數(shù)據(jù)通信的基本原理精選(九篇)

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第1篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

紅外通信的基本原理是利用波長(zhǎng)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(hào)調(diào)制為若干脈沖信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管等紅外發(fā)射器件將信號(hào)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(hào)，再經(jīng)過(guò)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(hào)的形式輸出。由于這種通信方式采用的波長(zhǎng)與無(wú)線電的波長(zhǎng)不同，不受無(wú)線電信號(hào)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(duì)于發(fā)送端來(lái)說(shuō)，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(duì)于接收端來(lái)說(shuō)，沒有接收到紅外信號(hào)，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(lái)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(jí)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(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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(shuō)明書中推薦的電路，其電路圖如圖3所示，為使電路簡(jiǎn)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(guò)雙向開關(guān)來(lái)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(lái)顯示當(dāng)前此芯片的工作狀態(tài)，方便實(shí)時(shí)檢測(cè)，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(dòng)。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(duì)應(yīng)的串口設(shè)置為IrDA模式，并使能紅外無(wú)線通信功能。

3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)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(guò)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(duì)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(cè)試。測(cè)試過(guò)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。總共測(cè)試10次，每次發(fā)送100Byte十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)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(wú)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(wú)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(cè)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(wú)誤碼的有效傳輸。采用RS485級(jí)聯(lián)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)100m內(nèi)紅外信號(hào)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

第2篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

1．就業(yè)定位通信產(chǎn)業(yè)在迅速升級(jí)，通信行業(yè)的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)有線電視網(wǎng)、固定電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)三網(wǎng)合一。隨著NGN技術(shù)以及3G技術(shù)的發(fā)展，電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成為IP電話、移動(dòng)電話、固定電話三個(gè)網(wǎng)絡(luò)并存的格局。同時(shí)視頻會(huì)議、增值業(yè)務(wù)、信息服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)咨詢、大容量存儲(chǔ)的需求已成為數(shù)據(jù)通信發(fā)展的主流和方向。高職院校數(shù)據(jù)通信專業(yè)的設(shè)置，是為了適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)通信人才的需求。該專業(yè)學(xué)生的就業(yè)定位于以下5類企業(yè)：

1.1系統(tǒng)集成企業(yè)在系統(tǒng)集成企業(yè)中可從事網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的銷售、設(shè)計(jì)、施工或維護(hù)等工作。系統(tǒng)集成是指為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)而將某一子系統(tǒng)或多個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，生成能夠涵蓋信息的收集、分析、處理和信息共享能力的完全系統(tǒng)。集成的含義是指從客戶的應(yīng)用需求出發(fā)，將與系統(tǒng)相關(guān)的各個(gè)分立的硬件、軟件進(jìn)行改進(jìn)和改造，使之組合成為一個(gè)統(tǒng)一、實(shí)用、高效、可靠的整體?？蛻舻木W(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目是根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)設(shè)計(jì)而來(lái)的，能夠符合企業(yè)的相關(guān)業(yè)務(wù)需求。在系統(tǒng)集成企業(yè)工作除了要具備相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信知識(shí)外，還需要相關(guān)的產(chǎn)品知識(shí)、軟件應(yīng)用、現(xiàn)實(shí)使用案例等。系統(tǒng)集成企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)通信專業(yè)學(xué)生的需求最為廣闊，對(duì)應(yīng)聘者要求較高。

1.2中小型企業(yè)在中小型企業(yè)中從事設(shè)備安裝、維護(hù)、技術(shù)支持，在企業(yè)建設(shè)信息化項(xiàng)目的時(shí)候能夠提出專業(yè)指導(dǎo)意見。我國(guó)99%的企業(yè)是中小型企業(yè)，中小企業(yè)的特點(diǎn)是一個(gè)員工身兼數(shù)職，從事企業(yè)信息化建設(shè)的員工不但要懂得基本的設(shè)備操作和維護(hù)，還要負(fù)責(zé)提高企業(yè)其他員工信息化水平，讓大家能夠充分利用信息化設(shè)備，提高工作效率。中小型企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)通信人才的要求主要表現(xiàn)在對(duì)公司基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)備份與計(jì)算機(jī)進(jìn)行維護(hù)工作?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的主要工作是保障公司網(wǎng)絡(luò)暢通，建設(shè)擁有一定信息安全防護(hù)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，防止廣播風(fēng)暴，對(duì)員工上網(wǎng)行為進(jìn)行有效管理。企業(yè)在運(yùn)行中每一天都會(huì)產(chǎn)生許多重要數(shù)據(jù)，例如財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)、對(duì)外服務(wù)數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)要集中保存在存儲(chǔ)陣列中，防止單硬盤損害或者是災(zāi)害事故發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)、完整地將數(shù)據(jù)恢復(fù)回來(lái)。

1．3數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品企業(yè)在數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品商中從事產(chǎn)品的銷售、方案設(shè)計(jì)和售后技術(shù)支持工作。高職類院校強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生動(dòng)手能力，對(duì)理論知識(shí)掌握的要求不高。在數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品銷售中注重的是學(xué)生的溝通技巧、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，對(duì)理論基礎(chǔ)知識(shí)的要求并不高；而商的售后支持工作注重的是學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力與解決問題能力，學(xué)生可以在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室中對(duì)數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品進(jìn)行操作練習(xí)，在實(shí)際操作中將課堂知識(shí)融會(huì)貫通，達(dá)到相應(yīng)的職位能力要求。

1．4運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)提供商企業(yè)在運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)提供商企業(yè)中從事相關(guān)技術(shù)的服務(wù)工作。運(yùn)營(yíng)商將許多技術(shù)的服務(wù)外包給相關(guān)合作單位。合作單位為運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)包括兩方面：一個(gè)是硬件設(shè)備的安裝、調(diào)試、巡檢與維護(hù)；另一個(gè)是增值業(yè)務(wù)的開發(fā)。其中硬件設(shè)備包括數(shù)據(jù)通信設(shè)備中的交換、路由、存儲(chǔ)、防火墻和小型機(jī)等相關(guān)產(chǎn)品，目前設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)通信專業(yè)相關(guān)課程能夠涉及大部分的產(chǎn)品知識(shí)，學(xué)生畢業(yè)后到運(yùn)營(yíng)商或相關(guān)合作單位從事數(shù)據(jù)通信服務(wù)工作是一個(gè)很好的出路。

1．5大中型企業(yè)、設(shè)備生產(chǎn)廠家在大中型企業(yè)從事數(shù)據(jù)通信設(shè)備維護(hù)、技術(shù)支持和研發(fā)；在設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)從事產(chǎn)品生產(chǎn)、測(cè)試與研究。這些企業(yè)注重的是應(yīng)聘者的綜合素質(zhì)，高職類院校的優(yōu)秀學(xué)生同樣能夠進(jìn)入大型企業(yè)去工作。應(yīng)聘該類企業(yè)的學(xué)生需要掌握更為豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐設(shè)備操作經(jīng)驗(yàn)。

2．培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格

2．1培養(yǎng)目標(biāo)本專業(yè)培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，具有良好的職業(yè)素質(zhì)，掌握數(shù)據(jù)通信基本原理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備對(duì)數(shù)據(jù)通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的檢測(cè)、調(diào)試、組裝操作技能，能夠從事數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、工程管理和運(yùn)行維護(hù)崗位工作的高技能專業(yè)人才。

2．2能力結(jié)構(gòu)（1）基本能力一定的分析問題和解決問題能力；運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；基本的信息檢索和利用能力；計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備基本操作能力。（2）專業(yè)能力具有數(shù)據(jù)通信設(shè)備的安裝、操作維護(hù)能力；具有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)、操作、維護(hù)能力；運(yùn)用所學(xué)知識(shí)組建數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的能力；具備從事數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)技能。（3）專業(yè)素質(zhì)具有該崗位特定的專業(yè)基礎(chǔ)，可持續(xù)性好；具有較高的專業(yè)實(shí)務(wù)操作技能，在實(shí)踐工作中靈活運(yùn)行；具有較全面的通信技術(shù)知識(shí)，具備工程施工管理能力；能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行分析。（4）綜合素質(zhì)具備一定的溝通交流和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；具有較強(qiáng)工作責(zé)任心和良好的心理素質(zhì)；具備一定的獨(dú)立思考、創(chuàng)新和管理能力。

3．專業(yè)課程結(jié)構(gòu)工學(xué)結(jié)合課程體系以教授技能為主線，突出實(shí)踐能力培養(yǎng)來(lái)設(shè)置專業(yè)基礎(chǔ)課程和核心課程。專業(yè)課程結(jié)構(gòu)融入企業(yè)工程師培訓(xùn)理念,體現(xiàn)“教、學(xué)、做”統(tǒng)一。把實(shí)踐操作過(guò)程提煉為“典型工作任務(wù)”，采用“項(xiàng)目+任務(wù)”模式構(gòu)建課程設(shè)置，將真實(shí)的“項(xiàng)目、任務(wù)、案例”轉(zhuǎn)化為教學(xué)產(chǎn)品，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入崗位訓(xùn)練角色。

3．1專業(yè)基礎(chǔ)課：數(shù)字通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、電子電路和通信工程制圖。

3．2核心課程：數(shù)據(jù)通信、路由交換機(jī)技術(shù)、光傳輸技術(shù)、寬帶接入、程控交換、NGN技術(shù)、通信電源、綜合布線、電信工程施工。

4．配套實(shí)訓(xùn)環(huán)境

4．1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)訓(xùn)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)；綜合布線實(shí)訓(xùn)；局域網(wǎng)組建與安裝實(shí)訓(xùn)；思科網(wǎng)絡(luò)工程師認(rèn)證實(shí)訓(xùn)。

4．2現(xiàn)代通信綜合實(shí)訓(xùn)基地光傳輸技術(shù)實(shí)訓(xùn)；寬帶接入實(shí)訓(xùn)；程控交換實(shí)訓(xùn)；通信工程綜合實(shí)訓(xùn)；數(shù)據(jù)通信實(shí)訓(xùn)；NGN實(shí)訓(xùn)。

5．師資隊(duì)伍建設(shè)高職院校通過(guò)制定相應(yīng)政策和措施，采取多種途徑，積極探索高素質(zhì)的數(shù)據(jù)通信專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)，引培并舉，注重校企合作和雙師型教師隊(duì)伍建設(shè)，使數(shù)據(jù)通信專業(yè)真正貼近市場(chǎng)、貼近社會(huì)。

5．1培養(yǎng)數(shù)據(jù)通信專業(yè)帶頭人和骨干教師，注重團(tuán)隊(duì)各成員分工協(xié)作能力培養(yǎng)，提高團(tuán)隊(duì)內(nèi)涵建設(shè)。

5．2校企合作，“產(chǎn)學(xué)研”一體化,校企共同參與數(shù)據(jù)通信專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)。（1）選派專業(yè)骨干教師到企業(yè)參加實(shí)踐，提高數(shù)據(jù)通信專業(yè)的實(shí)踐能力。（2）鼓勵(lì)專業(yè)教師與數(shù)據(jù)通信相關(guān)企業(yè)進(jìn)行教科研聯(lián)盟，加強(qiáng)數(shù)據(jù)通信專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教學(xué)和科研能力。（3）與企業(yè)共建專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地，從而為教師自身實(shí)踐的鍛煉提供保障。

5．3引進(jìn)行業(yè)專家或名師，將企業(yè)理念融入到數(shù)據(jù)通信專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)當(dāng)中。（1）邀請(qǐng)企業(yè)專家或高職高專名師到學(xué)院進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，為教師營(yíng)造學(xué)術(shù)氛圍，調(diào)動(dòng)教師參與數(shù)據(jù)通信專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)的主動(dòng)性。（2）高薪聘請(qǐng)企業(yè)專家到學(xué)院工作，積極推進(jìn)數(shù)據(jù)通信專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)的進(jìn)程。

5．4加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外各院校之間交流，相互促進(jìn)，共同發(fā)展。國(guó)外許多國(guó)家高等職業(yè)教育發(fā)達(dá)，很多成熟的經(jīng)驗(yàn)值得學(xué)習(xí)與借鑒，應(yīng)該加強(qiáng)與國(guó)外院校的交流與合作。（1）派遣教師出國(guó)培訓(xùn)與交流，通過(guò)加強(qiáng)相互間的合作與交流，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的職業(yè)教育理念，從而提高數(shù)據(jù)通信專業(yè)教師的素質(zhì)；（2）與國(guó)外院校合作辦學(xué)，達(dá)到數(shù)據(jù)通信專業(yè)教育方法、理念的互融。

6．技能考核體系為強(qiáng)化數(shù)據(jù)通信專業(yè)學(xué)生技能考核，客觀、公正地反映學(xué)生的技能水平，制定如下專業(yè)技能考核體系。

6．1數(shù)據(jù)通信工程師、光傳輸工程師、寬帶接入工程師認(rèn)證；

6．2思科網(wǎng)絡(luò)工程師或H3C網(wǎng)絡(luò)工程師認(rèn)證；

6．3NGN工程師認(rèn)證。

第3篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】PLC串行通信PC/PPI

現(xiàn)代控制領(lǐng)域中，綜合性控制系統(tǒng)DCS（DIstributed Control System，分散控制系統(tǒng)）隨著大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的興起和過(guò)程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而生。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可提供窗口式人機(jī)界面和強(qiáng)大的通信功能。電氣ECS（Electrical Control System）系統(tǒng)是DCS的一條重要分支，其主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)的啟、停控制及邏輯；工廠用電系統(tǒng)各開關(guān)的控制及邏輯；電氣系統(tǒng)的各參數(shù)與設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視；繼電保護(hù)動(dòng)作情況、故障報(bào)警及時(shí)間順序記錄。因此系統(tǒng)中總站與從站各個(gè)設(shè)備之間的通訊，是系統(tǒng)控制過(guò)程中的重要一環(huán)，決定著控制決策執(zhí)行的正確與否。本文基于PLC控制系統(tǒng)中的通信對(duì)系統(tǒng)通信原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

PLC控制系統(tǒng)的控制部分一般由三部分構(gòu)成：上位機(jī)（PC機(jī)），可編程控制器（PLC），以及連接二者的PC/PPI電纜。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

上位機(jī)提供人機(jī)交互平臺(tái)，進(jìn)行程序編寫，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)；PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，程序執(zhí)行；PC/PPI電纜用于上位機(jī)與PLC之間的通信。

2 通信原理

2.1 并行通信與串行通信

工程應(yīng)用中，為實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理，控制系統(tǒng)的各個(gè)部分必定要相互進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。按照傳輸方式，可分為并行通信與串行通信。

并行數(shù)據(jù)通信是以字節(jié)或字尾單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，其特點(diǎn)是傳輸速度快，但傳輸線的根數(shù)多。適用于近距離數(shù)據(jù)傳輸。

串行數(shù)據(jù)通信是以二進(jìn)制的位（bit）為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，每次只傳送1位，適用于距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。工業(yè)控制一般使用串行通信。PC機(jī)和PLC都有通用的串行通信接口，例如RS-232C和RS-485接口。

2.2 異步通信與同步通信

在實(shí)際通信中，操作時(shí)很難保證數(shù)據(jù)接收方和發(fā)送方有相同的傳輸速率，為了保證發(fā)送過(guò)程和接受過(guò)程同步，不發(fā)生累計(jì)誤差造成的錯(cuò)位?？梢愿鶕?jù)實(shí)際通信要求選用同步或異步通信方式。

異步通信發(fā)送字符的信息格式有1個(gè)起始位，7、8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)奇偶校驗(yàn)位（可省略），1、2個(gè)停止位組成。在通信開始之前，通信雙方需要對(duì)所采取的信息格式和數(shù)據(jù)傳輸速率作相同的約定。由于1個(gè)字符中包含的位數(shù)不多，即使發(fā)送方和接受方的收發(fā)頻率略有不同，也不會(huì)因兩臺(tái)設(shè)備之間的時(shí)鐘脈沖周期的積累誤差而導(dǎo)致收發(fā)錯(cuò)位。其特點(diǎn)就是傳送附加的非有效信息較多，傳輸效率稍低。

同步通信方式以字節(jié)為單位（8bit），每次傳送1、2個(gè)同步字符，若干個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)。在同步通信中，發(fā)送方和接收方要保持完全同步，因此要用調(diào)制解調(diào)的方式從數(shù)據(jù)流中提取出同步信號(hào)，使接收方得到與發(fā)送方完全相同的接收時(shí)鐘信號(hào)。其傳輸速率較高，一般用于高速通信。

2.3 單工通信方式與雙工通信方式

單工通信方式只能延單一方向發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。雙工方式的數(shù)據(jù)可以沿兩個(gè)方向傳送，每一個(gè)站既可以發(fā)送數(shù)據(jù)也可以接收數(shù)據(jù)。雙工方式又分為全雙工和半雙工兩種方式。

3 PLC通訊功能介紹

PLC，PC機(jī)，變頻器，遠(yuǎn)程設(shè)備，工業(yè)以太網(wǎng)等按照不同的通信協(xié)議進(jìn)行通信，本文主要介紹PLC與PC機(jī)之間通過(guò)PPI電纜通信的通信方式。

3.1 PLC與使用自由端口模式的PC機(jī)的通信

自由端口模式為PC機(jī)與PLC之間的通信提供了一種方便和靈活的方法。在自由端口模式，PLC的串行通信由用戶程序控制，可以用接收完成中斷、字符接收中斷、發(fā)送完成中斷、發(fā)送指令和接受指令來(lái)控制通信過(guò)程。

發(fā)送指令（XMT）啟動(dòng)自由端口模式下數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送。通過(guò)指定的通信端口，發(fā)送存儲(chǔ)在TBL中的信息（最多255個(gè)字符）。發(fā)送結(jié)束時(shí)可以產(chǎn)生中斷事件。接收指令（RCV）初始化或終止接收信息的服務(wù)（最多255個(gè)字符）。通過(guò)指定端口，接收的信息存儲(chǔ)在TEL中。在接收完最后一個(gè)字符時(shí)，或每接收一個(gè)字符均可產(chǎn)生一個(gè)中斷。

3.2 PPI多主站電纜

PPI多主站電纜用于PLC和有RS-232C接口的設(shè)備，即安裝有STEP7-Micro/WIN編程軟件的PC機(jī)進(jìn)行通信。

電纜的護(hù)套上有8個(gè)DIP開關(guān)，各個(gè)位功能如表1所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于PLC控制系統(tǒng)的通信模式不單單只有點(diǎn)點(diǎn)通信（PPI），多點(diǎn)接口（MPI）、Profibus DP等通訊協(xié)議均可實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)的通信，多種多樣的通訊模式明顯將現(xiàn)有控制技術(shù)提升一個(gè)新的階段。通過(guò)功能強(qiáng)大的多種軟件，根據(jù)所需不同，不同的通信方式為各種技術(shù)上的突破提供了更多的渠道，更加方便的實(shí)現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)與人機(jī)交互界面的完美結(jié)合，達(dá)到了集中管理、終端控制、極大的加快了高度集成的管理、控制一體化的進(jìn)程。

第4篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

【論文摘要】計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是一門不斷高速發(fā)展的交叉性應(yīng)用型課程，該課程的教學(xué)難度較大，現(xiàn)實(shí)的教學(xué)效果并不令人滿意。它是高職計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)必修的重點(diǎn)課程，是一門理論性，實(shí)踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程，為了使計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求，將從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的主要特點(diǎn)、教學(xué)現(xiàn)狀入手，討論如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與自主獲取知識(shí)的能力。

一、課程的主要特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)發(fā)展和通信技術(shù)緊密結(jié)合并不斷發(fā)展的一門學(xué)科。它的理論發(fā)展和應(yīng)用水平直接反映了一個(gè)國(guó)家高新技術(shù)的發(fā)展水平，是其現(xiàn)代化程度和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。在以信息化帶動(dòng)工業(yè)化和工業(yè)化促進(jìn)信息化的進(jìn)程中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)扮演了越來(lái)越重要的角色。本課程系統(tǒng)地介紹了數(shù)據(jù)通信、局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)互連與廣域網(wǎng)、internet、intranet/extranet、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與案例分析等內(nèi)容。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論，特別是數(shù)據(jù)通信和局域網(wǎng)的基本原理。因?yàn)閿?shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，而局域網(wǎng)是廣域網(wǎng)的基本單元，廣域網(wǎng)一般均由局域網(wǎng)互連而成。因此對(duì)數(shù)字化、數(shù)字傳輸、模擬傳輸、通信媒體、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)交換以及局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方式、體系結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)技術(shù)、高速局域網(wǎng)等的基本原理和技術(shù)要有清晰的了解和掌握。此外，對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理(如網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))和應(yīng)用(如在企業(yè)中的應(yīng)用、政府部門的應(yīng)用、金融機(jī)構(gòu)的應(yīng)用以及internet的應(yīng)用等)掌握的同時(shí)，還應(yīng)具有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的初步能力。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀

作為一門高職計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課，目前課程的教學(xué)存在三個(gè)比較大的問題：首先，教學(xué)內(nèi)容方面，網(wǎng)絡(luò)相關(guān)學(xué)科發(fā)展迅速，內(nèi)容更新快，課程內(nèi)容難以跟上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的發(fā)展變化。其次，在教學(xué)方式上，網(wǎng)絡(luò)課程有相當(dāng)部分的內(nèi)容屬于基礎(chǔ)理論知識(shí)，難度大，相對(duì)枯燥，在課堂教學(xué)方面需要適當(dāng)調(diào)整，改變學(xué)生積極性調(diào)動(dòng)不充分，課堂互動(dòng)性不足等問題。然后，教學(xué)目標(biāo)方面，高職網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)目標(biāo)主要集中在如何完成課程的教學(xué)，傳授其中的知識(shí)點(diǎn)，但對(duì)于學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力沒有適當(dāng)?shù)年P(guān)注。與此相對(duì)的是，計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)走向工作崗位，能否有效解決有關(guān)的實(shí)際問題，對(duì)于用人單位用人的一項(xiàng)硬件指標(biāo)。這些能力培養(yǎng)的忽略。對(duì)于今后學(xué)生的工作和發(fā)展非常不利。

三、教改措施

1.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)基本概念和知識(shí)的學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容包括通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)理論和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，無(wú)論從軟硬件、通信哪那一個(gè)方面講。都是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。因此，要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)，內(nèi)容的安排非常重要。我們根據(jù)目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)教學(xué)的課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，精選教學(xué)內(nèi)容，保留基本的通信理論，略講部分網(wǎng)絡(luò)原理，刪去一些過(guò)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把重點(diǎn)放在讓學(xué)生掌握目前流行的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理解未來(lái)的發(fā)展方向上。

2.提高教學(xué)質(zhì)量，采用合適的教學(xué)方法和教學(xué)手段。課堂講授：上課老師最好能參與本單位的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，或者參與社會(huì)上的網(wǎng)絡(luò)工程，積累工程經(jīng)驗(yàn)，豐富上課內(nèi)容。教師在備課過(guò)程中力求對(duì)內(nèi)容高度熟練，能夠深入淺出的講授，并引導(dǎo)學(xué)生逐步理解課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，使學(xué)生能掌握基本的理論、概念、技術(shù)、方法。

作業(yè)練習(xí)：有選擇性地布置一些思考題、練習(xí)題、市場(chǎng)調(diào)研、專業(yè)技能訓(xùn)練等，使學(xué)生通過(guò)認(rèn)真閱讀教材和參考書，以掌握課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師可以將科研中企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的需求或已有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)情況告訴學(xué)生，讓學(xué)生分析企業(yè)已有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的問題，提出改進(jìn)方案，或?yàn)槠髽I(yè)設(shè)計(jì)滿足實(shí)際需求的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。最后由指導(dǎo)老師對(duì)學(xué)生提出的企業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方案進(jìn)行講評(píng)，指出其設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出改進(jìn)意見。

網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)：利用及時(shí)通信技術(shù)，如飛信、qq等手段，回答學(xué)生提出的問題；學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)提交作業(yè)，教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將批閱后的作業(yè)返回給學(xué)生。這樣不僅使學(xué)生對(duì)本課程的內(nèi)容更進(jìn)一步的了解，主要是加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)應(yīng)用的興趣愛好。

課外閱讀輔導(dǎo)：將相關(guān)的著名計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，論壇、視頻下載資源等和優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)課程書籍，及時(shí)推薦給學(xué)生，以進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)生的獲得知識(shí)面。

案例討論：在教案中準(zhǔn)備不同的現(xiàn)實(shí)經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)教學(xué)案例，組織學(xué)生討論或課外獨(dú)立思考，編寫方案等，充實(shí)了學(xué)生的動(dòng)手能力，讓學(xué)生了解實(shí)際，增進(jìn)了學(xué)習(xí)氛圍。

學(xué)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參觀：在課程講授過(guò)程中，帶領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心，向?qū)W生介紹該網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的思路、組網(wǎng)技術(shù)、主要硬件及軟件等內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)演示設(shè)備的操作與調(diào)試，其目的是使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有感性認(rèn)識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃晨.高職計(jì)算機(jī)課程教學(xué)模式改革初探[j].電腦學(xué)習(xí).2010.

第5篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】HTTP協(xié)議；隧道技術(shù)；數(shù)據(jù)封裝

1.概述

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)從成為最基本的基礎(chǔ)設(shè)施，成為各個(gè)行業(yè)不可或缺的必需品，也推動(dòng)我國(guó)社會(huì)不斷地向信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。根據(jù)相關(guān)調(diào)查資料的顯示，我國(guó)在2016年初，網(wǎng)民高達(dá)6.88億，這些說(shuō)明了互聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)社會(huì)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使得人們大大提升了對(duì)于信息的傳播速度和效率，推動(dòng)了人們?cè)谏鐣?huì)經(jīng)濟(jì)、日常生產(chǎn)生活不斷地向前發(fā)展，而目前很多企業(yè)的決策依據(jù)、趨勢(shì)判斷，也都逐漸向互聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)信息數(shù)據(jù)的獲取、收集、整理、分析的方向靠攏。然而互聯(lián)網(wǎng)也存在很多安全威脅，尤其是在信息傳輸過(guò)程中，很容易被截取、破譯、入侵等，從而擾亂了人們的日常生活，為企業(yè)生產(chǎn)和財(cái)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了很大的威脅。HTTP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)通信中應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)用層協(xié)議，為信息通信和共享帶來(lái)了極大的便利，基于HTTP協(xié)議的隧道技術(shù)，為數(shù)據(jù)通信提供了專門的傳輸通道，避免了網(wǎng)絡(luò)攻擊帶來(lái)的危害，對(duì)于人們的信息傳輸中的數(shù)據(jù)安全保護(hù)來(lái)說(shuō)，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.HTTP協(xié)議

HTTP協(xié)議是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和資源共享的應(yīng)用層協(xié)議，是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各種媒體資源進(jìn)行傳輸和通信的超文本協(xié)議，為互聯(lián)網(wǎng)的終端與服務(wù)器之間的通信格式、方法以及數(shù)據(jù)格式等進(jìn)行了定義。

HTTP協(xié)議中規(guī)定了互聯(lián)網(wǎng)傳輸信息的類型主要包括請(qǐng)求與響應(yīng)，而兩種類型的則是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中心中的數(shù)據(jù)報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即客戶端向服務(wù)器發(fā)送的請(qǐng)求報(bào)文以及服務(wù)器向客戶端發(fā)送的相應(yīng)報(bào)文。如題1所示，為HTTP協(xié)議的請(qǐng)求報(bào)文和響應(yīng)報(bào)文的格式圖。

圖1 HTTP協(xié)議的請(qǐng)求報(bào)文與響應(yīng)報(bào)文格式

如圖1所示，當(dāng)使用HTTP協(xié)議通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸時(shí)，需要根據(jù)HTTP請(qǐng)求報(bào)文和HTTP響應(yīng)報(bào)文的格式進(jìn)行信息傳輸。一般的，通信報(bào)文主要分兩部分，協(xié)議頭和協(xié)議主體。協(xié)議頭部?jī)?nèi)容表明了協(xié)議的控制、內(nèi)容、版本等信息，而協(xié)議主體部分則是包含了主要的傳輸信息內(nèi)容。在HTTP協(xié)議的請(qǐng)求報(bào)文頭部，主要包含了HTTP請(qǐng)求的方法，URL地址版本等信息，其中HTTP請(qǐng)求方法是請(qǐng)求的主要功能，常見的HTTP方法有POST、GET，此外還HEAD、PUT、DELETE、TRACE等方法，其中GET方法是方法是針對(duì)網(wǎng)頁(yè)的固定內(nèi)容，請(qǐng)求服務(wù)器中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，請(qǐng)求標(biāo)示會(huì)顯示在URL中，而POST方法則是在網(wǎng)頁(yè)固定內(nèi)容，添加網(wǎng)頁(yè)中獲取的新數(shù)據(jù)的方法，PUT方法則是請(qǐng)求服務(wù)器存儲(chǔ)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)會(huì)顯示在URL中。HTTP請(qǐng)求報(bào)文的URL內(nèi)容則是顯示了請(qǐng)求內(nèi)容在服務(wù)器中存儲(chǔ)的相對(duì)路徑，從而讓服務(wù)器按照請(qǐng)求的URL地址去查找相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。HTTP響應(yīng)報(bào)文的頭部則是包含了HTTP協(xié)議版本、狀態(tài)碼等，響應(yīng)報(bào)文主體則是包含了主要數(shù)據(jù)信息以及其他信息。在HTTP響應(yīng)報(bào)文中，狀態(tài)碼是針對(duì)請(qǐng)求報(bào)文的響應(yīng)分類，常見的狀態(tài)碼有200，404等，其中以1開頭的表示服務(wù)器已經(jīng)接受請(qǐng)求，并開始后續(xù)處理，以2開頭的狀態(tài)碼表示請(qǐng)求成功，主體內(nèi)包含響應(yīng)數(shù)據(jù)，以3開頭表示請(qǐng)求內(nèi)容與URL路徑不匹配，需要重定向到其他路徑來(lái)獲取內(nèi)容，以4開頭表示客戶端錯(cuò)誤導(dǎo)致請(qǐng)求失敗，以5開頭表示服務(wù)器端錯(cuò)誤導(dǎo)致請(qǐng)求失敗。

3.HTTP協(xié)議下的隧道技術(shù)的基本原理

隧道技術(shù)是構(gòu)建專門數(shù)據(jù)通道的一門技術(shù)，基于HTTP協(xié)議的隧道技術(shù)，則是未使用傳統(tǒng)的隧道協(xié)議的前提下，基于HTTP實(shí)現(xiàn)專門的數(shù)據(jù)傳輸通道的一門技術(shù)。在默認(rèn)情況下，HTTP協(xié)議是占用了系統(tǒng)的80端口作為在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ哦丝?，而且為了?shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議的高安全性，一般會(huì)在80端口構(gòu)建防火墻來(lái)過(guò)濾通信數(shù)據(jù)包，對(duì)非HTTP協(xié)議的傳輸報(bào)文，進(jìn)行攔截，進(jìn)而防止了其他非法程序使用80端口進(jìn)行通信。

HTTP協(xié)議下的隧道技術(shù)，就是實(shí)現(xiàn)通過(guò)HTTP協(xié)議構(gòu)建專門的傳輸通道，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。假設(shè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)A和B分別處在不同的局域網(wǎng)中，彼此的防火墻只允許HTTP數(shù)據(jù)包通過(guò)80端口發(fā)送數(shù)據(jù)，其他協(xié)議、其他端口的數(shù)據(jù)全部被攔截。HTTP協(xié)議下的隧道的實(shí)現(xiàn)，首先要在兩臺(tái)機(jī)器上安裝HTTP隧道程序或者相關(guān)服務(wù)，能夠完成相應(yīng)的通信數(shù)據(jù)封裝功能，而后兩臺(tái)機(jī)器之間的80端口以及在HTTP協(xié)議下進(jìn)行通信。假如A機(jī)器中的某個(gè)程序想通過(guò)21端口，使用FTP協(xié)議向B機(jī)器21端口進(jìn)行直接的文件傳輸請(qǐng)求，防火墻將會(huì)將請(qǐng)求攔截。在HTTP協(xié)議隧道技術(shù)下，計(jì)算機(jī)A上面的隧道程序會(huì)將該請(qǐng)求進(jìn)行處理和封裝，將其轉(zhuǎn)變成一個(gè)正常的HTTP請(qǐng)求，通過(guò)80端口將其經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到B機(jī)器，兩端局域網(wǎng)的防火墻對(duì)該HTTP報(bào)文進(jìn)行分析時(shí)，會(huì)認(rèn)為該報(bào)文為HTTP請(qǐng)求而允許通過(guò)，B機(jī)器接收到報(bào)文后，運(yùn)行的隧道程序或服務(wù)會(huì)將其解析，轉(zhuǎn)變成FTP的文件請(qǐng)求，轉(zhuǎn)發(fā)到21端口，使用FTP協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)處理。同樣的，B機(jī)器的相應(yīng)報(bào)文仍需要經(jīng)過(guò)相同的處理和封裝，將其發(fā)送到A機(jī)器，A機(jī)器接收到報(bào)文后，會(huì)按照相同的解析和處理，而后轉(zhuǎn)發(fā)到21端口，F(xiàn)TP協(xié)議再次進(jìn)行解析卸載，從而得到正常的請(qǐng)求數(shù)據(jù)。

所以，HTTP協(xié)議下的隧道技術(shù)，不需要專門的隧道傳輸協(xié)議構(gòu)建復(fù)雜的傳輸結(jié)構(gòu)，只需要使用HTTP協(xié)議構(gòu)建專門的數(shù)據(jù)傳輸通道，繞過(guò)防火墻實(shí)現(xiàn)兩個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

4.總結(jié)

基于HTTP協(xié)議下的隧道技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，就是基于HTTP協(xié)議的公開通道，使用隧道服務(wù)將非法報(bào)文進(jìn)行處理和封裝，轉(zhuǎn)變成正常的HTTP傳輸報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道的建立，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

參考文獻(xiàn)：

第6篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng) 相量測(cè)量裝置 廣域測(cè)量

20世紀(jì)90年代初，借助于全球定位系統(tǒng)(GPS)提供的精確時(shí)間，同步相量測(cè)量裝置PMU(phasor measurement unit)研制成功后［1］，目前世界范圍內(nèi)已安裝使用數(shù)百臺(tái)PMU。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、運(yùn)行以及應(yīng)用研究的結(jié)果表明：同步相量測(cè)量技術(shù)在電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)與動(dòng)態(tài)監(jiān)視、穩(wěn)定預(yù)測(cè)與控制、模型驗(yàn)證、繼電保護(hù)、故障定位等方面獲得了應(yīng)用或有應(yīng)用前景。本文綜述了同步相量測(cè)量裝置的原理及其應(yīng)用。

1　同步相量測(cè)量技術(shù)原理

PMU的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，其基本原理為：GPS接收器給出1 pps信號(hào)，鎖相振蕩器將其劃分成一定數(shù)量的脈沖用于采樣，濾波處理后的交流信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器量化，微處理器按照遞歸離散傅立葉變換原理計(jì)算出相量。對(duì)三相相量，微處理器采用對(duì)稱分量法計(jì)算出正序相量。依照IEEE標(biāo)準(zhǔn)1344—1995規(guī)定的形式將正序相量、時(shí)間標(biāo)記等裝配成報(bào)文，通過(guò)專用通道傳送到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)集中器。數(shù)據(jù)集中器收集來(lái)自各個(gè)PMU的信息，為全系統(tǒng)的監(jiān)視、保護(hù)和控制提供數(shù)據(jù)。圖2示出了PMU與數(shù)據(jù)集中器的通信，可以采用多種通信技術(shù)，如直接連線、無(wú)線電、微波、公共電話、蜂窩電話、數(shù)字無(wú)線等。因特 網(wǎng)技術(shù)也可用于PMU數(shù)據(jù)通信，在通信和功能層應(yīng)用TCP/IP規(guī)約，可靈活控制PMU。數(shù)字信號(hào)處理、同步通信是同步相量測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵。防混疊濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器等器件的性能直接影響測(cè)量的精度。

4　參考文獻(xiàn)

［1］　A.G.Phadke.Synchronized Phasor Measurements in Power Systems［J］.IEEE Computer Applications in Power，1993，6(2):10～15.

［2］　R.O.Burnett et al.Synchronized Phasor Measurements of a Power System Event［J］.IEEE Trans.on Power Systems，1994，9(3):1643～1650.

［3］　J.F.Hauer.Validation of Phasor Calculations in the Macrodyne PMU for California-Oregon Transmission Project Tests of March 1993.IEEE Trans.on Power Delivery，1996，11(3):1224～1231.

［4］　閔　勇.一次系統(tǒng)事故的同步相量測(cè)量結(jié)果分析.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1998，22(7)：10～13.

［5］　劉玉田，林　飛.基于相量測(cè)量技術(shù)和模糊徑向基網(wǎng)絡(luò)的暫態(tài)穩(wěn)定性預(yù)測(cè).中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2000，20(2)：19～23.

［6］　V.Centeno，et al.An Adaptive Out-of-Step Relay.IEEE Trans.on Power Delivery，1997，12(1):61～71.

［7］　高厚磊，江世芳，賀家李.輸電線路新型電流差動(dòng)保護(hù)的研究.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1999，19(8)：49～53.

［8］　O.Faucon and L.Dousset.Coordinated Defense Plan Protects Against Transient Instabilities［J］.IEEE Computer Applications in Power，1997，10(3):22～26.

第7篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

關(guān)鍵詞：雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)；集成技術(shù)；反射內(nèi)存網(wǎng)；信息技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）02-0074-02

為了完善現(xiàn)代作戰(zhàn)體系，滿足作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的實(shí)際需求，應(yīng)加強(qiáng)各種仿真技術(shù)的合理使用，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)構(gòu)建，使得仿真系統(tǒng)集成技術(shù)可以滿足全要素、高逼真度的模擬需求，為作戰(zhàn)理論的豐富及體系的完善提供可靠的參考依據(jù)。因此，需要加強(qiáng)對(duì)雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)功能特性的深入理解，靈活運(yùn)用各種集成技術(shù)優(yōu)化系統(tǒng)的服務(wù)功能，保持系統(tǒng)在現(xiàn)代作戰(zhàn)體系及作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練中的應(yīng)用良好性。因此，需要深入研究雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)的集成技術(shù)，擴(kuò)大該仿真系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用范圍。

1 雷達(dá)對(duì)抗的基本原理及方法

1.1 雷達(dá)對(duì)抗的基本原理

所謂的雷達(dá)是指通過(guò)運(yùn)用測(cè)定目標(biāo)對(duì)電磁波反射現(xiàn)象來(lái)找出目標(biāo)位置的設(shè)備。雷達(dá)的工作過(guò)程為：雷達(dá)發(fā)射機(jī)安按照合理的方式像空中領(lǐng)域發(fā)射一定強(qiáng)度的電磁波，當(dāng)電磁波遇到障礙物時(shí)將會(huì)散射，雷達(dá)接收機(jī)將會(huì)接收到經(jīng)過(guò)調(diào)制后的反射回波，通過(guò)信號(hào)處理方式得出被測(cè)目標(biāo)的相關(guān)信息。雷達(dá)對(duì)抗的基本原理是：性能可靠的雷達(dá)對(duì)抗設(shè)備通過(guò)偵察的方式接收到目標(biāo)雷達(dá)發(fā)出的電磁信號(hào)，進(jìn)而對(duì)這些電磁信號(hào)進(jìn)行全面地分析與處理，獲得目標(biāo)雷_的各個(gè)參數(shù)，結(jié)合雷達(dá)信號(hào)處理專業(yè)知識(shí)，獲取目標(biāo)雷達(dá)的各種狀態(tài)信息，最終將分析結(jié)果及時(shí)地傳送給干擾機(jī)及相關(guān)設(shè)備的過(guò)程。雷達(dá)對(duì)抗的基本條件有[1]：（1）像空間領(lǐng)域發(fā)送電磁信號(hào)；（2）接收機(jī)在一定的時(shí)間內(nèi)接收到強(qiáng)度高的電磁信號(hào)；（3）目標(biāo)雷達(dá)的各個(gè)參數(shù)、狀態(tài)信息處于雷達(dá)對(duì)抗設(shè)備能夠處理的范圍內(nèi)。

1.2 雷達(dá)對(duì)抗的基本方法

結(jié)合雷達(dá)對(duì)抗的基本原理及條件，可以選擇不同的雷達(dá)對(duì)抗方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)雷達(dá)參數(shù)與狀態(tài)信息的采集、處理。雷達(dá)對(duì)抗的基本方法主要包括[2]：（1）采取有效的措施及時(shí)地破壞目標(biāo)雷達(dá)探測(cè)電磁波傳播路徑；（2）將產(chǎn)生的各種干擾信號(hào)發(fā)送到雷達(dá)接收即中，擾亂雷達(dá)對(duì)目標(biāo)信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，降低其獲取信息的準(zhǔn)確率；（3）減少目標(biāo)雷達(dá)的截面積，確保其狀態(tài)信息及參數(shù)收集的可靠性。

2 反射內(nèi)存數(shù)據(jù)通信原理分析

作為一種可靠的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，反射內(nèi)存網(wǎng)的合理運(yùn)用，可以快速地確定與分享各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，滿足雷達(dá)對(duì)抗設(shè)備的實(shí)際需求。反射內(nèi)存網(wǎng)的主要特點(diǎn)有：具有良好的傳輸確定性，可預(yù)測(cè)性能強(qiáng)；軟硬件平臺(tái)適用3范圍廣、傳輸糾錯(cuò)能力強(qiáng)；可以滿足中斷信號(hào)的實(shí)際需求。

反射內(nèi)存網(wǎng)正常工作時(shí)內(nèi)部的反射內(nèi)存板卡對(duì)各種傳輸介質(zhì)有著較強(qiáng)的依賴性，可以使反射卡的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)拷貝。在多種總線的支持下，可以確定反射內(nèi)存板所占有的內(nèi)存地址，確保計(jì)算機(jī)向反射內(nèi)存板輸入數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)能夠在相同內(nèi)存地址的作用下存儲(chǔ)到指定的位置，在滿足安全訪問條件的前提下其它的計(jì)算機(jī)在可以隨時(shí)訪問這些數(shù)據(jù)，優(yōu)化反射內(nèi)存版讀寫方式。同時(shí)，由于反射內(nèi)存網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸依賴于硬件，不需要考慮各種通信協(xié)議，通過(guò)軟件代碼編寫方式能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)讀、寫，滿足了實(shí)時(shí)系統(tǒng)快速反應(yīng)周期的多樣化需求[3]。與此同時(shí)，反射內(nèi)存光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中采用了先進(jìn)特殊的技術(shù)，確保了分布實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，保持了分布?jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)通訊的良好性。因此，為了達(dá)到信息傳送中斷的實(shí)際需求，應(yīng)注重反射內(nèi)存光纖網(wǎng)絡(luò)的合理使用。

3 雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)

現(xiàn)代建模與仿真技術(shù)主要是指以相似的原理、模型理論、系統(tǒng)技術(shù)及建模與仿真應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、專業(yè)仿真設(shè)備的合理使用，構(gòu)建出已有的或者設(shè)想過(guò)的系統(tǒng)，進(jìn)而進(jìn)行分析、評(píng)估、維護(hù)等方面的綜合性技術(shù)。

雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的主要特征有：（1）動(dòng)態(tài)性。可以對(duì)事物的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行描述，實(shí)現(xiàn)連續(xù)事件與離散事件的有效分析；（2）分布性、系統(tǒng)性及實(shí)時(shí)性。復(fù)雜的仿真系統(tǒng)是由多個(gè)分布式計(jì)算機(jī)共同組成的；建模與仿真可視為一個(gè)完整的系統(tǒng)，是由多種關(guān)系共同組成的；仿真系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)需要充分考慮實(shí)時(shí)性需求，并將時(shí)間管理理念融入到系統(tǒng)構(gòu)建中；（3）交互性、一致性及可行性。仿真系統(tǒng)構(gòu)建中包含了多個(gè)模型，不同的信息之間交互性強(qiáng)；一個(gè)完整的仿真系統(tǒng)中包含了多個(gè)視圖、幀速率、模型與數(shù)據(jù)，但需要保持這些組成部分的一致性；建模與仿真得到的結(jié)果是可信的，需要滿足使用者的實(shí)際需求。

在構(gòu)建可靠的雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)系統(tǒng)過(guò)程中，需要注重建模與仿真技術(shù)體系的不斷完善。該體系主要包括建模技術(shù)、建模與仿真支撐系統(tǒng)的各種技術(shù)、仿真應(yīng)用技術(shù)。像數(shù)據(jù)可視化建模技術(shù)、多視圖建模技術(shù)、模糊識(shí)別、連續(xù)系統(tǒng)建模技術(shù)等，可以為建模與仿真技術(shù)體系的不斷健全提供可靠地保障[4]。同時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)武器裝備仿真、作戰(zhàn)仿真組成的軍用仿真的深入分析，注重戰(zhàn)役仿真、戰(zhàn)術(shù)仿真、技術(shù)仿真、訓(xùn)練仿真等不同軍用仿真技術(shù)的合理運(yùn)用，擴(kuò)大電子戰(zhàn)建模技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用范圍。

4 基于反射內(nèi)網(wǎng)橋接的雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)集成架構(gòu)技術(shù)要點(diǎn)分析

該仿真系統(tǒng)集成技術(shù)使用中的異構(gòu)性具體表現(xiàn)在：（1）參考模型方面的異構(gòu)。通過(guò)對(duì)不同集成技術(shù)及仿真系統(tǒng)實(shí)際作用的分析，可以結(jié)合不同顆粒度的建模方式實(shí)現(xiàn)建模分析；（2）仿真實(shí)現(xiàn)方式異構(gòu)。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)模擬及其它模擬方式的適應(yīng)，有利于實(shí)現(xiàn)聯(lián)合試驗(yàn)仿真系統(tǒng)構(gòu)建；（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的異構(gòu)，結(jié)合不同仿真試驗(yàn)對(duì)象的實(shí)際需求，應(yīng)注重RTI以太網(wǎng)及系統(tǒng)時(shí)鐘實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的合理運(yùn)用，優(yōu)化仿真系統(tǒng)通信機(jī)制，優(yōu)化雷達(dá)對(duì)抗性能?；诜瓷鋬?nèi)網(wǎng)構(gòu)成的雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)集成架構(gòu)技術(shù)要點(diǎn)具體表現(xiàn)在以下方面：

4.1 基于反射內(nèi)存網(wǎng)異構(gòu)橋接的相關(guān)機(jī)制

構(gòu)建可靠的雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)，需要充分考慮作戰(zhàn)效能層面的實(shí)時(shí)模擬及射頻信號(hào)方面的實(shí)物模擬。作戰(zhàn)效能層面的實(shí)時(shí)模擬有利于計(jì)算機(jī)仿真分系統(tǒng)，需要集合TCP/IP協(xié)議及RTI以太網(wǎng)通信體制的作用，構(gòu)建出可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模式，滿足逼真度強(qiáng)、超實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)需求；視頻信號(hào)層面的實(shí)物模擬仿真分系統(tǒng)依賴性系統(tǒng)時(shí)鐘與射頻電纜相結(jié)合的聯(lián)結(jié)方式，增強(qiáng)了仿真系統(tǒng)模擬的實(shí)時(shí)性。體現(xiàn)了仿真系統(tǒng)模擬分析中的復(fù)雜性。

在可靠的系統(tǒng)集成技術(shù)支持下，雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)構(gòu)建中需要充分地考慮模擬實(shí)時(shí)性、模擬粗粒度滿足模擬細(xì)粒度等原則的要求，制定出完善的系統(tǒng)集成方案，并將系統(tǒng)開發(fā)成本控制在合理的范圍內(nèi)，促使半實(shí)物仿真分系統(tǒng)支持下異構(gòu)仿真系統(tǒng)信息與運(yùn)行方控制之間可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互，保持不同體制下仿真方式的互通性，確保各種仿真方式的良好操作性。

4.2 基于反射內(nèi)存網(wǎng)異構(gòu)仿真系統(tǒng)集成架構(gòu)技術(shù)要點(diǎn)

確定反射內(nèi)存網(wǎng)橋接的具置，有利于實(shí)現(xiàn)雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)等不同異構(gòu)形式的銜接，增強(qiáng)仿真系統(tǒng)內(nèi)部各構(gòu)件之間的互聯(lián)互通性。同時(shí)，設(shè)置好的每個(gè)橋接席位都需要安裝反射內(nèi)存卡，并在光纖交換機(jī)及相關(guān)傳輸介質(zhì)的作用下形成具有良好拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的放射內(nèi)存網(wǎng)。通過(guò)對(duì)基于反射內(nèi)存卡應(yīng)用軟件的合理使用，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)所有數(shù)據(jù)的讀寫交互，確保@些數(shù)據(jù)能夠在最短的時(shí)間內(nèi)被處理，保持?jǐn)?shù)據(jù)與時(shí)間的同步性[5]。

在處理時(shí)鐘數(shù)據(jù)的過(guò)程中主要依賴于半實(shí)物橋接席位，促使雷達(dá)能夠?qū)z測(cè)到的目標(biāo)信息及時(shí)地寫入發(fā)射內(nèi)存卡，并在反射內(nèi)存網(wǎng)的支持下使得其它的橋接席位能夠?qū)崟r(shí)地讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)。在雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)對(duì)反射內(nèi)存網(wǎng)原理的利用，可以對(duì)時(shí)鐘信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的讀取，提高不同節(jié)點(diǎn)時(shí)間推進(jìn)過(guò)程中節(jié)拍信息獲取效率，并在信息處理機(jī)制作用下優(yōu)化雷達(dá)搜索目標(biāo)、跟蹤航跡數(shù)據(jù)工作性能。

4.3 雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)運(yùn)行的不同方式

為了使雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)能夠處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，需要在選擇集成技術(shù)的過(guò)程中充分考慮系統(tǒng)運(yùn)行的不同方式。系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)階段、試驗(yàn)運(yùn)行階段、綜合效能評(píng)估階段中各類仿真工具軟件的合理使用，可以為系統(tǒng)運(yùn)行方式的有效選擇提供必要的參考依據(jù)[6]。雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)運(yùn)行的不同方式主要包括：（1）時(shí)間受限方式；（2）時(shí)間控制方式；（3）時(shí)間控制與時(shí)間受限相結(jié)合方式；（4）時(shí)間控制與時(shí)間不受限方式。通過(guò)這些不同運(yùn)行方式的合理使用，可以為雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高及服務(wù)范圍的擴(kuò)大提供可靠地保障，促使效能仿真系統(tǒng)作用下的所有數(shù)據(jù)信息能夠高效傳遞，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的實(shí)時(shí)追蹤與鎖定。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，這些不同的集成技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)運(yùn)行中起著重要的保障作用，最大限度地滿足了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)略計(jì)劃制定與實(shí)施的實(shí)際需求。因此，需要結(jié)合當(dāng)前部隊(duì)深化改革及國(guó)防事業(yè)快速發(fā)展的要求，健全軍隊(duì)指揮管理體系，增強(qiáng)作戰(zhàn)訓(xùn)練計(jì)劃制定合理性，提高雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，在各種集成技術(shù)的作用下保持電子戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)水平的了良好性，為部隊(duì)電子對(duì)抗能力的全面提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，需要在雷達(dá)電子對(duì)抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)集成技術(shù)優(yōu)化中注重信息技術(shù)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的合理使用，保持這些集成技術(shù)的先進(jìn)性，充分地發(fā)揮出這種仿真系統(tǒng)在未來(lái)電子戰(zhàn)場(chǎng)的各種優(yōu)勢(shì)，促使我國(guó)軍隊(duì)整體作戰(zhàn)水平能夠始終保持在更高的層面上。

參考文獻(xiàn)

[1]吉峰.雷達(dá)電子干擾信號(hào)建模與仿真設(shè)計(jì)研究[D].大連理工大學(xué)，2013.

[2]朱峰.對(duì)有源電子掃描陣（AESA）綜合射頻系統(tǒng)的干擾技術(shù)研究[D].江蘇科技大學(xué)，2014.

[3]彭春光.基于語(yǔ)義交互和動(dòng)態(tài)重構(gòu)的兵棋推演系統(tǒng)概念框架及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.

[4]彭勇.作戰(zhàn)仿真模型體系分析及其模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

第8篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

關(guān)鍵詞:張力檢測(cè);編碼;譯碼;漢明碼;KeilC51

中圖分類號(hào):TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,無(wú)線數(shù)字通信的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鋼絲繩張力檢測(cè)系統(tǒng)就是一個(gè)很好的例子。此系統(tǒng)將數(shù)字無(wú)線通信、測(cè)量和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起,其功能是將電梯、纜車或提升機(jī)鋼絲繩張力檢測(cè)信息通過(guò)測(cè)力傳感器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào), 通過(guò)數(shù)據(jù)采集處理與移動(dòng)數(shù)據(jù)通信發(fā)射裝置,在接收端經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)接收與數(shù)據(jù)處理等裝置,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和計(jì)算,輸出人們想要的結(jié)果,并作出相應(yīng)的判斷與控制。使用該系統(tǒng),可為提升機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行提供重要保證,從而大大地提高提升系統(tǒng)可靠性,減少事故,防止人員傷亡。

1 編譯碼算法討論

1.1 編碼原理

漢明碼就是在一組代碼中加入一定數(shù)量的監(jiān)督碼元。若某個(gè)信息位錯(cuò),引起幾組奇偶校驗(yàn)結(jié)果均出錯(cuò),由此根據(jù)奇偶組的檢錯(cuò),確定誤碼信息位及誤碼性質(zhì)。

一般說(shuō)來(lái),若碼長(zhǎng)為n,信息位數(shù)為k,則監(jiān)督位數(shù)r=n-k。編碼效率為k/n。如果希望用r個(gè)監(jiān)督位構(gòu)造出r個(gè)監(jiān)督關(guān)系式來(lái)指示一位錯(cuò)碼中的n種可能位置,則要求:

1.2 設(shè)計(jì)思想

在提升機(jī)鋼絲繩張力檢測(cè)系統(tǒng)中需要同時(shí)檢測(cè)好幾根鋼絲繩的張力均衡情況,因此在傳送數(shù)據(jù)的時(shí)候需要將這幾路信號(hào)連續(xù)傳送出去。在測(cè)力傳感器將檢測(cè)信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后,鋼絲繩張力無(wú)線檢測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)用來(lái)對(duì)這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼。在數(shù)據(jù)接收端,下位機(jī)則用來(lái)進(jìn)行譯碼取出有效數(shù)據(jù)。

假定數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié),發(fā)送前將高四位和低四位取出分別進(jìn)行編碼再進(jìn)行發(fā)送(見圖1)。在接收端,同編碼一樣,譯碼也是分開進(jìn)行:接收到16位數(shù)據(jù)后,分別取出高八位和低八位進(jìn)行譯碼,并提取有用信息,即信息位,得到編碼前的原始數(shù)據(jù)。

1.2.1 編碼設(shè)計(jì)

由于單片機(jī)串口串行發(fā)送數(shù)據(jù)一般都是8 位數(shù)據(jù)位,所以根據(jù)漢明碼不等式,需要4 位監(jiān)督位,即 r = 4 ,用s3 s2 s1 s0 表示四個(gè)監(jiān)督關(guān)系式中的校正子,信息碼位k = 4。這樣就構(gòu)成(8 ,4) 漢明碼,此編碼效率為50%。其構(gòu)成見表1 所示。這里用a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 表示8 個(gè)碼元,s0 s1 s2 s3 表示四個(gè)監(jiān)督關(guān)系式中的校正子。則s0 s1 s2 的值與錯(cuò)碼位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以規(guī)定如表2 所示(當(dāng)然我們可以規(guī)定成另外一種對(duì)應(yīng)關(guān)系)。s3的值在下面1.2.2譯碼設(shè)計(jì)這一節(jié)中確定。

由表1知,發(fā)送編碼時(shí),按下式?jīng)Q定監(jiān)督位

當(dāng)s3為0時(shí)表示沒有錯(cuò)碼或者有兩個(gè)錯(cuò)碼

當(dāng)s3為1時(shí)表示存在一個(gè)錯(cuò)碼

現(xiàn)根據(jù)s3s2s1s0的取值進(jìn)行錯(cuò)碼分析從而進(jìn)行檢測(cè)和糾正

討論:

(1)s3=0

當(dāng)s2s1s0不為000 (即a1,a2………a7中有一個(gè)錯(cuò)碼)

當(dāng)s2s1s0為000(即a1,a2………a7中沒有錯(cuò)碼)

沒有錯(cuò)碼

(2)s3=1

綜合以上討論情況得出此種編碼方式可以滿足糾正一個(gè)錯(cuò)碼檢測(cè)兩個(gè)錯(cuò)碼的要求。下面進(jìn)一步討論在Keil C51進(jìn)行C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。

2 軟件實(shí)現(xiàn)

上述設(shè)計(jì)思想可以通過(guò)一定的數(shù)字邏輯器件來(lái)實(shí)現(xiàn),將其運(yùn)用于串行數(shù)據(jù)通信中,可提高數(shù)據(jù)的可靠性,并且編譯碼速度也較快。但是這需要一定的硬件電路來(lái)支持,因此也就增加了設(shè)備的成本和復(fù)雜性。下面敘述的用軟件實(shí)現(xiàn)的方法,能夠在不增加任何硬件的情況下,完成錯(cuò)碼的糾正和檢測(cè),從而也更好地改善了傳輸系統(tǒng)的性能。

軟件實(shí)現(xiàn)的基本思想:先構(gòu)造一個(gè)編碼表,因此數(shù)據(jù)的編碼可以通過(guò)查表來(lái)實(shí)現(xiàn),具體流程圖見圖2。在數(shù)據(jù)接收端,當(dāng)一數(shù)據(jù)塊接收完畢,取出高8位和低8位,通過(guò)計(jì)算校正因子,判斷接收數(shù)據(jù)有無(wú)錯(cuò)誤,若有一個(gè)錯(cuò)誤,則通過(guò)表2確定錯(cuò)碼位置,然后用取反指令即可。若有兩個(gè)或以上錯(cuò)誤,則重新發(fā)送數(shù)據(jù)。接收程序流程圖見圖3。

MCS-51系列單片機(jī)在串行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中用軟件實(shí)現(xiàn)流程如圖2～圖4所示。為敘述方便,假定A機(jī)發(fā)送,B機(jī)接收。在A機(jī)開始發(fā)送時(shí),先送一個(gè)“AA”信號(hào),B機(jī)收到后回答一個(gè)“BB”,表示同意接收。當(dāng)A機(jī)收到“BB”后,開始發(fā)送編碼后的數(shù)據(jù)信息,直到全部數(shù)據(jù)信息發(fā)送完畢。接收程序與此對(duì)應(yīng),B機(jī)首先和A機(jī)聯(lián)絡(luò),然后接收數(shù)據(jù),待全部數(shù)據(jù)接收完畢,再對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼,完成數(shù)據(jù)位錯(cuò)碼的檢測(cè)和糾正,當(dāng)檢測(cè)到兩個(gè)或兩個(gè)以上錯(cuò)碼時(shí),向A機(jī)回送“CC”,重新接收數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度。

在實(shí)時(shí)的,動(dòng)態(tài)的單片機(jī)級(jí)的通信中要有快速的算法。因?yàn)樵趧?dòng)態(tài)中位與位的時(shí)距t往往只有幾十微秒,以9600b/s的傳輸速度為例,t=104微秒。在這104微秒中要完成譯碼過(guò)程,否則,現(xiàn)有的碼未檢測(cè)完畢,下一個(gè)碼已經(jīng)到了。在Keil C51中運(yùn)行上述程序,運(yùn)行時(shí)間僅為幾十微秒,速度較快,可以滿足要求。

至此,整個(gè)檢測(cè)誤碼糾正誤碼過(guò)程結(jié)束。

3 結(jié)語(yǔ)

單片機(jī)之間通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種干擾,使得串行數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常出現(xiàn)誤碼,從而影響整個(gè)提升機(jī)鋼絲繩張力檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性。本文結(jié)合漢明碼和奇偶校驗(yàn)碼編碼思想,構(gòu)造了一種糾正一位錯(cuò)碼檢測(cè)兩位錯(cuò)碼的編碼算法。通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)提高了整個(gè)傳輸系統(tǒng)的性價(jià)比。

參考文獻(xiàn)

[1]樊昌信. 通信原理[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2001.

[2]王建校, 楊建國(guó)等. 51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2002.

[3]李群芳,黃建. 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001.

第9篇：數(shù)據(jù)通信的基本原理范文

關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)通信；量子密鑰分發(fā)；量子密碼終端；密鑰中繼

量子保密通信是基于量子密鑰分發(fā)的密碼通信解決方案，量子密鑰分發(fā)不依賴于計(jì)算的復(fù)雜性來(lái)保證通信安全，而是基于量子力學(xué)基本原理。只要能夠在通信雙方成功的建立密鑰，這組建立的密鑰就是絕對(duì)安全的，并且這種密鑰是具有絕對(duì)隨機(jī)性的，從原理上無(wú)法破解。由于量子密碼系統(tǒng)基于的這種隨機(jī)性，其安全性不因數(shù)學(xué)水平和計(jì)算能力的提高受到威脅，所以不僅是現(xiàn)在，而且在未來(lái)利用量子密碼系統(tǒng)加密的信息都是安全的。由此，人類目前已知的唯一具有長(zhǎng)期安全性保障的通信解決方案是量子保密通信。并且在世界范圍內(nèi)已有量子通信網(wǎng)絡(luò)初步建成并運(yùn)行。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)基礎(chǔ)上，使用量子通信保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕岣邤?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，是一個(gè)值得研究和發(fā)展的方向，兩者結(jié)合能夠有效保證數(shù)據(jù)在通信過(guò)程中的安全可靠。

一、QKD系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

如圖表1.1所示，QKD系統(tǒng)主要由主控模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、系統(tǒng)管理模塊、光電系統(tǒng)（光學(xué)模塊和單光子探測(cè)器）組成。該QKD系統(tǒng)的運(yùn)行受控于密鑰生成控制系統(tǒng)，由密鑰生成控制系統(tǒng)下發(fā)QKD控制指令給終端設(shè)備的系統(tǒng)管理模塊，系統(tǒng)管理模塊將接收到的指令進(jìn)行必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換（某些關(guān)鍵指令還需要加解密處理），完成對(duì)QKD系統(tǒng)進(jìn)行工作流程控制。

二、QKD系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通信

在當(dāng)前的要求數(shù)據(jù)安全性比較高的網(wǎng)絡(luò)中，會(huì)采用專線進(jìn)行保密的數(shù)據(jù)通信，會(huì)添加防護(hù)設(shè)備，增加一道安全措施。設(shè)備首先需要通過(guò)證書機(jī)制，完成身份認(rèn)證過(guò)程，然后將一端產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)通過(guò)非對(duì)稱密碼學(xué)算法加密處理后傳輸給另一端，而另一端的防護(hù)設(shè)備將接收到數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，由此獲得隨機(jī)數(shù)，這樣就完成了對(duì)稱密鑰的分發(fā)過(guò)程。由于目前的對(duì)稱密鑰分發(fā)機(jī)制，必須由經(jīng)典密鑰學(xué)的加解密算法處理，這樣就有可能被攻破。因此，通過(guò)制定一整套完善的量子對(duì)稱密鑰傳輸、同步、中繼等協(xié)議，使得防護(hù)設(shè)備可以使用QKD系統(tǒng)提供的對(duì)稱量子密鑰，對(duì)目前系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)量子加解密處理。圖表2.1：向加密認(rèn)證裝置提供認(rèn)證密鑰

三、多用戶應(yīng)用場(chǎng)景下的量子密鑰分配、存儲(chǔ)和管理機(jī)制

如圖表3.1所示，在要求較高的專線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)多用戶應(yīng)用場(chǎng)景下，可將該專線網(wǎng)絡(luò)分為“客戶大區(qū)”和“管理大區(qū)”兩大部分。該場(chǎng)景下的兩個(gè)用戶之前數(shù)據(jù)通信的安全通信可由QKD系統(tǒng)直接向認(rèn)證設(shè)備提供的量子密鑰保證。圖表3.1：多用戶應(yīng)用場(chǎng)景下的QKD與防護(hù)設(shè)備結(jié)合在該網(wǎng)絡(luò)中，可使用一個(gè)全通型光量子交換機(jī)，掛接6臺(tái)量子網(wǎng)關(guān)，在密鑰生成控制服務(wù)器的調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)設(shè)備間的量子密鑰分發(fā)，并直接把生成的量子密鑰存儲(chǔ)在各自設(shè)備內(nèi)。管理大區(qū)用戶與客戶大區(qū)用戶之間進(jìn)行通信，其防護(hù)設(shè)備可以使用QKD系統(tǒng)提供的量子密鑰，完成數(shù)據(jù)加解密功能，達(dá)到安全的保密通信要求。多用戶應(yīng)用場(chǎng)景量子加密數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕襟E如下：

(1)場(chǎng)景內(nèi)，每個(gè)用戶終端部署一臺(tái)QKD系統(tǒng)，由密鑰生成控制服務(wù)器定時(shí)監(jiān)控每個(gè)用戶的當(dāng)前量子密鑰量，根據(jù)制定的排隊(duì)策略，把各個(gè)QKD系統(tǒng)按照規(guī)則進(jìn)行配對(duì)，啟動(dòng)量子密鑰分發(fā)；

(2)各個(gè)QKD系統(tǒng)必須由唯一的ID號(hào)標(biāo)識(shí)身份，該QKD與其他的QKD系統(tǒng)進(jìn)行量子密鑰分發(fā)，并且會(huì)使用對(duì)方ID號(hào)對(duì)生成的量子密鑰進(jìn)行標(biāo)識(shí)和保存。

(3)通過(guò)具體的用戶通信進(jìn)行演示：客戶大區(qū)的用戶2需要與用戶4進(jìn)行通信，密鑰生成控制服務(wù)器會(huì)統(tǒng)一管理，安排用戶2與用4進(jìn)行通信，用戶2的QKD系統(tǒng)會(huì)根據(jù)ID號(hào)與用戶4的QKD系統(tǒng)分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證，而用戶4的QKD系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)ID號(hào)與用戶2的QKD系統(tǒng)分發(fā)的量子密鑰提供給認(rèn)證設(shè)備；

(4)認(rèn)證設(shè)備采用量子密鑰，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加解密處理，使保密通信過(guò)程完成。

四、通信網(wǎng)絡(luò)與量子網(wǎng)絡(luò)融合

(一)通信網(wǎng)絡(luò)中的加密認(rèn)證設(shè)備部署

專線網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)“分級(jí)管理”的要求，各級(jí)數(shù)據(jù)調(diào)度中心以及下屬的各個(gè)數(shù)據(jù)站點(diǎn)部署了加密認(rèn)證設(shè)備，根據(jù)總部調(diào)度通信關(guān)系建立加密隧道（理論上只能在上級(jí)和下級(jí)之間建立加密隧道），加密隧道拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

(二)量子通信網(wǎng)絡(luò)融入實(shí)例

在一級(jí)分部調(diào)度中心管理中，加密認(rèn)證設(shè)備需要對(duì)相鄰的二級(jí)分部使用QKD系統(tǒng)提供的量子密鑰進(jìn)行加解密處理。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D表

4.3所示：

一級(jí)分部調(diào)度中心控制二級(jí)分部1和二級(jí)分部2的通信網(wǎng)絡(luò)，一級(jí)分部與兩個(gè)二級(jí)分部都可以通過(guò)量子集控站，完成兩兩間的量子信道建立，在集控站的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，使其具備兩兩之間能夠分發(fā)量子密鑰的能力。由此，一級(jí)分部調(diào)度中心與兩個(gè)分部之間就可以實(shí)現(xiàn)兩兩加密認(rèn)證設(shè)備通過(guò)使用量子密鑰進(jìn)行加解密處理的保密通信。該場(chǎng)景下的通信數(shù)據(jù)加解密與傳輸流程如下所示：

(1（)這里一級(jí)分部調(diào)度中心簡(jiǎn)稱為一級(jí)中心；二級(jí)分部1簡(jiǎn)稱為二分1；二級(jí)分部2簡(jiǎn)稱為二分2）。

(2)一級(jí)中心的集控站與二分1的集控站、一級(jí)中心的集控站與二分2的集控站，在密鑰生成控制服務(wù)器（處于集控站中）的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理下，實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)；

(3)二分1需要完成與一級(jí)中心的通信數(shù)據(jù)傳輸，二分1的認(rèn)證設(shè)備先用與一級(jí)中心分發(fā)的量子密鑰，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，然后由經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳給一級(jí)中心；

(4)一級(jí)中心接收到二分1傳輸?shù)募用軘?shù)據(jù)，一級(jí)中心認(rèn)證設(shè)備使用與二分1分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行解密，這樣就實(shí)現(xiàn)了二分1傳輸通信數(shù)據(jù)給一級(jí)中心的功能；

(5)與此同時(shí)，一級(jí)中心下發(fā)調(diào)度指令給二分1，一級(jí)中心的認(rèn)證設(shè)備使用與二分1分發(fā)的量子密鑰，對(duì)調(diào)度指令進(jìn)行加密處理，然后通過(guò)經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳輸給二分1；

(6)二分1接收到一級(jí)中心傳輸?shù)募用苷{(diào)度指令，二分1認(rèn)證設(shè)備使用與一級(jí)中心分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行解密，這樣就完成了一級(jí)中心傳輸數(shù)據(jù)給二分1的功能；

(7)二分2與一級(jí)中心之間的通信數(shù)據(jù)傳輸與二分1相似。在二級(jí)分部1下，用戶1和用戶2的量子信道通過(guò)全通光量子交換機(jī)與該分部集控站連接，實(shí)現(xiàn)用戶1、用戶2和二級(jí)分部1兩兩之間的量子密鑰分發(fā)。該場(chǎng)景下的通信數(shù)據(jù)加解密與傳輸流程如下所示：

(1)用戶1與二級(jí)分部1、用戶2與二級(jí)分部1，在密鑰生成控制服務(wù)器（處于集控站中）的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)；

(2)用戶1需要與一級(jí)分部調(diào)度中心進(jìn)行通信數(shù)據(jù)傳輸，用戶1的認(rèn)證設(shè)備首先使用其與一級(jí)分部1交互分發(fā)的量子密鑰，加密通信數(shù)據(jù)，然后由經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳輸給一級(jí)分部1；

(3)一級(jí)分部1收到用戶1傳輸?shù)慕?jīng)過(guò)加密通信數(shù)據(jù)，一級(jí)分部1的認(rèn)證設(shè)備使用與用戶1分發(fā)的量子密鑰對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，這樣就實(shí)現(xiàn)了用戶1傳輸數(shù)據(jù)給一級(jí)分部1的功能；

(4)同時(shí)，一級(jí)分部1可以下發(fā)調(diào)度指令給用戶1，一級(jí)分部1的認(rèn)證設(shè)備使用與用戶1分發(fā)的量子密鑰，加密調(diào)度指令，然后經(jīng)由經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶1；

(5)用戶1接收到二級(jí)分部1傳輸?shù)募用苷{(diào)度指令，其認(rèn)證設(shè)備使用與二級(jí)分部1分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行解密，這樣就完成了二級(jí)分部1傳輸通信數(shù)據(jù)給用戶1的功能；

(6)用戶2與二級(jí)分部1之間的通信數(shù)據(jù)傳輸與用戶1類似。

如果用戶1或用戶2需要與一級(jí)分部調(diào)度中心直接傳輸通信數(shù)據(jù)，則要用到密鑰中繼功能，以用戶2上傳數(shù)據(jù)給一級(jí)分部調(diào)度中心為例，主要步驟如下所示：

(1)一級(jí)分部調(diào)度中心的集控站與二級(jí)分部1下的用戶2，通過(guò)它們之間的二級(jí)分部1集控站，利用經(jīng)典密鑰中繼的方式，使一級(jí)分部調(diào)度中心與用戶2之間擁有共享的量子密鑰；

(2)用戶2的認(rèn)證設(shè)備，需要給傳輸給一級(jí)分部調(diào)度中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，加密密鑰為上述共享的量子密鑰，然后由經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳輸給一級(jí)分部調(diào)度中心；

(3)一級(jí)分部調(diào)度中心的認(rèn)證設(shè)備，利用對(duì)應(yīng)的量子密鑰作為業(yè)務(wù)密鑰，將用戶2傳輸過(guò)來(lái)的加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，這樣就實(shí)現(xiàn)了用戶2與一級(jí)分部調(diào)度中心之間數(shù)據(jù)加解密傳輸功能

五、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)QKD設(shè)備應(yīng)用于專線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析和闡述，從目前通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀以及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的安全性特點(diǎn)出發(fā)，給出了系統(tǒng)多用戶應(yīng)用場(chǎng)景下的量子密鑰分配、存儲(chǔ)和管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)方案；同時(shí)，提出一種融合量子密鑰分配技術(shù)與通信網(wǎng)關(guān)的安全通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。本文還介紹了量子保密通信網(wǎng)絡(luò)與光纖通信網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通技術(shù)，提出量子網(wǎng)絡(luò)與專用通信網(wǎng)的融合實(shí)現(xiàn)方案，并研究任意節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)互通機(jī)理以及針對(duì)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的密鑰中繼技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)量子安全通信網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張睿汭,周靜,陳希.光纖量子密鑰分配技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用前景[J].系統(tǒng)通信.2012(10)