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關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信；應(yīng)用前景；分類；探究

一、數(shù)據(jù)通信的基本概況

（一）數(shù)據(jù)通信的基本概念。數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種通過傳輸數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)，是一種新的通信方式和通訊業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)主要是把某種意義的數(shù)字、字母、符號進(jìn)行組合，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳送，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)終端之間數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)通信可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和終端、終端和終端以及計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

（二）數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成原理。數(shù)據(jù)通信主要是通過數(shù)據(jù)終端進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)終端主要包括分組型數(shù)據(jù)終端和非分組型數(shù)據(jù)終端。分組型數(shù)據(jù)終端包括各種專用終端，即：計(jì)算機(jī)、用戶分組拆裝設(shè)備、分組交換機(jī)、專用電話交換機(jī)、局域網(wǎng)設(shè)備等等。非分組型數(shù)據(jù)終端主要包括用戶電報(bào)終端、個(gè)人計(jì)算機(jī)終端等等。在數(shù)據(jù)通信中數(shù)據(jù)電路主要是由數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備和數(shù)據(jù)信道組成，主要進(jìn)行信號與信號之間的轉(zhuǎn)換。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中主要是通過控制器和數(shù)據(jù)終端進(jìn)行連接，其中中央處理器主要用來處理通過數(shù)據(jù)終端輸入的數(shù)據(jù)[1]。

二、數(shù)據(jù)通信的分類

（一）有線數(shù)據(jù)通信。有線數(shù)據(jù)通信主要包括：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN），分組交換網(wǎng)（PSPDN），幀中繼網(wǎng)三種。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)可以說是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，主要是利用衛(wèi)星、數(shù)字微波等的數(shù)字通道和數(shù)字交叉復(fù)用。分組交換網(wǎng)又稱為X.25網(wǎng)，它主要是采用轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行，通過將用戶輸送的報(bào)文分成一定的數(shù)據(jù)段，在數(shù)據(jù)段上形成控制信息，構(gòu)成具有網(wǎng)絡(luò)鏈接地址的群組，并在網(wǎng)上傳播輸送。幀中繼網(wǎng)絡(luò)的主要組成設(shè)備是公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)、幀中繼交換設(shè)備和存儲設(shè)備[2]。

（二）無線數(shù)據(jù)通信。無線數(shù)據(jù)通信是在有線數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來的，通常稱之為移動數(shù)據(jù)通信。有線數(shù)據(jù)主要是連接固定終端和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信，依靠有線傳輸進(jìn)行。然而，無線數(shù)據(jù)通信主要是依靠無線電波來傳送數(shù)據(jù)信息，在很大程度上可以實(shí)現(xiàn)移動狀態(tài)下的通信?？梢哉f，無線數(shù)據(jù)通信就是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間相互通信、計(jì)算機(jī)與個(gè)人之間也實(shí)現(xiàn)無線通信。這主要是通過與有線數(shù)據(jù)相互聯(lián)系，把有線的數(shù)據(jù)擴(kuò)展到移動和便攜的互聯(lián)網(wǎng)用戶上。

三、數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用前景

（一）有線數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用。有線數(shù)據(jù)通信的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)電路的應(yīng)用范圍主要是通過高速數(shù)據(jù)傳輸、無線尋呼系統(tǒng)、不同種專用網(wǎng)形成數(shù)據(jù)信道；建立不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接；組件公用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等。數(shù)據(jù)通信的分組交換網(wǎng)應(yīng)用主要輸入信息通信平臺的交換，開發(fā)一些增值數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)。

（二）無線數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用。無線數(shù)據(jù)通信具有很廣的業(yè)務(wù)范圍，在應(yīng)用前景上也比較廣泛，通常稱之為移動數(shù)據(jù)通信。無線數(shù)據(jù)通信在業(yè)務(wù)上主要為專用數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)，其中專用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用主要是各種機(jī)動車輛的衛(wèi)星定位、個(gè)人無線數(shù)據(jù)通信、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接入等。當(dāng)然，無線數(shù)據(jù)通信在各個(gè)領(lǐng)域都具有較強(qiáng)的利用性，在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，移動數(shù)據(jù)通信又分為三種類型，即：個(gè)人應(yīng)用、固定和移動式的應(yīng)用。其中固定式的應(yīng)用主要是通過無線信道接入公用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)固定式的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)；移動式的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)主要是用在移動狀態(tài)下進(jìn)行，這種連接主要依靠移動數(shù)據(jù)終端進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)在野外施工、交通部門的運(yùn)輸、快遞信息的傳遞，通過無線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳入、快速聯(lián)絡(luò)、收集數(shù)據(jù)等等。

四、小結(jié)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)通信將得到越來越廣泛的應(yīng)用，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)不斷由分散性的數(shù)據(jù)信息傳輸不斷向綜合性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，通過傳輸數(shù)據(jù)、圖像、語言、視頻等等實(shí)現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。無論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、以及服務(wù)業(yè)方面都發(fā)揮著重要的作用，展示出廣闊的應(yīng)用前景來。因此，當(dāng)今時(shí)代學(xué)習(xí)、了解并掌握先進(jìn)技術(shù)對于社會和個(gè)人的發(fā)展尤為重要。

參考文獻(xiàn)

[1]李亞軍.淺談數(shù)據(jù)通信及其應(yīng)用前景[J].中小企業(yè)管理與科技(上半月),2008(04).

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1.概述

20世紀(jì)50年代末，隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，一種行的通信技術(shù)———數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生，它融合了通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基本原理。數(shù)據(jù)通信技術(shù)問世不久，基于X.25建議中分組交換數(shù)據(jù)通信便隨處可見，這就標(biāo)志著數(shù)據(jù)通信開始進(jìn)入了商用化時(shí)代。數(shù)據(jù)通信技術(shù)順應(yīng)了時(shí)展的需要，推動著數(shù)字化信息化時(shí)代的不斷進(jìn)步，同時(shí)，數(shù)據(jù)通信所采用的技術(shù)也越來越先進(jìn)，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展，服務(wù)項(xiàng)目越來越多，傳輸速率越來越高。網(wǎng)絡(luò)通信的劃分方式有多種，按照傳輸媒體的不同，可以分為有線網(wǎng)絡(luò)通信和無線網(wǎng)絡(luò)通信；按照其覆蓋的地理范圍大小，可劃分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN），如圖1所示。它們分別采用各自的技術(shù)和通信協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)、傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)功能等方面各有不同。1995年以后，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度更加迅猛，改變了人們的生活方式，甚至思考問題的方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)比1997年增長了128倍，2006年中國成為世界上互聯(lián)網(wǎng)用戶最多的國家，達(dá)到了1.46億?；ヂ?lián)網(wǎng)改變了人們交流和工作的方式，據(jù)統(tǒng)計(jì)1999年網(wǎng)上交易額為800億美元，到新世紀(jì)初增至3000～10000億美元。這些新的經(jīng)濟(jì)和社會活動方式大大增加了網(wǎng)上的業(yè)務(wù)流量，使互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量每月增長10%左右，達(dá)到了每6～9個(gè)月翻一番的地步。多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)都揭示了同樣一個(gè)事實(shí)，“21世紀(jì)是數(shù)據(jù)的時(shí)代”。

2.數(shù)據(jù)通信的基本原理

數(shù)據(jù)終端可分為分組型終端（PT）和非分組型終端（NPT）兩大類。分組型終端包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字傳真機(jī)、智能用戶電報(bào)終端（TELETEX）、用戶分組裝拆設(shè)備（PAD）、用戶分組交換機(jī)、專用電話交換機(jī)（PABX）、可視圖文接入設(shè)備（VAP）、局域網(wǎng)（LAN）等各種專用終端設(shè)備；非分組型終端包括個(gè)人計(jì)算機(jī)終端、可視圖文終端、用戶電報(bào)終端等各種專用終端。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE）組成，傳輸信道按傳輸?shù)男盘栴愋涂煞譃槟M信道和數(shù)字信道，按傳輸介質(zhì)的類型可分為有線信道和無線信道，按使用的方式可分為專用信道和公用信道。傳輸信道不同，數(shù)據(jù)終端設(shè)備的類型和作用也會有差異。如果傳輸信道為模擬信道，DCE通常就是調(diào)制解調(diào)器（MODEM），其作用是進(jìn)行模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換；如果傳輸信道為數(shù)字信道，DCE的作用則是實(shí)現(xiàn)信號碼型與電平的轉(zhuǎn)換，以及線路接續(xù)控制等。交換網(wǎng)線路要通過呼叫過程建立連接，通信結(jié)束后再拆除；專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的通信控制器用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路，中央處理器用來處理由數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)通信的交換方式及適用范圍

3.1電路交換

電路交換是指兩臺計(jì)算機(jī)或終端在相互通信時(shí)，使用同一條實(shí)際的物理鏈路，通信中自始至終使用該鏈路進(jìn)行信息傳輸，且不允許其它計(jì)算機(jī)或終端同時(shí)共亨該電路。此類數(shù)據(jù)通信交換方式適用于一次接續(xù)后、長報(bào)文的通信。起初是應(yīng)用于公用電話網(wǎng)和公用電報(bào)網(wǎng)中，經(jīng)過技術(shù)改良，提高了數(shù)據(jù)傳遞速率后，又應(yīng)用到公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中。技術(shù)改良后的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)，其接通率、工作速率、用戶線距離、線路均衡條件等均優(yōu)于公用電話網(wǎng)，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、延遲很小、交換成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著缺點(diǎn)，如線路利用率低等。

3.2報(bào)文交換

報(bào)文交換是將用戶的報(bào)文存儲在交換機(jī)的存儲器中（內(nèi)存或外存），當(dāng)所需輸出電路空閑時(shí)，再將該報(bào)文發(fā)往需接收的交換機(jī)或終端。這種數(shù)據(jù)通信的交換方式適用于實(shí)現(xiàn)不同速率、不同協(xié)議、不同代碼終端的終端間或一點(diǎn)對多點(diǎn)的同文為單位進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)通信。報(bào)文交換的存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式具有中繼線和電路利用率高的優(yōu)點(diǎn)，但需要指出的是，這種交換方式網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延大，占用的內(nèi)存與外存空間大，因而不適用于系統(tǒng)安全性高、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延較小的數(shù)據(jù)通信。3.3分組交換分組交換是將用戶發(fā)來的整份報(bào)文分割成若于個(gè)定長的數(shù)據(jù)塊，將這些分組以存儲-轉(zhuǎn)發(fā)的方式在網(wǎng)內(nèi)傳輸。它是在存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)，適用于對話式的計(jì)算機(jī)通信，如數(shù)據(jù)庫檢索、圖文信息存取、電子郵件傳遞和計(jì)算機(jī)間通信等各方面，傳輸質(zhì)量高、成本較低，并可在不同速率終端間通信。分組交換方式嚴(yán)格限制分組長度，保證任何用戶都不能獨(dú)占傳輸線路幾十毫秒，因而它非常適合于交互式通信。另外，分組交換方式根據(jù)需要動態(tài)地獲得和釋放頻帶，提高了鏈路的利用率。分組交換方式的缺點(diǎn)是分組在路徑的每個(gè)結(jié)點(diǎn)上有遲延，而且這種遲延是可變的，隨負(fù)荷的增加而變大。

4.數(shù)據(jù)通信的發(fā)展趨勢

數(shù)據(jù)通信服務(wù)中，個(gè)人通信要做到通信服務(wù)到個(gè)人，而不是服務(wù)到配置固定號碼的電話機(jī)，因此個(gè)人通信所使用的電話號碼應(yīng)該在世界范圍內(nèi)是唯一的，如同注冊國的個(gè)人身份證號碼一樣。個(gè)人通信還要求不受任何時(shí)間和地點(diǎn)的限制，因此它往往是與數(shù)字衛(wèi)星通信或光纖通信系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系在一起，構(gòu)成全球通信網(wǎng)。目前已經(jīng)提出許多種實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信的方案，其中以國際電信聯(lián)盟所提出的未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)（FPLMTS）為最典型，它是面向二十一世紀(jì)的新一代移動通信系統(tǒng)，即個(gè)人通信系統(tǒng)。按照設(shè)計(jì)目標(biāo)，它所組成的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該在任何地點(diǎn)（包括室內(nèi)或室外，鄉(xiāng)間或城市，固定點(diǎn)或移動點(diǎn)），能夠傳輸任何類型的信息（包括文字、數(shù)據(jù)、語音或圖像），提供多種接口標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，并能夠與國際衛(wèi)星通信網(wǎng)或?qū)拵ЬC合數(shù)字業(yè)務(wù)網(wǎng)相連的全球通信信息網(wǎng)絡(luò)。在個(gè)人通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用數(shù)字調(diào)制和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及通信軟件的國際通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，因此目前大量工作還處在局部試驗(yàn)階段，但距離真正實(shí)用化的時(shí)間已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了。

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1.1數(shù)據(jù)通信的原理

數(shù)據(jù)是指把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通常被廣義地理解為在網(wǎng)絡(luò)中存儲、處理和傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)字編碼。數(shù)據(jù)是信息的載體，它是信息的表示形式，數(shù)據(jù)按一定規(guī)則、形式組織起來時(shí)，就可以傳達(dá)某種意義，這種具有某種意義的數(shù)據(jù)集合就是信息。數(shù)據(jù)通信就是利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)信息傳遞的一種通信方式。

1.2數(shù)據(jù)通信的通信方式、交換方式及適用范圍

1.2.1數(shù)據(jù)通信方式①串行通信。發(fā)送設(shè)備將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，逐位在通信線上傳輸并送達(dá)接受設(shè)備，接收端將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回并行方式，供接收方使用。串行通信傳播速度慢，但覆蓋面廣。②并行通信。并行通信傳輸在兩個(gè)設(shè)備之間有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)使用，發(fā)送方將這些數(shù)據(jù)位通過數(shù)據(jù)線傳給接受方，接受方可同時(shí)收到多個(gè)數(shù)據(jù)。并行通信傳統(tǒng)速度快，主要用于近距離通信。

1.2.2數(shù)據(jù)通信交換方式及適用范圍①電路交換通信。電路交換是指兩臺計(jì)算機(jī)或終端使用一條相同的物理鏈路進(jìn)行信息傳輸，且該鏈路是一直使用的、不與其他終端共享的。該電路交換方式實(shí)時(shí)性強(qiáng)，成本低，一般在一些公用的電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中使用。②報(bào)文交換通信。報(bào)文交換通信是在線路較忙時(shí)先把用戶的報(bào)文存儲于交換機(jī)中，當(dāng)輸出電路負(fù)載小時(shí)再將該報(bào)文傳送到接收方。報(bào)文交換通信方式適用于終端之間傳輸速率或協(xié)議不同的數(shù)據(jù)通信，可提高電路利用率。③分組交換通信。分組交換通信是把接受到的整份報(bào)文分為幾個(gè)數(shù)據(jù)包，先分組儲存在中轉(zhuǎn)器內(nèi)，然后再轉(zhuǎn)發(fā)到接收方。分組交換通信傳輸成本低，傳輸質(zhì)量高，適合比較大的數(shù)據(jù)信息。

2數(shù)據(jù)通信的分類

2.1有線數(shù)據(jù)通信

2.1.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)的基礎(chǔ)是數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，它是以光纜、數(shù)字微波、數(shù)字衛(wèi)星電路為基礎(chǔ)，通過數(shù)字傳輸而形成的一個(gè)具有優(yōu)秀傳輸質(zhì)量、利用率高、價(jià)格便宜的一種有線數(shù)字傳輸。

2.1.2分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)是一種新型的交換網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)它也是有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。它的原理是將一條信息平均分成多分并分組，以組的形式儲存轉(zhuǎn)發(fā)，因此它的交換延時(shí)較低，具有實(shí)時(shí)通信功能，并且它在同一條電路上開放多條虛擬電路，由此多個(gè)用戶就可以同時(shí)利用信息。

2.1.3幀中繼網(wǎng)幀中繼網(wǎng)是由幀中繼節(jié)點(diǎn)機(jī)和傳輸鏈路構(gòu)成的。它將X.25協(xié)議規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和用戶設(shè)備之間每段鏈路上的數(shù)據(jù)差錯(cuò)重傳控制推到網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端來執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)只是用于糾錯(cuò)，從而大大簡化了節(jié)點(diǎn)機(jī)之間的處理過程。其功能特點(diǎn)為：通過幀中繼協(xié)議以幀的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；傳輸鏈路通過邏輯連接，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)分配；處理效率很高，信息處理量比較大，通信的延時(shí)較低；采用了簡化的分組交換技術(shù)提供PVC/SVC。

2.2無線數(shù)據(jù)通信

無線數(shù)據(jù)通信不依賴于有形媒介進(jìn)行信息傳遞，而是利用無線電波的傳播傳遞信息，不限于終端是否固定，可實(shí)現(xiàn)移動狀態(tài)下的通信。無線數(shù)據(jù)通信是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)相聯(lián)，使移動用戶擁有有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的功能。

3數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用

3.1有線數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用

3.1.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)電路（DDN的應(yīng)用范圍有：①可提供一定強(qiáng)度的中高速數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。例如局域網(wǎng)互聯(lián)、大中型主機(jī)互聯(lián)、ISP等。②為分組交換網(wǎng)提供中繼電路。③提供點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多的業(yè)務(wù)。④提供中繼幀的業(yè)務(wù)。同時(shí)也擴(kuò)大了DNN的業(yè)務(wù)范圍。⑤提供語音、圖像等通信。⑥提供虛擬專用業(yè)務(wù)。其應(yīng)用的領(lǐng)域很廣泛，各種領(lǐng)域均能發(fā)現(xiàn)它的影子。它不僅適用于氣象、公安、鐵路、醫(yī)院等行業(yè)，也涉及到一些實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換，如證券業(yè)、銀行等。還有無線移動通信網(wǎng)利用了DDN聯(lián)網(wǎng)后，也提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和快速自愈能力。

3.1.2分組交換網(wǎng)的應(yīng)用提供了SVC和PVC，其分組的業(yè)務(wù)資費(fèi)比較便宜，是架設(shè)內(nèi)部廣域網(wǎng)最經(jīng)濟(jì)的一種選擇?？蓡吸c(diǎn)也可多點(diǎn)連接，在建立多點(diǎn)連接時(shí)代替昂貴的DDN專線，大大縮減了建立多點(diǎn)連接的代價(jià)。因?yàn)閄.25協(xié)議比較復(fù)雜，所以適用于64K的低速場合。如POS機(jī)、郵電部、ChinaPAC等。

3.1.3幀中繼技術(shù)的應(yīng)用幀中繼有許多好處，其中比較實(shí)用的有如下幾點(diǎn)：①降低網(wǎng)絡(luò)互連費(fèi)用，幀中繼能再一條物理鏈接上提供多條邏輯連接，所以用戶接入的費(fèi)用也相對的降低了。②簡化了網(wǎng)絡(luò)功能，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。幀中繼技術(shù)采用了光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)，簡化了網(wǎng)絡(luò)處理功能，因此幀中繼能明顯地改善網(wǎng)絡(luò)功能和響應(yīng)的時(shí)間，大大縮短了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。它通過充分利用高層協(xié)議的性能，簡化了物理網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，同時(shí)也保證了高層網(wǎng)絡(luò)的各種功能不受到任何的影響。③采用了國際的標(biāo)準(zhǔn)，與各種廠商的產(chǎn)品相互兼容，這也大大提高的幀中繼的利用率。因?yàn)閹欣^的協(xié)議比較簡單，所以各個(gè)廠商在產(chǎn)品之間的兼容性和互通互聯(lián)性上比較容易實(shí)現(xiàn)。幀中繼的應(yīng)用十分廣泛，下面是一些應(yīng)用的例子：①通過LAN進(jìn)行互聯(lián)。大約有90%以上的用戶采用這種方式連入幀中繼網(wǎng)。其比較適合處理LAN用戶傳送大量的突發(fā)性數(shù)據(jù)。很多大企業(yè)、銀行、政府部門都是通過這種LAN的方式來將總部與各地分支機(jī)構(gòu)進(jìn)行WAN互聯(lián)。②圖像傳送。幀中繼網(wǎng)絡(luò)的高速率、低延時(shí)、低費(fèi)用等特點(diǎn)受到大多數(shù)用戶的親睞，其種種優(yōu)點(diǎn)比較適合于傳輸圖片和圖像等多媒體信息。例如遠(yuǎn)處醫(yī)療系統(tǒng)就采用了這種幀中繼網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樵谶h(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中傳送一張普通的X光片就需要占用8MB/s的寬帶，而幀中繼網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和費(fèi)用方面都比較能讓人接受。③通過利用幀中繼網(wǎng)能夠建立一種虛擬專用網(wǎng)。虛擬專用網(wǎng)是一種邏輯網(wǎng)絡(luò)，在虛擬網(wǎng)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠共享細(xì)膩網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的資源，此數(shù)據(jù)也僅僅限制在虛擬網(wǎng)內(nèi)，對于虛擬網(wǎng)外的用戶不會產(chǎn)生任何的影響。同時(shí)也有利于信息的保密性。

3.2無線數(shù)據(jù)通信

無線數(shù)據(jù)通信由于可應(yīng)用于移動用戶，故也稱為移動數(shù)據(jù)通信。它已經(jīng)在人們的日常生活中普遍應(yīng)用。無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般包括基本數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和專用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)?；緮?shù)據(jù)業(yè)務(wù)常見的有廣播、傳真、Emai、無線網(wǎng)（WLAN）的建立等。專用業(yè)務(wù)是某個(gè)行業(yè)特殊的用途，如GPS汽車導(dǎo)航衛(wèi)星定位、計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度、個(gè)人移動數(shù)據(jù)通信、3G手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及等，都屬于無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用范圍。

篇4

[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)；通信；數(shù)據(jù)；維護(hù)

互聯(lián)網(wǎng)與生俱有的開放性、交互性和分散性特征使人類所憧憬的信息共享、開放、靈活和快速等需求得到滿足。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為信息共享、信息交流、信息服務(wù)創(chuàng)造了理想空間，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為人類社會的進(jìn)步提供了巨大推動力。然而，正是由于互聯(lián)網(wǎng)的上述特性，產(chǎn)生了許多安全問題。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)固有的開放性、易損性等特點(diǎn)使其受攻擊不可避免。計(jì)算機(jī)病毒的層出不窮及其大范圍的惡意傳播，對當(dāng)今日愈發(fā)展的社會網(wǎng)絡(luò)通信安全產(chǎn)生威脅。

1.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全

1.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)前數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用來看，對局域網(wǎng)的使用可以說是最為常見，同時(shí)也是最普遍的。局域網(wǎng)的在數(shù)據(jù)通信方面的靈活性及可靠性更高一些。通常在一個(gè)單位機(jī)構(gòu)當(dāng)中，可以采用多個(gè)局域網(wǎng)，其中財(cái)務(wù)部門可以使用局域網(wǎng)來對內(nèi)部各種財(cái)務(wù)方面的賬目進(jìn)行集中管理，而人事檔案資料的管理，則是通過勞動部門的局域網(wǎng)進(jìn)行管理，其在數(shù)據(jù)通信方面所發(fā)揮的作用是相對中要的。

1.2網(wǎng)絡(luò)安全

所謂的網(wǎng)絡(luò)安全，是指通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各種硬件、軟件以及其他的相關(guān)數(shù)據(jù)都受到一定的保護(hù)，不受偶然或者是惡意的更改、破壞或者是泄漏，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠連續(xù)、可靠地運(yùn)行，保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不因各種因素而中斷的相關(guān)措施。

正如我們所了解的一樣，網(wǎng)絡(luò)是由很多的節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成，而這些節(jié)點(diǎn)又包含客戶端的終端、一個(gè)或者是多個(gè)服務(wù)端或者是主機(jī)，不同的構(gòu)成之間通過通信系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)通，而其中一些通信的信息是可以對外開放的，但還存在一些信息屬于私密性的，無法對外共享的。在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，對于內(nèi)部專用的網(wǎng)絡(luò)，通常情況下是很難從外部進(jìn)行攻擊的，但如果單位或者是企業(yè)內(nèi)部的職員要離職，其很可能對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行訪問，并竊取相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)賣或者是將此信息傳播給其他組織；而對于公共的網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)單位或企業(yè)都是直接對職工開放，其內(nèi)部職工不管是在家還是在單位或者是在任何能夠上網(wǎng)的場所，都可以對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接訪問，但這也很有可能使一些網(wǎng)絡(luò)黑客有機(jī)可乘，使其侵入到內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。

不難看出，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)對于事業(yè)單位、企業(yè)或者其他組織機(jī)構(gòu)的發(fā)展具有相對重要的積極意義，而網(wǎng)絡(luò)安全對于維護(hù)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，保證數(shù)據(jù)通信的可靠性與安全性又有著重要的意義。那么，具體來看，維持?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定究竟有何現(xiàn)實(shí)價(jià)值？

2.維護(hù)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的現(xiàn)實(shí)意義

網(wǎng)絡(luò)安全的最終目的是維護(hù)數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性與安全性，而數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定并不只是一個(gè)簡單的技術(shù)性問題，同時(shí)也是一個(gè)重要的商業(yè)及社會性問題。維護(hù)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，并不能像其他的產(chǎn)品一樣為企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益，但是通過網(wǎng)絡(luò)安全的提升實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，卻能夠使單位或者是企業(yè)內(nèi)部的各種信息得到準(zhǔn)確的傳輸與共享，而這些通信信息對于相關(guān)管理部門及決策者而言又是重要的管理基礎(chǔ)與決策依據(jù)，同時(shí)，對于企業(yè)而言，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性決定了通信數(shù)據(jù)的安全性，這不僅影響著企業(yè)自身的發(fā)展，同時(shí)還決定著其在整個(gè)行業(yè)市場中的競爭力。所以維護(hù)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，不僅僅能夠保證通信信息的真實(shí)性與準(zhǔn)確定，同時(shí)還能夠影響到商業(yè)競爭的公平性以及社會生活的穩(wěn)定性。

但當(dāng)前，很多單位或者是其也在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)方面還存在各種潛在的風(fēng)險(xiǎn)，這種網(wǎng)絡(luò)安全的問題，并不是這些單位或者是企業(yè)缺少必要的技術(shù)支持與硬件設(shè)備，而是在基本原則以及網(wǎng)絡(luò)的指令授權(quán)方面存在一定的疏忽。那么該如何通過網(wǎng)絡(luò)安全的加強(qiáng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性呢？

3.提升網(wǎng)絡(luò)安全，加強(qiáng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)

要提升網(wǎng)絡(luò)安全，加強(qiáng)數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的可靠與安全，必須從現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件入手，對網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行全面的評估，對網(wǎng)絡(luò)安全存在的威脅及風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的分析，并通過分析結(jié)果采取相應(yīng)的應(yīng)對策略，使網(wǎng)絡(luò)安全指數(shù)得到進(jìn)一步的提高。

3.1對網(wǎng)絡(luò)的安全性進(jìn)行評估

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與運(yùn)用主要是為單位或者是企業(yè)的相關(guān)人員體統(tǒng)一個(gè)數(shù)據(jù)平臺，讓相關(guān)人員可以通過這一平臺順利地獲取自己所需要的各種數(shù)據(jù)并保證相關(guān)數(shù)據(jù)的安全性。而要確保數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性，首先應(yīng)帶對網(wǎng)絡(luò)的安全性進(jìn)行基本的評估，使用安全要求的評估方式來對一些潛在的用戶群及信息源進(jìn)行基本識別，為保證數(shù)據(jù)通信的安全性要求，評估必須全面、細(xì)致，保證其準(zhǔn)確性與有效性，相關(guān)人員要對評估結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的審核與檢測；與此同時(shí)，對于評估的結(jié)果，需要依照網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及信息化的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整或者是從新評估，使相關(guān)技術(shù)人員對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的安全性進(jìn)行全面的掌控。

3.2分析網(wǎng)絡(luò)安全存在的威脅與風(fēng)險(xiǎn)

網(wǎng)絡(luò)安全主要針對，的是數(shù)據(jù)信息網(wǎng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息、軟件及硬件設(shè)備等，而在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中，IP地址的非法防衛(wèi)及惡意攻擊可可以使外界人員進(jìn)入到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，對系統(tǒng)當(dāng)中的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行破壞與竊取，而要保證數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性不受到各種潛在威脅及風(fēng)險(xiǎn)的威脅與破壞，就必須在網(wǎng)絡(luò)安全評估的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中所存在的各種威脅與風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行提前的分析與查找，通過設(shè)置網(wǎng)關(guān)限制、訪問權(quán)限的方式避免外界用戶的侵入，而對于系統(tǒng)的漏統(tǒng)等則需要技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)與完善，避免讓惡意侵入者有機(jī)可乘。

3.3制定解除網(wǎng)絡(luò)威脅與風(fēng)險(xiǎn)的策略

一般情況下，網(wǎng)絡(luò)漏洞的出現(xiàn)是影響網(wǎng)絡(luò)安全的重要因素，而外界的入侵與攻擊行為也往往是針對這部分網(wǎng)絡(luò)操作的系統(tǒng)漏洞而展開。因而要維持?jǐn)?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，就必須制定出能夠修補(bǔ)系統(tǒng)漏洞，接觸網(wǎng)絡(luò)威脅及風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)策略，從最關(guān)鍵的服務(wù)器著手，找到服務(wù)器中所存在的漏洞，做好潛在的預(yù)防與保護(hù)工作，用病毒的管理方案來預(yù)防各種計(jì)算機(jī)病毒的惡意攻擊、用加密的方式避免惡意竊聽、建立防火墻避免地址欺騙與木馬病毒的攻擊。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中加入相應(yīng)的安全應(yīng)用，例如系統(tǒng)中所安裝的各種軟件及硬件，不能只是安裝必要部分，這樣會形成潛在的安全漏洞；盡量不要采取外包戰(zhàn)略，將主機(jī)與服務(wù)器分開，這樣很容易使信息數(shù)據(jù)丟失，出現(xiàn)安全問題。

篇5

GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，需要將車輛的定位數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)通信平臺回傳到監(jiān)控調(diào)度中心。常用的無線數(shù)據(jù)通信平臺可以分為兩大類：公網(wǎng)和專網(wǎng)。公網(wǎng)指的是GPRS、CDPD、GSM等以用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)，專網(wǎng)則是指為調(diào)度系統(tǒng)專門建立的無線通信網(wǎng)。采用公網(wǎng)的GPS系統(tǒng)具有投資小、覆蓋面大、系統(tǒng)維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，但它的實(shí)時(shí)性比較差，不能進(jìn)行GPS差分定位。要用專網(wǎng)的GPS系統(tǒng)對監(jiān)控目標(biāo)可采用時(shí)分復(fù)用方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，充分利用無線頻率資源，傳輸快、實(shí)時(shí)性好，可進(jìn)行GPS差分定位，定位精度高。因此專網(wǎng)的GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)尤其適合于公安、消防、公交、金融運(yùn)鈔等對實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用。專網(wǎng)用GPS數(shù)傳終端在系統(tǒng)中的作用主要是實(shí)現(xiàn)GPS差分定位與無線通信。本文介紹用于專網(wǎng)的低成本、高數(shù)據(jù)率、實(shí)時(shí)性好、可靠傳話音的GPS數(shù)傳終端的設(shè)計(jì)方法及其性能、特點(diǎn)。

1 數(shù)傳終端設(shè)計(jì)中頻率資源的充分利用

在車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，頻率資源有限，不能為每個(gè)終端分配一個(gè)頻段，通常是所有終端共用一個(gè)數(shù)據(jù)頻道。因此，如何復(fù)用這一頻率資源，使它得到充分利用，增大系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信容量是數(shù)傳端和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中值得探討的問題。

常用的單信道復(fù)用方法有兩種：點(diǎn)名方式和時(shí)分復(fù)用方式。點(diǎn)名方式是在整個(gè)系統(tǒng)中，先由基站終端點(diǎn)名，指定某特定移動終端向它回傳數(shù)據(jù)；在隨后的一段時(shí)間內(nèi)，指定的終端回傳數(shù)據(jù)，其它的終端則保持沉默，基站的終端接收數(shù)據(jù)；然后又由基站終端繼續(xù)點(diǎn)名。時(shí)分復(fù)用方式則是在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)為每一終端分配一個(gè)時(shí)隙，終端輪流發(fā)送數(shù)據(jù)，到下一時(shí)間段，所終端又依次發(fā)送，如此循環(huán)。點(diǎn)名方式的缺點(diǎn)是由于每次都要基站終端先點(diǎn)名，因此通信效率比較低，數(shù)據(jù)通信容量比較小，只能應(yīng)用于比較小的系統(tǒng)。時(shí)分復(fù)用方式效率比點(diǎn)名方式高，數(shù)據(jù)通信容量大，但是所有終端需要一個(gè)共同的時(shí)間基準(zhǔn)。在移動通信中，這個(gè)基準(zhǔn)通常由基站通過單獨(dú)的信道來提供，這就需要單獨(dú)的控制信道，對設(shè)備要求高。在車輛監(jiān)調(diào)度系統(tǒng)中，不能采用這種方法?？紤]到GPS接收模塊在進(jìn)行GPS定位時(shí)，同時(shí)會得到一個(gè)非常準(zhǔn)確的全球同步時(shí)鐘，用它來作為時(shí)分通信的時(shí)間基準(zhǔn)，就可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用，而不增加成本和設(shè)備復(fù)雜度。

在時(shí)分通信的GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，移動終端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時(shí)候不多，終端常處于空閑狀態(tài)。而在車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，采用數(shù)據(jù)傳輸定位信息、話音實(shí)現(xiàn)調(diào)度功能將大大提高系統(tǒng)性能。因此如果能在半雙工的傳輸平臺上，實(shí)現(xiàn)既傳輸數(shù)據(jù)又傳輸話音而不相互干擾，將會使整個(gè)系統(tǒng)性能在不增加成本的情況下，得到極大的提高?？紤]到以下兩個(gè)事實(shí)：

（1）時(shí)分復(fù)用方式的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，每個(gè)移動終端傳輸和接收數(shù)據(jù)的時(shí)間都很短，在每個(gè)時(shí)分復(fù)用周期內(nèi)只有一收一發(fā)兩次，各幾十毫秒。基站的數(shù)傳終端數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)間則比較長。

    （2）話音通信時(shí)，話音偶爾被中斷不到100毫秒，基本不影響話音的可懂度，收聽者只感覺到輕微的喀、喀聲。

筆者采取以下辦法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與話音的同時(shí)傳輸：

（1）采用兩個(gè)25kHz帶寬的頻道，一個(gè)用于話音通信，一個(gè)用于數(shù)據(jù)通信；

（2）大部分時(shí)間里移動終端處于話音頻道，接收或發(fā)送話音，在收發(fā)數(shù)據(jù)的時(shí)隙，無論是否收、發(fā)話音，都強(qiáng)制切換到數(shù)據(jù)道收發(fā)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信完成后，回到話音頻道，繼續(xù)收發(fā)話音。這樣數(shù)據(jù)收發(fā)只會引起話音通信的不到100毫秒的中斷，因而對話音通信的影響可忽略。

（3）在監(jiān)控調(diào)度中心安裝兩個(gè)基站終端，一個(gè)專用于話音通信，一個(gè)專用于數(shù)據(jù)通信；每個(gè)監(jiān)控目標(biāo)安裝一個(gè)移動終端，在給定的時(shí)隙收發(fā)數(shù)據(jù)，其它時(shí)間收發(fā)話音；基站終端與移動終端只在軟件上略有不同。這樣，就可以在半雙工的平臺上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音的半雙工傳輸。

2 GPS數(shù)傳終端的硬件設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)字調(diào)制方式的選擇

時(shí)分通信系統(tǒng)中決定系統(tǒng)容量的主要因素有三個(gè)：無線數(shù)據(jù)傳輸率、不同終端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)時(shí)間以及每個(gè)終端的數(shù)據(jù)量。增加數(shù)據(jù)傳輸速率，可直接加大通信系統(tǒng)容量。在車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，帶寬資源是非常有限的，要提高通信數(shù)據(jù)率，必須采用效率比較高的調(diào)制方式。

ASK、PSK、FSK等調(diào)制方式，調(diào)制解調(diào)簡單，但頻譜特性不好，帶寬利用率低；而QAM、TCM等復(fù)雜的調(diào)制方式，需要較復(fù)雜的調(diào)制解調(diào)手段，成本也比較高。這里采用GMSK（高斯濾波的最小頻移鍵控）數(shù)據(jù)調(diào)制方式。GMSK是一種恒包絡(luò)調(diào)制方案，可以用較簡單的C類放大器實(shí)現(xiàn)，而且它能夠在保持譜效率的同時(shí)維持較低的同波道和鄰波道干擾。實(shí)現(xiàn)GMSK調(diào)制可以采用正交調(diào)制方式或簡單的高斯低通濾波加頻率調(diào)制的方式。這里采用后者，如圖1所示。

解調(diào)時(shí)，采用完全相反的過程，先解調(diào)頻，得到高斯濾波的基帶信號，然后高斯逆濾波，恢復(fù)調(diào)制前的信號。

2.2 頻率調(diào)制和解調(diào)的設(shè)計(jì)

為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠，發(fā)射電路采用兩個(gè)振蕩器：一個(gè)中頻振蕩器和一個(gè)本地振蕩器，數(shù)據(jù)和話音分別調(diào)制這兩個(gè)振蕩器。數(shù)話分開調(diào)制的好處是避免了兩路的相互影響，并且數(shù)據(jù)信號直接調(diào)制中頻晶體振蕩電路，提高了數(shù)據(jù)調(diào)制的穩(wěn)定度，有利于實(shí)現(xiàn)MSK調(diào)制和接收電路的解調(diào)。中頻振蕩器采用高精度晶振構(gòu)成的振蕩器；本振采用可編程吞脈沖PLL（鎖相環(huán)）頻率綜合器，通過PLL將本振VCO（壓控振蕩器）鎖定于高精度晶體振蕩器，使本振既具有很高的頻率穩(wěn)定度，又可以通過編程改變頻率。

頻率調(diào)制的框圖如圖2所示。

接收解調(diào)電路框圖如圖3所示。

從天線接收來的射頻信號放大后，經(jīng)過兩次下變頻、濾波得到基帶信號，基帶信號放大后，可以推動喇叭發(fā)聲或往高斯逆濾波器解調(diào)出數(shù)字信號。

由于PLL頻率綜合器的成本比較高，考慮到實(shí)際使用時(shí)頻率資源的限制，數(shù)傳終端采用半雙工工作方式，頻率調(diào)制和解調(diào)共用一個(gè)PLL頻率綜合器（本振）。

PLL的轉(zhuǎn)換時(shí)間是一個(gè)重要的指標(biāo)，轉(zhuǎn)換時(shí)間的大小直接影響終端的性能。 轉(zhuǎn)換時(shí)間長使終端數(shù)字/話音通信頻道轉(zhuǎn)換時(shí)間也長，不同終端發(fā)送數(shù)據(jù)保護(hù)時(shí)間加長，會大大減小整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字通信容量，降低系統(tǒng)性能；而且PLL的轉(zhuǎn)換時(shí)間長，數(shù)據(jù)通信就會使話音通信中斷較長的時(shí)間，嚴(yán)重影響話音通信的質(zhì)量。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少PLL的轉(zhuǎn)換時(shí)間，提高PLL的鎖定速度。采用變寬法加速PLL的鎖定，系統(tǒng)性能有了較大提高。

2.3 高斯低通濾波和逆濾波電路

高斯低能濾波器指的是濾波器的頻率響應(yīng)為高斯函數(shù)：

高斯濾波器的沖擊響應(yīng)也為高斯函數(shù)，采用模擬方法是不可能實(shí)現(xiàn)這種濾波器的，通常采用數(shù)字存儲的方法實(shí)現(xiàn)高斯濾波器。這里采用一款由CML公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的GMSK調(diào)制解調(diào)器FX589。

FX589是一種低壓高速GMSK調(diào)制解調(diào)器，它可以實(shí)現(xiàn)高斯低通濾波及逆濾波，數(shù)據(jù)率為4Kbps～64Kbps。

為了達(dá)到無線通信要求的信道帶寬為25kHz，帶外干擾<-60dB，選擇數(shù)據(jù)率為9600bps，BT=0.5。

根據(jù)FX589的工作特性，采取了以下措施，提高數(shù)據(jù)通信的性能：

（1）精心設(shè)計(jì)FX589的外圍電路，配合FX589工作；

（2）將發(fā)/收的數(shù)據(jù)進(jìn)行加/解擾，去除信號中的直流和低頻成分以適合FX589的要求；

（3）給數(shù)據(jù)加上合適的頭碼，利用FX589恢復(fù)接收時(shí)鐘，保護(hù)接收數(shù)據(jù)完整性；

    （4）軟件上采取數(shù)據(jù)檢錯(cuò)重發(fā)機(jī)制，消除誤碼對系統(tǒng)性能的影響。

2.4 數(shù)傳終端的整體設(shè)計(jì)

整個(gè)數(shù)傳終端的設(shè)計(jì)以MCU為中心，并采用FPGA來整合周邊器件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低測試維修的復(fù)雜度。數(shù)傳終端的整體框圖如圖4所示。

串行EEPROM用于存儲車輛的重要信息，如編號、車牌號等。FLASH用于記錄車輛運(yùn)行信息，以供調(diào)度中心查詢。SRAM存儲器主要用于存儲臨時(shí)數(shù)據(jù)，如GPS定位信息、差分定位信息等。GPS接收模塊用于接收GPS信號，實(shí)現(xiàn)GPS差分定位功能。顯示與控制面板采用帶背光液晶顯示，由電源音量旋鈕、靜噪調(diào)整旋鈕與四個(gè)輕觸按鍵控制。RS-232測試設(shè)置口用來與PC機(jī)或其它設(shè)備通信。FPGA將所有器件聯(lián)系成一個(gè)整體，由微控制器通過串行通信口、地址數(shù)據(jù)接口及通用I/O口控制各模塊協(xié)調(diào)工作，完成整個(gè)數(shù)傳終端的顯示、通信與數(shù)據(jù)處理等功能。

3 GPS數(shù)傳終端控制軟件的設(shè)計(jì)

GPS數(shù)傳終端的軟件設(shè)計(jì)，要求首先配合硬件保證終端工作穩(wěn)定可靠；其次是合理控制，充分發(fā)揮硬件潛力，提升終端、系統(tǒng)的性能；另外還要兼顧系統(tǒng)需要，提供良好的操作界面和一定的附加功能與擴(kuò)展能力。

整個(gè)軟件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

由于終端工作在一個(gè)時(shí)分通信系統(tǒng)中，每個(gè)終端只能在指定的時(shí)刻收發(fā)數(shù)據(jù)，因此在軟件設(shè)計(jì)中，實(shí)時(shí)性的要求非常高。如果軟件控制的實(shí)時(shí)性不好，會亂不同終端間的數(shù)據(jù)通信相互干擾。這種情況下要保證數(shù)據(jù)傳輸可靠，就只能特殊系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信容量，加大不同終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)時(shí)間。筆者在軟件上采用以下方法提高控制的實(shí)時(shí)性：

（1）整個(gè)軟件由一個(gè)短時(shí)間（幾百微秒）的定時(shí)中斷來定時(shí)，結(jié)合GPS高精度的時(shí)間信息，使所有終端都具有同步且準(zhǔn)確的時(shí)間。

（2）軟件采用模塊化設(shè)計(jì)。模塊設(shè)計(jì)時(shí)，將每一模塊的工作分成多個(gè)部分，模塊運(yùn)行時(shí)，每次只運(yùn)行其中一部分，減小模塊每次執(zhí)行時(shí)間，提高軟件控制的實(shí)時(shí)性。

（3）按模塊對實(shí)時(shí)性要求的同，將它們分成不同的執(zhí)行優(yōu)先級，如調(diào)頻與解調(diào)電路控制模塊的優(yōu)先級設(shè)置為最高，而將EEPROM的讀寫模塊的優(yōu)先級設(shè)置為最低。

在軟件設(shè)計(jì)中，為了減小不同終端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)時(shí)間，增大系統(tǒng)容量，根據(jù)系統(tǒng)半雙工數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)，對數(shù)據(jù)發(fā)射電路采用了提前轉(zhuǎn)頻道的控制方法。采用此方法后，保護(hù)時(shí)間不包含PLL鎖定時(shí)間，只包含射頻功率建立時(shí)間。由于射頻功率建立時(shí)間很短，可以忽略，因而MCU控制的時(shí)間準(zhǔn)確度便成了決定保護(hù)時(shí)間的主要因素，只要軟件控制實(shí)時(shí)性好就可以把保護(hù)時(shí)間減少至幾毫秒以內(nèi)。示意圖見圖6。

另外軟件設(shè)計(jì)中，串口通信程序采用分層設(shè)計(jì)，分為接收、命令分析和命令數(shù)據(jù)處理三層，便于以后擴(kuò)展命令，以適應(yīng)不同的車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。

    樣機(jī)的各性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，具體如下：

（1）GPS定位與GPS差分定位功能；

（2）半雙工無線通信，頻率范圍430MHz～450MHz通信數(shù)據(jù)率9600bps，同時(shí)可傳輸話音；

（3）頻道帶寬25kHz；頻率雜散<5kHz；發(fā)射鄰頻干擾<-60dB；

（4）接收靈敏度：1.0μV信號輸入，解調(diào)輸出SNR>30dB，BER<1.0e-5；

（5）接收選擇性：±10kHz；-6dB；±25kHz：-50dB；

篇6

關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng)（GPS）高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）無線通信

GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，需要將車輛的定位數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)通信平臺回傳到監(jiān)控調(diào)度中心。常用的無線數(shù)據(jù)通信平臺可以分為兩大類：公網(wǎng)和專網(wǎng)。公網(wǎng)指的是GPRS、CDPD、GSM等以用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)，專網(wǎng)則是指為調(diào)度系統(tǒng)專門建立的無線通信網(wǎng)。采用公網(wǎng)的GPS系統(tǒng)具有投資小、覆蓋面大、系統(tǒng)維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，但它的實(shí)時(shí)性比較差，不能進(jìn)行GPS差分定位。要用專網(wǎng)的GPS系統(tǒng)對監(jiān)控目標(biāo)可采用時(shí)分復(fù)用方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，充分利用無線頻率資源，傳輸快、實(shí)時(shí)性好，可進(jìn)行GPS差分定位，定位精度高。因此專網(wǎng)的GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)尤其適合于公安、消防、公交、金融運(yùn)鈔等對實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用。專網(wǎng)用GPS數(shù)傳終端在系統(tǒng)中的作用主要是實(shí)現(xiàn)GPS差分定位與無線通信。本文介紹用于專網(wǎng)的低成本、高數(shù)據(jù)率、實(shí)時(shí)性好、可靠傳話音的GPS數(shù)傳終端的設(shè)計(jì)方法及其性能、特點(diǎn)。

1數(shù)傳終端設(shè)計(jì)中頻率資源的充分利用

在車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，頻率資源有限，不能為每個(gè)終端分配一個(gè)頻段，通常是所有終端共用一個(gè)數(shù)據(jù)頻道。因此，如何復(fù)用這一頻率資源，使它得到充分利用，增大系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信容量是數(shù)傳端和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中值得探討的問題。

常用的單信道復(fù)用方法有兩種：點(diǎn)名方式和時(shí)分復(fù)用方式。點(diǎn)名方式是在整個(gè)系統(tǒng)中，先由基站終端點(diǎn)名，指定某特定移動終端向它回傳數(shù)據(jù)；在隨后的一段時(shí)間內(nèi)，指定的終端回傳數(shù)據(jù)，其它的終端則保持沉默，基站的終端接收數(shù)據(jù)；然后又由基站終端繼續(xù)點(diǎn)名。時(shí)分復(fù)用方式則是在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)為每一終端分配一個(gè)時(shí)隙，終端輪流發(fā)送數(shù)據(jù)，到下一時(shí)間段，所終端又依次發(fā)送，如此循環(huán)。點(diǎn)名方式的缺點(diǎn)是由于每次都要基站終端先點(diǎn)名，因此通信效率比較低，數(shù)據(jù)通信容量比較小，只能應(yīng)用于比較小的系統(tǒng)。時(shí)分復(fù)用方式效率比點(diǎn)名方式高，數(shù)據(jù)通信容量大，但是所有終端需要一個(gè)共同的時(shí)間基準(zhǔn)。在移動通信中，這個(gè)基準(zhǔn)通常由基站通過單獨(dú)的信道來提供，這就需要單獨(dú)的控制信道，對設(shè)備要求高。在車輛監(jiān)調(diào)度系統(tǒng)中，不能采用這種方法?？紤]到GPS接收模塊在進(jìn)行GPS定位時(shí)，同時(shí)會得到一個(gè)非常準(zhǔn)確的全球同步時(shí)鐘，用它來作為時(shí)分通信的時(shí)間基準(zhǔn)，就可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用，而不增加成本和設(shè)備復(fù)雜度。

在時(shí)分通信的GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，移動終端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時(shí)候不多，終端常處于空閑狀態(tài)。而在車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，采用數(shù)據(jù)傳輸定位信息、話音實(shí)現(xiàn)調(diào)度功能將大大提高系統(tǒng)性能。因此如果能在半雙工的傳輸平臺上，實(shí)現(xiàn)既傳輸數(shù)據(jù)又傳輸話音而不相互干擾，將會使整個(gè)系統(tǒng)性能在不增加成本的情況下，得到極大的提高。考慮到以下兩個(gè)事實(shí)：

（1）時(shí)分復(fù)用方式的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，每個(gè)移動終端傳輸和接收數(shù)據(jù)的時(shí)間都很短，在每個(gè)時(shí)分復(fù)用周期內(nèi)只有一收一發(fā)兩次，各幾十毫秒。基站的數(shù)傳終端數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)間則比較長。

（2）話音通信時(shí)，話音偶爾被中斷不到100毫秒，基本不影響話音的可懂度，收聽者只感覺到輕微的喀、喀聲。

筆者采取以下辦法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與話音的同時(shí)傳輸：

（1）采用兩個(gè)25kHz帶寬的頻道，一個(gè)用于話音通信，一個(gè)用于數(shù)據(jù)通信；

（2）大部分時(shí)間里移動終端處于話音頻道，接收或發(fā)送話音，在收發(fā)數(shù)據(jù)的時(shí)隙，無論是否收、發(fā)話音，都強(qiáng)制切換到數(shù)據(jù)道收發(fā)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信完成后，回到話音頻道，繼續(xù)收發(fā)話音。這樣數(shù)據(jù)收發(fā)只會引起話音通信的不到100毫秒的中斷，因而對話音通信的影響可忽略。

（3）在監(jiān)控調(diào)度中心安裝兩個(gè)基站終端，一個(gè)專用于話音通信，一個(gè)專用于數(shù)據(jù)通信；每個(gè)監(jiān)控目標(biāo)安裝一個(gè)移動終端，在給定的時(shí)隙收發(fā)數(shù)據(jù)，其它時(shí)間收發(fā)話音；基站終端與移動終端只在軟件上略有不同。這樣，就可以在半雙工的平臺上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音的半雙工傳輸。

2GPS數(shù)傳終端的硬件設(shè)計(jì)

2.1數(shù)字調(diào)制方式的選擇

時(shí)分通信系統(tǒng)中決定系統(tǒng)容量的主要因素有三個(gè)：無線數(shù)據(jù)傳輸率、不同終端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)時(shí)間以及每個(gè)終端的數(shù)據(jù)量。增加數(shù)據(jù)傳輸速率，可直接加大通信系統(tǒng)容量。在車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，帶寬資源是非常有限的，要提高通信數(shù)據(jù)率，必須采用效率比較高的調(diào)制方式。

ASK、PSK、FSK等調(diào)制方式，調(diào)制解調(diào)簡單，但頻譜特性不好，帶寬利用率低；而QAM、TCM等復(fù)雜的調(diào)制方式，需要較復(fù)雜的調(diào)制解調(diào)手段，成本也比較高。這里采用GMSK（高斯濾波的最小頻移鍵控）數(shù)據(jù)調(diào)制方式。GMSK是一種恒包絡(luò)調(diào)制方案，可以用較簡單的C類放大器實(shí)現(xiàn)，而且它能夠在保持譜效率的同時(shí)維持較低的同波道和鄰波道干擾。實(shí)現(xiàn)GMSK調(diào)制可以采用正交調(diào)制方式或簡單的高斯低通濾波加頻率調(diào)制的方式。這里采用后者，如圖1所示。

解調(diào)時(shí)，采用完全相反的過程，先解調(diào)頻，得到高斯濾波的基帶信號，然后高斯逆濾波，恢復(fù)調(diào)制前的信號。

2.2頻率調(diào)制和解調(diào)的設(shè)計(jì)

為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠，發(fā)射電路采用兩個(gè)振蕩器：一個(gè)中頻振蕩器和一個(gè)本地振蕩器，數(shù)據(jù)和話音分別調(diào)制這兩個(gè)振蕩器。數(shù)話分開調(diào)制的好處是避免了兩路的相互影響，并且數(shù)據(jù)信號直接調(diào)制中頻晶體振蕩電路，提高了數(shù)據(jù)調(diào)制的穩(wěn)定度，有利于實(shí)現(xiàn)MSK調(diào)制和接收電路的解調(diào)。中頻振蕩器采用高精度晶振構(gòu)成的振蕩器；本振采用可編程吞脈沖PLL（鎖相環(huán)）頻率綜合器，通過PLL將本振VCO（壓控振蕩器）鎖定于高精度晶體振蕩器，使本振既具有很高的頻率穩(wěn)定度，又可以通過編程改變頻率。

頻率調(diào)制的框圖如圖2所示。

接收解調(diào)電路框圖如圖3所示。

從天線接收來的射頻信號放大后，經(jīng)過兩次下變頻、濾波得到基帶信號，基帶信號放大后，可以推動喇叭發(fā)聲或往高斯逆濾波器解調(diào)出數(shù)字信號。

由于PLL頻率綜合器的成本比較高，考慮到實(shí)際使用時(shí)頻率資源的限制，數(shù)傳終端采用半雙工工作方式，頻率調(diào)制和解調(diào)共用一個(gè)PLL頻率綜合器（本振）。

PLL的轉(zhuǎn)換時(shí)間是一個(gè)重要的指標(biāo)，轉(zhuǎn)換時(shí)間的大小直接影響終端的性能。轉(zhuǎn)換時(shí)間長使終端數(shù)字/話音通信頻道轉(zhuǎn)換時(shí)間也長，不同終端發(fā)送數(shù)據(jù)保護(hù)時(shí)間加長，會大大減小整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字通信容量，降低系統(tǒng)性能；而且PLL的轉(zhuǎn)換時(shí)間長，數(shù)據(jù)通信就會使話音通信中斷較長的時(shí)間，嚴(yán)重影響話音通信的質(zhì)量。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少PLL的轉(zhuǎn)換時(shí)間，提高PLL的鎖定速度。采用變寬法加速PLL的鎖定，系統(tǒng)性能有了較大提高。

2.3高斯低通濾波和逆濾波電路

高斯低能濾波器指的是濾波器的頻率響應(yīng)為高斯函數(shù)：

高斯濾波器的沖擊響應(yīng)也為高斯函數(shù)，采用模擬方法是不可能實(shí)現(xiàn)這種濾波器的，通常采用數(shù)字存儲的方法實(shí)現(xiàn)高斯濾波器。這里采用一款由CML公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的GMSK調(diào)制解調(diào)器FX589。

FX589是一種低壓高速GMSK調(diào)制解調(diào)器，它可以實(shí)現(xiàn)高斯低通濾波及逆濾波，數(shù)據(jù)率為4Kbps～64Kbps。

為了達(dá)到無線通信要求的信道帶寬為25kHz，帶外干擾<-60dB，選擇數(shù)據(jù)率為9600bps，BT=0.5。

根據(jù)FX589的工作特性，采取了以下措施，提高數(shù)據(jù)通信的性能：

（1）精心設(shè)計(jì)FX589的電路，配合FX589工作；

（2）將發(fā)/收的數(shù)據(jù)進(jìn)行加/解擾，去除信號中的直流和低頻成分以適合FX589的要求；

（3）給數(shù)據(jù)加上合適的頭碼，利用FX589恢復(fù)接收時(shí)鐘，保護(hù)接收數(shù)據(jù)完整性；

（4）軟件上采取數(shù)據(jù)檢錯(cuò)重發(fā)機(jī)制，消除誤碼對系統(tǒng)性能的影響。

2.4數(shù)傳終端的整體設(shè)計(jì)

整個(gè)數(shù)傳終端的設(shè)計(jì)以MCU為中心，并采用FPGA來整合周邊器件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低測試維修的復(fù)雜度。數(shù)傳終端的整體框圖如圖4所示。

串行EEPROM用于存儲車輛的重要信息，如編號、車牌號等。FLASH用于記錄車輛運(yùn)行信息，以供調(diào)度中心查詢。SRAM存儲器主要用于存儲臨時(shí)數(shù)據(jù)，如GPS定位信息、差分定位信息等。GPS接收模塊用于接收GPS信號，實(shí)現(xiàn)GPS差分定位功能。顯示與控制面板采用帶背光液晶顯示，由電源音量旋鈕、靜噪調(diào)整旋鈕與四個(gè)輕觸按鍵控制。RS-232測試設(shè)置口用來與PC機(jī)或其它設(shè)備通信。FPGA將所有器件聯(lián)系成一個(gè)整體，由微控制器通過串行通信口、地址數(shù)據(jù)接口及通用I/O口控制各模塊協(xié)調(diào)工作，完成整個(gè)數(shù)傳終端的顯示、通信與數(shù)據(jù)處理等功能。

3GPS數(shù)傳終端控制軟件的設(shè)計(jì)

GPS數(shù)傳終端的軟件設(shè)計(jì)，要求首先配合硬件保證終端工作穩(wěn)定可靠；其次是合理控制，充分發(fā)揮硬件潛力，提升終端、系統(tǒng)的性能；另外還要兼顧系統(tǒng)需要，提供良好的操作界面和一定的附加功能與擴(kuò)展能力。

整個(gè)軟件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

由于終端工作在一個(gè)時(shí)分通信系統(tǒng)中，每個(gè)終端只能在指定的時(shí)刻收發(fā)數(shù)據(jù)，因此在軟件設(shè)計(jì)中，實(shí)時(shí)性的要求非常高。如果軟件控制的實(shí)時(shí)性不好，會亂不同終端間的數(shù)據(jù)通信相互干擾。這種情況下要保證數(shù)據(jù)傳輸可靠，就只能特殊系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信容量，加大不同終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)時(shí)間。筆者在軟件上采用以下方法提高控制的實(shí)時(shí)性：

（1）整個(gè)軟件由一個(gè)短時(shí)間（幾百微秒）的定時(shí)中斷來定時(shí)，結(jié)合GPS高精度的時(shí)間信息，使所有終端都具有同步且準(zhǔn)確的時(shí)間。

（2）軟件采用模塊化設(shè)計(jì)。模塊設(shè)計(jì)時(shí)，將每一模塊的工作分成多個(gè)部分，模塊運(yùn)行時(shí)，每次只運(yùn)行其中一部分，減小模塊每次執(zhí)行時(shí)間，提高軟件控制的實(shí)時(shí)性。

（3）按模塊對實(shí)時(shí)性要求的同，將它們分成不同的執(zhí)行優(yōu)先級，如調(diào)頻與解調(diào)電路控制模塊的優(yōu)先級設(shè)置為最高，而將EEPROM的讀寫模塊的優(yōu)先級設(shè)置為最低。

在軟件設(shè)計(jì)中，為了減小不同終端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)時(shí)間，增大系統(tǒng)容量，根據(jù)系統(tǒng)半雙工數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)，對數(shù)據(jù)發(fā)射電路采用了提前轉(zhuǎn)頻道的控制方法。采用此方法后，保護(hù)時(shí)間不包含PLL鎖定時(shí)間，只包含射頻功率建立時(shí)間。由于射頻功率建立時(shí)間很短，可以忽略，因而MCU控制的時(shí)間準(zhǔn)確度便成了決定保護(hù)時(shí)間的主要因素，只要軟件控制實(shí)時(shí)性好就可以把保護(hù)時(shí)間減少至幾毫秒以內(nèi)。示意圖見圖6。

另外軟件設(shè)計(jì)中，串口通信程序采用分層設(shè)計(jì)，分為接收、命令分析和命令數(shù)據(jù)處理三層，便于以后擴(kuò)展命令，以適應(yīng)不同的車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。

樣機(jī)的各性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，具體如下：

（1）GPS定位與GPS差分定位功能；

（2）半雙工無線通信，頻率范圍430MHz～450MHz通信數(shù)據(jù)率9600bps，同時(shí)可傳輸話音；

（3）頻道帶寬25kHz；頻率雜散<5kHz；發(fā)射鄰頻干擾<-60dB；

（4）接收靈敏度：1.0μV信號輸入，解調(diào)輸出SNR>30dB，BER<1.0e-5；

（5）接收選擇性：±10kHz；-6dB；±25kHz：-50dB；

篇7

紅外通信的基本原理是利用波長介于850～900nm的近紅外波段的紅外線作為信息的載體，發(fā)送時(shí)采用脈時(shí)調(diào)制方式，將二進(jìn)制信號調(diào)制為若干脈沖信號，并驅(qū)動紅外發(fā)射管等紅外發(fā)射器件將信號以光脈沖的形式發(fā)送出去。紅外接收端接收到脈沖后，將光脈沖轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過放大濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，最終以二進(jìn)制數(shù)字信號的形式輸出。由于這種通信方式采用的波長與無線電的波長不同，不受無線電信號的影響，從而保證數(shù)據(jù)的安全性。紅外通信的脈沖數(shù)據(jù)傳輸方式如圖1所示。對于發(fā)送端來說，當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)“1”時(shí)，沒有紅外脈沖發(fā)射;發(fā)送二進(jìn)制數(shù)“0”時(shí)，則發(fā)送3/16帶寬的紅外脈沖信息。而對于接收端來說，沒有接收到紅外信號，則認(rèn)為是“1”;接收到則認(rèn)為是“0”。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、紅外芯片、RS485通信口等組成。系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。利用單片機(jī)來控制紅外芯片的工作，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是1個(gè)單獨(dú)的設(shè)備，內(nèi)部含有2個(gè)紅外模塊，可以實(shí)現(xiàn)紅外的收發(fā)功能，同時(shí)還集成了RS485接口，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備的級聯(lián)。每個(gè)設(shè)備相互分離，使放置時(shí)更加方便快捷，利用RS485進(jìn)行模塊之間的級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)長距數(shù)據(jù)通信。

2．2硬件電路設(shè)計(jì)紅外電路選用芯片說明書中推薦的電路，其電路圖如圖3所示，為使電路簡單，供電方便，邏輯電壓與供電電壓選用同一電壓供電。2個(gè)紅外通信模塊分別連接到單片機(jī)的串口1與串口2上，串口3經(jīng)過雙向開關(guān)來選擇連接到RS485通信口還是RS232通信口，單片機(jī)與紅外芯片及485通信口之間放置LED燈，用來顯示當(dāng)前此芯片的工作狀態(tài)，方便實(shí)時(shí)檢測，同時(shí)還起到了故障報(bào)警的作用。

2．3軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中選用支持IrDA的STM8L單片機(jī)，省去了轉(zhuǎn)換電路，只需要設(shè)置單片機(jī)中的相應(yīng)參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)紅外通信模塊的驅(qū)動。其程序流程圖如圖4所示。軟件設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的主要是在串口初始化時(shí)要將紅外所對應(yīng)的串口設(shè)置為IrDA模式，并使能紅外無線通信功能。

3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測試

數(shù)據(jù)通信的主要關(guān)注點(diǎn)就是通信的誤碼率、角度、有效距離以及波特率等。誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)，其公式為:誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)×100%。本設(shè)計(jì)的模塊在數(shù)據(jù)傳輸過程中，誤碼的產(chǎn)生主要與紅外數(shù)據(jù)通信模塊之間的距離以及角度有關(guān)，因此針對不同角度以及不同距離所產(chǎn)生的誤碼率做出實(shí)驗(yàn)測試。測試過程中將通信波特率設(shè)置為紅外數(shù)據(jù)通信可接受的最高波特率115200?？偣矞y試10次，每次發(fā)送100Byte十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，對測試數(shù)據(jù)取平均值處理之后如表1、表2所示。由圖5可知，當(dāng)2紅外模塊距離小于120cm時(shí)，數(shù)據(jù)能夠無誤碼地傳輸;模塊距離在140～190cm范圍時(shí)，接收模塊能夠接收到數(shù)據(jù)，但接收的是亂碼或者數(shù)據(jù)接收不全;當(dāng)距離大于200cm時(shí)，接收模塊完全接收不到數(shù)據(jù)。由圖6可知，當(dāng)2模塊間的角度小于35°時(shí)，模塊之間數(shù)據(jù)能夠無誤碼地傳輸;當(dāng)2模塊間角度在40°～60°范圍內(nèi)時(shí)，接收模塊接收到的數(shù)據(jù)為亂碼或者數(shù)據(jù)接收不全;當(dāng)角度大于60°，接收模塊完全接收不到數(shù)據(jù)。由測試結(jié)果可知，本設(shè)計(jì)紅外通信模塊可以在35°、120cm的范圍內(nèi)無誤碼的有效傳輸。采用RS485級聯(lián)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)100m內(nèi)紅外信號的全覆蓋，并且可以實(shí)現(xiàn)不同房間之間的數(shù)據(jù)通信。

4結(jié)論

篇8

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)；探究

新時(shí)期背景下，人類生活水平隨之提高，而計(jì)算機(jī)也被廣泛應(yīng)用在實(shí)踐當(dāng)中。在信息利用率提高方面，數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展，能夠有效地滿足社會對于信息提出的多種需求。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)交換技術(shù)的運(yùn)用同樣推動了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息容納量以及傳遞速度得以全面提升。對于普通互聯(lián)網(wǎng)而言，利用物理設(shè)置可以有效地交換數(shù)據(jù)信息，完成信息單元的傳輸，便于數(shù)據(jù)信息的檢驗(yàn)。

1有關(guān)數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)原理的研究

1.1轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信息幀地址分析

一般情況下，數(shù)據(jù)通信交換需要基于物理層開展，而物理硬件交換設(shè)備則會將信息轉(zhuǎn)發(fā)向系統(tǒng)與設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)實(shí)踐表明，會形成諸多不同狀況[1]。首先，在互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，所有設(shè)備會在相同時(shí)間內(nèi)接收數(shù)據(jù)信息所發(fā)送的目標(biāo)。在這種情況下，就表示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息幀在向設(shè)備傳發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。其次，在互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中某設(shè)備接收數(shù)據(jù)信息發(fā)送目標(biāo)以后，在這一地址中不具有交換設(shè)備，那么就要求網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息幀向設(shè)備傳發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。再次，要想保證互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中某設(shè)備可以接收數(shù)據(jù)信息所發(fā)送的目標(biāo)，并且地址存在于交換設(shè)備當(dāng)中。那么在這種情況下就是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息幀向設(shè)備傳發(fā)數(shù)據(jù)信息。最后，設(shè)定互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中某設(shè)備接收數(shù)據(jù)信息所發(fā)送的目標(biāo)，則無法使用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息幀向設(shè)備傳發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

1.2制定轉(zhuǎn)換程序

在數(shù)據(jù)通信交換中應(yīng)當(dāng)具備定義表，而在表格當(dāng)中，基本單元都是信息編碼與交換接口編號。而通信交換具備了記憶功能，可以在定義表當(dāng)中將交換地址自動化地記載出來[2]。對于定義表當(dāng)中的信息，也都可以將交換的時(shí)間存儲起來。而在統(tǒng)計(jì)這一信息使用次數(shù)的情況下，僅僅需要對信息交換時(shí)間變化進(jìn)行觀察就可以。如果信息交換時(shí)間長時(shí)間未改變，信息就會在定義表當(dāng)中被刪除掉。

2互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)闡釋

2.1電路交換技術(shù)

所謂的電路交換技術(shù)具體指的就是可以為任何入網(wǎng)用戶提供臨時(shí)物理信道，同時(shí)，需要利用通路各節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，在空間和時(shí)間的情況下構(gòu)建信道并實(shí)現(xiàn)信道的連續(xù)性。而在電路交換方面，還包括連接建立、線路占用以及連接拆除這三個(gè)基本性的時(shí)期。在進(jìn)行通信交換之前，應(yīng)當(dāng)連接線路，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)構(gòu)建以數(shù)據(jù)為起點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的通信通道。在傳輸數(shù)據(jù)信息的過程中，應(yīng)當(dāng)在發(fā)出目標(biāo)點(diǎn)請求之后，對閑置線路展開優(yōu)先地分配。其中，假設(shè)某節(jié)點(diǎn)對另一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行呼叫，則應(yīng)當(dāng)向其發(fā)送相關(guān)節(jié)點(diǎn)請求，并且不斷地反復(fù)，以保證數(shù)據(jù)在各節(jié)點(diǎn)與各端口之間更好地實(shí)現(xiàn)交換[3]。而在繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)的過程中，會占用線路，在這種情況下，就可以對已經(jīng)構(gòu)建的線路進(jìn)行合理地運(yùn)用并完成數(shù)據(jù)信息的交換，其中，電路再次實(shí)現(xiàn)連接也就是起點(diǎn)源和目標(biāo)站點(diǎn)的時(shí)間連接。但需要注意的是，應(yīng)當(dāng)及時(shí)拆除物理線路，以保證線路資源可以回歸至響應(yīng)當(dāng)中。這種數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的明顯優(yōu)勢就是可以保證專線享用，具有理想的實(shí)用性且實(shí)踐操作相對簡單，但是，同樣也存在一定的不足之處，就是通信的時(shí)間較長且信道利用率偏低，而終端也難以實(shí)現(xiàn)彼此之間的通信交換目標(biāo)。

2.2報(bào)文交換技術(shù)

所謂的報(bào)文交換指的就是具有特殊性質(zhì)的物理信道，在這種方式之下，用戶與用戶不需要直接展開信息的接收與發(fā)送的操作，利用交換機(jī)對信息進(jìn)行接收。通過對報(bào)文方式的應(yīng)用對信息進(jìn)行有效地控制，實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)發(fā)與存儲。而在輸出電路閑暇的狀態(tài)下，信息就可以通過報(bào)文向交換機(jī)傳送[4]。其中，報(bào)文交換中的各節(jié)點(diǎn)都屬于電子亦或是機(jī)電結(jié)合交換設(shè)備，也就是說屬于通用型的計(jì)算機(jī)。而這種計(jì)算機(jī)能夠有效地完成儲存進(jìn)入報(bào)文的目標(biāo)。這種數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的明顯優(yōu)勢就是信道的利用率相對較高，究其原因，大部分報(bào)文都可以利用分時(shí)方式，實(shí)現(xiàn)一節(jié)點(diǎn)到另一節(jié)點(diǎn)通道的共享。另外，報(bào)文可以向各目的地進(jìn)行發(fā)送，并且具備極大的信息量，實(shí)現(xiàn)速度和代碼的有效轉(zhuǎn)換。但是，這一數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的缺陷就是難以實(shí)現(xiàn)通信交換實(shí)時(shí)性要求，一旦節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量較大，則難以在短時(shí)間內(nèi)完成存儲工作。

2.3分組交換技術(shù)

分組交換通常也被稱作包交換，與報(bào)文交換的形式類似[5]。所謂的分組交換，具體指的就是在各數(shù)據(jù)包之前添加分組頭，并且當(dāng)作向何處發(fā)送的地址標(biāo)志，隨后，分組交換機(jī)則會按照各地址標(biāo)志將其轉(zhuǎn)發(fā)至具體的位置。而分組終端則會把用戶所發(fā)出的數(shù)據(jù)劃分成為多個(gè)數(shù)據(jù)，并向其他交換點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送，其中還會附帶用戶的數(shù)據(jù)、控制信息以及原有地址等數(shù)據(jù)，會根據(jù)具體的順序完成數(shù)據(jù)的還原目的。而分組交換和報(bào)文之間的不同之處則是在分組交換網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中會限制傳輸數(shù)據(jù)的單位長度，但是報(bào)文交換系統(tǒng)則可以對較長報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送。對于分組交換而言，最大程度會被限定在特定的范圍之內(nèi)，如果某地方超過特定長度，那么報(bào)文就會進(jìn)行分割，隨后實(shí)現(xiàn)依次發(fā)送的目的。而以上則是報(bào)文交換與分組交換之間的不同。這種數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是速度相對較快，具有較高的傳輸質(zhì)量。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)交換真實(shí)且可靠，可以保證各種類型終端實(shí)現(xiàn)通信轉(zhuǎn)換。也就是說，分組交換技術(shù)集中了報(bào)文交換與線路交換的所有優(yōu)點(diǎn)。但是，其不足之處就是對技術(shù)的要求較高，目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)難度較大。

2.4幀中繼協(xié)交換技術(shù)

這種數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)可以在單一物理傳輸線路當(dāng)中有效地提供若干條虛線路，而所有的虛線路都能夠使用DLCI完成標(biāo)識[6]。而虛電路所面對的就是連接，能夠?qū)⒂脩舻臄?shù)據(jù)幀根據(jù)相應(yīng)的順序發(fā)送至目的地。幀中繼交換的傳輸效率極高，且具有明顯的經(jīng)濟(jì)性特征，其網(wǎng)絡(luò)存儲的空間也相對較大，但是，對于線路以及終端提出的要求卻很高。

2.5ATM異步傳輸模式交換技術(shù)

這種數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)需要以電路交換和分組交換作為重要基礎(chǔ)，是一種面對連接的快速分組交換技術(shù)。這種模式主要是對寬帶業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行利用，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)傳輸、交換以及復(fù)用的目標(biāo)。另外，ATM異步傳輸模式交換技術(shù)的應(yīng)用能夠使信息得以簡化，具有較高的效率，但是這一技術(shù)的成熟度不夠，所投入的成本也相對較高。

篇9

隨著工業(yè)生產(chǎn)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對于數(shù)據(jù)采集的要求也越來越高，過去傳統(tǒng)式的測量采集方法已經(jīng)完全不能夠適應(yīng)現(xiàn)如今的工業(yè)生產(chǎn)需求，因此，迫切需要采用新的數(shù)據(jù)采集測量方法。計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集測量系統(tǒng)的應(yīng)用提供了一條新的渠道。如何利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)構(gòu)建智能化的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，是每一個(gè)數(shù)據(jù)采集測量供應(yīng)商目前重點(diǎn)研究的課題之一。

1基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)概述

1.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的特點(diǎn)

1）通信速度快。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信是利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互與通信傳輸，而計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通信的基本方式是電信號或者光信號的傳輸，因此利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信，其通信傳輸速度非常快，適宜于構(gòu)建對數(shù)據(jù)采集測量實(shí)時(shí)性要求特別高的數(shù)據(jù)采集測控系統(tǒng)。2）傳輸可靠性高。計(jì)算機(jī)通信傳輸系統(tǒng)相比其他的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其可靠性要高的多，這主要是得益于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信采用的通信協(xié)議和傳輸機(jī)制，確保了數(shù)據(jù)在傳輸過程中不會丟失。3）可操作性強(qiáng)。利用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可操作性強(qiáng)，能給輕易的實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲、調(diào)用訪問和刪除等操作，也可以將采集到的數(shù)據(jù)作為后向通道設(shè)備的數(shù)據(jù)源進(jìn)行封裝，大大提高了基于計(jì)算機(jī)通信實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與測控的可操作性。

1.2遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)功能模塊劃分設(shè)計(jì)

按照目前遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的一般功能，基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，其功能主要由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成：1）數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊一般由傳感器完成，對數(shù)據(jù)完成采集并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電參數(shù)輸出。2）數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊主要是對采集到的電參數(shù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換或者進(jìn)行濾波調(diào)理等預(yù)處理。3）數(shù)據(jù)傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊主要是對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控。4）數(shù)據(jù)存儲模塊。依靠數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲功能，同時(shí)對數(shù)據(jù)存儲進(jìn)行權(quán)限的設(shè)置，以確保數(shù)據(jù)訪問的安全性。5）數(shù)據(jù)顯示調(diào)用模塊。數(shù)據(jù)經(jīng)過遠(yuǎn)程采集與傳輸測控，最終被顯示，以提供決策分析。2計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)在遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

2.1基于計(jì)算機(jī)通信的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)

基于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)層次可以分為如下幾個(gè)層次：

2.1.1中央控制管理客戶端

由管理PC和專用控制軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用于實(shí)現(xiàn)在電腦客戶端對整個(gè)遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示、存儲、分析以及相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，同時(shí)中央控制管理客戶端還可以通過對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的訪問實(shí)現(xiàn)對相關(guān)遠(yuǎn)程測控?cái)?shù)據(jù)的讀取訪問。

2.1.2網(wǎng)絡(luò)傳輸層

通過專門鋪設(shè)的光纖網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集到的數(shù)據(jù)在光纖環(huán)網(wǎng)內(nèi)的光速傳播，提高了數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算機(jī)通信的實(shí)時(shí)性，同時(shí)借助于管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、磁盤陣列以及交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)傳輸中轉(zhuǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸層的構(gòu)建，用于對遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸控制。

2.1.3數(shù)據(jù)采集控制器

數(shù)據(jù)采集控制器主要是通過對數(shù)據(jù)采集板卡的控制，實(shí)現(xiàn)對需要采集測量的數(shù)據(jù)的自動采集與傳輸，通過配備的網(wǎng)絡(luò)傳輸接口將采集到的數(shù)據(jù)直接以數(shù)字信號的形式聯(lián)網(wǎng)傳輸。數(shù)據(jù)采集控制器可以進(jìn)行采集速率、采集模式、接口設(shè)置等參數(shù)的設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)通信相關(guān)參數(shù)的適應(yīng)。

2.1.4前端傳感器

通過對需要采集的參數(shù)配置合理的傳感器，將所需要采集的參數(shù)轉(zhuǎn)換為合適的電參數(shù)，或者根據(jù)采集的需求，將相關(guān)被采集量直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)傳輸。在對傳感器進(jìn)行選型的時(shí)候，需要注意結(jié)合被采集參數(shù)的特點(diǎn)與傳輸要求合理的選擇合適的傳感器。

2.2遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信關(guān)鍵技術(shù)探討

2.2.1多種信號接口的兼容問題

盡管利用現(xiàn)場總線系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析和存儲的全自動化控制，但是基于計(jì)算機(jī)通信實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)在具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，還是存在多種不同廠家設(shè)備的不同信號接口之間兼容性的問題，目前合理的解決方案就是將不同廠家的不同設(shè)備的信號接口統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為光纖輸入接口，統(tǒng)一進(jìn)入光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，避免了不同信號接口之間由于傳輸協(xié)議的不兼容而帶來的其他數(shù)據(jù)采集問題，確保了數(shù)據(jù)采集的萬無一失。下面重點(diǎn)探討不同類型的數(shù)據(jù)信息采集接口的實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)樾畔鬏攲拥膶?shí)現(xiàn)，必須要解決不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)傳輸層的接口問題，不同的設(shè)備有不同的接口，因此信息傳輸層需要解決不同的接口接入問題。具體的接口接入可以分為如下幾類進(jìn)行探討：1）對于視頻監(jiān)控類的數(shù)據(jù)采集，視頻和控制信號均通過高品質(zhì)視頻電纜及數(shù)據(jù)線纜傳送，確保圖像在傳輸過程中無衰減，達(dá)到優(yōu)質(zhì)圖像的效果。攝像機(jī)單元的視頻傳輸采用SYV-75-5視頻電纜連接至控制中心視頻處理設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)視頻信號的聯(lián)網(wǎng)傳輸。2）其他網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備一般采用RS232串行通信接口，或者采用RJ-45通信接口實(shí)現(xiàn)信息中轉(zhuǎn)，因此對于采用這兩類通信接口的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者其他設(shè)備，可以方便采用RS-232通信轉(zhuǎn)接口或者RJ-45通信轉(zhuǎn)接口實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。

2.2.2遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的可靠性保證設(shè)計(jì)

為了確保遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的萬無一失，必須要對基于計(jì)算機(jī)通信的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)進(jìn)行可靠性保證設(shè)計(jì)，具體做法包括：首先，對網(wǎng)絡(luò)傳輸層的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如核心交換機(jī)、服務(wù)器等都進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，確保不會由于死機(jī)造成采集數(shù)據(jù)的丟失；其次，對相關(guān)設(shè)備的電源供電系統(tǒng)進(jìn)行UPS延時(shí)供電設(shè)計(jì)，依靠UPS后備電源實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及測控設(shè)備的不斷電連續(xù)放映控制；最后，對所需要存儲的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字拷貝，以防止由于意外原因造成數(shù)據(jù)的丟失。從上述三個(gè)方面進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)相信能夠確保遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的高可靠性。

篇10

關(guān)鍵詞：高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)；課程；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）02-0266-02

近年來，全球通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，移動通信技術(shù)迅速發(fā)展并且成功用于商業(yè)，其發(fā)展速度與應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了固定通信技術(shù)。無線移動通信技術(shù)的研究與應(yīng)用改變著人們的生活，使人們能夠更加便捷地獲得大量豐富的信息[1]，因此，社會需要大量的高素質(zhì)通信專業(yè)人才，必須對高校中開設(shè)的相應(yīng)課程進(jìn)行實(shí)踐改革，激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，為社會輸送專業(yè)人才的同時(shí)提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。

《高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)》是面向電子信息類專業(yè)高年級本科生開設(shè)的一門重要的專業(yè)選修課，主要講授無線數(shù)據(jù)通信的基本理論，實(shí)現(xiàn)高速移動通信的關(guān)鍵技術(shù)原理，以及最先進(jìn)的無線通信技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程[2]。該課程的預(yù)備課程是《通信原理》、《數(shù)字信號處理》、《信號與系統(tǒng)》等必修的通信基礎(chǔ)課程，并與后續(xù)的《畢業(yè)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》緊密銜接，在通信及其相關(guān)專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用。該課程覆蓋的知識面廣，涉及的新技術(shù)、新系統(tǒng)需要不斷地補(bǔ)充，具有綜合性、專業(yè)性、先進(jìn)性和實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，需要使學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的同時(shí)，掌握最先進(jìn)的通信理論，了解通信前沿技術(shù)，擴(kuò)展知識面，為后續(xù)深入研究通信技術(shù)、從事通信工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、課程目標(biāo)

該課程在注重學(xué)生掌握最基本的高速通信理論知識的同時(shí)，更加突出了當(dāng)前通信系統(tǒng)中的先進(jìn)核心技術(shù)的講解，幫助學(xué)生了解前沿?zé)狳c(diǎn)技術(shù)及以其為核心的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，注意擴(kuò)展學(xué)生知識面，使學(xué)生通過對該課程的學(xué)習(xí)，具備學(xué)習(xí)能力和專業(yè)能力：

1.學(xué)習(xí)能力：具有發(fā)現(xiàn)問題并主動解決的能力；具備資料搜集和梳理的能力，從整理的資料中總結(jié)知識、掌握知識，通過對知識的提煉，提出自己的見解和創(chuàng)新點(diǎn)；培養(yǎng)學(xué)生對通信技術(shù)探索的熱情，以及主動獲取新知識、新技能的能力。

2.專業(yè)能力：具有通信尤其是無線通信的綜合理論專業(yè)知識；具備通信系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的能力；能夠使用Matlab等通信仿真軟件對關(guān)鍵算法與技術(shù)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)并分析系統(tǒng)性能；具有解讀并應(yīng)用通信協(xié)議的能力，并進(jìn)一步為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化提出建議。

二、課程內(nèi)容

基于上述教學(xué)目標(biāo)，該課程針對高年級大學(xué)生思想較為成熟、具有一定的專業(yè)知識積累和專業(yè)素養(yǎng)、對創(chuàng)新能力的開發(fā)有熱情等特點(diǎn)，主要講授在無線通信領(lǐng)域中的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，重點(diǎn)講述以O(shè)FDM為核心的無線通信技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)[3]。主要內(nèi)容有：第一部分，數(shù)據(jù)通信概述，其中包括數(shù)據(jù)通信工作方式、信號傳輸方式、無線通信系統(tǒng)特點(diǎn)及性能指標(biāo)、無線信道的傳播特征等內(nèi)容。第二部分，無線移動通信中實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵技術(shù)，這是本課程的重點(diǎn)內(nèi)容，包括OFDM調(diào)制技術(shù)、高性能的信道編碼技術(shù)、同步技術(shù)、信道估計(jì)技術(shù)、多址接入技術(shù)等，分別講授其原理和作用，以及在移動通信系統(tǒng)中的位置和地位。第三部分，先進(jìn)的通信技術(shù)，這是本課程的關(guān)鍵部分，包括B3G/4G移動通信中的IMT和LTE技術(shù)、寬帶無線接入技術(shù)、UWB-OFDM等，了解各種技術(shù)方案特點(diǎn)，以及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中遇到的關(guān)鍵問題和解決方案。

三、教學(xué)方法

本課程采用教師理論講解和學(xué)生仿真實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，教師講授基本理論知識，學(xué)生根據(jù)課堂所學(xué)的知識，利用通信仿真軟件，在教師的指導(dǎo)下構(gòu)建通信系統(tǒng)并研究性能，對有能力的學(xué)生，鼓勵(lì)其參與科研項(xiàng)目和競賽，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和動手能力。主要教學(xué)方法如下：

1.采用板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)階段采用不同的教學(xué)手段，對于原理性較強(qiáng)的知識以及需要進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容，如各種同步偏差對信號的相位和幅度產(chǎn)生何種影響等，仍然采用課堂板書的形式，一步步推導(dǎo)過程，力求學(xué)生明白本質(zhì)，抓住原因找方法。對于涉及到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、流程圖、新技術(shù)的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化過程等內(nèi)容，采用多媒體輔助教學(xué)方法，擴(kuò)大教學(xué)信息量，提高教學(xué)效率，提升教學(xué)生動性和形象性。多媒體教學(xué)可以在形式上采用Flash等動畫音效，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生興趣，便于學(xué)生更好地理解知識點(diǎn)。

2.注重結(jié)合生活中的實(shí)際例子。通信尤其是移動通信的許多技術(shù)都可以與實(shí)際生活中的某些具體實(shí)例相聯(lián)系，在講述原理性知識的同時(shí)，可以通過舉例、類比等方式幫助學(xué)生更加形象地理解每個(gè)知識點(diǎn)，例如，將基帶信號通過載波的調(diào)制形成射頻信號以及射頻信號解調(diào)成基帶信號的過程類比成火車運(yùn)載貨物，將信道類比成公路，討論信道帶寬與信號速度的關(guān)系。

3.利用通信仿真軟件配合教學(xué)。為了使學(xué)生對講授的理論知識更好地理解和吸收，提升遇到實(shí)際問題的分析能力和解決能力，可以充分利用仿真軟件，如Matlab、Labview等，通過程序的設(shè)計(jì)和參數(shù)的配置，依據(jù)理論知識，對某種算法甚至整個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能仿真，直觀地模擬信息在通信系統(tǒng)中的整個(gè)傳輸過程，通過觀察信號時(shí)域和頻域波形以及重要技術(shù)參數(shù)的變化曲線，幫助學(xué)生將理論知識更好地應(yīng)用到實(shí)踐中。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、觀察能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到進(jìn)一步的提高。

4.鼓勵(lì)學(xué)生參與項(xiàng)目和競賽。對有能力的同學(xué)，鼓勵(lì)參與教師的科研項(xiàng)目，完成一部分工作，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和成就感，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，從而激發(fā)學(xué)生的科研熱情[4]。從培養(yǎng)學(xué)生對通信技術(shù)的興趣出發(fā)，鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子競賽，通過完成電子作品或者設(shè)計(jì)小型通信系統(tǒng)等實(shí)踐鍛煉，加深對課程所學(xué)知識的理解，使掌握該課程的知識點(diǎn)更為準(zhǔn)確化、系統(tǒng)化，做到了理論與實(shí)踐的有機(jī)融合。

四、考核方式

本課程以培養(yǎng)學(xué)生能力為目標(biāo)，采用平時(shí)成績與綜合考核相結(jié)合的方式，全面綜合評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和效果。具體考核要求為：

1.平時(shí)成績：涵蓋學(xué)生的出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度，以培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心為目標(biāo)。

2.任務(wù)要求：布置兩次仿真任務(wù)，學(xué)生可以自主選題，仿真某個(gè)關(guān)鍵技術(shù)或者通信系統(tǒng)，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，并將結(jié)果在課堂上以ppt的形式匯報(bào)和討論，以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和表達(dá)溝通能力為目標(biāo)。

3.期末綜合考試：采用閉卷考核方式對基本理論知識進(jìn)行考察，并及時(shí)分析卷面情況，掌握學(xué)生汲取知識的情況，反饋到課堂教學(xué)任務(wù)中，以培養(yǎng)學(xué)生的理論素養(yǎng)為目標(biāo)。

總之，通過對《高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)》這門課程的實(shí)踐教學(xué)，對所設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式的實(shí)施，課程取得了預(yù)期目標(biāo)和良好的效果。學(xué)生們在掌握了最先進(jìn)的通信理論的同時(shí)培養(yǎng)了專業(yè)實(shí)踐能力，下一步還需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和通信技術(shù)的更新與發(fā)展，改進(jìn)與提高教學(xué)水平，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，要緊跟通信技術(shù)的發(fā)展潮流，具備前沿的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，掌握新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法，才能達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)通信專業(yè)人才的目的。

參考文獻(xiàn)：

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