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

2系統(tǒng)設(shè)計

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

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

2．3軟件設(shè)計本設(shè)計中選用支持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)就可以實現(xiàn)紅外通信模塊的驅(qū)動。其程序流程圖如圖4所示。軟件設(shè)計時需要注意的主要是在串口初始化時要將紅外所對應(yīng)的串口設(shè)置為IrDA模式，并使能紅外無線通信功能。

3實驗數(shù)據(jù)測試

數(shù)據(jù)通信的主要關(guān)注點(diǎn)就是通信的誤碼率、角度、有效距離以及波特率等。誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(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)計的模塊在數(shù)據(jù)傳輸過程中，誤碼的產(chǎn)生主要與紅外數(shù)據(jù)通信模塊之間的距離以及角度有關(guān)，因此針對不同角度以及不同距離所產(chǎn)生的誤碼率做出實驗測試。測試過程中將通信波特率設(shè)置為紅外數(shù)據(jù)通信可接受的最高波特率115200?？偣矞y試10次，每次發(fā)送100Byte十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，對測試數(shù)據(jù)取平均值處理之后如表1、表2所示。由圖5可知，當(dāng)2紅外模塊距離小于120cm時，數(shù)據(jù)能夠無誤碼地傳輸;模塊距離在140～190cm范圍時，接收模塊能夠接收到數(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，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，模塊之間數(shù)據(jù)能夠無誤碼地傳輸;當(dāng)2模塊間角度在40°～60°范圍內(nèi)時，接收模塊接收到的數(shù)據(jù)為亂碼或者數(shù)據(jù)接收不全;當(dāng)角度大于60°，接收模塊完全接收不到數(shù)據(jù)。由測試結(jié)果可知，本設(shè)計紅外通信模塊可以在35°、120cm的范圍內(nèi)無誤碼的有效傳輸。采用RS485級聯(lián)時可以實現(xiàn)100m內(nèi)紅外信號的全覆蓋，并且可以實現(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，通信行業(yè)的發(fā)展方向是實現(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、移動電話、固定電話三個網(wǎng)絡(luò)并存的格局。同時視頻會議、增值業(yè)務(wù)、信息服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)咨詢、大容量存儲的需求已成為數(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)市場對數(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)項目的銷售、設(shè)計、施工或維護(hù)等工作。系統(tǒng)集成是指為實現(xiàn)目標(biāo)而將某一子系統(tǒng)或多個系統(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)的各個分立的硬件、軟件進(jìn)行改進(jìn)和改造，使之組合成為一個統(tǒng)一、實用、高效、可靠的整體?？蛻舻木W(wǎng)絡(luò)項目是根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)設(shè)計而來的，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)通信知識外，還需要相關(guān)的產(chǎn)品知識、軟件應(yīng)用、現(xiàn)實使用案例等。系統(tǒng)集成企業(yè)對數(shù)據(jù)通信專業(yè)學(xué)生的需求最為廣闊，對應(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)信息化項目的時候能夠提出專業(yè)指導(dǎo)意見。我國99%的企業(yè)是中小型企業(yè)，中小企業(yè)的特點(diǎn)是一個員工身兼數(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)對數(shù)據(jù)通信人才的要求主要表現(xiàn)在對公司基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、存儲備份與計算機(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)行中每一天都會產(chǎn)生許多重要數(shù)據(jù)，例如財務(wù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、對外服務(wù)數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)要集中保存在存儲陣列中，防止單硬盤損害或者是災(zāi)害事故發(fā)生時，能夠及時、完整地將數(shù)據(jù)恢復(fù)回來。

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)生動手能力，對理論知識掌握的要求不高。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，對理論基礎(chǔ)知識的要求并不高；而商的售后支持工作注重的是學(xué)生的實際動手能力與解決問題能力，學(xué)生可以在學(xué)校的實驗室中對數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品進(jìn)行操作練習(xí)，在實際操作中將課堂知識融會貫通，達(dá)到相應(yīng)的職位能力要求。

1．4運(yùn)營商、服務(wù)提供商企業(yè)在運(yùn)營商、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)營商提供的服務(wù)包括兩方面：一個是硬件設(shè)備的安裝、調(diào)試、巡檢與維護(hù)；另一個是增值業(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、防火墻和小型機(jī)等相關(guān)產(chǎn)品，目前設(shè)計的數(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，學(xué)生畢業(yè)后到運(yùn)營商或相關(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和實踐設(shè)備操作經(jīng)驗。

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)通信基本原理和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備對數(shù)據(jù)通信設(shè)備和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的檢測、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)知識解決實際問題的能力；基本的信息檢索和利用能力；計算機(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)實務(wù)操作技能，在實踐工作中靈活運(yùn)行；具有較全面的通信技術(shù)知識，具備工程施工管理能力；能夠運(yùn)用所學(xué)知識對數(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，突出實踐能力培養(yǎng)來設(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。把實踐操作過程提煉為“典型工作任務(wù)”，采用“項目+任務(wù)”模式構(gòu)建課程設(shè)置，將真實的“項目、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．配套實訓(xùn)環(huán)境

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

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

5．師資隊伍建設(shè)高職院校通過制定相應(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)師資隊伍建設(shè)，引培并舉，注重校企合作和雙師型教師隊伍建設(shè)，使數(shù)據(jù)通信專業(yè)真正貼近市場、貼近社會。

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)隊各成員分工協(xié)作能力培養(yǎng)，提高團(tuán)隊內(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)師資隊伍建設(shè)。（1）選派專業(yè)骨干教師到企業(yè)參加實踐，提高數(shù)據(jù)通信專業(yè)的實踐能力。（2）鼓勵專業(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)隊的教學(xué)和科研能力。（3）與企業(yè)共建專業(yè)實驗實訓(xùn)基地，從而為教師自身實踐的鍛煉提供保障。

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)師資隊伍建設(shè)當(dāng)中。（1）邀請企業(yè)專家或高職高專名師到學(xué)院進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，為教師營造學(xué)術(shù)氛圍，調(diào)動教師參與數(shù)據(jù)通信專業(yè)師資隊伍建設(shè)的主動性。（2）高薪聘請企業(yè)專家到學(xué)院工作，積極推進(jìn)數(shù)據(jù)通信專業(yè)師資隊伍建設(shè)的進(jìn)程。

5．4加強(qiáng)國內(nèi)外各院校之間交流，相互促進(jìn)，共同發(fā)展。國外許多國家高等職業(yè)教育發(fā)達(dá)，很多成熟的經(jīng)驗值得學(xué)習(xí)與借鑒，應(yīng)該加強(qiáng)與國外院校的交流與合作。（1）派遣教師出國培訓(xùn)與交流，通過加強(qiáng)相互間的合作與交流，引進(jìn)國外先進(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)自動化的興起和過程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而生。它是計算機(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、?？刂萍斑壿嫞还S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)動作情況、故障報警及時間順序記錄。因此系統(tǒng)中總站與從站各個設(shè)備之間的通訊，是系統(tǒng)控制過程中的重要一環(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)中的通信對系統(tǒng)通信原理進(jìn)行簡單介紹。

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，進(jìn)行程序編寫，設(shè)置各項參數(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，為實現(xiàn)分散控制和集中管理，控制系統(tǒng)的各個部分必定要相互進(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

在實際通信中，操作時很難保證數(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)送過程和接受過程同步，不發(fā)生累計誤差造成的錯位?？梢愿鶕?jù)實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個起始位，7、8個數(shù)據(jù)位，1個奇偶校驗位（可省略），1、2個停止位組成。在通信開始之前，通信雙方需要對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，也不會因兩臺設(shè)備之間的時鐘脈沖周期的積累誤差而導(dǎo)致收發(fā)錯位。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個同步字符，若干個數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗字節(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，使接收方得到與發(fā)送方完全相同的接收時鐘信號。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)可以沿兩個方向傳送，每一個站既可以發(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控制通信過程。

發(fā)送指令（XMT）啟動自由端口模式下數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送。通過指定的通信端口，發(fā)送存儲在TBL中的信息（最多255個字符）。發(fā)送結(jié)束時可以產(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個字符）。通過指定端口，接收的信息存儲在TEL中。在接收完最后一個字符時，或每接收一個字符均可產(chǎn)生一個中斷。

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DIP開關(guān)，各個位功能如表1所示。

4 結(jié)束語

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)提升一個新的階段。通過功能強(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)實的教學(xué)效果并不令人滿意。它是高職計算機(jī)相關(guān)專業(yè)必修的重點(diǎn)課程，是一門理論性，實踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程，為了使計算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)適應(yīng)社會需求，將從計算機(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的能力。

一、課程的主要特點(diǎn)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計算機(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國家高新技術(shù)的發(fā)展水平，是其現(xiàn)代化程度和綜合國力的重要標(biāo)志。在以信息化帶動工業(yè)化和工業(yè)化促進(jìn)信息化的進(jìn)程中，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)扮演了越來越重要的角色。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)計與案例分析等內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計算機(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。因為數(shù)據(jù)通信是計算機(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，還應(yīng)具有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析與設(shè)計的初步能力。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀

作為一門高職計算機(jī)專業(yè)的必修課，目前課程的教學(xué)存在三個比較大的問題：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，難度大，相對枯燥，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)動不充分，課堂互動性不足等問題。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)，傳授其中的知識點(diǎn)，但對于學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力沒有適當(dāng)?shù)年P(guān)注。與此相對的是，計算機(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)的實際問題，對于用人單位用人的一項硬件指標(biāo)。這些能力培養(yǎng)的忽略。對于今后學(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)基本概念和知識的學(xué)習(xí)。計算機(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)，無論從軟硬件、通信哪那一個方面講。都是一個復(fù)雜的系統(tǒng)。因此，要在有限的學(xué)時內(nèi)完成教學(xué)，內(nèi)容的安排非常重要。我們根據(jù)目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r，對教學(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，刪去一些過時的網(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)，或者參與社會上的網(wǎng)絡(luò)工程，積累工程經(jīng)驗，豐富上課內(nèi)容。教師在備課過程中力求對內(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、市場調(diào)研、專業(yè)技能訓(xùn)練等，使學(xué)生通過認(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)已有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的問題，提出改進(jìn)方案，或為企業(yè)設(shè)計滿足實際需求的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。最后由指導(dǎo)老師對學(xué)生提出的企業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方案進(jìn)行講評，指出其設(shè)計方案的優(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)生對本課程的內(nèi)容更進(jìn)一步的了解，主要是加深學(xué)生對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識應(yīng)用的興趣愛好。

課外閱讀輔導(dǎo)：將相關(guān)的著名計算機(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，及時推薦給學(xué)生，以進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)生的獲得知識面。

案例討論：在教案中準(zhǔn)備不同的現(xiàn)實經(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，充實了學(xué)生的動手能力，讓學(xué)生了解實際，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)計的思路、組網(wǎng)技術(shù)、主要硬件及軟件等內(nèi)容，現(xiàn)場演示設(shè)備的操作與調(diào)試，其目的是使學(xué)生對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有感性認(rèn)識。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃晨.高職計算機(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，計算機(jī)已經(jīng)從成為最基本的基礎(chǔ)設(shè)施，成為各個行業(yè)不可或缺的必需品，也推動我國社會不斷地向信息化、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，我國在2016年初，網(wǎng)民高達(dá)6.88億，這些說明了互聯(lián)網(wǎng)在我國社會中得到了廣泛的應(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于信息的傳播速度和效率，推動了人們在社會經(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)、趨勢判斷，也都逐漸向互聯(lián)網(wǎng)的各個信息數(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)和財產(chǎn)經(jīng)濟(jì)帶來了很大的威脅。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)攻擊帶來的危害，對于人們的信息傳輸中的數(shù)據(jù)安全保護(hù)來說，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2.HTTP協(xié)議

HTTP協(xié)議是實現(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)報文來實現(xiàn)的，即客戶端向服務(wù)器發(fā)送的請求報文以及服務(wù)器向客戶端發(fā)送的相應(yīng)報文。如題1所示，為HTTP協(xié)議的請求報文和響應(yīng)報文的格式圖。

圖1 HTTP協(xié)議的請求報文與響應(yīng)報文格式

如圖1所示，當(dāng)使用HTTP協(xié)議通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸時，需要根據(jù)HTTP請求報文和HTTP響應(yīng)報文的格式進(jìn)行信息傳輸。一般的，通信報文主要分兩部分，協(xié)議頭和協(xié)議主體。協(xié)議頭部內(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)議的請求報文頭部，主要包含了HTTP請求的方法，URL地址版本等信息，其中HTTP請求方法是請求的主要功能，常見的HTTP方法有POST、GET，此外還HEAD、PUT、DELETE、TRACE等方法，其中GET方法是方法是針對網(wǎng)頁的固定內(nèi)容，請求服務(wù)器中的對應(yīng)數(shù)據(jù)，請求標(biāo)示會顯示在URL中，而POST方法則是在網(wǎng)頁固定內(nèi)容，添加網(wǎng)頁中獲取的新數(shù)據(jù)的方法，PUT方法則是請求服務(wù)器存儲網(wǎng)頁內(nèi)的數(shù)據(jù)，存儲標(biāo)識會顯示在URL中。HTTP請求報文的URL內(nèi)容則是顯示了請求內(nèi)容在服務(wù)器中存儲的相對路徑，從而讓服務(wù)器按照請求的URL地址去查找相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。HTTP響應(yīng)報文的頭部則是包含了HTTP協(xié)議版本、狀態(tài)碼等，響應(yīng)報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)報文中，狀態(tài)碼是針對請求報文的響應(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)接受請求，并開始后續(xù)處理，以2開頭的狀態(tài)碼表示請求成功，主體內(nèi)包含響應(yīng)數(shù)據(jù)，以3開頭表示請求內(nèi)容與URL路徑不匹配，需要重定向到其他路徑來獲取內(nèi)容，以4開頭表示客戶端錯誤導(dǎo)致請求失敗，以5開頭表示服務(wù)器端錯誤導(dǎo)致請求失敗。

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?，而且為了實現(xiàn)HTTP協(xié)議的高安全性，一般會在80端口構(gòu)建防火墻來過濾通信數(shù)據(jù)包，對非HTTP協(xié)議的傳輸報文，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)，就是實現(xiàn)通過HTTP協(xié)議構(gòu)建專門的傳輸通道，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。假設(shè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的兩臺計算機(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)議下的隧道的實現(xiàn)，首先要在兩臺機(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)器中的某個程序想通過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求，防火墻將會將請求攔截。在HTTP協(xié)議隧道技術(shù)下，計算機(jī)A上面的隧道程序會將該請求進(jìn)行處理和封裝，將其轉(zhuǎn)變成一個正常的HTTP請求，通過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)的防火墻對該HTTP報文進(jìn)行分析時，會認(rèn)為該報文為HTTP請求而允許通過，B機(jī)器接收到報文后，運(yùn)行的隧道程序或服務(wù)會將其解析，轉(zhuǎn)變成FTP的文件請求，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)報文仍需要經(jīng)過相同的處理和封裝，將其發(fā)送到A機(jī)器，A機(jī)器接收到報文后，會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，繞過防火墻實現(xiàn)兩個局域網(wǎng)內(nèi)的計算機(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)將非法報文進(jìn)行處理和封裝，轉(zhuǎn)變成正常的HTTP傳輸報文來實現(xiàn)隧道的建立，進(jìn)而實現(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) 相量測量裝置 廣域測量

20世紀(jì)90年代初，借助于全球定位系統(tǒng)(GPS)提供的精確時間，同步相量測量裝置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PMU。現(xiàn)場試驗、運(yùn)行以及應(yīng)用研究的結(jié)果表明：同步相量測量技術(shù)在電力系統(tǒng)狀態(tài)估計與動態(tài)監(jiān)視、穩(wěn)定預(yù)測與控制、模型驗證、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量裝置的原理及其應(yīng)用。

1　同步相量測量技術(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，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算出相量。對三相相量，微處理器采用對稱分量法計算出正序相量。依照IEEE標(biāo)準(zhǔn)1344—1995規(guī)定的形式將正序相量、時間標(biāo)記等裝配成報文，通過專用通道傳送到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)集中器。數(shù)據(jù)集中器收集來自各個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、無線電、微波、公共電話、蜂窩電話、數(shù)字無線等。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)字信號處理、同步通信是同步相量測量技術(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量的精度。

4　參考文獻(xiàn)

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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：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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)的實際需求，應(yīng)加強(qiáng)各種仿真技術(shù)的合理使用，實現(xiàn)雷達(dá)電子對抗異構(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)對雷達(dá)電子對抗異構(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)的實際應(yīng)用范圍。

1 雷達(dá)對抗的基本原理及方法

1.1 雷達(dá)對抗的基本原理

所謂的雷達(dá)是指通過運(yùn)用測定目標(biāo)對電磁波反射現(xiàn)象來找出目標(biāo)位置的設(shè)備。雷達(dá)的工作過程為：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將會散射，雷達(dá)接收機(jī)將會接收到經(jīng)過調(diào)制后的反射回波，通過信號處理方式得出被測目標(biāo)的相關(guān)信息。雷達(dá)對抗的基本原理是：性能可靠的雷達(dá)對抗設(shè)備通過偵察的方式接收到目標(biāo)雷達(dá)發(fā)出的電磁信號，進(jìn)而對這些電磁信號進(jìn)行全面地分析與處理，獲得目標(biāo)雷_的各個參數(shù)，結(jié)合雷達(dá)信號處理專業(yè)知識，獲取目標(biāo)雷達(dá)的各種狀態(tài)信息，最終將分析結(jié)果及時地傳送給干擾機(jī)及相關(guān)設(shè)備的過程。雷達(dá)對抗的基本條件有[1]：（1）像空間領(lǐng)域發(fā)送電磁信號；（2）接收機(jī)在一定的時間內(nèi)接收到強(qiáng)度高的電磁信號；（3）目標(biāo)雷達(dá)的各個參數(shù)、狀態(tài)信息處于雷達(dá)對抗設(shè)備能夠處理的范圍內(nèi)。

1.2 雷達(dá)對抗的基本方法

結(jié)合雷達(dá)對抗的基本原理及條件，可以選擇不同的雷達(dá)對抗方法，實現(xiàn)對目標(biāo)雷達(dá)參數(shù)與狀態(tài)信息的采集、處理。雷達(dá)對抗的基本方法主要包括[2]：（1）采取有效的措施及時地破壞目標(biāo)雷達(dá)探測電磁波傳播路徑；（2）將產(chǎn)生的各種干擾信號發(fā)送到雷達(dá)接收即中，擾亂雷達(dá)對目標(biāo)信號的實時檢測，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

作為一種可靠的實時網(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時數(shù)據(jù)，滿足雷達(dá)對抗設(shè)備的實際需求。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)測性能強(qiáng)；軟硬件平臺適用3范圍廣、傳輸糾錯能力強(qiáng)；可以滿足中斷信號的實際需求。

反射內(nèi)存網(wǎng)正常工作時內(nèi)部的反射內(nèi)存板卡對各種傳輸介質(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，確保計算機(jī)向反射內(nèi)存板輸入數(shù)據(jù)時數(shù)據(jù)能夠在相同內(nèi)存地址的作用下存儲到指定的位置，在滿足安全訪問條件的前提下其它的計算機(jī)在可以隨時訪問這些數(shù)據(jù)，優(yōu)化反射內(nèi)存版讀寫方式。同時，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，通過軟件代碼編寫方式能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)讀、寫，滿足了實時系統(tǒng)快速反應(yīng)周期的多樣化需求[3]。與此同時，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)，確保了分布實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕３至朔植脊?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)，通過對計算機(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)想過的系統(tǒng)，進(jìn)而進(jìn)行分析、評估、維護(hù)等方面的綜合性技術(shù)。

雷達(dá)對抗系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的主要特征有：（1）動態(tài)性?？梢詫κ挛锏膭討B(tài)過程進(jìn)行描述，實現(xiàn)連續(xù)事件與離散事件的有效分析；（2）分布性、系統(tǒng)性及實時性。復(fù)雜的仿真系統(tǒng)是由多個分布式計算機(jī)共同組成的；建模與仿真可視為一個完整的系統(tǒng)，是由多種關(guān)系共同組成的；仿真系統(tǒng)構(gòu)建時需要充分考慮實時性需求，并將時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)建中包含了多個模型，不同的信息之間交互性強(qiáng)；一個完整的仿真系統(tǒng)中包含了多個視圖、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際需求。

在構(gòu)建可靠的雷達(dá)電子對抗異構(gòu)系統(tǒng)過程中，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，需要加強(qiáng)對武器裝備仿真、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)的實際應(yīng)用范圍。

4 基于反射內(nèi)網(wǎng)橋接的雷達(dá)電子對抗異構(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)。通過對不同集成技術(shù)及仿真系統(tǒng)實際作用的分析，可以結(jié)合不同顆粒度的建模方式實現(xiàn)建模分析；（2）仿真實現(xiàn)方式異構(gòu)。通過對計算機(jī)模擬及其它模擬方式的適應(yīng)，有利于實現(xiàn)聯(lián)合試驗仿真系統(tǒng)構(gòu)建；（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的異構(gòu)，結(jié)合不同仿真試驗對象的實際需求，應(yīng)注重RTI以太網(wǎng)及系統(tǒng)時鐘實時網(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)對抗性能。基于反射內(nèi)網(wǎng)構(gòu)成的雷達(dá)電子對抗異構(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)電子對抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)，需要充分考慮作戰(zhàn)效能層面的實時模擬及射頻信號方面的實物模擬。作戰(zhàn)效能層面的實時模擬有利于計算機(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)對點(diǎn)通信模式，滿足逼真度強(qiáng)、超實時仿真實驗需求；視頻信號層面的實物模擬仿真分系統(tǒng)依賴性系統(tǒng)時鐘與射頻電纜相結(jié)合的聯(lián)結(jié)方式，增強(qiáng)了仿真系統(tǒng)模擬的實時性。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)電子對抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)構(gòu)建中需要充分地考慮模擬實時性、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現(xiàn)實時交互，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，有利于實現(xiàn)雷達(dá)電子對抗異構(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，設(shè)置好的每個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)。通過對基于反射內(nèi)存卡應(yīng)用軟件的合理使用，有利于實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)所有數(shù)據(jù)的讀寫交互，確保@些數(shù)據(jù)能夠在最短的時間內(nèi)被處理，保持?jǐn)?shù)據(jù)與時間的同步性[5]。

在處理時鐘數(shù)據(jù)的過程中主要依賴于半實物橋接席位，促使雷達(dá)能夠?qū)z測到的目標(biāo)信息及時地寫入發(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地讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)。在雷達(dá)電子對抗異構(gòu)仿真控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過對反射內(nèi)存網(wǎng)原理的利用，可以對時鐘信息進(jìn)行實時的讀取，提高不同節(jié)點(diǎn)時間推進(jìn)過程中節(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)計階段、試驗運(yùn)行階段、綜合效能評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)電子對抗異構(gòu)仿真系統(tǒng)運(yùn)行的不同方式主要包括：（1）時間受限方式；（2）時間控制方式；（3）時間控制與時間受限相結(jié)合方式；（4）時間控制與時間不受限方式。通過這些不同運(yùn)行方式的合理使用，可以為雷達(dá)電子對抗異構(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，實現(xiàn)對目標(biāo)物的實時追蹤與鎖定。

5 結(jié)語

綜上所述，這些不同的集成技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)電子對抗異構(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)爭戰(zhàn)略計劃制定與實施的實際需求。因此，需要結(jié)合當(dāng)前部隊深化改革及國防事業(yè)快速發(fā)展的要求，健全軍隊指揮管理體系，增強(qiáng)作戰(zhàn)訓(xùn)練計劃制定合理性，提高雷達(dá)電子對抗異構(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)場作戰(zhàn)水平的了良好性，為部隊電子對抗能力的全面提高打下堅實的基礎(chǔ)。與此同時，需要在雷達(dá)電子對抗異構(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)在未來電子戰(zhàn)場的各種優(yōu)勢，促使我國軍隊整體作戰(zhàn)水平能夠始終保持在更高的層面上。

參考文獻(xiàn)

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[3]彭春光.基于語義交互和動態(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)計與實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].國防科學(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;編碼;譯碼;漢明碼;KeilC51

中圖分類號:TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,無線數(shù)字通信的應(yīng)用越來越廣泛。鋼絲繩張力檢測系統(tǒng)就是一個很好的例子。此系統(tǒng)將數(shù)字無線通信、測量和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起,其功能是將電梯、纜車或提升機(jī)鋼絲繩張力檢測信息通過測力傳感器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號, 通過數(shù)據(jù)采集處理與移動數(shù)據(jù)通信發(fā)射裝置,在接收端經(jīng)過數(shù)據(jù)接收與數(shù)據(jù)處理等裝置,對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和計算,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。若某個信息位錯,引起幾組奇偶校驗結(jié)果均出錯,由此根據(jù)奇偶組的檢錯,確定誤碼信息位及誤碼性質(zhì)。

一般說來,若碼長為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個監(jiān)督位構(gòu)造出r個監(jiān)督關(guān)系式來指示一位錯碼中的n種可能位置,則要求:

1.2 設(shè)計思想

在提升機(jī)鋼絲繩張力檢測系統(tǒng)中需要同時檢測好幾根鋼絲繩的張力均衡情況,因此在傳送數(shù)據(jù)的時候需要將這幾路信號連續(xù)傳送出去。在測力傳感器將檢測信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后,鋼絲繩張力無線檢測系統(tǒng)上位機(jī)用來對這些數(shù)字信號進(jìn)行編碼。在數(shù)據(jù)接收端,下位機(jī)則用來進(jìn)行譯碼取出有效數(shù)據(jù)。

假定數(shù)據(jù)塊長度為8個字節(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

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 個碼元,s0 s1 s2 s3 表示四個監(jiān)督關(guān)系式中的校正子。則s0 s1 s2 的值與錯碼位置的對應(yīng)關(guān)系可以規(guī)定如表2 所示(當(dāng)然我們可以規(guī)定成另外一種對應(yīng)關(guān)系)。s3的值在下面1.2.2譯碼設(shè)計這一節(jié)中確定。

由表1知,發(fā)送編碼時,按下式?jīng)Q定監(jiān)督位

當(dāng)s3為0時表示沒有錯碼或者有兩個錯碼

當(dāng)s3為1時表示存在一個錯碼

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

討論:

(1)s3=0

當(dāng)s2s1s0不為000 (即a1,a2………a7中有一個錯碼)

當(dāng)s2s1s0為000(即a1,a2………a7中沒有錯碼)

沒有錯碼

(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錯碼檢測兩個錯碼的要求。下面進(jìn)一步討論在Keil C51進(jìn)行C語言編程實現(xiàn)。

2 軟件實現(xiàn)

上述設(shè)計思想可以通過一定的數(shù)字邏輯器件來實現(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現(xiàn)的方法,能夠在不增加任何硬件的情況下,完成錯碼的糾正和檢測,從而也更好地改善了傳輸系統(tǒng)的性能。

軟件實現(xiàn)的基本思想:先構(gòu)造一個編碼表,因此數(shù)據(jù)的編碼可以通過查表來實現(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,通過計算校正因子,判斷接收數(shù)據(jù)有無錯誤,若有一個錯誤,則通過表2確定錯碼位置,然后用取反指令即可。若有兩個或以上錯誤,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)傳輸過程中用軟件實現(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,先送一個“AA”信號,B機(jī)收到后回答一個“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,再對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼,完成數(shù)據(jù)位錯碼的檢測和糾正,當(dāng)檢測到兩個或兩個以上錯碼時,向A機(jī)回送“CC”,重新接收數(shù)據(jù)塊長度。

在實時的,動態(tài)的單片機(jī)級的通信中要有快速的算法。因為在動態(tài)中位與位的時距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程,否則,現(xiàn)有的碼未檢測完畢,下一個碼已經(jīng)到了。在Keil C51中運(yùn)行上述程序,運(yùn)行時間僅為幾十微秒,速度較快,可以滿足要求。

至此,整個檢測誤碼糾正誤碼過程結(jié)束。

3 結(jié)語

單片機(jī)之間通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,由于工業(yè)現(xiàn)場的各種干擾,使得串行數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常出現(xiàn)誤碼,從而影響整個提升機(jī)鋼絲繩張力檢測系統(tǒng)的可靠性。本文結(jié)合漢明碼和奇偶校驗碼編碼思想,構(gòu)造了一種糾正一位錯碼檢測兩位錯碼的編碼算法。通過軟件實現(xiàn)提高了整個傳輸系統(tǒng)的性價比。

參考文獻(xiàn)

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[3]李群芳,黃建. 單片微型計算機(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)不依賴于計算的復(fù)雜性來保證通信安全，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安全的，并且這種密鑰是具有絕對隨機(jī)性的，從原理上無法破解。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)水平和計算能力的提高受到威脅，所以不僅是現(xiàn)在，而且在未來利用量子密碼系統(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?，提高?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，是一個值得研究和發(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，會采用專線進(jìn)行保密的數(shù)據(jù)通信，會添加防護(hù)設(shè)備，增加一道安全措施。設(shè)備首先需要通過證書機(jī)制，完成身份認(rèn)證過程，然后將一端產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)通過非對稱密碼學(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)，這樣就完成了對稱密鑰的分發(fā)過程。由于目前的對稱密鑰分發(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，通過制定一整套完善的量子對稱密鑰傳輸、同步、中繼等協(xié)議，使得防護(hù)設(shè)備可以使用QKD系統(tǒng)提供的對稱量子密鑰，對目前系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時量子加解密處理。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)用場景下的量子密鑰分配、存儲和管理機(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。該場景下的兩個用戶之前數(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，可使用一個全通型光量子交換機(jī)，掛接6臺量子網(wǎng)關(guān)，在密鑰生成控制服務(wù)器的調(diào)度下，實現(xiàn)任意兩個設(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)用場景量子加密數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕襟E如下：

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

(2)各個QKD系統(tǒng)必須由唯一的ID號標(biāo)識身份，該QKD與其他的QKD系統(tǒng)進(jìn)行量子密鑰分發(fā)，并且會使用對方ID號對生成的量子密鑰進(jìn)行標(biāo)識和保存。

(3)通過具體的用戶通信進(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)會根據(jù)ID號與用戶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)也會根據(jù)ID號與用戶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，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加解密處理，使保密通信過程完成。

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)要實現(xiàn)“分級管理”的要求，各級數(shù)據(jù)調(diào)度中心以及下屬的各個數(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（理論上只能在上級和下級之間建立加密隧道），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)融入實例

在一級分部調(diào)度中心管理中，加密認(rèn)證設(shè)備需要對相鄰的二級分部使用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：

一級分部調(diào)度中心控制二級分部1和二級分部2的通信網(wǎng)絡(luò)，一級分部與兩個二級分部都可以通過量子集控站，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，一級分部調(diào)度中心與兩個分部之間就可以實現(xiàn)兩兩加密認(rèn)證設(shè)備通過使用量子密鑰進(jìn)行加解密處理的保密通信。該場景下的通信數(shù)據(jù)加解密與傳輸流程如下所示：

(1（)這里一級分部調(diào)度中心簡稱為一級中心；二級分部1簡稱為二分1；二級分部2簡稱為二分2）。

(2)一級中心的集控站與二分1的集控站、一級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，實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)；

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

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

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

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

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

(1)用戶1與二級分部1、用戶2與二級分部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)，實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)；

(2)用戶1需要與一級分部調(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)傳輸給一級分部1；

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

(4)同時，一級分部1可以下發(fā)調(diào)度指令給用戶1，一級分部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)備使用與二級分部1分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行解密，這樣就完成了二級分部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)給一級分部調(diào)度中心為例，主要步驟如下所示：

(1)一級分部調(diào)度中心的集控站與二級分部1下的用戶2，通過它們之間的二級分部1集控站，利用經(jīng)典密鑰中繼的方式，使一級分部調(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)傳輸給一級分部調(diào)度中心；

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

五、結(jié)束語

本文對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)用場景下的量子密鑰分配、存儲和管理機(jī)制實現(xiàn)方案；同時，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)理以及針對量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的密鑰中繼技術(shù)，為實現(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)