導語：如何才能寫好一篇數據通信的基本方式，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：數據通信；應用前景；分類；探究

一、數據通信的基本概況

（一）數據通信的基本概念。數據通信是計算機和通信相結合的產物，是一種通過傳輸數據為業務的通信系統，是一種新的通信方式和通訊業務。數據主要是把某種意義的數字、字母、符號進行組合，利用數據傳輸技術進行數據信息的傳送，實現兩個終端之間數據傳輸。數據通信可以實現計算機和終端、終端和終端以及計算機和計算機之間進行數據傳遞。

（二）數據通信的構成原理。數據通信主要是通過數據終端進行傳輸，數據終端主要包括分組型數據終端和非分組型數據終端。分組型數據終端包括各種專用終端，即：計算機、用戶分組拆裝設備、分組交換機、專用電話交換機、局域網設備等等。非分組型數據終端主要包括用戶電報終端、個人計算機終端等等。在數據通信中數據電路主要是由數據電路終端設備和數據信道組成，主要進行信號與信號之間的轉換。在計算機系統中主要是通過控制器和數據終端進行連接，其中中央處理器主要用來處理通過數據終端輸入的數據[1]。

二、數據通信的分類

（一）有線數據通信。有線數據通信主要包括：數字數據網（DDN），分組交換網（PSPDN），幀中繼網三種。數字數據網可以說是數字數據傳輸網，主要是利用衛星、數字微波等的數字通道和數字交叉復用。分組交換網又稱為X.25網，它主要是采用轉發方式進行，通過將用戶輸送的報文分成一定的數據段，在數據段上形成控制信息，構成具有網絡鏈接地址的群組，并在網上傳播輸送。幀中繼網絡的主要組成設備是公共幀中繼服務網、幀中繼交換設備和存儲設備[2]。

（二）無線數據通信。無線數據通信是在有線數據的基礎上不斷發展起來的，通常稱之為移動數據通信。有線數據主要是連接固定終端和計算機之間進行通信，依靠有線傳輸進行。然而，無線數據通信主要是依靠無線電波來傳送數據信息，在很大程度上可以實現移動狀態下的通信。可以說，無線數據通信就是計算機與計算機之間相互通信、計算機與個人之間也實現無線通信。這主要是通過與有線數據相互聯系，把有線的數據擴展到移動和便攜的互聯網用戶上。

三、數據通信的應用前景

（一）有線數據通信的應用。有線數據通信的數字數據電路的應用范圍主要是通過高速數據傳輸、無線尋呼系統、不同種專用網形成數據信道；建立不同類型的網絡連接；組件公用的數據通信網等。數據通信的分組交換網應用主要輸入信息通信平臺的交換，開發一些增值數據的業務。

（二）無線數據通信的應用。無線數據通信具有很廣的業務范圍，在應用前景上也比較廣泛，通常稱之為移動數據通信。無線數據通信在業務上主要為專用數據和基本數據，其中專用數據業務的應用主要是各種機動車輛的衛星定位、個人無線數據通信、遠程數據接入等。當然，無線數據通信在各個領域都具有較強的利用性，在不同領域的應用，移動數據通信又分為三種類型，即：個人應用、固定和移動式的應用。其中固定式的應用主要是通過無線信道接入公用網絡實現固定式的應用網絡；移動式的應用網絡主要是用在移動狀態下進行，這種連接主要依靠移動數據終端進行，實現在野外施工、交通部門的運輸、快遞信息的傳遞，通過無線數據實現數據傳入、快速聯絡、收集數據等等。

四、小結

隨著網絡技術的不斷發展，數據通信將得到越來越廣泛的應用，數據通信網絡不斷由分散性的數據信息傳輸不斷向綜合性的數據網絡方向發展，通過傳輸數據、圖像、語言、視頻等等實現在各個領域的綜合應用。無論是在工業、農業、以及服務業方面都發揮著重要的作用，展示出廣闊的應用前景來。因此，當今時代學習、了解并掌握先進技術對于社會和個人的發展尤為重要。

參考文獻

[1]李亞軍.淺談數據通信及其應用前景[J].中小企業管理與科技(上半月),2008(04).

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1.概述

20世紀50年代末，隨著電子計算機的發展和廣泛應用，一種行的通信技術———數據通信應運而生，它融合了通信技術和計算機技術的基本原理。數據通信技術問世不久，基于X.25建議中分組交換數據通信便隨處可見，這就標志著數據通信開始進入了商用化時代。數據通信技術順應了時展的需要，推動著數字化信息化時代的不斷進步，同時，數據通信所采用的技術也越來越先進，應用領域逐步擴展，服務項目越來越多，傳輸速率越來越高。網絡通信的劃分方式有多種，按照傳輸媒體的不同，可以分為有線網絡通信和無線網絡通信；按照其覆蓋的地理范圍大小，可劃分為局域網（LAN）、城域網（MAN）和廣域網（WAN），如圖1所示。它們分別采用各自的技術和通信協議，在網絡拓樸結構、傳輸速率、網絡功能等方面各有不同。1995年以后，互聯網的發展速度更加迅猛，改變了人們的生活方式，甚至思考問題的方式。據統計，2004年互聯網用戶數比1997年增長了128倍，2006年中國成為世界上互聯網用戶最多的國家，達到了1.46億。互聯網改變了人們交流和工作的方式，據統計1999年網上交易額為800億美元，到新世紀初增至3000～10000億美元。這些新的經濟和社會活動方式大大增加了網上的業務流量，使互聯網上的數據業務量每月增長10%左右，達到了每6～9個月翻一番的地步。多種數據統計都揭示了同樣一個事實，“21世紀是數據的時代”。

2.數據通信的基本原理

數據終端可分為分組型終端（PT）和非分組型終端（NPT）兩大類。分組型終端包括計算機、數字傳真機、智能用戶電報終端（TELETEX）、用戶分組裝拆設備（PAD）、用戶分組交換機、專用電話交換機（PABX）、可視圖文接入設備（VAP）、局域網（LAN）等各種專用終端設備；非分組型終端包括個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。數據電路由傳輸信道和數據電路終端設備（DCE）組成，傳輸信道按傳輸的信號類型可分為模擬信道和數字信道，按傳輸介質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，數據終端設備的類型和作用也會有差異。如果傳輸信道為模擬信道，DCE通常就是調制解調器（MODEM），其作用是進行模擬信號和數字信號的轉換；如果傳輸信道為數字信道，DCE的作用則是實現信號碼型與電平的轉換，以及線路接續控制等。交換網線路要通過呼叫過程建立連接，通信結束后再拆除；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。計算機系統中的通信控制器用于管理與數據終端相連接的所有通信線路，中央處理器用來處理由數據終端設備輸入的數據。

3.數據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算機或終端在相互通信時，使用同一條實際的物理鏈路，通信中自始至終使用該鏈路進行信息傳輸，且不允許其它計算機或終端同時共亨該電路。此類數據通信交換方式適用于一次接續后、長報文的通信。起初是應用于公用電話網和公用電報網中，經過技術改良，提高了數據傳遞速率后，又應用到公用數據通信網絡中。技術改良后的公用數據網，其接通率、工作速率、用戶線距離、線路均衡條件等均優于公用電話網，具有實時性強、延遲很小、交換成本較低等優點，但也存在著缺點，如線路利用率低等。

3.2報文交換

報文交換是將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中（內存或外存），當所需輸出電路空閑時，再將該報文發往需接收的交換機或終端。這種數據通信的交換方式適用于實現不同速率、不同協議、不同代碼終端的終端間或一點對多點的同文為單位進行存儲轉發的數據通信。報文交換的存儲-轉發方式具有中繼線和電路利用率高的優點，但需要指出的是，這種交換方式網絡傳輸時延大，占用的內存與外存空間大，因而不適用于系統安全性高、網絡時延較小的數據通信。3.3分組交換分組交換是將用戶發來的整份報文分割成若于個定長的數據塊，將這些分組以存儲-轉發的方式在網內傳輸。它是在存儲-轉發方式的基礎上發展起來的，具有電路交換和報文交換的優點，適用于對話式的計算機通信，如數據庫檢索、圖文信息存取、電子郵件傳遞和計算機間通信等各方面，傳輸質量高、成本較低，并可在不同速率終端間通信。分組交換方式嚴格限制分組長度，保證任何用戶都不能獨占傳輸線路幾十毫秒，因而它非常適合于交互式通信。另外，分組交換方式根據需要動態地獲得和釋放頻帶，提高了鏈路的利用率。分組交換方式的缺點是分組在路徑的每個結點上有遲延，而且這種遲延是可變的，隨負荷的增加而變大。

4.數據通信的發展趨勢

數據通信服務中，個人通信要做到通信服務到個人，而不是服務到配置固定號碼的電話機，因此個人通信所使用的電話號碼應該在世界范圍內是唯一的，如同注冊國的個人身份證號碼一樣。個人通信還要求不受任何時間和地點的限制，因此它往往是與數字衛星通信或光纖通信系統有機地聯系在一起，構成全球通信網。目前已經提出許多種實現個人通信的方案，其中以國際電信聯盟所提出的未來公眾陸地移動通信系統（FPLMTS）為最典型，它是面向二十一世紀的新一代移動通信系統，即個人通信系統。按照設計目標，它所組成的網絡應該在任何地點（包括室內或室外，鄉間或城市，固定點或移動點），能夠傳輸任何類型的信息（包括文字、數據、語音或圖像），提供多種接口標準和通信協議，并能夠與國際衛星通信網或寬帶綜合數字業務網相連的全球通信信息網絡。在個人通信系統中廣泛應用數字調制和無線網絡技術，以及通信軟件的國際通用化和標準化，因此目前大量工作還處在局部試驗階段，但距離真正實用化的時間已經為期不遠了。

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1.1數據通信的原理

數據是指把事件的某些屬性規范化后的表現形式，在計算機網絡系統中，數據通常被廣義地理解為在網絡中存儲、處理和傳輸的二進制數字編碼。數據是信息的載體，它是信息的表示形式，數據按一定規則、形式組織起來時，就可以傳達某種意義，這種具有某種意義的數據集合就是信息。數據通信就是利用數據傳輸技術將數據信息傳遞的一種通信方式。

1.2數據通信的通信方式、交換方式及適用范圍

1.2.1數據通信方式①串行通信。發送設備將并行數據轉換成串行數據，逐位在通信線上傳輸并送達接受設備，接收端將數據轉換回并行方式，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設備之間有多個數據位同時使用，發送方將這些數據位通過數據線傳給接受方，接受方可同時收到多個數據。并行通信傳統速度快，主要用于近距離通信。

1.2.2數據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算機或終端使用一條相同的物理鏈路進行信息傳輸，且該鏈路是一直使用的、不與其他終端共享的。該電路交換方式實時性強，成本低，一般在一些公用的電話、電報、數據網等網絡中使用。②報文交換通信。報文交換通信是在線路較忙時先把用戶的報文存儲于交換機中，當輸出電路負載小時再將該報文傳送到接收方。報文交換通信方式適用于終端之間傳輸速率或協議不同的數據通信，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文分為幾個數據包，先分組儲存在中轉器內，然后再轉發到接收方。分組交換通信傳輸成本低，傳輸質量高，適合比較大的數據信息。

2數據通信的分類

2.1有線數據通信

2.1.1數字數據網數字數據網的基礎是數字傳輸網絡，它是以光纜、數字微波、數字衛星電路為基礎，通過數字傳輸而形成的一個具有優秀傳輸質量、利用率高、價格便宜的一種有線數字傳輸。

2.1.2分組交換網分組交換網是一種新型的交換網絡，同時它也是有線數據通信的基礎網絡。它的原理是將一條信息平均分成多分并分組，以組的形式儲存轉發，因此它的交換延時較低，具有實時通信功能，并且它在同一條電路上開放多條虛擬電路，由此多個用戶就可以同時利用信息。

2.1.3幀中繼網幀中繼網是由幀中繼節點機和傳輸鏈路構成的。它將X.25協議規定的網絡節點之間、網絡節點和用戶設備之間每段鏈路上的數據差錯重傳控制推到網絡邊緣的終端來執行。網絡只是用于糾錯，從而大大簡化了節點機之間的處理過程。其功能特點為：通過幀中繼協議以幀的方式進行數據傳送；傳輸鏈路通過邏輯連接，實現了動態分配；處理效率很高，信息處理量比較大，通信的延時較低；采用了簡化的分組交換技術提供PVC/SVC。

2.2無線數據通信

無線數據通信不依賴于有形媒介進行信息傳遞，而是利用無線電波的傳播傳遞信息，不限于終端是否固定，可實現移動狀態下的通信。無線數據通信是在有線數據通信的基礎上發展起來的，通過與有線數據網相聯，使移動用戶擁有有線數據網路的功能。

3數據通信的應用

3.1有線數據通信的應用

3.1.1數字數據電路（DDN的應用范圍有：①可提供一定強度的中高速數據通信業務。例如局域網互聯、大中型主機互聯、ISP等。②為分組交換網提供中繼電路。③提供點對點、一點對多的業務。④提供中繼幀的業務。同時也擴大了DNN的業務范圍。⑤提供語音、圖像等通信。⑥提供虛擬專用業務。其應用的領域很廣泛，各種領域均能發現它的影子。它不僅適用于氣象、公安、鐵路、醫院等行業，也涉及到一些實時性較強的數據交換，如證券業、銀行等。還有無線移動通信網利用了DDN聯網后，也提高了網絡的可靠性和快速自愈能力。

3.1.2分組交換網的應用提供了SVC和PVC，其分組的業務資費比較便宜，是架設內部廣域網最經濟的一種選擇。可單點也可多點連接，在建立多點連接時代替昂貴的DDN專線，大大縮減了建立多點連接的代價。因為X.25協議比較復雜，所以適用于64K的低速場合。如POS機、郵電部、ChinaPAC等。

3.1.3幀中繼技術的應用幀中繼有許多好處，其中比較實用的有如下幾點：①降低網絡互連費用，幀中繼能再一條物理鏈接上提供多條邏輯連接，所以用戶接入的費用也相對的降低了。②簡化了網絡功能，提高了網絡性能。幀中繼技術采用了光纖數字傳輸系統，簡化了網絡處理功能，因此幀中繼能明顯地改善網絡功能和響應的時間，大大縮短了網絡延時。它通過充分利用高層協議的性能，簡化了物理網絡的復雜性，同時也保證了高層網絡的各種功能不受到任何的影響。③采用了國際的標準，與各種廠商的產品相互兼容，這也大大提高的幀中繼的利用率。因為幀中繼的協議比較簡單，所以各個廠商在產品之間的兼容性和互通互聯性上比較容易實現。幀中繼的應用十分廣泛，下面是一些應用的例子：①通過LAN進行互聯。大約有90%以上的用戶采用這種方式連入幀中繼網。其比較適合處理LAN用戶傳送大量的突發性數據。很多大企業、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構進行WAN互聯。②圖像傳送。幀中繼網絡的高速率、低延時、低費用等特點受到大多數用戶的親睞，其種種優點比較適合于傳輸圖片和圖像等多媒體信息。例如遠處醫療系統就采用了這種幀中繼網絡，因為在遠程醫療系統中傳送一張普通的X光片就需要占用8MB/s的寬帶，而幀中繼網在網絡延時和費用方面都比較能讓人接受。③通過利用幀中繼網能夠建立一種虛擬專用網。虛擬專用網是一種邏輯網絡，在虛擬網內各個節點都能夠共享細膩網絡內的資源，此數據也僅僅限制在虛擬網內，對于虛擬網外的用戶不會產生任何的影響。同時也有利于信息的保密性。

3.2無線數據通信

無線數據通信由于可應用于移動用戶，故也稱為移動數據通信。它已經在人們的日常生活中普遍應用。無線數據業務一般包括基本數據業務和專用數據業務。基本數據業務常見的有廣播、傳真、Emai、無線網（WLAN）的建立等。專用業務是某個行業特殊的用途，如GPS汽車導航衛星定位、計算機輔助調度、個人移動數據通信、3G手機網絡的普及等，都屬于無線數據業務的應用范圍。

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[關鍵詞]網絡；通信；數據；維護

互聯網與生俱有的開放性、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。網絡環境為信息共享、信息交流、信息服務創造了理想空間，網絡技術的迅速發展和廣泛應用，為人類社會的進步提供了巨大推動力。然而，正是由于互聯網的上述特性，產生了許多安全問題。計算機系統及網絡固有的開放性、易損性等特點使其受攻擊不可避免。計算機病毒的層出不窮及其大范圍的惡意傳播，對當今日愈發展的社會網絡通信安全產生威脅。

1.數據通信網絡與網絡安全

1.1數據通信網絡

當前數據通信網絡的應用來看，對局域網的使用可以說是最為常見，同時也是最普遍的。局域網的在數據通信方面的靈活性及可靠性更高一些。通常在一個單位機構當中，可以采用多個局域網，其中財務部門可以使用局域網來對內部各種財務方面的賬目進行集中管理，而人事檔案資料的管理，則是通過勞動部門的局域網進行管理，其在數據通信方面所發揮的作用是相對中要的。

1.2網絡安全

所謂的網絡安全，是指通過網絡系統中的各種硬件、軟件以及其他的相關數據都受到一定的保護，不受偶然或者是惡意的更改、破壞或者是泄漏，保證網絡系統能夠連續、可靠地運行，保障網絡服務不因各種因素而中斷的相關措施。

正如我們所了解的一樣，網絡是由很多的節點共同構成，而這些節點又包含客戶端的終端、一個或者是多個服務端或者是主機，不同的構成之間通過通信系統進行聯通，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。在數據通信網絡當中，對于內部專用的網絡，通常情況下是很難從外部進行攻擊的，但如果單位或者是企業內部的職員要離職，其很可能對內部網絡系統進行訪問，并竊取相應的信息轉賣或者是將此信息傳播給其他組織；而對于公共的網絡，多數單位或企業都是直接對職工開放，其內部職工不管是在家還是在單位或者是在任何能夠上網的場所，都可以對數據通信網絡進行直接訪問，但這也很有可能使一些網絡黑客有機可乘，使其侵入到內部的數據通信網絡當中。

不難看出，數據通信網絡對于事業單位、企業或者其他組織機構的發展具有相對重要的積極意義，而網絡安全對于維護數據通信網絡的穩定性，保證數據通信的可靠性與安全性又有著重要的意義。那么，具體來看，維持數據通信網絡的穩定究竟有何現實價值？

2.維護數據通信網絡穩定的現實意義

網絡安全的最終目的是維護數據通信的穩定性與安全性，而數據通信的穩定并不只是一個簡單的技術性問題，同時也是一個重要的商業及社會性問題。維護數據通信網絡的穩定，并不能像其他的產品一樣為企業帶來直接的經濟效益，但是通過網絡安全的提升實現數據通信網絡的穩定，卻能夠使單位或者是企業內部的各種信息得到準確的傳輸與共享，而這些通信信息對于相關管理部門及決策者而言又是重要的管理基礎與決策依據，同時，對于企業而言，數據通信網絡的穩定性決定了通信數據的安全性，這不僅影響著企業自身的發展，同時還決定著其在整個行業市場中的競爭力。所以維護數據通信網絡的穩定，不僅僅能夠保證通信信息的真實性與準確定，同時還能夠影響到商業競爭的公平性以及社會生活的穩定性。

但當前，很多單位或者是其也在數據通信網絡方面還存在各種潛在的風險，這種網絡安全的問題，并不是這些單位或者是企業缺少必要的技術支持與硬件設備，而是在基本原則以及網絡的指令授權方面存在一定的疏忽。那么該如何通過網絡安全的加強來實現數據通信網絡的穩定性呢？

3.提升網絡安全，加強數據通信網絡維護

要提升網絡安全，加強數據通信的網絡維護，實現數據通信的可靠與安全，必須從現有的網絡條件入手，對網絡安全進行全面的評估，對網絡安全存在的威脅及風險進行有效的分析，并通過分析結果采取相應的應對策略，使網絡安全指數得到進一步的提高。

3.1對網絡的安全性進行評估

數據通信網絡的構建與運用主要是為單位或者是企業的相關人員體統一個數據平臺，讓相關人員可以通過這一平臺順利地獲取自己所需要的各種數據并保證相關數據的安全性。而要確保數據通信網絡的可靠性，首先應帶對網絡的安全性進行基本的評估，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行基本識別，為保證數據通信的安全性要求，評估必須全面、細致，保證其準確性與有效性，相關人員要對評估結果進行相應的審核與檢測；與此同時，對于評估的結果，需要依照網絡環境以及信息化的變化進行相應的調整或者是從新評估，使相關技術人員對數據通信網絡的安全性進行全面的掌控。

3.2分析網絡安全存在的威脅與風險

網絡安全主要針對，的是數據信息網當中的數據信息、軟件及硬件設備等，而在網絡環境當中，IP地址的非法防衛及惡意攻擊可可以使外界人員進入到數據通信網絡系統當中，對系統當中的相應數據進行破壞與竊取，而要保證數據信息的真實性不受到各種潛在威脅及風險的威脅與破壞，就必須在網絡安全評估的基礎上，對數據通信網絡中所存在的各種威脅與風險進行提前的分析與查找，通過設置網關限制、訪問權限的方式避免外界用戶的侵入，而對于系統的漏統等則需要技術進行修補與完善，避免讓惡意侵入者有機可乘。

3.3制定解除網絡威脅與風險的策略

一般情況下，網絡漏洞的出現是影響網絡安全的重要因素，而外界的入侵與攻擊行為也往往是針對這部分網絡操作的系統漏洞而展開。因而要維持數據通信網絡的穩定，就必須制定出能夠修補系統漏洞，接觸網絡威脅及風險的相關策略，從最關鍵的服務器著手，找到服務器中所存在的漏洞，做好潛在的預防與保護工作，用病毒的管理方案來預防各種計算機病毒的惡意攻擊、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，還應當在網絡系統當中加入相應的安全應用，例如系統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略，將主機與服務器分開，這樣很容易使信息數據丟失，出現安全問題。

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GPS車輛監控調度系統中，需要將車輛的定位數據通過無線數據通信平臺回傳到監控調度中心。常用的無線數據通信平臺可以分為兩大類：公網和專網。公網指的是GPRS、CDPD、GSM等以用無線數據網，專網則是指為調度系統專門建立的無線通信網。采用公網的GPS系統具有投資小、覆蓋面大、系統維護量小等優點，但它的實時性比較差，不能進行GPS差分定位。要用專網的GPS系統對監控目標可采用時分復用方式進行數據傳輸，充分利用無線頻率資源，傳輸快、實時性好，可進行GPS差分定位，定位精度高。因此專網的GPS車輛監控調度系統尤其適合于公安、消防、公交、金融運鈔等對實時性要求高的應用。專網用GPS數傳終端在系統中的作用主要是實現GPS差分定位與無線通信。本文介紹用于專網的低成本、高數據率、實時性好、可靠傳話音的GPS數傳終端的設計方法及其性能、特點。

1 數傳終端設計中頻率資源的充分利用

在車輛監控調度系統中，頻率資源有限，不能為每個終端分配一個頻段，通常是所有終端共用一個數據頻道。因此，如何復用這一頻率資源，使它得到充分利用，增大系統數據通信容量是數傳端和系統設計中值得探討的問題。

常用的單信道復用方法有兩種：點名方式和時分復用方式。點名方式是在整個系統中，先由基站終端點名，指定某特定移動終端向它回傳數據；在隨后的一段時間內，指定的終端回傳數據，其它的終端則保持沉默，基站的終端接收數據；然后又由基站終端繼續點名。時分復用方式則是在一個時間段內為每一終端分配一個時隙，終端輪流發送數據，到下一時間段，所終端又依次發送，如此循環。點名方式的缺點是由于每次都要基站終端先點名，因此通信效率比較低，數據通信容量比較小，只能應用于比較小的系統。時分復用方式效率比點名方式高，數據通信容量大，但是所有終端需要一個共同的時間基準。在移動通信中，這個基準通常由基站通過單獨的信道來提供，這就需要單獨的控制信道，對設備要求高。在車輛監調度系統中，不能采用這種方法。考慮到GPS接收模塊在進行GPS定位時，同時會得到一個非常準確的全球同步時鐘，用它來作為時分通信的時間基準，就可以實現時分復用，而不增加成本和設備復雜度。

在時分通信的GPS車輛監控調度系統中，移動終端發送和接收數據的時候不多，終端常處于空閑狀態。而在車輛監控調度系統中，采用數據傳輸定位信息、話音實現調度功能將大大提高系統性能。因此如果能在半雙工的傳輸平臺上，實現既傳輸數據又傳輸話音而不相互干擾，將會使整個系統性能在不增加成本的情況下，得到極大的提高。考慮到以下兩個事實：

（1）時分復用方式的監控調度系統中，每個移動終端傳輸和接收數據的時間都很短，在每個時分復用周期內只有一收一發兩次，各幾十毫秒。基站的數傳終端數據收發時間則比較長。

    （2）話音通信時，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，實現數據與話音的同時傳輸：

（1）采用兩個25kHz帶寬的頻道，一個用于話音通信，一個用于數據通信；

（2）大部分時間里移動終端處于話音頻道，接收或發送話音，在收發數據的時隙，無論是否收、發話音，都強制切換到數據道收發數據，數據通信完成后，回到話音頻道，繼續收發話音。這樣數據收發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）在監控調度中心安裝兩個基站終端，一個專用于話音通信，一個專用于數據通信；每個監控目標安裝一個移動終端，在給定的時隙收發數據，其它時間收發話音；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，同時實現數據和話音的半雙工傳輸。

2 GPS數傳終端的硬件設計

2.1 數字調制方式的選擇

時分通信系統中決定系統容量的主要因素有三個：無線數據傳輸率、不同終端之間數據傳輸的保護時間以及每個終端的數據量。增加數據傳輸速率，可直接加大通信系統容量。在車輛監控調度系統中，帶寬資源是非常有限的，要提高通信數據率，必須采用效率比較高的調制方式。

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

解調時，采用完全相反的過程，先解調頻，得到高斯濾波的基帶信號，然后高斯逆濾波，恢復調制前的信號。

2.2 頻率調制和解調的設計

為了保證數據傳輸的穩定可靠，發射電路采用兩個振蕩器：一個中頻振蕩器和一個本地振蕩器，數據和話音分別調制這兩個振蕩器。數話分開調制的好處是避免了兩路的相互影響，并且數據信號直接調制中頻晶體振蕩電路，提高了數據調制的穩定度，有利于實現MSK調制和接收電路的解調。中頻振蕩器采用高精度晶振構成的振蕩器；本振采用可編程吞脈沖PLL（鎖相環）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定度，又可以通過編程改變頻率。

頻率調制的框圖如圖2所示。

接收解調電路框圖如圖3所示。

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

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

PLL的轉換時間是一個重要的指標，轉換時間的大小直接影響終端的性能。 轉換時間長使終端數字/話音通信頻道轉換時間也長，不同終端發送數據保護時間加長，會大大減小整個系統的數字通信容量，降低系統性能；而且PLL的轉換時間長，數據通信就會使話音通信中斷較長的時間，嚴重影響話音通信的質量。因此設計時應盡量減少PLL的轉換時間，提高PLL的鎖定速度。采用變寬法加速PLL的鎖定，系統性能有了較大提高。

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為高斯函數：

高斯濾波器的沖擊響應也為高斯函數，采用模擬方法是不可能實現這種濾波器的，通常采用數字存儲的方法實現高斯濾波器。這里采用一款由CML公司設計生產的GMSK調制解調器FX589。

FX589是一種低壓高速GMSK調制解調器，它可以實現高斯低通濾波及逆濾波，數據率為4Kbps～64Kbps。

為了達到無線通信要求的信道帶寬為25kHz，帶外干擾<-60dB，選擇數據率為9600bps，BT=0.5。

根據FX589的工作特性，采取了以下措施，提高數據通信的性能：

（1）精心設計FX589的外圍電路，配合FX589工作；

（2）將發/收的數據進行加/解擾，去除信號中的直流和低頻成分以適合FX589的要求；

（3）給數據加上合適的頭碼，利用FX589恢復接收時鐘，保護接收數據完整性；

    （4）軟件上采取數據檢錯重發機制，消除誤碼對系統性能的影響。

2.4 數傳終端的整體設計

整個數傳終端的設計以MCU為中心，并采用FPGA來整合周邊器件，提高系統的穩定性，降低測試維修的復雜度。數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用于記錄車輛運行信息，以供調度中心查詢。SRAM存儲器主要用于存儲臨時數據，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，實現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、靜噪調整旋鈕與四個輕觸按鍵控制。RS-232測試設置口用來與PC機或其它設備通信。FPGA將所有器件聯系成一個整體，由微控制器通過串行通信口、地址數據接口及通用I/O口控制各模塊協調工作，完成整個數傳終端的顯示、通信與數據處理等功能。

3 GPS數傳終端控制軟件的設計

GPS數傳終端的軟件設計，要求首先配合硬件保證終端工作穩定可靠；其次是合理控制，充分發揮硬件潛力，提升終端、系統的性能；另外還要兼顧系統需要，提供良好的操作界面和一定的附加功能與擴展能力。

整個軟件的結構示意圖如圖5所示。

由于終端工作在一個時分通信系統中，每個終端只能在指定的時刻收發數據，因此在軟件設計中，實時性的要求非常高。如果軟件控制的實時性不好，會亂不同終端間的數據通信相互干擾。這種情況下要保證數據傳輸可靠，就只能特殊系統數據通信容量，加大不同終端數據傳輸的保護時間。筆者在軟件上采用以下方法提高控制的實時性：

（1）整個軟件由一個短時間（幾百微秒）的定時中斷來定時，結合GPS高精度的時間信息，使所有終端都具有同步且準確的時間。

（2）軟件采用模塊化設計。模塊設計時，將每一模塊的工作分成多個部分，模塊運行時，每次只運行其中一部分，減小模塊每次執行時間，提高軟件控制的實時性。

（3）按模塊對實時性要求的同，將它們分成不同的執行優先級，如調頻與解調電路控制模塊的優先級設置為最高，而將EEPROM的讀寫模塊的優先級設置為最低。

在軟件設計中，為了減小不同終端之間數據傳輸的保護時間，增大系統容量，根據系統半雙工數據通信的特點，對數據發射電路采用了提前轉頻道的控制方法。采用此方法后，保護時間不包含PLL鎖定時間，只包含射頻功率建立時間。由于射頻功率建立時間很短，可以忽略，因而MCU控制的時間準確度便成了決定保護時間的主要因素，只要軟件控制實時性好就可以把保護時間減少至幾毫秒以內。示意圖見圖6。

另外軟件設計中，串口通信程序采用分層設計，分為接收、命令分析和命令數據處理三層，便于以后擴展命令，以適應不同的車輛監控調度系統。

    樣機的各性能指標均符合設計要求，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通信數據率9600bps，同時可傳輸話音；

（3）頻道帶寬25kHz；頻率雜散<5kHz；發射鄰頻干擾<-60dB；

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

（5）接收選擇性：±10kHz；-6dB；±25kHz：-50dB；

篇6

關鍵詞：全球定位系統（GPS）高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）無線通信

GPS車輛監控調度系統中，需要將車輛的定位數據通過無線數據通信平臺回傳到監控調度中心。常用的無線數據通信平臺可以分為兩大類：公網和專網。公網指的是GPRS、CDPD、GSM等以用無線數據網，專網則是指為調度系統專門建立的無線通信網。采用公網的GPS系統具有投資小、覆蓋面大、系統維護量小等優點，但它的實時性比較差，不能進行GPS差分定位。要用專網的GPS系統對監控目標可采用時分復用方式進行數據傳輸，充分利用無線頻率資源，傳輸快、實時性好，可進行GPS差分定位，定位精度高。因此專網的GPS車輛監控調度系統尤其適合于公安、消防、公交、金融運鈔等對實時性要求高的應用。專網用GPS數傳終端在系統中的作用主要是實現GPS差分定位與無線通信。本文介紹用于專網的低成本、高數據率、實時性好、可靠傳話音的GPS數傳終端的設計方法及其性能、特點。

1數傳終端設計中頻率資源的充分利用

在車輛監控調度系統中，頻率資源有限，不能為每個終端分配一個頻段，通常是所有終端共用一個數據頻道。因此，如何復用這一頻率資源，使它得到充分利用，增大系統數據通信容量是數傳端和系統設計中值得探討的問題。

常用的單信道復用方法有兩種：點名方式和時分復用方式。點名方式是在整個系統中，先由基站終端點名，指定某特定移動終端向它回傳數據；在隨后的一段時間內，指定的終端回傳數據，其它的終端則保持沉默，基站的終端接收數據；然后又由基站終端繼續點名。時分復用方式則是在一個時間段內為每一終端分配一個時隙，終端輪流發送數據，到下一時間段，所終端又依次發送，如此循環。點名方式的缺點是由于每次都要基站終端先點名，因此通信效率比較低，數據通信容量比較小，只能應用于比較小的系統。時分復用方式效率比點名方式高，數據通信容量大，但是所有終端需要一個共同的時間基準。在移動通信中，這個基準通常由基站通過單獨的信道來提供，這就需要單獨的控制信道，對設備要求高。在車輛監調度系統中，不能采用這種方法。考慮到GPS接收模塊在進行GPS定位時，同時會得到一個非常準確的全球同步時鐘，用它來作為時分通信的時間基準，就可以實現時分復用，而不增加成本和設備復雜度。

在時分通信的GPS車輛監控調度系統中，移動終端發送和接收數據的時候不多，終端常處于空閑狀態。而在車輛監控調度系統中，采用數據傳輸定位信息、話音實現調度功能將大大提高系統性能。因此如果能在半雙工的傳輸平臺上，實現既傳輸數據又傳輸話音而不相互干擾，將會使整個系統性能在不增加成本的情況下，得到極大的提高。考慮到以下兩個事實：

（1）時分復用方式的監控調度系統中，每個移動終端傳輸和接收數據的時間都很短，在每個時分復用周期內只有一收一發兩次，各幾十毫秒。基站的數傳終端數據收發時間則比較長。

（2）話音通信時，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，實現數據與話音的同時傳輸：

（1）采用兩個25kHz帶寬的頻道，一個用于話音通信，一個用于數據通信；

（2）大部分時間里移動終端處于話音頻道，接收或發送話音，在收發數據的時隙，無論是否收、發話音，都強制切換到數據道收發數據，數據通信完成后，回到話音頻道，繼續收發話音。這樣數據收發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）在監控調度中心安裝兩個基站終端，一個專用于話音通信，一個專用于數據通信；每個監控目標安裝一個移動終端，在給定的時隙收發數據，其它時間收發話音；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，同時實現數據和話音的半雙工傳輸。

2GPS數傳終端的硬件設計

2.1數字調制方式的選擇

時分通信系統中決定系統容量的主要因素有三個：無線數據傳輸率、不同終端之間數據傳輸的保護時間以及每個終端的數據量。增加數據傳輸速率，可直接加大通信系統容量。在車輛監控調度系統中，帶寬資源是非常有限的，要提高通信數據率，必須采用效率比較高的調制方式。

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

解調時，采用完全相反的過程，先解調頻，得到高斯濾波的基帶信號，然后高斯逆濾波，恢復調制前的信號。

2.2頻率調制和解調的設計

為了保證數據傳輸的穩定可靠，發射電路采用兩個振蕩器：一個中頻振蕩器和一個本地振蕩器，數據和話音分別調制這兩個振蕩器。數話分開調制的好處是避免了兩路的相互影響，并且數據信號直接調制中頻晶體振蕩電路，提高了數據調制的穩定度，有利于實現MSK調制和接收電路的解調。中頻振蕩器采用高精度晶振構成的振蕩器；本振采用可編程吞脈沖PLL（鎖相環）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定度，又可以通過編程改變頻率。

頻率調制的框圖如圖2所示。

接收解調電路框圖如圖3所示。

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

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

PLL的轉換時間是一個重要的指標，轉換時間的大小直接影響終端的性能。轉換時間長使終端數字/話音通信頻道轉換時間也長，不同終端發送數據保護時間加長，會大大減小整個系統的數字通信容量，降低系統性能；而且PLL的轉換時間長，數據通信就會使話音通信中斷較長的時間，嚴重影響話音通信的質量。因此設計時應盡量減少PLL的轉換時間，提高PLL的鎖定速度。采用變寬法加速PLL的鎖定，系統性能有了較大提高。

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為高斯函數：

高斯濾波器的沖擊響應也為高斯函數，采用模擬方法是不可能實現這種濾波器的，通常采用數字存儲的方法實現高斯濾波器。這里采用一款由CML公司設計生產的GMSK調制解調器FX589。

FX589是一種低壓高速GMSK調制解調器，它可以實現高斯低通濾波及逆濾波，數據率為4Kbps～64Kbps。

為了達到無線通信要求的信道帶寬為25kHz，帶外干擾<-60dB，選擇數據率為9600bps，BT=0.5。

根據FX589的工作特性，采取了以下措施，提高數據通信的性能：

（1）精心設計FX589的電路，配合FX589工作；

（2）將發/收的數據進行加/解擾，去除信號中的直流和低頻成分以適合FX589的要求；

（3）給數據加上合適的頭碼，利用FX589恢復接收時鐘，保護接收數據完整性；

（4）軟件上采取數據檢錯重發機制，消除誤碼對系統性能的影響。

2.4數傳終端的整體設計

整個數傳終端的設計以MCU為中心，并采用FPGA來整合周邊器件，提高系統的穩定性，降低測試維修的復雜度。數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用于記錄車輛運行信息，以供調度中心查詢。SRAM存儲器主要用于存儲臨時數據，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，實現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、靜噪調整旋鈕與四個輕觸按鍵控制。RS-232測試設置口用來與PC機或其它設備通信。FPGA將所有器件聯系成一個整體，由微控制器通過串行通信口、地址數據接口及通用I/O口控制各模塊協調工作，完成整個數傳終端的顯示、通信與數據處理等功能。

3GPS數傳終端控制軟件的設計

GPS數傳終端的軟件設計，要求首先配合硬件保證終端工作穩定可靠；其次是合理控制，充分發揮硬件潛力，提升終端、系統的性能；另外還要兼顧系統需要，提供良好的操作界面和一定的附加功能與擴展能力。

整個軟件的結構示意圖如圖5所示。

由于終端工作在一個時分通信系統中，每個終端只能在指定的時刻收發數據，因此在軟件設計中，實時性的要求非常高。如果軟件控制的實時性不好，會亂不同終端間的數據通信相互干擾。這種情況下要保證數據傳輸可靠，就只能特殊系統數據通信容量，加大不同終端數據傳輸的保護時間。筆者在軟件上采用以下方法提高控制的實時性：

（1）整個軟件由一個短時間（幾百微秒）的定時中斷來定時，結合GPS高精度的時間信息，使所有終端都具有同步且準確的時間。

（2）軟件采用模塊化設計。模塊設計時，將每一模塊的工作分成多個部分，模塊運行時，每次只運行其中一部分，減小模塊每次執行時間，提高軟件控制的實時性。

（3）按模塊對實時性要求的同，將它們分成不同的執行優先級，如調頻與解調電路控制模塊的優先級設置為最高，而將EEPROM的讀寫模塊的優先級設置為最低。

在軟件設計中，為了減小不同終端之間數據傳輸的保護時間，增大系統容量，根據系統半雙工數據通信的特點，對數據發射電路采用了提前轉頻道的控制方法。采用此方法后，保護時間不包含PLL鎖定時間，只包含射頻功率建立時間。由于射頻功率建立時間很短，可以忽略，因而MCU控制的時間準確度便成了決定保護時間的主要因素，只要軟件控制實時性好就可以把保護時間減少至幾毫秒以內。示意圖見圖6。

另外軟件設計中，串口通信程序采用分層設計，分為接收、命令分析和命令數據處理三層，便于以后擴展命令，以適應不同的車輛監控調度系統。

樣機的各性能指標均符合設計要求，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通信數據率9600bps，同時可傳輸話音；

（3）頻道帶寬25kHz；頻率雜散<5kHz；發射鄰頻干擾<-60dB；

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

（5）接收選擇性：±10kHz；-6dB；±25kHz：-50dB；

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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，發送時采用脈時調制方式，將二進制信號調制為若干脈沖信號，并驅動紅外發射管等紅外發射器件將信號以光脈沖的形式發送出去。紅外接收端接收到脈沖后，將光脈沖轉換為電信號，再經過放大濾波等處理后送給解調電路進行解調，最終以二進制數字信號的形式輸出。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，從而保證數據的安全性。紅外通信的脈沖數據傳輸方式如圖1所示。對于發送端來說，當發送二進制數據“1”時，沒有紅外脈沖發射;發送二進制數“0”時，則發送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，則認為是“1”;接收到則認為是“0”。

2系統設計

2．1系統總體設計本設計主要由單片機、紅外芯片、RS485通信口等組成。系統的組成結構如圖2所示。利用單片機來控制紅外芯片的工作，每個節點都是1個單獨的設備，內部含有2個紅外模塊，可以實現紅外的收發功能，同時還集成了RS485接口，可以實現多個設備的級聯。每個設備相互分離，使放置時更加方便快捷，利用RS485進行模塊之間的級聯，實現長距數據通信。

2．2硬件電路設計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個紅外通信模塊分別連接到單片機的串口1與串口2上，串口3經過雙向開關來選擇連接到RS485通信口還是RS232通信口，單片機與紅外芯片及485通信口之間放置LED燈，用來顯示當前此芯片的工作狀態，方便實時檢測，同時還起到了故障報警的作用。

2．3軟件設計本設計中選用支持IrDA的STM8L單片機，省去了轉換電路，只需要設置單片機中的相應參數就可以實現紅外通信模塊的驅動。其程序流程圖如圖4所示。軟件設計時需要注意的主要是在串口初始化時要將紅外所對應的串口設置為IrDA模式，并使能紅外無線通信功能。

3實驗數據測試

數據通信的主要關注點就是通信的誤碼率、角度、有效距離以及波特率等。誤碼率是衡量數據在規定時間內數據傳輸精確性的指標，其公式為:誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸的總碼數×100%。本設計的模塊在數據傳輸過程中，誤碼的產生主要與紅外數據通信模塊之間的距離以及角度有關，因此針對不同角度以及不同距離所產生的誤碼率做出實驗測試。測試過程中將通信波特率設置為紅外數據通信可接受的最高波特率115200。總共測試10次，每次發送100Byte十六進制數據，對測試數據取平均值處理之后如表1、表2所示。由圖5可知，當2紅外模塊距離小于120cm時，數據能夠無誤碼地傳輸;模塊距離在140～190cm范圍時，接收模塊能夠接收到數據，但接收的是亂碼或者數據接收不全;當距離大于200cm時，接收模塊完全接收不到數據。由圖6可知，當2模塊間的角度小于35°時，模塊之間數據能夠無誤碼地傳輸;當2模塊間角度在40°～60°范圍內時，接收模塊接收到的數據為亂碼或者數據接收不全;當角度大于60°，接收模塊完全接收不到數據。由測試結果可知，本設計紅外通信模塊可以在35°、120cm的范圍內無誤碼的有效傳輸。采用RS485級聯時可以實現100m內紅外信號的全覆蓋，并且可以實現不同房間之間的數據通信。

4結論

篇8

關鍵詞：互聯網絡；數據通信交換技術；探究

新時期背景下，人類生活水平隨之提高，而計算機也被廣泛應用在實踐當中。在信息利用率提高方面，數據交換技術的發展，能夠有效地滿足社會對于信息提出的多種需求。與此同時，數據交換技術的運用同樣推動了互聯網技術的可持續發展，使得網絡數據信息容納量以及傳遞速度得以全面提升。對于普通互聯網而言，利用物理設置可以有效地交換數據信息，完成信息單元的傳輸，便于數據信息的檢驗。

1有關數據通信交換技術原理的研究

1.1轉換數據信息幀地址分析

一般情況下，數據通信交換需要基于物理層開展，而物理硬件交換設備則會將信息轉發向系統與設備轉發。根據實踐表明，會形成諸多不同狀況[1]。首先，在互聯網當中，所有設備會在相同時間內接收數據信息所發送的目標。在這種情況下，就表示網絡數據信息幀在向設備傳發相應的數據內容。其次，在互聯網當中某設備接收數據信息發送目標以后，在這一地址中不具有交換設備，那么就要求網絡數據信息幀向設備傳發相應的數據信息。再次，要想保證互聯網當中某設備可以接收數據信息所發送的目標，并且地址存在于交換設備當中。那么在這種情況下就是網絡數據信息幀向設備傳發數據信息。最后，設定互聯網當中某設備接收數據信息所發送的目標，則無法使用網絡數據信息幀向設備傳發相應的數據信息。

1.2制定轉換程序

在數據通信交換中應當具備定義表，而在表格當中，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，可以在定義表當中將交換地址自動化地記載出來[2]。對于定義表當中的信息，也都可以將交換的時間存儲起來。而在統計這一信息使用次數的情況下，僅僅需要對信息交換時間變化進行觀察就可以。如果信息交換時間長時間未改變，信息就會在定義表當中被刪除掉。

2互聯網絡中的數據通信交換技術闡釋

2.1電路交換技術

所謂的電路交換技術具體指的就是可以為任何入網用戶提供臨時物理信道，同時，需要利用通路各節點內部，在空間和時間的情況下構建信道并實現信道的連續性。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基本性的時期。在進行通信交換之前，應當連接線路，與此同時，還應當構建以數據為起點和目標點的通信通道。在傳輸數據信息的過程中，應當在發出目標點請求之后，對閑置線路展開優先地分配。其中，假設某節點對另一節點進行呼叫，則應當向其發送相關節點請求，并且不斷地反復，以保證數據在各節點與各端口之間更好地實現交換[3]。而在繼續傳輸數據的過程中，會占用線路，在這種情況下，就可以對已經構建的線路進行合理地運用并完成數據信息的交換，其中，電路再次實現連接也就是起點源和目標站點的時間連接。但需要注意的是，應當及時拆除物理線路，以保證線路資源可以回歸至響應當中。這種數據通信交換技術的明顯優勢就是可以保證專線享用，具有理想的實用性且實踐操作相對簡單，但是，同樣也存在一定的不足之處，就是通信的時間較長且信道利用率偏低，而終端也難以實現彼此之間的通信交換目標。

2.2報文交換技術

所謂的報文交換指的就是具有特殊性質的物理信道，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送的操作，利用交換機對信息進行接收。通過對報文方式的應用對信息進行有效地控制，實現信息的轉發與存儲。而在輸出電路閑暇的狀態下，信息就可以通過報文向交換機傳送[4]。其中，報文交換中的各節點都屬于電子亦或是機電結合交換設備，也就是說屬于通用型的計算機。而這種計算機能夠有效地完成儲存進入報文的目標。這種數據通信交換技術的明顯優勢就是信道的利用率相對較高，究其原因，大部分報文都可以利用分時方式，實現一節點到另一節點通道的共享。另外，報文可以向各目的地進行發送，并且具備極大的信息量，實現速度和代碼的有效轉換。但是，這一數據通信交換技術的缺陷就是難以實現通信交換實時性要求，一旦節點的數據量較大，則難以在短時間內完成存儲工作。

2.3分組交換技術

分組交換通常也被稱作包交換，與報文交換的形式類似[5]。所謂的分組交換，具體指的就是在各數據包之前添加分組頭，并且當作向何處發送的地址標志，隨后，分組交換機則會按照各地址標志將其轉發至具體的位置。而分組終端則會把用戶所發出的數據劃分成為多個數據，并向其他交換點進行發送，其中還會附帶用戶的數據、控制信息以及原有地址等數據，會根據具體的順序完成數據的還原目的。而分組交換和報文之間的不同之處則是在分組交換網絡當中會限制傳輸數據的單位長度，但是報文交換系統則可以對較長報文數據進行傳送。對于分組交換而言，最大程度會被限定在特定的范圍之內，如果某地方超過特定長度，那么報文就會進行分割，隨后實現依次發送的目的。而以上則是報文交換與分組交換之間的不同。這種數據通信交換技術的優點就是速度相對較快，具有較高的傳輸質量。與此同時，數據交換真實且可靠，可以保證各種類型終端實現通信轉換。也就是說，分組交換技術集中了報文交換與線路交換的所有優點。但是，其不足之處就是對技術的要求較高，目標的實現難度較大。

2.4幀中繼協交換技術

這種數據通信交換技術可以在單一物理傳輸線路當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完成標識[6]。而虛電路所面對的就是連接，能夠將用戶的數據幀根據相應的順序發送至目的地。幀中繼交換的傳輸效率極高，且具有明顯的經濟性特征，其網絡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

這種數據通信交換技術需要以電路交換和分組交換作為重要基礎，是一種面對連接的快速分組交換技術。這種模式主要是對寬帶業務數字網絡進行利用，進而完成數據傳輸、交換以及復用的目標。另外，ATM異步傳輸模式交換技術的應用能夠使信息得以簡化，具有較高的效率，但是這一技術的成熟度不夠，所投入的成本也相對較高。

篇9

隨著工業生產制造技術的飛速發展，現代工業生產對于數據采集的要求也越來越高，過去傳統式的測量采集方法已經完全不能夠適應現如今的工業生產需求，因此，迫切需要采用新的數據采集測量方法。計算機通信技術的發展和應用，為遠程數據采集測量系統的應用提供了一條新的渠道。如何利用計算機數據通信技術構建智能化的遠程測控系統，是每一個數據采集測量供應商目前重點研究的課題之一。

1基于計算機數據通信技術的遠程測控系統概述

1.1計算機數據通信技術的特點

1）通信速度快。計算機數據通信是利用計算機實現數據交互與通信傳輸，而計算機實現數據傳輸通信的基本方式是電信號或者光信號的傳輸，因此利用計算機實現的數據通信，其通信傳輸速度非常快，適宜于構建對數據采集測量實時性要求特別高的數據采集測控系統。2）傳輸可靠性高。計算機通信傳輸系統相比其他的數據傳輸系統，其可靠性要高的多，這主要是得益于計算機數據通信采用的通信協議和傳輸機制，確保了數據在傳輸過程中不會丟失。3）可操作性強。利用計算機通信技術實現采集和傳輸的數據，可操作性強，能給輕易的實現對數據的轉換、存儲、調用訪問和刪除等操作，也可以將采集到的數據作為后向通道設備的數據源進行封裝，大大提高了基于計算機通信實現的遠程測控系統的數據采集與測控的可操作性。

1.2遠程測控系統功能模塊劃分設計

按照目前遠程測控系統的一般功能，基于計算機數據通信技術實現的遠程測控系統，其功能主要由以下幾個模塊構成：1）數據采集模塊。數據采集模塊一般由傳感器完成，對數據完成采集并轉換為相應的電參數輸出。2）數據處理模塊。數據處理模塊主要是對采集到的電參數進行模數轉換或者進行濾波調理等預處理。3）數據傳輸模塊。數據傳輸模塊主要是對預處理后的數據進行發送傳輸，實現遠程測控。4）數據存儲模塊。依靠數據庫實現數據的存儲功能，同時對數據存儲進行權限的設置，以確保數據訪問的安全性。5）數據顯示調用模塊。數據經過遠程采集與傳輸測控，最終被顯示，以提供決策分析。2計算機數據通信技術在遠程測控系統中的應用探討

2.1基于計算機通信的遠程測控系統結構框架設計

基于計算機通信技術實現的遠程測控系統，其基本結構層次可以分為如下幾個層次：

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實現，用于實現在電腦客戶端對整個遠程測控系統的數據顯示、存儲、分析以及相關設備的遠程操作，同時中央控制管理客戶端還可以通過對數據庫服務器的訪問實現對相關遠程測控數據的讀取訪問。

2.1.2網絡傳輸層

通過專門鋪設的光纖網絡，實現遠程采集到的數據在光纖環網內的光速傳播，提高了數據傳輸和計算機通信的實時性，同時借助于管理服務器、數據庫服務器、磁盤陣列以及交換機等網絡傳輸中轉設備實現網絡傳輸層的構建，用于對遠程測控系統的網絡傳輸控制。

2.1.3數據采集控制器

數據采集控制器主要是通過對數據采集板卡的控制，實現對需要采集測量的數據的自動采集與傳輸，通過配備的網絡傳輸接口將采集到的數據直接以數字信號的形式聯網傳輸。數據采集控制器可以進行采集速率、采集模式、接口設置等參數的設置，以實現對計算機通信相關參數的適應。

2.1.4前端傳感器

通過對需要采集的參數配置合理的傳感器，將所需要采集的參數轉換為合適的電參數，或者根據采集的需求，將相關被采集量直接轉換為數字量進入網絡聯網傳輸。在對傳感器進行選型的時候，需要注意結合被采集參數的特點與傳輸要求合理的選擇合適的傳感器。

2.2遠程測控系統的計算機通信關鍵技術探討

2.2.1多種信號接口的兼容問題

盡管利用現場總線系統能夠實現遠程測控系統從數據采集到數據分析和存儲的全自動化控制，但是基于計算機通信實現的遠程測控系統在具體的技術實現上，還是存在多種不同廠家設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備的信號接口統一轉換為光纖輸入接口，統一進入光纖網絡進行傳輸，避免了不同信號接口之間由于傳輸協議的不兼容而帶來的其他數據采集問題，確保了數據采集的萬無一失。下面重點探討不同類型的數據信息采集接口的實現，這是因為信息傳輸層的實現，必須要解決不同的網絡設備接入網絡傳輸層的接口問題，不同的設備有不同的接口，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行探討：1）對于視頻監控類的數據采集，視頻和控制信號均通過高品質視頻電纜及數據線纜傳送，確保圖像在傳輸過程中無衰減，達到優質圖像的效果。攝像機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備，以實現視頻信號的聯網傳輸。2）其他網絡通信設備一般采用RS232串行通信接口，或者采用RJ-45通信接口實現信息中轉，因此對于采用這兩類通信接口的網絡設備或者其他設備，可以方便采用RS-232通信轉接口或者RJ-45通信轉接口實現信息的傳輸。

2.2.2遠程測控系統的可靠性保證設計

為了確保遠程測控系統的萬無一失，必須要對基于計算機通信的遠程測控系統進行可靠性保證設計，具體做法包括：首先，對網絡傳輸層的關鍵網絡設備，如核心交換機、服務器等都進行冗余設計，確保不會由于死機造成采集數據的丟失；其次，對相關設備的電源供電系統進行UPS延時供電設計，依靠UPS后備電源實現關鍵的數據采集設備及測控設備的不斷電連續放映控制；最后，對所需要存儲的采集數據進行數字拷貝，以防止由于意外原因造成數據的丟失。從上述三個方面進行可靠性設計相信能夠確保遠程測控系統的高可靠性。

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關鍵詞：高速數據通信技術；課程；教學設計

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

近年來，全球通信技術的發展日新月異，特別是隨著計算機技術、大規模集成電路技術、網絡技術以及數字信號處理技術的不斷進步，移動通信技術迅速發展并且成功用于商業，其發展速度與應用領域已經遠遠超過了固定通信技術。無線移動通信技術的研究與應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通信專業人才，必須對高校中開設的相應課程進行實踐改革，激發學生的興趣，培養學生的專業能力，為社會輸送專業人才的同時提高學生的就業競爭力。

《高速數據通信技術》是面向電子信息類專業高年級本科生開設的一門重要的專業選修課，主要講授無線數據通信的基本理論，實現高速移動通信的關鍵技術原理，以及最先進的無線通信技術及其標準化進程[2]。該課程的預備課程是《通信原理》、《數字信號處理》、《信號與系統》等必修的通信基礎課程，并與后續的《畢業設計與實踐》緊密銜接，在通信及其相關專業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、新系統需要不斷地補充，具有綜合性、專業性、先進性和實時性等特點，需要使學生在學習基礎知識的同時，掌握最先進的通信理論，了解通信前沿技術，擴展知識面，為后續深入研究通信技術、從事通信工作奠定堅實的基礎。

一、課程目標

該課程在注重學生掌握最基本的高速通信理論知識的同時，更加突出了當前通信系統中的先進核心技術的講解，幫助學生了解前沿熱點技術及以其為核心的標準協議，注意擴展學生知識面，使學生通過對該課程的學習，具備學習能力和專業能力：

1.學習能力：具有發現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知識、掌握知識，通過對知識的提煉，提出自己的見解和創新點；培養學生對通信技術探索的熱情，以及主動獲取新知識、新技能的能力。

2.專業能力：具有通信尤其是無線通信的綜合理論專業知識；具備通信系統整體設計的能力；能夠使用Matlab等通信仿真軟件對關鍵算法與技術進行仿真設計并分析系統性能；具有解讀并應用通信協議的能力，并進一步為技術標準化提出建議。

二、課程內容

基于上述教學目標，該課程針對高年級大學生思想較為成熟、具有一定的專業知識積累和專業素養、對創新能力的開發有熱情等特點，主要講授在無線通信領域中的高速數據傳輸技術，重點講述以OFDM為核心的無線通信技術及其標準[3]。主要內容有：第一部分，數據通信概述，其中包括數據通信工作方式、信號傳輸方式、無線通信系統特點及性能指標、無線信道的傳播特征等內容。第二部分，無線移動通信中實現高速數據通信的關鍵技術，這是本課程的重點內容，包括OFDM調制技術、高性能的信道編碼技術、同步技術、信道估計技術、多址接入技術等，分別講授其原理和作用，以及在移動通信系統中的位置和地位。第三部分，先進的通信技術，這是本課程的關鍵部分，包括B3G/4G移動通信中的IMT和LTE技術、寬帶無線接入技術、UWB-OFDM等，了解各種技術方案特點，以及標準化進程中遇到的關鍵問題和解決方案。

三、教學方法

本課程采用教師理論講解和學生仿真實踐相結合的教學模式，教師講授基本理論知識，學生根據課堂所學的知識，利用通信仿真軟件，在教師的指導下構建通信系統并研究性能，對有能力的學生，鼓勵其參與科研項目和競賽，培養創新能力和動手能力。主要教學方法如下：

1.采用板書與多媒體教學相結合的方式。根據不同的教學內容和教學階段采用不同的教學手段，對于原理性較強的知識以及需要進行數學推導的內容，如各種同步偏差對信號的相位和幅度產生何種影響等，仍然采用課堂板書的形式，一步步推導過程，力求學生明白本質，抓住原因找方法。對于涉及到系統結構圖、流程圖、新技術的發展和標準化過程等內容，采用多媒體輔助教學方法，擴大教學信息量，提高教學效率，提升教學生動性和形象性。多媒體教學可以在形式上采用Flash等動畫音效，吸引學生注意力，激發學生興趣，便于學生更好地理解知識點。

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

3.利用通信仿真軟件配合教學。為了使學生對講授的理論知識更好地理解和吸收，提升遇到實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，通過程序的設計和參數的配置，依據理論知識，對某種算法甚至整個通信系統進行優化設計和性能仿真，直觀地模擬信息在通信系統中的整個傳輸過程，通過觀察信號時域和頻域波形以及重要技術參數的變化曲線，幫助學生將理論知識更好地應用到實踐中。同時，培養學生的思維能力、觀察能力以及發現問題、分析問題和解決問題的能力，使學生的綜合素質得到進一步的提高。

4.鼓勵學生參與項目和競賽。對有能力的同學，鼓勵參與教師的科研項目，完成一部分工作，培養學生的科研能力和成就感，培養學生的團隊合作精神，從而激發學生的科研熱情[4]。從培養學生對通信技術的興趣出發，鼓勵并指導學生參加各類電子競賽，通過完成電子作品或者設計小型通信系統等實踐鍛煉，加深對課程所學知識的理解，使掌握該課程的知識點更為準確化、系統化，做到了理論與實踐的有機融合。

四、考核方式

本課程以培養學生能力為目標，采用平時成績與綜合考核相結合的方式，全面綜合評價學生的學習態度和效果。具體考核要求為：

1.平時成績：涵蓋學生的出勤情況、學習態度，以培養學生的責任心為目標。

2.任務要求：布置兩次仿真任務，學生可以自主選題，仿真某個關鍵技術或者通信系統，對仿真結果進行分析，并將結果在課堂上以ppt的形式匯報和討論，以培養學生的專業技能和表達溝通能力為目標。

3.期末綜合考試：采用閉卷考核方式對基本理論知識進行考察，并及時分析卷面情況，掌握學生汲取知識的情況，反饋到課堂教學任務中，以培養學生的理論素養為目標。

總之，通過對《高速數據通信技術》這門課程的實踐教學，對所設計的教學內容、教學方式和考核方式的實施，課程取得了預期目標和良好的效果。學生們在掌握了最先進的通信理論的同時培養了專業實踐能力，下一步還需要根據學生的實際情況和通信技術的更新與發展，改進與提高教學水平，不斷提高學生的學習興趣、激發學生的學習主動性，要緊跟通信技術的發展潮流，具備前沿的通信網絡技術，掌握新知識、新技術、新工藝、新方法，才能達到培養高素質通信專業人才的目的。

參考文獻：

[1]鄧映峰.天津移動通信市場非線性預測及面向3G的發展策略研究[D].天津大學，2007.

[2]王文博，鄭侃.寬帶無線通信OFDM技術[M].北京：人民郵電出版社，2007：50-80.