数据通信的基本方式范文

导语：如何才能写好一篇数据通信的基本方式，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：数据通信；应用前景；分类；探究

一、数据通信的基本概况

（一）数据通信的基本概念。数据通信是计算机和通信相结合的产物，是一种通过传输数据为业务的通信系统，是一种新的通信方式和通讯业务。数据主要是把某种意义的数字、字母、符号进行组合，利用数据传输技术进行数据信息的传送，实现两个终端之间数据传输。数据通信可以实现计算机和终端、终端和终端以及计算机和计算机之间进行数据传递。

（二）数据通信的构成原理。数据通信主要是通过数据终端进行传输，数据终端主要包括分组型数据终端和非分组型数据终端。分组型数据终端包括各种专用终端，即：计算机、用户分组拆装设备、分组交换机、专用电话交换机、局域网设备等等。非分组型数据终端主要包括用户电报终端、个人计算机终端等等。在数据通信中数据电路主要是由数据电路终端设备和数据信道组成，主要进行信号与信号之间的转换。在计算机系统中主要是通过控制器和数据终端进行连接，其中中央处理器主要用来处理通过数据终端输入的数据[1]。

二、数据通信的分类

（一）有线数据通信。有线数据通信主要包括：数字数据网（DDN），分组交换网（PSPDN），帧中继网三种。数字数据网可以说是数字数据传输网，主要是利用卫星、数字微波等的数字通道和数字交叉复用。分组交换网又称为X.25网，它主要是采用转发方式进行，通过将用户输送的报文分成一定的数据段，在数据段上形成控制信息，构成具有网络链接地址的群组，并在网上传播输送。帧中继网络的主要组成设备是公共帧中继服务网、帧中继交换设备和存储设备[2]。

（二）无线数据通信。无线数据通信是在有线数据的基础上不断发展起来的，通常称之为移动数据通信。有线数据主要是连接固定终端和计算机之间进行通信，依靠有线传输进行。然而，无线数据通信主要是依靠无线电波来传送数据信息，在很大程度上可以实现移动状态下的通信。可以说，无线数据通信就是计算机与计算机之间相互通信、计算机与个人之间也实现无线通信。这主要是通过与有线数据相互联系，把有线的数据扩展到移动和便携的互联网用户上。

三、数据通信的应用前景

（一）有线数据通信的应用。有线数据通信的数字数据电路的应用范围主要是通过高速数据传输、无线寻呼系统、不同种专用网形成数据信道；建立不同类型的网络连接；组件公用的数据通信网等。数据通信的分组交换网应用主要输入信息通信平台的交换，开发一些增值数据的业务。

（二）无线数据通信的应用。无线数据通信具有很广的业务范围，在应用前景上也比较广泛，通常称之为移动数据通信。无线数据通信在业务上主要为专用数据和基本数据，其中专用数据业务的应用主要是各种机动车辆的卫星定位、个人无线数据通信、远程数据接入等。当然，无线数据通信在各个领域都具有较强的利用性，在不同领域的应用，移动数据通信又分为三种类型，即：个人应用、固定和移动式的应用。其中固定式的应用主要是通过无线信道接入公用网络实现固定式的应用网络；移动式的应用网络主要是用在移动状态下进行，这种连接主要依靠移动数据终端进行，实现在野外施工、交通部门的运输、快递信息的传递，通过无线数据实现数据传入、快速联络、收集数据等等。

四、小结

随着网络技术的不断发展，数据通信将得到越来越广泛的应用，数据通信网络不断由分散性的数据信息传输不断向综合性的数据网络方向发展，通过传输数据、图像、语言、视频等等实现在各个领域的综合应用。无论是在工业、农业、以及服务业方面都发挥着重要的作用，展示出广阔的应用前景来。因此，当今时代学习、了解并掌握先进技术对于社会和个人的发展尤为重要。

参考文献

[1]李亚军.浅谈数据通信及其应用前景[J].中小企业管理与科技(上半月),2008(04).

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1.概述

20世纪50年代末，随着电子计算机的发展和广泛应用，一种行的通信技术———数据通信应运而生，它融合了通信技术和计算机技术的基本原理。数据通信技术问世不久，基于X.25建议中分组交换数据通信便随处可见，这就标志着数据通信开始进入了商用化时代。数据通信技术顺应了时展的需要，推动着数字化信息化时代的不断进步，同时，数据通信所采用的技术也越来越先进，应用领域逐步扩展，服务项目越来越多，传输速率越来越高。网络通信的划分方式有多种，按照传输媒体的不同，可以分为有线网络通信和无线网络通信；按照其覆盖的地理范围大小，可划分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN），如图1所示。它们分别采用各自的技术和通信协议，在网络拓朴结构、传输速率、网络功能等方面各有不同。1995年以后，互联网的发展速度更加迅猛，改变了人们的生活方式，甚至思考问题的方式。据统计，2004年互联网用户数比1997年增长了128倍，2006年中国成为世界上互联网用户最多的国家，达到了1.46亿。互联网改变了人们交流和工作的方式，据统计1999年网上交易额为800亿美元，到新世纪初增至3000～10000亿美元。这些新的经济和社会活动方式大大增加了网上的业务流量，使互联网上的数据业务量每月增长10%左右，达到了每6～9个月翻一番的地步。多种数据统计都揭示了同样一个事实，“21世纪是数据的时代”。

2.数据通信的基本原理

数据终端可分为分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）两大类。分组型终端包括计算机、数字传真机、智能用户电报终端（TELETEX）、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、专用电话交换机（PABX）、可视图文接入设备（VAP）、局域网（LAN）等各种专用终端设备；非分组型终端包括个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备（DCE）组成，传输信道按传输的信号类型可分为模拟信道和数字信道，按传输介质的类型可分为有线信道和无线信道，按使用的方式可分为专用信道和公用信道。传输信道不同，数据终端设备的类型和作用也会有差异。如果传输信道为模拟信道，DCE通常就是调制解调器（MODEM），其作用是进行模拟信号和数字信号的转换；如果传输信道为数字信道，DCE的作用则是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除；专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路，中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。

3.数据通信的交换方式及适用范围

3.1电路交换

电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨该电路。此类数据通信交换方式适用于一次接续后、长报文的通信。起初是应用于公用电话网和公用电报网中，经过技术改良，提高了数据传递速率后，又应用到公用数据通信网络中。技术改良后的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网，具有实时性强、延迟很小、交换成本较低等优点，但也存在着缺点，如线路利用率低等。

3.2报文交换

报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种数据通信的交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。报文交换的存储-转发方式具有中继线和电路利用率高的优点，但需要指出的是，这种交换方式网络传输时延大，占用的内存与外存空间大，因而不适用于系统安全性高、网络时延较小的数据通信。3.3分组交换分组交换是将用户发来的整份报文分割成若于个定长的数据块，将这些分组以存储-转发的方式在网内传输。它是在存储-转发方式的基础上发展起来的，具有电路交换和报文交换的优点，适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速率终端间通信。分组交换方式严格限制分组长度，保证任何用户都不能独占传输线路几十毫秒，因而它非常适合于交互式通信。另外，分组交换方式根据需要动态地获得和释放频带，提高了链路的利用率。分组交换方式的缺点是分组在路径的每个结点上有迟延，而且这种迟延是可变的，随负荷的增加而变大。

4.数据通信的发展趋势

数据通信服务中，个人通信要做到通信服务到个人，而不是服务到配置固定号码的电话机，因此个人通信所使用的电话号码应该在世界范围内是唯一的，如同注册国的个人身份证号码一样。个人通信还要求不受任何时间和地点的限制，因此它往往是与数字卫星通信或光纤通信系统有机地联系在一起，构成全球通信网。目前已经提出许多种实现个人通信的方案，其中以国际电信联盟所提出的未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）为最典型，它是面向二十一世纪的新一代移动通信系统，即个人通信系统。按照设计目标，它所组成的网络应该在任何地点（包括室内或室外，乡间或城市，固定点或移动点），能够传输任何类型的信息（包括文字、数据、语音或图像），提供多种接口标准和通信协议，并能够与国际卫星通信网或宽带综合数字业务网相连的全球通信信息网络。在个人通信系统中广泛应用数字调制和无线网络技术，以及通信软件的国际通用化和标准化，因此目前大量工作还处在局部试验阶段，但距离真正实用化的时间已经为期不远了。

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1.1数据通信的原理

数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。数据是信息的载体，它是信息的表示形式，数据按一定规则、形式组织起来时，就可以传达某种意义，这种具有某种意义的数据集合就是信息。数据通信就是利用数据传输技术将数据信息传递的一种通信方式。

1.2数据通信的通信方式、交换方式及适用范围

1.2.1数据通信方式①串行通信。发送设备将并行数据转换成串行数据，逐位在通信线上传输并送达接受设备，接收端将数据转换回并行方式，供接收方使用。串行通信传播速度慢，但覆盖面广。②并行通信。并行通信传输在两个设备之间有多个数据位同时使用，发送方将这些数据位通过数据线传给接受方，接受方可同时收到多个数据。并行通信传统速度快，主要用于近距离通信。

1.2.2数据通信交换方式及适用范围①电路交换通信。电路交换是指两台计算机或终端使用一条相同的物理链路进行信息传输，且该链路是一直使用的、不与其他终端共享的。该电路交换方式实时性强，成本低，一般在一些公用的电话、电报、数据网等网络中使用。②报文交换通信。报文交换通信是在线路较忙时先把用户的报文存储于交换机中，当输出电路负载小时再将该报文传送到接收方。报文交换通信方式适用于终端之间传输速率或协议不同的数据通信，可提高电路利用率。③分组交换通信。分组交换通信是把接受到的整份报文分为几个数据包，先分组储存在中转器内，然后再转发到接收方。分组交换通信传输成本低，传输质量高，适合比较大的数据信息。

2数据通信的分类

2.1有线数据通信

2.1.1数字数据网数字数据网的基础是数字传输网络，它是以光缆、数字微波、数字卫星电路为基础，通过数字传输而形成的一个具有优秀传输质量、利用率高、价格便宜的一种有线数字传输。

2.1.2分组交换网分组交换网是一种新型的交换网络，同时它也是有线数据通信的基础网络。它的原理是将一条信息平均分成多分并分组，以组的形式储存转发，因此它的交换延时较低，具有实时通信功能，并且它在同一条电路上开放多条虚拟电路，由此多个用户就可以同时利用信息。

2.1.3帧中继网帧中继网是由帧中继节点机和传输链路构成的。它将X.25协议规定的网络节点之间、网络节点和用户设备之间每段链路上的数据差错重传控制推到网络边缘的终端来执行。网络只是用于纠错，从而大大简化了节点机之间的处理过程。其功能特点为：通过帧中继协议以帧的方式进行数据传送；传输链路通过逻辑连接，实现了动态分配；处理效率很高，信息处理量比较大，通信的延时较低；采用了简化的分组交换技术提供PVC/SVC。

2.2无线数据通信

无线数据通信不依赖于有形媒介进行信息传递，而是利用无线电波的传播传递信息，不限于终端是否固定，可实现移动状态下的通信。无线数据通信是在有线数据通信的基础上发展起来的，通过与有线数据网相联，使移动用户拥有有线数据网路的功能。

3数据通信的应用

3.1有线数据通信的应用

3.1.1数字数据电路（DDN的应用范围有：①可提供一定强度的中高速数据通信业务。例如局域网互联、大中型主机互联、ISP等。②为分组交换网提供中继电路。③提供点对点、一点对多的业务。④提供中继帧的业务。同时也扩大了DNN的业务范围。⑤提供语音、图像等通信。⑥提供虚拟专用业务。其应用的领域很广泛，各种领域均能发现它的影子。它不仅适用于气象、公安、铁路、医院等行业，也涉及到一些实时性较强的数据交换，如证券业、银行等。还有无线移动通信网利用了DDN联网后，也提高了网络的可靠性和快速自愈能力。

3.1.2分组交换网的应用提供了SVC和PVC，其分组的业务资费比较便宜，是架设内部广域网最经济的一种选择。可单点也可多点连接，在建立多点连接时代替昂贵的DDN专线，大大缩减了建立多点连接的代价。因为X.25协议比较复杂，所以适用于64K的低速场合。如POS机、邮电部、ChinaPAC等。

3.1.3帧中继技术的应用帧中继有许多好处，其中比较实用的有如下几点：①降低网络互连费用，帧中继能再一条物理链接上提供多条逻辑连接，所以用户接入的费用也相对的降低了。②简化了网络功能，提高了网络性能。帧中继技术采用了光纤数字传输系统，简化了网络处理功能，因此帧中继能明显地改善网络功能和响应的时间，大大缩短了网络延时。它通过充分利用高层协议的性能，简化了物理网络的复杂性，同时也保证了高层网络的各种功能不受到任何的影响。③采用了国际的标准，与各种厂商的产品相互兼容，这也大大提高的帧中继的利用率。因为帧中继的协议比较简单，所以各个厂商在产品之间的兼容性和互通互联性上比较容易实现。帧中继的应用十分广泛，下面是一些应用的例子：①通过LAN进行互联。大约有90%以上的用户采用这种方式连入帧中继网。其比较适合处理LAN用户传送大量的突发性数据。很多大企业、银行、政府部门都是通过这种LAN的方式来将总部与各地分支机构进行WAN互联。②图像传送。帧中继网络的高速率、低延时、低费用等特点受到大多数用户的亲睐，其种种优点比较适合于传输图片和图像等多媒体信息。例如远处医疗系统就采用了这种帧中继网络，因为在远程医疗系统中传送一张普通的X光片就需要占用8MB/s的宽带，而帧中继网在网络延时和费用方面都比较能让人接受。③通过利用帧中继网能够建立一种虚拟专用网。虚拟专用网是一种逻辑网络，在虚拟网内各个节点都能够共享细腻网络内的资源，此数据也仅仅限制在虚拟网内，对于虚拟网外的用户不会产生任何的影响。同时也有利于信息的保密性。

3.2无线数据通信

无线数据通信由于可应用于移动用户，故也称为移动数据通信。它已经在人们的日常生活中普遍应用。无线数据业务一般包括基本数据业务和专用数据业务。基本数据业务常见的有广播、传真、Emai、无线网（WLAN）的建立等。专用业务是某个行业特殊的用途，如GPS汽车导航卫星定位、计算机辅助调度、个人移动数据通信、3G手机网络的普及等，都属于无线数据业务的应用范围。

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[关键词]网络；通信；数据；维护

互联网与生俱有的开放性、交互性和分散性特征使人类所憧憬的信息共享、开放、灵活和快速等需求得到满足。网络环境为信息共享、信息交流、信息服务创造了理想空间，网络技术的迅速发展和广泛应用，为人类社会的进步提供了巨大推动力。然而，正是由于互联网的上述特性，产生了许多安全问题。计算机系统及网络固有的开放性、易损性等特点使其受攻击不可避免。计算机病毒的层出不穷及其大范围的恶意传播，对当今日愈发展的社会网络通信安全产生威胁。

1.数据通信网络与网络安全

1.1数据通信网络

当前数据通信网络的应用来看，对局域网的使用可以说是最为常见，同时也是最普遍的。局域网的在数据通信方面的灵活性及可靠性更高一些。通常在一个单位机构当中，可以采用多个局域网，其中财务部门可以使用局域网来对内部各种财务方面的账目进行集中管理，而人事档案资料的管理，则是通过劳动部门的局域网进行管理，其在数据通信方面所发挥的作用是相对中要的。

1.2网络安全

所谓的网络安全，是指通过网络系统中的各种硬件、软件以及其他的相关数据都受到一定的保护，不受偶然或者是恶意的更改、破坏或者是泄漏，保证网络系统能够连续、可靠地运行，保障网络服务不因各种因素而中断的相关措施。

正如我们所了解的一样，网络是由很多的节点共同构成，而这些节点又包含客户端的终端、一个或者是多个服务端或者是主机，不同的构成之间通过通信系统进行联通，而其中一些通信的信息是可以对外开放的，但还存在一些信息属于私密性的，无法对外共享的。在数据通信网络当中，对于内部专用的网络，通常情况下是很难从外部进行攻击的，但如果单位或者是企业内部的职员要离职，其很可能对内部网络系统进行访问，并窃取相应的信息转卖或者是将此信息传播给其他组织；而对于公共的网络，多数单位或企业都是直接对职工开放，其内部职工不管是在家还是在单位或者是在任何能够上网的场所，都可以对数据通信网络进行直接访问，但这也很有可能使一些网络黑客有机可乘，使其侵入到内部的数据通信网络当中。

不难看出，数据通信网络对于事业单位、企业或者其他组织机构的发展具有相对重要的积极意义，而网络安全对于维护数据通信网络的稳定性，保证数据通信的可靠性与安全性又有着重要的意义。那么，具体来看，维持数据通信网络的稳定究竟有何现实价值？

2.维护数据通信网络稳定的现实意义

网络安全的最终目的是维护数据通信的稳定性与安全性，而数据通信的稳定并不只是一个简单的技术性问题，同时也是一个重要的商业及社会性问题。维护数据通信网络的稳定，并不能像其他的产品一样为企业带来直接的经济效益，但是通过网络安全的提升实现数据通信网络的稳定，却能够使单位或者是企业内部的各种信息得到准确的传输与共享，而这些通信信息对于相关管理部门及决策者而言又是重要的管理基础与决策依据，同时，对于企业而言，数据通信网络的稳定性决定了通信数据的安全性，这不仅影响着企业自身的发展，同时还决定着其在整个行业市场中的竞争力。所以维护数据通信网络的稳定，不仅仅能够保证通信信息的真实性与准确定，同时还能够影响到商业竞争的公平性以及社会生活的稳定性。

但当前，很多单位或者是其也在数据通信网络方面还存在各种潜在的风险，这种网络安全的问题，并不是这些单位或者是企业缺少必要的技术支持与硬件设备，而是在基本原则以及网络的指令授权方面存在一定的疏忽。那么该如何通过网络安全的加强来实现数据通信网络的稳定性呢？

3.提升网络安全，加强数据通信网络维护

要提升网络安全，加强数据通信的网络维护，实现数据通信的可靠与安全，必须从现有的网络条件入手，对网络安全进行全面的评估，对网络安全存在的威胁及风险进行有效的分析，并通过分析结果采取相应的应对策略，使网络安全指数得到进一步的提高。

3.1对网络的安全性进行评估

数据通信网络的构建与运用主要是为单位或者是企业的相关人员体统一个数据平台，让相关人员可以通过这一平台顺利地获取自己所需要的各种数据并保证相关数据的安全性。而要确保数据通信网络的可靠性，首先应带对网络的安全性进行基本的评估，使用安全要求的评估方式来对一些潜在的用户群及信息源进行基本识别，为保证数据通信的安全性要求，评估必须全面、细致，保证其准确性与有效性，相关人员要对评估结果进行相应的审核与检测；与此同时，对于评估的结果，需要依照网络环境以及信息化的变化进行相应的调整或者是从新评估，使相关技术人员对数据通信网络的安全性进行全面的掌控。

3.2分析网络安全存在的威胁与风险

网络安全主要针对，的是数据信息网当中的数据信息、软件及硬件设备等，而在网络环境当中，IP地址的非法防卫及恶意攻击可可以使外界人员进入到数据通信网络系统当中，对系统当中的相应数据进行破坏与窃取，而要保证数据信息的真实性不受到各种潜在威胁及风险的威胁与破坏，就必须在网络安全评估的基础上，对数据通信网络中所存在的各种威胁与风险进行提前的分析与查找，通过设置网关限制、访问权限的方式避免外界用户的侵入，而对于系统的漏统等则需要技术进行修补与完善，避免让恶意侵入者有机可乘。

3.3制定解除网络威胁与风险的策略

一般情况下，网络漏洞的出现是影响网络安全的重要因素，而外界的入侵与攻击行为也往往是针对这部分网络操作的系统漏洞而展开。因而要维持数据通信网络的稳定，就必须制定出能够修补系统漏洞，接触网络威胁及风险的相关策略，从最关键的服务器着手，找到服务器中所存在的漏洞，做好潜在的预防与保护工作，用病毒的管理方案来预防各种计算机病毒的恶意攻击、用加密的方式避免恶意窃听、建立防火墙避免地址欺骗与木马病毒的攻击。与此同时，还应当在网络系统当中加入相应的安全应用，例如系统中所安装的各种软件及硬件，不能只是安装必要部分，这样会形成潜在的安全漏洞；尽量不要采取外包战略，将主机与服务器分开，这样很容易使信息数据丢失，出现安全问题。

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GPS车辆监控调度系统中，需要将车辆的定位数据通过无线数据通信平台回传到监控调度中心。常用的无线数据通信平台可以分为两大类：公网和专网。公网指的是GPRS、CDPD、GSM等以用无线数据网，专网则是指为调度系统专门建立的无线通信网。采用公网的GPS系统具有投资小、覆盖面大、系统维护量小等优点，但它的实时性比较差，不能进行GPS差分定位。要用专网的GPS系统对监控目标可采用时分复用方式进行数据传输，充分利用无线频率资源，传输快、实时性好，可进行GPS差分定位，定位精度高。因此专网的GPS车辆监控调度系统尤其适合于公安、消防、公交、金融运钞等对实时性要求高的应用。专网用GPS数传终端在系统中的作用主要是实现GPS差分定位与无线通信。本文介绍用于专网的低成本、高数据率、实时性好、可靠传话音的GPS数传终端的设计方法及其性能、特点。

1 数传终端设计中频率资源的充分利用

在车辆监控调度系统中，频率资源有限，不能为每个终端分配一个频段，通常是所有终端共用一个数据频道。因此，如何复用这一频率资源，使它得到充分利用，增大系统数据通信容量是数传端和系统设计中值得探讨的问题。

常用的单信道复用方法有两种：点名方式和时分复用方式。点名方式是在整个系统中，先由基站终端点名，指定某特定移动终端向它回传数据；在随后的一段时间内，指定的终端回传数据，其它的终端则保持沉默，基站的终端接收数据；然后又由基站终端继续点名。时分复用方式则是在一个时间段内为每一终端分配一个时隙，终端轮流发送数据，到下一时间段，所终端又依次发送，如此循环。点名方式的缺点是由于每次都要基站终端先点名，因此通信效率比较低，数据通信容量比较小，只能应用于比较小的系统。时分复用方式效率比点名方式高，数据通信容量大，但是所有终端需要一个共同的时间基准。在移动通信中，这个基准通常由基站通过单独的信道来提供，这就需要单独的控制信道，对设备要求高。在车辆监调度系统中，不能采用这种方法。考虑到GPS接收模块在进行GPS定位时，同时会得到一个非常准确的全球同步时钟，用它来作为时分通信的时间基准，就可以实现时分复用，而不增加成本和设备复杂度。

在时分通信的GPS车辆监控调度系统中，移动终端发送和接收数据的时候不多，终端常处于空闲状态。而在车辆监控调度系统中，采用数据传输定位信息、话音实现调度功能将大大提高系统性能。因此如果能在半双工的传输平台上，实现既传输数据又传输话音而不相互干扰，将会使整个系统性能在不增加成本的情况下，得到极大的提高。考虑到以下两个事实：

（1）时分复用方式的监控调度系统中，每个移动终端传输和接收数据的时间都很短，在每个时分复用周期内只有一收一发两次，各几十毫秒。基站的数传终端数据收发时间则比较长。

    （2）话音通信时，话音偶尔被中断不到100毫秒，基本不影响话音的可懂度，收听者只感觉到轻微的喀、喀声。

笔者采取以下办法，实现数据与话音的同时传输：

（1）采用两个25kHz带宽的频道，一个用于话音通信，一个用于数据通信；

（2）大部分时间里移动终端处于话音频道，接收或发送话音，在收发数据的时隙，无论是否收、发话音，都强制切换到数据道收发数据，数据通信完成后，回到话音频道，继续收发话音。这样数据收发只会引起话音通信的不到100毫秒的中断，因而对话音通信的影响可忽略。

（3）在监控调度中心安装两个基站终端，一个专用于话音通信，一个专用于数据通信；每个监控目标安装一个移动终端，在给定的时隙收发数据，其它时间收发话音；基站终端与移动终端只在软件上略有不同。这样，就可以在半双工的平台上，同时实现数据和话音的半双工传输。

2 GPS数传终端的硬件设计

2.1 数字调制方式的选择

时分通信系统中决定系统容量的主要因素有三个：无线数据传输率、不同终端之间数据传输的保护时间以及每个终端的数据量。增加数据传输速率，可直接加大通信系统容量。在车辆监控调度系统中，带宽资源是非常有限的，要提高通信数据率，必须采用效率比较高的调制方式。

ASK、PSK、FSK等调制方式，调制解调简单，但频谱特性不好，带宽利用率低；而QAM、TCM等复杂的调制方式，需要较复杂的调制解调手段，成本也比较高。这里采用GMSK（高斯滤波的最小频移键控）数据调制方式。GMSK是一种恒包络调制方案，可以用较简单的C类放大器实现，而且它能够在保持谱效率的同时维持较低的同波道和邻波道干扰。实现GMSK调制可以采用正交调制方式或简单的高斯低通滤波加频率调制的方式。这里采用后者，如图1所示。

解调时，采用完全相反的过程，先解调频，得到高斯滤波的基带信号，然后高斯逆滤波，恢复调制前的信号。

2.2 频率调制和解调的设计

为了保证数据传输的稳定可靠，发射电路采用两个振荡器：一个中频振荡器和一个本地振荡器，数据和话音分别调制这两个振荡器。数话分开调制的好处是避免了两路的相互影响，并且数据信号直接调制中频晶体振荡电路，提高了数据调制的稳定度，有利于实现MSK调制和接收电路的解调。中频振荡器采用高精度晶振构成的振荡器；本振采用可编程吞脉冲PLL（锁相环）频率综合器，通过PLL将本振VCO（压控振荡器）锁定于高精度晶体振荡器，使本振既具有很高的频率稳定度，又可以通过编程改变频率。

频率调制的框图如图2所示。

接收解调电路框图如图3所示。

从天线接收来的射频信号放大后，经过两次下变频、滤波得到基带信号，基带信号放大后，可以推动喇叭发声或往高斯逆滤波器解调出数字信号。

由于PLL频率综合器的成本比较高，考虑到实际使用时频率资源的限制，数传终端采用半双工工作方式，频率调制和解调共用一个PLL频率综合器（本振）。

PLL的转换时间是一个重要的指标，转换时间的大小直接影响终端的性能。 转换时间长使终端数字/话音通信频道转换时间也长，不同终端发送数据保护时间加长，会大大减小整个系统的数字通信容量，降低系统性能；而且PLL的转换时间长，数据通信就会使话音通信中断较长的时间，严重影响话音通信的质量。因此设计时应尽量减少PLL的转换时间，提高PLL的锁定速度。采用变宽法加速PLL的锁定，系统性能有了较大提高。

2.3 高斯低通滤波和逆滤波电路

高斯低能滤波器指的是滤波器的频率响应为高斯函数：

高斯滤波器的冲击响应也为高斯函数，采用模拟方法是不可能实现这种滤波器的，通常采用数字存储的方法实现高斯滤波器。这里采用一款由CML公司设计生产的GMSK调制解调器FX589。

FX589是一种低压高速GMSK调制解调器，它可以实现高斯低通滤波及逆滤波，数据率为4Kbps～64Kbps。

为了达到无线通信要求的信道带宽为25kHz，带外干扰<-60dB，选择数据率为9600bps，BT=0.5。

根据FX589的工作特性，采取了以下措施，提高数据通信的性能：

（1）精心设计FX589的外围电路，配合FX589工作；

（2）将发/收的数据进行加/解扰，去除信号中的直流和低频成分以适合FX589的要求；

（3）给数据加上合适的头码，利用FX589恢复接收时钟，保护接收数据完整性；

    （4）软件上采取数据检错重发机制，消除误码对系统性能的影响。

2.4 数传终端的整体设计

整个数传终端的设计以MCU为中心，并采用FPGA来整合周边器件，提高系统的稳定性，降低测试维修的复杂度。数传终端的整体框图如图4所示。

串行EEPROM用于存储车辆的重要信息，如编号、车牌号等。FLASH用于记录车辆运行信息，以供调度中心查询。SRAM存储器主要用于存储临时数据，如GPS定位信息、差分定位信息等。GPS接收模块用于接收GPS信号，实现GPS差分定位功能。显示与控制面板采用带背光液晶显示，由电源音量旋钮、静噪调整旋钮与四个轻触按键控制。RS-232测试设置口用来与PC机或其它设备通信。FPGA将所有器件联系成一个整体，由微控制器通过串行通信口、地址数据接口及通用I/O口控制各模块协调工作，完成整个数传终端的显示、通信与数据处理等功能。

3 GPS数传终端控制软件的设计

GPS数传终端的软件设计，要求首先配合硬件保证终端工作稳定可靠；其次是合理控制，充分发挥硬件潜力，提升终端、系统的性能；另外还要兼顾系统需要，提供良好的操作界面和一定的附加功能与扩展能力。

整个软件的结构示意图如图5所示。

由于终端工作在一个时分通信系统中，每个终端只能在指定的时刻收发数据，因此在软件设计中，实时性的要求非常高。如果软件控制的实时性不好，会乱不同终端间的数据通信相互干扰。这种情况下要保证数据传输可靠，就只能特殊系统数据通信容量，加大不同终端数据传输的保护时间。笔者在软件上采用以下方法提高控制的实时性：

（1）整个软件由一个短时间（几百微秒）的定时中断来定时，结合GPS高精度的时间信息，使所有终端都具有同步且准确的时间。

（2）软件采用模块化设计。模块设计时，将每一模块的工作分成多个部分，模块运行时，每次只运行其中一部分，减小模块每次执行时间，提高软件控制的实时性。

（3）按模块对实时性要求的同，将它们分成不同的执行优先级，如调频与解调电路控制模块的优先级设置为最高，而将EEPROM的读写模块的优先级设置为最低。

在软件设计中，为了减小不同终端之间数据传输的保护时间，增大系统容量，根据系统半双工数据通信的特点，对数据发射电路采用了提前转频道的控制方法。采用此方法后，保护时间不包含PLL锁定时间，只包含射频功率建立时间。由于射频功率建立时间很短，可以忽略，因而MCU控制的时间准确度便成了决定保护时间的主要因素，只要软件控制实时性好就可以把保护时间减少至几毫秒以内。示意图见图6。

另外软件设计中，串口通信程序采用分层设计，分为接收、命令分析和命令数据处理三层，便于以后扩展命令，以适应不同的车辆监控调度系统。

    样机的各性能指标均符合设计要求，具体如下：

（1）GPS定位与GPS差分定位功能；

（2）半双工无线通信，频率范围430MHz～450MHz通信数据率9600bps，同时可传输话音；

（3）频道带宽25kHz；频率杂散<5kHz；发射邻频干扰<-60dB；

（4）接收灵敏度：1.0μV信号输入，解调输出SNR>30dB，BER<1.0e-5；

（5）接收选择性：±10kHz；-6dB；±25kHz：-50dB；

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关键词：全球定位系统（GPS）高斯滤波最小频移键控（GMSK）无线通信

GPS车辆监控调度系统中，需要将车辆的定位数据通过无线数据通信平台回传到监控调度中心。常用的无线数据通信平台可以分为两大类：公网和专网。公网指的是GPRS、CDPD、GSM等以用无线数据网，专网则是指为调度系统专门建立的无线通信网。采用公网的GPS系统具有投资小、覆盖面大、系统维护量小等优点，但它的实时性比较差，不能进行GPS差分定位。要用专网的GPS系统对监控目标可采用时分复用方式进行数据传输，充分利用无线频率资源，传输快、实时性好，可进行GPS差分定位，定位精度高。因此专网的GPS车辆监控调度系统尤其适合于公安、消防、公交、金融运钞等对实时性要求高的应用。专网用GPS数传终端在系统中的作用主要是实现GPS差分定位与无线通信。本文介绍用于专网的低成本、高数据率、实时性好、可靠传话音的GPS数传终端的设计方法及其性能、特点。

1数传终端设计中频率资源的充分利用

在车辆监控调度系统中，频率资源有限，不能为每个终端分配一个频段，通常是所有终端共用一个数据频道。因此，如何复用这一频率资源，使它得到充分利用，增大系统数据通信容量是数传端和系统设计中值得探讨的问题。

常用的单信道复用方法有两种：点名方式和时分复用方式。点名方式是在整个系统中，先由基站终端点名，指定某特定移动终端向它回传数据；在随后的一段时间内，指定的终端回传数据，其它的终端则保持沉默，基站的终端接收数据；然后又由基站终端继续点名。时分复用方式则是在一个时间段内为每一终端分配一个时隙，终端轮流发送数据，到下一时间段，所终端又依次发送，如此循环。点名方式的缺点是由于每次都要基站终端先点名，因此通信效率比较低，数据通信容量比较小，只能应用于比较小的系统。时分复用方式效率比点名方式高，数据通信容量大，但是所有终端需要一个共同的时间基准。在移动通信中，这个基准通常由基站通过单独的信道来提供，这就需要单独的控制信道，对设备要求高。在车辆监调度系统中，不能采用这种方法。考虑到GPS接收模块在进行GPS定位时，同时会得到一个非常准确的全球同步时钟，用它来作为时分通信的时间基准，就可以实现时分复用，而不增加成本和设备复杂度。

在时分通信的GPS车辆监控调度系统中，移动终端发送和接收数据的时候不多，终端常处于空闲状态。而在车辆监控调度系统中，采用数据传输定位信息、话音实现调度功能将大大提高系统性能。因此如果能在半双工的传输平台上，实现既传输数据又传输话音而不相互干扰，将会使整个系统性能在不增加成本的情况下，得到极大的提高。考虑到以下两个事实：

（1）时分复用方式的监控调度系统中，每个移动终端传输和接收数据的时间都很短，在每个时分复用周期内只有一收一发两次，各几十毫秒。基站的数传终端数据收发时间则比较长。

（2）话音通信时，话音偶尔被中断不到100毫秒，基本不影响话音的可懂度，收听者只感觉到轻微的喀、喀声。

笔者采取以下办法，实现数据与话音的同时传输：

（1）采用两个25kHz带宽的频道，一个用于话音通信，一个用于数据通信；

（2）大部分时间里移动终端处于话音频道，接收或发送话音，在收发数据的时隙，无论是否收、发话音，都强制切换到数据道收发数据，数据通信完成后，回到话音频道，继续收发话音。这样数据收发只会引起话音通信的不到100毫秒的中断，因而对话音通信的影响可忽略。

（3）在监控调度中心安装两个基站终端，一个专用于话音通信，一个专用于数据通信；每个监控目标安装一个移动终端，在给定的时隙收发数据，其它时间收发话音；基站终端与移动终端只在软件上略有不同。这样，就可以在半双工的平台上，同时实现数据和话音的半双工传输。

2GPS数传终端的硬件设计

2.1数字调制方式的选择

时分通信系统中决定系统容量的主要因素有三个：无线数据传输率、不同终端之间数据传输的保护时间以及每个终端的数据量。增加数据传输速率，可直接加大通信系统容量。在车辆监控调度系统中，带宽资源是非常有限的，要提高通信数据率，必须采用效率比较高的调制方式。

ASK、PSK、FSK等调制方式，调制解调简单，但频谱特性不好，带宽利用率低；而QAM、TCM等复杂的调制方式，需要较复杂的调制解调手段，成本也比较高。这里采用GMSK（高斯滤波的最小频移键控）数据调制方式。GMSK是一种恒包络调制方案，可以用较简单的C类放大器实现，而且它能够在保持谱效率的同时维持较低的同波道和邻波道干扰。实现GMSK调制可以采用正交调制方式或简单的高斯低通滤波加频率调制的方式。这里采用后者，如图1所示。

解调时，采用完全相反的过程，先解调频，得到高斯滤波的基带信号，然后高斯逆滤波，恢复调制前的信号。

2.2频率调制和解调的设计

为了保证数据传输的稳定可靠，发射电路采用两个振荡器：一个中频振荡器和一个本地振荡器，数据和话音分别调制这两个振荡器。数话分开调制的好处是避免了两路的相互影响，并且数据信号直接调制中频晶体振荡电路，提高了数据调制的稳定度，有利于实现MSK调制和接收电路的解调。中频振荡器采用高精度晶振构成的振荡器；本振采用可编程吞脉冲PLL（锁相环）频率综合器，通过PLL将本振VCO（压控振荡器）锁定于高精度晶体振荡器，使本振既具有很高的频率稳定度，又可以通过编程改变频率。

频率调制的框图如图2所示。

接收解调电路框图如图3所示。

从天线接收来的射频信号放大后，经过两次下变频、滤波得到基带信号，基带信号放大后，可以推动喇叭发声或往高斯逆滤波器解调出数字信号。

由于PLL频率综合器的成本比较高，考虑到实际使用时频率资源的限制，数传终端采用半双工工作方式，频率调制和解调共用一个PLL频率综合器（本振）。

PLL的转换时间是一个重要的指标，转换时间的大小直接影响终端的性能。转换时间长使终端数字/话音通信频道转换时间也长，不同终端发送数据保护时间加长，会大大减小整个系统的数字通信容量，降低系统性能；而且PLL的转换时间长，数据通信就会使话音通信中断较长的时间，严重影响话音通信的质量。因此设计时应尽量减少PLL的转换时间，提高PLL的锁定速度。采用变宽法加速PLL的锁定，系统性能有了较大提高。

2.3高斯低通滤波和逆滤波电路

高斯低能滤波器指的是滤波器的频率响应为高斯函数：

高斯滤波器的冲击响应也为高斯函数，采用模拟方法是不可能实现这种滤波器的，通常采用数字存储的方法实现高斯滤波器。这里采用一款由CML公司设计生产的GMSK调制解调器FX589。

FX589是一种低压高速GMSK调制解调器，它可以实现高斯低通滤波及逆滤波，数据率为4Kbps～64Kbps。

为了达到无线通信要求的信道带宽为25kHz，带外干扰<-60dB，选择数据率为9600bps，BT=0.5。

根据FX589的工作特性，采取了以下措施，提高数据通信的性能：

（1）精心设计FX589的电路，配合FX589工作；

（2）将发/收的数据进行加/解扰，去除信号中的直流和低频成分以适合FX589的要求；

（3）给数据加上合适的头码，利用FX589恢复接收时钟，保护接收数据完整性；

（4）软件上采取数据检错重发机制，消除误码对系统性能的影响。

2.4数传终端的整体设计

整个数传终端的设计以MCU为中心，并采用FPGA来整合周边器件，提高系统的稳定性，降低测试维修的复杂度。数传终端的整体框图如图4所示。

串行EEPROM用于存储车辆的重要信息，如编号、车牌号等。FLASH用于记录车辆运行信息，以供调度中心查询。SRAM存储器主要用于存储临时数据，如GPS定位信息、差分定位信息等。GPS接收模块用于接收GPS信号，实现GPS差分定位功能。显示与控制面板采用带背光液晶显示，由电源音量旋钮、静噪调整旋钮与四个轻触按键控制。RS-232测试设置口用来与PC机或其它设备通信。FPGA将所有器件联系成一个整体，由微控制器通过串行通信口、地址数据接口及通用I/O口控制各模块协调工作，完成整个数传终端的显示、通信与数据处理等功能。

3GPS数传终端控制软件的设计

GPS数传终端的软件设计，要求首先配合硬件保证终端工作稳定可靠；其次是合理控制，充分发挥硬件潜力，提升终端、系统的性能；另外还要兼顾系统需要，提供良好的操作界面和一定的附加功能与扩展能力。

整个软件的结构示意图如图5所示。

由于终端工作在一个时分通信系统中，每个终端只能在指定的时刻收发数据，因此在软件设计中，实时性的要求非常高。如果软件控制的实时性不好，会乱不同终端间的数据通信相互干扰。这种情况下要保证数据传输可靠，就只能特殊系统数据通信容量，加大不同终端数据传输的保护时间。笔者在软件上采用以下方法提高控制的实时性：

（1）整个软件由一个短时间（几百微秒）的定时中断来定时，结合GPS高精度的时间信息，使所有终端都具有同步且准确的时间。

（2）软件采用模块化设计。模块设计时，将每一模块的工作分成多个部分，模块运行时，每次只运行其中一部分，减小模块每次执行时间，提高软件控制的实时性。

（3）按模块对实时性要求的同，将它们分成不同的执行优先级，如调频与解调电路控制模块的优先级设置为最高，而将EEPROM的读写模块的优先级设置为最低。

在软件设计中，为了减小不同终端之间数据传输的保护时间，增大系统容量，根据系统半双工数据通信的特点，对数据发射电路采用了提前转频道的控制方法。采用此方法后，保护时间不包含PLL锁定时间，只包含射频功率建立时间。由于射频功率建立时间很短，可以忽略，因而MCU控制的时间准确度便成了决定保护时间的主要因素，只要软件控制实时性好就可以把保护时间减少至几毫秒以内。示意图见图6。

另外软件设计中，串口通信程序采用分层设计，分为接收、命令分析和命令数据处理三层，便于以后扩展命令，以适应不同的车辆监控调度系统。

样机的各性能指标均符合设计要求，具体如下：

（1）GPS定位与GPS差分定位功能；

（2）半双工无线通信，频率范围430MHz～450MHz通信数据率9600bps，同时可传输话音；

（3）频道带宽25kHz；频率杂散<5kHz；发射邻频干扰<-60dB；

（4）接收灵敏度：1.0μV信号输入，解调输出SNR>30dB，BER<1.0e-5；

（5）接收选择性：±10kHz；-6dB；±25kHz：-50dB；

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红外通信的基本原理是利用波长介于850～900nm的近红外波段的红外线作为信息的载体，发送时采用脉时调制方式，将二进制信号调制为若干脉冲信号，并驱动红外发射管等红外发射器件将信号以光脉冲的形式发送出去。红外接收端接收到脉冲后，将光脉冲转换为电信号，再经过放大滤波等处理后送给解调电路进行解调，最终以二进制数字信号的形式输出。由于这种通信方式采用的波长与无线电的波长不同，不受无线电信号的影响，从而保证数据的安全性。红外通信的脉冲数据传输方式如图1所示。对于发送端来说，当发送二进制数据“1”时，没有红外脉冲发射;发送二进制数“0”时，则发送3/16带宽的红外脉冲信息。而对于接收端来说，没有接收到红外信号，则认为是“1”;接收到则认为是“0”。

2系统设计

2．1系统总体设计本设计主要由单片机、红外芯片、RS485通信口等组成。系统的组成结构如图2所示。利用单片机来控制红外芯片的工作，每个节点都是1个单独的设备，内部含有2个红外模块，可以实现红外的收发功能，同时还集成了RS485接口，可以实现多个设备的级联。每个设备相互分离，使放置时更加方便快捷，利用RS485进行模块之间的级联，实现长距数据通信。

2．2硬件电路设计红外电路选用芯片说明书中推荐的电路，其电路图如图3所示，为使电路简单，供电方便，逻辑电压与供电电压选用同一电压供电。2个红外通信模块分别连接到单片机的串口1与串口2上，串口3经过双向开关来选择连接到RS485通信口还是RS232通信口，单片机与红外芯片及485通信口之间放置LED灯，用来显示当前此芯片的工作状态，方便实时检测，同时还起到了故障报警的作用。

2．3软件设计本设计中选用支持IrDA的STM8L单片机，省去了转换电路，只需要设置单片机中的相应参数就可以实现红外通信模块的驱动。其程序流程图如图4所示。软件设计时需要注意的主要是在串口初始化时要将红外所对应的串口设置为IrDA模式，并使能红外无线通信功能。

3实验数据测试

数据通信的主要关注点就是通信的误码率、角度、有效距离以及波特率等。误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标，其公式为:误码率=传输中的误码/所传输的总码数×100%。本设计的模块在数据传输过程中，误码的产生主要与红外数据通信模块之间的距离以及角度有关，因此针对不同角度以及不同距离所产生的误码率做出实验测试。测试过程中将通信波特率设置为红外数据通信可接受的最高波特率115200。总共测试10次，每次发送100Byte十六进制数据，对测试数据取平均值处理之后如表1、表2所示。由图5可知，当2红外模块距离小于120cm时，数据能够无误码地传输;模块距离在140～190cm范围时，接收模块能够接收到数据，但接收的是乱码或者数据接收不全;当距离大于200cm时，接收模块完全接收不到数据。由图6可知，当2模块间的角度小于35°时，模块之间数据能够无误码地传输;当2模块间角度在40°～60°范围内时，接收模块接收到的数据为乱码或者数据接收不全;当角度大于60°，接收模块完全接收不到数据。由测试结果可知，本设计红外通信模块可以在35°、120cm的范围内无误码的有效传输。采用RS485级联时可以实现100m内红外信号的全覆盖，并且可以实现不同房间之间的数据通信。

4结论

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关键词：互联网络；数据通信交换技术；探究

新时期背景下，人类生活水平随之提高，而计算机也被广泛应用在实践当中。在信息利用率提高方面，数据交换技术的发展，能够有效地满足社会对于信息提出的多种需求。与此同时，数据交换技术的运用同样推动了互联网技术的可持续发展，使得网络数据信息容纳量以及传递速度得以全面提升。对于普通互联网而言，利用物理设置可以有效地交换数据信息，完成信息单元的传输，便于数据信息的检验。

1有关数据通信交换技术原理的研究

1.1转换数据信息帧地址分析

一般情况下，数据通信交换需要基于物理层开展，而物理硬件交换设备则会将信息转发向系统与设备转发。根据实践表明，会形成诸多不同状况[1]。首先，在互联网当中，所有设备会在相同时间内接收数据信息所发送的目标。在这种情况下，就表示网络数据信息帧在向设备传发相应的数据内容。其次，在互联网当中某设备接收数据信息发送目标以后，在这一地址中不具有交换设备，那么就要求网络数据信息帧向设备传发相应的数据信息。再次，要想保证互联网当中某设备可以接收数据信息所发送的目标，并且地址存在于交换设备当中。那么在这种情况下就是网络数据信息帧向设备传发数据信息。最后，设定互联网当中某设备接收数据信息所发送的目标，则无法使用网络数据信息帧向设备传发相应的数据信息。

1.2制定转换程序

在数据通信交换中应当具备定义表，而在表格当中，基本单元都是信息编码与交换接口编号。而通信交换具备了记忆功能，可以在定义表当中将交换地址自动化地记载出来[2]。对于定义表当中的信息，也都可以将交换的时间存储起来。而在统计这一信息使用次数的情况下，仅仅需要对信息交换时间变化进行观察就可以。如果信息交换时间长时间未改变，信息就会在定义表当中被删除掉。

2互联网络中的数据通信交换技术阐释

2.1电路交换技术

所谓的电路交换技术具体指的就是可以为任何入网用户提供临时物理信道，同时，需要利用通路各节点内部，在空间和时间的情况下构建信道并实现信道的连续性。而在电路交换方面，还包括连接建立、线路占用以及连接拆除这三个基本性的时期。在进行通信交换之前，应当连接线路，与此同时，还应当构建以数据为起点和目标点的通信通道。在传输数据信息的过程中，应当在发出目标点请求之后，对闲置线路展开优先地分配。其中，假设某节点对另一节点进行呼叫，则应当向其发送相关节点请求，并且不断地反复，以保证数据在各节点与各端口之间更好地实现交换[3]。而在继续传输数据的过程中，会占用线路，在这种情况下，就可以对已经构建的线路进行合理地运用并完成数据信息的交换，其中，电路再次实现连接也就是起点源和目标站点的时间连接。但需要注意的是，应当及时拆除物理线路，以保证线路资源可以回归至响应当中。这种数据通信交换技术的明显优势就是可以保证专线享用，具有理想的实用性且实践操作相对简单，但是，同样也存在一定的不足之处，就是通信的时间较长且信道利用率偏低，而终端也难以实现彼此之间的通信交换目标。

2.2报文交换技术

所谓的报文交换指的就是具有特殊性质的物理信道，在这种方式之下，用户与用户不需要直接展开信息的接收与发送的操作，利用交换机对信息进行接收。通过对报文方式的应用对信息进行有效地控制，实现信息的转发与存储。而在输出电路闲暇的状态下，信息就可以通过报文向交换机传送[4]。其中，报文交换中的各节点都属于电子亦或是机电结合交换设备，也就是说属于通用型的计算机。而这种计算机能够有效地完成储存进入报文的目标。这种数据通信交换技术的明显优势就是信道的利用率相对较高，究其原因，大部分报文都可以利用分时方式，实现一节点到另一节点通道的共享。另外，报文可以向各目的地进行发送，并且具备极大的信息量，实现速度和代码的有效转换。但是，这一数据通信交换技术的缺陷就是难以实现通信交换实时性要求，一旦节点的数据量较大，则难以在短时间内完成存储工作。

2.3分组交换技术

分组交换通常也被称作包交换，与报文交换的形式类似[5]。所谓的分组交换，具体指的就是在各数据包之前添加分组头，并且当作向何处发送的地址标志，随后，分组交换机则会按照各地址标志将其转发至具体的位置。而分组终端则会把用户所发出的数据划分成为多个数据，并向其他交换点进行发送，其中还会附带用户的数据、控制信息以及原有地址等数据，会根据具体的顺序完成数据的还原目的。而分组交换和报文之间的不同之处则是在分组交换网络当中会限制传输数据的单位长度，但是报文交换系统则可以对较长报文数据进行传送。对于分组交换而言，最大程度会被限定在特定的范围之内，如果某地方超过特定长度，那么报文就会进行分割，随后实现依次发送的目的。而以上则是报文交换与分组交换之间的不同。这种数据通信交换技术的优点就是速度相对较快，具有较高的传输质量。与此同时，数据交换真实且可靠，可以保证各种类型终端实现通信转换。也就是说，分组交换技术集中了报文交换与线路交换的所有优点。但是，其不足之处就是对技术的要求较高，目标的实现难度较大。

2.4帧中继协交换技术

这种数据通信交换技术可以在单一物理传输线路当中有效地提供若干条虚线路，而所有的虚线路都能够使用DLCI完成标识[6]。而虚电路所面对的就是连接，能够将用户的数据帧根据相应的顺序发送至目的地。帧中继交换的传输效率极高，且具有明显的经济性特征，其网络存储的空间也相对较大，但是，对于线路以及终端提出的要求却很高。

2.5ATM异步传输模式交换技术

这种数据通信交换技术需要以电路交换和分组交换作为重要基础，是一种面对连接的快速分组交换技术。这种模式主要是对宽带业务数字网络进行利用，进而完成数据传输、交换以及复用的目标。另外，ATM异步传输模式交换技术的应用能够使信息得以简化，具有较高的效率，但是这一技术的成熟度不够，所投入的成本也相对较高。

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随着工业生产制造技术的飞速发展，现代工业生产对于数据采集的要求也越来越高，过去传统式的测量采集方法已经完全不能够适应现如今的工业生产需求，因此，迫切需要采用新的数据采集测量方法。计算机通信技术的发展和应用，为远程数据采集测量系统的应用提供了一条新的渠道。如何利用计算机数据通信技术构建智能化的远程测控系统，是每一个数据采集测量供应商目前重点研究的课题之一。

1基于计算机数据通信技术的远程测控系统概述

1.1计算机数据通信技术的特点

1）通信速度快。计算机数据通信是利用计算机实现数据交互与通信传输，而计算机实现数据传输通信的基本方式是电信号或者光信号的传输，因此利用计算机实现的数据通信，其通信传输速度非常快，适宜于构建对数据采集测量实时性要求特别高的数据采集测控系统。2）传输可靠性高。计算机通信传输系统相比其他的数据传输系统，其可靠性要高的多，这主要是得益于计算机数据通信采用的通信协议和传输机制，确保了数据在传输过程中不会丢失。3）可操作性强。利用计算机通信技术实现采集和传输的数据，可操作性强，能给轻易的实现对数据的转换、存储、调用访问和删除等操作，也可以将采集到的数据作为后向通道设备的数据源进行封装，大大提高了基于计算机通信实现的远程测控系统的数据采集与测控的可操作性。

1.2远程测控系统功能模块划分设计

按照目前远程测控系统的一般功能，基于计算机数据通信技术实现的远程测控系统，其功能主要由以下几个模块构成：1）数据采集模块。数据采集模块一般由传感器完成，对数据完成采集并转换为相应的电参数输出。2）数据处理模块。数据处理模块主要是对采集到的电参数进行模数转换或者进行滤波调理等预处理。3）数据传输模块。数据传输模块主要是对预处理后的数据进行发送传输，实现远程测控。4）数据存储模块。依靠数据库实现数据的存储功能，同时对数据存储进行权限的设置，以确保数据访问的安全性。5）数据显示调用模块。数据经过远程采集与传输测控，最终被显示，以提供决策分析。2计算机数据通信技术在远程测控系统中的应用探讨

2.1基于计算机通信的远程测控系统结构框架设计

基于计算机通信技术实现的远程测控系统，其基本结构层次可以分为如下几个层次：

2.1.1中央控制管理客户端

由管理PC和专用控制软件系统实现，用于实现在电脑客户端对整个远程测控系统的数据显示、存储、分析以及相关设备的远程操作，同时中央控制管理客户端还可以通过对数据库服务器的访问实现对相关远程测控数据的读取访问。

2.1.2网络传输层

通过专门铺设的光纤网络，实现远程采集到的数据在光纤环网内的光速传播，提高了数据传输和计算机通信的实时性，同时借助于管理服务器、数据库服务器、磁盘阵列以及交换机等网络传输中转设备实现网络传输层的构建，用于对远程测控系统的网络传输控制。

2.1.3数据采集控制器

数据采集控制器主要是通过对数据采集板卡的控制，实现对需要采集测量的数据的自动采集与传输，通过配备的网络传输接口将采集到的数据直接以数字信号的形式联网传输。数据采集控制器可以进行采集速率、采集模式、接口设置等参数的设置，以实现对计算机通信相关参数的适应。

2.1.4前端传感器

通过对需要采集的参数配置合理的传感器，将所需要采集的参数转换为合适的电参数，或者根据采集的需求，将相关被采集量直接转换为数字量进入网络联网传输。在对传感器进行选型的时候，需要注意结合被采集参数的特点与传输要求合理的选择合适的传感器。

2.2远程测控系统的计算机通信关键技术探讨

2.2.1多种信号接口的兼容问题

尽管利用现场总线系统能够实现远程测控系统从数据采集到数据分析和存储的全自动化控制，但是基于计算机通信实现的远程测控系统在具体的技术实现上，还是存在多种不同厂家设备的不同信号接口之间兼容性的问题，目前合理的解决方案就是将不同厂家的不同设备的信号接口统一转换为光纤输入接口，统一进入光纤网络进行传输，避免了不同信号接口之间由于传输协议的不兼容而带来的其他数据采集问题，确保了数据采集的万无一失。下面重点探讨不同类型的数据信息采集接口的实现，这是因为信息传输层的实现，必须要解决不同的网络设备接入网络传输层的接口问题，不同的设备有不同的接口，因此信息传输层需要解决不同的接口接入问题。具体的接口接入可以分为如下几类进行探讨：1）对于视频监控类的数据采集，视频和控制信号均通过高品质视频电缆及数据线缆传送，确保图像在传输过程中无衰减，达到优质图像的效果。摄像机单元的视频传输采用SYV-75-5视频电缆连接至控制中心视频处理设备，以实现视频信号的联网传输。2）其他网络通信设备一般采用RS232串行通信接口，或者采用RJ-45通信接口实现信息中转，因此对于采用这两类通信接口的网络设备或者其他设备，可以方便采用RS-232通信转接口或者RJ-45通信转接口实现信息的传输。

2.2.2远程测控系统的可靠性保证设计

为了确保远程测控系统的万无一失，必须要对基于计算机通信的远程测控系统进行可靠性保证设计，具体做法包括：首先，对网络传输层的关键网络设备，如核心交换机、服务器等都进行冗余设计，确保不会由于死机造成采集数据的丢失；其次，对相关设备的电源供电系统进行UPS延时供电设计，依靠UPS后备电源实现关键的数据采集设备及测控设备的不断电连续放映控制；最后，对所需要存储的采集数据进行数字拷贝，以防止由于意外原因造成数据的丢失。从上述三个方面进行可靠性设计相信能够确保远程测控系统的高可靠性。

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关键词：高速数据通信技术；课程；教学设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）02-0266-02

近年来，全球通信技术的发展日新月异，特别是随着计算机技术、大规模集成电路技术、网络技术以及数字信号处理技术的不断进步，移动通信技术迅速发展并且成功用于商业，其发展速度与应用领域已经远远超过了固定通信技术。无线移动通信技术的研究与应用改变着人们的生活，使人们能够更加便捷地获得大量丰富的信息[1]，因此，社会需要大量的高素质通信专业人才，必须对高校中开设的相应课程进行实践改革，激发学生的兴趣，培养学生的专业能力，为社会输送专业人才的同时提高学生的就业竞争力。

《高速数据通信技术》是面向电子信息类专业高年级本科生开设的一门重要的专业选修课，主要讲授无线数据通信的基本理论，实现高速移动通信的关键技术原理，以及最先进的无线通信技术及其标准化进程[2]。该课程的预备课程是《通信原理》、《数字信号处理》、《信号与系统》等必修的通信基础课程，并与后续的《毕业设计与实践》紧密衔接，在通信及其相关专业课程体系中起着承上启下的作用。该课程覆盖的知识面广，涉及的新技术、新系统需要不断地补充，具有综合性、专业性、先进性和实时性等特点，需要使学生在学习基础知识的同时，掌握最先进的通信理论，了解通信前沿技术，扩展知识面，为后续深入研究通信技术、从事通信工作奠定坚实的基础。

一、课程目标

该课程在注重学生掌握最基本的高速通信理论知识的同时，更加突出了当前通信系统中的先进核心技术的讲解，帮助学生了解前沿热点技术及以其为核心的标准协议，注意扩展学生知识面，使学生通过对该课程的学习，具备学习能力和专业能力：

1.学习能力：具有发现问题并主动解决的能力；具备资料搜集和梳理的能力，从整理的资料中总结知识、掌握知识，通过对知识的提炼，提出自己的见解和创新点；培养学生对通信技术探索的热情，以及主动获取新知识、新技能的能力。

2.专业能力：具有通信尤其是无线通信的综合理论专业知识；具备通信系统整体设计的能力；能够使用Matlab等通信仿真软件对关键算法与技术进行仿真设计并分析系统性能；具有解读并应用通信协议的能力，并进一步为技术标准化提出建议。

二、课程内容

基于上述教学目标，该课程针对高年级大学生思想较为成熟、具有一定的专业知识积累和专业素养、对创新能力的开发有热情等特点，主要讲授在无线通信领域中的高速数据传输技术，重点讲述以OFDM为核心的无线通信技术及其标准[3]。主要内容有：第一部分，数据通信概述，其中包括数据通信工作方式、信号传输方式、无线通信系统特点及性能指标、无线信道的传播特征等内容。第二部分，无线移动通信中实现高速数据通信的关键技术，这是本课程的重点内容，包括OFDM调制技术、高性能的信道编码技术、同步技术、信道估计技术、多址接入技术等，分别讲授其原理和作用，以及在移动通信系统中的位置和地位。第三部分，先进的通信技术，这是本课程的关键部分，包括B3G/4G移动通信中的IMT和LTE技术、宽带无线接入技术、UWB-OFDM等，了解各种技术方案特点，以及标准化进程中遇到的关键问题和解决方案。

三、教学方法

本课程采用教师理论讲解和学生仿真实践相结合的教学模式，教师讲授基本理论知识，学生根据课堂所学的知识，利用通信仿真软件，在教师的指导下构建通信系统并研究性能，对有能力的学生，鼓励其参与科研项目和竞赛，培养创新能力和动手能力。主要教学方法如下：

1.采用板书与多媒体教学相结合的方式。根据不同的教学内容和教学阶段采用不同的教学手段，对于原理性较强的知识以及需要进行数学推导的内容，如各种同步偏差对信号的相位和幅度产生何种影响等，仍然采用课堂板书的形式，一步步推导过程，力求学生明白本质，抓住原因找方法。对于涉及到系统结构图、流程图、新技术的发展和标准化过程等内容，采用多媒体辅助教学方法，扩大教学信息量，提高教学效率，提升教学生动性和形象性。多媒体教学可以在形式上采用Flash等动画音效，吸引学生注意力，激发学生兴趣，便于学生更好地理解知识点。

2.注重结合生活中的实际例子。通信尤其是移动通信的许多技术都可以与实际生活中的某些具体实例相联系，在讲述原理性知识的同时，可以通过举例、类比等方式帮助学生更加形象地理解每个知识点，例如，将基带信号通过载波的调制形成射频信号以及射频信号解调成基带信号的过程类比成火车运载货物，将信道类比成公路，讨论信道带宽与信号速度的关系。

3.利用通信仿真软件配合教学。为了使学生对讲授的理论知识更好地理解和吸收，提升遇到实际问题的分析能力和解决能力，可以充分利用仿真软件，如Matlab、Labview等，通过程序的设计和参数的配置，依据理论知识，对某种算法甚至整个通信系统进行优化设计和性能仿真，直观地模拟信息在通信系统中的整个传输过程，通过观察信号时域和频域波形以及重要技术参数的变化曲线，帮助学生将理论知识更好地应用到实践中。同时，培养学生的思维能力、观察能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力，使学生的综合素质得到进一步的提高。

4.鼓励学生参与项目和竞赛。对有能力的同学，鼓励参与教师的科研项目，完成一部分工作，培养学生的科研能力和成就感，培养学生的团队合作精神，从而激发学生的科研热情[4]。从培养学生对通信技术的兴趣出发，鼓励并指导学生参加各类电子竞赛，通过完成电子作品或者设计小型通信系统等实践锻炼，加深对课程所学知识的理解，使掌握该课程的知识点更为准确化、系统化，做到了理论与实践的有机融合。

四、考核方式

本课程以培养学生能力为目标，采用平时成绩与综合考核相结合的方式，全面综合评价学生的学习态度和效果。具体考核要求为：

1.平时成绩：涵盖学生的出勤情况、学习态度，以培养学生的责任心为目标。

2.任务要求：布置两次仿真任务，学生可以自主选题，仿真某个关键技术或者通信系统，对仿真结果进行分析，并将结果在课堂上以ppt的形式汇报和讨论，以培养学生的专业技能和表达沟通能力为目标。

3.期末综合考试：采用闭卷考核方式对基本理论知识进行考察，并及时分析卷面情况，掌握学生汲取知识的情况，反馈到课堂教学任务中，以培养学生的理论素养为目标。

总之，通过对《高速数据通信技术》这门课程的实践教学，对所设计的教学内容、教学方式和考核方式的实施，课程取得了预期目标和良好的效果。学生们在掌握了最先进的通信理论的同时培养了专业实践能力，下一步还需要根据学生的实际情况和通信技术的更新与发展，改进与提高教学水平，不断提高学生的学习兴趣、激发学生的学习主动性，要紧跟通信技术的发展潮流，具备前沿的通信网络技术，掌握新知识、新技术、新工艺、新方法，才能达到培养高素质通信专业人才的目的。

参考文献：

[1]邓映峰.天津移动通信市场非线性预测及面向3G的发展策略研究[D].天津大学，2007.

[2]王文博，郑侃.宽带无线通信OFDM技术[M].北京：人民邮电出版社，2007：50-80.