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【關(guān)鍵詞】TCP/IP協(xié)議;通信報文;路由尋址;通信流程
1 概述
隨著信息科學(xué)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷快速發(fā)展,基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用在社會各個領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛,使得互聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用成為現(xiàn)代人日常生產(chǎn)生生活不可或缺的一部分,通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信,網(wǎng)絡(luò)用戶之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、信息共享,從而極大地提高了人們的生活質(zhì)量。然而,互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸過程,并不是雜亂無章的隨機傳送,而是在計算機網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基礎(chǔ)上,雙方都按照協(xié)議的內(nèi)容和機制,來發(fā)送數(shù)據(jù)信息和讀取分析數(shù)據(jù)信息,進而實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和信息共享的功能,TCP/IP協(xié)議就是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中重要的通信協(xié)議,它的存在奠定了整個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ),所以對于TCP/IP通信協(xié)議的學(xué)習(xí)對于理解互聯(lián)網(wǎng)通信機制來輔助互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)和工作具有很大的幫助。
2 計算機網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP通信協(xié)議
TCP/IP協(xié)議是“Transmission Control Protocol / Internet Protocol”的簡寫,是Internet網(wǎng)絡(luò)基本的協(xié)議,它為計算機通訊的數(shù)據(jù)打包傳輸以及網(wǎng)絡(luò)尋址提供了標準的方法。由于TCP/IP協(xié)議的優(yōu)越性,使得越來越多的通信設(shè)備支持TCP/IP協(xié)議,使互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)逐步走向規(guī)范化,最終TCP/IP協(xié)議成為了當前網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標準中最基本的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、Internet國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。
2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議
針對計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議,國際標準組織ISO創(chuàng)立了七層OSI網(wǎng)絡(luò)模型,自上而下,分別為應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。而TCP/IP協(xié)議則是應(yīng)用在傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議,來規(guī)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)備間數(shù)據(jù)通信的標準。在通信設(shè)備經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸時,通信設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送端,發(fā)送TCP/IP通信報文,此時TCP/IP協(xié)議攜帶著通信設(shè)備發(fā)送端的傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容以及目標通信設(shè)備的地址標示在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中進行尋址,從而正確地傳送到目標通信設(shè)備。當目標通信設(shè)備接收到TCP/IP通信報文后,按照協(xié)議內(nèi)容,去除通信標示,來獲取傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容,并加以校驗,如果經(jīng)校驗后發(fā)生差錯,目標通信設(shè)備會發(fā)出TCP/IP信息重發(fā)報文,讓發(fā)送通信設(shè)備再次將TCP/IP通信報文發(fā)展目標通信設(shè)備,去掉通信標示來獲取傳輸數(shù)據(jù)信息。
2.2 TCP/IP通信協(xié)議報文格式
在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中,基于TCP/IP通信協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容都是以通信報文的形式在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進行傳輸,通信報文實質(zhì)上就是一串二進制字符串,而字符串內(nèi)不同位置的二進制字符標示不同的含義。從TCP/IP通信協(xié)議的主要報文格式可以看出,IP協(xié)議是基于TCP協(xié)議至上的,TCP協(xié)議報文時作為IP通信報文的數(shù)據(jù)部分來進行傳輸?shù)摹嶋H上,互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)耐ㄐ抛址€有其他的通信協(xié)議,TCP/IP通信報文也是作為其外層協(xié)議的通信數(shù)據(jù)部分嵌入到通信報文中在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)進行傳輸。
在IP協(xié)議首部,包含了一些關(guān)于IP協(xié)議的標示、通信地址等信息,主要包括數(shù)據(jù)字符串總長度的信息、通信標示號、源IP地址和目標IP地址等信息,當IP通信報文經(jīng)過路由尋址時,會根據(jù)首部內(nèi)記錄的目標IP地址來選擇傳輸方向,最終根據(jù)目標IP地址傳輸至目標通信設(shè)備。此外,IP通信報文首部還包含其他信息,比如IP協(xié)議版本號、首部長度、校驗信息、該IP通信報文生存時間(即該報文經(jīng)過多少個路由后自動取消傳輸)等與IP通信報文相關(guān)的信息,以確保IP報文傳輸?shù)恼_性和安全性。TCP協(xié)議通信報文是作為IP通信報文數(shù)據(jù)內(nèi)容存在的,TCP協(xié)議也分為TCP報文首部和TCP通信數(shù)據(jù)。TCP通信報文首部主要包括了源端口號和目標端口號等信息,當TCP/IP通信報文經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)到達目標通過新設(shè)備后,通信設(shè)備會根據(jù)TCP報文首部的目的端口號選擇設(shè)備端口號來接受該數(shù)據(jù)信息,進而實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。
2.3 TCP/IP協(xié)議通信過程
互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)備基于TCP/IP協(xié)議建立通信過程,也是根據(jù)TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)的。當源通信設(shè)備想向目標設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時,首先會發(fā)送一個TCP/IP通信報文來確認連接,該通信報文在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過尋找傳輸后找到目標設(shè)備,目標設(shè)備也會向源通信設(shè)備發(fā)送一個TCP/IP報文以確認建立通信連接,此時,源通信設(shè)備就會將通信數(shù)據(jù)以TCP/IP通信報文的形式進行數(shù)據(jù)打包,然后向目標數(shù)據(jù)進行傳輸,在收到數(shù)據(jù)后,目標設(shè)備同樣會發(fā)送TCP/IP報文以確認收到信息。當然,TCP/IP通信數(shù)據(jù)長度是一定的,當通信數(shù)據(jù)超過報文長度時,源通信設(shè)備會將其分段發(fā)送,而目標設(shè)備則會根據(jù)IP報文首部的標識號進行數(shù)據(jù)重組來重現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)信息,進而完成互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸。
3 總結(jié)
TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是當前互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)最基本的通信協(xié)議。根據(jù)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,連接在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的通信設(shè)備可以根據(jù)TCP/IP通信報文格式的內(nèi)容將傳輸數(shù)據(jù)打包在TCP/IP通信報文內(nèi),并以其規(guī)定的通信流程進行數(shù)據(jù)傳輸,從而實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)高效安全的傳輸。
參考文獻:
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引言
隨著計算機軟件技術(shù)的迅速發(fā)展,應(yīng)用程序的規(guī)模也在不斷擴大。應(yīng)用范圍也更加廣闊。這不僅存在著多種硬件平臺(例如臺式機、嵌入式系統(tǒng)),而且在這些硬件平臺上,通常又存在著多種的通信介質(zhì)(例如串口、USB口等)、通信協(xié)議(例如TCP/IP等)及操作系統(tǒng)軟件平臺(例如Windows、Linux、Nucleus等)。我們的軟件開發(fā)往往要求能夠在這些異構(gòu)的硬/軟件平臺上運行。
為此,我們引入了“中間件(Middleware)”的概念。本文在介紹中間件基本概念的基礎(chǔ)上,結(jié)合研究項目“嵌入式地址信息系統(tǒng)的開發(fā)”來說明如何以中間件的形式設(shè)計該系統(tǒng)。
1 中間件的基本概念
1.1 中間件定義及作用
中間件是位于平臺(硬件和操作系統(tǒng))和應(yīng)用之間的通用服務(wù),這些服務(wù)具有標準的程序接口和協(xié)議。針對不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺,它們可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實現(xiàn)。也就是說,中間件是位于底層硬件/操作系統(tǒng)平臺之上,應(yīng)用層之下的中間適配層。該層向下屏蔽掉硬件平臺或操作系統(tǒng)平臺的差異,向上為應(yīng)用層操作一個統(tǒng)一的標準接口,應(yīng)用層的開發(fā)基于該接口進行。在以下定義下,中間件具有如下特點:
*滿足大量應(yīng)用的需要;
*運行于多種硬件和OS平臺;
*支持分布計算,提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺的透明性應(yīng)用或服務(wù)的交互;
*支持標準的協(xié)議;
*支持標準的接口。
在中間件設(shè)計思想下,軟件的開發(fā)變得更加簡單。首先,當系統(tǒng)硬件/操作系統(tǒng)平臺改變時,只需改變中間適配層的幾個參數(shù),只要保持中間件層對應(yīng)用層的接口定義不變,就可以直接將應(yīng)用程序移植過去運行。所有的代碼只需編寫一次就可在任何系統(tǒng)上運行,大大縮短了系統(tǒng)研制的周期,提高了開發(fā)效率,同時還保證了系統(tǒng)的高伸縮性、易升級性穩(wěn)定性。
其次,由于中間件屏蔽了底層平臺差異,提供了標準的封裝接口,使應(yīng)用層以組件的形式實現(xiàn)為可能。用戶可以根據(jù)自己的需要將各個組件有選擇地進行組合,像搭積木一樣,構(gòu)成自己的應(yīng)用系統(tǒng)。
世界著名的咨詢機構(gòu)Standish Group在一份研究報告中歸納了中間件的十大優(yōu)越性:
*縮短應(yīng)用的開發(fā)周期;
*節(jié)約應(yīng)用的開發(fā)成本;
*減少系統(tǒng)初期的建設(shè)成本;
*降低應(yīng)用開發(fā)的失敗率;
*保護已有的投資;
*簡化應(yīng)用集成;
*減少維護費用;
*提高應(yīng)用的開發(fā)質(zhì)量;
*保證技術(shù)進步的連續(xù)性;
*增強應(yīng)用的生命力。
1.2 中間件應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢
中間件的應(yīng)用范圍十分廣泛,發(fā)展前景非常美好。據(jù)有關(guān)機的統(tǒng)計表明,近5年來,全球中間件的銷售額平均年增長率為34%,到2004年總銷售額將達到97億美元。中間件已經(jīng)成為國際IT巨頭競逐的目標,各大軟硬件廠商都在積極參與有關(guān)標準的制定和產(chǎn)品的研發(fā)工作,像IBM、甲骨文、BEA、微軟等都制定了相應(yīng)的戰(zhàn)略。據(jù)估計,未來基于Internet的電子商務(wù)業(yè)務(wù)將有79%建筑在中間件的基礎(chǔ)之上。
中間件種類繁多,從不同的應(yīng)用方面及發(fā)展程序上有不同的分類方法。在同上,從中間件所起的作用上來說,中間件可以分為以下三類。
①數(shù)據(jù)類(data integration):用于數(shù)據(jù)的存取、利用和增值,此類中間用于構(gòu)建以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用。
②處理類(process integration):把分布在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點上的各個應(yīng)用或處理連接在一起,形成一個統(tǒng)一的、協(xié)同工作的分布式應(yīng)用。
③分布式構(gòu)件類(distributed components):支持構(gòu)件式應(yīng)用,是未來應(yīng)用的發(fā)展方向。
據(jù)統(tǒng)計,近五年增長率最高的中間件集中在消息中間件、交易中間件、對象中間件和應(yīng)用服務(wù)器中間件、數(shù)據(jù)訪問中間件5種(統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所列)。另外,隨著網(wǎng)上信息安全問題的出現(xiàn),安全中間悠揚也應(yīng)運而生。
表1 IDC的市場調(diào)查分析
中間件類型1997年銷售額/億美元2002年銷售額/億美元年平均增長率/%亞太市場銷售額/億美元消息中間件3.624.5463.6交易中間件3.516.5362.6對象中斷件1.47340.56數(shù)據(jù)訪問中斷件6.116.523-應(yīng)用服務(wù)器-40--安全中間件1.2273--消息中間件是目前中間件的發(fā)燕尾服熱點。它適用于任何需要進行網(wǎng)絡(luò)通信的系統(tǒng),負責建立網(wǎng)絡(luò)通信的通道,進行數(shù)據(jù)或文件發(fā)送。消息中間悠揚可以跨平臺操作,為不同操作系統(tǒng)上的應(yīng)用軟件集成提供方便,從而滿足企業(yè)內(nèi)部對系統(tǒng)伸縮性和可擴展性的要求。
數(shù)據(jù)訪問中間件能屏蔽不同廠家、不同類型數(shù)據(jù)庫之間的差異,實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享,從而使得企業(yè)不同時代、不同地域的寶貴數(shù)據(jù)能夠充分利用。
對象中間件技術(shù)目前發(fā)展迅速,各大硬軟件廠商都在積極參與有關(guān)標準的制定和產(chǎn)品的開發(fā)工作。面向?qū)ο蟮闹虚g件提供一個標準的構(gòu)件框架,能使不同廠家的軟件交互訪問,為軟件用戶及開發(fā)者提供一種即插即用的互操作性。
安全中間提供完備的信息安全基顧構(gòu)架,屏蔽安全技術(shù)的復(fù)雜性,使設(shè)計開發(fā)人員無須具備專業(yè)的安全知識背景就能構(gòu)構(gòu)造高安全性的應(yīng)用。
2 中間件思想在嵌入式GIS設(shè)計中的應(yīng)用
我們研制的嵌入式GIS是一個地理信息的綜合系統(tǒng)。在功能上,該系統(tǒng)包括地圖瀏覽、地理位置報告、目標標繪、地形分析等功能模塊;在硬件平能臺上,系統(tǒng)要求能夠運行于PC臺式機和基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)上;在操作系統(tǒng)平臺上,系統(tǒng)要求能夠運行在Winodws 98/2000、Linux等通用操作系統(tǒng)和VxWorks、Nucleus、WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)上;在網(wǎng)絡(luò)通信上,要求系統(tǒng)除了能夠支持各種接口及各種通信協(xié)議,還能夠支持自己開發(fā)的通信協(xié)議。在這些設(shè)計要求下,我倦嵌入式地理信息系統(tǒng)開發(fā)中,采用中間件的設(shè)計思想,保證程序的可移植性,節(jié)省人力物力,使研究成果盡快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。
系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
其中,底層硬件平臺采用我們研制的基于ARM微處理器的嵌入式地理信息系統(tǒng)硬件平臺,包括GPS接口、各種存儲介質(zhì)(例如CF卡、Flash等)、各種接口(例如USB、RS-232串行口、以太網(wǎng)接口)、人機交互接口等。
軟件平臺可以選用Windows、Linux、WinCE、Nucleus等操作系統(tǒng),利用該平臺可以屏掉底層硬件平臺的差異。
操作系統(tǒng)適配層(即中間件)定義和設(shè)計適合各種操作系統(tǒng)的適配層。該層具備操作系統(tǒng)的主要特征(例如多任務(wù)多線程的封裝、調(diào)度),向下與相應(yīng)的各種操作系統(tǒng)相適配,向上提供與操作系統(tǒng)無關(guān)的統(tǒng)一接口。該層包括任務(wù)管理、消息管理、通信等模塊。為了屏蔽掉底層操作系統(tǒng)的差異,該層的設(shè)計要求與操作系統(tǒng)接口的函數(shù)要盡可能少,與硬件系統(tǒng)有關(guān)的代碼也要盡可能的少。
終端軟件框架的設(shè)計思想是在操作系統(tǒng)適配層之上,根據(jù)地理信息系統(tǒng)這一特殊應(yīng)用,開發(fā)自己GUI、文件系統(tǒng)、內(nèi)存管理、軍標符號庫、基于消息驅(qū)動的多窗口控制。人機交互接口、專用的地理信息數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一接口的適合GIS的通信接口、任務(wù)管理等。
關(guān)鍵詞:無線通信;負荷分擔;Socket通信
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)28-6278-06
通信技術(shù)與計算機結(jié)合,已成為集無線、有線傳輸、數(shù)字程控交換和各類新型終端為一體的高效能綜合通信手段。
在通信網(wǎng)中,除了傳遞具體業(yè)務(wù)信息外,還在通信設(shè)備之間傳遞一些控制信號,而信令網(wǎng)就是傳輸這些控制信號的網(wǎng)絡(luò)。信令網(wǎng)的安全措施中,廣泛地使用了把信令業(yè)務(wù)分配給各信令鏈的負荷分擔技術(shù)。通常,在通信網(wǎng)中負荷分擔使用以下兩種方式:同一信令鏈路組內(nèi)各信令鏈路間的負荷分擔,用于兩個信令點(包括綜合型信令轉(zhuǎn)接點)采用直聯(lián)工作方式的信令鏈路之間;不同信令鏈路組間的信令鏈路的負荷分擔,用于一個信令點連接兩個信令轉(zhuǎn)接點和信令轉(zhuǎn)接點間不同信令鏈路組之間采用準直聯(lián)工作方式。目前信令鏈路的費用較低,為了提高信令鏈路的可靠性,應(yīng)盡可能不采用不同鏈路組間的信令鏈路負荷分擔方式。
本文設(shè)計了一套考慮負荷分擔的通信系統(tǒng)仿真,用來模擬無線通信時的負荷分擔情況。
1 Socket通信
1.1套接字(Socket)基本概念
套接字是進行程序間通信的一種方法,同時是通信的基石。套接字是支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元,可以將套接字看作不同主機之間的進程來進行雙向通信的端點,它構(gòu)成了單個主機內(nèi)及整個網(wǎng)絡(luò)間的編程界面。套接字存在于通信域中,通信域是為了處理一般線程通過套接字通信而引進的一種抽象的概念。套接字通常和同一個域中的套接字進行數(shù)據(jù)交換。各種進程使用這個相同的域互相之間用Internet協(xié)議簇來進行通信。
1.2 Socket通信原理
Socket在計算機中提供了一個通信端口,可以通過這個端口與任何一個具有Socket接口的計算機通信。應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、接收的信息都通過這個Socket接口來實現(xiàn)。在應(yīng)用開發(fā)中就像使用文件句柄一樣,可以對Socket句柄進行讀、寫操作。同時,Socket可以看作網(wǎng)絡(luò)通信的一個端點,網(wǎng)絡(luò)通信包括兩臺主機或兩個進程,通過網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)對話的每一端稱為一個端點。當使用Socket接口對網(wǎng)絡(luò)通信編程時,Socket是網(wǎng)絡(luò)通信過程中端點的抽象表示。為了通過Socket接口進行網(wǎng)絡(luò)通信,程序在網(wǎng)絡(luò)對話的每一端都需要一個Socket。
本文采用流式Socket(SOCK_STREAM)通信方式:在這種方式下,兩個通訊的應(yīng)用程序之間先要建立一種虛擬的連接,提供可靠的、面向連接的通信流,從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和有序性。
2 負荷分擔通信系統(tǒng)仿真平臺的設(shè)計
2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計
系統(tǒng)整體包括總控端、負荷端和測試端三大部分。如圖1所示,該系統(tǒng)用來模擬實現(xiàn)總控端的負荷分配和負荷端的數(shù)據(jù)處理。為了分擔總控節(jié)點的處理負擔,系統(tǒng)中適當增加一些負荷節(jié)點來分擔總控節(jié)點的處理任務(wù),總控節(jié)點除了記錄當前接入用戶總數(shù)、負荷節(jié)點的處理用戶數(shù)等一些基本操作外,其完全可以將所有權(quán)利下放,起到一個合理分配任務(wù)的作用。負荷節(jié)點由總控節(jié)點進行支配,與總控節(jié)點充分協(xié)作,完成所需功能。而用戶通過測試端進行用戶接入、釋放等自定義測試,也可以通過測試端進行測試用例的整體測試。重點就是要測試總控節(jié)點是否合理分配了任務(wù),以及總控節(jié)點和負荷節(jié)點的協(xié)調(diào)性是否合理,一致(包括總控節(jié)點和負荷節(jié)點數(shù)據(jù)是否同步)。
系統(tǒng)中傳送的消息結(jié)構(gòu)體有兩類,具體如下所示:
1) typedef struct users
{
char bussy ;//用于標示監(jiān)聽端發(fā)送到客戶端的數(shù)據(jù)開始
int userID;//保存用戶ID
int PINodeID;//保存負荷節(jié)點號
int PINodeP;//用于保存節(jié)點端口號
char cmd;//傳送的命令
int PINodeUsers;//節(jié)點上的用戶數(shù)目
} USER, *pUSER;
users結(jié)構(gòu)體是主要消息載體,用于用戶與總控節(jié)點,總控節(jié)點與負荷節(jié)點的消息傳送等操作。
2) typedef struct PINode_inf
{
char flag;//消息開始標標識
int user_num;//節(jié)點上當前用戶總數(shù)
int userID[MAX_ID];//節(jié)點上用戶信息,節(jié)點上每一個用戶的ID號
}PINode, *pPINode;
PINode_inf結(jié)構(gòu)體用于負荷節(jié)點將自己的信息發(fā)送給總控節(jié)點。
2.2 層次結(jié)構(gòu)
該軟件平臺采用分層模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,如圖2所示系統(tǒng)層次圖,該仿真平臺系統(tǒng)共分為42個節(jié)點,四個層次。其中層次1為三個獨立的進程,分別建立三個獨立工程。其他節(jié)點可以作為獨立函數(shù),進行模塊化程序設(shè)計。通過相應(yīng)的標號可以看出各個節(jié)點的從屬關(guān)系,模擬無線通信時的負荷分擔情況,其中subp節(jié)點為公共調(diào)用節(jié)點,API節(jié)點為接口函數(shù)節(jié)點,層次圖中都做了特殊注明。
2.2.1 總控端
總控端主要用于建立網(wǎng)絡(luò)通信連接,判斷測試端請求命令,處理測試端請求命令,合理將任務(wù)分配給負荷節(jié)點,保證和負荷端以及測試端的通信。具體如下:
1)建立網(wǎng)絡(luò)通信連接:發(fā)起socket連接,相當于服務(wù)器,測試端和負荷節(jié)點相當于用戶端。
2)判斷測試端請求命令:用戶接入,用戶釋放,取用戶數(shù),取負荷ID。
3)處理測試端請求命令:用戶接入,用戶釋放,取用戶數(shù),取負荷ID。
4)用戶接入,合理分配給某一個負荷節(jié)點,給負荷節(jié)點發(fā)送請求接入命令。
5)用戶釋放,查找用戶分配的負荷節(jié)點,給負荷節(jié)點發(fā)送請求釋放命令。
6)取用戶數(shù),查找負荷節(jié)點當前處理用戶數(shù),直接返回給測試端。
7)取負荷ID,直接發(fā)送用戶ID給負荷端,等待負荷端返回負荷節(jié)點ID值。
如圖3所示總控節(jié)點流程圖,總控端先定義變量用于套接字初始化和通訊使用,建立套接字,同時綁定端口;之后處于監(jiān)聽狀態(tài)并等待用戶連接,準備接收數(shù)據(jù),當收到數(shù)據(jù)后,判斷命令根據(jù)不同命令字進行節(jié)點信息的獲取并做相應(yīng)處理;最后將處理結(jié)果發(fā)回用戶,當總控段端不再處于監(jiān)聽狀態(tài)時,關(guān)閉套接字,結(jié)束進程。
2.2.2 負荷端
負荷端主要用于實現(xiàn)判斷總控端請求命令,處理總控端請求命令,記錄負荷節(jié)點狀態(tài)。具體如下:
1)判斷總控端請求命令:用戶接入,用戶釋放,取用戶數(shù),取負荷ID。
2)用戶接入,記錄用戶ID,顯示當前狀態(tài)。
3)用戶釋放,刪除用戶ID,顯示當前狀態(tài)。
4)取用戶數(shù),返回用戶數(shù),顯示當前狀態(tài)。
5)取負荷ID,所有負荷節(jié)點都參與查找自己的用戶,看是否匹配,有匹配則返回給總控端。
如圖4所示負荷節(jié)點流程圖,負荷端先定義變量用于套接字初始化和通訊使用,初始化顯示信息、建立套接字,同時綁定端口;之后處于監(jiān)聽狀態(tài)并等待總控節(jié)點連接,等待接收數(shù)據(jù),收到數(shù)據(jù)后,判斷接收數(shù)據(jù)中命令字符做相應(yīng)處理(如:介入用戶、釋放用戶、發(fā)送節(jié)點信息回總控節(jié)點等);最后刷新顯示,并且繼續(xù)等待總控節(jié)點的連接,如果失去連接則關(guān)閉套接字,結(jié)束進程。
2.2.3 測試端
測試端主要功能是提供如下表1四個API函數(shù),用于實現(xiàn)用戶接入、用戶釋放、取用戶當前接入負荷節(jié)點ID號、取某負荷節(jié)點當前處理用戶數(shù)。并通過單步調(diào)試和測試用例聯(lián)調(diào)等方式進行系統(tǒng)測試,同時提供用戶的使用說明。
3 通信協(xié)議
本設(shè)計采用了自行規(guī)定的協(xié)議,如圖5通信協(xié)議,測試端的用戶請求接入總控端,總控端檢驗是否第一次接入,并發(fā)送指令給負荷端詢問狀態(tài),如果負荷端準備完畢,用戶接入,如果準備未完成,則返回狀態(tài)字。用戶請求接入后,測試端繼續(xù)發(fā)送用戶名,總控端記錄重要信息,合理分配命令給負荷端,負荷端接到命令立即處理,處理完畢后返回狀態(tài)字,這時總控端可以繼續(xù)通信和處理命令,生成相應(yīng)的子線程,處理失敗則返回狀態(tài)字。測試端用戶請求通信,總控端詢問負荷端是否可以通信,可以通信則等待用戶通信內(nèi)容,通信失敗則返回狀態(tài)字。確定可以通信后,這時測試端開始發(fā)送通信內(nèi)容,總控端接收到內(nèi)容后進行處理,并分配內(nèi)容給負荷端進行處理。內(nèi)容傳送完畢,測試端開始請求用戶釋放,總控端校驗記錄中是否存在當前用戶,并詢問負荷端狀態(tài),負荷端準備完畢,用戶可以釋放,關(guān)閉子線程,沒準備好則返回狀態(tài)字。
4 測試結(jié)果
本設(shè)計在windows操作系統(tǒng)下,應(yīng)用VC6.0進行開發(fā),根據(jù)被測系統(tǒng)的特點采用鍵盤輸入進行相應(yīng)測試,輸入不同命令調(diào)用不同函數(shù)進行系統(tǒng)測試,如圖6所示測試結(jié)果,輸入小寫字母c、 回車,根據(jù)提示輸入用戶ID號、回車,可以接入用戶,如果用戶ID已經(jīng)存在將接入失敗并提示,同時也可以直接輸入c 空格、用戶ID 按回車鍵。系統(tǒng)將會根據(jù)分配原則隨機將用戶接入相應(yīng)負荷節(jié)點。與接入用戶命令同樣的方法輸入小寫r可以釋放用戶。如果用戶不存在將提示。同理輸入小寫g可以獲取用戶所在的負荷節(jié)點號,如果輸入的用戶不存在將終止測試程序。輸入大寫G并輸入負荷節(jié)點號可以獲取到該節(jié)點上的用戶數(shù)目,節(jié)點號不存在則將終止測試程序。如果輸入小寫q或大寫Q將結(jié)束測試程序。
5 結(jié)論
本文以socket技術(shù)為載體,設(shè)計了一套考慮負荷分擔的通信系統(tǒng),實現(xiàn)無線通信時的負荷分擔情況。仿真實驗結(jié)果能夠達到預(yù)期的目標,運行時基本無錯誤,對于連續(xù)用戶接入和信息處理等響應(yīng)及時,同時該系統(tǒng)的可靠性、可維護性和可測試性比較良好。對于無線通信網(wǎng)中負荷分擔的使用具有借鑒意義。
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4G移動通信技術(shù)在上世紀末就已被提出,國際電信聯(lián)盟還將“IMT-2000”及其以后的系統(tǒng)作為計劃工作中的一項,同時在規(guī)劃中提出要在2010年完成4G的初步商用。進入新世紀以來,隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)飛速發(fā)展和計算機技術(shù)的進步,IMT-2000系統(tǒng)成為了研究的重點,在國際電信聯(lián)盟的支持下,于2000年在加拿大成立了專門研究小組,為的是將全球范圍內(nèi)的研究工作組統(tǒng)一化。我國對4G技術(shù)越來越關(guān)注,相應(yīng)的研究工作也已經(jīng)正式列入國家863項目??蓮囊韵聨c來理解第四代移動通信系統(tǒng):(1)是一種新的無線通信系統(tǒng),其系統(tǒng)是建立在新的頻段上的;(2)以分組數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ),實現(xiàn)其高速率的傳輸;(3)真正的“全球一統(tǒng)”;(4)基于全新網(wǎng)絡(luò)體質(zhì)的系統(tǒng),或者說其無線部分將是對新網(wǎng)絡(luò)的無線接入;(5)將不是單純的通信系統(tǒng),而是融合了數(shù)字通信、數(shù)字音/視頻接受和網(wǎng)絡(luò)計入的嶄新系統(tǒng)。第四代移動通信有其創(chuàng)新之處,和前幾代的系統(tǒng)有很大不同,其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以路由技術(shù)為主,在以往的系統(tǒng)中,核心網(wǎng)絡(luò)只有一個,即移動網(wǎng)絡(luò)的作用。而在第四代通信系統(tǒng)中,它更像是一個統(tǒng)一的固定網(wǎng)絡(luò),具有移動管理的功能,而且可以和有線、無線相連接使用。當與無線相接時,接入點具有多種選擇,如無線局域網(wǎng)、蜂窩系統(tǒng)基站等,這些接入方式雖然略有差異,但信令結(jié)構(gòu)是相同的,關(guān)于信息格式,通常有IP分組和ATM信元兩種。此外,無線接入點也有很多變化,用戶可隨時接入,而且在通信過程中還能完成接入點之間的轉(zhuǎn)換。須注意的是,核心網(wǎng)絡(luò)意義重大,需要實時掌握用戶的具置,對用戶的身份進行鑒別。
24G移動通信技術(shù)要點
目前,第三代移動通信已經(jīng)開始規(guī)模化商用,但是其自身所具有的技術(shù)局限性已經(jīng)引起人們的注意,因此世界通信業(yè)界的專家們已經(jīng)將目光投向了后3G技術(shù)即4G技術(shù)。在3G向4G技術(shù)演進過程中產(chǎn)生并發(fā)展了一系列的移動通信新技術(shù),主要包括OFDM技術(shù)、智能天線、MUD技術(shù)等。2.1OFDM技術(shù)作為一種特殊技術(shù),OFDM是利用多載波來實現(xiàn)信號的傳輸和接收工作的,該技術(shù)的原理在于,在一定的頻域內(nèi),系統(tǒng)會將已設(shè)置好的信道進行劃分,形成多個正交子通道,傳輸工作或窄帶調(diào)制就在子通道上完成,通常信道寬度會比信號的快帶要略寬一些。通過窄帶調(diào)制,可降低高速串行的數(shù)據(jù)速度,使其成為低速的子數(shù)據(jù)流,借助子載波對這些轉(zhuǎn)換后的子數(shù)據(jù)流進行調(diào)制,使它們相互正交,最終實現(xiàn)并行傳輸。OFMD技術(shù)由于能夠抗干擾,頻譜利用率而受到廣泛關(guān)注,成為未來移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。2.2智能天線技術(shù)智能天線通過天線陣元信號的加權(quán)幅度和相位來改變陣列的方向圖形狀,具有側(cè)向和調(diào)零功能,能夠把天線陣列方向圖主瓣對準用戶信號到達方向,并自適應(yīng)實時跟蹤信號,同時將旁瓣或零陷對準干擾信號的到達方向,從而抑制干擾信號,提高信號的信噪比,改善整個通信系統(tǒng)的性能,并能識別不同入射方向的直射波和反射波。2.3MUD技術(shù)該技術(shù)是多用戶檢測技術(shù),當使用用戶較多時,必然會占據(jù)某個信道,而各自的信號幅度等因素不盡相同,MUD技術(shù)結(jié)合某些用戶的時間、相位及信號強弱等信息因素進行考慮,在此基礎(chǔ)上,對單個用戶的信號狀況進行檢測,以實現(xiàn)用戶之間的最佳聯(lián)合檢測。2.4無線ATM技術(shù)WATM的基本概念是采用標準ATM信元用于網(wǎng)絡(luò)級功能,同時在無線鏈路中增加無線首標/尾標用于無線信道專用協(xié)議子層(媒體接入控制、數(shù)據(jù)鏈路控制及無線網(wǎng)絡(luò)控制)。2.5IPv6技術(shù)IPv6將地址長度增加了4倍,從IPv4的32位增加到了128位。IPv6不僅解決了IP地址不夠用的問題,而且提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和服務(wù)質(zhì)量。其主要有這些特性:擴展了IP的地址空間;增強了認證與私密性;簡化報頭格式,加強了對擴展報頭和選項部分的支持;對數(shù)據(jù)流進行標識;改進移動網(wǎng)絡(luò)和實時通信方面的性能。
3對4G移動通信技術(shù)發(fā)展趨勢的展望
文件在系統(tǒng)環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用,它為操作系統(tǒng)和設(shè)備提供了高效簡單的訪問接口。除了一般文件,程序可以調(diào)用硬盤文件、串口文件、打印機文件和其他設(shè)備文件。文件目錄也是一種極特殊的文件,目錄文件具有節(jié)點號和其包含文件的文件名,每一個目錄入口點就是文件節(jié)點。每個文件夾下還包 括一個Makefile文件,文件包含了程序的編譯規(guī)則。庫文件為設(shè)備和硬盤文件提供了一種高級接口,使系統(tǒng)更智能。設(shè)備能夠被使用,也必須借助驅(qū)動被內(nèi)核使用。1.3BOOTLOADER啟動過程步驟(1)硬件初始化CFG_HW_INIT(2)從nandflash加載鏡像到動態(tài)內(nèi)存ram,load_nandflash(IMG_ADDRESS,IMG_SIZE,JUMP_ADDR)(3)處理鏡像文件,decompress_image((void*)IMG_ADDRESS,(void*)JUMP_ADDR,IMG_SIZE)(4)開始應(yīng)用程序,設(shè)置偏移量Crt0_gnu.S文件由匯編語言構(gòu)成的初始文件。它是首先被執(zhí)行的指令集,啟動程序乃至整個軟件操作系統(tǒng)運行的第一個文件。應(yīng)用程序開始的入口點,設(shè)置了中斷向量并初始化堆棧等,最后進入main主函數(shù)中和跳到應(yīng)用程序入口。
2設(shè)備驅(qū)動程序
2.1設(shè)備驅(qū)動程序基本概念設(shè)備驅(qū)動在操作系統(tǒng)Linux內(nèi)核發(fā)揮重要作用,使得硬件成為對某些特定程序作出相應(yīng)反應(yīng)的內(nèi)部可編程程序接口,在執(zhí)行過程中完全隱藏了設(shè)備工作的具體細節(jié)。通過一系列依賴特定驅(qū)動程序的標準指令來實現(xiàn)用戶要完成的行為功能,將這些標準指令組織起來,讓實際硬件根據(jù)指令發(fā)揮相應(yīng)的作用,這就是設(shè)備驅(qū)動要完成的。這個所謂的可編程的接口驅(qū)動能夠獨立于內(nèi)核存在,也可以在內(nèi)核運行需要時進行加載。事實上許多設(shè)備驅(qū)動和用戶程序一起發(fā)行用來幫助構(gòu)造和使用目標設(shè)備。這些程序包含很多種,從簡單公用程序到完全的圖形化應(yīng)用程序。
2.2設(shè)備驅(qū)動程序分類和模塊化Linux將設(shè)備驅(qū)動分為3種,每個模塊至少完成其中的一種設(shè)備驅(qū)動類型。這三種設(shè)備驅(qū)動的類型分別是:字符型設(shè)備模塊、塊設(shè)備模塊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模塊。設(shè)備驅(qū)動的模塊化使得設(shè)備驅(qū)動劃分成不同的類型,不同類型之間并不是孤立的,可以用一系列的代碼將不同的設(shè)備驅(qū)動整合成一個大的模塊具備更強大的功能。通過insmod和rmmod可以對模塊進行加載和卸載,而且只有超級用戶才有權(quán)限加載和卸載模塊。通過insmod命令調(diào)用模塊中的init_module函數(shù)通知內(nèi)核有模塊進行注冊,然后直接引用內(nèi)核函數(shù)register_capability(),一旦內(nèi)核有空閑就發(fā)送響應(yīng)請求執(zhí)行模塊程序。此時,模塊程序中可以直接調(diào)用內(nèi)核函數(shù)進行內(nèi)核操作。模塊注銷時,不用申請響應(yīng)而是直接通過unregister_capability()注銷。鏈接模塊到內(nèi)核過程如圖2。
2.3MAKEFILE文件編譯規(guī)則Makefile文件是一種腳本文件,把各級目錄下的文件有規(guī)則的組織在一起;它是一種程序編譯規(guī)則。它的獨特優(yōu)勢在于“自動化編譯”,就是腳本代碼寫好后,執(zhí)行命令就會按照腳本進行編譯。在腳本語言中,我們首先要把源文件編譯成中間代碼文件也就是.o文件,然后把.o文件鏈接成可執(zhí)行文件。書寫規(guī)則如下:(1)如果工程沒有編譯過,所有源文件都要編譯并鏈接。(2)如果工程中有文件被修改,只編譯和鏈接被修改的文件。(3)如果工程中頭文件被修改,只編譯引用頭文件的源文件。
3網(wǎng)絡(luò)通信硬件結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動軟
3.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作原理網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展方便了我們的生活,因為地形復(fù)雜的山地不方便儀器的架設(shè)。而通過網(wǎng)絡(luò)通信大大豐富了系統(tǒng)的功能。設(shè)備發(fā)送隊列dev_queue_xmit()申請傳輸數(shù)據(jù),在設(shè)備結(jié)構(gòu)描述中找到相應(yīng)的設(shè)備發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包函數(shù)和設(shè)備名,發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包函數(shù)hard_start_xmit()通過物理設(shè)備發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。和前兩種驅(qū)動類型不同,網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動能夠異步接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包文件。它還要完成發(fā)地址,修改傳輸參數(shù),阻塞處理和錯誤統(tǒng)計等任務(wù)。內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)完全依賴網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和硬件協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母鞣N協(xié)議;硬件協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件驅(qū)動程序,負責與硬件設(shè)備通信與數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動接口都被結(jié)構(gòu)體structnet_device表示:初始化的主要作用是為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個設(shè)備結(jié)構(gòu)文件;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和結(jié)構(gòu)文件緊密連接,相互依賴。結(jié)構(gòu)包含:打開設(shè)備,關(guān)閉設(shè)備,設(shè)備配置,硬件傳輸,I/O控制,設(shè)備狀態(tài),重建文件頭,網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)件頭,傳輸超時,看門狗超時,地址解析協(xié)議禁用標志,設(shè)置模塊所有者等參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)件頭包含:設(shè)備名,設(shè)備內(nèi)存信息,網(wǎng)絡(luò)接口的I/O地址,中斷號,接口選擇,DMA通道,設(shè)備狀態(tài),指向下一個設(shè)備的指針,初始化。網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)文件的很多參數(shù)都可以在ifconfig中看到。除了以上網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)文件可見的參數(shù)外,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)文件中還有很多不可見的參數(shù),這些參數(shù)在結(jié)構(gòu)中也都發(fā)揮著重要作用。內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)即網(wǎng)絡(luò)接口是系統(tǒng)初始化時實時自動生成的,內(nèi)核支持而實際不存在的網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)備。而對于字符設(shè)備和塊設(shè)備,無論有沒有實際的物理設(shè)備,內(nèi)核都生成其接。當驅(qū)動鏈接到內(nèi)核時,網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動不在內(nèi)核里聲明此網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu);而是在drivers/net/space.c里聲明設(shè)備結(jié)構(gòu)文件,這個文件的下有很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)的聲明。系統(tǒng)啟動時,網(wǎng)絡(luò)初始化代碼把所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)都初始化,初始化時僅僅是給設(shè)備本身一個指針。另外,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的注冊也不需要創(chuàng)建設(shè)備文件,而是直接通過設(shè)備名從設(shè)備描述結(jié)構(gòu)鏈表中找到對應(yīng)的structnet_device結(jié)構(gòu),可以直接用此結(jié)構(gòu)對應(yīng)的操作函數(shù)進行注冊。
3.2網(wǎng)絡(luò)通信硬件電路以太網(wǎng)MAC模塊兼容IEEE802.3標準,包含地址檢測,統(tǒng)計和控制寄存器,收發(fā)塊,DMA接口。地址檢測辨認4個標準的48位地址,它還包含一個64位應(yīng)急寄存器來匹配廣播和單發(fā)地址。統(tǒng)計寄存器塊對收發(fā)操作相關(guān)的各種類型事件計數(shù),能讓軟件產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)管理統(tǒng)計兼容IEEE802.3,它和狀態(tài)字被存在接收緩存表中。DM9161A是具有網(wǎng)絡(luò)功能,工作在物理層,低功率收發(fā)芯片。從而決定物理層設(shè)備的職能,但這些功能依然由協(xié)議完成。串口管理接口包括管理數(shù)據(jù)時鐘和管理數(shù)據(jù)輸入輸出信號。自動識別媒體功能能夠讓它自動識別是直連還是交叉雙絞線,通過置位某特定寄存器的設(shè)置位即可。圖3網(wǎng)絡(luò)芯片硬件電路9161原理圖。
關(guān)鍵詞:程控交換技術(shù) 發(fā)展 前景
中圖分類號:TN876.3 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2016)11-0017-01
前言:信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)是通信,在人們的日常生活和生產(chǎn)活動當中,通信扮演著一個非常重要的角色,通信主要指的是通過有線或者無線的方式,對語音、數(shù)字和文字等信息進行發(fā)射和接受,而為了實現(xiàn)通信的可靠性和有效性,需要根據(jù)實際情況,采取有效的交換技術(shù),以此來保證用戶能夠技術(shù)的進行信息交流,程控數(shù)字交換技術(shù)就是其中的一種主要方式。
一、程控交換技術(shù)的基本概念和原理
1.程控交換技術(shù)的基本概念
與其它的交換技術(shù)比較類似,程控交換技術(shù)主要指的是通過交換設(shè)備在通信網(wǎng)路終端用戶之間建立相應(yīng)的連接,并且通過網(wǎng)絡(luò)通道實現(xiàn)信息的傳遞和交流,主要的組成部分包括信號發(fā)射源、信號發(fā)生終端、信號收取終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸通道和相應(yīng)的交換節(jié)點。
2.程控數(shù)字交換機的主要組成部分
在整個通信系統(tǒng)當中,不僅需要完成對信息的安全傳輸,同時也需要完成對信息的交換,信息交換是主要依靠節(jié)點交換機來完成的,一般情況下,根據(jù)通信方式的不同,節(jié)點交換機也具有不同的類型,比如說電話通信系統(tǒng)中常用的節(jié)點交換機為程控數(shù)字交換機,而數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中則采用分組交換機作為節(jié)點交換機。程控交換技術(shù)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)節(jié)點的數(shù)字化,在此基礎(chǔ)上,能夠為用戶提供更多的智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù),作為數(shù)字信息交流的一種方式,程控數(shù)字交換機的主要組成部分包括軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng),其主要硬件設(shè)備包括終端接口、連接和控制模塊,而其中的軟件系統(tǒng)主要由程序和數(shù)據(jù)等兩方面組成,程序主要包括聯(lián)機程序和脫機程序,數(shù)據(jù)主要包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)、局數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù),這樣單重數(shù)據(jù)具有不同的功能,系統(tǒng)數(shù)據(jù)是交換機進行節(jié)點交換所公用的數(shù)據(jù),而局數(shù)據(jù)代表了節(jié)點交換機在整個交換網(wǎng)中的級別,用戶數(shù)據(jù)是用戶或者市話局交換機所控制的數(shù)據(jù)。
3.程控數(shù)字交換機的基本原理
控制模塊作為程控數(shù)字交換機中的重要組成部分,發(fā)揮了極其重要的作用,控制設(shè)備主要包括處理器和儲存器,處理器主要是根據(jù)相關(guān)的命令,來對其中的軟件程序進行操作,對軟件和硬件之間的交換進行控制,而儲存器主要是對軟件程序進行存放,根據(jù)信息類型的不同,存放的時間也有所不同??刂圃O(shè)備可以分為單機和多機,相應(yīng)的控制方式也可以分為集中和分散兩種方式,集中控制是利用一個處理器來對所有控制系統(tǒng)的功能進行處理,通過對各個功能之間接口軟件的更改,就能完成相應(yīng)的操作,但是這樣的處理控制方式有一個明顯的缺點,就是容錯率較低,雖然處理的過程比較方便,但是只要這樣一個處理器出現(xiàn)問題,那么整個系統(tǒng)都不能順利的進行,在這樣的情況下,一般控制設(shè)備是依靠多個處理器來進行操作的,這樣雖然在一定程度上影響了工作效率,但是也能夠有效的控制運行風(fēng)險,同時也能夠比較容易的實現(xiàn)業(yè)務(wù)拓展,在未來的交換系統(tǒng)中,分散控制則是重要的發(fā)展方向。另外,在處理信息的交換中,主要是依靠交換網(wǎng)絡(luò)來進行的,交換網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)用戶的實際呼叫需求,通過控制模塊的接續(xù)命令,來建立主叫和被叫用戶之間的信息傳輸通道。根據(jù)用戶呼叫類型的不同,也需要對呼叫進行處理,一般情況下包括呼叫建立、雙方通話和釋放等三個環(huán)節(jié)。
二、程控交換技術(shù)的發(fā)展前景
我國真正引進程控交換技術(shù)是在80年代初期,在90年代初的時候又以市場換取了美國的程控交換技術(shù),以此來滿足市場的需求,但是由于國外企業(yè)的干預(yù),核心技術(shù)并沒有真正的轉(zhuǎn)讓,可以說,我國程控交換技術(shù)的發(fā)展是比較艱辛的。隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展,程控交換機的設(shè)計和制造水平正在不斷提高,就目前來看,雖然與發(fā)達國家還有一定的差距,但是能夠真正滿足目前我國市場的需求。目前通訊技術(shù)的發(fā)展是全方位的,發(fā)展的范圍也在不斷的擴大,隨著新型業(yè)務(wù)的拓展,程控交換技術(shù)也在不斷的更新和成熟,目前程控交換技術(shù)的發(fā)展前景主要包括這樣幾個方面:
1.首先是分散控制方式
程控數(shù)字交換機的控制方式是從集中控制逐漸發(fā)展為分散控制方式的,目前市場上的程控數(shù)字交換機雖然還保留著一定的集中控制,但是由于集中控制具有一定的風(fēng)險性,在出現(xiàn)故障的情況下,很有可能就會造成極大的損失,在這樣的情況下,分散控制方式將成為程控交換機未來的主要控制手段,而在IC技術(shù)的不斷發(fā)展過程中,分散控制方式將與微處理機的發(fā)展緊密結(jié)合。分散控制的程度主要體現(xiàn)在中央處理機功能的弱化程度,一般情況下主要包括分級控制和分布式控制等兩種控制方式,其中,分級控制是將整個處理機系統(tǒng)分為兩級或者三級,其中的一級屬于中央處理機控制,所執(zhí)行的操作是對較為集中的高層呼叫進行處理,而其它的處理機需要受到中央處理機的控制在不同程度的呼叫管理當中,主要依靠中央處理機來完成。而分布式控制模式則是在一定程度上增加了控制模塊中各個處理機的獨立性,削減了中央處理機的功能,而目前各個控制模塊當中微機的功能逐漸在增強,在這樣的情況下,中央處理機的功能越是被削弱,這就說明全微機化的控制模式即將要實現(xiàn),同時由于微機的體型逐漸縮小,其靈活性得到增加,這樣就可以在各種電路中加入微機,以此來增加其整體功能。
2.軟交換技術(shù)
在目前的信息化時代,人們的生活質(zhì)量正在不斷的提升,對網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量和速度提出了更高的要求,為了滿足人們的實際生活需要,就需要對網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進行改進和升級,以此來使業(yè)務(wù)服務(wù)方式更加靈活和個性,在這樣的基礎(chǔ)下,程控交換技術(shù)的下一代網(wǎng)絡(luò)概念將要逐漸的發(fā)展起來,這種新型的交換方式就是軟交換技術(shù)。軟交換技術(shù)既能夠執(zhí)行傳統(tǒng)程控交換機相同的功能,同時也能夠?qū)P通信進行處理,就目前來看,軟交換技術(shù)能夠?qū)﹄娐方粨Q和分組交換進行整合,同時還能夠有效的降低網(wǎng)絡(luò)成本,提高運營商的經(jīng)濟效益。作為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一,在對其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行組建的過程中,需要考慮與其它網(wǎng)絡(luò)之間的溝通作用,一般情況下,軟交換技術(shù)主要是對實時業(yè)務(wù)進行處理,針對業(yè)務(wù)種類的不同,可以將呼叫控制、承載建立和業(yè)務(wù)邏輯進行相互區(qū)分,并且在之間建立相應(yīng)的通信通道,這種方式能夠幫助運營商更好的開展新業(yè)務(wù),以此來提高核心競爭力。
3.電路交換技術(shù)和分組交換技術(shù)的結(jié)合
這樣的技術(shù)也可以被稱為綜合交換機技術(shù),從以上敘述可以看出,軟交換技術(shù)能夠?qū)﹄娐方粨Q和分組交換進行整合,而綜合交換機技術(shù)可以同時支持寬帶交換、電路交換和IP交換,在未來信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展當中,IP電話技術(shù)也是在綜合交換技術(shù)的基礎(chǔ)上,在IP網(wǎng)上進行實時傳送語音信息的應(yīng)用。目前此項技術(shù)正在不斷的發(fā)展當中,未來將成為信息網(wǎng)路的主要支柱之一。
結(jié)束語
在信息技術(shù)發(fā)展迅速的今天,任何業(yè)務(wù)的發(fā)展,都是建立在技術(shù)革新的基礎(chǔ)上來進行的,作為通信技術(shù)中的主要組成部分,程控交換技術(shù)呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景,并且在未來的發(fā)展中將會更加廣泛的應(yīng)用在人們的生產(chǎn)生活當中,而分散控制、軟交換技術(shù)和綜合交換技術(shù)將會是程控交換技術(shù)未來發(fā)展中的主要方向。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:計算機網(wǎng)絡(luò);故障;解決辦法
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2011) 04-0000-01
The Common Problem and Solution of School Computer Network
Shen Bing
(School of Design,Jiangnan University,Wuxi214122,China)
Abstract:With the development of society,computer networks already work into every aspect of our lives,once the computer network fails,our work and life will bring about different effects.Therefore,the failure to detect computer network and make the work of repair process to ensure the safe operation of the network,it is particularly important.In this paper,the basic concepts of computer networks and the common faults and solutions for a detailed analysis.
Keywords:Computer network;Fault;Solution
Internet的發(fā)展速度和范圍已經(jīng)遠遠超過了當初發(fā)明的人能夠預(yù)想的程度。如今,計算機網(wǎng)絡(luò)就像一張巨大的網(wǎng),覆蓋住了整個地球,地球上的人類生活的各個方面都已經(jīng)離不開網(wǎng)絡(luò)的協(xié)助。但是在使用的過程中,難免也會碰到一些故障和問題,輕則影響到正常的生活工作,重則甚至可能造成整個系統(tǒng)的癱瘓,從而帶來嚴重的后果。所以,如何及時發(fā)現(xiàn)并解決網(wǎng)絡(luò)中存在的故障,對于保證網(wǎng)絡(luò)的安全運行是具有非常重要的作用的。
一、計算機網(wǎng)絡(luò)簡述
計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到今天已經(jīng)走過了幾十個年頭,從遠程終端聯(lián)機的階段到如今的國際互聯(lián)網(wǎng)和信息的高速公路,計算機網(wǎng)絡(luò)帶給人們的生活和工作翻天覆地的變化。在這個過程中,關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)的概念也是在不斷變化中的。
計算機網(wǎng)絡(luò)在組成部分上來說,主要就是分為服務(wù)器和工作站以及的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議這四個部分。其中,服務(wù)器就是指的一臺高性能的計算機,它的主要作用就是進行資源的管理,同時為用戶提供所需的服務(wù)。而工作站也被稱為客戶機,就是說它在連入了網(wǎng)絡(luò)的,并且由服務(wù)器來管理,同時提供服務(wù)的一個計算機。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備其實就是一些設(shè)備或者介質(zhì),主要用于在物理上連接服務(wù)器和工作站,例如光纖和交換機、網(wǎng)卡等。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,顧名思義,就是訂立的一些需要遵守的規(guī)則和標準等,主要是指計算機在網(wǎng)絡(luò)中進行的數(shù)據(jù)交換時對其進行規(guī)范的一些準則或者規(guī)定等。
二、計算機網(wǎng)絡(luò)的常見故障分類
對于計算機網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的故障,主要就是指在計算機網(wǎng)絡(luò)的運行過程中用戶經(jīng)??赡苡龅降囊恍﹩栴},使其無法正常工作。一般來說,我們根據(jù)其出現(xiàn)的故障的類型,將其分為物理類的故障和邏輯類的故障。
首先說物理類故障,這種故障通常也被稱為硬件故障,也就是說網(wǎng)絡(luò)的一些設(shè)備或者線路遭到了損壞或者接口出現(xiàn)松動,也可能是線路受到了干擾甚至遭到人為破壞等原因?qū)е戮W(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)連接錯誤的情況。對于這種類型的故障,一般容易出現(xiàn)的問題就是網(wǎng)絡(luò)斷開或者時斷時續(xù)。主要的表現(xiàn)有線路故障、接口故障、交換機或者路由器故障,以及網(wǎng)卡故障等。
計算機網(wǎng)絡(luò)的邏輯故障也就是所謂的軟件故障,也就是在軟件的安裝或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在配置時發(fā)生錯誤從而引起的網(wǎng)絡(luò)異?,F(xiàn)象。與硬件中出現(xiàn)的故障比較,邏輯故障要更為復(fù)雜。比較常見的邏輯故障為主機邏輯故障和進程或端口故障以及路由器故障等等。先講主機邏輯故障,這種故障又包括了網(wǎng)卡驅(qū)動程序出現(xiàn)失誤或者網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議不匹配,還有服務(wù)器安裝不夠正確,以及網(wǎng)絡(luò)地址參數(shù)配置出現(xiàn)失誤等等。對于用戶來說,也是經(jīng)常會碰到的故障類型。而進程或端口故障則是指在受到病毒或者系統(tǒng)的影響下,在網(wǎng)絡(luò)連接的進程或者端口出現(xiàn)了意外的情況,從而導(dǎo)致了關(guān)閉。對于路由器故障來說,一般是指路由器配置出現(xiàn)失誤,或者CPU的利用率過高、內(nèi)存的余量偏小,以及端口的參數(shù)出現(xiàn)錯誤等等。比較典型的還有因為路由器的配置錯誤致使路由循環(huán)以及CPU的利用率過高,從而導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的下降。
三、計算機網(wǎng)絡(luò)常見故障的解決方法
(一)病毒及木馬的入侵。在防病毒和木馬入侵的技術(shù)方面主要是病毒的預(yù)防。其中重要的防病毒手段主要的有防火墻技術(shù)和訪問權(quán)限控制等。防火墻技術(shù)又分為軟件防火墻和硬件防火墻,軟件防火墻就是直接在電腦上安裝一些軟件用于控制網(wǎng)絡(luò)間的信息交換,目前的瑞星防火墻和卡巴斯基防火墻都是應(yīng)用較多的軟件。在硬件上主要就是企事業(yè)單位應(yīng)用較多,安裝在內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)的交接處,功能比軟件防火墻更強,但是成本也比較高。訪問權(quán)限控制主要對合法用戶對信息的儲存和數(shù)據(jù)操作權(quán)限進行的控制,主要用于對信息的讀寫和執(zhí)行等。若是已經(jīng)被感染了病毒,在病毒檢測和查殺上目前應(yīng)用較多的是一些查殺軟件,如金山毒霸、卡巴斯基和瑞星殺毒軟件等,并且針對一些特定的病毒也有專門的查殺工具,在網(wǎng)絡(luò)上都比較容易找到,也可以去專門的商店購買。
(二)本地連接斷開。出現(xiàn)這種故障,一般都是運用經(jīng)驗進行分析,通常這種故障都是物理故障,也就是硬件故障,然后再根據(jù)七層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型進行自下而上的分析,確定該故障是發(fā)生哪一個物理層的,最后再使用測線儀等對網(wǎng)線和接口以及網(wǎng)卡、交換機端口等進行測試,判斷其是否正常。
(三)本地連接受限制或無連接。首先運用經(jīng)驗分析出該故障為軟件故障,再進行IP地址等的參數(shù)配置檢查,判斷其是否正確。
(四)本地連接正常,可是瀏覽器無法訪問網(wǎng)頁。通過經(jīng)驗分析該故障多為軟件故障,且較為復(fù)雜,主要分為幾種情況:一是使用IP地址和域名都不能正常進行網(wǎng)頁訪問,那么則可能是瀏覽器出現(xiàn)了故障或者是被惡意軟件進行篡改或者破壞,使其無法訪問網(wǎng)頁。這種情況下可以運用360安全衛(wèi)士等軟件進行瀏覽器的修復(fù),或者使用一些其他的瀏覽器。二是IP地址可以訪問網(wǎng)頁,但是域名不行,那么很可能是DNS配置出現(xiàn)了錯誤,這時就要進行DNS配置檢查,判斷其是否正確。三是可以使用一些QQ類的網(wǎng)絡(luò)軟件,只是無法訪問網(wǎng)頁,這種情況與第一種情況類似,基本都可以運用第一種的方法進行處理。
四、結(jié)語
計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展非常迅速,出現(xiàn)的故障類型也在不斷增多,除了及時發(fā)現(xiàn)問題,解決網(wǎng)絡(luò)故障,我們也要做好日常的網(wǎng)絡(luò)維護,保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行,這對于我們的日常生活和工作來說也是非常重要的。
參考文獻:
[1]凌子楓.網(wǎng)絡(luò)故障診斷與探究[J].硅谷,2009,10
ASON(Automatically Switched OpticalNet-work)即自動交換光網(wǎng)絡(luò),是能夠在選路和信令控制下自動完成光網(wǎng)絡(luò)交換連接功能的新一代光傳送網(wǎng),它是近年來光傳送網(wǎng)技術(shù)的一個最重要的發(fā)展,也可以看作是一種標準化的智能光傳送網(wǎng)。
ASON允許將網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)地分配給路由,縮短了業(yè)務(wù)層升級擴容時間,具有快速的業(yè)務(wù)提供和拓展功能。ASON還可以引入新的業(yè)務(wù)類型,而且在ASON網(wǎng)絡(luò)中,業(yè)務(wù)可實現(xiàn)動態(tài)連接,時隙資源也可進行動態(tài)分配。其原理是在現(xiàn)有的光網(wǎng)絡(luò)上增加一層控制平面,并利用這層控制平面來為用戶建立連接,提供服務(wù)和對底層網(wǎng)絡(luò)進行控制,同時支持不同的技術(shù)方案和不同的業(yè)務(wù)需求,具備高可靠性、可擴展性和高有效性等特點[1]。
2.控制平面的功能
ASON是在傳輸中融合了交換技術(shù)的新型傳輸網(wǎng)絡(luò),它在傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入了控制平面,形成傳送平面、控制平面和管理平面相互間的交互??刂破矫媸茿SON的核心部分,由網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的控制網(wǎng)元組成??刂破矫嫱ㄟ^使用接口協(xié)議及信令系統(tǒng),可以動態(tài)的交換光網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息、路由信息和其他控制信令,使其形成統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)了連接的自動化和網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)分配,還能在連接時對故障進行自行恢復(fù)。信令提供建立、拆除和維護端到端連接的能力,通過選路選擇合適的路由;當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時,控制平面執(zhí)行保護和恢復(fù)功能;控制平面還能自動發(fā)現(xiàn)連接關(guān)系和鏈路信息,鏈路狀態(tài)信息以支持連接建立、拆除和恢復(fù)??刂破矫婵梢元毩⒂诠芾砥矫?,指揮傳送平面完成連接的建立、釋放等功能,也可以在管理平面的作用下實現(xiàn)連接的控制。ASON使傳輸、交換和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起,實現(xiàn)了真正意義的路由設(shè)置、端到端業(yè)務(wù)調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)自動恢復(fù)。
3.ASON的特點
由于在ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中引入了控制平面,使ASON具有以下特點:
3.1 網(wǎng)絡(luò)的生存性與抗災(zāi)難性強
傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)為環(huán)形拓撲,保護方式一般為專用保護,對單點故障具有良好的保護能力,但是無法應(yīng)對兩點以上的故障。ASON采用網(wǎng)狀網(wǎng)方式組網(wǎng),不管有多少處故障,只要網(wǎng)絡(luò)中還有空閑路由就可以對業(yè)務(wù)實施保護,提高網(wǎng)絡(luò)保護生存能力,簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),節(jié)省保護通路預(yù)留帶寬,從根本上解決傳輸時延和可靠性問題。
3.2 動態(tài)按需分配帶寬
動態(tài)按需分配帶寬是利用ASON技術(shù)所提供的業(yè)務(wù)連接帶寬動態(tài)的調(diào)配能力,從而完成業(yè)務(wù)連接帶寬的動態(tài)無損調(diào)整。目前,對于電路可靠性要求較高的用戶,一般采用1+1方式進行保護。這種方式存在成本高,備用電路利用率低等缺點。而采用動態(tài)按需分配帶寬,工作電路正常時不需要建立恢復(fù)備用電路,只有當工作電路發(fā)生故障時才動態(tài)建立恢復(fù)電路。因此,ASON可以降低業(yè)務(wù)提供的成本,提高電路利用率。而且動態(tài)按需分配帶寬適用于對電路帶寬需求經(jīng)常變化的客戶,如大型門戶網(wǎng)站等。
3.3 擴展能力強
傳統(tǒng)的SDH環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)難以調(diào)整,傳輸通道難以規(guī)劃,無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴展。在SDH網(wǎng)絡(luò)中,如果有一個區(qū)段需要擴容,哪就需要對整個環(huán)形網(wǎng)絡(luò)進行擴容。而網(wǎng)狀A(yù)SON網(wǎng)絡(luò)的升級擴容非常簡便,只需對那些需要擴容的鏈路進行擴容就可以了,僅需要增加板卡或者插槽就可以完成擴容,理想情況下能夠達到類似于計算機設(shè)備“即插即用”的功能。
作為一種新興的通信技術(shù),ASON具有許多優(yōu)點。當然,ASON技術(shù)目前也存在不足之處。主要體現(xiàn)為:技術(shù)、系統(tǒng)的成熟度和維護管理的可控度不高;控制功能的實現(xiàn)都是基于軟件實現(xiàn),軟件故障將會影響整個網(wǎng)絡(luò)的通信和管理;對設(shè)備要求高;ASON標準協(xié)議不確定性導(dǎo)致存在互聯(lián)互通問題。
4.ASON在移動通信中的應(yīng)用前景
當前移動傳輸網(wǎng)以話音業(yè)務(wù)為主,除傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)持續(xù)增長外,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會得到比較大的增長,光網(wǎng)絡(luò)需要承載的業(yè)務(wù)范圍更寬,種類更多。業(yè)務(wù)的增長對傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。面對這種變化,原有傳輸網(wǎng)絡(luò)在容量、覆蓋能力及多業(yè)務(wù)處理能力等方面都有不足,亟需改建。此外,從長遠發(fā)展來看,傳輸網(wǎng)絡(luò)還需要具備更好的彈性及靈活性,即提供更高的網(wǎng)絡(luò)安全性、更靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度及更完善的差異化服務(wù)提供能力。
我國通信網(wǎng)一開始采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)SDH網(wǎng)絡(luò),但是隨著業(yè)務(wù)量的增加和各種新業(yè)務(wù)的出現(xiàn),原有的傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)越來越不適應(yīng)業(yè)務(wù)網(wǎng)的發(fā)展,特別是由于環(huán)型網(wǎng)絡(luò)所具有的靈活性和可擴展性較差、抗多點故障性能不佳、環(huán)網(wǎng)距離過長等缺點,已經(jīng)無法適用移動通信業(yè)務(wù)的高速發(fā)展,而ASON卻能彌補SDH的不足。特別是3G移動網(wǎng)絡(luò)作為下一代移動業(yè)務(wù)網(wǎng),它對基站接入傳輸?shù)陌踩砸蟾?,而且網(wǎng)絡(luò)傳送層的帶寬分布越來越不均勻,以及對維護要求的不斷提升。且在承載效率方面,3G業(yè)務(wù)的動態(tài)性和突發(fā)性更強,要求承載網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)業(yè)務(wù)分配,并且要有很高的承載效率,更合理的利用帶寬資源。而ASON所具有的大容量、高可靠性、高靈活性、高擴展性、高維護性和多業(yè)務(wù)提供等優(yōu)點正好滿足3G網(wǎng)絡(luò)的要求。ASON作為下一代光網(wǎng)絡(luò)中最重要的技術(shù)之一,在電路連接、無阻塞交叉處理的基礎(chǔ)之上,有機地融入動態(tài)路由控制,使傳輸網(wǎng)絡(luò)從靜態(tài)到動態(tài),為3G移動網(wǎng)的發(fā)展提供有力的保障。
結(jié)語
傳輸網(wǎng)絡(luò)智能化肯定是無線通信網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的方向,并且隨著移動通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展和ASON技術(shù)的不斷成熟,ASON將會逐步取代現(xiàn)有的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。而且ASON所具有的優(yōu)異的性能必將成為建設(shè)未來光網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)。
參考文獻
[1]程世盛,翟天喜.ASON技術(shù)特點及其在下一代光網(wǎng)絡(luò)中的角色探討.信息技術(shù),2007, 31(11):70~72,75.
[2].自動交換光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與進展.光通信技術(shù),2006,30 (5):22~23.
關(guān)鍵詞 發(fā)展;趨勢;通信;計算機網(wǎng)絡(luò);計算機;信息
中圖分類號 TP393 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)121-0198-01
1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義
計算機網(wǎng)絡(luò)的最簡單定義是:一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。
從廣義上看,計算機網(wǎng)絡(luò)是以傳輸信息為基礎(chǔ)目的,用通信線路將多個計算機連接起來的計算機系統(tǒng)的集合。一個計算機網(wǎng)絡(luò)組成包括傳輸介質(zhì)和通信設(shè)備。
從用戶角度看,計算機網(wǎng)絡(luò)是這樣定義的:存在著一個能為用戶自動管理的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。有它調(diào)用完成用戶所調(diào)用的資源,而整個網(wǎng)絡(luò)像一個大的計算機系統(tǒng)一樣,對用戶是透明的。
一個比較通用的定義是:利用通信線路將地理上分散的、具有獨立功能的計算機系統(tǒng)和通信設(shè)備按不同的形式連接起來,以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件及協(xié)議實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。
2 通信系統(tǒng)定義
通信系統(tǒng)是用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱?,F(xiàn)代通信系統(tǒng)主要借助電磁波在自由空間的傳播或在導(dǎo)引媒體中的傳輸機理來實現(xiàn),前者稱為無線通信系統(tǒng),后者稱為有線通信系統(tǒng)。當電磁波的波長達到光波范圍時,這樣的電信系統(tǒng)特稱為光通信系統(tǒng),其他電磁波范圍的通信系統(tǒng)則稱為電磁通信系統(tǒng),簡稱為電信系統(tǒng)。由于光的導(dǎo)引媒體采用特制的玻璃纖維,因此有線光通信系統(tǒng)又稱光纖通信系統(tǒng)。一般電磁波的導(dǎo)引媒體是導(dǎo)線,按其具體結(jié)構(gòu)可分為電纜通信系統(tǒng)和明線通信系統(tǒng);無線電信系統(tǒng)按其電磁波的波長則有微波通信系統(tǒng)與短波通信系統(tǒng)之分。另一方面,按照通信業(yè)務(wù)的不同,通信系統(tǒng)又可分為電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、傳真通信系統(tǒng)和圖像通信系統(tǒng)等。
3 計算機網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)結(jié)合的發(fā)展前景
計算機通信網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新通信方式,主要是滿足數(shù)據(jù)通信的需要。它將不同地理位置、具有獨立功能的多臺計算機、終端及附屬設(shè)備用通信鏈路連接起來,并配備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件,以實現(xiàn)通信過程中資源共享而形成的通信系統(tǒng)。它不僅可以滿足局部地區(qū)的一個企業(yè)、公司、學(xué)校和辦公機構(gòu)的數(shù)據(jù)、文件傳輸需要,而且可以在一個國家甚至全世界范圍進行信息交換、儲存和處理,同時可以提供話音、數(shù)據(jù)和圖像的綜合,具有人的發(fā)展前景。計算機通信革命帶來以下這些重要事實:數(shù)據(jù)處理設(shè)備(計算機)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(交換傳輸設(shè)備)之間不再有本質(zhì)上的區(qū)別。數(shù)據(jù)通信、話音通信和視頻通信之間也不存在本質(zhì)上的區(qū)別。單處理器計算機、多處理器計算機、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和遠距離網(wǎng)絡(luò)之間的區(qū)別也日趨模糊。這些趨勢導(dǎo)致了計算機產(chǎn)業(yè)與通信產(chǎn)業(yè)的日趨融合,從元器件制造到系統(tǒng)集成皆是如此。另一影響是發(fā)展了能夠傳輸和處理各種類型數(shù)據(jù)和信息的集成系統(tǒng)。不論是技術(shù)本身還是制定技術(shù)標準的組織,都被迫向能夠完成各種通信的單一的公用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展,通過這種網(wǎng)絡(luò)能夠簡單且統(tǒng)一地訪問到全世界的信息源和各種信息。
4 從系統(tǒng)觀點分析計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的界定
計算機網(wǎng)絡(luò)通常是由計算機與通信相結(jié)合而形成的系統(tǒng)。計算機與通信也都是系統(tǒng),他們既可能是一個相對獨立的系統(tǒng),又可能是計算機網(wǎng)絡(luò)這個更大系統(tǒng)中的一個要素,所以計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)之間存在既有聯(lián)系又有區(qū)別的復(fù)雜關(guān)系。
根據(jù)系統(tǒng)觀點,系統(tǒng)是由具有一定功能、相互間有一定聯(lián)系的多個要素組成。所以研究不同系統(tǒng)之間的區(qū)別,首先要研究系統(tǒng)功能的差別。對于人造系統(tǒng)而言,其主要環(huán)境因素就是使用該系統(tǒng)的或該系統(tǒng)為之服務(wù)的“用戶”。所以系統(tǒng)基本功能通常又可歸結(jié)為系統(tǒng)想使用它的用戶所提供的基本服務(wù)功能?;谙到y(tǒng)的這些基本概念,我們首先來看通信系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)的區(qū)別是明顯的,因為通信系統(tǒng)的基本功能主要是提供信息傳輸服務(wù),而計算機系統(tǒng)的基本功能則主要是提供信息處理服務(wù)。當然,我們也要注意到,在現(xiàn)代通信系統(tǒng)內(nèi)部,實際上也常包含一些進行信息處理的功能部件,如數(shù)字程控交換機、通信控制器等;而在計算機內(nèi)部也存在一些進行信息傳輸?shù)牟考?,如?nèi)部總線、I/O通道等。這些都屬于系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或子結(jié)構(gòu)功能。我們在界定不同類型系統(tǒng)時不妨把系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)看成為“黑匣子”,而主要看他們對“用戶”環(huán)境所提供的基本服務(wù)功能的差別?!昂谙蛔印狈椒ㄊ窍到y(tǒng)分析的一個重要方法。
從系統(tǒng)觀點來看,計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雖然是由計算機與通信結(jié)合而形成,但已不是計算機與通信的簡單相加,也不是計算機或通信系統(tǒng)的簡單擴張和延伸。事實上,由計算機和通信相結(jié)合而產(chǎn)生的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無論它的系統(tǒng)功能或系統(tǒng)結(jié)構(gòu),從一開始就已產(chǎn)生許多新的質(zhì)的變化。例如,在通信支持下的資源共享和分布處理功能已遠不是不聯(lián)網(wǎng)的計算機群所能做到的。而在資源共享和分布處理功能基礎(chǔ)上構(gòu)造的各種計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)則又進一步把遙控、雷達等信息采集技術(shù),自控機床、機器人等信息控制技術(shù),以及分布數(shù)據(jù)庫等信息存儲技術(shù)等各種信息技術(shù)都不斷綜合到計算機網(wǎng)絡(luò)這個大系統(tǒng)中。這使計算機網(wǎng)絡(luò)具有綜合信息采集、處理、傳輸、存貯和利用控制功能的綜合特征,計算機網(wǎng)絡(luò)的“用戶”,也越來越從專業(yè)計算機用戶擴展到社會各行各業(yè)的非計算機專業(yè)人員。顯然,計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的這種更廣泛的綜合信息功能,既不是計算機系統(tǒng),也不是通信系統(tǒng)所能比擬和代替的。
5 計算機網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)融合趨勢分析
信息技術(shù)通常是指對人自然信息功能進行擴張或增強的技術(shù),人的自然信息功能包括眼、耳、鼻等的信息采集功能;大腦的信息存貯和處理功能;神經(jīng)、肌肉等信息傳輸功能等,這些人的自然信息功能載人這個信息系統(tǒng)中本來就是緊密有機的聯(lián)系在一起的。因此,作為增強和擴張人自然信息功能的各種信息技術(shù),雖然在初期發(fā)展過程往往從簡單的單項信息功能開始,但逐步向著綜合的方向發(fā)展,以適應(yīng)人與人類社會對信息綜合需求的自然特征。到了計算機與通信結(jié)合形成計算機網(wǎng)絡(luò),則使信息采集、處理、存貯、傳輸和利用等五大自然信息功能通過現(xiàn)代可能基礎(chǔ)上形成的各種信息技術(shù)在全球人類社會這個更寬廣的空間綜合起來,這將是一場更深刻的信息技術(shù)革命。