導(dǎo)語：如何才能寫好一篇基礎(chǔ)的通信協(xié)議，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一旦中繼發(fā)生解碼錯(cuò)誤，該方法將無法提供分集增益［9］。所以，與AF相比，DF更適用于源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)間信道狀況良好的情況。協(xié)作分集在散射通信中的實(shí)現(xiàn)方案在以上介紹的協(xié)作協(xié)議中，利用到無線通信系統(tǒng)的廣播特性，對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射或者接收天線無方向性限制。

且協(xié)作分集中，中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點(diǎn)信號(hào)時(shí)，要考慮中繼節(jié)點(diǎn)的功率限制，不能無限制放大轉(zhuǎn)發(fā)源信號(hào)［10，11］。與普通無線通信不同的是，散射通信都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，其天線為定向天線，其他方向不能接收到發(fā)送端的信號(hào)，以3個(gè)節(jié)點(diǎn)的散射協(xié)作通信為例，（圖略）。

其中S為源節(jié)點(diǎn)，R為中繼節(jié)點(diǎn)，D為目的節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的2個(gè)天線都為定向天線，直接對(duì)準(zhǔn)要發(fā)射(接收)的方向。各信道為瑞利衰落信道，中繼節(jié)點(diǎn)可以工作在最大功率點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)功率與源節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)功率相同。在到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D之前的每個(gè)信道都加延遲校正器保證信號(hào)同時(shí)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。

中采用數(shù)字基帶傳輸，信道為瑞利衰落信道，中繼信道與直接信道衰落相互獨(dú)立。源節(jié)點(diǎn)S、中繼節(jié)點(diǎn)R和目的節(jié)點(diǎn)D之間等距，中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)功率與源節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)功率相同，均為P。目的節(jié)點(diǎn)采用最大比值合并。

源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)信噪比SNR_sr變化，源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)信噪比SNR_sd、SNR_rd不變。采用放大轉(zhuǎn)發(fā)與譯碼轉(zhuǎn)發(fā)誤碼性能界于直接傳輸與二重分集之間。低信噪比時(shí)，放大轉(zhuǎn)發(fā)性能優(yōu)于譯碼轉(zhuǎn)發(fā)，這是譯碼轉(zhuǎn)發(fā)在低信噪比時(shí)，S到R傳輸有誤碼，R對(duì)其進(jìn)行重新編碼后發(fā)送出去，造成誤碼不可恢復(fù)，性能下降;而在大信噪比時(shí)，譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)能夠正確譯碼，性能優(yōu)于放大轉(zhuǎn)發(fā)。

篇2

【關(guān)鍵詞】TCP/IP協(xié)議；通信報(bào)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(huì)各個(gè)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(shí)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(jī)傳送，而是在計(jì)算機(jī)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(jī)制，來發(fā)送數(shù)據(jù)信息和讀取分析數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而實(shí)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(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)，所以對(duì)于TCP/IP通信協(xié)議的學(xué)習(xí)對(duì)于理解互聯(lián)網(wǎng)通信機(jī)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(jì)算機(jī)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(jiǎn)寫，是Internet網(wǎng)絡(luò)基本的協(xié)議，它為計(jì)算機(jī)通訊的數(shù)據(jù)打包傳輸以及網(wǎng)絡(luò)尋址提供了標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中最基本的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、Internet國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。

2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議

針對(duì)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(huì)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(biāo)準(zhǔn)。在通信設(shè)備經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通信設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送端，發(fā)送TCP/IP通信報(bào)文，此時(shí)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(biāo)通信設(shè)備的地址標(biāo)示在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行尋址，從而正確地傳送到目標(biāo)通信設(shè)備。當(dāng)目標(biāo)通信設(shè)備接收到TCP/IP通信報(bào)文后，按照協(xié)議內(nèi)容，去除通信標(biāo)示，來獲取傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容，并加以校驗(yàn)，如果經(jīng)校驗(yàn)后發(fā)生差錯(cuò)，目標(biāo)通信設(shè)備會(huì)發(fā)出TCP/IP信息重發(fā)報(bào)文，讓發(fā)送通信設(shè)備再次將TCP/IP通信報(bào)文發(fā)展目標(biāo)通信設(shè)備，去掉通信標(biāo)示來獲取傳輸數(shù)據(jù)信息。

2.2 TCP/IP通信協(xié)議報(bào)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(bào)文的形式在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進(jìn)行傳輸，通信報(bào)文實(shí)質(zhì)上就是一串二進(jìn)制字符串，而字符串內(nèi)不同位置的二進(jìn)制字符標(biāo)示不同的含義。從TCP/IP通信協(xié)議的主要報(bào)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(bào)文時(shí)作為IP通信報(bào)文的數(shù)據(jù)部分來進(jìn)行傳輸?shù)?。?shí)際上，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(bào)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(bào)文中在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行傳輸。

在IP協(xié)議首部，包含了一些關(guān)于IP協(xié)議的標(biāo)示、通信地址等信息，主要包括數(shù)據(jù)字符串總長(zhǎng)度的信息、通信標(biāo)示號(hào)、源IP地址和目標(biāo)IP地址等信息，當(dāng)IP通信報(bào)文經(jīng)過路由尋址時(shí)，會(huì)根據(jù)首部?jī)?nèi)記錄的目標(biāo)IP地址來選擇傳輸方向，最終根據(jù)目標(biāo)IP地址傳輸至目標(biāo)通信設(shè)備。此外，IP通信報(bào)文首部還包含其他信息，比如IP協(xié)議版本號(hào)、首部長(zhǎng)度、校驗(yàn)信息、該IP通信報(bào)文生存時(shí)間（即該報(bào)文經(jīng)過多少個(gè)路由后自動(dòng)取消傳輸）等與IP通信報(bào)文相關(guān)的信息，以確保IP報(bào)文傳輸?shù)恼_性和安全性。TCP協(xié)議通信報(bào)文是作為IP通信報(bào)文數(shù)據(jù)內(nèi)容存在的，TCP協(xié)議也分為TCP報(bào)文首部和TCP通信數(shù)據(jù)。TCP通信報(bào)文首部主要包括了源端口號(hào)和目標(biāo)端口號(hào)等信息，當(dāng)TCP/IP通信報(bào)文經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)目標(biāo)通過新設(shè)備后，通信設(shè)備會(huì)根據(jù)TCP報(bào)文首部的目的端口號(hào)選擇設(shè)備端口號(hào)來接受該數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而實(shí)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(shí)現(xiàn)的。當(dāng)源通信設(shè)備想向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先會(huì)發(fā)送一個(gè)TCP/IP通信報(bào)文來確認(rèn)連接，該通信報(bào)文在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過尋找傳輸后找到目標(biāo)設(shè)備，目標(biāo)設(shè)備也會(huì)向源通信設(shè)備發(fā)送一個(gè)TCP/IP報(bào)文以確認(rèn)建立通信連接，此時(shí)，源通信設(shè)備就會(huì)將通信數(shù)據(jù)以TCP/IP通信報(bào)文的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，然后向目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，在收到數(shù)據(jù)后，目標(biāo)設(shè)備同樣會(huì)發(fā)送TCP/IP報(bào)文以確認(rèn)收到信息。當(dāng)然，TCP/IP通信數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是一定的，當(dāng)通信數(shù)據(jù)超過報(bào)文長(zhǎng)度時(shí)，源通信設(shè)備會(huì)將其分段發(fā)送，而目標(biāo)設(shè)備則會(huì)根據(jù)IP報(bào)文首部的標(biāo)識(shí)號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)重組來重現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)信息，進(jìn)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(dāng)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(bào)文格式的內(nèi)容將傳輸數(shù)據(jù)打包在TCP/IP通信報(bào)文內(nèi)，并以其規(guī)定的通信流程進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)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(xiàn)：

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篇3

信息管理系統(tǒng)除了具有以上功能之外，還能夠按照計(jì)劃的內(nèi)容，考察計(jì)劃的執(zhí)行情況，能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值，合理控制計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度，達(dá)到控制的目的。信息管理系統(tǒng)具有輔助決策功能由于信息管理系統(tǒng)掌握了大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合利用，包括進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，得出最優(yōu)數(shù)學(xué)模型，從而為正確決策提供相應(yīng)依據(jù)。

2計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的結(jié)構(gòu)及通信協(xié)議分析

計(jì)算機(jī)通信技術(shù)是目前在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕夹g(shù)之一，為了便于不同計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)傳輸，通常計(jì)算機(jī)通信技術(shù)會(huì)將整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)劃分成不同的層面，并且依托統(tǒng)一的通信協(xié)議，保證進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓚€(gè)計(jì)算機(jī)終端能夠互相識(shí)別，進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)通信。在計(jì)算通信技術(shù)的發(fā)展中，通信結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議是兩個(gè)緊密相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，在對(duì)二者進(jìn)行研究的時(shí)候，我們可以將它們看作一個(gè)有機(jī)的整體。目前計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在結(jié)構(gòu)劃分方面與通信協(xié)議設(shè)置進(jìn)行了結(jié)合，二者相互影響。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的建議，目前實(shí)際廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型是開放系統(tǒng)互連模型（OSI）。這是一個(gè)七層協(xié)議，包括物理層協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、傳輸層協(xié)議、會(huì)話層協(xié)議、表示層協(xié)議、應(yīng)用層協(xié)議。物理層協(xié)議實(shí)現(xiàn)物理上互連系統(tǒng)間位流信息的透明傳輸，即實(shí)現(xiàn)了一位（組）數(shù)據(jù)在兩個(gè)通信實(shí)體之間的可靠傳送通信它描述了經(jīng)通信介質(zhì)在數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間建立、維護(hù)和拆除物理連接。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要是對(duì)高層屏蔽傳輸介質(zhì)的特性，為網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)體之間提供建立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路連接的功能和手段，實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)以幀為單位的可靠傳送。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要是為通信子網(wǎng)與高層結(jié)構(gòu)之間提供界面連接，其主要任務(wù)是對(duì)通信子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)路徑選擇實(shí)現(xiàn)通信實(shí)體之間端--端的透明的數(shù)據(jù)傳送對(duì)高層屏蔽了數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過的路徑，傳輸層協(xié)議也稱主機(jī)——主機(jī)層協(xié)議，它為會(huì)話層的通信實(shí)體之間提供透明的數(shù)據(jù)傳送，其主要任務(wù)是接收會(huì)話實(shí)體送來的數(shù)據(jù)，根據(jù)需要把他們分成若干比較小的單元，保證所有數(shù)據(jù)單元經(jīng)下面三層正確地到達(dá)另一個(gè)會(huì)話實(shí)體。會(huì)話層協(xié)議也稱進(jìn)程——進(jìn)程層協(xié)議，它通過協(xié)議提供的一組命令為網(wǎng)上兩個(gè)進(jìn)程之間的通信建立會(huì)話連接和釋放會(huì)話連接，并管理它們?cè)谠撨B接上的對(duì)話。表示層協(xié)議以對(duì)應(yīng)用實(shí)體有意義的形式提供有關(guān)信息表示的服務(wù)。這些服務(wù)有文本壓縮、代碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密與解密文件格式變換、信息格式變換終端屬性的轉(zhuǎn)換等。應(yīng)用層協(xié)議是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的接口層，直接為正在通信的端點(diǎn)用戶的應(yīng)用進(jìn)程服務(wù)。

3信息管理系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的必要性

考慮到信息管理系統(tǒng)需要處理的信息量較大，并且信息管理系統(tǒng)需要進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)通信，所以在建設(shè)信息管理系統(tǒng)的時(shí)候，我們積極采用了計(jì)算機(jī)通信技術(shù)作為信息管理系統(tǒng)的主要技術(shù)。從目前信息管理系統(tǒng)的運(yùn)行情況來看，信息管理系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)是非常必要的，其必要性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1信息管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)傳輸，必須應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸是系統(tǒng)運(yùn)行中的重要功能，為了保證數(shù)據(jù)傳輸能夠滿足準(zhǔn)確性和高效性的特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用成為了必然?？紤]到計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的指導(dǎo)下完成不同計(jì)算機(jī)終端之間信息的傳輸，所以，出于信息管理系統(tǒng)信息傳輸?shù)哪康模谛畔⒐芾硐到y(tǒng)中計(jì)算機(jī)通信技術(shù)得到了重要應(yīng)用。

3.2信息管理系統(tǒng)要想保證其有效性，必須應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)信息管理系統(tǒng)的功能相對(duì)豐富，主要為管理過程提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)和決策參考，為此信息管理系統(tǒng)的有效性是衡量系統(tǒng)成功與否的重要的指標(biāo)。為了保證信息管理系統(tǒng)能夠滿足有效性的要求，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用成為了構(gòu)建信息管理系統(tǒng)的必要手段。從現(xiàn)有的信息管理系統(tǒng)來看，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用保證了信息管理系統(tǒng)的正常有效運(yùn)行。

3.3信息管理系統(tǒng)要想保證其基本功能的實(shí)現(xiàn)，必須應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)從目前來看，信息管理系統(tǒng)的基本功能主要包括：數(shù)據(jù)處理功能、預(yù)測(cè)功能、計(jì)劃功能、控制功能以及輔助決策功能。為了保證這些功能的實(shí)現(xiàn)，只有利用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)才能達(dá)到目的?；谟?jì)算機(jī)通信技術(shù)本身的優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)處理、預(yù)測(cè)、計(jì)劃和控制方面都有突出的表現(xiàn)。所以對(duì)于信息管理系統(tǒng)來講，應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)成為了必然選擇。

3.4信息管理系統(tǒng)要想提高管理效率，必須應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)信息管理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，要想保證管理效率達(dá)到要求，并不斷提高管理效率，就要積極應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)。之所以采用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)通信技術(shù)解決了不同計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信問題，縮短了數(shù)據(jù)通信時(shí)間，提高了信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸效率，進(jìn)而有效縮短了信息管理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。所以，從提高管理效率的角度來看，應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)是必要手段。

4計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

正是基于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)中得到了重要應(yīng)用，其應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

4.1計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

信息管理系統(tǒng)的功能之一是能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，在這一過程中，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生了現(xiàn)實(shí)的需要，而計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高數(shù)據(jù)傳輸效率、保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，基于這一優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中得到了重要應(yīng)用，并成為支撐數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)。

4.2計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)預(yù)測(cè)功能中的應(yīng)用

信息管理系統(tǒng)預(yù)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)是以大量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲得離不開信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?；谶@一現(xiàn)實(shí)需要，以數(shù)據(jù)傳輸為特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，成為了實(shí)現(xiàn)信息管理系統(tǒng)預(yù)測(cè)功能的重要技術(shù)支撐。所以，我們要認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

4.3計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)計(jì)劃功能中的應(yīng)用

信息管理系統(tǒng)的計(jì)劃功能，主要是基于各個(gè)管理層的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)而構(gòu)成的，因此對(duì)數(shù)據(jù)的需求，決定了信息管理系統(tǒng)必須應(yīng)用一種可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。在這一背景下，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)以其獨(dú)有的數(shù)據(jù)通信優(yōu)勢(shì)滿足了信息管理系統(tǒng)的需要，成為了實(shí)現(xiàn)信息管理系統(tǒng)計(jì)劃功能的主要技術(shù)。

4.4計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)控制功能中的應(yīng)用

信息管理系統(tǒng)中的控制功能與其他功能一樣，都是基于龐大的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)的。因此在信息管理系統(tǒng)中控制功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用。所以，從控制功能的實(shí)現(xiàn)角度以及信息管理系統(tǒng)的有效性來看，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)控制功能得到了廣泛的應(yīng)用。

4.5計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)輔助決策功能中的應(yīng)用

信息管理系統(tǒng)輔助決策功能是整個(gè)系統(tǒng)功能中的重點(diǎn)，為了保證該功能的實(shí)現(xiàn)，信息管理系統(tǒng)積極應(yīng)用了計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，使信息管理系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理和傳輸，提高處理和傳輸效率，提高輔助決策功能的實(shí)效性?；谶@一選擇，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)中得到了重要應(yīng)用。

5信息管理系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)通信技術(shù)要點(diǎn)分析

基于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在信息管理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，為了保證其應(yīng)用效果并擴(kuò)大應(yīng)用范圍，我們應(yīng)對(duì)信息管理系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。從目前信息管理系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用來看，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的要點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

5.1計(jì)算機(jī)通信物理層技術(shù)

在信息管理系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)通信中的物理層是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾ǖ溃瑸榱税芽v橫物理層能夠可靠工作，我們應(yīng)注意物理層的頻譜效率、誤碼率和蜂窩環(huán)境的適應(yīng)性。為了提高物理層的通信質(zhì)量，我們可以采取以下方式：1）采用窄帶數(shù)字調(diào)制方式，2）采用擴(kuò)展頻譜調(diào)制方式，3）采用直接序列擴(kuò)展頻譜的方式，4）采用跳頻擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)。通過以上幾種方式，保證了物理層的通信質(zhì)量和通信效率。

5.2計(jì)算機(jī)通信MAC子層技術(shù)MAC子層主要是媒體訪問控制層，這一層的任務(wù)主要對(duì)信道的使用進(jìn)行有效的控制和管理，使信道能夠充分利用，滿足數(shù)據(jù)傳輸需要。MAC子層的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)多地址的訪問，能夠?qū)崿F(xiàn)一對(duì)多的通信。這一子層技術(shù)的要點(diǎn)主要集中在MAC子層協(xié)議的設(shè)定上，目前來看典型的隨機(jī)訪問協(xié)議是ALOHA和載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA）。

5.3計(jì)算機(jī)通信數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)

數(shù)據(jù)鏈路層的功能是在相鄰兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間可靠地傳輸數(shù)據(jù)幀，相鄰兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間用一條電路連接，中間沒有分組交換機(jī)!經(jīng)過物理層的作用，這條電路已經(jīng)數(shù)字化，故稱作鏈路，加上數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議后，鏈路上能較可靠地傳輸數(shù)據(jù)幀，形成所謂的數(shù)據(jù)鏈路，協(xié)議在數(shù)據(jù)鏈路層中起著關(guān)鍵作用，在移動(dòng)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中大多使用選擇重傳ARQ協(xié)議，因?yàn)檫B續(xù)ARQ浪費(fèi)了有效帶寬

5.4計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)

計(jì)算機(jī)移動(dòng)后，其地址也變化，由傳統(tǒng)域名服務(wù)器給出的只是計(jì)算機(jī)的歸屬地址，不能反映計(jì)算機(jī)的當(dāng)前地址，這樣，移動(dòng)計(jì)算機(jī)如何動(dòng)態(tài)尋址就是一個(gè)很重要的問題!當(dāng)通信中的計(jì)算機(jī)在不同子網(wǎng)間漫游時(shí)，如何保證數(shù)據(jù)通信對(duì)移動(dòng)的透明性，使應(yīng)用進(jìn)程感覺不到移動(dòng)的影響，是移動(dòng)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)必須解決的關(guān)鍵問題，這兩個(gè)問題在網(wǎng)絡(luò)層中得到解決!網(wǎng)絡(luò)層中的移動(dòng)管理部分實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶的動(dòng)態(tài)跟蹤，移動(dòng)切換部分可保證用戶在不同子網(wǎng)切換時(shí)通信的可靠性。

6結(jié)論

篇4

智能變電站中使用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)使用的是以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為核心的基本結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以分為過程層、間隔層和站控曾。這種基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。站控層中使用的設(shè)備的功能是使用全站的信息對(duì)整個(gè)變電站的設(shè)備進(jìn)行控制和檢測(cè)，并和遠(yuǎn)方的控制中心進(jìn)行通信。間隔層中使用的設(shè)備的功能是采集間隔設(shè)備的信號(hào)并對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行控制和跳閘等控制動(dòng)作，然后將相關(guān)的信息發(fā)送到站控層的設(shè)備并接收來自站控層設(shè)備的命令。過程層中使用的設(shè)備的功能是實(shí)現(xiàn)所有的和一次設(shè)備有接口的功能，并把直流的狀態(tài)信號(hào)和交流的采樣信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，可以將其看作是一次設(shè)備的智能化和數(shù)字化的接口。這三層設(shè)備是通過網(wǎng)絡(luò)通信來實(shí)現(xiàn)信息共享和數(shù)據(jù)的交換的，在間隔層和過程層設(shè)備中的網(wǎng)絡(luò)叫做過程層網(wǎng)絡(luò)，之間的通信內(nèi)容包括交流的采樣信號(hào)SV、直流的狀態(tài)信號(hào)GOOSE以及硬對(duì)時(shí)信號(hào)1588。在站控層和間隔層設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)叫做站控層網(wǎng)絡(luò)，之間的通信內(nèi)容包括全站的保護(hù)信息和所有需要監(jiān)控的信息。智能變電站中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的變電站的結(jié)構(gòu)的不同就在智能變電站的繼電保護(hù)裝置是通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信模式來實(shí)現(xiàn)采樣和直接跳閘的，這就保證了繼電保護(hù)裝置的獨(dú)立，極大的提升了繼電保護(hù)裝置的安全和可靠。在智能變電站中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議如表1所示。

1.1SV

由IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定可知，SV是映射到以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的，通過組播的方式進(jìn)行傳送，其傳輸網(wǎng)絡(luò)可以分成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接網(wǎng)絡(luò)和通過交換設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。采樣值若通過交換設(shè)備進(jìn)行傳輸，則裝置和合并單元都是鏈接到網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備上的，所有的信息是共網(wǎng)傳輸?shù)?，?shù)據(jù)的流向是通過組播的地址、VLAN的信息和APPID的信息來確定的。

1.2GOOSE

GOOSE的原理和SV是類似的，都是映射到以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的，都是通過組播的方式進(jìn)行傳送的，傳送的網(wǎng)絡(luò)都是分成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接網(wǎng)絡(luò)和通過交換設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，但是，GOOSE使用的是一種重發(fā)的機(jī)制來確保跳閘等相關(guān)的重要信息能夠可靠的進(jìn)行傳輸。在正常的情況下，GOOSE按照一定的時(shí)間發(fā)送報(bào)文來保證通信鏈路的完好，若是有事件發(fā)生，換一種時(shí)間間隔連續(xù)兩幀發(fā)送事件報(bào)文，然后再換時(shí)間間隔發(fā)送事件報(bào)文，最后或輔導(dǎo)初始狀態(tài)下的時(shí)間間隔。

2智能變電站的數(shù)據(jù)通信

因?yàn)樽冸娬鞠到y(tǒng)之間的通信在新型的智能變電站中占有十分重要的位置，所以，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的核心就是要建一個(gè)安全可靠的數(shù)據(jù)通信鏈路，又因?yàn)樽冸娬揪哂幸欢ǖ奶厥庑?，其?shù)據(jù)通信要求具有以下能力：①變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息在傳輸網(wǎng)中要快速準(zhǔn)確的傳輸，要保證其傳送的實(shí)時(shí)性；②變電站是一個(gè)電磁干擾很嚴(yán)重的特殊環(huán)境，通信中信道本身的通道就較為復(fù)雜，在惡劣的通信環(huán)境中要擁有一個(gè)優(yōu)秀的兼容性能；③在變電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中若是出現(xiàn)失誤或者錯(cuò)誤，將會(huì)對(duì)設(shè)備甚至是人身造成極大的損害。

2.1智能變電站中常用到的通信接口

智能變電站中常用的通信接口就是RS-485接口，它的優(yōu)點(diǎn)是多數(shù)的智能單元的接口方便，同時(shí)它的接口十分的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，RS-485的接口是通過RS-232串口通信發(fā)展起來的，它采用差分的方式進(jìn)行總線式的通信，具有良好的抗干擾能力，其傳輸?shù)乃俾屎途嚯x都有了明顯的提高，又因?yàn)榭傦@示的通信方式可以在接口上進(jìn)行，構(gòu)建起通信網(wǎng)絡(luò)來很方便。RS-485總線有兩種連接方式可以選擇，即半雙工和全雙工，常用的為半雙工的方式，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。

2.2在智能電站中常用的設(shè)備通信協(xié)議

在智能變電站中使用比較廣泛的和智能設(shè)備通信接口相匹配的協(xié)議有以下幾種：①M(fèi)odbus協(xié)議，這種協(xié)議時(shí)采用的客戶端/服務(wù)器通信模式的一種基于串行鏈路的應(yīng)用層協(xié)議，它的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，在實(shí)際中應(yīng)用也比較廣泛，通常情況下，變電站和斷路器設(shè)備中都是廣泛的使用基于RS-485接口的此種協(xié)議；②TCP/IP協(xié)議，是由傳輸層的TCP/UDP協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議組成，是目前應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)協(xié)議；③TCP/UDP協(xié)議，這種協(xié)議是完全以網(wǎng)絡(luò)層為基礎(chǔ)的通信協(xié)議，其中TCP的特點(diǎn)是向用戶提供一種可靠的面向連接的字節(jié)流服務(wù)，UDP和TCP不同，它是基于傳輸層的協(xié)議，面向的是數(shù)據(jù)報(bào)文。

3實(shí)用分析

某智能電網(wǎng)系統(tǒng)的變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)中使用開放式的分層分布式的系統(tǒng)，由過程層、間隔層和站控層組成，站中的二次設(shè)備按照標(biāo)準(zhǔn)建模進(jìn)行統(tǒng)一組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息共享。同時(shí)，變電站配備了通信記錄監(jiān)視系統(tǒng)，能夠?qū)φ麄€(gè)電站的通信狀態(tài)和信息進(jìn)行時(shí)間和記錄，該通信記錄監(jiān)視系統(tǒng)配備了兩臺(tái)監(jiān)聽裝置和一臺(tái)監(jiān)視終端，其中一個(gè)監(jiān)視裝置負(fù)責(zé)采樣值和GOOSE信息的監(jiān)聽和記錄分析，另外一個(gè)監(jiān)聽裝置負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信信息和另一個(gè)網(wǎng)的采樣值以及GOOSE信息的記錄，而監(jiān)視終端通過交換機(jī)和兩臺(tái)監(jiān)聽裝置相連，顯示監(jiān)聽和分析的結(jié)果。在上述過程中，操作人員隨時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)中信號(hào)的變化、異常和傳輸中的異常狀態(tài)燈進(jìn)行監(jiān)聽，能夠及時(shí)高效的對(duì)各種異常進(jìn)行處理。在通信報(bào)文的記錄文件到錄波文件的轉(zhuǎn)換過程中，同時(shí)采用了采樣值按采樣序號(hào)對(duì)其和按記錄時(shí)間對(duì)其兩種方式，這樣，操作人員就可以通過兩種方式的結(jié)果對(duì)比等到更為貼近實(shí)際的結(jié)果了。

4結(jié)束語

篇5

【關(guān)鍵詞】無線 網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?yàn)榇髷?shù)據(jù)環(huán)境提供龐大的數(shù)據(jù)信息量，而無線傳感網(wǎng)絡(luò)體系屬于一種收集缺乏數(shù)據(jù)信息交互能力的底層技術(shù)實(shí)現(xiàn)模式。針對(duì)一系列復(fù)雜并且實(shí)現(xiàn)集合化的數(shù)據(jù)信息收集，比如地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度以及方向等物理量，無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系的認(rèn)知節(jié)點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)無線傳感器的有效功能。通過對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系對(duì)數(shù)據(jù)的收集與傳遞功能，毋庸置疑會(huì)直接擴(kuò)展大數(shù)據(jù)功能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息源。無線傳感網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)是功能的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)者，收集被感知對(duì)象的數(shù)據(jù)信息后能夠及時(shí)反饋到監(jiān)測(cè)人員。無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是人們收集環(huán)境信息非常有效的方式，在軍事、航空、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等各種行業(yè)領(lǐng)域都能夠充分發(fā)揮出重大功能。

1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)有以下若干方面：

（1）無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的認(rèn)知節(jié)點(diǎn)密度、數(shù)量大，各個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)能夠用作傳感器，同時(shí)能夠用于路由節(jié)點(diǎn)；

（2）無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的計(jì)算與存儲(chǔ)功能比較有限；

（3）無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系節(jié)點(diǎn)的體積能量非常有限；

（4）數(shù)據(jù)通信能力比較有限，無線傳感網(wǎng)絡(luò)體系的帶寬范圍相對(duì)較窄，通信節(jié)點(diǎn)之間的通信單跳距離一般只有幾到幾百米；

（5）擁有獨(dú)特的底層通信傳輸媒介；

（6）各個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行隨機(jī)分布選擇，節(jié)點(diǎn)相互之間無中心、自組織、多跳通信的特點(diǎn)；

（7）功能同時(shí)通過多條信源--信宿路由傳輸數(shù)據(jù)；

（8）無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系具有較好的魯棒性與優(yōu)越的伸縮性。

2 ZigBee通信協(xié)議介紹

IEEE802.15.4/ZigBee屬于一類新型的近距離無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，這項(xiàng)協(xié)議能夠滿足無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系的功能需求，體現(xiàn)了可靠性高、功耗低的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系中存在普遍有效的應(yīng)用性。ZigBee通信協(xié)議的架構(gòu)體系結(jié)構(gòu)一般是通過層的概念量化各種具體的認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn)，各層對(duì)應(yīng)著既定的通信任務(wù)，同時(shí)逐步向上層提供通信服務(wù)。各層級(jí)相互之間的架構(gòu)體系通過所規(guī)定的邏輯線路提供具體服務(wù)。ZigBee協(xié)議通常是由物理層（PHY）、介質(zhì)訪問控制層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）以及安全服務(wù)層（SSP）等直接構(gòu)成。其中PHY與MAC層級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)是由IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義MAC層之上的NWK層、APL層、SSP層是由ZigBee聯(lián)盟的ZigBee標(biāo)準(zhǔn)定義。APL層是由應(yīng)用支持層（APS）、 應(yīng)用框架（AF）、ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）以及ZDO管理平臺(tái)所直接構(gòu)成。圖1是ZigBee協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)圖。

3 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知節(jié)點(diǎn)架構(gòu)

在無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系中從端點(diǎn)到端點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息傳輸過程中，其直接涉及到無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中的各個(gè)通信元素，即為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、MAC層、應(yīng)用層以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的數(shù)據(jù)信息流。所以在實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)從端點(diǎn)到端點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息傳輸過程中，目標(biāo)數(shù)據(jù)流需要符合各種不同層級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸功能，同時(shí)各層級(jí)之間不能夠存在沖突情況。通過使用具有學(xué)習(xí)和推理能力的認(rèn)知技術(shù)與智能優(yōu)化技術(shù)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系的認(rèn)知節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的目標(biāo)：⑴在異構(gòu)模式的WSN環(huán)境中實(shí)現(xiàn)各種的應(yīng)用功能；⑵符合物理層的功能標(biāo)準(zhǔn)，比如固定的 BER（誤碼率）或者維持特定的發(fā)送功率；⑶當(dāng)節(jié)點(diǎn)不工作或改變角色時(shí)，能維持一定的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和連通性要求；⑷承擔(dān) MAC的部分職責(zé)，執(zhí)行結(jié)構(gòu)調(diào)度和信道接入功能。為不失一般性，可以修改現(xiàn)有的IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議棧和其他協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)具有認(rèn)知能力的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，認(rèn)知節(jié)點(diǎn)架構(gòu)如圖2所示。

在無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的節(jié)點(diǎn)層級(jí)間引入認(rèn)知通信技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中節(jié)點(diǎn)的相互作用，能夠在整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中引入相應(yīng)的認(rèn)知行為。這種無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有如下重要特點(diǎn)：認(rèn)知決策引擎、知識(shí)庫、變化、監(jiān)測(cè)引擎以及優(yōu)化引擎等。具有映射到CDME的PHY是指物理層的輸入信息能及時(shí)反饋到CME，這部分?jǐn)?shù)據(jù)信息主要包括路徑損耗、信道衰減特性、信道可用性和容量消耗等，在決策過程中具有關(guān)鍵作用。無線傳感網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)主要是定位MAC與NWK層的通信變化，主要包含認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，從而將定位獲取的數(shù)據(jù)信息反饋到CME中。CME的主要功能是收集ZigBee協(xié)議棧各層級(jí)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)提供到CDME中，有利于認(rèn)知相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息狀況，并周期性地發(fā)送給CDME，以便于能夠及時(shí)地優(yōu)化執(zhí)行策略，使得整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系的生命周期達(dá)到最大化目標(biāo)。KB是無線網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息倉庫，主要包括終端用戶需求的預(yù)編程輸入。這部分輸入將有助于CDME在各種無線網(wǎng)絡(luò)通信條件下進(jìn)行有效響應(yīng)，從而可以提升無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)信息認(rèn)知能力。CDME是整個(gè)認(rèn)知過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要借助無線傳感網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)更新感應(yīng)器、物理層以及應(yīng)用層所能夠提供的有效數(shù)據(jù)信息，結(jié)合在信息知識(shí)庫中的具體有效信息，將其轉(zhuǎn)變成為可行的知識(shí)優(yōu)化引擎，這通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)將學(xué)習(xí)和優(yōu)化過程相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)功能優(yōu)化的執(zhí)行程序。

4 結(jié)語

根據(jù)大數(shù)據(jù)的性能特點(diǎn)對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)架構(gòu)體系進(jìn)行分析研究，提出能夠滿足大數(shù)據(jù)性能要求的節(jié)點(diǎn)架構(gòu)體系，分析以協(xié)議棧層為基礎(chǔ)的構(gòu)造模式，這類新型節(jié)點(diǎn)技術(shù)具備的新型特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)概述，基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)信息傳輸特征的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)， 不斷改進(jìn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的理論系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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篇6

關(guān)鍵詞:數(shù)字化變電站 光電/電子式互感器 IEC61850

隨著規(guī)定變電站信息采集、處理、傳輸及應(yīng)用框架的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施,光電技術(shù)為基礎(chǔ)的新型互感器正從試驗(yàn)階段走向工程應(yīng)用以及智能斷路器技術(shù)的成熟,一批數(shù)字化變電站示范性工程的建設(shè),這些都極大推動(dòng)了數(shù)字化變電站技術(shù)的進(jìn)展。數(shù)字化變電站技術(shù)將成為變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的主流和方向。半導(dǎo)體芯片技術(shù)、通信技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,分層分布式的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被廣泛采用,由于傳統(tǒng)上相對(duì)獨(dú)立的遠(yuǎn)動(dòng)和繼電保護(hù)的逐步統(tǒng)一,催生了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

一、數(shù)字化變電站的發(fā)展概況

在當(dāng)今的信息化時(shí)代中,數(shù)字化也越來越為人們所重視。數(shù)字化技術(shù)主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面的特性:首先,數(shù)字化是數(shù)字計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ),并且數(shù)字化是軟件技術(shù)的基礎(chǔ),是智能技術(shù)的基礎(chǔ);其次,數(shù)字化是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ),它為信息社會(huì)提供了基礎(chǔ)。數(shù)字化變電站就是使變電站的所有信息采集,傳輸,處理,輸出過程由過去的模擬信息全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。它的基本特征體現(xiàn)在設(shè)備智能化,通信網(wǎng)絡(luò)化模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化,運(yùn)行管理自動(dòng)化等方面。我國(guó)首座數(shù)字化變電站-翠峰變電站位于1998年3月3日建成投產(chǎn),并于2006年3月27日改造為全數(shù)字化變電站正式投入運(yùn)行。經(jīng)過7個(gè)月的投產(chǎn)運(yùn)行。各種數(shù)據(jù)采集、傳輸準(zhǔn)確無誤.運(yùn)行平穩(wěn)、安全、可靠。在全國(guó)處于領(lǐng)先地位。并達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

變電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到一定的水平,在我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人值班,而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動(dòng)化新技術(shù),從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平,增強(qiáng)了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性,降低了變電站建設(shè)的總造價(jià),這已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。然而,技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的,隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟,以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用,勢(shì)必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響,全數(shù)字化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn),變電站的數(shù)字化為變電站的運(yùn)行管理帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

二、數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

根據(jù)IEC61850通信協(xié)議定義,數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)分為3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這3個(gè)層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。各層次內(nèi)部及層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信,通信媒介為網(wǎng)絡(luò)線或光纖。

(一)過程層

過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面,或者說過程層是指智能化電氣設(shè)備的智能化部分。過程層的主要功能分3類:電力運(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測(cè);運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測(cè);操作控制執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量檢測(cè),主要包括電流和電壓幅值、相位以及諧波分量的檢測(cè),與常規(guī)方式相比所不同的是傳統(tǒng)的電磁式互感器被光電/電子式互感器取代,傳統(tǒng)模擬量被直接采集數(shù)字量所取代。運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì),變電站需要進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)的設(shè)備主要有變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線、電容器、電抗器以及直流電源系統(tǒng)。在線檢測(cè)的內(nèi)容主要有溫度、壓力、密度、絕緣、機(jī)械特性以及工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)包括變壓器分接頭調(diào)節(jié)控制,電容、電抗器投切控制,斷路器、隔離開關(guān)合分控制,直流電源充放電控制。

(二)間隔層

間隔層設(shè)備的主要功能是:匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,實(shí)施對(duì)一次設(shè)備保護(hù)控制功能,和本間隔操作閉鎖、操作同期及其他控制功能;對(duì)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的控制;承上啟下的通信功能,即同時(shí)高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。必要時(shí),上下網(wǎng)絡(luò)接口具備雙口全雙工作方式,以提高信息通道的冗余度,保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

(三)站控層

站控層設(shè)備的主要功能是:通過兩級(jí)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫;按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心;接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行;具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能;具有站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控,人機(jī)聯(lián)系功能,如顯示、操作、打印、報(bào)警、圖像、聲音等多媒體功能;具有對(duì)間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)、在線修改參數(shù)的功能。

三、數(shù)字化變電站應(yīng)用中存在的問題

由于光電/電子式互感器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作方式,導(dǎo)致互感器的角差、比差現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)難以進(jìn)行,甚至極性試驗(yàn)也無法開展,只能等到設(shè)備投運(yùn)帶電后,才能檢驗(yàn)接線的準(zhǔn)確性。另外,光電/電子式互感器的局放試驗(yàn)、伏安特性試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)也與常規(guī)設(shè)備有很大的區(qū)別,這都需要設(shè)備廠家和運(yùn)行主管單位專門制定。數(shù)字化變電站保護(hù)校驗(yàn)相對(duì)復(fù)雜,在變電站運(yùn)行的條件下對(duì)部分間隔保護(hù)校驗(yàn)的難度很大,目前的常規(guī)繼電保護(hù)校驗(yàn)裝置無法提供數(shù)字化保護(hù)所需的電流量和電壓量,因?yàn)殡娏髁亢碗妷毫勘仨毥?jīng)過合并器才能進(jìn)入保護(hù)裝置,而要完成試驗(yàn)必須自帶合并器提供模擬試驗(yàn)中的電流量和電壓量,要完成母差保護(hù)這類需要大量電流電壓量的保護(hù)校驗(yàn)便顯得尤為困難。

IEC 61850通信協(xié)議本身并未對(duì)變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性做任何規(guī)定,同時(shí)協(xié)議本身的開放性和標(biāo)準(zhǔn)性給變電站的網(wǎng)絡(luò)安全帶來重大隱患。要做到二次系統(tǒng)信息的保密性、完整性、可用性和確定性,符合二次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求,是自動(dòng)化廠家仍需考慮和完善的技術(shù)環(huán)節(jié)。雖然目前已投運(yùn)的變電站采取了防火墻、分層分區(qū)隔離等手段進(jìn)行防護(hù),但防護(hù)的效果仍有待時(shí)間的考驗(yàn)。

四、結(jié)語

國(guó)內(nèi)已有數(shù)個(gè)數(shù)字化變電站順利投運(yùn),運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的已近兩年,總的來看設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),各類數(shù)據(jù)采集、傳輸無誤,保護(hù)和自動(dòng)裝置動(dòng)作正常,至少可以說明數(shù)字化變電站的技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際中已初步通過實(shí)踐的檢驗(yàn),滿足了安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行要求。但同時(shí)數(shù)字化變電站經(jīng)過更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行,肯定會(huì)出現(xiàn)除本文提到的其他的更多的各種各樣的問題,還有待各專業(yè)研究機(jī)構(gòu)和有能力的廠家進(jìn)一步深入研究和解決。

參考文獻(xiàn):

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【關(guān)鍵詞】智能建筑；系統(tǒng)架構(gòu)；標(biāo)準(zhǔn)化

一、智能建筑的基本論述

在過去的20多年，智能建筑有的較快的發(fā)展，而隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)也在日新月異的發(fā)展著，大家慢慢的更加了解和接受了這種新鮮的技術(shù)。智能建筑具有安全性、高效性、便利性的特點(diǎn)，能夠和周圍的環(huán)境和諧，也更有利于更好的發(fā)展科學(xué)發(fā)展觀，更好的與周圍的自然、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境和諧的、可持續(xù)的發(fā)展。

以計(jì)算機(jī)技術(shù)為其發(fā)展基礎(chǔ)的智能建筑具有的智能性，其發(fā)展很大程度上取決于計(jì)算機(jī)和IT技術(shù)的發(fā)展，因此我們可以將其發(fā)展分為以下幾個(gè)階段，第一，單功能系統(tǒng)階段。此階段發(fā)展于上個(gè)世紀(jì)八十年代初，由于建筑設(shè)備中計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了直接數(shù)字控制系統(tǒng)，并進(jìn)一步出現(xiàn)了所謂的孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)是由閉路電視，火災(zāi)報(bào)警器等監(jiān)控設(shè)備組成。這種系統(tǒng)中的控制器可用于不同的系統(tǒng)，因此具有通用性和交換性。第二，多功能系統(tǒng)階段。此階段發(fā)展于上個(gè)世紀(jì)九十年代中，由于微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，專用控制器（ASC）出現(xiàn)了，這種控制器是以微控制器為基礎(chǔ)的?？刂破骶哂卸ㄖ菩缘奶攸c(diǎn)，可以根據(jù)具體的要求進(jìn)行定制特性，因此也只能完成其設(shè)定的具體功能。第三，集成系統(tǒng)階段。此階段發(fā)展于上世紀(jì)九十年代末期，互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展使得過去單一的孤立系統(tǒng)不能滿足用戶需要，控制的智能系統(tǒng)以及其通信協(xié)議有了跨越的發(fā)展，從專有變?yōu)殚_放。第四，集成管理智能化系統(tǒng)。此階段的發(fā)展，是為了實(shí)現(xiàn)智能化的發(fā)展。 在集成方面，從基本的單機(jī)發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，在信息處理方面，從信息簡(jiǎn)單組合到信息內(nèi)容的組合和處理以及多媒體技術(shù)的運(yùn)用。

二、智能建筑控制系統(tǒng)集成技術(shù)

在IT技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的日新月異的發(fā)展下，智能建筑控制系統(tǒng)集成技術(shù)也在不斷的前進(jìn)和發(fā)展，在這不斷發(fā)展的過程中，怎樣實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方面、信息方面、組織方面的高效融合與協(xié)調(diào)配合運(yùn)作，是行業(yè)內(nèi)和學(xué)界內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)。

（一）系統(tǒng)集成技術(shù)的原則

系統(tǒng)集成技術(shù)的目的就是在邏輯和功能上，將各種具有不一樣功能的建筑設(shè)備的子系統(tǒng)，例如照明、空調(diào)等，聚集在一個(gè)系統(tǒng)中，達(dá)到統(tǒng)一運(yùn)行的目的，從而可以達(dá)到信息的共享和資源的分享，進(jìn)一步更好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)中不同建筑設(shè)備的功能。隨著過去20年的發(fā)展，不論是在信息技術(shù)方面還是在集成技術(shù)方面，人們對(duì)環(huán)境的要求越來越高，對(duì)建筑設(shè)備控制系統(tǒng)也有更高的要求，而為了到達(dá)這些要求，有以下設(shè)計(jì)原則必須遵守。

第一，實(shí)用原則。具體問題具體分析，具體情況具體制定安排，在制定方案時(shí)，要根據(jù)按需分配實(shí)用的原則來制定集成方案。第二，可實(shí)施的原則。設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成時(shí)，要考慮到當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展的水平，設(shè)計(jì)方案必須可實(shí)施。第三，開放的原則。設(shè)計(jì)的方案必須是開放的，具體表現(xiàn)在接口的標(biāo)準(zhǔn)性上，互操作性也必須優(yōu)良。第四，經(jīng)濟(jì)的原則。這個(gè)原則要求在設(shè)計(jì)方案時(shí)，充分考慮到在建筑生命周期中的經(jīng)濟(jì)性，這也是每個(gè)工程都需要考慮的問題。例如在設(shè)計(jì)具體設(shè)備控制系統(tǒng)時(shí)，要充分計(jì)算在樓房建筑使用年限內(nèi)，工程設(shè)計(jì)的費(fèi)用，不能超過一定比例，否則不符合經(jīng)濟(jì)的原則。第五，可靠的原則。在設(shè)計(jì)時(shí)，必須讓人產(chǎn)生信任感，不信任會(huì)有不良的影響和后期問題，所以設(shè)計(jì)時(shí)，可靠性和安全性非常重要。例如，在控制設(shè)備的設(shè)計(jì)中，要能和建筑內(nèi)的設(shè)計(jì)風(fēng)格一致，不能讓人產(chǎn)生突兀的感覺，讓人沒有安全感，而應(yīng)該能夠和建筑的環(huán)境融為一體，和諧統(tǒng)一。

（二）面向協(xié)議的系統(tǒng)集成

在前文中提到的，建筑設(shè)備控制技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的，而在建筑設(shè)備控制技術(shù)中，通信協(xié)議是重中之重。通信協(xié)議的發(fā)展過程中有許多不同的協(xié)議一起發(fā)展著，而其中的種種協(xié)議在市場(chǎng)機(jī)制的選擇與淘汰下，留下了兩種標(biāo)準(zhǔn)，分別是BACnet國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與LonWorks技術(shù)，但仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)并不能達(dá)到很好的兼容。所以在當(dāng)前情況下，眾多標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)存在的系統(tǒng)中，最原始的集成模式是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議模式。這種模式在統(tǒng)一個(gè)協(xié)議中互操作不需要遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而只有遵循自己的標(biāo)準(zhǔn)，在不同的網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議中實(shí)現(xiàn)互操作則需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。隨著技術(shù)不斷的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)，標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議慢慢的代替的專用的協(xié)議，例如BACnet，它的開放性決定其沒有授權(quán)問題，建筑設(shè)備在安裝后的運(yùn)行、維護(hù)等不會(huì)受到影響。

（三）面向平臺(tái)的系統(tǒng)集成

上文討論的面向協(xié)議的系統(tǒng)集成有缺陷，進(jìn)一步發(fā)展看更高級(jí)的面向平臺(tái)的系統(tǒng)集成。這種集成的優(yōu)點(diǎn)在于采取無論何種模型和互操作模式，都可以在提供了集成接口的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，但這種接口必須是標(biāo)準(zhǔn)的。目前這種技術(shù)以O(shè)PC技術(shù)為代表，正在快速發(fā)展中。

三、影響集成效果的因素分析

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

建筑設(shè)備早期的控制技術(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，有了標(biāo)準(zhǔn)化的幾何結(jié)構(gòu)決定了控制設(shè)備可以互換，既有利于市場(chǎng)發(fā)展，也有利于技術(shù)發(fā)展。但技術(shù)的快速發(fā)展也導(dǎo)致了在設(shè)計(jì)過程中，軟件和硬件的專利所有者并沒有考慮到后續(xù)可替代問題，設(shè)計(jì)的設(shè)備出現(xiàn)問題需要維修時(shí)非常麻煩，不許找到原廠購(gòu)買設(shè)備才能維護(hù)。

（二）協(xié)議

開放協(xié)議的出現(xiàn)使得不同廠家的產(chǎn)品可以進(jìn)行互聯(lián)，但在其出現(xiàn)以前，互聯(lián)是相當(dāng)困難的。例如，這方面的市場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)過了二十多年的發(fā)展后，市場(chǎng)中的比較核心的標(biāo)準(zhǔn)是BACnet標(biāo)準(zhǔn)和LonWorks，但這兩種技術(shù)也不具有兼容性，就說明這確實(shí)是一個(gè)主流問題，而因此導(dǎo)致的再資源共享方面的問題是系統(tǒng)集成的最大難題。

（三）安全環(huán)境

智能建筑系統(tǒng)建立在信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，信息技術(shù)是否安全決定了建筑系統(tǒng)的運(yùn)行，并且在網(wǎng)絡(luò)間的信息傳輸問題也是一個(gè)較大的風(fēng)險(xiǎn)。在集成系統(tǒng)連接到Internet后，任何人都可以通過Internet來訪問系統(tǒng)上的資源，因此網(wǎng)絡(luò)通信面臨了許多威脅，可能受到黑客的攻擊。所以只有創(chuàng)造一個(gè)安全的環(huán)境，才能夠保證集成系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

結(jié)束語

二十一世紀(jì)來，集成技術(shù)擁有良好的發(fā)展前景和空間，在逐步的發(fā)展的過程中，集成技術(shù)會(huì)慢慢的發(fā)展到需要信息溝通、資源共享的各種領(lǐng)域中。智能建筑領(lǐng)域則正好非常適合，而在這個(gè)領(lǐng)域中，系統(tǒng)集成是基礎(chǔ)與重點(diǎn)。通過集成后的系統(tǒng)，能夠擁有更高效的管理維護(hù)能力，能夠節(jié)約資源和成本，尤其是建筑生命周期成本。為了進(jìn)一步更好的研究，有以下兩個(gè)方向可以繼續(xù)深挖，第一是智能建筑領(lǐng)域集成系統(tǒng)中的架構(gòu)研究。第二是智能建筑領(lǐng)域集成系統(tǒng)中的集成方法的研究。要以發(fā)展的眼光看待集成技術(shù)的成長(zhǎng)，深入了解發(fā)展技術(shù)存在的問題，把握發(fā)展方向，進(jìn)而推進(jìn)智能建筑行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張翰禹. Lonworks在樓宇控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電子制作，2014（4）

篇8

在高校數(shù)字化校園的發(fā)展過程中，越來越多的高校建設(shè)了校園網(wǎng)工程和一卡通工程，但是由于校園網(wǎng)的建設(shè)往往和校園一卡通的建設(shè)時(shí)間不同，互有先后，并且，兩種體系的技術(shù)也在不斷的發(fā)展和變化，造成校園網(wǎng)及其基于校園網(wǎng)建立的各種應(yīng)用系統(tǒng)和校園一卡通系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性。

本文就如何解決上述的問題，把一卡通系統(tǒng)和校園網(wǎng)系統(tǒng)有機(jī)的融合起來，構(gòu)建新型的、高度整合的數(shù)字化校園模型.提出了基于一卡通的“1+x”整合思路。

一、一卡通在數(shù)字化校園中的特點(diǎn)和定位

1.一卡通的系統(tǒng)特點(diǎn)

校園一卡通系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、終端等設(shè)備，充分發(fā)揮校園網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，借助卡片載體，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的信息化管理的系統(tǒng)。從IC卡數(shù)據(jù)角度出發(fā)，通過對(duì)Ic卡應(yīng)用流程的系統(tǒng)分析，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可劃分為四個(gè)層次，即Ic卡數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理、應(yīng)用。系統(tǒng)注重實(shí)時(shí)性。

校園一卡通系統(tǒng)的運(yùn)行模式一般有實(shí)時(shí)通訊和非實(shí)時(shí)通訊兩種方式。目前主流的校園一卡通系統(tǒng)結(jié)合了兩種運(yùn)行模式.既可以聯(lián)網(wǎng)使用，也可以脫網(wǎng)使用。聯(lián)網(wǎng)時(shí)，系統(tǒng)以聯(lián)機(jī)通訊方式進(jìn)行，各種數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行交換。一但網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，支付識(shí)別介質(zhì)的卡片及終端設(shè)備仍然可以脫網(wǎng)正常使用，終端設(shè)備具有聯(lián)網(wǎng)/脫網(wǎng)使用自適應(yīng)功能。以深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院的案例為例，網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)架構(gòu)如下：

(1)組網(wǎng)技術(shù)選擇：校園一卡通主干網(wǎng)采用快速以太網(wǎng)交換?？焖僖蕴W(wǎng)作為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的主干，無疑是一種經(jīng)濟(jì)的選擇?？焖僖蕴W(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)成熟和投入成本低，同時(shí)可通過與交換技術(shù)的結(jié)合.滿足中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需要。子網(wǎng)采用RS485星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與以太網(wǎng)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器進(jìn)行無縫地聯(lián)接，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。

(2)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇：在為一卡通系統(tǒng)豐干選擇底層的通信協(xié)議時(shí)，為了保證網(wǎng)絡(luò)的開放性和兼容性，選擇TCP/IP作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的通信協(xié)議。TCP/IP可支持不同類型操作系統(tǒng)和通信方式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的通信，包括以太網(wǎng)、FDDI、令牌環(huán)網(wǎng)、x-25分組交換機(jī)網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)等。子網(wǎng)選擇RS485通信協(xié)議。采用RS485通信協(xié)議可以降低造價(jià)，使一個(gè)終端設(shè)備的通信距離擴(kuò)展到1200M.遠(yuǎn)超過以太網(wǎng)終端設(shè)備100M的局限。

2.一卡通在校園網(wǎng)中的定位

在大多數(shù)情況下，典型意義上的校園一卡通系統(tǒng).是基于IC卡食堂飲食消費(fèi)系統(tǒng)發(fā)展而來，由于其涉及經(jīng)濟(jì)消費(fèi)、強(qiáng)調(diào)身份

認(rèn)證和授權(quán)的特性，繼而在門禁和通道、考勤等對(duì)身份識(shí)別、認(rèn)證要求嚴(yán)格的應(yīng)用中擴(kuò)展開來，并向校園網(wǎng)的其他領(lǐng)域擴(kuò)充，例如圖書館的借書卡、醫(yī)務(wù)室的醫(yī)療卡，當(dāng)然這些子系統(tǒng)在發(fā)展過程中，是以接口對(duì)接的方式進(jìn)行耦合。

對(duì)于高校校園網(wǎng)中不同的應(yīng)用系統(tǒng)來說，各個(gè)系統(tǒng)都有自己獨(dú)立的用戶管理和權(quán)限管理系統(tǒng)，即擁有自己獨(dú)立的認(rèn)證和授權(quán)方式。為了消除這些信息孤島和應(yīng)用孤島，信息資源的整合和應(yīng)用整合，是目前校園網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)之一。不同的系統(tǒng)分別代表著分布式系統(tǒng)的不同安全域，它們之間相互不信任。而統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)，就是要在本來相互不信任的安全域之間，建立信任關(guān)系。一卡通系統(tǒng)在身份認(rèn)證和密碼識(shí)別以及用戶授權(quán)方面具有優(yōu)良的特性，由此，建立以一卡通的身份認(rèn)證為基礎(chǔ)的數(shù)字化校園的模型是可行的。

二、基于一卡通“1+X”模型的資源整合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.“1+X”模型的提出

(1)一個(gè)“數(shù)字化”基礎(chǔ)平臺(tái)：通過以上的分析，不難發(fā)現(xiàn)，利用校園智能卡的基礎(chǔ)信息，作為統(tǒng)一身份認(rèn)證的基礎(chǔ)平臺(tái)，有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì).以校園一卡通系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建統(tǒng)一的身份認(rèn)證平臺(tái)，繼而構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、統(tǒng)一的門戶接人平臺(tái)、統(tǒng)一的開發(fā)管理平臺(tái)是切實(shí)可行的.并可以縮短開發(fā)過程，減少費(fèi)用。

(2)X個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)：x個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)包括校園網(wǎng)全部的應(yīng)用子系統(tǒng)、校園卡的若干子系統(tǒng)，在一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)、統(tǒng)一身份認(rèn)證以及統(tǒng)一門戶的支撐下.實(shí)現(xiàn)真正的集成整合、數(shù)據(jù)共享和傳遞。

2.“1+X”模型中的關(guān)鍵問題

數(shù)據(jù)資源的整合，是模型的關(guān)鍵，在以往的數(shù)據(jù)交換和整合平臺(tái)的解決辦法中，有兩種主要的方法：

(1)建立全新的中央數(shù)據(jù)中心模式：該模式是針對(duì)原有各個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、重復(fù)定義的弊病，按照《教育管理信息化標(biāo)準(zhǔn)》重新建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心。它具有規(guī)范的數(shù)據(jù)定義，是校園各個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)的超集。

該模式的缺點(diǎn)是：因?yàn)閹缀跏菢?gòu)建一個(gè)全新的超級(jí)系統(tǒng)，不僅放棄了原有的系統(tǒng)，而且需要對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)的分析.涉及全校教學(xué)生活的各個(gè)主要面，投入巨大，造價(jià)昂貴，開發(fā)周期長(zhǎng)，失敗的風(fēng)險(xiǎn)也大。它比較合適校園原有應(yīng)用子系統(tǒng)比較少.校園網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)建立尚不克善的情況。

(2)統(tǒng)一授權(quán)，單點(diǎn)登陸模式：這種模式不對(duì)各個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫底層的重新構(gòu)建，甚至不進(jìn)行任何整合，該模式認(rèn)為，各個(gè)子系統(tǒng)的生命周期不同.沒有必要進(jìn)行整合。故此模式采用統(tǒng)一身份認(rèn)證，統(tǒng)一授僅，單點(diǎn)登陸，跨系統(tǒng)漫游的方式。

這種模式的局限性在于：各個(gè)子系統(tǒng)不相關(guān)，不能進(jìn)行深層次的數(shù)據(jù)挖掘，無法提供精確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，存在信息冗余、信息重疊甚全是信息不一致的現(xiàn)象。它比較適合于所有的啞用于系統(tǒng)都是自己開發(fā)的學(xué)校采用。

3.“1+X”模型中的特點(diǎn)

在“1+x”的模型中.虛擬數(shù)據(jù)中心的提出是指采用元數(shù)據(jù)管理形成的“邏輯數(shù)據(jù)庫”.為用戶屏蔽了下層分散異構(gòu)的各種數(shù)據(jù)。邏輯數(shù)據(jù)庫是物理數(shù)據(jù)經(jīng)由元數(shù)據(jù)定義，映射而成的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理中心，而不需要改變?cè)瓉淼臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種關(guān)鍵技術(shù)的采用，無疑避免了以上兩種模式的局限性。基于“1+x”模型的資源整合系統(tǒng)采用基于WebServices的多層體系結(jié)構(gòu)。

三、基于門戶規(guī)范的資源整合的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1.采用門戶技術(shù)規(guī)范的資源整合

2.基于LDAP目錄服務(wù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份認(rèn)證

統(tǒng)一身份認(rèn)證是圖書館提供實(shí)現(xiàn)資源整合，提供個(gè)性化服務(wù)的基本前提和基礎(chǔ)。以前系統(tǒng)由于來自于不同的廠一商，每個(gè)系統(tǒng)都有自己獨(dú)立的用戶訪問認(rèn)證體系。作為信息門戶是對(duì)所有系統(tǒng)的整合，以統(tǒng)一的門戶展現(xiàn)出來，因而，圖書館資源整合門戶統(tǒng)一身份認(rèn)證應(yīng)當(dāng)包括認(rèn)證整合、統(tǒng)一用戶授權(quán)及單點(diǎn)登錄。

資源整合系統(tǒng)采用LDAP目錄存儲(chǔ)用戶信息，并進(jìn)行授權(quán)管理.為所有整合的應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的身份認(rèn)證。LDAP(LightweightDirectoryAccessProtoco1)是輕量級(jí)目錄訪問協(xié)議，是跨平臺(tái)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，提供分布式環(huán)境下的數(shù)據(jù)存取，它的特性有以下兩點(diǎn)：(1)目錄服務(wù)器是跨平臺(tái)的，容易擴(kuò)展。(2)LDAP的讀取速度迅速，不適合經(jīng)常需要寫入的環(huán)境。用于身份認(rèn)證的用戶信息大多數(shù)情況下只讀不寫，故此LDAP非常合適用于身份認(rèn)證系統(tǒng)。

資源整合系統(tǒng)采用基于角色的權(quán)限管理。用角色對(duì)用戶群進(jìn)行分類，也就是基于角色決定用戶的訪問權(quán)限。如果一個(gè)用戶屬于多個(gè)角色，就具有多種權(quán)限。LDAP中目錄是按照樹型結(jié)構(gòu)組織的，目錄由條目(Entry)組成。條目是具有區(qū)別名DN(DistinguishedName)的屬性集合。LDAP中條目的組織一般按照地理位置和組織關(guān)系進(jìn)行組織，非常直觀。

3.采用WebService技術(shù)跨應(yīng)用認(rèn)證集成

對(duì)資源進(jìn)行整合時(shí)，需要對(duì)不同的應(yīng)用進(jìn)行認(rèn)證集成，這涉及到跨應(yīng)用集成的問題，基于WebServices技術(shù)的統(tǒng)一身份認(rèn)證機(jī)制見。

篇9

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信；安全隱患；發(fā)展

中圖分類號(hào)：TP39

自上個(gè)世紀(jì)八十年代起，科研工作者就開始著手研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的相關(guān)技術(shù)，伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)也在不斷完善發(fā)展。今天，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我們的生活，慢慢成為了人類生活必不可少的一部分。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信概況

所謂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，就是以計(jì)算機(jī)為信息接收終端，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為載體的一種通信方式。要想實(shí)現(xiàn)通暢的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，前提是要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是推動(dòng)計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本舉措?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)通信主要涉及兩大領(lǐng)域，分別是衛(wèi)星通信和光纖通信。目前情況下的我國(guó)，所采用的主要是以光纖通信為主的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，光纖技術(shù)的使用能使多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行資源共享以及信息的交流。目前，隨著科技的發(fā)展，光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越成熟，它的傳輸速率很高，可以達(dá)到100Mbps，而且他在可靠性等方面也是較為出色。不同于光纖通信，衛(wèi)星通信更為先進(jìn)，不過他主要使用于遙感、軍事、偏遠(yuǎn)地區(qū)等方面?？偟恼f來，隨著通信成本及通信方式的變化，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)載體也會(huì)相應(yīng)變化。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信存在的安全隱患

2.1 硬件組件

設(shè)計(jì)不當(dāng)是信息系統(tǒng)最常出現(xiàn)的安全隱患，這些隱患問題大都屬于物理安全隱患問題。這種問題出現(xiàn)頻率很高，通常，一方面可以通過強(qiáng)化管理，以人工手段來彌補(bǔ)，另一方面可以在選購(gòu)硬件或自制硬件時(shí)盡可能地避免這一類的隱患問題出現(xiàn)。往往，軟件程序手段彌補(bǔ)效果不大，不會(huì)加以采用。

2.2 軟件組件

操作平臺(tái)、應(yīng)用平臺(tái)和應(yīng)用業(yè)務(wù)三類軟件是軟件組件的三大類別，其中，操作平臺(tái)軟件處于最基礎(chǔ)的位置，應(yīng)用平臺(tái)軟件主要是提供一個(gè)平臺(tái)以保證組件運(yùn)行，屬于中間層次，而應(yīng)用業(yè)務(wù)軟件則是直接與用戶發(fā)生關(guān)系，處于一個(gè)頂層位置。設(shè)計(jì)和軟件工程等方面常常是軟件組件安全隱患的源頭，可能設(shè)計(jì)過程中某個(gè)小小的失誤就會(huì)造成重大安全隱患，下面列出幾種情況，第一，軟件設(shè)計(jì)中的多余功能設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致軟件的安全可靠程度大大降低。第二，軟件設(shè)計(jì)中的模塊化設(shè)計(jì)若不根據(jù)信息系統(tǒng)安全等級(jí)要求而定則會(huì)導(dǎo)致軟件的安全級(jí)別不過關(guān)等問題。第三，一旦軟件工程中，內(nèi)部系統(tǒng)邏輯發(fā)生混亂，就會(huì)使軟件成為垃圾軟件，垃圾軟件安全性等方面過低，不能投入使用。第四，軟件設(shè)計(jì)時(shí)，甚至一個(gè)小小的疏忽就會(huì)造成軟件安全漏洞。

2.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議

在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中，局域網(wǎng)和專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議不能直接與異構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接和通信，具有相對(duì)封閉性。這樣的“封閉”計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本身基于兩個(gè)原因比開放式的因特網(wǎng)的安全特性好，第一，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系的相對(duì)封閉性，能夠使外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)攻入系統(tǒng)的可能性大大降低，不過仍然在協(xié)議基礎(chǔ)上的搭線方面及信息的電磁泄露等方面存在問題。第二，是專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自身具有較為完善的安全機(jī)制它在身份鑒別、權(quán)限訪問與分割等方面較為成熟。

3 關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展研究

3.1 風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施

現(xiàn)如今，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的越來越發(fā)達(dá)，各種非法入侵行為也越來越多樣化，為實(shí)現(xiàn)對(duì)這些非法行為的監(jiān)控與追蹤，就必須在在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中設(shè)置相關(guān)安全防護(hù)舉措，建立起一個(gè)強(qiáng)大的安全防護(hù)系統(tǒng)，只有這樣，才能促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展。安全防護(hù)系統(tǒng)的建立，不可能只依靠單一的防衛(wèi)措施，而是要把多種不同的安全措施聯(lián)合并用，組織起一個(gè)完善的應(yīng)對(duì)系統(tǒng)才能最大程度解決非法入侵行為。

（1）身份鑒別

所謂身份鑒別，就是在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不同權(quán)限級(jí)別時(shí)，采用密碼或口令的形式登錄或者是鑒別，一旦口令或密碼輸入不正確，就表明對(duì)方是無權(quán)進(jìn)入該級(jí)別的用戶，在限制其進(jìn)入訪問地址時(shí)，可以采取終止進(jìn)程或屏蔽相關(guān)內(nèi)容的措施，叢而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分級(jí)機(jī)制的效果。

（2）網(wǎng)絡(luò)授權(quán)

所謂網(wǎng)絡(luò)授權(quán)，就是通過網(wǎng)絡(luò)管理發(fā)放訪問許可證書至終端或終端用戶，以訪問控制的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)及其資源進(jìn)行保護(hù)，以保證授權(quán)用戶順利進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)獲得資源并防止非授權(quán)用戶進(jìn)入竊取資源。

（3）數(shù)據(jù)保護(hù)

所謂數(shù)據(jù)保護(hù)，就是通過TCPIP后六層協(xié)議及UDP的四層協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，當(dāng)數(shù)據(jù)完成加密工作后，數(shù)據(jù)包的訪問與發(fā)送會(huì)具有指向性，這樣，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作過程中，數(shù)據(jù)包的保密性會(huì)大大增加，就算發(fā)生數(shù)據(jù)被截獲的情況，也會(huì)因所在協(xié)議層不同形成對(duì)應(yīng)不同的加密機(jī)制，這樣一來，密碼系統(tǒng)將變得牢不可破。

3.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展方向

目前，通信網(wǎng)的演變朝著智能化、寬帶化、個(gè)人化和綜合化的方向發(fā)展，并且對(duì)于寬帶、窄帶、恒定速率和可變速率等業(yè)務(wù)能起到促進(jìn)作用?，F(xiàn)如今，有線電視網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)是我國(guó)三大規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)，他們都有自身鮮明的特點(diǎn)。

未來，要使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)一般的飛躍，就必須進(jìn)行“三網(wǎng)融合”，“三網(wǎng)融合”指三種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的相互融合，網(wǎng)絡(luò)層上的互通以及應(yīng)用層使用協(xié)議上的一致相同，并非單純的物理上的兼并?！叭W(wǎng)融合”能使資源最大化共享，國(guó)際電信聯(lián)盟為促進(jìn)“三網(wǎng)融合”，提出了GII（全球信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）的概念，它提出的目標(biāo)是充分利用三網(wǎng)資源，構(gòu)建一個(gè)可以滿足用戶多種需求、多種享受的高效網(wǎng)絡(luò)。不過，盡管三網(wǎng)融合后聯(lián)系眾多，但它們各自的運(yùn)行管理并不一致進(jìn)行，以后，它們將在全球信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的概念下，融合發(fā)展。

4 結(jié)語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信是時(shí)展的衍生物，隨著時(shí)代的變遷和信息技術(shù)的不斷完善，必定會(huì)產(chǎn)生全新的內(nèi)涵?？v觀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展歷史，它的每一次革新都促進(jìn)了人類社會(huì)文明的進(jìn)步，相信未來，它能為我們生活提供方方面面的便捷。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

關(guān)鍵詞:TCP/IP;CAN總線;嵌入式系統(tǒng);多路工業(yè)控制

中圖分類號(hào):TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2010)17-4805-04

Multiplex Industry Controller Based on TCP/IP and CAN Bus

WANG Li-xia, FAN Yan, TANG Wan-wei

(Tangshan College Information Technology Department, Tangshan 063000, China)

Abstract: In the field of industry control, we usually have to monitor or control several devices, however the most of the centers of monitor and control are personal computers, and the layout of circuit is too complex. If there are too many devices to be controlled or monitored, the number of computers is greater, so the cost price is raised. Now we propose a method of bus-controller based on embedded system to solve the problem. This paper introduces the method of design and realization of multiplex control system based on TCP/IP and CAN bus. According to the features of TCP/IP and CAN, the hardware design scheme and software modules are discussed. The system based on embedded gateway connects to personal computer above and connect to local devices below to monitor the devices.

Key words: TCP/IP; CAN bus; embeded system; multplex industry control

TCP/IP、CAN是兩種應(yīng)用非常廣泛的協(xié)議。CAN總線屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的一種,已經(jīng)在眾多的工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。而以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)的Internet現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅限于連接普通的計(jì)算機(jī),也開始向工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。基于上述現(xiàn)狀,本文實(shí)現(xiàn)了一種CAN總線與以太網(wǎng)的連接方案。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為:PC機(jī)、嵌入式控制器、Can控制器和受控設(shè)備四部分[1]。如圖1所示。

1.1 CAN總線

CAN總線[2]是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議,其通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能,可完成對(duì)數(shù)據(jù)的成幀處理,用戶可在其基礎(chǔ)上開發(fā)適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議。CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼,而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊編碼,采用這種方法可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制,還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)收到相同的數(shù)據(jù)。CAN總線提供高速數(shù)據(jù)傳送, 在短距離(40m)條件下具有高速(1Mbit/s)數(shù)據(jù)傳輸能力,而在最大距離10000m時(shí)具有低速(5kbits/s)傳輸能力,極適合在高速的工業(yè)自控應(yīng)用上,CAN總線可在同一網(wǎng)絡(luò)上連接多種不同功能的傳感器(如位置,溫度或壓力等)。

在總線中傳送的報(bào)文,每幀由7部分組成。CAN協(xié)議支持兩種報(bào)文格式,其唯一的不同是標(biāo)識(shí)符(ID)長(zhǎng)度不同,標(biāo)準(zhǔn)格式為11位,擴(kuò)展格式為29位。在標(biāo)準(zhǔn)格式中,報(bào)文的起始位稱為幀起始(SOF),然后是由11位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位 (RTR)組成的仲裁場(chǎng)。RTR位標(biāo)明是數(shù)據(jù)幀還是請(qǐng)求幀,在請(qǐng)求幀中沒有數(shù)據(jù)字節(jié)?？刂茍?chǎng)包括標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位(IDE),指出是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴(kuò)展格式。它還包括一個(gè)保留位 (ro),為將來擴(kuò)展使用。它的最后四個(gè)字節(jié)用來指明數(shù)據(jù)場(chǎng)中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(DLC)。數(shù)據(jù)場(chǎng)范圍為0～8個(gè)字節(jié),其后有一個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的循環(huán)冗余檢查(CRC)。應(yīng)答場(chǎng)(ACK)包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平(邏輯1),這時(shí)正確接收?qǐng)?bào)文的接收站發(fā)送主控電平(邏輯0)覆蓋它。用這種方法,發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)站能正確接收到報(bào)文。 報(bào)文的尾部由幀結(jié)束標(biāo)出。在相鄰的兩條報(bào)文間有一很短的間隔位,如果這時(shí)沒有站進(jìn)行總線存取,總線將處于空閑狀態(tài)。

1.2 嵌入式系統(tǒng)

一個(gè)嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成,嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心,由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對(duì)象,它可以接受嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令,執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務(wù)。

嵌入式系統(tǒng)從大的層面分為軟、硬兩部分,下面分別對(duì)它們進(jìn)行介紹:

1)嵌入式微處理器

嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器,嵌入式微處理器與通用CPU最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專用設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中,它將通用CPU許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部,從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)趨于小型化,同時(shí)還具有很高的效率和可靠性。

嵌入式微處理器有各種不同的體系,即使在同一體系中也可能具有不同的時(shí)鐘頻率和數(shù)據(jù)總線寬度,或集成了不同的外設(shè)和接口。目前全世界嵌入式微處理器已經(jīng)超過1000多種,體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列,其中主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。

2)嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operation System,EOS)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件,過去它主要應(yīng)用與工業(yè)控制和國(guó)防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度,控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征,能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能?，F(xiàn)在應(yīng)用較多的為嵌入式linux、windows CE等。

2 硬件組成及主要元件介紹

PC機(jī)與嵌入式設(shè)備通信利用TCP/IP協(xié)議構(gòu)成service/client模式,嵌入式設(shè)備作為服務(wù)器接受PC機(jī)提交的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)計(jì)算處理之后通過CAN總線控制器發(fā)送到CAN總線上去控制設(shè)備,設(shè)備掛接在CAN總線上與嵌入式設(shè)備進(jìn)行雙向通信。

嵌入式微處理器采用ARM系列的AT91rm9200芯片,can總線控制器采用SJA1000芯片。

在軟件層面上,嵌入式操作系統(tǒng)采用嵌入式linux-2.4.27內(nèi)核,bootloader采用U-boot 1.0版本,編譯器為arm-linux-gcc-2.95.3。

2.1 嵌入式微處理器

嵌入式微處理器采用ARM系列的AT91rm9200芯片。AT92rm9200是一款基于ARM920T?內(nèi)核支持的ARM? Thumb? 指令集的處理器,180 MHz時(shí)每秒可執(zhí)行兩百萬條指令 , 內(nèi)嵌MMU(內(nèi)存管理單元);16-KByte 數(shù)據(jù)Cache, 16-KByte 指令Cache, 寫緩沖,In-circuit Emulator including Debug Communication Channel,Mid-level Implementation Embedded Trace Macrocell (256-ball BGA Package Only), 低能耗: VDDCORE輸入電流為30.4 mA,待機(jī)模式下為3.1 mA,是一款性價(jià)比較高的ARM芯片。

2.2 can總線控制器

can總線控制器采用SJA1000芯片。SJA1000是一款獨(dú)立的CAN控制器,用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)。它是NXP半導(dǎo)體PCA82C200 CAN控制器(BasicCAN)的替代產(chǎn)品。而且,它增加了一種新的工作模式(PeliCAN),這種模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B協(xié)議。

和PCA82C200獨(dú)立CAN控制器電氣兼容;

PCA82C200模式(即默認(rèn)的BasicCAN模式);

擴(kuò)展的接收緩沖器(64字節(jié)、先進(jìn)先出FIFO);

和CAN2.0B協(xié)議兼容(PCA82C200兼容模式中的無源擴(kuò)展幀);

同時(shí)支持11位和29位識(shí)別碼;

位速率可達(dá)1Mbits/s;

PeliCAN模式擴(kuò)展功能:1) 可讀/寫訪問的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器;2) 可編程的錯(cuò)誤報(bào)警限制;3) 最近一次錯(cuò)誤代碼寄存器;4) 對(duì)每一個(gè)CAN總線錯(cuò)誤的中斷;5) 具體控制位控制的仲裁丟失中斷;6) 單次發(fā)送(無重發(fā));7) 只聽模式(無應(yīng)答、無主動(dòng)的出錯(cuò)標(biāo)志);8) 支持熱插拔(軟件實(shí)現(xiàn)的位速率檢測(cè));9) 驗(yàn)收濾波器擴(kuò)展(4字節(jié)代碼,4字節(jié)屏蔽);10) 自身信息接收(自接收請(qǐng)求)。

3 軟件開發(fā)簡(jiǎn)介

首先在嵌入式設(shè)備上移植U-boot、linux內(nèi)核,內(nèi)核配置支持TCP/IP協(xié)議,支持NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)。應(yīng)用程序利用套接口與PC機(jī)進(jìn)行通信,現(xiàn)做如下介紹。

3.1 基本套接字

為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間在網(wǎng)絡(luò)上的通信,Linux為進(jìn)程的應(yīng)用程序提供了應(yīng)用層的統(tǒng)一接口,稱為套接字(socket)接口,簡(jiǎn)稱套按字。套接字提供了訪問下層通信協(xié)議的大量系統(tǒng)調(diào)用和相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在Linux中,套接字接口是應(yīng)用程序訪問下層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的惟一方法。它定義了許多函數(shù)和例程,程序員可以用它開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。套接字接口本意在于提供一種進(jìn)程問通信的方法,使得在相同或不同主機(jī)上的進(jìn)程能以相同的規(guī)范進(jìn)行了雙向信息傳送。進(jìn)程通過調(diào)用套接字接口API來實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。套接字接口又利用下層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議功能和系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)實(shí)際的通信工作?，F(xiàn)將本系統(tǒng)中使用的基本套接字介紹如下。

1)創(chuàng)建套接字――socket()

功能:使用前創(chuàng)建一個(gè)新的套接字

格式:SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int typ,int procotol);

參數(shù):af,通信發(fā)生的區(qū)域;type, 要建立的套接字類型;procotol, 使用的特定協(xié)議

2)指定本地地址――bind()

功能:將套接字地址與所創(chuàng)建的套接字號(hào)聯(lián)系起來。

格式:int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);

參數(shù):s,是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符(套接字號(hào))。

其它:沒有錯(cuò)誤,bind()返回0,否則SOCKET_ERROR

地址結(jié)構(gòu)說明:

struct sockaddr_in

{short sin_family;//AF_INET

u_short sin_port;//16位端口號(hào),網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序

struct in_addr sin_addr;//32位IP地址,網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序

char sin_zero[8];//保留}

3)建立套接字連接――connect()和accept()

功能:共同完成連接工作

格式:int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);

SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);

參數(shù):同上

4)監(jiān)聽連接――listen()

功能:用于面向連接服務(wù)器,表明它愿意接收連接。

格式:int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);

5)數(shù)據(jù)傳輸――send()與recv()

功能:數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收

格式:int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);

int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);

參數(shù):buf,指向存有傳輸數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。

6)多路復(fù)用――select()

功能:用來檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)套接字狀態(tài)。

格式:int PASCAL FAR select(int nfds,fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds,

fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);

參數(shù):readfds,指向要做讀檢測(cè)的指針;writefds,指向要做寫檢測(cè)的指針;exceptfds,指向要檢測(cè)是否出錯(cuò)的指針;timeout,最大等待時(shí)間

7)關(guān)閉套接字――closesocket()

功能:關(guān)閉套接字

格式:BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);

3.2 客戶機(jī)/服務(wù)器模式

利用套接字的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信兩個(gè)進(jìn)程間的相互作用大多采用的都是客戶機(jī)/服務(wù)器(client/server)模式[3],即服務(wù)器提供服務(wù),客戶是這些服務(wù)的使用者。在這種模式下,服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)與多個(gè)客戶端連接。

該模式的建立基于以下兩點(diǎn):1、非對(duì)等作用;2、通信完全是異步的?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器模式在操作過程中采取的是主動(dòng)請(qǐng)示方式,具體過程如下:

首先服務(wù)器方要先啟動(dòng),并根據(jù)請(qǐng)示提供相應(yīng)服務(wù)。

1)打開一通信通道并告知本地主機(jī),它愿意在某一個(gè)公認(rèn)地址上接收客戶請(qǐng)求。

2)等待客戶請(qǐng)求到達(dá)該端口。

3)接收到重復(fù)服務(wù)請(qǐng)求,處理該請(qǐng)求并發(fā)送應(yīng)答信號(hào)。

4)返回第二步,等待另一客戶請(qǐng)求

5)關(guān)閉服務(wù)器。

客戶方需完成的如下工作:

1)打開一通信通道,并連接到服務(wù)器所在主機(jī)的特定端口。

2)向服務(wù)器發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求報(bào)文,等待并接收應(yīng)答;繼續(xù)提出請(qǐng)求……

3)請(qǐng)求結(jié)束后關(guān)閉通信通道并終止。

在上述原理的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)中客戶機(jī)與服務(wù)器間兩個(gè)進(jìn)程的通信過程流程圖如圖2所示。通過此過程,PC機(jī)與嵌入式設(shè)備就可以建立socket連接交換數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)的另一部分通信為嵌入式設(shè)備與被控設(shè)備之間的can通信[4-5],通信中所傳送的報(bào)文有四種幀類型,即數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀和超載幀。數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的位場(chǎng)組成,即幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)束,負(fù)責(zé)從發(fā)送器至接收器攜帶數(shù)據(jù);遠(yuǎn)程幀由6個(gè)不同的位場(chǎng)組成,即幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)束,總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀,請(qǐng)求發(fā)送具有同一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀;錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同的場(chǎng)組成,第一個(gè)場(chǎng)是錯(cuò)誤標(biāo)志,用做為不同站提供錯(cuò)誤標(biāo)志的疊加,第二個(gè)場(chǎng)是錯(cuò)誤界定符,任何單元檢測(cè)到一總線錯(cuò)誤時(shí)就發(fā)送錯(cuò)誤幀;超載幀包括超載標(biāo)志和超載界定符兩個(gè)位場(chǎng),用來在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀(或遠(yuǎn)程幀)之間提供一附加的延時(shí)。

下面對(duì)幀格式中重點(diǎn)部分簡(jiǎn)要介紹。幀起始標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始,由一個(gè)單獨(dú)的“顯性”位組成,此部分由控制芯片完。仲裁場(chǎng)包括標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位(RTR)。對(duì)于CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度為11位。RTR位在數(shù)據(jù)幀中必須是顯性位,而在遠(yuǎn)程幀必須為隱性位。對(duì)于CAN2.0,標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的仲裁場(chǎng)不同。在標(biāo)準(zhǔn)格式中,仲裁場(chǎng)由11位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位組成。在擴(kuò)展格式中,仲裁場(chǎng)由29位標(biāo)識(shí)符和替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求位(SRR) 、標(biāo)志位(IDE)和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位組成。仲裁場(chǎng)的作用之一是說明數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀發(fā)送目的地;之二是指出數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀。仲裁場(chǎng)的數(shù)據(jù)由軟件編程配置SJA1000完成?？刂茍?chǎng)由6個(gè)位組成,說明數(shù)據(jù)幀中有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度?？刂茍?chǎng)的數(shù)據(jù)由軟件編程配置SJA1000完成。數(shù)據(jù)場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為0~8個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)場(chǎng)的數(shù)據(jù)由軟件編程配置SJA1000完成。CRC場(chǎng)包括CRC序列,這部分由SJA1000控制芯片完成。應(yīng)答場(chǎng)長(zhǎng)度為兩個(gè)位,包括應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符。由SJA1000控制芯片自動(dòng)完成。每一個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由一標(biāo)志序列界定,這個(gè)標(biāo)志序列由7個(gè)“隱性”位組成。這部分由SJA1000控制芯片自動(dòng)完成。

總之,仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)由軟件編程配置SJA1000完成;幀起始、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)束由CAN總線控制芯片SJA1000自動(dòng)完成。

需要值得一提的是,數(shù)據(jù)傳輸還應(yīng)注意字節(jié)序的問題,不同的CPU有不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)順序,字節(jié)序分為存儲(chǔ)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序,因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸和不同的CPU平臺(tái),所以應(yīng)留意字節(jié)序。

4 總結(jié)

開發(fā)過程中應(yīng)注意交叉編譯器的版本搭配問題,應(yīng)用程序編譯最好使用與編譯內(nèi)核同樣版本的編譯器;關(guān)于字節(jié)序的問題應(yīng)仔細(xì)調(diào)整。

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