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1、华中科技大学硕士学位论文移动通信原理展示系统的设计与实现姓名：赵军申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：杨宗凯20060508I摘摘 要要移动通信原理展示系统是一种借助计算机软硬件技术仿真手机通话原理，并可通过手机模型的展示装置进行通话体验的原理展示系统。研究该系统的目的在于让用户通过亲身体验了解移动通信的原理，激发用户对未来通信技术的兴趣。同时通过大量高速的数据通信来展示移动通信的未来。本文的移动通信原理展示系统特点在于它是一个跨学科的综合性课题，涵盖了通信技术，软件技术，硬件控制技术以及光电技术。本系统主要包括四个部分：人机界面部分，即时通信部分，虚拟通信网部分以及虚拟通信网控制
2、部分。在回顾移动电话通信原理的基础上，本文结合本虚拟系统的需求，重点针对蜂窝 IP(Cellular IP)网络分析了本系统的总体结构以及工作流程。提出虚拟系统的设计原则，分析了系统的体系结构，在基于 C/S（Client/Server）的分布式架构基础上，从服务器端和客户端进行设计；同时对通信协议、用户的访问控制等相应的技术进行了讨论，从整体架构和技术方面对移动通信原理展示系统进行了设计。从技术上分析了计算机上层软件与底层硬件 CPLD（Complex Programmable Logic Device）通信的方法，并利用其实现了原型系统，就系统的运行机制进行了详细分析，归纳出原型系统的系统
3、特点。本文提出了一种通过计算机软硬件的方式来模拟移动通信原理的方案，该方案能应用于存在类似问题的科普领域中，具有较高的应用价值，推动了科普教育的发展。关键词关键词: 蜂窝 IP， 客户端/服务器， IP 网络多媒体技术， 复杂可编程器件IIAbstractMobile Communication Demo System is a kind of demo system which makes use of computer software and hardware technology to simulate phone calls principles and can be experie
4、nced by phone models display devices. The purpose of the system is to invoke users interest in future communication technology through making users understand the principle of mobile communication by themselves. Meanwhile, the system also aims to reveal the future of mobile communication by large hi
5、gh-speed data communications. This characteristic of the Demo System mentioned in the thesis is that it is a comprehensive interdisciplinary subject, covering communications technology, software technology, hardware control technology and PV technology. The system consists of four main parts: MMI pa
6、rt, real-time communication, virtual communication network and virtual communications network control. Based on principle of mobile telephone communication and combined with the system needs, the paper analyses the overall structure and workflow of the virtual system whilehighlighting the CIP（Cellul
7、ar IP）.Subsequently, the thesis proposed design principles ofvirtual system, analyzed the system architecture, and designed from both the server-side and client-side on the ground of C/S (Client/Server) distributed framework; at the same time it probed into some relative technologies like communicat
8、ion protocols, users access control. And then, the thesis carried out a technical analysis about the communicationmethod between computer software with CPLD（Complex Programmable Logic Device）through which it actualized the prototype. Furthermore, it detailed the system running mechanism and conclude
9、d the features of prototype. Finally, the thesis made a summary and discussed the future prospect of the system. This thesis presents a way through computer software and hardware simulation mobile communications principles. It can be applied to the field of science that have similar problems.The sys
10、tem has higher application value, and promotes the development of science education.Key Words: Cellular IP（CIP） ， Client/Server（C/S） ， Multimedia Over IP（MoIP） ， ComplexProgrammable Logic Device（CPLD）I独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡
11、献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2006 年 5 月 08 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在_年解密后适用本授权数。 本论文属于不保密 。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：赵军 指导教师签名：杨宗凯日期：2006 年 5 月 08 日 日期：
12、2006 年 5 月 08 日11 绪绪 论论1.1 课题背景课题背景随着以计算机、多媒体、通讯、网络、人工智能等为代表的信息收集、处理、加工、传输等技术的飞速发展，信息技术不断渗透到社会生活的各个领域和各个方面，在全球范围内改变着人们的生产方式、生活方式以及思维方式，人类跨入了一个崭新的时代-信息化时代。面对滚滚而来的信息化浪潮，世界上发达国家和地区高度重视信息技术对社会、对教育的影响和作用，重新调整教育的培养目标，制定教育改革方案，采取相应措施，加快推进教育信息化的建设，以全面提高公民特别是青少年的信息素养，培养适应信息化社会的人才，增强本国或本地区综合国力和国际竞争力，迎接新世纪的挑战。
13、科学素质是公民素质的重要组成部分。提高公民科学素质，对于增强公民获取和运用科技知识的能力、改善生活质量、实现全面发展，对于提高国家自主创新能力、建设创新型国家、实现经济社会全面协调可持续发展、构建社会主义和谐社会，都具有十分重要的意义。根据有关调查，我国公民科学素质水平与发达国家相比差距甚大。大多数公民对于基本科学知识了解程度较低，在科学精神、科学思想和科学方法等方面更为欠缺。通过发展科学技术教育、传播与普及，可以尽快使全民科学素质在整体上有大幅度的提高。移动通信原理展示系统就是在此背景下应运而生，本课题旨在运用通信技术，软件技术，硬件控制技术来展示移动通信的原理，普及移动通信的知识，激发人民
14、群众对通信技术的兴趣。本展示系统已应用于某科学中心的科普展项中，并成为该展项的核心技术。研究该系统的意义主要体现在以下几个方面：探索 21 世纪新的沟通手段移动通讯，激发系统体验者对移动通讯的兴趣；拓展和完善现有基础设施的科普教育功能。同时本系统具有跨平台性，本文所采用的系统开发语言是C+，有良好的跨平台性，所以该系统可以在不同的操作系统中使用，免去了因操作系统而带来的不便；由于采用了开源的系统，系统可以很方便地进一步开发，进行功能的扩展。游戏，WAP（Wireless Access Point，无线应用协议）上网功能，本文是在基于开源的系统中开发的，这样可以让研发人员享受开源带来的好处，在此
15、基础上开发出适合自己需要的功能。该系统是基于开源系统自主开发的，具有自主的知识产权。21.2 关键技术关键技术本系统主要是为了让用户在体验移动通话的同时，能够观察到通信信号在通信网络中的流动和切换情况。因此，从系统架构上来讲，首先本系统要提供给用户一个可操作的终端设备，它能够实现类似手机通话的功能，这就要求终端设备之间能够进行多媒体通信；其次本系统还应包含一个用来展示移动通信原理的设备，它能够利用光电的方式让本系统参与人员了解通信的原理。因此，在设计和实现本系统的过程中采用了多方面的技术，其中主要涉及到以下技术：? 手机移动通信原理：本系统主要体现蜂窝 IP 网络1的工作原理，蜂窝 IP 是一
16、种能够应用于现有乃至未来第三代移动通信系统的通信技术，它解决了移动主机微移动性问题。? 即时通信技术的实现：本展项中利用 MoIP（Multimedia Over IP, 多媒体 IP技术）2技术实现局域网内的视频通话的实现。MoIP 技术包括语音（Voiceover IP） 、 视频 （Video Over IP） 、 数据 （Data Over IP） 、 图像 （Picture Over IP）等多种媒体通过 TCP/IP 网络进行通迅传输的模式，是集语音通信、视音频会议、动静态图像传输、呼叫中心、数据传输、远端控制、监控等于一体的全业务 IP 网络模式。? 硬件控制技术的实现：本展项利用 CPLD（Complex Programmable LogicDevice,复杂可编程逻辑器件）和单片机技术实现模拟通信网的链路控制。CPLD 是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路3。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，实现
