通信工程是干什么的？它有哪些应用方案及测试？

主要学习通信系统和通信网方面的基础理论、组成原理和设计方法，受到通信工程实践的基本训练，具备从事现代通信系统和网络的设计、开发、调测和工程应用的基本能力。

通信工程是一门专注于信息传输的学科，核心在于研究信息（声音、图像、数据等）如何高效、可靠地从源头传递到目的地，以及设计和构建实现这一目标的系统与网络。

核心任务包括：

信息处理： 对要传输的信息进行编码、压缩、加密等处理，使其适合传输并保证安全和效率。
信号传输： 研究如何在各种物理介质（电线、光纤、空气/电磁波）或空间中传送代表信息的信号。
信道研究： 理解信号在传输过程中会遇到的干扰、衰减（信号强度减弱）、噪声等问题，并寻找克服方法（如调制解调技术、纠错编码）。
网络构建： 设计和构建能够连接大量用户和设备的通信网络（如电话网、互联网、移动通信网、卫星通信网），管理网络资源，确保信息能正确路由到目的地。
系统设计： 开发实现通信功能的硬件（如天线、路由器、交换机、手机基带芯片）和软件（如通信协议、网络管理软件）。

主要应用方案：

通信工程的应用渗透到现代社会的方方面面，以下是几个主要领域：

移动通信 (无线通信)：
- 应用方案： 手机通话、短信、移动互联网接入（3G, 4G LTE, 5G）、移动支付、共享定位、物联网设备（IoT）连接（如智能手表、共享单车、智能家居）。
- 关键技术： 蜂窝网络（宏基站、微基站）、无线接入技术（GSM, CDMA, WCDMA, LTE, NR）、多址技术、MIMO、波束赋形（Beamforming）、网络切片（5G核心）。
光纤通信：
- 应用方案： 互联网骨干网、跨洋海底光缆、数据中心内部高速互联、光纤到户宽带接入（FTTH/FTTX）、有线电视网络传输。
- 关键技术： 光调制解调、波分复用、光放大、光纤传感。
卫星通信：
- 应用方案： 偏远地区通信（海事、航空、野外）、卫星电视/广播、全球定位系统（GPS/北斗等）、应急通信、全球物联网覆盖（低轨卫星星座，如Starlink）。
- 关键技术： 卫星轨道设计、星地链路传输、天线设计、抗衰落技术。
计算机网络：
- 应用方案： 局域网、广域网、互联网、企业专网、数据中心网络、云计算基础设施、内容分发网络。
- 关键技术： TCP/IP协议栈、以太网、Wi-Fi、路由器/交换机、网络安全、SDN/NFV（软件定义网络/网络功能虚拟化）。
广播与电视：
- 应用方案： 地面数字电视广播、有线电视、卫星电视、数字音频广播。
- 关键技术： 调制技术、复用技术、信源编码。
专用通信系统：
- 应用方案： 军事通信（保密性强、抗干扰）、公共安全通信（警用、消防集群对讲系统）、工业控制网络、车联网、水下通信。
- 关键技术： 扩频通信、跳频通信、抗干扰技术、低延迟高可靠通信。

通信系统/组件的测试

测试是通信工程研发、生产、部署和维护中不可或缺的环节，目的是确保系统或组件满足设计要求和性能指标。测试类型繁多，主要可分为：

研发与原型测试：
- 目标： 验证设计思路、算法、关键性能。
- 测试内容：
  - 仿真测试： 使用软件工具（如MATLAB, ADS, CST）对设计方案在模拟环境下的性能进行全面分析（误码率、频谱效率、天线方向图等）。
  - 原理样机测试： 搭建初步硬件/软件平台，进行功能验证和关键性能（如灵敏度、功率、带宽）的定量测量。常用仪器：示波器、信号发生器、频谱分析仪、矢量网络分析仪、逻辑分析仪、误码率测试仪。
元器件与板级测试：
- 目标： 验证单个电子元器件（芯片、电阻、电容）或PCB电路板的功能和性能是否符合规格书。
- 测试内容： DC参数、AC参数、频率响应、阻抗匹配、串扰、时序分析等。常用仪器：万用表、示波器、频谱分析仪、矢量网络分析仪、逻辑分析仪、LCR表、晶振测试仪。
模块与子系统测试：
- 目标： 验证独立的通信模块（如射频收发模块、基带处理板卡、调制解调器）的功能和接口性能。
- 测试内容： 输入/输出信号质量（眼图、EVM - 误差矢量幅度、ACLR - 邻道泄漏比）、频率精度、发射功率、接收灵敏度、动态范围、线性度（IP3）、协议一致性（针对带协议的模块）等。常用仪器：信号源、频谱分析仪、信号分析仪（如矢量信号分析仪）、矢量网络分析仪、协议分析仪。
整机与系统测试：
- 目标： 验证完整通信设备（如手机、基站、路由器、交换机）的整体功能和端到端性能。
- 测试内容：
  - 功能测试： 验证所有设计的功能点是否正常工作（如呼叫建立、数据上传下载、切换）。
  - 性能测试： 吞吐量、时延、抖动、丢包率、并发连接数、覆盖范围、小区容量、语音质量（MOS值）、抗干扰能力等。
  - 射频一致性测试： 严格测量设备发射和接收的射频参数是否符合国家和行业标准（如3GPP标准）。常用专业仪表：综测仪（如Keysight/RS的综测仪平台）。
  - 协议一致性测试： 验证设备通信协议栈的实现是否符合标准规范（如L2/L3/L4协议）。常用专用测试仪：协议分析仪、协议测试仪（如Spirent, Keysight的产品）。
  - 互通互联测试： 确保设备能与不同厂商的同类设备或网络设备正常互通。
  - 环境测试： 高温、低温、湿热、震动等环境下的性能可靠性。
  - 寿命与可靠性测试： 长时间运行的压力测试，寻找潜在故障。
网络部署与运维测试：
- 目标： 在真实部署环境中评估网络性能和用户体验，进行故障排查和优化。
- 测试内容：
  - 路测： 使用专门的测试手机（Scanner）和软件在车辆、无人机或行人身上移动，收集网络覆盖、信号质量、通话质量、切换性能、数据速率等关键性能指标。常用工具：路测软件（如TEMS, Nemo）、GPS、测试手机/Scanner。
  - 定点测试： 在特定地点（如写字楼、商场）进行深度测试，验证室内覆盖和容量。
  - 端到端业务测试： 模拟真实用户行为，测试关键业务（如语音、视频、网页浏览、下载）的用户体验质量。
  - OMC监控： 利用操作维护中心系统实时监控网络告警、话务统计、性能KPI。
  - 信令跟踪： 在网络接口处捕获信令消息，用于深入故障分析和性能优化。
  - 基准测试： 定期进行测试以评估网络优化效果或竞争对手网络性能。

总结来说： 通信工程是构建信息社会基石的关键学科，从基础的信号处理和传输原理，到复杂宏大的移动通信网络、互联网、物联网以及各种专用通信系统，都是其研究和应用范畴。测试作为贯穿通信产品全生命周期的重要活动，利用各种先进的测试设备和手段，确保每一代技术和每一个通信产品都能高效、可靠、安全地传递信息，支撑起我们互联互通的世界。