移動通信基本知識范文

【關(guān)鍵詞】微波與衛(wèi)星通信；多維立體互動；教學(xué)模式

《微波與衛(wèi)星通信》是電子信息工程無線通信方向必須的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程介紹微波與衛(wèi)星通信的基本原理、微波與衛(wèi)星通信技術(shù)以及電波傳播原理等三大部分的知識，具有極強(qiáng)的理論性和抽象性。通過本課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)將有助于移動通信、射頻通信電路、無線通信電波傳播與天線技術(shù)等后續(xù)專業(yè)課程的開展。為此，本文就該課程的理論與實(shí)踐的聯(lián)合培養(yǎng)模式、專業(yè)知識銜接、多維立體互動教學(xué)和對分易教學(xué)平臺的應(yīng)用開展探討。

一、理論與實(shí)踐聯(lián)合培養(yǎng)模式探究

本課程的教學(xué)目標(biāo)在于：通過對《微波與衛(wèi)星通信》基本原理的剖析式分析，要求學(xué)生掌握微波與衛(wèi)星的基本概念、特征和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，了解微波與衛(wèi)星通信區(qū)別于其他無線通信技術(shù)的最基本的特點(diǎn)；通過學(xué)習(xí)微波與衛(wèi)星通信的基本技術(shù)，要求學(xué)生掌握《微波與衛(wèi)星通信》常用的調(diào)制與解調(diào)原理、信道編碼技術(shù)、多址技術(shù)；通過學(xué)習(xí)《微波與衛(wèi)星通信》無線電波傳播原理，要求學(xué)生掌握電磁波的傳播特性、電波傳播鏈路的計算與設(shè)計?？梢钥闯觯段⒉ㄅc衛(wèi)星通信》也是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)課程，若學(xué)生僅限于學(xué)習(xí)書本上的基本原理、常用通信技術(shù)以及電波傳播等理論知識，并不能解決與《微波與衛(wèi)星通信》相關(guān)的復(fù)雜工程問題。鑒于此，該課程需要開設(shè)一定課時量的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以熟悉微波與衛(wèi)星通信的基本技術(shù)，掌握常用微波電路系統(tǒng)的測試方法和設(shè)計思想，實(shí)地測量并分析實(shí)用的微波電路部件，包括放大器、各種濾波器、混頻器和功放器等輸出的時域和頻域信號。通過使用衛(wèi)星通信收發(fā)平臺、測試軟件及分析儀器，對微波電路系統(tǒng)進(jìn)行測量和設(shè)計可以培養(yǎng)學(xué)生的操作能力、分析能力、知識的應(yīng)用能力、協(xié)作能力等綜合素質(zhì)，使學(xué)生對工程性實(shí)踐操作有更明確、更深刻、更直觀的認(rèn)識，從而為學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

二、專業(yè)知識銜接，提高教學(xué)效果

該課程需要扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)和抽象思維，因此在前期導(dǎo)向課程的教學(xué)活動中，比如大學(xué)物理、通信原理、移動通信等，應(yīng)對相關(guān)的基本知識點(diǎn)做介紹。例如大學(xué)物理中的麥克斯韋方程組知識點(diǎn)在電波傳播中的銜接；地面移動通信中常用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)與衛(wèi)星通信背景下調(diào)制解調(diào)方案的指標(biāo)差異。除了與前導(dǎo)向課程的銜接，還需要結(jié)合空天地海一體化技術(shù)的發(fā)展，增加該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展前言，激發(fā)學(xué)生對課程的興趣，比如增加衛(wèi)星定位、導(dǎo)航、深空通信、臨近空間、水聲通信等相關(guān)背景和關(guān)鍵技術(shù)的介紹。

三、以學(xué)生為主體，激發(fā)能動性

近年來，高等院校在教育教學(xué)改革方面進(jìn)行了積極探索，取得了一定的成績，但仍是在以往教育機(jī)制上做的延續(xù)，因而教育模式還存在弊端，這種弊端主要體現(xiàn)在忽視了學(xué)生的主體地位，未能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和能動性。為此，我們應(yīng)該結(jié)合日常的教學(xué)活動，將創(chuàng)新性的多維立體互動式教學(xué)模式應(yīng)用到理論與實(shí)踐課程教學(xué)活動中[1][2]。《微波與衛(wèi)星通信》課程中的重點(diǎn)知識點(diǎn)的理論性比較強(qiáng)，僅在有限的學(xué)時中，讓學(xué)生對微波與衛(wèi)星通信的基本原理有深入的理解尤為困難。若將學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，結(jié)合多樣化、多維度和互動式的教學(xué)模式，將會改變原有的一些固定教育方法。舉例來說，在講授衛(wèi)星通信中的信道分配和多址接入時，可以等效為各樓層教室的使用時間、使用群體和群體語言等。

四、使用現(xiàn)代多媒體技術(shù)改革教學(xué)模式

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，各種先進(jìn)的現(xiàn)代化多媒體技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這些技術(shù)改變了傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法，不再只強(qiáng)調(diào)教師對課堂的主導(dǎo)。對分易是一種新型的教學(xué)平臺，適合多種教學(xué)模式，是一款服務(wù)于高校教師的技術(shù)平臺。在《微波與衛(wèi)星通信》課程管理中，利用此平臺能夠?qū)⒄n堂教學(xué)中的框架、重點(diǎn)、難點(diǎn)和講解內(nèi)容展示給學(xué)生，同時，學(xué)生課后也能自主性、個性化的獨(dú)立學(xué)習(xí)或者開展小組討論和交流。此外，在課程中，還可以利用平臺的靈活性、快捷性、實(shí)時性和可控性等特色進(jìn)行作業(yè)批閱、課后師生互動、課堂反饋和課堂分組等管理。結(jié)論：通過以上對《微波與衛(wèi)星通信》課程內(nèi)容設(shè)計與教學(xué)模式的探索研究，我們以學(xué)生為主體，結(jié)合電子與信息專業(yè)應(yīng)用型學(xué)生的特點(diǎn)調(diào)整理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)開展理論與實(shí)踐的聯(lián)合培養(yǎng)。同時，采用多維立體互動的教學(xué)模式，以線上慕課微課、線下對分易平臺提高學(xué)生對課程的熱情和學(xué)習(xí)的積極性，管理課程教學(xué)，獲得較好的教學(xué)效果。同時，通過前向與后續(xù)課程的銜接，使學(xué)生掌握電子技術(shù)基礎(chǔ)知識體系和信息通信領(lǐng)域的基本理論與方法，從而具有運(yùn)用理論知識解決復(fù)雜工程問題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]邱格磊.“多維互動式”教學(xué)機(jī)制的探索與實(shí)踐—以《金融法》課程為例[J].海峽法學(xué),2016,第1期,99-104頁.

第4篇：移動通信基本知識范文

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代通信技術(shù)；公選課；教學(xué)探索；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號：G642　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B　文章編號：1672-5913(2009)04-0109-02

公選課是以人文素質(zhì)與科學(xué)素質(zhì)為核心的綜合素質(zhì)類教育課程，是高校人才培養(yǎng)計劃的重要組成部分，目的在于擴(kuò)大大學(xué)生視野，提高大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。

通信技術(shù)和通信產(chǎn)業(yè)是20世紀(jì)80年代以來發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。縱觀通信技術(shù)的發(fā)展，雖然只有短短一百多年的歷史，卻發(fā)生了翻天覆地的變化，從當(dāng)初的人工交換到后來的電路交換，以及現(xiàn)在的分組交換和程控交換：從當(dāng)初單一的固定電話到現(xiàn)在的光纖通信，衛(wèi)星通信，移動通信，通信和計算機(jī)結(jié)合的各種其他業(yè)務(wù)，以及目前炙手可熱的3G通信技術(shù)和以后的第四代通信。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人類已經(jīng)逐漸步入信息化社會。在信息化社會中，現(xiàn)代通信技術(shù)與個人日常生活息息相關(guān)。在提倡素質(zhì)教育、鼓勵拓寬大學(xué)生知識面的今天，學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代通信技術(shù)是必要的。基于上述考慮，我校在本科生中開設(shè)了“現(xiàn)代通信技術(shù)”公選課。

1　教學(xué)內(nèi)容安排

“現(xiàn)代通信技術(shù)”屬于通信及計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課范疇，該課程涉及多門通信及計算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，專業(yè)性很強(qiáng)。而選修課的生源絕大部分來自非通信、非計算機(jī)專業(yè)，甚至非工科類專業(yè)，相關(guān)知識比較欠缺，因此在確定教學(xué)內(nèi)容和選擇教材時要非常慎重，綜合考慮多方面的因素，把傳授知識、科學(xué)普及與思想教育密切結(jié)合起來。

公選課一般只有32學(xué)時，從廣度上來說，面面俱到既不可能也沒有必要，只要能夠涉及大多數(shù)主流通信方式及技術(shù)即可，這就要求精選內(nèi)容、突出重點(diǎn)；從深度上來說，部分知識點(diǎn)的介紹不能太深，要把教學(xué)內(nèi)容簡化，做到把一般工作原理解釋清楚為止。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)椤艾F(xiàn)代通信技術(shù)”涉及到很多通信原理的內(nèi)容，如果進(jìn)行大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)和公式計算，教學(xué)將變得非?？菰?，學(xué)生也不容易聽懂，從而失去了開設(shè)公選課的意義。

經(jīng)過綜合考慮，確定教學(xué)內(nèi)容包括六部分：通信系統(tǒng)概述、電話通信、無線電通信、光纖通信、移動通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。通信系統(tǒng)概述主要介紹通信系統(tǒng)的基本概念、相關(guān)模型和組成，以及通信復(fù)用方式、交換技術(shù)，讓學(xué)生對通信系統(tǒng)建立初步概念；電話通信則以公共交換電話網(wǎng)PSTN為基礎(chǔ)，讓學(xué)生了解載波通信的基本過程，理解電話交換的概念與作用；無線電通信介紹無線電通信的基本組成及工作過程，另外通過短波通信、微波通信和衛(wèi)星通信加深學(xué)生對無線電通信的了解；光纖通信從光源和傳輸介質(zhì)兩個角度進(jìn)行講解，突出光纖通信的優(yōu)勢；移動通信部分則以學(xué)生熟悉的GSM系統(tǒng)為基礎(chǔ)，介紹移動通信過程中的位置登記、越區(qū)切換等概念，講解3G標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展歷史；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要介紹網(wǎng)絡(luò)組成、IP地址、TCP/IP協(xié)議，著重突出網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，如WWW、FTP、E-mail等。

2　教學(xué)方法及手段

課堂教學(xué)的目的是利用有限的教學(xué)時間，使學(xué)生充分理解、掌握和運(yùn)用該門課程的知識，完成教學(xué)計劃。

2.1　傳統(tǒng)教學(xué)方法的采用

2.1.1　授課由淺入深，語言通俗易懂

公選課的學(xué)生來自全校不同專業(yè)，學(xué)生相關(guān)知識基礎(chǔ)參差不齊，這就要求教師在授課過程中要從最簡單、最根本的源頭談起，逐步過渡，由淺入深，使學(xué)生把握問題的來龍去脈。比如，在通信系統(tǒng)概述中講解“通信”這一概念時如果直接給出其定義，學(xué)生很難有透徹的認(rèn)識。我從成語“千金買笑”談起，講馬拉松的故事，再談到擊鼓、烽火臺和信鴿等，這些具體例子讓學(xué)生對“通信”有了很直觀的認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上給出其概念就容易接受得多。

“現(xiàn)代通信技術(shù)”專業(yè)性和理論性都很強(qiáng)，作為公選課，我在授課過程中盡量采用通俗易懂的語言，避免大量術(shù)語的堆砌。比如，把光纖容量的巨大與傳統(tǒng)介質(zhì)容量的甚小比喻成“高速公路”與“羊腸小道”；把調(diào)制過程比作“人坐船過河”，其中“人”相當(dāng)于原始信號，“船”相當(dāng)于載波。

2.1.2　課堂設(shè)置懸念

教師在講課過程中提出一些問題，有些問題當(dāng)時就回答，而有些問題則不做回答，在課堂中設(shè)置問題懸念，讓學(xué)生帶著問題聽課，在聽課過程中找答案，激發(fā)他們的求知欲。

2.1.3　互動教學(xué)

課堂教學(xué)要吸引學(xué)生注意力，使學(xué)生積極參與教學(xué)，活躍課堂氣氛，這一點(diǎn)是至關(guān)重要的。上課時，教師不能采用滿堂灌的方式滔滔不絕，而要注意學(xué)生的反應(yīng)，不時與學(xué)生互動，調(diào)動學(xué)生的情緒，引導(dǎo)他們主動思考。

2.1.4　與學(xué)生建立融洽關(guān)系

教師在授課過程中態(tài)度要誠懇，不能給學(xué)生一種高高在上夸夸其談的感覺，使學(xué)生產(chǎn)生反感和抵觸情緒。在課堂互動的同時，利用課間多接觸學(xué)生，加強(qiáng)師生交流，與學(xué)生建立融洽關(guān)系。課下交流還能從學(xué)生中獲取有用的反饋信息，指導(dǎo)教師改進(jìn)教學(xué)方式與方法，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以便取得更好地教學(xué)效果。

2.2　多媒體教學(xué)

多媒體教學(xué)以圖文并茂、聲像集成、動靜配合、交流互動的表現(xiàn)形式，一掃傳統(tǒng)單一、呆板的板書教學(xué)表達(dá)方式，將教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)確、直觀、形象地表現(xiàn)出來，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。多媒體教學(xué)將教師從繁重的板書中解脫出來，充分利用課堂時間進(jìn)行講解，與學(xué)生交流，從而優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，化抽象為直觀，化繁雜為簡單，化空洞為具體，使課堂教學(xué)變得生動有趣。

多媒體教學(xué)的效果在很大程度上取決于課件的質(zhì)量。制作課件時，首先要認(rèn)真鉆研教學(xué)內(nèi)容，明確教學(xué)目標(biāo)是什么，解決什么問題，難點(diǎn)是什么，重點(diǎn)是什么等，整理出思路清晰的教學(xué)方案；然后從視聽角度進(jìn)行總體構(gòu)思，包括怎樣設(shè)計開頭，怎樣結(jié)尾，用什么樣的表現(xiàn)手法(圖形、圖像、聲音和動畫等)展示教學(xué)內(nèi)容，使之結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、層次分明、風(fēng)格一致。還要考慮畫面與聲音之間的配合，使之符合心理和視覺規(guī)律?；脽羝皇呛唵蔚拇罅课淖值亩哑?，而應(yīng)力求概括和精練，重點(diǎn)突出，以提綱式為主；另外還應(yīng)選取合適的字體、字號，背景顏色合理搭配。

總之，應(yīng)充分利用多媒體計算機(jī)豐富多彩、形象生動的圖形、圖像和動畫技術(shù)，有效地解決常規(guī)教學(xué)手段難以表現(xiàn)和講解的教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，使學(xué)生通過多個感官來獲取相關(guān)信息，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動性和積極性。

2.3　動畫演示

“現(xiàn)代通信技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容常常涉及信號的處理過程，傳統(tǒng)教學(xué)方式通過圖形和數(shù)學(xué)公式將其表達(dá)出來，學(xué)生難以理解。為了直觀地展示信號處理過程，我制作了大量flas進(jìn)行演示。比如，講解AM調(diào)制技術(shù)時，通過flas演示原始信號和載波生成已調(diào)信號的動態(tài)過 程，讓學(xué)生對載波幅度隨原始信號變化有直觀感受，生動的波形和頻譜圖幫助學(xué)生理解信號處理的全過程；再如，講解電話載波通信的復(fù)用技術(shù)時，通過flas演示載波通信的全過程，學(xué)生可以直觀地感受到調(diào)制器、濾波器等在整個通信過程中的作用。

3　成績考核方式的確定

課程成績評定是否公平合理，不僅關(guān)系到每個學(xué)生的切身利益，而且體現(xiàn)和影響到教師的職業(yè)道德與職業(yè)形象，因此需要有完善的成績評定方法，使成績的給定能科學(xué)公正地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)效果以及掌握知識的能力。每學(xué)期的第一次課我就給出總評成績的評定方式，即：總評成績=期末考試成績×60％+平時成績×40％。平時成績的比重之所以這么高，是想盡量避免學(xué)生混學(xué)分的現(xiàn)象，告誡學(xué)生要把功夫下在平時，單靠期末考試前臨時抱佛腳是不行的。

平時成績從課堂出勤、課堂發(fā)言、隨堂測驗(yàn)等角度綜合考察。課堂點(diǎn)名是約束學(xué)生出勤的有效方法，但使用該方法需要有一定的度，點(diǎn)名次數(shù)過多，占用上課時間：點(diǎn)名次數(shù)太少，達(dá)不到督促學(xué)生出勤的效果?；谏鲜隹紤]，每學(xué)期16次課中隨機(jī)抽查課堂出勤情況3-4次，計入平時成績，缺一次扣4分，在一定程度上避免了聽不聽課都一樣的不公平現(xiàn)象，收到大部分學(xué)生的支持。課堂發(fā)言情況能夠反映出發(fā)言者是否認(rèn)真聽課，是否在思考相關(guān)問題。我嘗試給發(fā)言者加分獎勵，把發(fā)言質(zhì)量分為3檔，分別獎勵4、3、2分，計入平時成績。這樣不僅為學(xué)生提供了展示自己、鍛煉自己的機(jī)會，也活躍了課堂氣氛，調(diào)動了他們參與課堂教學(xué)的積極性。而將發(fā)言質(zhì)量分檔避免了少數(shù)學(xué)生沒有思考問題而隨意回答以獲得平時成績的現(xiàn)象。考慮到公選課的性質(zhì)和特點(diǎn)，專門抽出時間進(jìn)行期中考試不現(xiàn)實(shí)，我采用一種變通的方式，每學(xué)期安排2次隨堂測試，一方面可以檢驗(yàn)學(xué)生的聽課效果，另一方面也可以變相考察學(xué)生的出勤情況，一舉兩得，隨堂測試情況計入平時成績。上述平時成績記錄在Excel表格中，隨時進(jìn)行更新。期末時，當(dāng)著全體學(xué)生打開Excel文件，公布每個學(xué)生在課堂出勤、課堂發(fā)言和隨堂測試等方面的表現(xiàn)，并計算平時成績，讓學(xué)生確實(shí)感覺到教師的公平、公正和公開。

期末考試主要包括現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)知識測試和論述兩部分。基礎(chǔ)知識測試學(xué)生對現(xiàn)代通信技術(shù)相關(guān)基本知識、原理的了解與掌握情況。論述部分在更高層次考察學(xué)生對現(xiàn)代通信技術(shù)的理解，如“如何利用現(xiàn)代通信技術(shù)解決本專業(yè)遇到的一些實(shí)際問題?”論述題靈活性很大，給學(xué)生充分發(fā)揮的空間。

第5篇：移動通信基本知識范文

［關(guān)鍵詞］通信工程；培養(yǎng)模式；課程體系；實(shí)踐環(huán)節(jié)

0引言

大連海洋大學(xué)是我國北方地區(qū)唯一的一所以海洋和水產(chǎn)學(xué)科為特色，多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的涉海高等院校，為振興遼寧老工業(yè)基地，適應(yīng)遼寧省及全國沿海省市對海洋漁業(yè)通信工程發(fā)展的需要，發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)，滿足我國和全省經(jīng)濟(jì)建設(shè)對海洋漁業(yè)通信工程專業(yè)人才的需求，大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)建設(shè)，通信工程專業(yè)自2003年開始招生。在開辦的這十二年時間里，我們下大力氣，狠抓專業(yè)建設(shè)規(guī)范，注重教學(xué)質(zhì)量。隨著本專業(yè)師資力量的逐步增強(qiáng)，我們對本專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)律的深入研究把握，對專業(yè)定位的認(rèn)識逐步統(tǒng)一，大連海洋大學(xué)通信工程專業(yè)的特色目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo)逐步清晰明確。

1培養(yǎng)目標(biāo)

大連海洋大學(xué)信息工程學(xué)院通信工程專業(yè)是從學(xué)校的學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和學(xué)科特色出發(fā)，合理配置學(xué)校的教學(xué)資源，在電子信息工程、通信工程、自動化、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、船舶與海洋工程和航海技術(shù)的學(xué)科交叉基礎(chǔ)上設(shè)立的專業(yè)。學(xué)校以提升人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心，立足遼寧，面向黃、渤海，輻射全國，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，為國家水產(chǎn)和海洋事業(yè)服務(wù)，致力于培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，知識面寬，基礎(chǔ)扎實(shí)，綜合素質(zhì)高，具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，敬業(yè)、專業(yè)、樂業(yè)、創(chuàng)業(yè)的復(fù)合性應(yīng)用型人才的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略。在人才培養(yǎng)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的自主性、研究性學(xué)習(xí)的能力和分析問題、解決問題的能力，結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要確定本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、任務(wù)和要求，加強(qiáng)海洋漁業(yè)通信方面的特色教育。在多年辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)多方調(diào)研，結(jié)合本校實(shí)際，制定并逐步完善了通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：以培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，熟練掌握通信技術(shù)、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的基本理論、基本知識和基本技能與方法，并具備電子和計算機(jī)技術(shù)等方面知識，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，能夠從事固定通信、移動通信及船舶通信等現(xiàn)代通信系統(tǒng)及設(shè)備的研究、設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用的，具有海洋、漁業(yè)科學(xué)背景的人才。

2課程體系的改革和優(yōu)化

課程體系主要包括課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容及課程結(jié)構(gòu)，是教學(xué)思想、教育理念的具體化，也是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)與綜合素質(zhì)提高的保證。課程設(shè)置是否科學(xué)，教學(xué)內(nèi)容是否合理，直接影響創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與綜合素質(zhì)的提高。按照我校建設(shè)“藍(lán)色大學(xué)”理念，構(gòu)建了通信工程專業(yè)藍(lán)色人才培養(yǎng)方案。培養(yǎng)方案堅持“加強(qiáng)通識教育、拓寬學(xué)科基礎(chǔ)、凝練專業(yè)方向、提升實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神”的人才培養(yǎng)原則，優(yōu)化人才培養(yǎng)過程，構(gòu)建課內(nèi)、課外一體化的培養(yǎng)模式，依照“淺藍(lán)、蔚藍(lán)、湛藍(lán)、深藍(lán)”的藍(lán)色課程體系，用藍(lán)色課程元素來承載水的精神與海的文化，延伸至涉海涉水教學(xué)內(nèi)容要素。（1）淺藍(lán)（通識課程）包括公共基礎(chǔ)課（思想政治理論課、大學(xué)外語、大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、體育等），公共選修課（軍事理論、健康與安全教育、選修課），公共集中實(shí)踐環(huán)節(jié)（軍訓(xùn)）。通識課程雖然不一定與通信專業(yè)有直接聯(lián)系，但它是培養(yǎng)具有遠(yuǎn)大的理想、高尚的情操、科學(xué)的思維、可持續(xù)發(fā)展的能力和健康的心里的人才，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供方法論的不可缺少的課程?；趯W(xué)校開展課程建設(shè)的“雙百工程”，從公共選修課著手，打造了藍(lán)色海洋類、人文與社科類、藝術(shù)與體育類、自然科學(xué)與技術(shù)類共100門校級精品視頻公開課。其中藍(lán)色海洋類公共選修課有利于進(jìn)一步加深學(xué)生的海洋知識背景。（2）蔚藍(lán)（學(xué)科基礎(chǔ)課）包括復(fù)變函數(shù)、電路理論、信號與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù)、數(shù)字信號處理、微機(jī)原理與應(yīng)用、電磁場與電磁波、單片機(jī)原理與接口技術(shù)、通信原理等。學(xué)科基礎(chǔ)課是通信工程專業(yè)學(xué)生必須具有的基本知識結(jié)構(gòu)，為專業(yè)課程提供有效的支撐，使學(xué)生具備本專業(yè)的基礎(chǔ)理論和基本工程應(yīng)用能力，有獨(dú)立獲取知識、提出問題、分析問題和解決問題的能力及開拓創(chuàng)新精神，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)方向課打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。（3）湛藍(lán)（專業(yè)課）包括專業(yè)必修課（電子線路仿真、電子線路CAD、移動通信、計算機(jī)通信、DSP技術(shù)與應(yīng)用）、專業(yè)方向課、專業(yè)任選課（C＋＋高級語言程序設(shè)計、隨機(jī)信號處理、電視原理與技術(shù)、現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C、擴(kuò)頻通信、通信工程專業(yè)英語）。通過對其他高校相同專業(yè)的大量調(diào)研，反復(fù)論證比較，通信工程專業(yè)設(shè)立兩個專業(yè)方向：通信工程（程控交換技術(shù)、船舶通信、光纖通信）、計算機(jī)通信（數(shù)字通信、多媒體通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）。通信專業(yè)依托海洋信息技術(shù)，在船舶通信、船舶導(dǎo)航、海洋漁業(yè)3S技術(shù)等方面進(jìn)行了卓有成效的嘗試，同時，緊隨時代的發(fā)展，對部分課程進(jìn)行壓縮和調(diào)整，開設(shè)一些學(xué)生喜愛的，又能與現(xiàn)實(shí)接軌的課程，如擴(kuò)頻通信、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)等選修課。（4）深藍(lán)（專業(yè)集中實(shí)踐環(huán)節(jié)）包括模擬電子技術(shù)課程設(shè)計、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計、電子線路仿真課程設(shè)計、電子線路CAD上機(jī)、高頻電子技術(shù)課程設(shè)計、現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真技術(shù)上機(jī)、通信原理課程設(shè)計、單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計、通信工程專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)、通信工程專業(yè)實(shí)習(xí)、通信工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）等。專業(yè)集中實(shí)踐環(huán)節(jié)對培養(yǎng)通信專業(yè)逐步樹立工程觀念、提高解決工程實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力，有著極為重要的作用。

3強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)提高創(chuàng)新能力

通信工程專業(yè)將實(shí)踐環(huán)節(jié)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的主要途徑，制定了科學(xué)合理的實(shí)踐教學(xué)方案，構(gòu)建了多層次、全程化實(shí)踐教學(xué)體系，較好地保證了通信工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的需要。堅持實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)并重、實(shí)踐教育與創(chuàng)新教育結(jié)合，對構(gòu)成實(shí)踐教學(xué)的各個要素進(jìn)行整體設(shè)計，所有的實(shí)踐環(huán)節(jié)圍繞培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力而展開，把實(shí)踐環(huán)節(jié)分成實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計、實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文（設(shè)計）、科技創(chuàng)新五個模塊，模塊之間銜接緊密、層層推進(jìn)，為學(xué)生從入門到提高再到創(chuàng)新夯實(shí)基礎(chǔ)。

3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊主要依托遼寧省海洋信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、遼寧省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，以提高實(shí)驗(yàn)動手能力為主線，以掌握基本實(shí)驗(yàn)技能和方法、融會貫通科學(xué)知識、促進(jìn)創(chuàng)新思維為主要教學(xué)目標(biāo)。加強(qiáng)基礎(chǔ)課、主干課實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化配合，避免重復(fù)或脫節(jié)；增加設(shè)計性、綜合性實(shí)驗(yàn)的比重，形成基本實(shí)驗(yàn)、選做實(shí)驗(yàn)、設(shè)計性和綜合性實(shí)驗(yàn)組成的立體化實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)；對含有實(shí)驗(yàn)的課程，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個課程考核中的比例；鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)。在2013版培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱中都有體現(xiàn)。針對不同課程的特點(diǎn)，有選擇地在教學(xué)過程中引入仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備和空間的緊張情況，有效擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)空間和時間，節(jié)省資金。

3.2課程設(shè)計

課程設(shè)計著眼點(diǎn)是把理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生初步掌握設(shè)計的程序和方法。一般以單門課或課程群為主選擇題目，它是畢業(yè)設(shè)計的初級階段。課程設(shè)計教學(xué)中壓縮驗(yàn)證性課題，增加能夠體現(xiàn)設(shè)計型、綜合型和創(chuàng)造性的課題。在課程設(shè)計教學(xué)設(shè)計過程中，鼓勵學(xué)生自主選題，自行討論方案，自己組織實(shí)施，給予學(xué)生自我發(fā)揮的余地，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為學(xué)生個性的發(fā)揮和創(chuàng)造能力的鍛煉創(chuàng)造條件。

3.3實(shí)習(xí)

以校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地為平臺，以使學(xué)生學(xué)會理論聯(lián)系實(shí)際、建立工程意識和鍛煉實(shí)際操作技能為主要教學(xué)目的，并且通過接觸社會，增強(qiáng)學(xué)生的勞動觀念和社會責(zé)任感。目前，通信工程專業(yè)校外實(shí)習(xí)基地2個（人民4810廠，北京尚觀科技有限公司大連分公司），合作的企事業(yè)單位有18個（渤海船舶重工有限責(zé)任公司等），同時學(xué)校也正在積極運(yùn)作與通信公司合作。到企業(yè)參觀實(shí)習(xí)和請企業(yè)技術(shù)專家來校講座，通過參觀和專家公開課的形式，使學(xué)生對企業(yè)文化、船舶通信及導(dǎo)航設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢和本行業(yè)領(lǐng)域的前沿技術(shù)等有所了解，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的確定和職業(yè)素質(zhì)的提高。

3.4畢業(yè)論文（設(shè)計）

以學(xué)院各類實(shí)驗(yàn)室、校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地為平臺，學(xué)生通過完成畢業(yè)論文（設(shè)計），在綜合運(yùn)用專業(yè)知識能力、外語和計算機(jī)應(yīng)用能力、信息資料檢索和收集能力、論文撰寫能力和解決實(shí)際問題等能力上有較大提高。為切實(shí)保障畢業(yè)論文（設(shè)計）的質(zhì)量，從以下幾方面進(jìn)行加強(qiáng)：①精心設(shè)計備選題目，組織開題報告。學(xué)生選題后，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，查閱文獻(xiàn)和撰寫文獻(xiàn)綜述，并精心組織好開題報告，以保證畢業(yè)論文的先進(jìn)性、可行性；②加強(qiáng)畢業(yè)論文的中期檢查，以保證畢業(yè)論文在有限的時間內(nèi)按質(zhì)按量完成；③建立畢業(yè)論文答辯規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在畢業(yè)論文答辯期間開展“畢業(yè)論文檢查周”活動，有效提升了畢業(yè)論文的質(zhì)量。④學(xué)校出臺了《大連海洋大學(xué)本科生學(xué)位論文學(xué)術(shù)規(guī)范檢測暫行辦法》，針對畢業(yè)的本科生的學(xué)位論文進(jìn)行了學(xué)術(shù)不端行為的檢測，有效地杜絕了學(xué)術(shù)不端行為。3.5科技創(chuàng)新以各類興趣小組和科技社團(tuán)、大學(xué)生科技創(chuàng)新基地、科研實(shí)驗(yàn)室為平臺，學(xué)生通過參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、科學(xué)研究等活動，使創(chuàng)新意識和能力得到進(jìn)一步培養(yǎng)和提高。低年級的學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)還比較薄弱，鼓勵他們參加興趣小組或者科技社團(tuán)，以增加學(xué)生對創(chuàng)新的認(rèn)識，提高學(xué)生對創(chuàng)新的興趣；高年級的學(xué)生參加各種校內(nèi)外的競賽，使學(xué)生在競賽過程中自主學(xué)習(xí)、自我探索、自我發(fā)現(xiàn)。目前，通信工程專業(yè)學(xué)生在教師有針對性的訓(xùn)練下，參加了“飛思卡爾杯”全國大學(xué)生智能汽車競賽、“大唐杯”全國大學(xué)生移動通信技術(shù)大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽等，并取得了優(yōu)異的成績。

4結(jié)語

大連海洋大學(xué)通信工程專業(yè)作為涉海高校的“非特色”專業(yè)，在復(fù)合性應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)的前提下充分利用和挖掘自己的優(yōu)勢資源，發(fā)揮地方特色、行業(yè)特色；在加強(qiáng)學(xué)生思想道德教育和身心素質(zhì)培養(yǎng)的同時，主動適應(yīng)國家和遼寧省沿海經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的新需求，抓住實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的核心，對通信專業(yè)的人才培養(yǎng)模式進(jìn)行調(diào)整，使之更好地符合學(xué)校的定位與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，從而更好地適應(yīng)社會需要，符合高等教育的發(fā)展趨勢，并在實(shí)踐中不斷探索與發(fā)展。

主要參考文獻(xiàn)

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［3］江海，田春艷．機(jī)械類應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐［J］．裝備制造技術(shù)，2010（3）：159－160．

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第6篇：移動通信基本知識范文

關(guān)鍵詞：信息論基礎(chǔ) 教學(xué)實(shí)踐 教學(xué)改革

中圖分類號：G633.67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0200-01

1 《信息論基礎(chǔ)》課程教學(xué)的現(xiàn)狀

（1）雖然目前《信息論基礎(chǔ)》課程都有配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，但是大部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還都是在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行的。一方面，實(shí)驗(yàn)室由于規(guī)模的限制，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺數(shù)不多，而招生規(guī)模卻在不斷擴(kuò)大，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課時相對有限，所以大部分學(xué)生不能得到充分的實(shí)踐練習(xí)和鍛煉；另一方面，實(shí)驗(yàn)箱平臺所支持的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大都是演示性質(zhì)的，并且實(shí)驗(yàn)項目基本固定學(xué)生只能得到對實(shí)際通信設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理的淺顯認(rèn)識，而對通信系統(tǒng)背后的真正工作原理，以及各設(shè)備之間的相互關(guān)聯(lián)是片面和模糊的。

（2）近年來由于我國向信息化社會的轉(zhuǎn)變，居于前沿的通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，且其理論研究的發(fā)展大大超前于實(shí)際的市場需求。在這種大環(huán)境下，新的通信技術(shù)必然會被不斷的引入大學(xué)信息論基礎(chǔ)課程的教學(xué)中來，使課程教學(xué)的負(fù)擔(dān)逐步加重。

上述兩方面的問題直接影響了《信息論基礎(chǔ)》課程的教學(xué)效果，教學(xué)環(huán)境的變化和教學(xué)內(nèi)容的更新擴(kuò)展都需要我們對教學(xué)思想和教學(xué)方法做出相應(yīng)地變化，這在客觀上要求我們教育工作者去冷靜地思考，探索新的教學(xué)思路和方法。

2 軟件仿真實(shí)驗(yàn)

目前，國內(nèi)繞《信息論基礎(chǔ)》教學(xué)的現(xiàn)狀，對《信息論基礎(chǔ)》的教學(xué)改革進(jìn)行了多方面探索[1-2]，其中針對教學(xué)手段，提出了基于2種仿真軟件SystemView和Matlab來輔助教學(xué)[3-4]。軟件仿真技術(shù)正日益融入許多經(jīng)典的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中，軟件仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靈活、設(shè)計性強(qiáng)，與基本理論相互補(bǔ)充，與硬件實(shí)驗(yàn)相互彌補(bǔ)。

但對于信息論基礎(chǔ)課程來說，Matlab和SystemView都有不足之處。Matlab功能強(qiáng)大，集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號處理、圖像顯示等多種功能于一體，提供了一個高性能的科學(xué)計算環(huán)境，通用于多個領(lǐng)域，雖然有專用的通信函數(shù)庫和工具箱，但本科生在使用這些函數(shù)搭建通信系統(tǒng)的過程中，經(jīng)常碰到困難。一方面是因?yàn)镸atlab的幫助文檔是英文的，本科生對于英文的理解還存在很大困難。另一方面是因?yàn)閷W(xué)生在把理論知識轉(zhuǎn)化為計算機(jī)語言時存在困難，這主要是關(guān)于這樣的實(shí)踐在教學(xué)過程中很少受到重視。

而SystemView是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真，能滿足從信號處理、濾波設(shè)計到復(fù)雜的通信系統(tǒng)仿真等要求。雖然其操作簡單，只需要拖動鼠標(biāo)和輸入一些模塊參數(shù)，無需編寫復(fù)雜的程序語言，就可看到仿真結(jié)果。但對于本科生來說，這樣的仿真結(jié)果只是讓他們看到信號參數(shù)的改變對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響，卻不知道仿真背后的原理和各個模塊之間的聯(lián)系，不能達(dá)到教學(xué)的真正目的。

3 基于C語言的軟件仿真

針對這些仿真軟件對于信息論基礎(chǔ)教學(xué)存在的局限，本項目利用C語言可視化編程的強(qiáng)大功能，開發(fā)一套更適用于信息論基礎(chǔ)教學(xué)的仿真軟件。我們從功能上把該仿真軟件分為三部分：信息論基礎(chǔ)各章節(jié)基本知識輔助理解；搭建實(shí)際無線通信系統(tǒng)；最新科研成果展示。

在“信息論基礎(chǔ)各章節(jié)基本知識”模塊中主要包括離散信源的信息熵、平均互信息及平均條件互信息、信道容量及其一般計算方法、連續(xù)信源熵、等長信源編碼、變長信源編碼、錯誤概率和譯碼規(guī)則、有噪信道編碼、信息率失真函數(shù)及其性質(zhì)、霍夫曼編碼、費(fèi)諾編碼、游程編碼、差錯控制、線性分組碼、卷積碼、聯(lián)合信源信道編碼等知識點(diǎn)?！按罱▽?shí)際無線通信系統(tǒng)”模塊將搭建多個無線通信系統(tǒng)，如COFDM系統(tǒng)仿真、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶通信系統(tǒng)、移動通信系統(tǒng)等。在軟件設(shè)計中把原理框圖和仿真框圖一起在界面上給出來，對應(yīng)的程序代碼是開放的，這樣不僅把通信系統(tǒng)的整體概念完整的展示出來，而且把信息論基礎(chǔ)課程的各重要知識點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來；“最新科研成果展示”模塊將教研室中教師們的科研成果展示出來，目前主要包括網(wǎng)絡(luò)編碼研究、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究、GPS和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究、視頻編碼研究、光纖通信研究等方向。

4 將軟件仿真應(yīng)用于教與學(xué)中

這是很重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，考驗(yàn)該仿真軟件是否真正起到輔助作用。該仿真軟件計劃在三個方面輔助教與學(xué)。第一方面，教師在課堂授課過程中現(xiàn)場使用該仿真軟件。教學(xué)內(nèi)容中常常涉及信號的處理過程，傳統(tǒng)的方法是通過畫框圖和數(shù)學(xué)公式將其表達(dá)出來，但若在課堂上使用該仿真軟件，可動態(tài)仿真信號的處理過程，產(chǎn)生各種生動直觀的信號波形和頻譜圖，不僅能夠幫助學(xué)生理解信號處理的全過程，也能幫助他們理解相應(yīng)數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)。第二方面，教師在備課過程中使用該仿真軟件。教師在備課的時候經(jīng)常遇到要驗(yàn)證教材中一些公式和圖形，以及一些習(xí)題中的畫圖，這時教師可以靈活使用該仿真軟件中相關(guān)的一些模塊來幫助完成。第三方面，學(xué)生在課后使用該仿真軟件。該軟件的仿真框圖和代碼是開放的，學(xué)生可以在課后深入學(xué)習(xí)。老師也可以通過安排一些課程設(shè)計題目，讓學(xué)生在模仿該軟件的基礎(chǔ)上，加入一些子模塊，形成新的通信系統(tǒng)。

5 結(jié)語

本文創(chuàng)造性的研究開發(fā)基于C語言的輔助教學(xué)軟件，在我校通信工程專業(yè)本科生《信息論基礎(chǔ)》課程教學(xué)中取得了較好的教學(xué)效果。搭建的實(shí)際無線通信仿真系統(tǒng)，能夠虛擬現(xiàn)實(shí)通信系統(tǒng)，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的概念，對通信系統(tǒng)有完整系統(tǒng)的認(rèn)識；通過觀察輸出通信系統(tǒng)中各子模塊的仿真結(jié)果，配合上老師的仔細(xì)講解，幫助學(xué)生理解各個子模塊之間的聯(lián)系，從而達(dá)到不只看見“森林”，也看見“樹木”，有效培養(yǎng)了學(xué)生的分析問題和解決問題能力，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻(xiàn)

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[2] 謝利民，鄭百偉.現(xiàn)代教學(xué)基礎(chǔ)理論[M].上海：上海教育出版社，2003.

第7篇：移動通信基本知識范文

關(guān)鍵詞：通信工程；實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)；創(chuàng)新型人才

中圖分類號：TN91-4

隨著電子信息類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求，通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)秀人才成為了通信行業(yè)的寵兒。2013年11月4日，工業(yè)和信息化部通信行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心對工業(yè)和信息化部電信研究院西部分院進(jìn)行了“部級通信行業(yè)職業(yè)技能鑒定實(shí)訓(xùn)基地”和“通信行業(yè)職業(yè)技能鑒定專項技術(shù)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)”的授權(quán)，標(biāo)志著西南地區(qū)首家通信行業(yè)技能人才實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)服務(wù)體系正式建立，這是近年來我國對通信人才培養(yǎng)又一次重視的體現(xiàn)。目前多數(shù)高校通信工程專業(yè)培養(yǎng)體系難以培養(yǎng)出用人單位滿意的人才[1]，畢業(yè)生就業(yè)形勢不樂觀，實(shí)踐創(chuàng)新能力比較弱，難以進(jìn)入通信技術(shù)研發(fā)人員之列，本科畢業(yè)生多從事銷售人員和電信運(yùn)營商。造成通信本科畢業(yè)生難以適應(yīng)本專業(yè)工作的原因是實(shí)踐能力弱，即使在校課程理論掌握得很好，一旦運(yùn)用到實(shí)際，無創(chuàng)新思路，滿足不了現(xiàn)在科技發(fā)展的趨勢，以往重理論輕實(shí)踐的教育模式已經(jīng)不適合現(xiàn)在的人才培養(yǎng)，培養(yǎng)通信專業(yè)人才需要一個完善的教育體系。

1 目前通信人才畢業(yè)狀況

目前通信工程專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生就業(yè)多分為三類。第一類為研發(fā)型，即是到科技研發(fā)公司做通信技術(shù)研發(fā)人員，職業(yè)道路上可能會從普通研發(fā)人員到研發(fā)工程師，好的話會升到高層管理；第二類為到運(yùn)營商，即到電信運(yùn)營商做設(shè)備管理等，發(fā)展出路多中高層管理人員；第三類為銷售人員，通常為進(jìn)到各類公司對各種上游設(shè)備以及通訊器材的銷售。這三類是目前通信工程畢業(yè)生就業(yè)的三大去向，在目前的通信人才培養(yǎng)來說，第一類人才的去向是比較少，特別是本科畢業(yè)的，主要是因?yàn)槔碚撆c實(shí)踐培養(yǎng)不協(xié)調(diào)，第二類和第三類是目前通信工程畢業(yè)生多去的方向，對于實(shí)踐能力要求門檻比較低。

2 物聯(lián)網(wǎng)與移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給通信工程人才帶來的契機(jī)

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，對通信工程人才的需求越來越大。計算機(jī)通信、無線通信與硬件技術(shù)相結(jié)合的人才需求增大，但目前的通信工程人才培養(yǎng)體系無法滿足現(xiàn)需求，為此，對于通信工程人才的培養(yǎng)需要在大方向的改進(jìn)，小方向的調(diào)整，對目前重理論輕實(shí)踐的教育體系改革為“理論培養(yǎng)—實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)—實(shí)踐鞏固”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)理念。華南經(jīng)濟(jì)圈的創(chuàng)新對人才的需求，西部發(fā)展對人才的需求等等提供良好的人才需求市場，急需高素質(zhì)創(chuàng)新人才。一方面是高素質(zhì)人才的緊缺，另一方面是高校畢業(yè)生就業(yè)有難度，人才供需矛盾出現(xiàn)在能力的培養(yǎng)上，實(shí)踐教學(xué)體系可以從培養(yǎng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力去解決這一矛盾，也能較好地夠滿足通信工程專業(yè)人才需求，企業(yè)需要更多具有實(shí)踐能力和創(chuàng)造能力的人才，到企業(yè)后能夠很好地參與企業(yè)的建設(shè)，迅速的為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值，降低企業(yè)的用人成本，具有創(chuàng)造能力的人才是企業(yè)發(fā)展的不竭動力，因此創(chuàng)造性人才備受青睞，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系對創(chuàng)造型人才培養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用。

3 創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學(xué)體系

目前各高校已發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)方式在培養(yǎng)后期沒有太多的注重實(shí)踐培養(yǎng)[2]，以此的教學(xué)體系造成多數(shù)通信工程畢業(yè)生或接近畢業(yè)的學(xué)生，在為工作時多數(shù)是出去找培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行其他專業(yè)培訓(xùn)，或?yàn)榕几黝愓J(rèn)證。在體系上為教學(xué)實(shí)踐方面上改革通過大學(xué)階段實(shí)踐教學(xué)體系的培養(yǎng)，在培養(yǎng)方向上，通信工程專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具備理解通信工程及計算機(jī)科學(xué)方面的基本知識，能將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際工作中。在對近年來國內(nèi)通信工程畢業(yè)生的了解，達(dá)到畢業(yè)程度的都應(yīng)具備通信工程及計算機(jī)科學(xué)方面的專業(yè)知識，具備在通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域某一專項問題做深入研究的能力；適應(yīng)通信類專業(yè)的發(fā)展，隨時迎接挑戰(zhàn)，向更大的空間發(fā)展，靈活運(yùn)用專業(yè)知識參與有創(chuàng)造性、綜合性的科技活動；關(guān)注通信類專業(yè)技術(shù)前沿動態(tài)，保持學(xué)習(xí)狀態(tài)并且能夠做到終身學(xué)習(xí)，具有適應(yīng)信息類行業(yè)各崗位的工作能力；具有團(tuán)隊合作意識，能流暢地表達(dá)觀點(diǎn)，這樣能夠在專業(yè)知識環(huán)境和社會環(huán)境中能與他人和諧相處，共同進(jìn)行通信工程設(shè)計或從事科學(xué)研究；適應(yīng)知識領(lǐng)域的多樣化；認(rèn)識并理解職業(yè)道德及社會責(zé)任的重要性。重視加強(qiáng)通信與信息學(xué)科基礎(chǔ)的前提下，強(qiáng)調(diào)通信類科技人才應(yīng)具備工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊表達(dá)交流溝通能力與團(tuán)隊合作精神、自身終身學(xué)習(xí)能力。具備這些，都需要進(jìn)行深入體系改革，注重后期實(shí)踐能力培養(yǎng)。

4 創(chuàng)新人才階段性能力培養(yǎng)

4.1 基本理論的培養(yǎng)

首階段打基礎(chǔ)，多為理論培養(yǎng)，貫穿著整個培養(yǎng)體系。在現(xiàn)代化人才培養(yǎng)方案中，通信工程人需要掌握的重要理論課程主要有電路分析、電路基礎(chǔ)、數(shù)電模電、低頻電子線路、高頻電子線路、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號、微機(jī)原理及應(yīng)用、單片機(jī)技術(shù)、DSP開發(fā)、微波技術(shù)與天線、通信原理、程控交換技術(shù)、移動通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、光纖通信等。通信工程專業(yè)的課程繁多，理論培養(yǎng)需要由淺入深，由基礎(chǔ)引導(dǎo)到深入研究。同類課程相結(jié)合，避免純類發(fā)展，電路知識結(jié)合單片機(jī)培養(yǎng)，進(jìn)而到深層嵌入式，光纖通信與移動通信方面知識側(cè)重培養(yǎng)[3]。前期理論培養(yǎng)需要進(jìn)行一些基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)，即一些結(jié)合課本的引導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)，目的為提高同學(xué)們的興趣?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)可以是小硬件制作，簡單路由設(shè)置等，一步一步深入，進(jìn)而到功能性電路設(shè)計，中型網(wǎng)絡(luò)設(shè)置等。

4.2 開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

對于市場需求，通信工程人才側(cè)重的還是實(shí)踐能力。開放性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)各學(xué)科相互聯(lián)系與滲透，除了注重日常課程實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，還注重自主實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。課程實(shí)驗(yàn)主要為鞏固課程理論，為學(xué)生更深入理解，而自主實(shí)驗(yàn)室是為了學(xué)生的創(chuàng)新。在自主實(shí)驗(yàn)室并不是完全由學(xué)生自己安排，而是由教師進(jìn)行階段性的課題安排，再與學(xué)生自己探討與創(chuàng)新，與教師更深層的交流合作。對于通信工程的學(xué)生來說，硬件需要基礎(chǔ)，軟件需要熟練。對于通信網(wǎng)絡(luò)方面，更需要去深層了解，對每完成一個階段的課題都應(yīng)進(jìn)行一次對成果的評判。對于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，應(yīng)該放棄放養(yǎng)式，而是有針對的培養(yǎng)。對于這階段的培養(yǎng)，在體系上側(cè)重實(shí)驗(yàn)的重要性，理論只是為實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，對于每個課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作培養(yǎng)與考核，這是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的強(qiáng)硬手法。對于自主實(shí)驗(yàn)室的實(shí)施，進(jìn)行周期學(xué)習(xí)成果展，對實(shí)驗(yàn)室成員的作品，小到小硬件，大到某系統(tǒng)，進(jìn)行一次評比獎勵。評比周期可為半個月或?yàn)橐粋€月。學(xué)生的實(shí)踐動手能力需要強(qiáng)制手段，也需要獎勵來鼓勵，形成這套體系是培養(yǎng)通信人才的必要手段。

4.3 實(shí)踐與創(chuàng)新

此類培養(yǎng)主要是培養(yǎng)學(xué)生理論運(yùn)用于實(shí)踐與創(chuàng)新[4]。通過實(shí)驗(yàn)課程與自主實(shí)驗(yàn)室的鍛煉，大部分學(xué)生都應(yīng)該有了自己一定的專業(yè)能力，可以通過校級區(qū)級項目及各類相應(yīng)競賽為引導(dǎo)進(jìn)行實(shí)踐。目前廣西教育廳已實(shí)施“區(qū)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”，這無疑是給學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)造了更大的機(jī)會。為此，就是通過各類有實(shí)際的項目來鍛煉學(xué)生的實(shí)踐運(yùn)用與創(chuàng)新。積極鼓勵學(xué)生申請參與項目研究，理論運(yùn)用于實(shí)踐。結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃，建立以學(xué)生項目為主，各類比賽為動力，各類實(shí)驗(yàn)室為跳板創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。通過項目與發(fā)明創(chuàng)造的引導(dǎo)，培養(yǎng)成為有合作精神和團(tuán)隊意識，能夠流暢地表達(dá)觀點(diǎn)并具有說服力的通信專業(yè)人才，這樣能夠在企業(yè)人才競爭中站得穩(wěn)。

4.4 社會實(shí)習(xí)鍛煉

校企合作在當(dāng)今已經(jīng)不是一件新鮮事了，但在多數(shù)高校的通信工程專業(yè)來說，人才培養(yǎng)與企業(yè)對接還是有一段距離。造成多數(shù)通信工程畢業(yè)生難以出現(xiàn)專業(yè)行人才。培養(yǎng)符合企業(yè)型人才就需要讓學(xué)生多與企業(yè)接觸，多接觸社會。這一階段就是要加強(qiáng)企業(yè)聯(lián)系合作，形成一套完善的校企合作體系，從而逐步形成了多種形式的校企合作人才培養(yǎng)模式。首先校方積極與通信工程專業(yè)對口企業(yè)進(jìn)行洽談，達(dá)成協(xié)議，互利共贏。這個階段對于那些迷茫未給自己定位的學(xué)生也是一個很好的改造。這階段是社會生存培養(yǎng)，通過企業(yè)來培養(yǎng)學(xué)生的生存能力。校方給企業(yè)淘汰指標(biāo)，以達(dá)到學(xué)生競爭來鍛煉抗壓性。企業(yè)給校方培養(yǎng)方向，以培養(yǎng)出更適合企業(yè)發(fā)展的人才。

5 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)老師隊伍建設(shè)

優(yōu)質(zhì)人才需要好的導(dǎo)師，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)老師隊伍建設(shè)，也是人才培養(yǎng)的重中之重。通信工程是一個很大的方向，在培養(yǎng)人才當(dāng)中學(xué)生興趣愛好各有不同，在通信工程人才培養(yǎng)中后期需要引導(dǎo)，以上學(xué)生更好走向自己追求的方向。通信工程專業(yè)主要分為兩大類，一類為研發(fā)工程師，多為硬件、嵌入式方面；二類為網(wǎng)絡(luò)工程師，以網(wǎng)絡(luò)配置和設(shè)計為主。通信工程的多向性注定了通信工程人才的培養(yǎng)需要更雄厚的師資。在理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)體系上，教師要與學(xué)生相結(jié)合，在人才培養(yǎng)中后期開始通過專業(yè)教師對學(xué)生分大類，進(jìn)行專項培養(yǎng)，以培養(yǎng)更專業(yè)的人才。在培養(yǎng)自主創(chuàng)新方面，給學(xué)生更好的引導(dǎo)；在校企合作上可以聘請企業(yè)的優(yōu)秀人員與骨干教師合作指導(dǎo)，以形成高質(zhì)量的人才輸送實(shí)習(xí)方案。教師與企業(yè)人員各類人才的研究開發(fā)，以培訓(xùn)出優(yōu)質(zhì)人才。通過實(shí)習(xí)的學(xué)生可以與企業(yè)達(dá)成協(xié)議，與企業(yè)共同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)雙贏，完善的實(shí)踐教學(xué)體系，加上優(yōu)質(zhì)的實(shí)踐教師隊伍，整個實(shí)踐教學(xué)才能完善的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)：

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[3]戴波潘，淵穎.電氣信息類應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005（24）：70-72.

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作者簡介：韋江華（1982-），男，廣西柳江人，實(shí)驗(yàn)師；林川（1979-），男，湖北漢川人，副教授。

第8篇：移動通信基本知識范文

一、電子信息科學(xué)與技術(shù)核心

1.研究領(lǐng)域

電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，主要從事以下領(lǐng)域的研究：通信與廣播電視、厘米波與毫米波技術(shù)、傳感與自控、雷達(dá)技術(shù)、電磁場與微波技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、超導(dǎo)電子學(xué)、超大規(guī)模集成電路及集成電路系統(tǒng)的研究、微電子技術(shù)、電子離子光學(xué)與計算機(jī)輔助設(shè)計、信息顯示、光電子技術(shù)和真空微電子學(xué)、傳感技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)等方向。

2.培養(yǎng)目標(biāo)

本專業(yè)培養(yǎng)具備電子信息科學(xué)與技術(shù)的基本理論和基本知識，受到嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練和科學(xué)研究初步訓(xùn)練，能在電子信息科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域和行政部門從事科學(xué)研究、教學(xué)、科技開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)管理工作的電子信息科學(xué)與技術(shù)高級專門人才。

3.培養(yǎng)要求

本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)電子信息科學(xué)與技術(shù)的基本理論和技術(shù)，受到科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維的訓(xùn)練，具有本學(xué)科及跨學(xué)科的應(yīng)用研究與技術(shù)開發(fā)的基本能力。

4.社會作用

電子科學(xué)與技術(shù)對社會發(fā)展的促進(jìn)作用如下：信息產(chǎn)業(yè)成為帶動經(jīng)濟(jì)增長的引擎，信息技術(shù)推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級，動力結(jié)構(gòu)正出現(xiàn)巨變，信息技術(shù)促進(jìn)人類文明的進(jìn)步。

二、電子科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

1.電子科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

主要應(yīng)用下列各方面：電化學(xué)、電鍍、電加工、直流傳動、直流電力牽引、交流傳動、交流電力牽引、電機(jī)勵磁、電磁合閘、充電、中頻感應(yīng)加熱、高頻靜電除塵、直流高壓輸電、無功功率補(bǔ)償以及深入千家萬戶的各種家用電器。

2.電子信息技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境

（1）教育信息化?；ヂ?lián)網(wǎng)、教育兩種力量決定著時代的命運(yùn)。而這兩種力量的融合就促成了教育的信息化。教育信息化是以計算機(jī)多媒體和網(wǎng)絡(luò)通訊為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化信息技術(shù)。教育信息化是信息社會的產(chǎn)物，也是信息化社會對教育的新要求，其出現(xiàn)具有著極強(qiáng)的時代必然性。

其一，現(xiàn)代化電子信息技術(shù)是自印刷術(shù)發(fā)明以來對教育最具革命性影響的技術(shù)；其二，教育具有基礎(chǔ)性，教育信息化會帶動經(jīng)濟(jì)信息化和社會信息化；其三，教育人口是接受信息化最快的入口；其四，信息技術(shù)在教育領(lǐng)域最容易推廣。

電子信息技術(shù)與教育有著根深蒂固的聯(lián)系。如今，學(xué)校對學(xué)生“信息獲取”、“信息分析”和“信息加工”能力的培養(yǎng)，新的計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的推行，全社會廣泛開展的信息教育，加上計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的高度普及應(yīng)用勢必助推教育信息化的快速發(fā)展。

（2）居民生活信息化。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是人們生活“必需品”了。在智能小區(qū)中，居民可以利用此平臺實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上購物、視頻在線、遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會議、電子商務(wù)、居家辦公、異地間的資源共享等，真正使居民日常生活所關(guān)心的工作學(xué)習(xí)、家庭保健、家庭娛樂等問題以廉價、快速的信息化方式解決。

（3）日常設(shè)備信息化。隨著人們對生活信息化的渴求，越來越多的日常設(shè)備都或多或少的應(yīng)用了信息技術(shù)。如冰箱的恒溫控制系統(tǒng)、彩電的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)功能等等。而日漸走入尋常百姓家的汽車更是將信息技術(shù)在日常設(shè)備中應(yīng)用發(fā)揮到了極點(diǎn)。電子技術(shù)的發(fā)展已使汽車產(chǎn)品的概念發(fā)生了深刻的變化。新的汽車電子系統(tǒng)由各個電子控制單元（ECU）組成，可以獨(dú)立操控，同時又能協(xié)調(diào)到整體運(yùn)行的最佳狀態(tài)。舉一個安全駕駛方面的例子，出于平穩(wěn)、安全駕駛的需要，對四個輪子的操控，除了應(yīng)用大量壓力傳感器并普遍安裝了剎車防抱死裝置（ABS）外，許多轎車，包括國產(chǎn)車，已增設(shè)了電子動力分配系統(tǒng)（EBD）。ABS+EBD可以最大限度地保障雨雪天氣駕駛時的穩(wěn)定性。

三、電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展

1.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)主要是指通信網(wǎng)絡(luò)，例如電話交換網(wǎng)，電報傳真網(wǎng)，移動通信網(wǎng)，分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)等，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)指的是互聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展不得不提到物聯(lián)網(wǎng)。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)時代，冬天在海口暖暖的海邊只要有個念頭，立刻就能知道冰天雪地的哈爾濱的即時氣溫是多少。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)關(guān)乎絕大多數(shù)的產(chǎn)業(yè)群，其應(yīng)用范圍幾乎覆蓋了各個行業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)將成為全球信息通信行業(yè)的萬億元級新興產(chǎn)業(yè)，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。

2.光電技術(shù)的發(fā)展

光電技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)的重要組成部分。光電技術(shù)包括光電檢測技術(shù)、光電電子技術(shù)、光電顯示技術(shù)、光電探測與信號處理等等。轉(zhuǎn)貼于233網(wǎng)校光電技術(shù)涉及光學(xué)技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械等多種學(xué)科領(lǐng)域。這樣就催生了軟性顯示器，軟性顯示器不但畫面精細(xì)清晰，色彩炫麗明亮，3D顯示以假亂真，還具備像傳統(tǒng)的紙一樣能彎能折的特性，不用時可以折起放進(jìn)口袋，需要時如紙一般展開就可以使用于各種場合，讓人們的生活工作更快捷輕松。在現(xiàn)今全球能源短缺的情況下，節(jié)約能源是我們所面臨的大問題，LED作為一種綠色光源產(chǎn)品，不僅節(jié)能、環(huán)保、多變換，還具有壽命長、高新尖等特點(diǎn)。其技術(shù)已越來越多的用于工業(yè)、軍事和社會生活等各個方面，比如LED路燈、LED電視等。在納米科學(xué)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展新一代光電信息新材料，將不斷推動光電技術(shù)的快步發(fā)展，我們將會擁有更加環(huán)保與多彩的生活。

現(xiàn)代電子信息科學(xué)技術(shù)涉及了信息的產(chǎn)業(yè)、收集、交換、存儲、傳輸、顯示、識別、提取、控制、加工和利用等方面，包括了光電技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，集成電路等各個領(lǐng)域。未來社會是信息的社會，電子信息技術(shù)已成為當(dāng)代最活躍、滲透力最強(qiáng)的科學(xué)技術(shù)，隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，各種信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶，互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)字電視等正成為和將成為現(xiàn)代家庭生活中的不可或缺的重要組成部分。在時代的需求和發(fā)展前景下，電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將更加快速，發(fā)展空間將更為廣闊。

作者簡介：

常耀庭，河南理工大學(xué)電氣學(xué)院電科1302班。

靳，河南理工大學(xué)電氣學(xué)院電科1302班。

第9篇：移動通信基本知識范文

關(guān)鍵詞：無線公鑰基礎(chǔ)設(shè)施身份機(jī)密3G認(rèn)證機(jī)構(gòu)

1緒論

1.1第三代移動通信簡介及安全問題

移動通信經(jīng)歷了三個發(fā)展階段:

第一代移動通信系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代后期，是一種模擬移動通信系統(tǒng)，以模擬電路單元為基本模塊實(shí)現(xiàn)話音通信。主要制式有美國的AMPS,北歐的NMT、英國的TACS和日本的HCMTS等。

第二代移動通信系統(tǒng)(2G)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代后期，以GSM,DAMPS和PDC為代表的第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。

第三代的概念早在1985年就由ITU(國際電信聯(lián)盟)提出了，當(dāng)時稱為FPLMTS(未來公眾陸地移動通信系統(tǒng))。1996年更名為IMT-2000(國際移動通信一2000)。前兩代系統(tǒng)主要面向話音傳輸，與之相比，三代的主要特征是提供數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)，語音只是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一個應(yīng)用。第三代移動通信系統(tǒng)(3G)的目標(biāo)是:世界范圍內(nèi)設(shè)計上的高度一致性;與固定網(wǎng)絡(luò)各種業(yè)務(wù)的相互兼容;高服務(wù)質(zhì)量;全球范圍內(nèi)使用的小終端;具有全球漫游能力:支持多媒體功能及廣泛業(yè)務(wù)的終端。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，對第三代無線傳輸技術(shù)(RTT)提出了支持高速多媒體業(yè)務(wù)〔高速移動環(huán)境:144Kbps，室外步行環(huán)境:384Kbps,室內(nèi)環(huán)境:2Mbps)、比現(xiàn)有系統(tǒng)有更高的頻譜效率等基本要求。近幾年通信的飛速發(fā)展，使得現(xiàn)存的第二代通信系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的人們的需要，主要表現(xiàn)為：

(1)巨大的移動通信市場和目前頻譜資源的有限性之間的矛盾日益突出，不能滿足工業(yè)發(fā)達(dá)國家和一部分第三世界國家(如中國、印度)大中城市手機(jī)用戶高密度要求。

(2)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和多媒體通信逐步和無線通信的可移動性相結(jié)合，因此移動多媒體或移動IP迅速發(fā)展起來，但第二代速率過低(9.6kb/s或57kb/s)與目前IP技術(shù)與多媒體業(yè)務(wù)要求距離甚遠(yuǎn)，不能滿足政府、先進(jìn)企業(yè)及新興“白領(lǐng)”階層對高速數(shù)據(jù)量的要求。

(3)不能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋無縫連接。

(4)通信業(yè)務(wù)的安全保障不足。

隨著技術(shù)的發(fā)展，安全問題也越來越受到大家的關(guān)注，出于質(zhì)量和效益的問題，移動通信的電勃具有較強(qiáng)的穿透力向各個方向傳播，易于被截取，或竊聽，其可靠性與安全性都有待加強(qiáng)。二十世紀(jì)八十年代的模擬通信便深受其害，由于基本上沒有采用什么安全技術(shù)，通信時的話音很容易被竊聽，盡管二代在安全性方面提出了較大的改進(jìn)，采用數(shù)字系統(tǒng)，提出了身份認(rèn)證，數(shù)據(jù)加密這一概念，系統(tǒng)考慮了一些安全因素，但絕大部分的安全規(guī)范是從運(yùn)營商的角度設(shè)計的：防止欺騙和網(wǎng)絡(luò)誤用。但是依然存在許多安全缺陷。如單向認(rèn)證，即只考慮了網(wǎng)絡(luò)對于用戶的認(rèn)證而忽視了用戶對于網(wǎng)絡(luò)的識別，這種處理方法不能提供可信的環(huán)境，不能給移動用戶足夠的信心開展電子商務(wù)和交換敏感信息。而且隨著解密技術(shù)的發(fā)展，計算能力的提高，加密算法A5，已經(jīng)證明能在短時間內(nèi)破解。技術(shù)的成熟和移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，用戶比以前更加關(guān)注移動通信的安全問題。因此，無線PKI的應(yīng)用是解決安全問題的關(guān)鍵所在。

1.2PKI簡介

首先要介紹一下首先要介紹一下PKI（PublicKeyInfrastructure）譯為公鑰基礎(chǔ)設(shè)施。簡單地說，PKI技術(shù)就是利用公鑰理論和技術(shù)建立的提供信息安全服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。公鑰體制是目前應(yīng)用最廣泛的一種加密體制，在這一體制中，加密密鑰與解密密鑰各不相同，發(fā)送信息的人利用接收者的公鑰發(fā)送加密信息，接收者再利用自己專有的私鑰進(jìn)行解密。這種方式既保證了信息的機(jī)密性，又能保證信息具有不可抵賴性。目前，公鑰體制廣泛地用于CA認(rèn)證、數(shù)字簽名和密鑰交換等領(lǐng)域。

在3G系統(tǒng)中，PKI的應(yīng)用主要是WPKI，即無線PKI的應(yīng)用。主要是用來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)體認(rèn)證，來取得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商與用戶之間的彼此信任。除此之外，無線PKI還將用于數(shù)據(jù)加密，完整性保護(hù)，用戶身份的機(jī)密性等多個方面。

1.3本文主要結(jié)構(gòu)及內(nèi)容提要

本文在介紹現(xiàn)有3G接入網(wǎng)安全技術(shù)的前提下，提出了新的基于公鑰體制下的實(shí)現(xiàn)用戶身份機(jī)密性的方案。第一章緒論簡要介紹了移動通信的發(fā)展及面臨的安全問題，以及PKI的引入。第二章介紹了無線PKI的一些基本知識和相關(guān)的操作。第三章給出了現(xiàn)有的3G系統(tǒng)的接入架構(gòu)以及已有的安全措施。第四章為公鑰體制下的認(rèn)證方案。第五章在介紹了已有的一些身份機(jī)密方案以及其不足之后，給出了新的基于WPKI環(huán)境下的使用公鑰體制來實(shí)現(xiàn)的保護(hù)用戶身份機(jī)密的新方案。

本文最后對新的方案進(jìn)行了總結(jié)。提出了相應(yīng)的一些技術(shù)要求。

2無線PKI

2.1概述

在無線環(huán)境中的應(yīng)用是PKI未來的發(fā)展趨勢，它的證書和身份認(rèn)證是確保在開放的無線網(wǎng)絡(luò)中安全通信的必備條件。然而無線通信網(wǎng)絡(luò)獨(dú)特的特點(diǎn)使無線安全問題更趨復(fù)雜。如消息以無線電波的方式傳播,在一定的區(qū)域內(nèi)都能很容易被截取和接收到；網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)多，使任何人都能很容易地接入并對網(wǎng)絡(luò)發(fā)起攻擊；無線通信網(wǎng)絡(luò)是一個包括無線和有線兩部分的端到端的系統(tǒng)傳統(tǒng)的有線領(lǐng)域安全問題將依然影響到無線領(lǐng)域，傳統(tǒng)安全領(lǐng)域中抑制威脅的常用工具，在無線領(lǐng)域不一定有效。同時無線通信環(huán)境還存在著許多其他的限制條件，包括無線帶寬方面，目前大部分的無線通信網(wǎng)絡(luò)只提供有限的數(shù)據(jù)傳輸率；軟件應(yīng)用于開發(fā)手機(jī)、PDA等移動通信設(shè)備的開發(fā)環(huán)境、工具還很有限，相應(yīng)的應(yīng)用程序也很少；硬件方面，終端市場中各廠家的產(chǎn)品差異極大，生命周期短更新速度快；同時移動終端設(shè)備計算能力有限，內(nèi)存和存儲容量不大，顯示屏幕較小，輸入方法復(fù)雜等。所有這些特點(diǎn)及局限使PKI在無線環(huán)境中應(yīng)用非常困難。為了最大限度的解決這些困難，目前已公布了WPKI草案，其內(nèi)容涉及WPKI的運(yùn)作方式、WPKI如何與現(xiàn)行的PKI服務(wù)相結(jié)合等。簡單的說，把PKI改造為適合無線環(huán)境，就是WPKI。

無線PKI是對傳統(tǒng)IETF基于X.509公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）的擴(kuò)展和優(yōu)化，其在協(xié)議，證書格式，密碼算法等方面進(jìn)行了一些改進(jìn)，可以適應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)帶寬窄和無線設(shè)備計算能力低的特點(diǎn)，用來確保通信雙方的身份認(rèn)證、保密性、完整性和不可否認(rèn)性。WPKI目前主要應(yīng)用于WAP,所以又可稱作WAPPKI。WPKI以WAP網(wǎng)關(guān)為橋梁,分別提供終端到網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)關(guān)到服務(wù)器的安全連接,以確保整個通信過程的安全?？梢哉fWAP將無線網(wǎng)絡(luò)與Internet聯(lián)系得更為緊密,使得WPKI進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用成為可能。

2.2WPKI體系

WPKI標(biāo)準(zhǔn)提供了WTLSClass2，WTLSClass3，SignText，3種功能模式[1]。

WTLSClass2模式：WTLSClass2提供了移動終端對無線網(wǎng)關(guān)的認(rèn)證能力，具體的操作過程如下：（1）無線網(wǎng)關(guān)申請證書

無線網(wǎng)關(guān)生成密鑰對，向PKIPortal提出證書的申請；

PKIPortal確認(rèn)網(wǎng)關(guān)的身份后，將消息轉(zhuǎn)發(fā)給CA；

CA簽發(fā)證書給網(wǎng)關(guān)。

（2）移動終端與應(yīng)用服務(wù)器之間的安全模式1（兩階段安全）；

移動終端與無線網(wǎng)關(guān)之間建立WTLS會話；

無線網(wǎng)關(guān)與應(yīng)用服務(wù)器之間建立SSL/TLS。

（3）移動終端與應(yīng)用服務(wù)器之間的安全模式2：（端到端的安全模式）

服務(wù)器申請證書

移動終端與應(yīng)用服務(wù)器之間建立WTLS會話，無線網(wǎng)關(guān)只起路由器的作用，移動終端與應(yīng)用服務(wù)器之間的通信對無線網(wǎng)關(guān)是不透明的。

WPKI的數(shù)字簽名（SignText）模式：SignText模式是移動終端對一條消息進(jìn)行數(shù)字簽名后用WMLScript發(fā)送給服務(wù)器的過程，具體操作過程如下：

（1）移動終端通過網(wǎng)關(guān)向RA申請證書；

（2）RA對移動終端進(jìn)行身份確認(rèn)后將請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給CA；

（3）CA生成用戶證書并把證書的URL傳送給用戶；

（4）CA將用戶的公鑰證書存放在證書數(shù)據(jù)庫中；

（5）用戶在客戶端對一條消息進(jìn)行簽名，然后將這條消息連同對它的簽名，以及用戶證書的URL發(fā)給服務(wù)器；

（6）服務(wù)器通過用戶證書的URL從數(shù)據(jù)庫中找出用戶的證書來驗(yàn)證用戶。

WTLSClass3模式：WTLSClass3是一種認(rèn)證模式，從PKI角度來說,WTLSClass3認(rèn)證和上述的SignText形式幾乎一樣的,差別是在第5步中,SignText模型是使用應(yīng)用層簽名的方式來完成驗(yàn)證,即用戶必須對服務(wù)器端發(fā)來的可讀消息進(jìn)行確認(rèn),并附上自己的數(shù)字簽名,然后送回到服務(wù)器驗(yàn)證,其中使用的公私鑰對必須是專門用來進(jìn)行數(shù)字簽名的密鑰,而服務(wù)器端發(fā)來的消息也必須是可讀的;而WTLSClass3使用客戶端認(rèn)證密鑰對簽名來自WTLS服務(wù)器的“挑戰(zhàn)口令”,所謂“挑戰(zhàn)口令”是指由服務(wù)器發(fā)送給客戶端的一些隨機(jī)數(shù),需要由客戶端對其進(jìn)行簽名來達(dá)到認(rèn)證客戶端的目的,這些隨機(jī)數(shù)并不一定是可讀信息。簡單的說其主要的差異是客戶利用自己的私鑰對來自服務(wù)器或無線網(wǎng)關(guān)的請求進(jìn)行簽名。

2.3WTLS

WTLS（無線傳輸層安全協(xié)議）是無線應(yīng)用協(xié)議中保證通信安全的一個重要組成部分，它實(shí)際上源自TCP/IP體系的TLS/SSL協(xié)議，是一個可選層，主要在無線終端內(nèi)的微型瀏覽器和無線應(yīng)用協(xié)議網(wǎng)關(guān)之間使用數(shù)字證書創(chuàng)建一個安全的秘密的通信“管道”。WTLS在那些通過低帶寬網(wǎng)絡(luò)通信的有限資源的手持設(shè)備中提供認(rèn)證和機(jī)密性保護(hù)。WTLS使用163比特的橢圓曲線加密，強(qiáng)度相當(dāng)于2048比特RSA加密，但比RSA的計算開銷少，這對于移動終端來說是一個非常重要的因素。在WAP結(jié)構(gòu)中，TLS或SSL是在Web服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)服務(wù)器之間使用的。網(wǎng)關(guān)將TLS和SSL信息轉(zhuǎn)換成WTLS，WTLS在建立連接時需要較少的計算開銷，這樣就可以使無線網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)時更有效。

WTLS在實(shí)現(xiàn)上要考慮以下幾個方面：

（1）公鑰加密的速度較慢，對低帶寬的無線網(wǎng)絡(luò)尤其突出。

（2）密鑰交換的方法是基于公開密鑰體制技術(shù)的。

（3）建立無線認(rèn)證中心（WCA），用以支持身份識別及數(shù)字證書等。

（4）使用消息鑒別碼（MAC）來保證數(shù)據(jù)的完整性

2.4WPKI的操作

WAP環(huán)境中標(biāo)準(zhǔn)化的PKI操作涉及到如何處理可信CA信息、服務(wù)器WTLS證書和客戶端證書的注冊。

2.4.1可信CA信息的處理

對于需要安全通信的雙方來說,PKI是保障雙方相互認(rèn)證、通信的保密性、完整性和不可否認(rèn)性的基礎(chǔ),而CA又是PKI的基礎(chǔ),若CA不可信,則相應(yīng)的證書、認(rèn)證、密鑰都失去效用,因此驗(yàn)證CA可信性是整個安全通信的第一步?？尚臗A信息指用來驗(yàn)證CA頒發(fā)的自簽名公鑰證書所需的信息。所需信息包括公鑰和名字,但也可能包括其他信息。為了保障完整性,可信CA信息以自簽名方式提供下載,而可信CA信息的認(rèn)證則通過帶外哈?；蚝灻姆绞絹硗瓿?。帶外哈希方式是指CA的信息通過網(wǎng)絡(luò)下載到終端設(shè)備,然后通過帶外的方式接收該信息的哈希值,接著設(shè)備自己計算收到信息的哈希值,再和帶外方式獲得的哈希值進(jìn)行比較,如果符合,則接受CA信息。簽名方式是指CA用自己的私鑰對待驗(yàn)證的可信CA信息進(jìn)行簽名,或者由公認(rèn)的可信權(quán)威對其進(jìn)行簽名,如世界公認(rèn)的權(quán)威機(jī)構(gòu)加拿大Verisign公司進(jìn)行的簽名,接收端通過簽名來驗(yàn)證相應(yīng)的CA信息,最后決定是否通過認(rèn)證。

2.4.2服務(wù)器WTLS證書的處理

無線終端要和內(nèi)容服務(wù)器進(jìn)行安全通信就必須取得該服務(wù)器的證書,該證書是由終端信任的CA所頒發(fā)的,因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制以及終端處理能力和內(nèi)存有限,就有必要使用一種新的簡化了的證書,以利于無線傳播和終端操作,這就是WTLS證書,可用于WTLS安全通信。它是在原有X.509證書基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,保留關(guān)鍵字段,滿足無線環(huán)境的需求。由于性能、帶寬等因素,無線環(huán)境下的檢查證書撤銷和有線環(huán)境下有著極大的不同,傳統(tǒng)的CRL方法不可行,而OCSP的方法增加了信息往返、驗(yàn)證步驟和附加的客戶信任點(diǎn)。為了克服這些問題,引入了短期有效WTLS證書的概念,WTLS服務(wù)器可能實(shí)現(xiàn)短期有效證書模型作為撤銷的方法。使用這種方法,服務(wù)器在一個長期信任階段被認(rèn)證一次。然而,認(rèn)證機(jī)構(gòu)并非頒發(fā)一年有效證書,而是在這年的每一天,給公鑰頒發(fā)一個新的短期有效證書,比如四十八個小時。服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)每天接收短期有效證書并由這個證書建立當(dāng)日客戶會話。如果認(rèn)證中心希望撤銷服務(wù)器或網(wǎng)關(guān),很簡單地它停止頒發(fā)以后的短期有效證書。WTLS服務(wù)器不再被授予當(dāng)前有效證書,因此會終止服務(wù)器端的認(rèn)證,這樣便實(shí)現(xiàn)了撤銷的方法。

2.5WPKI要素

PKI中包含認(rèn)證中心（CertificateAuthorities，CA）、注冊中心（RegistrantAuthorities，RA）、終端實(shí)體（EndEntities，EE）三個基本要素。WPKI也包含這三個基本要素，除此之外還有一個要素是證書入口，或叫做PKI入口。證書入口是一條通向RA或CA的鏈接，記錄在移動終端也就是EE中，用來在WAP網(wǎng)關(guān)和EE之間建立安全連接。

PKI證書是PKI實(shí)現(xiàn)的一個重要組成部分，為了在3G中應(yīng)用PKI，就必須對傳統(tǒng)的PKI證書的格式進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)3G的無線環(huán)境的要求。WAP定義了一種WPKI證書的格式[2]，下面對其簡單的加以說明。

（1）版本號（Version）：定義了證書的版本號，證書中如果不包含任何擴(kuò)展，則版本應(yīng)該設(shè)為1（缺省值）。

（2）證書擴(kuò)展（Extension）：對證書標(biāo)準(zhǔn)部分里沒有涉及到的部分進(jìn)行說明。

（3）頒發(fā)者名稱（Issuer）：證書應(yīng)用程序必須要能夠識別X.509v3中列出的所有特定名字屬性。

（4）序列號（SerialNumber）：移動用戶證書的SN長度小于八個字節(jié)，服務(wù)器證書的SN小于二十個字節(jié)。

（5）簽名算法（Signature）：定義的簽名算法有兩種：SHA1WithRSAEncryption和EcdsaWithSHA1,首選后者。

（6）主體姓名（Subject）：和頒發(fā)者字段一樣，證書應(yīng)用程序必須能夠識別X.509v3中列出的所有特定名字屬性。

（7）主體公鑰信息（SubjectPublicKeyInfo）：這里定義的公鑰類型為兩種：RSA和ECC。

由于每張證書都有一個有效期限，根CA的證書快要到期的時候，保存在移動終端里的根CA證書要更新，也就是說要通過無線網(wǎng)絡(luò)下載新的根CA證書，如何保證該過程是安全的，WPKI規(guī)定了兩個方案。第一個方案允許用戶終端通過不安全信道直接下載新的根CA證書，但是需要通過輸入一個30位的十進(jìn)制數(shù)來“激活”該CA。顯而易見，這種方法增加了用戶的負(fù)擔(dān)。根CA的證書唯一代表了根CA的身份，根CA換證書的過程相當(dāng)于換了一個身份，那么第二個方案就可以理解為快到期的CA介紹一個新CA接替它使命的過程。CA用快到期的根密鑰對新的CA證書簽名，發(fā)送給用戶。這種方式不需要用戶做額外的操作，方便了用戶，但是必然存在一段兩張證書同時有效的時間，增加了后臺處理的工作量。

在PKI規(guī)范X.509和PKIX中都定義了證書撤銷列表（CertificateRevocationList，CRL），用來公布被撤銷了的證書。如前面所說，WPKI中規(guī)定了“短時網(wǎng)關(guān)證書”（Short-LivedGatewayCertificates），使得用戶根本不需要查詢網(wǎng)關(guān)的證書狀態(tài)。WAP網(wǎng)關(guān)生成一個密鑰對和一個證書請求，將證書請求發(fā)送給CA，CA確認(rèn)之后給網(wǎng)關(guān)頒發(fā)一個網(wǎng)關(guān)證書，其實(shí)該證書的有效期限可以比較長（如一年），也可以比較短（如兩天），但是網(wǎng)關(guān)證書的有效期限都是很短的，所以叫做“短時網(wǎng)關(guān)證書”。證書有效期限越短，證書出問題的可能性越小，也就是說證書被撤銷的可能性越小，如果短到只有一,兩天，甚至幾個小時，就可以把網(wǎng)關(guān)證書的CRL省掉。那么用戶證書的有效期限是不是也很短呢？不是的。用戶證書的狀態(tài)是由網(wǎng)關(guān)來查詢的，網(wǎng)關(guān)的計算能力和存儲能力是很強(qiáng)大的，完全可以本地存儲用戶證書的CRL或者進(jìn)行在線證書狀態(tài)查詢。

由于存儲能力有限，而且一個移動終端有可能有幾張證書適用于不同的場合，證書過期之后還要進(jìn)行更新，因此移動終端本地存儲自己的證書并不是一個很好的主意。如果把證書存儲在其他地方，需要的時候下載到終端又會對帶寬提出過高的要求。因此WPKI規(guī)定本地存儲的僅僅是證書的URL。證書保存在RA，網(wǎng)關(guān)需要與終端建立安全連接的時候，需要自己到RA取出用戶的證書驗(yàn)證。

2.6WPKI與PKI

PKI的主要功能是在私有或者是共有環(huán)境中提供可信任且有效的密鑰管理和認(rèn)證。WPKI基本上是無線環(huán)境下PKI應(yīng)用的擴(kuò)展。兩者的目的都是在所應(yīng)用的環(huán)境中提供安全的服務(wù)，其相同點(diǎn)如下：

（1）公開的、可信任的第三方：認(rèn)證機(jī)構(gòu)CA；

（2）審批中心RA；

（3）每個實(shí)體占有一對密鑰；

（4）證書是公鑰的載體，是密鑰管理手段；

（5）功能：身份認(rèn)證、保密性、數(shù)據(jù)完整性。

由于應(yīng)用環(huán)境的不同，即無線環(huán)境下移動終端的能力和通信模式使得兩者產(chǎn)生表2.1所示的不同[3]：

33G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及安全技術(shù)

3.1無線接入網(wǎng)架構(gòu)

3G是個人通信發(fā)展的新階段，引入IP技術(shù)，支持語音和非語音服務(wù)。其是在第二代網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。3G系統(tǒng)由CN（核心網(wǎng)），UTRAN（無線接入網(wǎng)）和UE（用戶裝置）三部分組成。CN與UTRAN的接口定義為Iu接口，UTRAN與UE的接口定義為Uu接口[4]如圖3.1所示。

Uu接口和Iu接口協(xié)議分為兩部分：用戶平面協(xié)議和控制平面協(xié)議。

UTRAN包括許多通過Iu接口連接到CN的RNS（無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)）。每個RNS包括一個RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制器）和多個NodeB。NodeB通過Iub接口連接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或雙模。NodeB包括一個或多個小區(qū)。

RNC負(fù)責(zé)決定UE的切換，具有合并/分離功能，用以支持在不同的NodeB之間的宏分集。

UTRAN內(nèi)部，RNSs中的RNCs能通過Iur接換信息，Iu接口和Iur接口是邏輯接口。Iur接口可以是RNC之間物理的直接相連或通過適當(dāng)?shù)膫鬏斁W(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。UTRAN結(jié)構(gòu)如圖3.2所示

在此簡述一下UTRAN的功能：

（1）系統(tǒng)接入控制功能:接入控制；擁塞控制；系統(tǒng)信息廣播；無線信道加密和解密。

（2）移動:切換；SRNS重定位。

（3）無線資源管理和控制:無線環(huán)境調(diào)查；無線承載控制；無線協(xié)議功能等。

3.23G網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)

3G系統(tǒng)是在2G的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，認(rèn)識到GSM/GPRS的安全缺陷，3GPP采取了公開透明的設(shè)計方法推進(jìn)公眾對移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信心。其安全設(shè)計基于以下假設(shè)：

被動和主動的攻擊是非常嚴(yán)重的威脅；終端設(shè)備不能被信任；網(wǎng)間和網(wǎng)內(nèi)信令協(xié)議（七號信令和IP）并不安全；能夠應(yīng)付欺騙用戶的偽基站攻擊。

3G系統(tǒng)的安全設(shè)計遵循以下原則：

所有在GSM或其他2G系統(tǒng)中認(rèn)為是必須或應(yīng)增強(qiáng)的安全特征在3G系統(tǒng)中都必須被保留，它們包括：無線接口加密；無線接口用戶識別安全；無線接口用戶身份保密；用戶接入服務(wù)認(rèn)證；在歸屬環(huán)境下對服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信任進(jìn)行最小化；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商管理可移動的硬件安全模塊SIM，其安全功能獨(dú)立于終端。

3G將改進(jìn)2G系統(tǒng)存在和潛在的弱安全功能。

對3G系統(tǒng)將提供的新的業(yè)務(wù)提供安全保護(hù)。

3G系統(tǒng)除了支持傳統(tǒng)的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還提供交互式和分布式業(yè)務(wù)。全新的業(yè)務(wù)環(huán)境體現(xiàn)了全新的業(yè)務(wù)特征，同時也要求系統(tǒng)提供對應(yīng)的安全特征。這些新的業(yè)務(wù)特征和安全特征如下：不同的服務(wù)商提供多種新業(yè)務(wù)及不同業(yè)務(wù)的并發(fā)支持，因此3G安全特征必須綜合考慮多業(yè)務(wù)情況下的風(fēng)險性；在3G系統(tǒng)中占主要地位的是非話音業(yè)務(wù)，對安全性的要求更高；用戶對自己的服務(wù)數(shù)據(jù)控制能力增加，終端應(yīng)用能力也大為增加；3G系統(tǒng)中的新安全特征必須抗擊對用戶的主動攻擊。針對3G業(yè)務(wù)特點(diǎn)提供新的安全特征和安全服務(wù)。

基于上述原則，3G系統(tǒng)安全應(yīng)達(dá)到如下目標(biāo)：確保歸屬網(wǎng)絡(luò)與拜訪網(wǎng)絡(luò)提供的資源與服務(wù)得到足夠保護(hù)，以防濫用或盜用；確保所有用戶產(chǎn)生的或與用戶相關(guān)的信息得到足夠的保護(hù)，以防濫用或盜用；確保標(biāo)準(zhǔn)安全特性全球兼容能力；確保提供給用戶與運(yùn)營商的安全保護(hù)水平高于已有固定或移動網(wǎng)絡(luò)；確保安全特征的標(biāo)準(zhǔn)化，保證不同服務(wù)網(wǎng)絡(luò)間的漫游與互操作能力；確保3G安全能力的擴(kuò)展性，從而可以根據(jù)新的威脅不斷改進(jìn)。

3G網(wǎng)絡(luò)是一個規(guī)模龐大的，技術(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)，為此必須提出一個通用的安全體系，用來指導(dǎo)3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、管理與應(yīng)用。3G系統(tǒng)安全結(jié)構(gòu)分為三層，定義了五組安全特性[6]（如圖3.3）。

（1）網(wǎng)絡(luò)接入安全：主要抗擊針對無線鏈路的攻擊，包括用戶身份保密、用戶位置保密、用戶行蹤保密、實(shí)體身份認(rèn)證、加密密鑰分發(fā)、用戶數(shù)據(jù)與信令數(shù)據(jù)的保密及消息認(rèn)證；

（2）網(wǎng)絡(luò)域安全：主要保證核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間安全交換數(shù)據(jù)，包括網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、消息認(rèn)證以及對欺騙信息的收集；

（3）用戶域安全：主要保證對移動臺的安全接入，包括用戶與智能卡間的認(rèn)證、智能卡與終端間的認(rèn)證及鏈路的保護(hù)；

（4）應(yīng)用域安全：用來在用戶和服務(wù)提供商應(yīng)用程序間提供安全交換信息的一組安全特征，主要包括應(yīng)用實(shí)體間的身份認(rèn)證、應(yīng)用數(shù)據(jù)重放攻擊的檢測、應(yīng)用數(shù)據(jù)完整性保護(hù)、接收確認(rèn)等。

由于在第三代移動通信系統(tǒng)中，終端設(shè)備和服務(wù)網(wǎng)間的接口是最容易被攻擊的點(diǎn)，所以如何實(shí)現(xiàn)更加可靠的網(wǎng)絡(luò)接入安全能力，是3G系統(tǒng)安全方案中至關(guān)重要的一個問題。網(wǎng)絡(luò)安全接入機(jī)制應(yīng)該包括如下：用戶身份保密、接入鏈路數(shù)據(jù)的保密性和完整性保護(hù)機(jī)制以及認(rèn)證和密鑰分配機(jī)制。

3G安全功能結(jié)構(gòu)如圖3.4[7]，橫向代表安全措施，縱向代表相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。安全措施分為五類：（1）EUIC（增強(qiáng)用戶身份保密）通過HE/AuC（本地環(huán)境/認(rèn)證中心）對USIM（用戶業(yè)務(wù)識別模塊）身份信息進(jìn)行認(rèn)證；（2）UIC（用戶與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的相互身份認(rèn)證）；（3）AKA用于USIM、VLR（訪問位置寄存器）、HLR（歸屬位置寄存器）間的雙向認(rèn)證及密鑰分配；（4）數(shù)據(jù)加密（DC），即UE（用戶終端）與RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制器）間信息的加密；（5）數(shù)據(jù)完整性（DI），即對信令消息的完整性、時效性等進(jìn)行認(rèn)證。

3.3安全接入機(jī)制

3.3.1身份保密

用戶身份是重要而又敏感的信息，在通信中必須保證這些信息的機(jī)密性。身份保密的目的是保護(hù)用戶的隱私，避免IMSI(永久用戶標(biāo)識)信息的泄漏。具體相關(guān)技術(shù)將在第五章詳細(xì)介紹。

3.3.2數(shù)據(jù)保密性及完整性保護(hù)

網(wǎng)絡(luò)接入部分的數(shù)據(jù)保密性主要提供四個安全特性：加密算法協(xié)商、加密密鑰協(xié)商、用戶數(shù)據(jù)加密和信令數(shù)據(jù)加密。其中加密密鑰協(xié)商在AKA中完成；加密算法協(xié)商由用戶與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)間的安全模式協(xié)商機(jī)制完成，使得ME和SN之間能夠安全的協(xié)商它們隨后將使用的算法。用戶數(shù)據(jù)加密和信令數(shù)據(jù)加密用以保證數(shù)據(jù)在無線接入接口上不可能被竊聽。

在2G中的加密是基于基站,消息在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)是用明文傳送,這顯然是很不安全的。3G加強(qiáng)了消息在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳送安全,采用了以交換設(shè)備為核心的安全機(jī)制,加密鏈路延伸到交換設(shè)備,并提供基于端到端的全網(wǎng)范圍內(nèi)加密。

在無線接入鏈路上仍然采用分組密碼流對原始數(shù)據(jù)加密，采用了f8算法（如圖3.5）。f8算法對用戶數(shù)據(jù)和信令消息數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)，在UE和RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制器）中的RLC（無線鏈路控制）/MAC（媒體介入控制）層實(shí)施，以保證用戶信息及信令消息不被竊聽，進(jìn)而能夠保證用戶信息及信令消息難以被有效更改。

加密算法的輸入?yún)?shù)除了加密密鑰CK（128bit）外，還包括加密序列號COUNT-C(由短計數(shù)器和計數(shù)器超幀號HFN組成32bit)、無線承載標(biāo)識BEARER（5bit）、上下行鏈路指示DIRECTION（方向位，其長度為1bit?！?”表示UE至RNC，“1”表示RNC至UE）和密鑰流長度指示LENGTH（16bit）。掩碼生成算法f8基于一種新的塊加密，這個塊算法把64bit的輸入轉(zhuǎn)變成64bit的輸出，轉(zhuǎn)換由128bit的密鑰f8來控制。如果f8未知，就不能從輸入有效地計算輸出或根據(jù)輸出計算輸入。原則上，如果滿足下面的條件之一就可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換：（1）試所有可能的密鑰，直到找到正確地密鑰；（2）以某種方式收集一個巨大的表，包含所有264的輸入輸出對。

但實(shí)際上，這兩種方法都是不可行的。終端使用加密指示符來表示用戶是否使用加密，這樣提供了加密機(jī)制的可見性。

網(wǎng)絡(luò)接入部分的數(shù)據(jù)完整性主要提供三個安全特性：完整性算法協(xié)商，完整性密鑰協(xié)商，數(shù)據(jù)和信令的完整性。其中完整性密鑰協(xié)商在AKA中完成；完整性算法協(xié)商由用戶與服務(wù)網(wǎng)間的安全模式協(xié)商機(jī)制完成。3G系統(tǒng)預(yù)留了16種UIA的可選范圍。目前只用到一種Kasumi算法。

該安全特性是3G系統(tǒng)新增的。它使系統(tǒng)對入侵者的主動攻擊有更強(qiáng)的防御能力。與UEA協(xié)商功能的作用類似，UIA的協(xié)商增加了系統(tǒng)的靈活性，為3G系統(tǒng)的全球漫游打下基礎(chǔ)。

UMTS的完整性保護(hù)機(jī)制是：發(fā)送方（UE或RNC）將要傳送的數(shù)據(jù)用完整性密鑰IK經(jīng)過f9算法產(chǎn)生的消息認(rèn)證碼MAC（MessageAuthenticationCode），附加在發(fā)出的消息后面。接受方（RNC或UE）收到消息后，用同樣的方法計算得到XMAC。接收方把收到的MAC和XMAC相比較，如果兩者相等，就說明收到的消息是完整的，在傳輸?shù)倪^程中沒有被篡改。f9算法的使用如圖3.6

該算法的輸入?yún)?shù)除了完整性密鑰IK（128bit）外，還包括完整性序列號COUNT-I(32bit，由RRC序列號SN和RRC超幀號HFN組成)、發(fā)送的消息MESSAGE、DIRECTION（方向位，其長度為1bit?！?”表示UE至RNC，“1”表示RNC至UE）、MAC-I（用于消息完整性保護(hù)的消息認(rèn)證碼）和隨機(jī)數(shù)FRESH（為網(wǎng)絡(luò)方產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)并傳輸給UE，長度為32bit，用以防止重傳攻擊）。我們需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)，以防止惡意為COUNT-I選擇初始值。實(shí)際上，HFN的最重要的部分存儲在連接間的USIM中。攻擊者可能偽裝成USIM并給網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個假值以強(qiáng)迫初始值變得非常小。這時，如果沒有執(zhí)行認(rèn)證過程就使用舊的IK，就會為攻擊者在只缺少FRESH的情況下利用以前記錄的MAC-I值對以前連接的RRC信令消息進(jìn)行再次發(fā)送提供了可能。通過使用FRESH，RNC可以防止這類重放攻擊。當(dāng)FRESH在一個單獨(dú)的連接中保持不變時，不斷遞增的COUNT-I又可以防止基于同一連接中已經(jīng)記錄的消息的重放攻擊。

認(rèn)證與密鑰協(xié)商涉及到實(shí)體認(rèn)證將在下一章節(jié)詳細(xì)進(jìn)行介紹。

3.43G系統(tǒng)有待研究的問題

3G系統(tǒng)的新特點(diǎn)在于提供高帶寬和更好的安全特性。從3G網(wǎng)絡(luò)接入部分的安全結(jié)構(gòu)中可以看出，3G系統(tǒng)的變化很大。無論從提供的服務(wù)種類上，還是從服務(wù)質(zhì)量上都有很大改觀。但是3G系統(tǒng)仍存在一些開放問題有待繼續(xù)研究。這里主要討論一下幾個方面的內(nèi)容：數(shù)據(jù)保密和數(shù)據(jù)完整性。

數(shù)據(jù)保密性方面的工作已經(jīng)做了很多，但是仍有下列問題沒有解決：一是密文生成的同步問題；二是在一個UTRAN（UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)）的不同核心網(wǎng)絡(luò)之間加密和加密密鑰的選擇問題；三是如何決定從哪個消息開始加密。

數(shù)據(jù)完整性方面的主要問題是：如何確定哪些消息需要保護(hù)；如何在UTRAN結(jié)構(gòu)中集成數(shù)據(jù)完整

4實(shí)體認(rèn)證

4.1PKI中的實(shí)體認(rèn)證

PKI安全平臺能夠提供智能化的信任與有效授權(quán)服務(wù)。其中，信任服務(wù)主要是解決在茫茫網(wǎng)海中如何確認(rèn)“你是你、我是我、他是他”的問題，PKI是在網(wǎng)絡(luò)上建立信任體系最行之有效的技術(shù)。授權(quán)服務(wù)主要是解決在網(wǎng)絡(luò)中“每個實(shí)體能干什么”的問題。

在現(xiàn)實(shí)生活中，認(rèn)證采用的方式通常是兩個人事前進(jìn)行協(xié)商，確定一個秘密，然后，依據(jù)這個秘密進(jìn)行相互認(rèn)證。隨著網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大和用戶的增加，事前協(xié)商秘密會變得非常復(fù)雜，特別是在電子政務(wù)中，經(jīng)常會有新聘用和退休的情況。另外，在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，兩兩進(jìn)行協(xié)商幾乎是不可能的。透過一個密鑰管理中心來協(xié)調(diào)也會有很大的困難，而且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大時，密鑰管理中心甚至有可能成為網(wǎng)絡(luò)通信的瓶頸。

PKI通過證書進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證時對方知道你就是你，但卻無法知道你為什么是你。在這里，證書是一個可信的第三方證明，通過它，通信雙方可以安全地進(jìn)行互相認(rèn)證，而不用擔(dān)心對方是假冒的。

CA是PKI的核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是PKI的主要組成部分，業(yè)界人士通常稱它為認(rèn)證中心。從廣義上講，認(rèn)證中心還應(yīng)該包括證書申請注冊機(jī)構(gòu)RA（RegistrationAuthority），它是數(shù)字證書的申請注冊、證書簽發(fā)和管理機(jī)構(gòu)。

CA的主要職責(zé)包括：驗(yàn)證并標(biāo)識證書申請者的身份。對證書申請者的信用度、申請證書的目的、身份的真實(shí)可靠性等問題進(jìn)行審查，確保證書與身份綁定的正確性。

確保CA用于簽名證書的非對稱密鑰的質(zhì)量和安全性。為了防止被破譯，CA用于簽名的私鑰長度必須足夠長并且私鑰必須由硬件卡產(chǎn)生。

管理證書信息資料。管理證書序號和CA標(biāo)識，確保證書主體標(biāo)識的惟一性，防止證書主體名字的重復(fù)。在證書使用中確定并檢查證書的有效期，保證不使用過期或已作廢的證書，確保網(wǎng)上交易的安全。和維護(hù)作廢證書列表（CRL），因某種原因證書要作廢，就必須將其作為“黑名單”在證書作廢列表中，以供交易時在線查詢，防止交易風(fēng)險。對已簽發(fā)證書的使用全過程進(jìn)行監(jiān)視跟蹤，作全程日志記錄，以備發(fā)生交易爭端時，提供公正依據(jù)，參與仲裁。

由此可見，CA是保證電子商務(wù)、電子政務(wù)、網(wǎng)上銀行、網(wǎng)上證券等交易的權(quán)威性、可信任性和公正性的第三方機(jī)構(gòu)。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中出現(xiàn)過認(rèn)證這個名詞，但是未見有對其進(jìn)行明確功能劃分的確切定義。實(shí)際的安全系統(tǒng)中，幾乎所有的安全需要都要通過對用戶或?qū)嶓w授權(quán)、對內(nèi)容的真實(shí)完整性鑒別才能有效實(shí)現(xiàn)，而要實(shí)現(xiàn)對用戶或?qū)嶓w的授權(quán)就必須實(shí)現(xiàn)用戶或?qū)嶓w的認(rèn)證。涉及到系統(tǒng)的用戶或?qū)嶓w通常對數(shù)據(jù)、信息或?qū)嶓w具有閱讀或操作或按權(quán)限訪問、傳播和使用控制的權(quán)利。顧名思義，認(rèn)證是一個實(shí)體對另一個實(shí)體具有的所有權(quán)或操作權(quán)等權(quán)利的鑒別。實(shí)體認(rèn)證是由參與某次通信連接或會話的遠(yuǎn)端的一方提交的，驗(yàn)證實(shí)體本身的身份。一些主要的認(rèn)證技術(shù)[8]分別是：口令，認(rèn)證令牌，智能卡和生物特征。不同的認(rèn)證技術(shù)對應(yīng)不同的安全級別、不同的使用難度、效益和成本。

如通過口令進(jìn)行身份認(rèn)證，一種可靠的方法是，不要在認(rèn)證系統(tǒng)中存儲真正的口令，而是對口令進(jìn)行一定的運(yùn)算再把值存儲在系統(tǒng)中。當(dāng)用戶訪問系統(tǒng)時，系統(tǒng)對口令進(jìn)行相同的運(yùn)算來確認(rèn)是否與存儲的值是否相同，通過這種方法，可以避免明文口令在系統(tǒng)中的存儲。以免以前存放明文口令的認(rèn)證數(shù)據(jù)庫成為攻擊者的主要目標(biāo)，畢竟數(shù)據(jù)庫的拷貝意味著將有許多用戶的口令被竊取。通過這種改進(jìn)的口令系統(tǒng)，可以防止明文口令在輸入設(shè)備和認(rèn)證系統(tǒng)之間傳輸。對于上述算法的要求，攻擊者要找到一個口令來使得它產(chǎn)生的值恰是他們所看到的，這在計算上是不可能的。如MD4，MD5或者SHA1這樣的加密散列算法可以滿足上述的要求。但是這種認(rèn)證方式要避免的是重放攻擊，即攻擊者之間獲得運(yùn)算后的值，從而直接將其重放給認(rèn)證系統(tǒng)，已獲得訪問權(quán)。為了解決這個問題，系統(tǒng)可以使用隨機(jī)數(shù)的加入來防止重放攻擊。通過這種技術(shù)可以使得攻擊者只能看到隨機(jī)數(shù)，用戶的口令并沒有在輸入系統(tǒng)和認(rèn)證系統(tǒng)中傳輸，甚至由口令產(chǎn)生的值都不會出現(xiàn)在系統(tǒng)之間，采用所謂的質(zhì)詢/響應(yīng)的認(rèn)證過程，便是當(dāng)今口令認(rèn)證機(jī)制的基礎(chǔ)。

簡單口令的最常見的替代品是認(rèn)證令牌。認(rèn)證令牌有兩類：質(zhì)詢/響應(yīng)令牌和時間令牌。認(rèn)證令牌與PKI的關(guān)系主要體現(xiàn)在兩個方面。首先結(jié)合服務(wù)器端的PKI，令牌可以充當(dāng)客戶端的認(rèn)證機(jī)制；另一方面，令牌可以擔(dān)當(dāng)授權(quán)訪問私鑰的初始認(rèn)證。通過PKI，可以對Web服務(wù)器進(jìn)行強(qiáng)有力的認(rèn)證以及提供強(qiáng)加密通信；通過認(rèn)證令牌，可以對用戶進(jìn)行強(qiáng)身份認(rèn)證。PKI用于認(rèn)證服務(wù)器和加密會話，令牌則用于認(rèn)證客戶端。這種混合方案很可能會促使令牌成為未來一段時間內(nèi)的主要強(qiáng)認(rèn)證方式。

4.2現(xiàn)有3G中的認(rèn)證過程

3G接入網(wǎng)部分的實(shí)體認(rèn)證包含了三個方面。一是認(rèn)證機(jī)制協(xié)商，該機(jī)制允許用戶和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)商將要使用的安全認(rèn)證機(jī)制。二是用戶身份認(rèn)證，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證用戶身份的合法性。三是用戶對他所連接的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行認(rèn)證。

認(rèn)證和密鑰分配機(jī)制完成用戶和網(wǎng)絡(luò)之間通過密鑰K（128bit）相互認(rèn)證，以及完成上面提到的加密密鑰和完整性密鑰的分配。密鑰K僅存在于用戶歸屬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境HE的AuC（認(rèn)證中心）和UICC/USIM（用戶服務(wù)識別模塊）中，并且在兩者之間共享。UICC是能夠防止篡改的具有身份驗(yàn)證功能的智能卡，而USIM是運(yùn)行在UICC上的一個模塊。為了保證認(rèn)證的安全性，一個基本要求是在給定的UICC/USIM的使用期內(nèi)密鑰K絕不能泄漏或者損壞。在SGSN/VLR和USIM之間執(zhí)行的認(rèn)證過程是基于一種交互式認(rèn)證策略。另外，USIM和HE分別保存SQNms和SQNhe計數(shù)用以支持認(rèn)證。序號SQNhe是用戶獨(dú)立的計數(shù)器，由HLR/AuC維護(hù)每個用戶具有的獨(dú)立序號；而SQNms是指USIM收到的最高序號。

認(rèn)證與密鑰分配機(jī)制[9]過程如圖4.1所示，整個過程分為幾個子過程：從HE/AuC發(fā)送認(rèn)證消息到VLR/SGSN的過程；VLR/SGSN和MS之間相互認(rèn)證和新加密和完整性密鑰的建立過程；重同步過程。

其中：（1）每個認(rèn)證向量包括：一個隨機(jī)數(shù)、一個期望的應(yīng)答、加密密鑰CK、完整性密鑰IK、認(rèn)證令牌A；

（2）每個認(rèn)證向量適用于一次VLR/SGSN與USIM之間的認(rèn)證和密鑰協(xié)商；

（3）認(rèn)證方為用戶HE的認(rèn)證中心和用戶移動站中的USIM。

圖4.2為VLR/SGSN和MS之間相互認(rèn)證、新加密和完整性密鑰的建立過程。

USIM收到RAND和AUTN后，按以下步驟進(jìn)行認(rèn)證和新加密和完整性密鑰的建立。

步驟（1）計算匿名密鑰AK，并且獲取序列號SQN；

步驟（2）USIM計算XMAC，將它和MAC比較，MAC包含在AUTN中。如果兩者不同，用戶就傳送包含拒絕原因指示用戶認(rèn)證拒絕信息給VLR/SGSN，然后終止該過程。在這種情況下，VLR/SGSN將初始化一個認(rèn)證失敗報告過程給HLR。如果相同進(jìn)行步驟（3）。

步驟（3）USIM校驗(yàn)收到的SQN是不是在正確的范圍內(nèi)。

步驟（4）如果序號在正確范圍內(nèi)，則進(jìn)行步驟（5）；如果序號不在正確的范圍內(nèi)，它將發(fā)送一個包含適當(dāng)參數(shù)的同步失敗信息給VLR/SGSN，然后終止該過程。VLR會根據(jù)同步失敗消息向HE請求重同步過程。

步驟（5）如果序號在正確的范圍內(nèi)，USIM計算CK和IK。

步驟（6）USIM計算RES，該參數(shù)包含在用戶認(rèn)證響應(yīng)中傳給VLR/SGSN。

收到用戶認(rèn)證響應(yīng)后，VLR/SGSN將響應(yīng)RES與所選認(rèn)證向量中獲得XRES比較。如果兩者相等，那么用戶就通過認(rèn)證。VLR/SGSN就從選擇的認(rèn)證向量中獲得正確的CK和IK。USIM和VLR將保存原始CK和IK，直到下一次AKA完成。如果XRES和RES不相等，則初始化一個新的鑒別和認(rèn)證過程。

在3G系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了用戶與網(wǎng)絡(luò)的相互認(rèn)證，簡單的說，通過驗(yàn)證XRES與RES是否相同，實(shí)現(xiàn)了VLR/SGSN對MS的認(rèn)證；通過比較XMAC與MAC是否相同，實(shí)現(xiàn)了MS對HLR/AuC的認(rèn)證。以上便是在3G系統(tǒng)中用戶和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商之間雙向認(rèn)證的一個詳細(xì)過程。通過雙向認(rèn)證機(jī)制，3G有效的保護(hù)了用戶與運(yùn)營商雙方的利益。

4.3WPKI應(yīng)用下的實(shí)體認(rèn)證

首先CA用Rabin算法和自己的私鑰Pu和Qu來為網(wǎng)絡(luò)端和移動端簽發(fā)證書。網(wǎng)絡(luò)端B的公鑰為Nb，移動端A的公鑰為ELGamal簽名算法的公鑰Pa。網(wǎng)絡(luò)端保存相應(yīng)的Rabin算法私鑰Pb和Qb，移動端保存相應(yīng)的ELGamal算法私鑰Sa。移動端和網(wǎng)絡(luò)端通過驗(yàn)證對方的證書合法性和相應(yīng)的私鑰來進(jìn)行雙向的認(rèn)證。具體過程如圖4.3

5身份機(jī)密性

5.1相關(guān)的安全特征

與用戶身份機(jī)密性相關(guān)的安全特征如下：

用戶身份機(jī)密性（useridentityconfidentiality）：接受業(yè)務(wù)用戶的永久身份（IMSI）在無線接入鏈路上不可能被竊聽。

用戶位置機(jī)密性（userlocationconfidentiality)：用戶在某一區(qū)域出現(xiàn)或到達(dá)，不可能在無線接入鏈路上通過竊聽來確定。

用戶的不可跟蹤性（useruntraceability）：入侵者不可能通過在無線接入鏈路上竊聽而推斷出不同的業(yè)務(wù)是否傳遞給同一用戶，即無法獲知用戶正在使用不同的業(yè)務(wù)。

為了滿足上述要求，3G系統(tǒng)采用了兩種機(jī)制來識別用戶身份，（1）在用戶與服務(wù)網(wǎng)之間采用臨時身份機(jī)制（用戶的IMSI由臨時身份識別號TMSI代替），為了實(shí)現(xiàn)用戶的不可跟蹤性要求用戶不應(yīng)長期使用同一TMSI，即TMSI要定期更換。（2）使用加密的永久身份IMSI。但是3G標(biāo)準(zhǔn)沒有排斥用戶直接使用IMSI進(jìn)行身份識別，即GSM式身份識別。此外在3G中，任何可能暴露用戶身份的信令和用戶數(shù)據(jù)都要求進(jìn)行加密。

5.2GSM中的身份保密

GSM系統(tǒng)采用用戶的臨時身份實(shí)現(xiàn)用戶的身份保密。對進(jìn)入其訪問區(qū)的每個用戶，VLR（拜訪位置寄存器）都會分配一個TMSI（臨時身份識別號），TMSI和IMSI一起存于VLR的數(shù)據(jù)庫中，用戶只要使用TMSI和位置區(qū)域標(biāo)識LAI即可標(biāo)識自己的身份。一般情況下不使用IMSI來識別用戶。

但是當(dāng)用戶第一次注冊或者服務(wù)網(wǎng)絡(luò)不能根據(jù)用戶的TMSI時必須使用用戶的永久身份IMSI。這時IMSI將在無線鏈路上以明文進(jìn)行傳輸，這就可能會造成用戶身份的泄漏。顯然，GSM系統(tǒng)在用戶身份保密方面存在明顯的缺陷。圖5.1表示了GSM系統(tǒng)中身份識別的過程[10]。

5.33G中已有的身份機(jī)密性設(shè)計

現(xiàn)有的身份機(jī)密的方案如圖:該機(jī)制由訪問的VLR/SGSN發(fā)起，向用戶請求IMSI。用戶有兩種選擇進(jìn)行響應(yīng)，選擇和GSM系統(tǒng)一樣的直接回復(fù)明文IMSI或者使用特有的增強(qiáng)的身份保密機(jī)制來進(jìn)行響應(yīng)。

采用明文的IMSI是為了與第二代通信網(wǎng)絡(luò)保持兼容。一般在3G系統(tǒng)中，移動用戶配置成增強(qiáng)型用戶身份保密機(jī)制[11]。

圖5.2中，HE-message表示包含加密IMSI的消息，其組成如下：HE-message=GIEMUI，EMUI=fgk（SQNuicIMSI）。其中GI表示群身份標(biāo)識，EMUI表示加密IMSI。EMUI是SQNuic和IMSI經(jīng)過fgk函數(shù)加密運(yùn)算得到，SQNuic表示用戶認(rèn)證中心UIC生成的序列號，用于保持認(rèn)證的最新性，GK是用戶入網(wǎng)時與HE/UIC及群中的其它用戶共享的群密鑰。HE為用戶歸屬域。

增強(qiáng)型用戶身份保密機(jī)制將用戶的IMSI以密文形式嵌入HE-message中，VLR/SGSN不能直接解密HE-message，而是根據(jù)HE/UIC-id將HE-message傳送到相應(yīng)的HE/UIC。由HE/UIC根據(jù)GI檢索相應(yīng)的GK，用解密HE-message得到用戶的IMSI，再傳送給VLR/SGSN。這樣做的目的是保證用戶的IMSI不被竊聽。此后VLR/SGSN建立用戶IMSI和TMSI之間的對應(yīng)關(guān)系。以后用戶就用VLR/SGSN分配的TMSI進(jìn)行通信。

增強(qiáng)型用戶身份保密機(jī)制是3G引進(jìn)的，規(guī)定了每個用戶都屬于某一個群，而每個群擁有一個GI。用戶群有一個GK，該密鑰安全的保存在USIM和HE/VLR中。相比2G而言用戶身份的保密性有了較大的改進(jìn)，但我們可以看到，從HE/UIC傳給VLR/SGSN的解密用戶身份IMSI仍然使用了明文方式，因此該方式也還存在一定的弱點(diǎn)，需要進(jìn)一步的改進(jìn)。而且依靠HE/UIC來進(jìn)行消息的解密會使得效率低下。因此下面給出了一個基于公鑰體制下的用戶身份機(jī)密性的實(shí)現(xiàn)方案。

5.4在WPKI基礎(chǔ)上設(shè)計的身份機(jī)密方案

首先由于無線PKI的應(yīng)用，各個PKI實(shí)體都要求具有一個公鑰證書。有了公鑰證書，實(shí)體間才可以通過證書鑒定的方式來建立起信任關(guān)系，也更方便進(jìn)行認(rèn)證。為了保證用戶與其公鑰的一一對應(yīng)。證書權(quán)威需要首先驗(yàn)證終端實(shí)體的身份。

證書頒發(fā)過程可以采用離線的方式，如在USIM的生產(chǎn)過程中就加入初始的用戶的證書，或者也可以采用在線的方式或通過可信任的第三者進(jìn)行證書的辦法?；菊J(rèn)證方案如下圖5.3

在3G系統(tǒng)中，當(dāng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)不能通過TMSI來識別用戶身份時，將使用永久用戶身份標(biāo)識來鑒別用戶身份，特別是在移動用戶第一次在服務(wù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)注冊，以及網(wǎng)絡(luò)不能由用戶在無線鏈路上的TMSI獲得相應(yīng)的IMSI時。用戶的永久身份是一個敏感而且非常重要的數(shù)據(jù)，需要得到很好的保護(hù)，但如上文提到的在GSM中，用戶的永久身份是用明文的形式發(fā)送的，3G系統(tǒng)對此要進(jìn)行安全改進(jìn)。

有了證書之后，用戶首次入網(wǎng)注冊時，就可以使用證書和IMSI一起進(jìn)行注冊了，具體的操作過程如下

符號說明：CertMS用戶證書CertHLRHLR的證書

SKMS用戶的私鑰SKHLRHLR的私鑰

PKHLRHLR的公鑰R1，R2，Ks隨機(jī)數(shù)

同樣在用戶的USIM中，存有CA的公鑰，自己的私鑰，如果已經(jīng)取得自己的證書，則也應(yīng)該保存在USIM中。

注冊過程如下圖5.4：

1．用戶向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起入網(wǎng)登記請求

2．網(wǎng)絡(luò)發(fā)送自己的證書和隨機(jī)數(shù)R1給MS

3．用戶收到網(wǎng)絡(luò)的證書CertHLR，利用CA的公鑰來驗(yàn)證HLR的真實(shí)性，如果通過驗(yàn)證，。首先生成兩個隨機(jī)數(shù)Ks，和R2，利用用戶的私有密鑰對(R2R1)作簽名成為(R2R1)SKMS，再用HLR的公開密鑰PKHLR對Ks作加密，最后利用對稱性加密算法如IDEA或DES對IMSI,CertMS及(R2R1)SKms，以Ks進(jìn)行加密。然后將加密信息發(fā)送到HLR，同時MS存儲R1,R2,Ks，以及CertHLR。

4．網(wǎng)絡(luò)側(cè)收到響應(yīng)后，用自己的私鑰SKHLR解密消息（Ks）PKHLR得到Ks，再用Ks解密（CertMSIMSI(R2R1)SKms）Ks，得到用戶的IMSI和CertMS，首先驗(yàn)證IMSI的合法性，然后使用HLR和CA之間的安全通道向CA發(fā)送用戶的CertMS來獲取用戶相應(yīng)的公鑰PKMS，然后使用用戶的公鑰PKMS來解密(R2R1)SKMS，獲得R2R1，如果R1確實(shí)正確，就產(chǎn)生一個TMSI并把TMSI和IMSI進(jìn)行關(guān)聯(lián)并且存儲存儲在服務(wù)器中，同時存儲R2。至此HLR確認(rèn)MS的合法性。

5．當(dāng)HLR確認(rèn)MS合法之后，則送回第三個信息以及生成會話密鑰，否則拒絕所要求的服務(wù)。首先利用私有密鑰SKHLR對R2作簽名，再以Ks利用對稱性的密碼算法，對TMSI和IMSI及以（R2R1)SKHLR作加密，生成（TMSIIMSI（R2R1）SKHLR）Ks再將信息送至MS，最后利用R1和R2作異或運(yùn)算生成會話密鑰，并且將Ks刪除。HLR的認(rèn)證已經(jīng)完成。

6.MS收到HLR的信息后，利用Ks解開信息，得到TMSIIMSI（R2R1）SKHLR,

首先檢查IMSI是否是自己的IMSI，再來利用HLR的證書驗(yàn)證（R2R1）SKHLR是否等于(R2R1)通過驗(yàn)證，再利用R1和R2作異或運(yùn)算生成會話密鑰，并且保存TMSI在MS中否則表示注冊失敗。

通過以上的注冊過程，在入網(wǎng)過程中，用戶的永久身份標(biāo)識IMSI從頭至尾都沒有用明文的形式在鏈路上傳輸，而得到了網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證并且獲得TMSI用于以后的服務(wù)。所有使用IMSI來向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行認(rèn)證時，通過以上方法就可以保證了用戶的機(jī)密性。

對于安全性的分析：

鏈路上的竊聽者無法獲知用戶的身份，從而無法知道用戶的位置和所進(jìn)行的服務(wù)。同時由于每次的會話密鑰都是由R1和R2產(chǎn)生的，而且Ks是隨機(jī)產(chǎn)生的，竊聽者無法通過多次的比較獲得任何通信的內(nèi)容。而且即使一次會話的密鑰被竊取了，也無法繼續(xù)獲得以后的會話密鑰。因?yàn)槊看蜶1和R2都是重新產(chǎn)生。對于假冒的HLR，即使可以送出第一條明文消息，但是因?yàn)椴痪哂泻戏ǖ腟KHLR所有無法獲得Ks，從而無法繼續(xù)注冊過程。同樣攻擊者惡意假冒MS，即使事先知道CertMS，R1，R2和(R2R1)SKMS。但是對于新的R1無法生成對應(yīng)的新的(R2R1)SKMS來進(jìn)行重放攻擊。至于直接猜測會話密鑰實(shí)際上是不可能的，因?yàn)镽1雖然是明文傳送，但是R2是密文傳送的。

3G系統(tǒng)分為電路域CS和分組域PS，電路域使用TMSI和LAI來表示用戶，TMSI由VLR分配，分組域使用移動用戶分組P-TMSI和路由域標(biāo)識RAI來表示用戶，P-TMSI由SGSN分配[12]。臨時身份TMSI/P-TMSI只有在用戶登記的位置區(qū)和路由區(qū)中才有意義。所以，它應(yīng)該與LAI或RAI一起使用。IMSI和TMSI的關(guān)聯(lián)保存在用戶登記的拜訪位置寄存器VLR/SGSN中。

一旦用戶獲取了P-TMSI/TMSI后，網(wǎng)絡(luò)就可以在接入無線鏈路上識別用戶了。用戶就可以進(jìn)行如下操作：尋呼請求，位置更新請求，連接請求，服務(wù)請求，分離請求，重新建立連接請求等。

但是為了避免長期使用同一臨時身份對TMSI/LAI或P-TMSI/RAI，3G系統(tǒng)采用TMSI的再分配機(jī)制。TMSI的更新是在安全模式建立以后由VLR/SGSN發(fā)起。分配過程如圖5.5

詳細(xì)步驟如下：

（1）VLR/SGSN產(chǎn)生一個新的TMSIn，并將該TMSIn與IMSI的關(guān)系存儲在它的數(shù)據(jù)庫中，然后向CA請求相應(yīng)的IMSI的公鑰PKMS，當(dāng)CA把公鑰發(fā)送回來之后，VLR/SGSN把TMSIn和一個新的位置區(qū)域標(biāo)識經(jīng)過用戶的PKMS加密然后發(fā)送給用戶。

（2）用戶收到之后，使用自己的SKMS解密消息并保存TMSIn并自動刪除與先前TMSIo之間的關(guān)聯(lián)后，向VLR/SGSN發(fā)送應(yīng)答。

（3）VLR/SGSN收到應(yīng)答后，從自己的數(shù)據(jù)庫中刪除與舊的TMSIo的關(guān)聯(lián)，TMSIn用于隨后的用戶身份鑒別。

（4）如果VLR/SGSN沒有收到用戶的確認(rèn)應(yīng)答信息，則網(wǎng)絡(luò)將同時存儲TMSI與IMSI的新的關(guān)聯(lián)和舊的關(guān)聯(lián)。然后在隨后由用戶發(fā)起的業(yè)務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)允許用戶使用新的關(guān)聯(lián)或舊的關(guān)聯(lián)來識別自己的身份。同時網(wǎng)絡(luò)由此可判定用戶所使用的TMSI，并刪除沒有使用的那一對TMSI和IMSI的關(guān)聯(lián)。在另一種情況下，網(wǎng)絡(luò)發(fā)起業(yè)務(wù)，會使用用戶的IMSI來識別用戶，當(dāng)建立連接后，網(wǎng)絡(luò)指示用戶刪除TMSI。這兩種情況下，網(wǎng)絡(luò)隨后都會再次發(fā)起一次TMSI的分配過程。但是如果TMSI的分配失敗次數(shù)達(dá)到一定的門限值，就需要上報給O&M。

當(dāng)移動用戶的位置發(fā)生改變時，如果用戶使用由訪問VLRn分配的TMSIo/LAIo來識別自己，則可以從數(shù)據(jù)庫中正常獲得IMSI。如果不能，訪問VLRn將要求用戶使用自己的永久身份IMSI來進(jìn)行識別就如同用IMSI進(jìn)行首次入網(wǎng)注冊。如果用戶不是使用由拜訪VLRn分配的TMSIo/LAIo來識別自己，則先前訪問的VLRo和新訪問的VLRn相互間交換認(rèn)證數(shù)據(jù)，新的VLRn要求先前VLRo發(fā)送用戶的永久身份，該過程包含在VLR相互之間交換和分發(fā)認(rèn)證數(shù)據(jù)的機(jī)制中。如果先前的VLRo不能連接或者是不能得到用戶的身份，訪問的VLRn將要求用戶使用永久身份IMSI來識別。

至此用戶可以使用TMSI或者IMSI來進(jìn)行入網(wǎng)注冊，而同時保證了身份的機(jī)密性。

6結(jié)論

隨著3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及無線PKI相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，無線PKI在3G系統(tǒng)中的應(yīng)用也會越來越成熟。同時隨著終端處理能力的提升，公鑰體制在實(shí)現(xiàn)用戶身份機(jī)密性的過程中，會相比單鑰體制具有更多的優(yōu)勢。因?yàn)樵趩舞€體制下，用戶的安全依賴于網(wǎng)絡(luò)，而現(xiàn)在使用公鑰技術(shù)來保護(hù)用戶的身份，因?yàn)橛脩舻乃借€只有用戶自己知道，身份的機(jī)密性不再依賴于網(wǎng)絡(luò)。

但是在使用公鑰體制和WPKI相結(jié)合的方案下，需要解決的是更好的保護(hù)用戶證書的安全性，因?yàn)閷τ诰W(wǎng)絡(luò)內(nèi)部來說，盜取證書是可能的。而且對于CA的安全性能也提出了更高的要求。

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