信息技術(shù)（第2版）（拓展模塊）拓展模塊 教案匯 張丹陽 項目6-12 區(qū)塊鏈-虛擬現(xiàn)實技術(shù)

使用MicrosoftOfficeProject制定項目計劃時，針對每項任務(wù)是可以分配具體的資源的，比如由某個人完成某項任務(wù)，或者把某項設(shè)備分配到某項任務(wù)，這樣便于項目的管理和人員、設(shè)備的安排及有效利用。通過Project打開需要資源分配的項目，點擊菜單欄中的【視圖】，點擊【資源工作表】。圖1資源工資表界面點擊【資源名稱】下的表格，輸入資源名稱，資源可以是人、設(shè)備或者材料，還可以輸入必要的信息用于計算項目成本。圖2輸入資源必要信息按鍵盤上的F1鍵可了解更多關(guān)于資源類型的幫助。圖3幫助界面雙擊添加的資源，可以在彈出的資源信息窗口上進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置。圖4添加資源詳細(xì)信息界面點擊菜單欄的【甘特圖】返回甘特圖視圖，雙擊一個任務(wù)，在彈出的任務(wù)信息窗口中可以為此任務(wù)分配資源。圖5分配資源界面實訓(xùn)課程項目任務(wù)小組名稱積極參與課堂互動情況生生互助協(xié)同情況學(xué)習(xí)過程中遇到的問題及解決方法離開實訓(xùn)室前規(guī)定操作？（？（？（？（課題名稱模塊10機(jī)器人流程自動化授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第二學(xué)期，學(xué)生情況在知識儲備、學(xué)習(xí)特點和信息素養(yǎng)的情況如下。1.知識儲備學(xué)生在高職或高中已經(jīng)學(xué)習(xí)了信息技術(shù)課程，并且在大一第一學(xué)期已經(jīng)完成了高職信息技術(shù)（基礎(chǔ)模塊）的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)知識和技能。2.學(xué)習(xí)特點授課對象都是零零后的學(xué)生，在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點。（1）喜歡實踐動手操作，厭煩枯燥乏味的理論講解；（2）喜歡任務(wù)式引導(dǎo)，情境設(shè)定，參與其中，厭煩平淡無極的說教；（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（4）偏愛顆粒化、模塊化的學(xué)習(xí)過程，排斥時間冗長的教學(xué)過程；（5）對挑戰(zhàn)性的題目感興趣，對基礎(chǔ)性題目求知欲偏低；（6）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。3.信息素養(yǎng)學(xué)生通過高職或高中信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，但是在數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新方面仍需加強二、教學(xué)內(nèi)容1.知識目標(biāo)2.能力目標(biāo)初步掌握機(jī)器人流程自動化工具的基本操作簡單的軟件機(jī)器人的創(chuàng)建，實施自動化任務(wù)3.素養(yǎng)目標(biāo)通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)等能力1.教學(xué)重點的基本概念、主要特點及應(yīng)用價值八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一課程導(dǎo)入與學(xué)習(xí)任務(wù)(10分鐘)機(jī)器人流程自動化是以軟件機(jī)器人和人工智能為基礎(chǔ)，通過模仿用戶手動操作的過程，讓軟件機(jī)器人自動執(zhí)行大量重復(fù)的、基于規(guī)則的任務(wù)，將手動操作自動化的技術(shù)。如在企業(yè)的業(yè)務(wù)流程中，紙質(zhì)文件錄入、證件票據(jù)驗證、從電子郵件和文檔中提取數(shù)據(jù)、跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)遷移、企業(yè)IT應(yīng)用自動操作等工作，可通過機(jī)器人流程自動化技術(shù)準(zhǔn)確、快速地完成，減少人工錯誤、提高效率并大幅降低運營成本。本模塊主要介紹機(jī)器人流程自動化基礎(chǔ)知識、技術(shù)框架和功能、工具應(yīng)用、軟件機(jī)器人的創(chuàng)建和實施等內(nèi)容?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)】通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.在學(xué)習(xí)過程中認(rèn)真復(fù)習(xí)，梳理記錄好學(xué)習(xí)筆記；2.理解機(jī)器人流程自動化的基本概念，了解機(jī)器人流程自動化的發(fā)展歷程和主流工具;3.了解機(jī)器人流程自動化的系統(tǒng)架構(gòu)、功能及部署模式等;4.熟悉機(jī)器人流程自動化工具的使用過程;5.初步掌握機(jī)器人流程自動化工具基本操作;6.體驗簡單的軟件機(jī)器人的創(chuàng)建，實施自動化任務(wù)。7.感受機(jī)器人流程自動化的魅力，激發(fā)對興趣，拓展視野和思維；8.通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)等能力；9.完成單元考核評價中的相關(guān)任務(wù)。教師活動1.介紹機(jī)器人流程自動化及發(fā)展態(tài)勢。3.介紹機(jī)器人流程自動化小節(jié)的學(xué)習(xí)任學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.明確本小節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)4.思考記錄1.講授教學(xué)法，介紹機(jī)器人流程自動化概述、本節(jié)知識圖譜及學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生了解本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的全貌教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二機(jī)器人流程自動化的基本概念(15分鐘)10.1認(rèn)識機(jī)器人流程自動化10.1.1機(jī)器人流程自動化的基本概念1.什么是機(jī)器人流程自動化RPA(RoboticProcessAutomation)機(jī)器人流程自動化，又稱為數(shù)字化勞動力(DigitalLabor)，是一種智能化軟件，通過模擬并增強人類與計算機(jī)的交互過程，實現(xiàn)工作流程中的自動化。機(jī)器人（R）-模仿人類行為的軟件，如點擊，擊鍵，導(dǎo)航等。流程（P）-為達(dá)到所需結(jié)果所采取的步驟順序。自動化（A）-在沒有任何人為干預(yù)的情況下執(zhí)行過程中的步驟序列?？梢院唵卫斫鉃檐浖C(jī)器人模擬人類在計算機(jī)等數(shù)字化設(shè)備中的操作，來實現(xiàn)自動執(zhí)行一些重復(fù)、繁瑣、大批量的工作任務(wù)，例如通過用戶界面進(jìn)行數(shù)據(jù)提取與清理、訪問電子郵件和系統(tǒng)、執(zhí)行計算、創(chuàng)建文檔和報告以及檢查文件等。2.機(jī)器人流程自動化的特點機(jī)器人流程自動化具有對企業(yè)現(xiàn)有系統(tǒng)影響小，基本不編碼，實施周期短，而且對非技術(shù)的業(yè)務(wù)人員友好等特性。RPA不僅可以模擬人類，而且可以利用和融合現(xiàn)有各項技術(shù)，例如規(guī)則引擎、光學(xué)字符識別、語音識別、虛擬助手、高級分析、機(jī)器學(xué)習(xí)及人工智能等前沿技術(shù)來實現(xiàn)其流程自動化的目標(biāo)。從應(yīng)用上看，機(jī)器人流程自動化具有以下四個特點。RPA適用于高重復(fù)性并且具有既定邏輯的處理流程;RPA既可以獨立工作，也支持人機(jī)交互合作模式;RPA的實施基于現(xiàn)有IT架構(gòu)且企業(yè)無需為其對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行修改;RPA適用于聯(lián)合多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，減少不同系統(tǒng)導(dǎo)致的重復(fù)工作。3.機(jī)器人流程自動化的應(yīng)用價值相對傳統(tǒng)手工完成重復(fù)類工作，RPA流程自動化軟件具有以下三方面應(yīng)用價值。從業(yè)務(wù)層面來看，RPA可以將繁瑣、重復(fù)的流程實現(xiàn)自動化操作，并通過機(jī)器人模擬人類各類軟件以打通企業(yè)上下游業(yè)務(wù)，實現(xiàn)整條業(yè)務(wù)線自動化。從工作層面來看，傳統(tǒng)軟件在數(shù)據(jù)管理環(huán)節(jié)有一定缺失，且存在數(shù)據(jù)質(zhì)量差、手工處理費時費力的痛點，RPA軟件在滿足自動化的基礎(chǔ)上降低人力成本，減少人為失誤，可以24小時不間斷工作，將員工從低效工作中解放出來，以便處理更高階的工作，利于企業(yè)創(chuàng)新。從技術(shù)層面來看，RPA作為自動化流程軟件可以嵌套在其他軟件中完成部門重復(fù)類工作，也可以直接連接頂層軟件而不侵入企業(yè)原有系統(tǒng),增加軟件系統(tǒng)穩(wěn)定性，如圖3-2所示。隨著數(shù)字化時代的到來，利用高新技術(shù)來取代低效率的勞動力付出，是必然的發(fā)展趨勢。圖3-2機(jī)器人流程自動化的應(yīng)用價值教師活動1.講授機(jī)器人流程自動化的定義與特點。2.通過設(shè)問你知道機(jī)器人流程自動化的應(yīng)用價值嗎？通過討論分析，進(jìn)一步加深對機(jī)器人流程自動化的理解。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.參與互動討論，理解機(jī)器人流程自動化的概念。1.講授教學(xué)法，介紹機(jī)器人流程自動化的定義、基本特征等概念，使學(xué)生掌握機(jī)器人流程自動化的概念。2.問題教學(xué)法，互動討論機(jī)器人流程自動化的應(yīng)用價值，促進(jìn)學(xué)生對機(jī)器人流程自動化的理解。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三機(jī)器人流程自動化的發(fā)展歷程與應(yīng)用場景(15分鐘)1.機(jī)器人流程自動化的發(fā)展歷程RPA這個術(shù)語是由BluePrism提出的，同時BluePrism也是RPA領(lǐng)域的先驅(qū)者。BluePrism已經(jīng)得到美國IT研究和咨詢公司Gartner的認(rèn)可，他們已經(jīng)在全球擁有超過100個客戶，并與NHS、埃森哲、Hexaware、HewlettPackardEnterprise、Capgemini、IBM等大型巨頭合作。RPA前驅(qū)早在2000年左右便以“按鍵精靈”的形式出現(xiàn)，更多用于游戲、知識化辦公等桌面級階段。2011年左右，國內(nèi)開始出現(xiàn)最早推出RPA產(chǎn)品的廠商，同年，阿里云RPA的前身“碼?！痹谔詫氄Q生，主要幫助阿里巴巴集團(tuán)小二做運營和服務(wù)售后等自動化。機(jī)器人流程自動化的發(fā)展歷程如圖3-3所示，2015年隨著四大會計事務(wù)所在中國區(qū)應(yīng)用RPA，RPA工具也逐漸被國內(nèi)金融機(jī)構(gòu)所接受，隨后2年，大批RPA廠商開始成立，金融科技廠商、AI廠商也是在這個階段開始轉(zhuǎn)型進(jìn)軍RPA，隨著早期廠商對市場認(rèn)知的教育和產(chǎn)品拓展，2018年更多企業(yè)開始認(rèn)知并接納RPA帶來的價值，并在2019年掀起一股資本浪潮。圖3-3機(jī)器人流程自動化的發(fā)展歷程未來，技術(shù)成熟度提升、不同行業(yè)應(yīng)用場景的挖掘仍會在較長一段時間伴隨RPA市場。2.機(jī)器人流程自動化的發(fā)展趨勢（1）與AI技術(shù)集合延伸RPA能力邊界RPA與AI能力的結(jié)合，可以提升感知非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)能力和聊天機(jī)器人聯(lián)動能力，幫助RPA提升易用性，業(yè)務(wù)端應(yīng)用向前端遷移。除此之外，AI還能幫助RPA更好處理軟件環(huán)境的變化，降低運維成本，滿足客戶智能審批、智能合規(guī)、智能信貸流程、智能風(fēng)控等要求，在復(fù)雜應(yīng)用場景中幫助RPA構(gòu)筑高壁壘。圖3-4RPA+AI的發(fā)展趨勢（2）RPA應(yīng)用將向金融以外行業(yè)拓展，政務(wù)需求潛力漸顯RPA應(yīng)用不受行業(yè)和部門限制，但是一直以來，RPA的發(fā)力點仍主要落在金融、財稅等信息化程度高、流程標(biāo)準(zhǔn)化程度高、重復(fù)性工作多、耗費人力大的行業(yè)和場景。相對于金融行業(yè)，制造、電信、醫(yī)療、政務(wù)等亟需轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)行業(yè)對RPA產(chǎn)品都有一定訴求，但滲透率并不理想。政務(wù)行業(yè)雖然存在標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的場景，且人員短缺，但由于對人效考核制度不完善，對RPA的投入動力不足。近兩年隨著智慧政務(wù)的推進(jìn)，利用AI和其他自動化軟件提升政府部門在辦公、監(jiān)管、服務(wù)、決策等效率的提升成為共識。未來，RPA廠商協(xié)助傳統(tǒng)企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型將成為行業(yè)增長新的發(fā)力點。3.機(jī)器人流程自動化的應(yīng)用場景（1）機(jī)器人流程自動化在金融行業(yè)的應(yīng)用場景在金融行業(yè)，許多銀行系統(tǒng)部署時間較長，存在諸如流程復(fù)雜、系統(tǒng)之間無法打通、數(shù)據(jù)割裂的痛點，需要大量人工操作，新增需求開發(fā)周期長，難以適應(yīng)當(dāng)前市場環(huán)境的變化，RPA可以幫助金融從業(yè)人員快速地改善業(yè)務(wù)流程，大幅縮短開發(fā)周期。除此之外，RPA還可以簡化流程降低風(fēng)險，人為操作業(yè)務(wù)流程時會存在大量風(fēng)險，如盜取數(shù)據(jù)、篡改數(shù)據(jù)、輸入錯誤數(shù)據(jù)等，但是RPA作為數(shù)字員工可以基于一定規(guī)則自動執(zhí)行大量重復(fù)、枯燥的業(yè)務(wù)，保證處理的準(zhǔn)確度。RPA+AI有助于拓展在金融行業(yè)復(fù)雜場景的應(yīng)用，如圖3-5所示。得益于人工智能的快速發(fā)展，可以通過RPA+AI來應(yīng)對那些繁瑣、復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，完成復(fù)雜應(yīng)用場景的流程替代。圖3-5RPA在金融行業(yè)的應(yīng)用場景（2）機(jī)器人流程自動化在制造業(yè)的應(yīng)用場景在制造業(yè)，RPA簡化復(fù)雜后臺運營流程，降低手工作業(yè)失誤率，如圖3-6所示。在制造業(yè)的生產(chǎn)流程中，有許多需要快速完成的重復(fù)性工作場景，目前RPA已經(jīng)應(yīng)用在如物料清單自動生成自動化跟蹤、采購訂單創(chuàng)建與管理、工廠記錄管理及報告等制造業(yè)典型場景等，減少業(yè)務(wù)操作流程中人為操作失誤所帶來的非計劃停機(jī)損失。除此之外，RPA還可應(yīng)用于制造企業(yè)的財會領(lǐng)域(如AP自動化、運費等級和付款審計等)、運營環(huán)節(jié)(如庫存、SKU更新、銷售、定價報告創(chuàng)建、MES集成等)、客服環(huán)節(jié)(如訂單更正、與供應(yīng)商溝通、向客戶發(fā)送更新等)以及合規(guī)方面(GDPR要求的客戶記錄更新)。RPA作為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵推動因素，可以有效簡化和優(yōu)化復(fù)雜的后臺運營流程，幫助企業(yè)降本提效。圖3-6RPA在制造業(yè)的應(yīng)用場景（3）機(jī)器人流程自動化在電商零售業(yè)的應(yīng)用場景零售業(yè)供應(yīng)鏈鏈條長和結(jié)算交易環(huán)節(jié)步驟多，天然存在適合RPA部署的底座。隨著電商行業(yè)快速發(fā)展，一些傳統(tǒng)的線下零售企業(yè)也不斷向線上銷售轉(zhuǎn)型，但是轉(zhuǎn)型過程中，線上電商平臺和線下門店等各銷售渠道銷售數(shù)據(jù)分散，電商平臺與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相互獨立，需要手動實時更新銷售數(shù)據(jù)和庫存信息，在數(shù)據(jù)的遷移過程中往往耗費大量人力，且可能會出現(xiàn)致命錯誤。RPA可以根據(jù)預(yù)設(shè)的操作規(guī)則，模擬人工復(fù)制粘貼，無需協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)接口，自動導(dǎo)出電商平臺的銷售數(shù)據(jù)，批量寫入ERP系統(tǒng)，也能將ERP系統(tǒng)的最新庫存數(shù)據(jù)，通過批量錄入的方式及時更新到電商系統(tǒng)后臺。類似的場景還有生產(chǎn)管理、供應(yīng)鏈管理、銷售分析、營銷管理、網(wǎng)站數(shù)據(jù)導(dǎo)入、訂單數(shù)據(jù)自動處理、客服系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)監(jiān)控到產(chǎn)品定價比較、單據(jù)數(shù)字化等，通過RPA技術(shù)都可以輕松實現(xiàn)，越來越多零售企業(yè)意識到數(shù)字化對于毛利率提升的重要性，如圖3-7所示。圖3-7RPA在電商零售業(yè)的應(yīng)用場景（4）機(jī)器人流程自動化在政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用場景解決政務(wù)部門系統(tǒng)分散等問題，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)升級隨著近年來政務(wù)部門信息化的建設(shè)，政府業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)逐步完善，政務(wù)的運行也在由原來的手工作業(yè)慢慢向智慧作業(yè)轉(zhuǎn)變，但是也帶來了諸多亟待解決的問題。不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間還是存在難以打通的問題，各個機(jī)構(gòu)和部門的業(yè)務(wù)網(wǎng)站大多仍處于分散狀態(tài)。通過RPA和OCR、NLP等技術(shù)的結(jié)合代替人工來自動分析文檔內(nèi)容并進(jìn)行處理，一方面針對異常事件的處理更加快速有效，節(jié)約大量人力成本;另一方面也能快速應(yīng)對業(yè)務(wù)場景變動或者客戶系統(tǒng)升級所帶來的新增需求，如圖3-8所示。圖3-8RPA在政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用場景教師活動講授機(jī)器人流程自動化的發(fā)展歷程、發(fā)展趨勢和應(yīng)用場景。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解機(jī)器人流程自動化的發(fā)展歷程、發(fā)展趨勢和應(yīng)用場景。1.講授教學(xué)法，通過介紹機(jī)器人流程自動化的發(fā)展歷程、發(fā)展趨勢和應(yīng)用場景，使學(xué)生了解機(jī)器人流程自動化的發(fā)展發(fā)展脈絡(luò)與趨勢1.講授教學(xué)法，通過介紹機(jī)器人流程自動化在金融、制造、電商零售和政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用，使學(xué)生了解機(jī)器人流程自動化的典型應(yīng)用場景教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四RPA系統(tǒng)架構(gòu)、功能及部署模式(15分鐘)1RPA系統(tǒng)架構(gòu)與功能目前大多數(shù)RPA平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由設(shè)計平臺、機(jī)器人、控制平臺的標(biāo)準(zhǔn)三件套組成，如圖所示。圖10-12RPA平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計平臺：設(shè)計平臺主要完成在可視化界面的流程編輯工作，是RPA的規(guī)劃者，利用可視化界面設(shè)計出各種自動化的流程。一般通過內(nèi)置豐富的預(yù)構(gòu)建活動模板，并集成多種編程語言來提升產(chǎn)品易用性、可擴(kuò)展性和編輯效率。機(jī)器人：機(jī)器人則是在設(shè)計器完成流程設(shè)置后負(fù)責(zé)執(zhí)行操作，運行方式有無人值守和有人值守2種模式，無人值守可在包括虛擬環(huán)境的多種環(huán)境下運行;有人值守需人來控制流程開關(guān)，可以根據(jù)應(yīng)用場景的需求來進(jìn)行選擇?？刂破脚_：控制平臺則相當(dāng)于領(lǐng)導(dǎo)者，負(fù)責(zé)集中調(diào)度、管理、風(fēng)險監(jiān)控和監(jiān)控所有機(jī)器人和流程。包括機(jī)器人集群管理、流程任務(wù)分發(fā)、定時計劃，提高了機(jī)器人的利用率。2RPA系統(tǒng)的開發(fā)流程與部署（1）RPA機(jī)器人的開發(fā)流程（1）流程開發(fā)及配置：開發(fā)人員設(shè)計平臺上制定詳細(xì)的指令并將他們發(fā)布到機(jī)器上，具體包括應(yīng)用配置、數(shù)據(jù)輸入、驗證客戶端文件、創(chuàng)建測試數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)加載以及生成報告。（2）用戶通過控制平臺給機(jī)器人分配任務(wù)并監(jiān)視它們的活動，將流程操作實現(xiàn)為獨立的自動化任務(wù)，交由軟件機(jī)器人執(zhí)行，審查并解決任何異?；蜻M(jìn)行升級。（3）機(jī)器人位于虛擬化或物理環(huán)境中，不需要與系統(tǒng)開放任何接口，僅需通過用戶界面與各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)（包括ERP、SAP、CRM、OA等）交互，完全模擬人類操作，自動執(zhí)行日常的勞動密集且重復(fù)的任務(wù)。（2）RPA系統(tǒng)的部署模式RPA的部署模式通常分為開發(fā)型RPA、本地部署型RPA（On-premises）和云型（SaaS型）RPA三種類型。（1）開發(fā)型RPA開發(fā)型RPA使用通用編程語言和API自動執(zhí)行。API即應(yīng)用程序編程接口，可以輕松完成最初需要復(fù)雜編程的進(jìn)程。通過簡單編程，開發(fā)型RPA即可處理復(fù)雜的任務(wù)流程。企業(yè)可根據(jù)自身環(huán)境、辦公系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程等，靈活制定方案，創(chuàng)建流程腳本，打造專屬的RPA機(jī)器人。優(yōu)點：擴(kuò)展可自動化的業(yè)務(wù)范圍，減少操作環(huán)境的限制。缺點：需要一定的編程知識，企業(yè)中若無專業(yè)IT人員，則需要聘請專家。定制專屬RPA需要投入更多人力、財力，交付所需的時間也相對較長。（2）本地部署型RPA（On-premises型）部署RPA軟件系統(tǒng)時，通常會將本地部署型（On-premises型）與云型（SaaS型）進(jìn)行比較。本地部署型RPA，是在企業(yè)內(nèi)部的服務(wù)器和電腦上安裝并運行RPA軟件，基于特定模板（如規(guī)則、宏、腳本等）來推進(jìn)業(yè)務(wù)流程的自動化。優(yōu)點：可通過自定義與企業(yè)內(nèi)部其他系統(tǒng)配合使用，還可根據(jù)企業(yè)安全策略進(jìn)行構(gòu)建。一般而言，本地部署型RPA比開發(fā)型RPA價格略低。缺點：可能與企業(yè)自身業(yè)務(wù)流程不完全匹配。某些情況下，企業(yè)可能需要更改業(yè)務(wù)流程。（3）云型（SaaS型）RPA通過云（云計算）提供的RPA被稱為云型（SaaS型）RPA。它無需安裝在電腦上，只要有互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，就可以在申請后立即使用。云型RPA可登錄網(wǎng)上的云服務(wù)平臺，在云環(huán)境中部署RPA軟件機(jī)器人，并使Web瀏覽器任務(wù)自動化，提高流程效率。優(yōu)點：部署成本較低，成果轉(zhuǎn)化快，可從小規(guī)模業(yè)務(wù)開始摸索逐漸拓寬業(yè)務(wù)自動化范圍。存儲在云端，不受場所限制，操作簡便。缺點：自動化程度有限，僅限于Web瀏覽器任務(wù)，很難與云服務(wù)之外的部門合作。（4）如何選擇RPA部署模式RPA部署模式的選擇應(yīng)該根據(jù)企業(yè)規(guī)模、自身需求和經(jīng)營狀況而定。大型企業(yè)可根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行定制，業(yè)務(wù)的處理量越大、類型越多，部署RPA技術(shù)的效果就越明顯。換言之，由于RPA的投資回報率（ROI）高，效益大于成本，因此可以選擇投資費用較高的開發(fā)型RPA和本地部署型RPA。另一方面，對于中小企業(yè)而言，業(yè)務(wù)量相對較少，投資費用有限，更適合通過部署云型RPA實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的自動化。教師活動學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.理解區(qū)塊鏈的中心化、共識機(jī)制、可追溯性以及高度信任四個主要特征。4.思考記錄1.講授教學(xué)法，通過介紹RPA系統(tǒng)架構(gòu)、功能及部署模式，使學(xué)生理解其應(yīng)用特點環(huán)節(jié)五機(jī)器人流程自動化的主流工具與應(yīng)用體驗(20分鐘)1機(jī)器人流程自動化的主流工具（1）UipathUipath成立于2005年，是目前市場上最受歡迎的RPA自動化工具，UiPath平臺提供了一整套工具，用于發(fā)現(xiàn)工作流并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭删庉嫼驼{(diào)整的自主流程，Uipath的優(yōu)點在于它為想要學(xué)習(xí)，練習(xí)和實施RPA的人們提供了社區(qū)版，如圖3-9所示。圖3-9Uipath的自動化工具UiPath平臺主要包括UiPathStudio、UiPathRobot、UiPathOrchestractor三個產(chǎn)品。UiPathStudio：主要是UiPath的編輯工具，利用他得圖形化界面或者變成功能，可以方便地設(shè)計出各種自動化的流程。UiPathRobot：主要使用來執(zhí)行有Studio創(chuàng)建的自動流程，是流程按照設(shè)計的方式運行下去。Robot的運行方式有兩種，一種是不需要人工參與的，即不需要人工監(jiān)控，可運行在各種環(huán)境下，包括虛擬環(huán)境；另一種則是需要人工參與的，需要人控制流程開關(guān)。UiPathOrchestrator：是一種基于web的程序，他主要用來幫助客戶實現(xiàn)實施，計劃管理，監(jiān)控和管理Robot及各種流程。從而可以實現(xiàn)由中心工作組進(jìn)行對業(yè)務(wù)掌控。UiPath的超自動化平臺融合機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言理解等AI技術(shù)，讓AI和RPA深度融合并應(yīng)用于企業(yè)核心業(yè)務(wù)中，為自動化優(yōu)先時代提供可落地的方法論。依托AI賦能，UiPath超自動化平臺可以在完全透明和可控的前提下發(fā)現(xiàn)與管理自動化相關(guān)的潛在機(jī)會。此外，超自動化平臺所提供的高級分析工具還能幫助企業(yè)從更多維度及時深入地分析業(yè)務(wù)結(jié)果和衡量運營表現(xiàn)，如圖3-10所示。圖3-10UiPath的超自動化平臺（2）BluePrism機(jī)器人過程自動化這個術(shù)語是由BluePrism提出的，同時BluePrism也是RPA領(lǐng)域的先驅(qū)者。主要特點：人工智能投資規(guī)模較大，其中包括機(jī)器視覺和情感分析；版本7中的解密功能為檢測和提取掃描文檔的結(jié)構(gòu)提供了更多選項。主要用例：通過集成更多數(shù)據(jù)源來區(qū)分客戶體驗，并具有合規(guī)性和數(shù)據(jù)完整性（3）來也科技的UiBotRPA/academy/rpa/study來也科技創(chuàng)辦于2015年，由常春藤盟校博士團(tuán)隊發(fā)起，核心技術(shù)涵蓋機(jī)器人流程自動化、流程挖掘、自然語言處理、智能對話交互、文字識別與圖像識別等。旗下有來也UiBotRPA和吾來對話機(jī)器人兩款產(chǎn)品。來也UiBotRPA產(chǎn)品主要包含創(chuàng)造者、勞動者、指揮官、魔法師四大模塊，可模擬人在計算機(jī)上的操作，按照一定的規(guī)則自動執(zhí)行任務(wù)，如處理郵件，大批量生成報告，進(jìn)入CRM系統(tǒng)執(zhí)行特定任務(wù)等；智能對話機(jī)器人平臺“吾來”功能性強大，無需編程和部署，可快速上線，如圖3-11所示，目前已成功應(yīng)用到零售、母嬰、旅游、教育、通信、汽車和金融等行業(yè)，助力政企多場景實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型。圖3-11來也科技的UiBotRPA和“吾來”智能對話機(jī)器人平臺（4）阿里云的RPA2011年誕生于阿里巴巴集團(tuán)淘寶平臺，普遍賦能集團(tuán)內(nèi)部，如天貓、淘寶、飛豬、集團(tuán)財務(wù)、菜鳥、螞蟻金服等，曾經(jīng)獲得淘寶年度創(chuàng)新獎和集團(tuán)特殊貢獻(xiàn)獎。2016年正式上線后，已為電商、金融、制造、政務(wù)等多個領(lǐng)域輸出行業(yè)解決方案，平均提高效能500%。目前阿里云RPA發(fā)布了3.0版本，采用python開發(fā)引擎，擁有強大的控件錄制功能、豐富的SDK能力以及更私密的數(shù)據(jù)安全措施，并且在與Office相關(guān)的控件上有自己獨特的優(yōu)勢。（5）藝賽旗公司的IS-RPA成立于2011年，總部位于上海，是一家做機(jī)器人流程自動化IS-RPA(i-SearchRoboticProcessAutomation)產(chǎn)品、UEBA（UserandEntityBehaviorAnalytics）和雙錄系統(tǒng)解決方案（CSM：CounterServiceMonitor）的軟件廠商，為客戶提供企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)跨平臺整合、云安全管理、大數(shù)據(jù)安全分析、用戶行為收集分析、應(yīng)用操作錄屏審計、客服行為可視化質(zhì)檢、銀行柜面交易監(jiān)控及分析。2.體驗機(jī)器人流程自動化工具按鍵精靈是一個模擬鼠標(biāo)鍵盤動作的軟件。通過制作腳本，可以讓按鍵精靈代替雙手，自動執(zhí)行一系列鼠標(biāo)鍵盤動作，按鍵精靈簡單易用，不需要任何編程知識就可以作出功能強大的腳本，只要在電腦前用雙手可以完成的動作，按鍵精靈都可以替代完成。現(xiàn)在，我們以國產(chǎn)“按鍵精靈”軟件為例，來錄制一個自動登錄網(wǎng)站，并對整個頁面進(jìn)行瀏覽的腳本，來體驗機(jī)器人流程自動化工具的使用。教師活動1.講授機(jī)器人流程自動化的主流工具。2.以國產(chǎn)“按鍵精靈”軟件為例，體驗機(jī)器人流程自動化工具的使用。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解機(jī)器人流程自動化的主流工具。4.體驗機(jī)器人流程自動化工具的使用。5.思考記錄1.講授教學(xué)法，通過介紹講授機(jī)器人流程自動化的主流工具，使學(xué)生了解其主流工具2.練習(xí)法，通過體驗機(jī)器人流程自動化工具的使用，進(jìn)一步加強學(xué)生對機(jī)器人流程自動化的理解。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)六考核評價與課堂小節(jié)(15分鐘)1.考核評價2.課堂小結(jié)教師活動1.組織學(xué)生完成考核測試試卷。2.學(xué)生活動2.1.通過考核評價，了解學(xué)生對本小節(jié)知識技能的掌握情況。2.通過九、反思與改進(jìn)課題名稱模塊11現(xiàn)代通信技術(shù)授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第二學(xué)期，學(xué)生情況在知識儲備、學(xué)習(xí)特點和信息素養(yǎng)的情況如下。1.知識儲備學(xué)生在高職或高中已經(jīng)學(xué)習(xí)了信息技術(shù)課程，并且在大一第一學(xué)期已經(jīng)完成了高職信息技術(shù)（基礎(chǔ)模塊）的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)知識和技能。2.學(xué)習(xí)特點授課對象都是零零后的學(xué)生，在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點。（1）喜歡實踐動手操作，厭煩枯燥乏味的理論講解；（2）喜歡任務(wù)式引導(dǎo)，情境設(shè)定，參與其中，厭煩平淡無極的說教；（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（4）偏愛顆粒化、模塊化的學(xué)習(xí)過程，排斥時間冗長的教學(xué)過程；（5）對挑戰(zhàn)性的題目感興趣，對基礎(chǔ)性題目求知欲偏低；（6）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。3.信息素養(yǎng)學(xué)生通過高職或高中信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，但是在數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新方面仍需加強二、教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代通信技術(shù)知識圖譜1.知識目標(biāo)（1）理解通信技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、移動通信技術(shù)、5G技術(shù)等概念，掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識；（2）了解現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展歷程及未來趨勢；（3）熟悉移動通信技術(shù)中的傳輸技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)等；（4）了解5G的應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)；（5）掌握5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，掌握5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程；（6）了解藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、射頻識別、衛(wèi)星通信、光纖通信等現(xiàn)代通信技術(shù)的特點和應(yīng)用場景；（7）了解現(xiàn)代通信技術(shù)與其他信息技術(shù)的融合發(fā)展。2.能力目標(biāo)移動通信技術(shù)中的傳輸技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)；初步5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，掌握5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程。3.素養(yǎng)目標(biāo)通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)等能力1.教學(xué)重點5G的應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程講解現(xiàn)代通信技術(shù)的基本概念講解現(xiàn)代通信技術(shù)的基本概念講解現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展歷程講解5G應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)講解5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點、5G建設(shè)流程八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一課程導(dǎo)入與學(xué)習(xí)任務(wù)(10分鐘)通信技術(shù)是實現(xiàn)人與人之間、人與物之間、物與物之間信息傳遞的一種技術(shù)?，F(xiàn)代通信技術(shù)將通信技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)等新技術(shù)相結(jié)合，其發(fā)展具有數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化和個人化的特點?，F(xiàn)代通信技術(shù)是大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，以5G為代表的現(xiàn)代通信技術(shù)是中國新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要領(lǐng)域。本主題包含現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)、5G技術(shù)、其他現(xiàn)代通信技術(shù)等內(nèi)容。本主題包含現(xiàn)代通信技術(shù)的基本概念、發(fā)展歷程、移動通信、第五代移動通信技術(shù)（5G）、其他常見的現(xiàn)代通信技術(shù)、與其他信息技術(shù)的融合等內(nèi)容。【學(xué)習(xí)任務(wù)】通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.在學(xué)習(xí)過程中認(rèn)真復(fù)習(xí)，梳理記錄好學(xué)習(xí)筆記；2.理解通信技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、移動通信技術(shù)、5G技術(shù)等概念，掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識；3.了解現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展歷程及未來趨勢；4.熟悉移動通信技術(shù)中的傳輸技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)等；5.了解5G的應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)；6．掌握5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，掌握5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程；7.了解藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、射頻識別、衛(wèi)星通信、光纖通信等現(xiàn)代通信技術(shù)的特點和應(yīng)用場景；8.了解現(xiàn)代通信技術(shù)與其他信息技術(shù)的融合發(fā)展。9.感受5G的魅力，激發(fā)對興趣，拓展視野和思維；10.通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)等能力；11.完成單元考核評價中的相關(guān)任務(wù)。教師活動1.介紹現(xiàn)代通信技術(shù)導(dǎo)入。3.介紹現(xiàn)代通信技術(shù)小節(jié)的學(xué)習(xí)任學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.明確本小節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)4.思考記錄1.講授教學(xué)法，介紹現(xiàn)代通信技術(shù)概述、本節(jié)知識圖譜及學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生了解本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的全貌教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二了解現(xiàn)代通信技術(shù)的基本知識(40分鐘)11.1認(rèn)知現(xiàn)代通信技術(shù)本節(jié)介紹現(xiàn)代通信技術(shù)的概念、發(fā)展歷史、技術(shù)基礎(chǔ)、特性、分類等，認(rèn)識現(xiàn)代通信技術(shù)的重要性，并對通信系統(tǒng)的組成有初步的了解。11.1.1現(xiàn)代通信技術(shù)的基本概念1.通信的概念（1）通信是什么？簡單來說，通信就是信息的傳遞。在人類社會里，為滿足生產(chǎn)和生活的需要，人們在進(jìn)行思想感情的交流以及知識的獲取等方面都離不開信息的傳遞。古代的烽火臺、金鼓、旌旗；當(dāng)今的書信、電報、電話、可視電話、電視等都是傳遞信息的方式。廣義地說，通信就是由一地向另一地傳遞信息。隨著人類社會文明、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信所傳遞的信息形式越來越多，不僅有語言、符號、文字、音樂，還包括數(shù)據(jù)、圖片、圖像和文本等。實現(xiàn)這些消息的傳遞可采用各種各樣的通信方式，在諸多通信方式中，利用“電”來傳遞信息的通信方式—電通信，能使消息幾乎在任意通信距離上實現(xiàn)既迅速、有效，又準(zhǔn)確、可靠的傳遞，縮短了通信雙方的時間和距離的差異，因而得到飛速的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用。電話、傳真、可視電話、數(shù)據(jù)傳輸、電視、廣播、雷達(dá)、遙測、遙控等均屬于“電”通信方式。（2）通信的類比案例—烽火戲諸侯烽火本是古代敵寇侵犯時的緊急軍事報警信號。由國都到邊鎮(zhèn)要塞，沿途都遍設(shè)烽火臺。西周為了防備犬戎的侵?jǐn)_，在鎬京附近的驪山（在今陜西臨潼東南）一帶修筑了20多座烽火臺，每隔幾里地就是一座。一旦犬戎進(jìn)襲，首先發(fā)現(xiàn)的哨兵立刻在臺上點燃烽火，鄰近烽火臺也相繼點火，向附近的諸侯報警。諸侯見了烽火，知道京城告急，天子有難，必須起兵勤王，趕來救駕。虢石父獻(xiàn)計令烽火臺平白無故點起烽火，招引諸侯前來白跑一趟，以此逗引褒姒發(fā)笑。古代的烽火臺如圖11-2所示。圖11-2烽火臺11.1.2現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展歷程古代人們通過人力、馬力、旗語、金屬的撞擊聲、鼓聲、書信等原始手段進(jìn)行消息的傳遞?，F(xiàn)代通信主要通過電信號來傳遞信息?，F(xiàn)代通信始于1837年莫爾斯有線電報的誕生。在短短的一百八十多年間，現(xiàn)代通信技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。從早期的只能表示幾個字符的有線電報，到能夠互相對話的有線電話；從只能發(fā)送簡單話語的無線電報，到隨時隨地都能收到信息的傳呼機(jī)，再到能夠隨時隨地都能通信的手機(jī)；從真空管到晶體管，再到集成電路，通信設(shè)備從巨無霸變成了掌中寶；從簡單的手機(jī)語音通信，到現(xiàn)在的微信、視頻聊天、手機(jī)直播帶貨、手游電競；從第一代的手機(jī)“大哥大”，到直板手機(jī)霸主“諾基亞”，再到開創(chuàng)智能機(jī)時代的“蘋果”，現(xiàn)代通信技術(shù)的變化真可謂一日千里。最能體現(xiàn)現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展的技術(shù)便是移動通信技術(shù)的發(fā)展，它與人們的生活息息相關(guān)，從最早的第一代移動通信開始，我們便結(jié)識了“大哥大”手機(jī)，這種重量級的移動電話，厚實笨重，狀如黑色磚頭，重量都在一斤以上，不僅可以用來打電話，更是一件防身的利器，1G是模擬制式的。第二代移動通信是數(shù)字制式的，典型的技術(shù)是GSM，這個時代的王者是諾基亞，屬于直板機(jī)的天下。第三代移動通信已是數(shù)字的，這一代主要是發(fā)展了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，2G的業(yè)務(wù)只能是語音業(yè)務(wù)，但到了3G，用戶就可以簡單的瀏覽一下網(wǎng)頁，但這時的網(wǎng)速還不行。第四代移動通信在3G的基礎(chǔ)上有了很大的進(jìn)步，人們已經(jīng)可以通過手機(jī)在線聽音樂、看視頻、打游戲，可謂“4G改變生活”，確實是這樣，在4G的時代，智能手機(jī)也得到了飛速的發(fā)展。現(xiàn)在，我們又迎來了第五代移動通信，即5G。我們說“5G改變社會”，這一點已經(jīng)逐漸地呈現(xiàn)在我們眼前。5G包含三大應(yīng)用場景，即大帶寬、高可靠低延時、海量連接。5G會結(jié)合當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能技術(shù)賦能所有行業(yè)。11.1.3現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)知識1.通信系統(tǒng)模型（1）通信系統(tǒng)一般模型通信系統(tǒng)是指完成信息傳輸過程的一切設(shè)備和傳輸媒質(zhì)。通信系統(tǒng)的一般模型如圖11-3所示，能實現(xiàn)消息從發(fā)送端送到接收端。圖11-3通信系統(tǒng)的一般模型圖11-3中，信源是消息的發(fā)源地，作用是把消息轉(zhuǎn)換成原始電信號；為了使這個原始電信號適合在信道中傳輸，即將信源與信道匹配起來，在發(fā)送端通過發(fā)送設(shè)備對其進(jìn)行某種變換后送入信道；信道是指信號的傳輸媒質(zhì)，可分為有線與無線兩大類；在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備的功能恰好相反，目的是從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號，而信宿是傳輸消息的目的地，將原始電信號還原成相應(yīng)的消息；圖中的噪聲是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處噪聲的集中表示。（2）模擬通信系統(tǒng)模型通信中傳輸?shù)南⒖煞謨纱箢悾阂活愂菭顟B(tài)連續(xù)變化的消息，稱為模擬消息，如語音、圖像等；另一類是狀態(tài)離散的消息，稱為數(shù)字消息，如符號、數(shù)據(jù)等。按照信道中傳輸信號的特征是模擬信號還是數(shù)字信號，可以把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。信道中傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，其模型如圖11-4所示。圖11-4模擬通信系統(tǒng)模型（3）數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)的模型如圖11-5所示。圖11-5中應(yīng)包含同步環(huán)節(jié)，但由于數(shù)字通信中有3種同步方式，且每種方式的位置又不是固定的，故圖中沒有示出。圖11-5數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖8-5中，編碼和譯碼組成一對環(huán)節(jié)，編碼包括信源編碼和信道編碼。信源編碼的主要任務(wù)是提高數(shù)字信號傳輸?shù)挠行?，包括?shù)/模轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)壓縮。信道編碼的主要任務(wù)是提高數(shù)字信號傳輸?shù)目煽啃?。?shù)字調(diào)制與數(shù)字解調(diào)構(gòu)成一對環(huán)節(jié)，其作用與模擬通信系統(tǒng)中的調(diào)制與解調(diào)作用相同，不同的是這里的調(diào)制與解調(diào)的是數(shù)字信號。上述所列數(shù)字通信的有些環(huán)節(jié)（如編碼與譯碼、調(diào)制與解調(diào)）并不是必需的，它可根據(jù)不同的條件和要求決定是否采用。沒有調(diào)制器與解調(diào)器環(huán)節(jié)，直接傳輸基帶信號的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。目前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，都是已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用的通信方式。綜合模擬通信和數(shù)字通信的各自特點，數(shù)字通信與模擬通信相比有以下優(yōu)點。①數(shù)字傳輸?shù)目乖肼暎纯垢蓴_）能力強，數(shù)字信號傳輸中可通過中繼再生消除噪聲的累積。②數(shù)字通信可以通過差錯控制編碼技術(shù)，提高通信的可靠性。③便于利用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字信息進(jìn)行處理。④數(shù)字信息易于加密，且保密性強。⑤數(shù)字通信可以傳遞各種消息（模擬的和離散的），使通信系統(tǒng)靈活性好、通用性強。⑥數(shù)字通信采用數(shù)字集成電路，具有體積小、重量輕、可靠性高及調(diào)整調(diào)試方便的優(yōu)點。但是，數(shù)字通信與模擬通信相比較為突出的缺點是其信號占有的頻帶寬。如一路模擬電話僅占4kHz帶寬，而一路數(shù)字電話要占20～64kHz的帶寬。然而由于毫米波通信和光纖通信的出現(xiàn)，帶寬問題得到解決，數(shù)字通信將逐步取代模擬通信。2.通信系統(tǒng)的分類及通信方式（1）通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)有多種分類方法，下面介紹常見的5種通信系統(tǒng)的分類方法。①按通信業(yè)務(wù)類型分類根據(jù)通信業(yè)務(wù)類型的不同，通信系統(tǒng)可分為電報通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)等。②按調(diào)制方式分類按照信道中傳輸?shù)男盘柺欠窠?jīng)過調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和頻帶傳輸。③按信號特征分類按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)兩類。模擬通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號，數(shù)字通信系統(tǒng)則傳輸數(shù)字信號。④按傳輸媒介分類按傳輸媒介，通信系統(tǒng)分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)。有線通信系統(tǒng)以傳輸纜線作為傳輸媒介，傳輸媒介包括電纜通信、光纖通信等；無線通信系統(tǒng)是無線電波在自由空間傳播信息，包括微波通信、衛(wèi)星通信等。⑤按信號復(fù)用方式分類按信號復(fù)用方式，通信系統(tǒng)又可分為頻分復(fù)用（FDM）、時分復(fù)用（TDM）和碼分復(fù)用（CDM）等系統(tǒng)。（2）通信方式通信系統(tǒng)中有多種通信方式，它可按不同的方法劃分如下。①按傳輸?shù)姆较蚺c時間關(guān)系劃分對于點對點的通信，按傳輸?shù)姆较蚺c時間關(guān)系，通信方式可分單工通信、半雙工通信及全雙工通信3種。單工通信是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，如圖11-6（a）所示。例如廣播、電視、遙測等都是單工通信方式。半雙工通信是指通信的雙方都能收發(fā)信息，但各方不能同時進(jìn)行收發(fā)信息的通信方式，如圖11-6（b）所示。例如無線電對講機(jī)和普通無線電收發(fā)報機(jī)等是半雙工通信方式。全雙工通信是指通信的雙方都可同時收發(fā)信息的通信方式，如圖11-6（c）所示。例如普通電話、計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等采用的就是全雙工通信方式。②按數(shù)字信號碼元排列方法劃分在數(shù)字通信中按數(shù)字信號碼元排列方法不同，可劃分為串行傳輸和并行傳輸兩種通信方式。串行傳輸是將數(shù)字信號碼元序列按時間順序一個接一個地在信道中傳輸，如圖11-7（a）所示，如計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。并行傳輸是將數(shù)字信號碼元序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)字信號碼元序列同時在信道中傳輸，如圖11-7（b）所示。例如計算機(jī)和打印機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。圖11-6各種通信方式圖11-7并行與串行傳輸方式串序傳輸方式只需一條通路，線路成本低，適合于長距離的通信；而并序傳輸方法需要多條通路，線路成本高，傳輸速度快，適合于短距離的通信。③按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分通信系統(tǒng)按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分為專線和通信網(wǎng)兩類。點對點的通信是專線通信；多點間的通信屬網(wǎng)通信。網(wǎng)通信的基礎(chǔ)仍是點對點的通信。3.通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)設(shè)計和評價一個通信系統(tǒng)，往往要涉及許多性能指標(biāo),如系統(tǒng)的有效性、可靠性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)性及使用維護(hù)方便性等。這些指標(biāo)可從各個方面評價通信系統(tǒng)的性能，但從研究信息傳輸方面考慮，通信的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)中最主要的性能指標(biāo)。有效性主要是指消息傳輸?shù)摹八俣取眴栴}，而可靠性主要是指消息傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題。有效性和可靠性的要求是相互矛盾而又相互聯(lián)系的。提高有效性會降低可靠性，反之亦然。因此在設(shè)計通信系統(tǒng)時，對二者應(yīng)統(tǒng)籌考慮。（1）模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)在模擬通信系統(tǒng)中，有效性是利用消息傳輸速度（即單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚┗蛘哂行鬏旑l帶來衡量的。模擬通信系統(tǒng)的可靠性用接收機(jī)輸出端的信噪比（即輸出信號平均功率與噪聲平均功率的比值）來衡量。輸出信噪比越高，通信質(zhì)量越好，它除了與信號功率和噪聲功率的大小有關(guān)外，還與信號的調(diào)制方式有關(guān)。（2）數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)下面討論數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性和可靠性問題。①數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用碼元速率、信息速率及系統(tǒng)帶寬利用率這3個性能指標(biāo)來描述。A．碼元速率RB碼元速率RB又稱碼元傳輸速率或傳碼率。它被定義為每秒所傳送的碼元數(shù)目，單位為“波特（Baud）”，常用符號“B”或“Bd”表示。B．信息速率Rb信息速率Rb又稱信息傳輸速率或傳信率。它被定義為每秒所傳輸?shù)男畔⒘?，單位為“比?秒”，或記為bit/s（也可寫成bps）。由于每位二進(jìn)制數(shù)都包含有1bit的信息量，因此信息速率也就是每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元數(shù)。對于二進(jìn)制碼元的傳輸，碼元速率與信息速率相等即RB=Rb；而對于N進(jìn)制碼元的傳輸來說，由于每一位N進(jìn)制碼元可用log Rb=RBlog對于不同進(jìn)制通信系統(tǒng)來說，碼元速率高的通信系統(tǒng)，其信息速率不一定高。因此在對它們的傳輸速度進(jìn)行比較時，不能直接比較碼元速率，需將碼元速率換算成信息速率后再進(jìn)行比較。C．系統(tǒng)的頻帶利用率在比較兩個通信系統(tǒng)的有效性時，僅從傳輸速率上看是不夠的，還應(yīng)考察系統(tǒng)所使用頻帶的大小。這是因為香農(nóng)定理指出通信系統(tǒng)的頻帶影響傳輸信息的能力。衡量系統(tǒng)效率的另一個指標(biāo)是系統(tǒng)頻帶的利用率。通信系統(tǒng)的頻帶利用率定義為每秒在單位頻帶上傳輸?shù)男畔⒘?，單位為比?秒·赫茲或記為bit/s·Hz。不同的調(diào)制方式具有不同的頻帶利用率，如二進(jìn)制振幅調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率為1/2。系統(tǒng)的頻帶利用率越高，其有效性發(fā)揮得越好。②數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性由于在數(shù)字通信系統(tǒng)中（尤其是信道中）存在干擾，接收到的數(shù)字碼元可能會發(fā)生錯誤，而使通信的可靠性受到影響。數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)主要用誤碼率Pe或誤信率PA．誤碼率P誤碼率是指通信過程中，系統(tǒng)傳錯碼元的數(shù)目與所傳輸?shù)目偞a元數(shù)目之比，也就是傳錯碼元的概率，即 （1.2）B．誤信率P誤信率又稱誤比特率，是指錯誤接收的信息量（傳錯的比特數(shù)）與傳輸?shù)目傂畔⒘浚▊鬏數(shù)目偙忍財?shù)）的比，即 （1.3）顯然，在二進(jìn)制通信系統(tǒng)中有Pe=P通信系統(tǒng)中存在誤碼是不可避免的。不同的應(yīng)用場合對誤碼率的要求也不一樣，如數(shù)字電話通信中誤碼率在10-3教師活動1.講授現(xiàn)代通信技術(shù)的概念、定義技術(shù)特性及分類。2.介紹通信的類比案例--烽火戲諸侯的故事，通過討論分析，進(jìn)一步加深對通信的理解。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.參與互動討論，理解通信的概念。1.講授教學(xué)法，介紹通信的概念、定義技術(shù)特性及分類，使學(xué)生了解通信的概念。2.案例教學(xué)法，介紹通信的類比案例--烽火戲諸侯的故事，互動討論通信的含義，促進(jìn)學(xué)生對通信的理解。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三5G的應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)(55分鐘)11.2認(rèn)知移動通信技術(shù)移動通信是通信領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的一種通信方式。它是當(dāng)今信息社會中最具個性化特征的通信手段。它的發(fā)展與普及改變了社會，也改變了人類的生活方式。移動通信，顧名思義其最本質(zhì)的特征是＂移動”二字，這類通信有別于傳統(tǒng)靜態(tài)的固定式通信，而是動態(tài)的移動式通信。移動通信從2G、3G、3.9G、4G到5G的發(fā)展過程，是從低速語音業(yè)務(wù)到高速多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展的過程。移動通信技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)過程如圖11-8所示。 圖11-8移動通信技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)過程2G：第二代數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，20世紀(jì)80年代末開發(fā)，全數(shù)字化系統(tǒng)實現(xiàn)了通話質(zhì)量和系統(tǒng)容量的提升，開啟了全球化的移動通信時代，主要代表有GSM系統(tǒng)和CDMA。3G：第三代移動通信技術(shù)，移動多媒體蜂窩通信技術(shù)，實現(xiàn)無線通信和國際互聯(lián)網(wǎng)融合，提供語音、圖像、音樂、視頻等各種多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，要求提供2Mbit/s標(biāo)準(zhǔn)用戶速率（室內(nèi)）或144kbit/s速率（高速移動）。目前，3G標(biāo)準(zhǔn)有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA（由中國制定的3G標(biāo)準(zhǔn)）以及WiMAX（802.16系列標(biāo)準(zhǔn)）共4個。4G：第四代移動通信技術(shù)，寬帶大容量的高速蜂窩系統(tǒng)，支持100～150Mbit/s下行網(wǎng)絡(luò)帶寬，提供交互多媒體，高質(zhì)量影像、3D動畫和寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等業(yè)務(wù)，用戶體驗最大能達(dá)到20Mbit/s下行速率。LTE：長期演進(jìn)（LongTermEvolution,LTE）是3GPP組織主導(dǎo)的新一代無線通信系統(tǒng)，也稱為演進(jìn)的UTRAN（EvolvedUTRAandUTRAN）研究項目，全面支撐高性能數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，“未來10年或者更長時間內(nèi)保持競爭力”。3GPP的LTE標(biāo)準(zhǔn)在無線接入側(cè)分為LTEFDD和TD-LTE。5G：第五代移動通信技術(shù)是具有高速率、低時延和大連接特點的寬帶移動通信技術(shù)，是實現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。11.2.1傳輸技術(shù)隨著移動通信的飛速發(fā)展，傳輸技術(shù)也在不斷的更新，從早期的模擬調(diào)制到現(xiàn)在的數(shù)字調(diào)制，從單一的頻分多址到多種多址技術(shù)的融合，從CDMA到OFDM的改變，凡此種種均顯示著移動通信的蓬勃活力。1.多址技術(shù)多址技術(shù)使眾多的用戶共用公共的通信線路。為使信號多路化而實現(xiàn)多址的方法基本上有三種，它們分別采用頻率、時間或代碼分隔的多址連接方式，即人們通常所稱的頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）三種接入方式。圖11-9用模型表示了這三種方法簡單的一個概念。圖11-9三種多址方式概念示意圖FDMA是以不同的頻率信道實現(xiàn)通信的，TDMA是以不同的時隙實現(xiàn)通信的，CDMA是以不同的代碼序列實現(xiàn)通信的。（1）頻分多址（FDMA）頻分，有時也稱之為信道化，就是把整個可分配的頻譜劃分成許多單個無線電信道（發(fā)射和接收載頻對），每個信道可以傳輸一路話音或控制信息。在系統(tǒng)的控制下，任何一個用戶都可以接入這些信道中的任何一個。模擬蜂窩系統(tǒng)是FDMA結(jié)構(gòu)的一個典型例子，數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中也同樣可以采用FDMA，只是不會采用純頻分的方式，比如GSM系統(tǒng)就采用了FDMA。（2）時分多址（TDMA）時分多址是在一個寬帶的無線載波上，按時間（或稱為時隙）劃分為若干時分信道，每一用戶占用一個時隙，只在這一指定的時隙內(nèi)收（或發(fā)）信號，故稱為時分多址。此多址方式在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中采用，GSM系統(tǒng)也采用了此種方式。（3）碼分多址（CDMA）碼分多址是一種利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同的碼序列實現(xiàn)的多址方式。它不像FDMA、TDMA那樣把用戶的信息從頻率和時間上進(jìn)行分離，它可在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾。其關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編碼，編碼后的信息混合后不會丟失原來的信息。2.OFDMOFDM的基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流分解為多路并行的低速數(shù)據(jù)流，在多個載波上同時進(jìn)行傳輸。對于低速并行的子載波而言，由于符號周期展寬，多徑效應(yīng)造成的時延擴(kuò)展相對變小。當(dāng)每個OFDM符號中插人一定的保護(hù)時間后，碼間干擾幾乎就可以忽略。OFDM技術(shù)具有抗衰落能力強、頻率利用率高、適合高速數(shù)據(jù)傳輸、抗碼間干擾（ISI）能力強等優(yōu)點。如圖11-10是一個典型的OFDM符號示意圖，從中看到處于正交狀態(tài)的子載波。圖11-10一個典型的OFDM符號示意圖11.2.2組網(wǎng)技術(shù)20世紀(jì)70年代，美國貝爾實驗室提出了蜂窩網(wǎng)概念，使移動通信正式走向商用化。移動通信網(wǎng)利用蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了頻率的空間復(fù)用，從而大大提高了系統(tǒng)的容量。蜂窩的概念也真正解決了公用移動通信系統(tǒng)要求容量大與有限的無線頻率資源之間的矛盾。1.頻率再用在服務(wù)區(qū)面積一定的情況下，蜂窩狀的正六邊形重疊面積最小，最接近理想的天線覆蓋圓形區(qū)。因此，人們選用無縫隙的正六邊形蜂窩為移動通信的小區(qū)，并稱它為蜂窩網(wǎng)。移動通信網(wǎng)中蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)與組成：在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，為了避免干擾，顯然相鄰近小區(qū)不能采用相同的信道，若想要實現(xiàn)同一信道在服務(wù)區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，同信道小區(qū)之間應(yīng)有足夠的空間隔離距離。滿足空間隔離距離的區(qū)域稱為空間復(fù)用區(qū)，而在同一個空間復(fù)用區(qū)內(nèi)的小區(qū)組成了一個蜂窩區(qū)群，且只有在不同的區(qū)群間的小區(qū)才能實現(xiàn)信道再用。區(qū)群組成的基本條件：區(qū)群之間可以互相鄰接，且無縫隙、無重疊地進(jìn)行覆蓋；相互鄰接的區(qū)群應(yīng)保證各個相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等。蜂窩頻率再用思想如圖8-11所示。圖11-11蜂窩頻率再用思想示意圖若小區(qū)群的大小N=7，頻率再用因子為1/7，因為每個小區(qū)都要包含可用信道總數(shù)的1/7。當(dāng)用六邊形來模擬覆蓋時，基站發(fā)射機(jī)安置在小區(qū)中心或6個小區(qū)頂點中的3個之上，前者稱為中心激勵小區(qū)，后者稱為頂點激勵小區(qū)。通常，全向天線用于中心激勵小區(qū)，而扇形天線用于頂點激勵小區(qū)。2.信道分配策略信道分配策略是指一種能實現(xiàn)既增如用戶容量又以減少干擾為目標(biāo)的頻率再用方案。信道分配策略可以分為兩類：固定的和動態(tài)的。所謂固定的信道分配策略是指給每一個小區(qū)分配一組事先確定好的語音信道。小區(qū)中的任何呼叫都只能使用該小區(qū)中的空閑信道。如果該小區(qū)中的所有信道都已被占用，則呼叫阻塞，用戶得不到服務(wù)。所謂動態(tài)的信道分配策略是指語音信道不是固定地分配給每個小區(qū)，而是在每次呼叫請求到來時，為它服務(wù)的基站就向MSC請求一個信道。3.切換策略和位置管理當(dāng)一個移動用戶（MS）在通話過程中從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時，MSC將該MS連接控制也從一個小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個小區(qū)。這種將正在通話狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務(wù)信道上（新的小區(qū)）的過程稱為“切換”（Handover）。因此，切換的目的是實現(xiàn)蜂窩移動通信的“無縫隙”覆蓋，即當(dāng)MS從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時，保證通信的連續(xù)性。切換處理在任何蜂窩無線系統(tǒng)中都是一項重要任務(wù)。在小區(qū)內(nèi)分配空閑信道時，許多切策略都使切換請求優(yōu)先于呼叫請求。切換必須順利完成，并且盡可能少的出現(xiàn)，同時要使用戶覺察不到。為了適應(yīng)這些要求，系統(tǒng)設(shè)計者必須要指定一個啟動切換的最恰當(dāng)?shù)男盘枏姸?。在移動通信系統(tǒng)中，用戶可以在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)任意移動，為了能把一個呼叫傳送到隨機(jī)移動的用戶，必須有一個高效的位置管理系統(tǒng)來跟蹤用戶位置變化。位置管理包括位置登記和位置傳遞。所謂位置登記，是通信網(wǎng)為了跟蹤移動臺的位置變化，而對其位置信息進(jìn)行登記、刪除和更新的過程。位置傳遞指在有呼叫給移動臺時，根據(jù)原籍位置寄存器（HLR）和訪問位置寄存器（VLR）中的位置信息來確定移動臺。4.干擾與系統(tǒng)容量 干擾是影響蜂窩無線系統(tǒng)性能的主要因素。干擾是增加容量的一個瓶頸，而且常常會導(dǎo)致掉話。蜂窩系統(tǒng)的兩種主要干擾是同頻干擾和鄰頻干擾。（1）同頻干擾頻率再用意味著在一個給定的覆蓋區(qū)域內(nèi)，存在著許多使用同一組頻率的小區(qū)。這些小區(qū)稱為同頻小區(qū)、這些小區(qū)之間的干擾稱為同頻干擾。（2）鄰頻干擾所謂鄰頻干擾是指來自使用信號頻率的相鄰頻率的信號干擾。鄰頻干擾是由于接收濾波器不理想，便得相鄰頻率的信號泄露到傳輸帶寬內(nèi)而引起的。5.功率控制減少干擾在實際的蜂窩無線電和個人通信系統(tǒng)中，每個用戶所發(fā)射的功率一直在當(dāng)前服務(wù)基站的控制之下。這是為了保證每個用戶所發(fā)射的功率都是所需的最小功率，以保持反向信道鏈路的良好質(zhì)量。功率控制不僅有利于延長用戶設(shè)備的電池壽命，而且可以顯著減少系統(tǒng)中反向信道的信干比（S/I）。功率控制對于CDMA移動通信系統(tǒng)來說尤為重要。11.3認(rèn)知第五代移動通信技術(shù)（5G）移動通信在飛速發(fā)展，而第五代移動通信技術(shù)（5thgenerationmobilenetworks或5thgenerationwirelesssystems，簡稱5G）作為最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，在第四代移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)上做出了革命性的改變。“4G改變生活，5G改變社會”。5G的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。隨著對5G應(yīng)用的深入，一個全移動和全連接的數(shù)字化社會正在到來。11.3.1什么是5G5G作為一種新型移動通信網(wǎng)絡(luò)，不僅要解決人與人通信，為用戶提供增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、超高清(3D)視頻等更加身臨其境的極致業(yè)務(wù)體驗，更要解決人與物、物與物通信問題，滿足移動醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。2015年10月26日至30日，在瑞士日內(nèi)瓦召開的2015無線電通信全會上，國際電信聯(lián)盟無線電通信部門（ITU-R）正式批準(zhǔn)了3項有利于推進(jìn)未來5G研究進(jìn)程的決議，并正式確定了5G的法定名稱是“IMT-2020”。2016年6月27日，3GPP在3GPP技術(shù)規(guī)范組（TechnicalSpecificationsGroups,TSG）第72次全體會議上就5G標(biāo)準(zhǔn)的首個版本——R15的詳細(xì)工作計劃達(dá)成一致。2017年12月21日，在國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPPRAN的第78次全體會議上，5GNSA標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，這是全球第一個可商用部署的5G標(biāo)準(zhǔn)。2018年6月14日，3GPPTSG第80次全體會議批準(zhǔn)了5GSA標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)。此次SA標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，不僅使5GNR具備了獨立部署的能力，還帶來了全新的端到端新架構(gòu)，賦能企業(yè)級客戶和垂直行業(yè)的智慧化發(fā)展，為運營商和產(chǎn)業(yè)合作伙伴帶來了新的商業(yè)模式，開啟了一個全連接的新時代。關(guān)于5G協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃路線如圖11-12所示。圖11-125G協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃路線11.3.25G的基本特點和關(guān)鍵技術(shù)為了滿足未來不同業(yè)務(wù)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)能力的要求，ITU定義了5G的八大能力目標(biāo)，分別為峰值速率達(dá)到10Gbit/s、用戶體驗速率達(dá)到100Mbit/s、頻譜效率是IMT-A的3倍、移動性達(dá)到500km/h、空口時延達(dá)到1ms、連接數(shù)密度達(dá)到106個設(shè)備/km2、網(wǎng)絡(luò)功耗效率是IMT-A的100倍、區(qū)域流量能力達(dá)到5G網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)，能夠提供更高的速率、更低的時延及更大的連接數(shù)。那么它是如何實現(xiàn)的呢？顯然，這與5G網(wǎng)絡(luò)采用的關(guān)鍵技術(shù)是分不開的。5G網(wǎng)絡(luò)時代面臨三大挑戰(zhàn)，分別是超大速率、超大連接、超低時延，故此5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)也分為三大類，分別是提高速率、降低時延和提升覆蓋這三大類關(guān)鍵技術(shù)。1.提高速率技術(shù)（1）大規(guī)模天線技術(shù)MassiveMIMO通過在基站側(cè)安裝大量天線陣子，實現(xiàn)不同天線同時收發(fā)數(shù)據(jù)，通過空間復(fù)用技術(shù)在相同的時頻資源上同時復(fù)用更多用戶，可以大幅度提高頻譜的效率，最終提升小區(qū)峰值速率。（2）高階調(diào)制技術(shù)3GPP在Release12階段提出了256正交幅度調(diào)制（QuadratureAmplitudeModulation,QAM）技術(shù)，相比于之前的64QAM調(diào)制技術(shù)，單位時間內(nèi)發(fā)送的信息量比64QAM調(diào)制技術(shù)提高了三分之一，從而實現(xiàn)提高空口速率的目的。（3）改進(jìn)型正交頻分復(fù)用技術(shù)基于子帶濾波的正交頻分復(fù)用（FilteredOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,F-OFDM）技術(shù)通過優(yōu)化濾波器、數(shù)字預(yù)失真（DigitalPre-Distortion,DPD）、射頻等通道處理，有效地提高系統(tǒng)帶寬的頻譜利用率及峰值速率。2.降低時延技術(shù)（1）時隙調(diào)度技術(shù)LTE系統(tǒng)中采用的是子幀級調(diào)度，每個調(diào)度周期為1ms。在5G系統(tǒng)中，每個子幀的長度與LTE相同，都是1ms，每個子幀又根據(jù)參數(shù)設(shè)定分為若干個時隙。為了降低調(diào)度時延，5G系統(tǒng)的空口采用了時隙級調(diào)度，每個調(diào)度周期為單個時隙，從而達(dá)到了降低空口時延的效果。（2）免調(diào)度技術(shù)由于調(diào)度存在環(huán)回時間（RoundTripTime,RTT），為了降低這個時延，5G系統(tǒng)中針對時延敏感的業(yè)務(wù)提出了免調(diào)度技術(shù)，免調(diào)度接入能免去整個接入流程，是實現(xiàn)超低時延接入的一個重要方向。（3）設(shè)備到設(shè)備技術(shù)設(shè)備到設(shè)備（Device-to-Device,D2D）通信是一種在蜂窩系統(tǒng)控制下，通過復(fù)用小區(qū)資源實現(xiàn)終端直接通信的新型技術(shù)，它能夠增加蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率，降低終端發(fā)射功率，在一定程度上緩解無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題。3.提升覆蓋技術(shù)（1）上下行解耦技術(shù)5G上下行解耦定義了新的頻譜配對方式，使下行數(shù)據(jù)在3.5GHz/4.9GHz等較高頻段上傳輸，上行數(shù)據(jù)在1.8GHz/2.1GHz等較低頻段上傳輸，從而達(dá)到提升上行覆蓋的效果。（2）雙連接技術(shù)為了在跨站場景下提供更高的業(yè)務(wù)速率，提升終端用戶體驗，3GPP在R12階段提出了雙連接（DualConnectivity,DC）特性，支持在兩個基站間通過分流傳輸，從而達(dá)到了提升上行覆蓋的效果。11.3.35G的應(yīng)用場景5G有三大類應(yīng)用場景，分別是：增強移動寬帶（enhancedMobileBroadband，eMBB）、超高可靠低時延通信（ultraReliableandLowLatencyCommunication，uRLLC）、海量機(jī)器類通信（massiveMachineTypeofCommunication，mMTC）。具體包括：Gbps移動寬帶數(shù)據(jù)接入、智慧家庭、智能建筑、語音通話、智慧城市、三維立體視頻、超高清晰度視頻、云工作、云娛樂、增強現(xiàn)實、行業(yè)自動化、緊急任務(wù)應(yīng)用、自動駕駛汽車等。eMBB最直觀的表現(xiàn)就是網(wǎng)速的翻倍提升，超高的傳輸數(shù)據(jù)速率。在5G下，我們可以輕松看在線2K/4K視頻和AR/VR，峰值速度可以達(dá)到10Gbps。uRLLC，其對時延的要求很高，主往要達(dá)到1ms級別。它應(yīng)用在車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等特殊行業(yè)。mMTC依靠5G強大的連接能力，促進(jìn)垂直行業(yè)融合。萬物互聯(lián)下，我們依靠身邊的各類傳感器和終端能構(gòu)建一個智能化的生活。在這個場景下，數(shù)據(jù)的速率較低而且時延要求也不高，布局的終端成本會更加低，同時要求有長續(xù)航和可靠性。教師活動講授5G的應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解5G的應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)。講授教學(xué)法，通過講解5G的應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)，使學(xué)生理解5G的應(yīng)用場景、基本特點和關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程(30分鐘)11.3.45G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點第五代移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)三部分，如圖11-13所示。圖11-135G通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1.無線接入網(wǎng)在無線接入網(wǎng)環(huán)節(jié)，主要設(shè)備就是5G基站，即gNodeB。當(dāng)前，無線接入網(wǎng)的組網(wǎng)方式主要有：集中式無線接入網(wǎng)（CRAN）和分布式無線接入網(wǎng)（DRAN）。CRAN場景下，BBU集中部署后與AAU之間采用光纖連接，距離較遠(yuǎn)。DRAN場景下，BBU和AAU共站，距離較近，采用光纖直連方案。未來無線側(cè)也會向云化方向演進(jìn)，BBU會分解為CU和DU。2.承載網(wǎng)5G承載網(wǎng)主要是利用PTN、OTN等光傳輸設(shè)備形成一個IP數(shù)據(jù)承載網(wǎng)，通過IP路由協(xié)議、故障檢測技術(shù)等實現(xiàn)相應(yīng)的邏輯功能。5G承載網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可以從物理層面和邏輯層面兩個維度劃分。從物理層面劃分，5G承載網(wǎng)可分為前傳網(wǎng)、中傳網(wǎng)和回傳網(wǎng)。從邏輯層面劃分，5G承載網(wǎng)可分為管理平面、控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面。3.核心網(wǎng)5G核心網(wǎng)的主要功能是提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、運營商計費操作和針對不同業(yè)務(wù)場景的策略控制。核心網(wǎng)一般有三類數(shù)據(jù)中心（DataCenter，DC），它們分別是：中心DC、區(qū)域DC和邊緣DC。5G核心網(wǎng)主要用于控制和承載分離，核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元和一些運營支撐服務(wù)器等部署在中心DC中，如接入和移動性管理功能（AMF）、會話管理功能（SMF）、用戶面功能（UPF）、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能（UDMF）等。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元可以部署在區(qū)域DC和邊緣DC中。11.3.55G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)流程5G網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)初期，5G網(wǎng)絡(luò)可以利用現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)接入核心網(wǎng)，快速在熱點地區(qū)提供5G的高速業(yè)務(wù)服務(wù)，降低5G的部署難度和門檻，這就是所謂的非獨立組網(wǎng)（NSA）模式。但NSA組網(wǎng)模式只能支持5G網(wǎng)絡(luò)中的eMBB業(yè)務(wù)，如果要實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)中的三大類應(yīng)用場景，就必須要用獨立組網(wǎng)（SA）模式，后期5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將逐步向SA組網(wǎng)模式過渡。NSA組網(wǎng)與SA組網(wǎng)的關(guān)鍵區(qū)別在于其控制面錨點是在4G基站eNodeB側(cè)還是在5G基站gNodeB側(cè)。在NSA組網(wǎng)模式下，控制面錨點在eNodeB側(cè)，主要有Option3系列和Option7系列。在SA組網(wǎng)模式下，控制錨點在gNodeB側(cè)，主要有Option4系列和Option2系列。非獨立組網(wǎng)模式如圖11-14所示，獨立組網(wǎng)模式如圖11-15所示。圖11-14非獨立組網(wǎng)（NSA）模式圖11-15獨立組網(wǎng)（SA）模式5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一般分三個階段：立項階段、實施階段和驗收投產(chǎn)階段。5G移動網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)實施流程如圖11-16所示。圖11-165G移動網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)實施流程1.立項階段項目建議書：凡列入長期計劃或建設(shè)前期工作計劃的項目，應(yīng)該有批準(zhǔn)的項目建議書。各部門、各地區(qū)、各企業(yè)根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的長遠(yuǎn)規(guī)劃、行業(yè)規(guī)劃、地區(qū)規(guī)劃等要求，經(jīng)過調(diào)查、預(yù)測、分析，提出項目建議書?？尚行匝芯浚嚎尚行匝芯康闹饕康氖菍椖吭诩夹g(shù)上是否可行和經(jīng)濟(jì)上是否合理進(jìn)行科學(xué)的分析和論證。2.實施階段初步設(shè)計：根據(jù)批準(zhǔn)的可行性研究報告，以及有關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，并通過現(xiàn)場勘察工作取得可靠的設(shè)計基礎(chǔ)資料后進(jìn)行編制的。年度計劃：基本建設(shè)撥款計劃、設(shè)備和主材（采購）儲備貸款計劃、工期組織配合計劃等。施工準(zhǔn)備：制定建設(shè)工程管理制度，落實管理人員；匯總擬采購設(shè)備、主材的技術(shù)資料；落實施工和生產(chǎn)物資的供貨來源；落實施工環(huán)境的準(zhǔn)備工作，如：征地、拆遷、“三通一平”（水、電、路通和平整土地）等。施工圖設(shè)計：施工圖設(shè)計文件應(yīng)根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計文件和主要設(shè)備訂貨合同進(jìn)行編制。施工招標(biāo)或委托：施工招標(biāo)是建設(shè)單位將建設(shè)工程發(fā)包，鼓勵施工企業(yè)投標(biāo)競爭，從中評定出技術(shù)、管理水平高、信譽可靠且報價合理的中標(biāo)企業(yè)。開工報告：經(jīng)施工招標(biāo)，簽訂承包合同后，建設(shè)單位在落實了年度資金撥款、設(shè)備和主材的供貨及工程管理組織，建設(shè)項目于開工前一個月由建設(shè)單位會同施工單位向主管部門提出開工報告。施工：按前期準(zhǔn)備進(jìn)行施工。3.驗收投產(chǎn)階段初步驗收：通常是指單項工程完工后，為檢驗單項工程各項技術(shù)指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計要求的程序。試運轉(zhuǎn)：由建設(shè)單位負(fù)責(zé)組織，對設(shè)備、系統(tǒng)的性能、功能和各項技術(shù)指標(biāo)以及設(shè)計和施工質(zhì)量等進(jìn)行全面考核?？⒐を炇眨菏侨婵己私ㄔO(shè)成果、檢驗設(shè)計和工程質(zhì)量是否符合要求，審查投資使用是否合理的重要步驟。教師活動5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程。4.思考記錄1.講授教學(xué)法，通過講解5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程，使學(xué)生掌握5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程。環(huán)節(jié)五了解其他常見的現(xiàn)代通信技術(shù)30分鐘)11.4了解其他常見的現(xiàn)代通信技術(shù)其他常見的現(xiàn)代通信技術(shù)有藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、射頻識別、衛(wèi)星通信、光纖通信等，下面我們就依次來了解一下。11.4.1藍(lán)牙技術(shù)1.什么是藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)的目的是利用短距離、低成本的無線多媒體通信技術(shù)在小范圍內(nèi)將各種移動通信設(shè)備、固定通信設(shè)備、計算機(jī)及其終端設(shè)備、各種數(shù)字系統(tǒng)（包括數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)等）甚至家用電器連接起來，實現(xiàn)無縫的資源共享。藍(lán)牙技術(shù)的實質(zhì)是要建立通用的無線空中接口及其控制軟件的公開標(biāo)準(zhǔn)，使通信和計算機(jī)進(jìn)一步結(jié)合，使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備可以在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)具有互用、互操作的性能。它的一般連接范圍為10厘米到10米之間；如果增加傳輸功率，其連接范圍可以擴(kuò)展到100米。2.藍(lán)牙技術(shù)的特點藍(lán)牙技術(shù)有如下特點：工作頻率及抗干擾性；使用方便“即插即用”；支持語音；無需基站；尺寸小、功耗低；多路多方向鏈接；保密性。3.藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用場景藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品的典型應(yīng)用場景有家用無線連網(wǎng)、移動辦公和會議演講、個人局域網(wǎng)、Internet接入服務(wù)和移動電子商務(wù)等。11.4.2Wi-Fi技術(shù)1.什么是Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi的英文全稱是WirelessFidelity，也就是無線保真，它實現(xiàn)了個人電腦、PDA、手機(jī)等移動終端的無線互連通信。Wi-Fi既是一種無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，更是一種由Wi-Fi聯(lián)盟所持有的一個無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，目的主要是改善IEEE802.11無線設(shè)備之間的互通性。通常使用IEEE802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)就稱為Wi-Fi。2.Wi-Fi技術(shù)的發(fā)展歷程下面，我們就來看一下Wi-Fi技術(shù)的發(fā)展歷程。從1997年推出802.11協(xié)議至今，已經(jīng)過去大約25年，Wi-Fi速率的變化可謂日新月異，發(fā)生了翻天覆地的變化。從最早的網(wǎng)頁瀏覽到現(xiàn)如今的在線高清視頻觀看，傳輸速率已經(jīng)有了千倍以上的增長。3.Wi-Fi技術(shù)的典型組網(wǎng)模式利用Wi-Fi技術(shù)可構(gòu)建無線局域網(wǎng)（WLAN）,構(gòu)建WLAN的典型拓?fù)溆袃煞N，一種是由胖AP獨立組網(wǎng)的小型WLAN，一種是由無線網(wǎng)絡(luò)控制器AC和若干瘦AP聯(lián)合組網(wǎng)的中大型WLAN。那么，什么是胖AP，什么是瘦AP呢？所謂胖AP，就是指功能比較復(fù)雜，能獨立進(jìn)行WLAN管理的AP。所謂瘦AP,就是指功能比較單一，只能進(jìn)行無線收發(fā)的AP。大家可以思考一下，為什么中大型網(wǎng)絡(luò)只能用無線網(wǎng)絡(luò)控制器AC和若干瘦AP聯(lián)合組網(wǎng)的模式呢？主要原因是方便與部署與管理，作為網(wǎng)絡(luò)管理人員，只需要在無線網(wǎng)絡(luò)控制器AC上進(jìn)行配置，將配置信息整體下發(fā)給瘦AP，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整體調(diào)試，這樣既節(jié)省人力，又可以達(dá)到較好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可謂一舉兩得。11.4.3ZigBee技術(shù)1.什么是ZigBee技術(shù)ZigBee技術(shù)是一種低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、短距離的雙向無線通信技術(shù)。ZigBee建立在IEEE802.15.4的無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)之上。主要由IEEE802.15.4小組和ZigBee聯(lián)盟兩個組織負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)要解決的問題是設(shè)計一個維持最小流量的通信鏈路和低復(fù)雜度的無線收發(fā)信機(jī)。要考慮的核心問題是低功耗和低價格的設(shè)計，這就要求該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提供低帶寬、低數(shù)據(jù)傳輸率的應(yīng)用。2.ZigBee技術(shù)的特點ZigBee技術(shù)有功耗低、成本低、時延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、可靠性高、安全性高等特點。3.ZigBee技術(shù)的應(yīng)用場景ZigBee技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域主要包括家庭自動化、家庭安全、工業(yè)與環(huán)境監(jiān)控、個人醫(yī)療看護(hù)等行業(yè)中的低速率的無線通信，以下是在不同領(lǐng)域的應(yīng)用：家庭和樓宇網(wǎng)絡(luò)：空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明系統(tǒng)的自動控制、窗簾的自動控制、家用電器的遠(yuǎn)程控制、門禁系統(tǒng)等。工業(yè)控制：結(jié)合各種傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。商業(yè)：智慧型標(biāo)簽等。公共場所：煙霧探測器等。農(nóng)業(yè)控制：收集包括土壤濕度、氮濃度、PH值等土壤信息和空氣濕度、氣壓等氣候信息。醫(yī)療：醫(yī)療傳感器實時地檢測病人、老人與行動不便者的血壓、體溫和心跳等信息，有助于醫(yī)生對病人的監(jiān)護(hù)和治療。11.4.4射頻識別技術(shù)1.什么是射頻識別技術(shù)無線射頻識別即射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，RFID），是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標(biāo)簽或射頻卡）進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。2.射頻識別技術(shù)的特點通常來說，射頻識別技術(shù)具有如下特性：（1）適用性：RFID技術(shù)依靠電磁波，并不需要連接雙方的物理接觸。這使得它能夠無視塵、霧、塑料、紙張、木材以及各種障礙物建立連接，直接完成通信。（2）高效性：RFID系統(tǒng)的讀寫速度極快，一次典型的RFID傳輸過程通常不到100毫秒。高頻段的RFID閱讀器甚至可以同時識別、讀取多個標(biāo)簽的內(nèi)容，極大地提高了信息傳輸效率。（3）獨一性：每個RFID標(biāo)簽都是獨一無二的，通過RFID標(biāo)簽與產(chǎn)品的一一對應(yīng)關(guān)系，可以清楚的跟蹤每一件產(chǎn)品的后續(xù)流通情況。（4）簡易性：RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡單，識別速率高、所需讀取設(shè)備簡單。尤其是隨著NFC技術(shù)在智能手機(jī)上逐漸普及，每個用戶的手機(jī)都將成為最簡單的RFID閱讀器。3.射頻識別技術(shù)的應(yīng)用場景射頻識別可用于物流、交通、身份識別、防偽、資產(chǎn)管理、食品、信息統(tǒng)計、查閱應(yīng)用和安全控制等。11.4.5衛(wèi)星通信技術(shù)1.什么是衛(wèi)星通信技術(shù)衛(wèi)星通信技術(shù)（Satellitecommunicationtechnology）是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波而進(jìn)行的兩個或多個地球站之