数据通信的含义范文

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关键词：电力系统、通信、规约

Communication protocol on the application in the power system

Abstract: The power system is still not established a seamless system of communication system, which severely hampered the power system to further improve the degree of automation. This article is about the meaning of communication protocols, functions and the important role of the power system.

Keywords: power systems, communications, the statute

引言

随着电力市场的不断发展，电网间的数据可互访性、可操作性的要求越来越强。如果整个互联电力系统中的通信没有一个统一的通信规约，就不可能在一个IT构架基础之上。因此，通信规约的实现将成为电力系统的可靠性、安全性的重要问题。

1.通信规约的含义

在通信网中，为了保证通信双方能正确、有效、可靠地进行数据传输，在通信的发送和接收过程中有一系列的规定，以约束双方正确、协调进行工作，我们将这些规定称为数据传输控制规程，简称为通信规约。一个通信规约包括：代码（数据编码）、传输控制字符、传输报文格式、呼叫和应答格式、差错控制步骤、通信方式（单工、半双工、全双工通信方式）、同步方式及传输速度等。

2.通信规约在电力系统中应用现状

从20世纪90年代开始，随着一系列基本标准与配套标准的，原本牌混乱局面的电力自动化系统通信协议逐步统一。但由于多种原因，目前正在运行的远动系统采用的通信规约有多种类型，不同厂家的产品进行了互操作时，没有一个统一的信息接口，实现难度很大，需要在不同系统之间加装网关设备，且系统中规约种类越多，所需的网关就越多，数据经过多次转换后，有可能导致部分数据的失误以致失去实时性，所以这种通过增添通信风头来建立一个多种通信规约进行通信环境的解决方案，有时不一定能够真正解决问题；另外，由于一些早已颁布的远动通信规约，当时可能没有考虑到今后电力系统新的应用要求，同时不能充分利用当前最新的IT技术，给扩展电力系统新业务带来不便。

3通信规约在电力系统中的作用

通信规约在电力系统中的作用越来越重要，总结如下：

1）监视，通过遥测、遥信等信号监视其他装置、子系统的工作情况；

2）控制，通过遥控、遥调等操作控制远程装置、子系统的工作；

3）系统配置，通过参数配置报文来修改远方子系统划者装置的参数；

4）分布功能，有些保护、自动化功能需要通过通信提供数据和信息，有些自动化功能通过装置间通信交换信号为数据完成。

4.主要功能

4.1主站模拟

主站模拟功能主要有以下几个方面的应用：1、变电站预验收。变电站验收是一项非常耗时费力，而且有明确时间要求的事情，工期一旦确定下来，就必须验收成功，而实际工作经验表明根本不可能如此理想，总会遇到这样或那样的问题，因而可能延误验收工期。主站模拟功能可以提前将在验收过程中可能会遇到的问题暴露出来，比如变电站的规约与主站的规约是否一致？通信是否能够正常？变电站设备的系数是否正确设置？主站下发的遥控遥调的命令的执行是否正确？等等。如果能在验收前就全解决掉的话，验收过程中就只需要抽检一下就可以确保能够正常验收，因为已经有预验收做基础，而且预验收时模拟的主站是完全模拟真实的调度主站。规约测试软件系统在变电站验收中，不仅能够确保验收如期完成，而且也避免了验收工作对真实调度主站稳定运行的影响。2、检查主站的数据库及动态画面。每个新站，主站在投运前都要定义好其对应的信息点数据库及动态画面等，数据库和动态画面的定义是否正确，常规的方法是通过主站与厂站设备实际通信才能检查是否正确。模拟子站功能可以打破这种常规的检查方法，只需要将实际子站的信息点表导入到通信规约测试软件中，模拟的子站就等于真实的子站，在模拟子站上操作等同于在变电站现场操作，大大简化了变电站的验收工作，检查起来也更加快捷有效。

4.2子站模拟

模拟变电站自动化设备，能够接收和执行主站/总控单元下发的各种命令，可以模拟四遥的各种数据，如遥测点置数、遥信点变位、遥控及遥调的执行和返校等，并将各类模拟出来的变化的实时数据上送给主站/总控单元。在现实工作中，主站的很多性能指标都是应该测试而没有手段进行测试，比如遥信雪崩测试，多子站通信测试，用实际设备是很难进行这种测试的。通信规约测试软件系统的子站模拟功能，具备了雪崩测试功能，可以对多点同时变位，对整个站的所有点同时雪崩，让多个遥测点同时随机变化，产生大量的数据，还可以模拟多个子站同时与主站设备通信，并可以按系统的设计极限规模来测试主站的通信处理能力，如：几十个厂站甚至几百个厂站同时与主站进行通信，尽可能避免将来由于系统扩容带来的问题。

4.3数据通信在线监听

数据通信在线监听技术适用于运行中的调度自动化系统.在已建立数据通信的自动化系统中,在智能设备之间的通信介质(调制解调音频电缆、串口通信线或以太网通信集线器、交换机)上接监听通信线,可以在线监听调度自动化系统智能设备之间数据通信状况.作为数据通信正确性检测的第三方技术,可以监视不同厂家、不同系统之间的数据通信情况,实时解释数据通信报文,记录保存通信过程,对异常情况可通过监听手段和信息分析平台，快速地排查故障原因，避免盲目判断 。

监听不会对运行系统产生影响,并且能够真实完整地反映双方数据通信的原始状况,非常适合对运行系统的数据通信检测和故障排查分析.同时,通过该系统平台,自动化专业人员可以研习自动化系统数据通信的实际过程,了解不同厂家、不同类型的智能设备之间数据通信的特点和差异,帮助自动化专业人员学习通信规约,掌握自动化系统数据通信的技术知识。

5结束语

总之，随着电力市场的不断发展，电力系统的壮大，所需信息量也将越来越大，且要求在多种自动化系统内快速、准确地集成、合并和传播实时信息。因此，通过通信规约可以为电力系统建立一个完整、无缝数据通信协议体系是非常重要的，它能使得电网运营高和设备制造商同时获得好处。

参考文献

［1］张胜.IEC870－5－101与DNP3．0远动通信规约比较［J］．电力自动化设备，2001，21（3）．

［2］谭文恕．电力系统无缝通信系统体系［J］．电力自动化设备，2001，21（1）．

作者信息

[1]刘风（1961.6-），男，山西榆社人，1982年毕业于山西省电力技校，主任，技师，从事电网调度管理。

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关键词:数据通信;原理;分类

数据通信是以“数据”为业务的通信系统,数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展,以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式,它是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。

1通信系统传输手段

电缆通信:双绞线、同轴电缆等。市话和长途通信。调制方式:SSB/FDM。基于同轴的PCM时分多路数字基带传输技术。光纤将逐渐取代同轴。

微波中继通信:比较同轴,易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制,通信容量6000路/频道。数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量,可在40M频道内传送1920~7680路PCM数字电话。

光纤通信:光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的,具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。目前用于本地、长途、干线传输,并逐渐发展用户光纤通信网。目前基于长波激光器和单模光纤,每路光纤通话路数超过万门,光纤本身的通信纤力非常巨大。几十年来,光纤通信技术发展迅速,并有各种设备应用,接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。

卫星通信:通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。

移动通信:GSM、CDMA。数字移动通信关键技术:调制技术、纠错编码和数字话音编码。

2数据通信的构成原理

数据终端(DTE)有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、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;非分组型终端有个人计算机终端、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,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器(MODEM),它的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的作用是实现信号码型与电平的转换,以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。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数据通信的分类

3.1有线数据通信

数字数据网(DDN)。数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路,即用户环路的传输也应该是数字的,但实际上也有普通电缆和双绞线,但传输质量不如前。

分组交换网。分组交换网(PSPDN)是以CCITTX.25建议为基础的,所以又称为X.25网。它是采用存储——转发方式,将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段,并在每个数据段上加上控制信息,构成一个带有地址的分组组合群体,在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路,为多个用户同时使用,网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能,但网络性能较差。

帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内,加上寻址和控制信息后在网上传输。

3.2无线数据通信

无线数据通信也称移动数据通信,它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输,因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的,因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说,移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联,把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户。

4网络及其协议

4.1计算机网络

计算机网络(ComputerNetwork),就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享,如文档、程序、打印机和调制解调器等。计算机网络按地理位置划分,可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网;广域网一般指连接一个国家内各个地区的网络。广域网一般分布距离在100-1000公里之间;城域网又称为都市网,它的覆盖范围一般为一个城市,方圆不超过10-100公里;局域网的地理分布则相对较小,如一栋建筑物,或一个单位、一所学校,甚至一个大房间等。

局域网是目前使用最多的计算机网络,一个单位可使用多个局域网,如财务部门使用局域网来管理财务帐目,劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各种人才信息等等。

4.2网络协议

网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言,网络协议很多,有面向字符的协议、面向比特的协议,还有面向字节计数的协议,但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构,并且非常容易管理。

TCP/IP

实际上是一种标准网络协议,是有关协议的集合,它包括传输控制协议(TransportControlProtocol)和因特网协议(InternetProtocol)。TCP协议用于在应用程序之间传送数据,IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP/IP具有跨平台性,现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层:网络接口层:负责接收和发送物理帧;网络层:负责相邻节点之间的通信;传输层:负责起点到终端的通信;应用层:提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以TCP/IP协议方式从一台计算机传送到另一台计算机,数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。

目前的IP协议是由32位二进制数组成的,如202.0.96.133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP地址,在整个因特网上IP地址是唯一的。

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关键词IP数据通信网；应用现状；网络优化

1引言

上海铁路局地处东南沿海长江中下游地区，管辖地区、线路主要分布在安徽、江苏、浙江和上海市，目前管内客运专线运营里程居全路之首。2007年底，为满足上海铁路局新建工务段至车间可视会议系统对数据网的需求，组建了第一张覆盖全局范围的IP数据网，从此上海铁路局的数据通信网迎来了组网灵活、协议开放的IP数据网时代。

2既有网络现状分析

2.1普速线IP数据网网络结构

全网采用中兴公司产品，2007年底建成运行，网络覆盖二等以上车站，网络结构分为核心层、汇聚层、接入层。核心层路由器设在上海中山北路通信楼，采用2台T128互为备份（以下简称CR1、CR2），VRR(路由反射器)由2台GER04路由器构成；DR（汇聚层路由器）设在合肥、南京、杭州、徐州通信楼，均为2台GER08路由器互为备份；二等以上车站通信楼设有1台AR（接入层路由器）。

2.2客专线IP数据网网络结构

自2008年4月上海局第一条客专专线合宁客专线开通以来，合武客专、沪宁城际、京沪高铁等客专相继开通运营，这部分客专高铁线所使用的数据网设备主要为华为或华三公司产品，网络结构为核心层、汇聚层、接入层。沪宁城际数据网在路局电调楼设有2台NE80E互为备份的核心层路由器（以下简称CR01、CR02），VRR为2台NE40E构成，2台VRR为全局客专线数据网提供VPN路由反射，全局所有客专线数据网均以CR01、CR02作为核心层设备。各地DR汇聚层路由器分别采用2台路由器互为备份，各车站通信机房均设有1台AR。

2.3普速、客专线IP数据网融合

2011年全局普速、客专线数据网进行了整合，普速线CR1、CR2与CR01、CR02实现GE光互联，互联后普速线CR1、CR2降级为DR，至此全局数据通信网整合为一张网，可实现普速线网元与客专线网元间的业务互通。上海局区域网目前承载有GPRS、SCADA、会议电视、红外线、综合视频监控等14种业务。

2.4全路骨干数据通信网建成

2015年全路骨干数据通信网建成。新建铁路通信骨干数据网能极大提高铁路总公司与铁路局间以及各铁路局之间各种通信信息基础平台的传送能力，保证铁路行车调度指挥监控、经营管理和客货营销信息传送畅通，其覆盖范围包括总公司和各铁路局，是通信骨干网中重要的网络。我局在客调楼、虹桥北附楼分别新设一套骨干接入、一套骨干转发路由器，CR01、CR02分别采用10G光通道与骨干接入路由器采用BGP协议互联，并向骨干网发送局内部分VPN业务的汇总路由。根据全路IP数据通信网规划，上海铁路局区域网络划分为一个独立自治域，铁路局区域网络以自治域为单位进行管理，区域网络间的互访流量穿越骨干网络。上海局区域数据通信网与骨干数据通信网互联如图1所示。

2.5既有数据网络采用技术介绍

2.5.1路由协议规划上海局全网IGP协议为IS-IS，全网汇聚路由器与接入路由器均作为IS-ISlevel2路由器。VPN承载路由协议为MP-IBGP路由协议。上海铁路局IP数据网AS号为65133。2.5.2IP地址规划IP地址的合理分配是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键，应该尽可能地利用申请到的地址空间，充分考虑到地址空间的合理使用，保证实现网络内地址分配和业务流量的合理分布。上海局管内铁路IP数据网的IP地址规划原则如下：唯一性：一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。即使使用了支持地址重叠的MPLS/VPN技术，也尽量不要规划为相同的地址。连续性：连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合，大大缩减路由表，提高路由算法的效率。扩展性：地址分配在每一层次上都要留有余量，在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。实意性：“望址生义”，好的IP地址规划使每个地址具有实际含义，看到一个地址就可以大致判断出该地址所属的类型。2.5.3各网元互联通道解决方案上海局IP数据网利用既有的沿线传输系统资源，以IPOVERSDH方式提供POS155M、FE100M通道实现异地网元互联。各地区两台互为备份的DR采用GE端口互联，并分别通过1个POS155M接口上联至上海铁路局核心路由器CR01或CR02。DR至AR间采用星型或环形连接，本站AR与相邻站AR通过POS155M或FE100M通道互联成环，环头环尾AR与不同地区DR实现POS155M或FE100M通道互联。

3既有普速线数据通信网存在的缺陷

上海局普速线中兴IP数据网承载已运行近10年之久，近年来部分路由器已出现严重老化迹象，多次发生大规模网络中断、单台路由器无故宕机、告警失效等严重故障，对所承载业务的正常运用带来了严重的安全隐患。既有普速线数据通信网仅覆盖部分二等及以上车站，目前承载了视频监控、视频会议、5T等数据业务。随着各单位信息化建设的开展，大量普速车站急需提供各类数据业务的接入能力，既有网络设备处理能力不足、互联带宽不足、未覆盖到所有客货车站的缺陷日益显露，新建一套覆盖所有普速车站以及运输站段机关的数据通信网显得十分紧迫。

4新建普速线基础数据网络规划

上海局新建普速线基础数据网由核心节点、汇聚节点和接入节点组成。核心节点：既有上海铁路局核心路由器CR01或CR02。汇聚节点：汇聚节点主要负责对接入层业务的汇聚以及向核心层节点的业务转发，设置在承载业务量相对集中且配套机房、电源以及通信传输电路资源丰富的汇聚站点。新建基础数据网汇聚节点设置在南京、合肥、杭州等地通信楼，每个汇聚点到核心路由器为2×10GE带宽，同时既有客专线汇聚点扩容到核心层路由器为1×10GE带宽，每个汇聚节点设置2套汇聚路由器，采用光纤互联。接入节点：各普速沿线各车站以及各运输站段机关设置接入节点，配置2台接入层路由器设备，构建双平面。每4～6个接入节点采用裸光纤GE光通道（或汇聚层传输系统提供的GE通道）环形双归连接至邻近的汇聚节点路由器。

5既有网络的优化工作

5.1ISIS协议重新规划

随着普速线基础数据通信网建成，上海局管内CR、DR、AR数量已超过一千台，之前全网路由器仅二百余台，均配置为IS-ISlevel2路由器，但随着路由器数量剧增，每台路由器所学习到的IPV4路由信息将过于庞大，将无畏消耗部分底层路由器CPU与内存资源，对路由器性能造成影响。基于以上考虑，在基础数据通信网建成后，已对上海局既有数据网内各DR设置为Level-1-2，AR设置为Level-1，CR设置为Level-2，这样可以有效减少AR所学到的IPV4路由信息。

5.2MPLSIPVPN路由协议的分层

PE上海局既有数据网接入的各类业务均使用VPN承载，路由协议为BGP/MPLSIPVPN路由协议。两台VPN反射器与各个PE设备建立对等体关系，所有PE设备均不分等级为一种平面模型，对网络中所有PE设备的性能要求相同。随着基础数据网建成后的网络规模不断扩大，业务种类不断增加，部署PE设备经常会遇到接入能力或路由能力的扩展性问题，从而导致整个网络的性能和可扩展性将受到影响，不利于大规模部署VPN。为解决可扩展性问题，BGP/MPLSIPVPN必然要从平面模型转变为分层模型，即配置分层VPN（HierarchyofVPN，简称HVPN）功能。分层VPN功能将PE的功能分布到多个PE设备上，多个PE承担不同的角色，并形成层次结构，共同完成一个PE的功能，因此，这种解决方案有时也被称为分层PE，采用这种分层PE的MPLSIPVPN网络成为HVPN网络。在HVPN网络中对处于较高层次的设备的路由能力和转发性能要求较高而对其接入的能力要求较低；对处于较低层次的设备需要有较强的接入能力，但对路由能力和转发性能要求较低。这样可以使用不同类型的设备部署在不同层次的网络中。而且当网络中某一层级的PE设备出现接入、路由或转发等某方面能力不足的情况时，可以通过接入新的设备提高相应的功能，使整个网络具有较强的灵活性和可扩展性。HVPN的基本结构，主要包括UPE、SPE和NPE三类设备：UPE：直接连接用户的设备称为下层PE（UnderlayerPE）或用户侧PE（User-endPE），简称UPE。UPE主要完成用户接入功能，上海局数据通信网中指定各AR为UPE。SPE：接入UPE并位于网络内部的设备称为上层PE（Su－perstratumPE）或运营商侧PE（ServiceProvider-endPE），简称SPE。SPE主要完成VPN路由的管理和，上海局数据通信网中指定各普速线基础网DR为UPE。NPE：连接SPE并面向网络侧的PE称为网络侧PE（Net－workProvider-endPE），简称NPE。上海局数据通信网中指定各客专线DR、区域CR为NPE。HVPN包括如下两种组网场景：（1）HoVPN：SPE向UPE缺省路由。UPE没有到达NPE的路由，将VPN业务的数据发送给SPE，从而达到路由隔离的目的，而且HoVPN组网中的UPE设备可以采用路由管理能力较低的设备，节约了网络部署的成本。（2）H-VPN：SPE可以向UPE明细路由。UPE作为反射器的SPE的客户端，接收SPE反射的明细路由，这样更加便于对路由管理和流量转发进行控制。

5.3对既有客专数据通信网的优化

为提高各客专沿线数据通信网的传输带宽，上海局对杭长、宁杭、杭甬、甬台温、金丽温以及沪杭数据网各网元间新增GE互联光通道工作，IBGP协议根据不同传输通道metric值优先级，优先利用新增GE通道转发数据，当GE光通道发生故障后在利用既有POS155M通道转发数据，通过此次优化工作，既提高了部分地区客专网元间的传输带宽又确保了网络的可靠性。

5.4新建基础数据网并网存在问题及临时解决方案

自基础数据网建成后大量路由器相继并网运行，既有普速线中兴路由器学习到大量ISIS路由和IBGP路由，这对大量中兴低端GER08系列路由器的CPU利用率及内存使用造成较大影响，合肥、杭州地区的DR曾发生宕机故障，为尝试解决此类问题，顺利度过新旧网络并存的过渡期，解决方案定为对中兴数据网CR与客专数据网CR采用了OPTIONA方式互联取代既有OPTIONB互联方式。通过要点割接将上海铁路局中兴IP数据网的CR1、CR2以及客专网CR01、CR02设备由P级别调整为PE级别，边界ASBR充当本区域内的PE，对端的ASBR作为CE，两个区域的边界ASBR互相配置跨域OptionA方式实现互通。将原有CR1至CR01、CR2至CR02之间的互联地址删除，通过配置多个子接口静态路由方式接收和传递VPN路由信息和业务。成功分离了中兴数据网至客专数据网间的ISIS和BGP互联协议，根据需要在中兴与客专网间互指少量静态路由，以确保既有视频监控、红外监控各车站前端设备与路局平台间的数据互通。经过分离后较长一段时间的观察监控，中兴数据网未再发生CPU利用率居高不下的问题，各地区视频会议、监控、红外业务运行正常，进一步确认了中兴GER系列路由器使用年限较长，设备处理及数据转发性能低下，当大量基础网路由器入网后，各中兴路由器要学到大量的IPV4和VPNV4路由信息，导致设备CPU负荷增加而发生宕机的故障现象。

6结论

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关键词：数据通信交换方式交换技术

中图分类号：S972.7+6 文献标识码：A 文章编号：

随着通信技术和计算机技术的不断发展，人们对于网络业务的要求越来越多，这些网络业务要求需要有相应的传输交换技术与之相适应，因此电路交换技术不能满足各种新业务的要求，基于这种状况，各种交换技术应运而生，这些交换技术可以满足不同的业务要求，光交换技术是各种交换技术中较为突出的一项新型交换技术。本文从数字数据网（DDN），分组交换技术，帧中继（FR）和异步转移模式，IP交换，多协议标记交换（MPLS）、光交换的技术特点以及光交换方式等多种数据交换技术，对交换方式和具体的数据交换技术进行分析。

数据通信是以“数据”为业务的通信系统，数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。随着计算机技术与计算机远程信息处理应用的发展，数据通信应运而生，它实现了计算机与计算机之间、计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。

一、数据通信的交换方式

1.电路交换。电路交换，该方式是指能为任意一个入网用户提供一条临时的专用物理信道，这条物理信道是由通路中各节点内部在空间或时间上完成信道接续而构成的。在通信中自始至终使用该链路进行信息传输，不许其他计算机或终端同时共享该电路，通信结束才释放该信道。

2.报文交换。报文交换，也称为信息交换方式，在这种交换方式中，收、发用户之间不存在直接的物理信道。它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，再将该报文发往需要接收的交换机或终端。

3．分组交换。分组交换，也称为包交换，它是将用户发来的数据分割成若干个一定长度的数据包（称为分组或打包）。在每个包前面加一个分组头，其中的地址标志指明该分组将发往何处，然后由分组交换机根据每一组的地址标志，将它们转发到相应的目的地，这一过程称为分组交换。

二、数字数据网（DDN）

1．工作方式。数字数据网是一种高带宽、高质量的公共数字数据通信网，其传输信息的信道为数字信道。数字数据网属于同步数字传输网，不具备交换功能。采用同步转移模式的数字时分复用技术，用户数据信息根据事先约定的协议，在固定的时隙以预先设定的通信带宽和速率传输。

2．特点。数字数据网（DDN）的特点有：（1）DDN是透明传输网，采用交叉连接技术和时分复用技术，由智能化程度高的用户端设备来完成协议的转换，不受任何规程的约束，是全透明网，面向各类数据用户。（2）传输速率高。在DDN网内的数字交叉连接复用设备能提供

2Mbps或N×64Kbps（≤2M）速率的数字传输信道。（3）传输质量高。数字中继大量采用光纤传输系统，用户之间有专有固定连接，因此网络时延小。（4）连接方式灵活。不仅能和用户终端设备进行连接，也可以和用户网络连接，从而为用户提供灵活的组网环境。（5）电路可靠性高。因为采用了路由迂回和备用方式，所以电路工作可靠性高。（6）网络运行管理方便。由于DDN一般都采用光纤传输手段，可以保证较高的传输质量，因此，带来了网络运行中间环节的管理、监控等项目的简化和操作的方便。

3.提供的业务。由于DDN网是一种全透明的网络，能够提供多种业务来满足各类用户的需要。因此，它可为分组交换网和公共计算机互联网络等提供中继电路；可提供点对点和一点对多点的业务；可提供帧中继业务；可提供语音、图象、G3传真和智能用户电报等业务；可提供虚拟专用网业务。

三、分组交换技术

1．工作方式。分组交换方式是在传统的存储转发方式交换的基础上发展起来的一种新型交换方式。其工作过程是分组终端将用户要发送的数据分割成一定长度的分组，每个分组有一个分组头，用以指明该分组发往的目的地址，然后按顺序送分组交换网发送。

2.特点。分组交换动态分配线路资源，传输速率高；能为不同

种类的终端互通提供方便；分组交换技术网络能与公用电话网、用户电报、低速数据网及其他专用网互连。

3．提供的业务。分组交换网能提供永久虚电路（PVc）及交换虚电路（SVc）等多种业务。利用分组交换网的通信平台，还可以开发与提供一些增值数据业务。

四、帧中继（FR）

1．工作方式。帧中继是一种在分组交换技术基础上对原来的分组交换协议做了简化的数据传输新技术，它在OSI第2层上用简化的方法传送和交换数据，帧中继交换仅完成OSI物理层链路层核心层的功能。而将流量控制、纠错控制等留给终端去完成，大大简化了节点机之间的协议，提高了传送速率。

2.帧中继（FR）的特点有：（1）网络资源利用率高。（2）传输速率高。（3）费用低廉。（4）兼容性好。（5）组网功能强。

3．提供的业务。帧中继采用面向连接的交换技术，能提供交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC），但目前仅采用交换虚电路。

五、异步转换模式（ATM）

1．工作方式。异步转移模式是建立在电路交换和分组交换基础之上的一种面向连接的宽带交换技术，它采用定长分组将数据图象、语音等信息分解成固定长度53B的信息，这种定长分组叫做信元。ATM以信元为单位进行传输、复接、交换和统计复用，复用时只要获得空信元就可以插入信息发送出去，信息插入的位置是非周期性的。

2特点。异步转换模式（ATM）的特点有：（1）采用面向连接的工作方式，通过建立虚电路来进行数据传输，同时也支持无连接业务。（2）采用固定长度的数据包，有利于宽带高速交换。（3）ATM采用异步时分复用技术。（4）ATM技术简化了网络功能与协议。

3．提供的业务。ATM可以提供同步数字序列传送网的全部功能，并向用户提供任意速率和能进行统计复用的变速率信道，以提高网络的经济效益；支持面向连接和无连接数据通信业务和帧中继业务；用于局域网互联，或组成虚拟局域网；用于Internet，提供更高的速度；还可以用于电视领域。

六、IP交换

1．工作方式。IP交换是一种高效的技术，即三层交换技术。在网络标准模型中的第三层实现了分组的高速转发，效率大大提高。简单地说，三层交换技术就是“二层交换技术+路由转发”。它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC。以后的数据包沿着VC以直通的方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速率提高到第2层交换的速率。

2特点。IP交换的特点有：（1）IP交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送信息。（2）采用存储转发的传输方式。（3）通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。

3．提供的业务。面向连接，适合多业务环境，QoS保障，用于宽带IP骨干传输。

七、多协议标记交换（MPLS）

1．工作方式。MPLS网络采用标准分组处理方式对第三层的分组进行转发，采用标签交换对第二层分组进行交换。MPLS基于标签交换，把选路和转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径。其核心部件有标签交换路由器（LSR）和标记边缘路由器（LER）。LER完成选路的功能，LSR完成转发的功能。

2特点。多协议标记交换（MPLS）的特点有：（1）支持面向连接的服务质量。（2）支持流量工程，平衡网络负载。（3）有效地支持虚拟专用网VPN。

3．提供的业务。MPLS在ATM网络上提供IP服务，保证IPQoS支持和任意点到任意点的连接能力。

八、光交换技术

光交换技术能够保证网络的可靠性，提供灵活的信号路由平台。采用波长变换器，在发生竞争时可以将突发包在与指定输出线不同的波长上发送出去。这种解决方案在竞争分组的延迟方面是最佳的，适合电路交换，也适合光分组/突发交换网络，但需要快速可调谐变换器。最近研究结果表明，在分组交换光网络中波长交换是一种最有潜力的可选方案之一，它能最有效地降低光分组/突发的丢包率，特别是应用于多波长DWDM系统，因此快速可调波长变换器是目前研究的热点。

1.光交换的方式及应用。光信号的分割复用方式有三种:空分、时分和波分。相应也有空分、时分和波分三种光交换。分别完成空分信道、时分信道和波分信道的交换。这三种变换方式的特点和其实现方案各不相同。若光信号同时采用二种及以上交换方式则称复合光交换。

（1）空分光交换器。空分交换基本原理是光学开关元件阵列开

关，并适当控制阵列开关。本质上它是光信号交换空间域上完成的过程。可以以任何方式在输入和输出光纤之间形成通路。对于空分交换开关元件一般可分为机械式，光电转换型，复合波导型，全反射式激光二极管门开关。平行波导的长度和两波导之间的相位差存在着变化,因此要求选取适当参数,波导上的光束完全交错,如果在电极上施加一定的电压,可改变折射率及相位差。

（2）时分光交换器。时分复用是通信网中普遍采用的一种复用方式。光时分复用和电时分复用类似,也是把一条复用信道划分成若干个时隙,每个基带数据光脉冲流分配占用一个时隙,N个基带信道复用成高速光数据流信号进行传输。完成时间分光交换，必须有一个时隙交换实现输入信号的时隙切换插槽输出功能。完成时隙交换必须将时分多路复用信号按顺序写入到存储器，然后按顺序读出，从而完成时隙交换。利用光纤延迟线在分时开关工作原理：第一时间分复用光信号通过光分路器，使其每一个出口在同一时间只有某个时隙光信号；然后让这些信号分别通过不同的光学延迟器，得到不同的延迟时间；最后，提出这些信号通过一个光学合成器复接，完成了一个时分开关。

（3）波分光交换器。一般来说,在光波复用系统中源端和目的端，都可以采用相同的波长来传递信号,如多路复用中不采用相同波长,这就势必导致每个终端都将越来越复杂。波分光交换所需波长交换器是先用分解复用器将光波分信道空间分割开,对每个波长信道分别进行波长交换(w/c),交换后复用,经由一条光纤输出。

综上所述几种数据交换技术，其特点和用途有交叉和重叠。对于用户来讲，选择何种技术，应根据自己的需要，从经济性、发展性等角度予以取舍。未来光交换技术的必将推动通信网络的大发展，大容量、高速率时代必将到来。相信在不久的将来，我国光交换网络技术一定成为带动通信技术大发展的有效动力，通信技术必将进入高效、高质的发展阶段。

参考文献：

1．糜正琨,杨国民.交换技术[M].北京:清华大学出版社,2006.

2．桂海源.现代交换原理[M].北京:人民邮电出版社,2002.

3．穆维新,靳婷编.现代通信交换技术[M].北京:人民邮电出版社,2005.

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【关键词】4G技术；数据通信；应用

1、引言

随着第一代通信技术在上个世纪的出现，并迅速的普及到人们的日常生活中，我国的通信技术也快速的发展着，而且进步明显。在经济迅速发展的形势下，我国的通信技术有了质的改变，其中最显著的变化就是依据蜂窝理论和频率复用技术而形成的3G通信技术，将3G通信技术进行优化便形成了4G通信技术，4G通信技术传输速度更快，并且拥有无线局域网技术，同时它可以实现视频的相互传播，满足无线通信的条件，是通信技术发展过程中所获取的优秀成果。4G通信技术拥有其他通信技术所没有的优势，例如：迅速的传输速度、优质的传播画面和可靠的信息频率，同时又能提供给客户多样化的功能服务。4G通信技术提升了用户通信的质量，同时也提高了通信的服务质量。

2、4G技术的含义及其主要特点

4G技术不是简单的对3G技术进行改变，而是在原有的信息技术的基础上，将3G技术和WLAN技术进行有效的结合，进而产生的一种新进的技术成果，并且能够满足视频图像优质化的传播条件。相对于拨号上网的速度，4G通信技术的上网速度更快，甚至能快到2000倍的效果，下载的速率达到100Mbps，从而保证不同客户的不同要求得到实现。4G技术虽然是通信技术进步的成果，但是它仍然属于传统的信息技术。将3G技术进行升级和优化，4G技术实现了在通信时不需要电缆支持的目的，从而制造了一个无线高速网络通信环境。相比较传统通信技术而言，4G技术有着明显的优势，主要体现在以下几点：（1）加快了通信的速度。利用3G技术和WLAN相融合的基础，4G通信技术极大的加快了通信的速率，通常数据的输送速率超过20MB/s，最快可以达到100MB/s，比3G通信技术下的速率快出3倍以上。通过高速率的数据传输，4G通信技术可以给客户提供大数据下载和视频的功能体验，因此可以满足客户多样的和迅速的通信要求，创造一个良好的通信服务环境。（2）形成各种各样的通信方式。4G通信技术是在原有的通信技术的基础上进行优化，它可以实现通信技术的综合集成性能，同时又能满足和不同网络相互合作的条件，在丰富的通信连接方式基础上，让客户可以在任何时刻能够和互联网联系，创造互动漫游的条件。此外，用户可以将自己的无线总段设备和4G系统进行连接。基于此，4G终端设备在未来的时间里，不但其种类会丰富化，而且其会被广泛的运用到人们的生活生产中，同时会促进不同部门、不同系统等相互联系和交流的形成。（3）智能化上升到新的层次。利用广域接入法和分布式的模式，G通信技术仍然会成功的提供不同速率之间沟通互联的服务，另外用户还会享受到网络智能自动的分配资源和合理的配置资源的服务体验。（4）4G通信技术的兼容性能强。4G通信技术严格按照全球统一通信标准，从而满足不同移动运营商的客户使用同样的4G通信技术的条件。4G通信模式可以和不同形式的网络进行相互连接，如：蓝牙、无线局域网等等，还可以在同一个系统中兼容不一样的通信技术，兼容性能强。

3、4G技术在我国的发展前景

4G通信技术是在原有的通信基础上进行革新和发展出来的新型通信技术，其技术重点是实现无线网络通信功能的多样化，同时也在通信领域的发展中发挥着重要用，尤其是手机媒体的发展。1G通信技术因为依赖于模拟信号传输信息，所以导致不同用户之间的信息传输速度慢。2G通信技术有效的改善了1G通信技术不完善的地方，同时又增加了新的性能：短信、彩信。3G通信技术主要的形式有两种：中国移动的TD-SCDMA和中国联通的WCDMA，3G通信技术在利用蜂窝移动技术的基础上，不仅满足高速数据输送的条件，还可以同步化声音和信息的传输。而4G通信技术则发生了很大程度上的变化，首先，4G技术是在多媒体的基础上进入到核心网中，核心网中的重要IP技术，能够实现用户在不同通信技术之间任意切换的目的，如3G、4G和WLAN。相对于3G的传输速率，4G的传输速率高达150Mbp/s，是其50倍，满足手机直接传输容量大的文件要求，如视频、图片等等。在我国，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商均有4G牌照。估计中国4G用户将从2013年的区区100万猛增至2018年的2.65亿（如图1所示）。4G通信技术为用户带来了高质量和便捷的上网服务，此外其在我国有着非常大的发展空间。

4、4G技术在数据通信中的应用

4.1在电子商务中的应用

电子商务大规模的发展离不开4G通信技术的支持，4G通信技术在一定程度上给电子商务的发展带来了新的动力，让人们在现代化的社会中享受到了更便捷的生活服务，如：网络化服务、信息化服务等等。在电子商务领域，4G通信技术主要发挥以下几点作用：①优化了购物的形式和交易的方式。4G通信技术利用移动智能终端的使用，将以往的PC端的购物方式转换成“随时随地随手”的购物方式，同时促进交易模式发生变化。例如，阿里巴巴旗下的手机淘宝，卖家数量已经有33.9万，而消费额度在整体的消费金额上所占比例超过30%，注册的新用户在2013年1~6月已经超过1亿。②LBS技术在电子商务领域的普及。对于不同地方的客户，4G运营商可以设置更加合理的商务服务，同时通过运用4G网络技术，运营商将过去短信、二维条码等传输方式更换成多媒体的服务模式。如，微信营销手段中普遍使用的就是LBS技术，LBS技术在微信营销过程中发挥的作用有：保证微信公众订阅号每天推送消息，实现对目标客户的定位并添加等等。③自动识别技术的广泛应用。随着4G技术的普及，在很大程度上促进了自动识别技术多样化的运用，从而加快了搜索的速度。如果利用文字进行搜索，不但效率低，而且准确性不高，二维条码和图象识别技术的普及则有效的改变了文字搜索的缺点。

4.2在远程监控中的应用

以往的远程监控技术操作过程复杂，而且系统的设置和保养需要大量的资金投入，加上3G技术的原因不可能对视频进行快速清晰的传播。但是4G通信技术是在以往通信技术上的升级和变革，它能够快速的传播、实现视频图像传播、将数据传输速度能够保持在同一个水平和普及网络覆盖的范围。基于4G网络技术和移动终端的分布性质相协调的基础，所以它的网络信号传播速度快且质量高，又可以实现实时的视频监控和有效的运用应急调控系统的目的，满足功能丰富化的条件。4G通信技术可以有效的把移动通信、安全防范和互联网结合在一起，此外在移动终端设备的使用基础上，满足随时查看远程监控视频的动态，从而提高了远程监控的服务质量。

4.3在智能手机中的应用

移动智能终端设备制造商需要及时检查和更换设备，以保证设备的质量，从而保证4G通信技术的普及。作为移动智能终端的设备智能手机，越来越广泛的被人们使用。在移动互联网的影响下，智能手机的应用率高达79.7%，高出其他任何设备。从2014年11月份社交网络的使用人数来看，人们使用社交网络占据绝大部分（如图2所示），其中在facebook月，使用人数最多。

5、结语

综上所述，4G通信技术因为其技术先进、使用方便的特点，在吸纳嗲社会被广泛的普及，通过4G技术的应用可以有效的提高通信速率、改善通信的质量和实现无线网络服务。4G网络技术适应了社会的发展需求，满足了人们的信息化和网络化的生活要求，所以在电子商务、远程教学等方面都会使用到4G通信技术，其在未来的发展空间非常大。

参考文献

[1]张雷，许飞，隋天宇.4G移动通信技术在战术通信中的应用研究[J].通信技术，2015，04：423~429.

[2]李俊.基于4G技术的数据通信应用研究[J].中国新信，2015，14：84.

[3]石远夏.关于4G技术在数据通信的应用研究[J].信息通信，2014，08：230.

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关键词：移动电子商务；英特网；无线接入技术；3G

中图分类号：F724.6 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2009）07-0104-02

引言

英特网（Internet）和移动通信技术的出现，改变了人们传统的生活、工作模式，打破了时间、地域的限制。移动电子商务（M-commerce）是通过移动通信技术与英特网有机结合所进行的电子商务活动。移动电子商务作为一种新型的电子商务方式，充分利用了移动无线网络的优点，是对传统电子商务的有益的补充，具有非常广阔的发展前景。近十年来，推动移动电子商务发展的技术不断涌现，这些技术主要包括：无线应用协议（WAP）、移动IP（Mobile IP）、蓝牙技术（Blue tooth）、无线局域网（WLAN）、通用分组无线业务（GPRS）和第三代移动通信系统（3G）等。

一、移动电子商务

1.移动电子商务的定义及特点

目前，业界还没有对移动电子商务的定义形成权威的、一致的认识，人们从不同的角度提出了不同的见解，这些见解各有不同出发点和含义。从技术的角度看，移动电子商务可看做电子商务的一个新的发展分支；但从应用的角度来看，移动电子商务是对有线电子商务的整合与发展，是电子商务发展的新形态。一般而言，移动电子商务的定义应包含“商务活动”、“英特网”和“无线网络技术”三部分。文献[1]将移动电子商务定义为：“消费者在支持英特网的无线通信网络平台上，借助移动的智能终端设备，完成商品或服务的购买或消费行为的社会经济活动。” 可见，移动电子商务可以定义为：通过移动的智能终端设备、无线网络和英特网结合所进行的电子商务活动。

通过移动电子商务，消费者可真正突破“时空限制”，随时随地获取所需的服务、应用、信息和娱乐。和传统基于英特网的电子商务相比，移动电子商务具有以下几个显著的特点：（1） 交易不受时间和地点的限制；（2） 移动终端拥有者的身份相对固定，可方便的向消费者提供个性化移动交易服务；（3） 通过移动定位技术，可以提供与位置相关的交易服务。

2.推动移动电子商务发展的技术因素

移动电子商务同传统电子商务的主要区别就是无线网络的应用，而正是无线数据通信技术的快速发展，推动了移动电子商务的迅猛发展。从技术的角度看，推动移动电子商务发展的因素主要有以下三个。

（1）无线应用协议的推出。如何将英特网的丰富信息及先进的业务引入到移动电话等无线终端设备当中，是实现移动电子商务需要解决的第一个问题。无线应用协议（WAP）的出现，很好地解决了这个问题。无线应用协议（WAP）的出现使移动英特网有了一个通行的标准，使移动电话等无线终端设备接入英特网成为了可能。

（2）无线接入技术的快速发展。早期无线接入技术如GSM、TDMA和CDMA数据传输速率很低，不适于英特网接入。而近年来得到广泛使用的通用分组无线服务（GPRS）等接入技术，大大提高了无线数据传输速率。目前，世界各国大力推广的第三代移动通信技术（3G），不仅可以克服传统无线接入方式传输速率方面的缺陷，而且还可以支持宽带多媒体数据传输，这将缩小有线和无线接入的差距，必将进一步推动移动电子商务的发展。

（3）移动终端技术的日趋成熟。移动终端技术本质上是一种结合手持硬件、无线宽带网络与移动应用软件的总称。目前市面上各种个人数码助理（PDA）、智能手机（SmartPhone）已经随处可见，各种移动智能终端设备不断推陈出新，移动终端用户也不断攀升。这不仅给消费者使用移动终端进行电子商务提供可能，而且在数量上大大超过互联网用户的移动终端用户更是为移动电子商务提供了巨大的市场。

3.移动电子商务系统组成

移动电子商务系统主要由移动商务应用、移动终端设备、移动中间件和移动网络设施组成。（1）移动商务应用主要是指移动电子商务为用户提供的各种商品和服务活动；（2）移动终端设备就是指各种通过无线网络接入英特网的终端设备，包括手机、个人数码助理和笔记本等；（3）移动中间件是指连接电子商务与异构网络和操作系统的软件实现层，如Express Q和WAP等，它们屏蔽了分布环境中异构的操作系统和网络协议；（4）移动网络设施是指支持移动电子商务的无线网络和设备，包括GSM、GPRS、CDMA和3G等。

二、移动电子商务的主要实现技术

1.无线应用协议（WAP）

无线应用协议WAP是 Wireless Application Protocol的缩写，它是由Motorola、 Nokia、 Ericsson和Phone. corn公司最早倡导和开发的，它的提出和发展是基于在移动中接入英特网的需要。WAP是开展移动电子商务的核心技术之一，它提供了一套开放、统一的技术平台，使用户可以通过移动设备很容易的访问和获取以统一的内容格式表示的英特网或企业内部网信息和各种服务。通过WAP，手机可以随时随地、方便快捷地接入互联网，真正实现不受时间和地域约束的移动电子商务。

2.移动IP（Mobile IP）

移动IP（Mobile IP）是由互联网工程任务小组（IETF）在1996年制定的一项开放标准。它的设计目标是能够使移动用户在移动自己位置的同时无须中断正在进行的英特网通信。移动IP现在有两个版本，分别为Mobile IPv4（RFC 3344）和Mobile IPv6（RFC 3775）。目前广泛使用的仍然是Mobile IPv4。目前移动IP主要使用三种隧道技术，即IP的IP封装、IP的最小封装和通用路由封装来解决移动节点的移动性问题。

3.蓝牙（Blue Tooth）

蓝牙（Blue Tooth） 是由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba等公司于1998年5月联合推出的一项短程无线联接标准。该标准旨在取代有线连接，实现数字设备间的无线互联，以便确保大多数常见的计算机和通信设备之间可方便地进行通信。“蓝牙”作为一种低成本、低功率、小范围的无线通信技术，可以使移动电话、个人电脑、个人数字助理、便携式电脑、打印机及其他计算机设备在短距离内无须线缆即可进行通信。“蓝牙”支持64kb/s实时话音传输和数据传输，传输距离为10m～100m，其组网原则采用主从网络。

4.无线局域网（WLAN）

无线局域网络WLAN是Wireless Local Area Networks的缩写，它是一种借助无线技术取代以往有线布线方式构成局域网的新手段，可提供传统有线局域网的所有功能，它支持较高的传输速率。它通常利用射频无线电或红外线，借助直接序列扩频（DSSS）或跳频扩频（FHSS）、GMSK、OFDM和UWBT等技术实现固定、半移动及移动的网络终端对英特网网络进行较远距离的高速连接访问。1997年6月，IEEE推出了802.11标准，开创了WLAN先河；目前，WLAN主要有IEEE802.11x与HiperLAN/x两种系列标准。

4.通用分组无线业务（GPRS）

GPRS的英文全称为 General Packet Radio Service，中文含义为通用分组无线服务，是欧洲电信标准化组织（ ETSI）在GSM系统的基础上制定的一套移动数据通信技术标准。它利用“包交换”（Packet-Switched）的概念所发展出的一套无线传输方式。GPRS是2.5代移动通信系统。GPRS具有“数据传输率高”、“永远在线”和“仅按数据流量计费”的特点，目前得到较广泛的使用。

5.第三代移动通信技术（3G）

3G英文全称为3rd Generation，中文含义为第三代数字通信。它是由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成，支持高速移动环境，提供语音、数据和多媒体等多种业务的先进移动通信网。国际电联（ITU）原本是要把世界上的所有无线移动通信标准在公元2000年左右统一为全球统一的技术格式。但是由于各种经济和政治的原因，最终形成了三个技术标准即欧洲的WCDMA，美国的CDMA2000和中国的TD-SCDMA。TD-SCDMA是由中国大唐移动通信第一次提出并在无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作完成的。中文含义为“时分同步码分多址接入”。 相对于其他两个标准TD-SCDMA 具有频谱利用率高、系统容量大、建网成本低和高效支持数据业务等优势。

总结

移动通信和英特网的完美结合造就了移动电子商务。在技术更新与社会需求的交替推动下，移动电子商务已经产生了一个不可阻挡的发展趋势，它必将对全球经济和技术进步产生更加深远的影响。

参考文献：

[1]柯新生.电子商务运作与实例[M].北京:清华大学出版社，2007.

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关键词：电力 继电保护 可靠性 趋势发展

中图分类号：U224 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）05-0392-01

一、电力继电保护的整体含义

随着人们对电力质量运行要求的不断提升，继电保护装置已经被广泛的应用在电力系统中，所谓的电力继电保护装置就是为了降低电力系统运行故障隐患，迅速及时的处理电力故障，缩减故障处理开支，维护电力系统维护的一种电气装置，该装置动作于断路器发出信号或者跳闸，因其独特的电路保护特性，近年来被广泛的应用。

二、继电保护装置的要求及特点

1.继电保护装置的要求

继电保护装置应满足可靠性、灵敏性和速动性的基本要求，在此基础上，在实际应用中，还需考虑经济性，在能实现电力系统安全运行的前提下，尽量采用经济可靠的继电保护装置。

1.1可靠性

可靠性是对电力继电保护装置最重要、最根本的要求。可靠性要求保护装置应有正确的动作，即不改动的时候不能有误动作，该动的的时候不应该有拒绝动作。保护装置的误动作和拒绝动作都会给整个电力系统带来严重的危害，因此，为确保保护装置动作的可靠性，必须保证装置的设计原理、安装调试等正确无误，同时要求装置各部件质量可靠以提高整个装置的可靠性。

1.2速动性

即要求继电保护设备能在最短的时间内对短路故障进行切除，从而减轻短路电流对系统设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性，节约故障的处理时间

1.3灵敏性

指继电保护装置在其保护的范围内，对故障或异常工作情况的反应能力，在设备或者线路在被保护范围内发生金属性短路故障时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中也有具体的规定。

2.继电保护技术特点

继电保护技术主要由以下几个特点，首先自主化运行率提高，使得继电设备具有很强的记忆功能，提高运行的精确度，其次，兼容性辅助功能强，统一标准做法的运用，方便于统一标准，并且装置的体积偏小，盘位数量减少了，在此基础上，可以增加其他的辅助功能。最后，操作性监控管理好，该技术主要表现在不受外界环境影响下的主要部件，能够产生一定的作用。

三、如何提高继电保护的可靠性

安装继电保护装置主要是为了保护电路运行过程中电路的各个配件安全性，所以提高继电保护装置的可靠性，可从以下几个方面落实。第一，继电保护装置需检验应注意的问题，将电流回路升流试验和整组试验放在本次检验最后运行，完成这两项工作后，禁止再拔插件、改定值区等工作。第二，定值区问题，定值区数量的增加是电力系统与计算机网络系统快速发展的一个重要体现，它能够适应继电保护装置运行的不同需求。从而确保电力系统稳定运行。并且由于定值区数量不断增加，人们对不同的定值数据管理会出现或大或小的问题，为此应加强管理定值区，增加其专业技术人员及时调整数据更改记录。第三，一般性检查，一般性检查的工作虽然没有专项检查要求难度高，但其检查质量的好坏直接影响到电力继电保护装置的运作，由于一般性检查工作简单，琐碎，迄今为止还没有引起人们重视，既没有做到及时的进行一般性检查，而且检查时敷衍了事，没有得到具体的实现，细微的细节都可能存在重大的安全隐患，所以一般性检查的具体落实是提高继电保护可靠性的重要方面。

四、电力系统继电保护技术的发展

继电保护技术当今趋势是向计算机化，智能化，网络化，保护、控制、测量数据通信一体化和自适应控制技术发展。

1.计算机化

随着电力系统的不断发展，其对微机保护的要求不断提高除了保护的基本功能外，还应具有强大的通信能力，高级语言编程等各方面功能，这样，继电保护装置才能够得到系统的故障较多的信息，对故障性质、位置的判断和距离检测越加的准确，大大提高保护性能和可靠性。

2.网络化

计算机网络作为现代信息和数据传送工具已成为现代技术的中坚力量，它对各个工业领域都有着很大的影响，实现这种系统保护的主要是将全系统各重要电气设备保护装置用计算机网络连接起来，实现微机保护的网络化。

3.智能化

电气自动化是当代先进科学的核心技术，也是工业现代化的重要标志，他的发展对社会科技进步具有重要意义，因此，我们要时刻展望自动化在电气工程中的应用前景。我国为进一步提高自身产品，已加大了自主创新的发展力度，提倡研究人员研发更好的并且具有创新的产品，使我国电气自动化技术得到更好的发展。

此外，我国正在逐步加大对电网的建设，电气自动化为其的继续发展拓宽了空间。

4.保护、控制、测量、数据通信一体化

在实现继电保护的计算机化和网络化下，保护装置实际上就是一台高性能，多功能的计算机，它可从多方面获得电力系统运行和故障的所有数据和信息，也将它所获得的信息和数据传送给网络控制中心或任一终端，其中在1992年，天津大学就提出了保护、控制、测量、通信一体化问题，并研制了相关数字信号处理器为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。

5.自适应控制技术

自适应继电保护的概念出现于20世纪80年代，其指能够根据电力系统运行方式和故障状态的变化而迅速实时改变保护性能、特性的新型的继电保护。自适应继电保护的基本思想就是使保护适应尽可能多的电力系统各种变化，提升改善保护的性能，这项技术具有改善系统响应、增强可靠性和节约经济成本等优点，从而拥有着广泛的前景。

五、结束语

随着科学技术的发展，电力能源已经成为国家的主要能源之一，对国民经济的发展和人民生活水平的提高产生了巨大的影响，而继电保护装置作为电力系统安全可靠运行的保障，其显得尤为重要。随着继电保护技术的不断成熟和管理制度的慢慢完善，相信日后继电保护装置的可靠性将会得到明显的提高。

参考文献

[1]王翠萍. 继电保护装置的维护及实验. 科苑论坛，2008.

[2]李海.袁琳.对继电保护故障的探讨[J].民营科技，2010.03.

[3]王姗.基于故障树分析法的继电保护系统可靠性分析[J].电气时代，2011（02）

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关键词:DSP;TMS320LF2407A;CAN;ADS7864;节点

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)24-6828-02

CAN(Controller Area Network)即控制器局域网, 是一种多主方式的串行数控通信总线, 具有实时性、高可靠性和灵活性等优点, 现已广泛应用到汽车工业、航空工业、工业控制、自动控制、智能大厦、电力系统、安全防护等各个自动化控制领域,成为国际上应用最广泛的现场总线之一。

数字信号处理器(DSP) 是一种运算速度快、数值处理能力强的微型处理器,目前已经在通讯、图像处理、工业控制等领域得到广泛应用,CAN总线是一种通信速率高、抗干扰能力强、使用成本低的现场总线,已广泛应用于控制系统中的检测和执行机构之间的数据通信。他特别适用于系统分布比较分散、实时性要求高、现场环境干扰大的场合。

该文将TMS320L F2407A芯片和CAN总线等技术应用于系统的数据采集中,基于对转换时间和转换精度的考虑,本系统还采用了ADS7864 作为模数转换芯片。ADS7864是TI公司推出的专为高速同步数据采集系统设计的高速6通道同步采样、12位的模/ 数转换芯片。将ADS7864与TMS320L F2407A DSP 芯片构成数据采集部分,是一个较好的数据采集方案。该系统可以快捷地实现对生产过程中的电压、电流、功率、功率因数和频率等重要的参数进行实时检测、处理和传输。

1 DSP技术在通信工程上的应用

DSP技术已勇于信息技术领域,尤其在通信领域获得广泛应用。在通信与网络设备方面产品有呼叫处理系统、语音信箱系统、音频/语音处理系统、高速调制/解调器、卫星调制解调器、远程访问服务器、分享式调制解调器、多信道调制解调器、综合业务数字网、远程访问集线器、网络计算机系统、语音识别与合成系统等。

目前DSP技术正朝着进一步提高速度、降低功耗及缩小体积等方面发展。DSP器件已能在3.3V工作电压下达到执行一条指令只需几十纳秒的运行速度。这种高速工作的低功耗DSP特别适用于数字式便携电话。目前一般的处理能力为100MIPS,而内含有多个DSP的多处理型和采用VLIW结构的DSP, 其处理能力已达到1600MIPS。这可使Internet上的用户将原需10分钟下载的文件缩短为不到5秒种。

当前DSP市场有从廉价型到超高性能各类品种, 引人注目的是这些产品均以通信和多媒体应用为中心。美国德州仪器公司提出“DSP解决方案”。其含义是不仅提供分立的DSP产品也提供综合解决方案, 包括不可缺少的混合信号存储器、ASIC乃至系统软件。其背景在于支撑数字联网多媒体。

随着计算机技术、通信技术和电子技术的迅猛发展,工业生产自动化程度也日益提高,通过现场总线技术和数字信号处理技术的应用提高了系统的可靠性和可维护性。基于DSP的CAN总线通信系统在工业生产控制中起着越来越重要的作用。

2 系统硬件电路设计

2.1 TMS320L F2407A 的主要特点

美国德州仪器公司生产的TMS320LF2407A芯片将实时信号处理能力和控制器外设功能集于一身,特别适合于工业控制应用。内核采用哈佛结构,运算速度块,最高可达40MIPS的执行速度。具有丰富的通用输入/ 输出引脚。该芯片供电电压为3.3V,降低了控制器的功耗;还提供了符合CAN2.0B规范要求的CAN通信模块;一个16位的同步串行接口和串行通信接口模块;具有低成本、低功耗、高速运算能力和高性能处理能力等优点,因此该DSP芯片可以满足此系统要求。

2.2 最小系统节点设计

TMS320LF2407A的CAN控制器模块是一个完全的CAN控制器,该控制器是TMS320LF2407A的一个16位外设模块,它完全符合CAN总线的CAN210B技术规范,只需要一个CAN 驱动芯片PCA82C250,就可以很容易地使DSP芯片接入CAN总线。

图为n(最大为110)个节点控制器在CAN总线上的连接情况,构成了CAN 总线控制的局域网,如图1所示。

PCA82C50是CAN协议控制器和物理总线间的接口,它是Philip s Semiconductors公司专门为汽车中高速通讯(高达1Mbps)应用而设计的。此器件对总线提供差动发送能力,对CAN控制器提供差动接收能力,实际上担负着节点逻辑电平和CAN总线差动电平之间的电平转换任务。

在本设计方案中采用了CAN总线技术。该总线技术具有独特的机制,其主要有以下几个优点:网络节点不分主动主从;采用非破坏总线仲裁,支持竞争;传输距离远,通信速度较高,组网灵活;其报文采用短帧结构,传输时间短,受干扰小,具有自己的协议等,所以现场总线CAN 以其自身的优点有效支持分布式控制系统或成为实时控制的串行通信网络。考虑到CAN总线数据传输的高速率和抗干扰性,CAN通信方案做了如下几方面设计:DSP的CANRX和CAN TX先通过74LVC04A进行3.3V与5V的电平匹配,然后再通过高速光隔TL P113与TJA1050连接,实现了总线的电气隔离;采用了TJA1050作为驱动器代替以往的PC82C250,TJA1050的优点是完全符合ISO11898标准;高速率最高达1Mbit/s;电磁抗干扰性能好;不上电的节点不会对总线造成扰动;输出驱动器受到温度保护;至少可以连接110个节点。数字电源VCC和GND是用小功率隔离模块DC/DC进行一次隔离后得到的,增加了通信的抗干扰能力。CAN通信接口电路如图2所示。

2.3 采集模块电路设计

该部分电路采用ADS7864作为A/ D转换芯片,ADS7864是一种高速、低功耗、六通道、同时采样保证无失码的双12位A/D转换器,主要应用于电机控制、三相电源控制等领域。信号调理部分采用互感器对电网信号进行隔离变化,所选用的是电流型互感器,既可测电压也可测电流,输入/输出额定电流6mA/6mA,再采用普通运算放大器LM324构成电流电压转换器,运放工作在放大状态,输出-5～+ 5V信号。从调理部分得到的双极性模拟信号经过运算放大器OPA340组成的转换电路变成0～5V的输入信号,接入ADS7864的+IN和-IN端子,如图3所示。

ADS7864使用独立的8MHz有源时钟,由5V电源供电。TMS320LF2407A供电电压是3.3V,而ADS7864供电电压是5V,所以二者接口需电平转换,ADS7864的16位数据线经过SN74LVTH16245A电压转换芯片再与DSP相连,片选信号CS和读信号RD分别由2407A的外部I/O空间选通信号Is和读信号RD经电平匹配模块引入,它的A/D转换结束标志信号BUSY同样须经电平匹配模块引到2407A的XINT1。ADS7864同时采到6路输入信号并将它们保存在保持寄存器,然后顺序启动转换,将转换的结果分别存放在6个寄存器中,转换完后发出BUSY中断信号,DSP响应中断,顺序读出转换结果,然后再进行下一次采样、转换。

3 系统软件设计

CAN通信模块的主程序流程图如图4所示,它有多个控制对象,如电传感器器的控制、开关控制等。 它通过CAN总线发出各种控制指令和数据,总线上的其他节点按照预先的编程获取自己相应的信息。同时其主程序控制中所需的各种变量参数也主要是通过CAN总线来获取。

TMS320LF2407A的CAN控制器模块在有效工作前必须进行初始化。如图5所示,CAN控制器的位定时器初始化工作只有在配置模式下才能完成,通过编程设置主控制器MCR的CCR位为1,可以设置CAN模块为配置模式。只有全局寄存器GSR的状态位CCE置1,确认初始化请求后,才可以进行初始化操作。然后,位定时器BCRn就可以进行写操作,配置正确的CAN通信波特率、同步跳转宽度、采样次数和重同步方式。最后,通过编程将CCR位设置为0后,CAN模块正常工作模式被激活。在对邮箱初始化之前,必须禁止相应邮箱的使能位,设置每个邮箱对应使能位为0。通过编程设置主控制器MCR中的数据域改变请求位(CDR位)为1,对CAN模块发出数据域改变请求。然后,配置邮箱的标识符、控制寄存器和数据区。最后,通过编程将主控制器MCR中的数据域改变请求位(CDR位)清0后,进入正常工作模式,再设置相应邮箱的使能位为1。

4 结束语

该文将DSP和CAN总线等技术可应用在工业生产通信系统模拟量采集和测量中,详细阐述了实际应用中的数据通信节点设计、模数转换和CAN 接口电路。该系统的数据采集的速度和精度使电压、电流和功率等基本遥测量的采集、计算、分析更为快捷,CAN 通信符合现场要求,在实际应用中取得良好的效果,也为相关的工业生产控制系统中的电量检测提供了一定的参考。

参考文献:

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[4] Burr-Brown Corporation,DAC7744,1999.

篇9

摘要：[HTK]文章简述了目前数字图书馆馆藏资源的可视化现状及现有的可视化技术，分析了馆藏时间结构模型、馆藏学科分类结构模型、馆藏等级结构模型，提出了数字图书馆馆藏资源可视化服务系统设计方案，并重点介绍了系统的总体架构设计、结构模块设计、覆盖率模块设计、利用率模块设计及数据通信与接口模块的设计。

中图文分类号：G250文献标识码：A论文编号：1003-1588（2015）06-0080-03

[FQ（3*2＼.172mm，ZX-W]

[KH*3D]

收稿日期：2015-04-30

作者简介：[HTK]莫耀评（1975―），南宁职业技术学院图书馆馆员。[FQ）][HT]

把查询到的馆藏资源数据信息以视觉的形式展现出来，达到数据信息资源的沟通和传达直观化，即是图书馆馆藏资源的可视化技术。馆藏数据资源的可视化使读者不但可以了解数据的最基本特点，还能看到以多种技术手段展现的目标信息，这样用户可以很明确地了解到其所需求的目标数据信息的状态。

[BT3]1数字图书馆馆藏资源可视化现状分析

1.1大数据时代给资源可视化带来的挑战

世界权威组织机构统计的调查曾指出：网络产生数据信息资源以每年50%的速度在增长。随之出现的云计算技术也点燃了人们对大数据的研究热情，在图书馆馆藏资源可视化技术的研究过程中，大数据所占的比重也越来越大。图书馆馆藏信息数据资源不仅数量在不断增加，其复杂程度也在不断增强，因此如何将大量纷繁复杂的馆藏资源信息数据清晰直观地展现在用户面前是当前图书馆馆藏资源可视化研究的一大挑战。

海量且结构复杂的数据信息的存储、传输、并行化和不确定的量化等是可视化研究的难题所在。首先，馆藏资源数据信息的存储所存在的问题是数据数量大、结构复杂，因此存储时所需要的相应空间就大，对空间结构的要求较严谨。其次，馆藏资源数据信息的传输对所需传输速度和所占宽度要求更高。目前图书馆馆藏资源的传输速度难以满足用户需求是大数据下馆藏资源可视化技术研究的难点。

1.2馆藏资源越来越丰富引发的问题

目前即使互联网发展迅速、应用广泛，可在一些领域特别是在科研院所，首选的信息资源还是图书馆馆藏资源。因为图书馆经过这么多年的积累和沉淀不仅有浓厚的文化氛围，更有系统的专业知识和丰富的馆藏资源，这是互联网资源无法可比的。

随着人们对与数字图书馆相关的多媒体大数据信息研究的深入，图书馆与网络技术的结合也逐渐成为一种趋势。现在，人们对馆藏资源可视化的研究主要包括可视化检索研究与可视化检索结果研究。数字图书馆信息资源可视化的过程中，馆藏资源的数字化也是个大问题，有些资源的保存介质是很久以前的纸，这些信息数据的数据库录入工作并不容易，在很大程度上影响到数字图书馆馆藏资源的可视化过程。

[BT3]2数字图书馆馆藏资源可视化现有技术研究

2.1基于几何的数据可视化技术

数据的表达形式采用几何或几何投影的方法称为基于几何的信息数据可视化，该方法的采用使用户能很容易找到目前信息（见图1）。从图中可以发现，信息量大且复杂的数据比较适合基于几何的数据可视化技术。因为该技术能清晰地表达出大量复杂数据之间的逻辑关系，能为用户勾勒出一幅流程清晰、逻辑明确的几何图像。当然该方法也有不足之处，有时由于信息数据过于复杂，数据量又特别大，这样勾画的几何图像有重叠的可能，这样一来用户会很难读懂图形的含义。

2.2面向像素的数据可视化技术

可视化系统VisDB开发应用充分证明了面向像素数据可视化技术的强大优势。该技术原理简单易懂，如图2所示，右边设为一个数据项，经过某种映射变换对应到特定的屏幕上，与这个屏幕上的像素对应，一个数据项能对应几个屏幕上的窗口表示不同的数据属性值。

[3]有两种方法可以实现面向像素的信息资源可化技术，一种是单独查找，另一种是利用查找。第一种方法主要是对数据项进行排序，排序的依据是数据项的属性值，然后在显示屏上显示排序后的数据值，这种方法使用起来既方便又有很有效果。第二种方法通过数据值与所查目标数据的一致程度对颜色进行匹配。该方法的流程非常切合实际，它采用特定的距离函数来估算数据项的属性值和查询值从而得到匹配值。这种方式能如实地反映两者之间的符合程度，距离函数的值越小说明所查找的数据越接近目标信息数据。

2.3基于图标的数据可视化技术

[3]把数据集中的各个数据项都映射成图标的方式被称为基于图标的数据资源可视化技术，该技术在可视化技术中也是非常重要的。这种技术中的图标部分是由数据项的维数决定的，数据项是几维该图标就有几部分，图标的部分与数据项的维数是一一对应的关系。

近年来，基于图标的可视化技术不断发展，并逐渐形成多个分支，其中最典型的当属Chemoff-faces，它是目前基于图标的可视化技术中应用最广的。通过应用该技术能将数据项的两个维度映射当作显示的两个坐标，其他的维度映射成具体的形状。

2.4基于层次的数据可视化技术

[2]该项技术比较适合应用在层次关系比较明确的数据集合中，这一点从基于层次的数据可视化技术的名称中就能看出。树图是基于层次的数据可视化技术的一种，具有代表性。该技术中树上的每个节点代表着数据项的属性值，各个子节点相加的和等于父节点的值。该技术能够把复杂的数据集进行分层处理，能够理顺数据的结构。

[BT3]3数字图书馆馆藏资源可视化结构模型研究

3.1馆藏时间结构模型

数字图书馆馆藏时间结构模型主要是对馆藏时间顺序的研究，该模型有助于对数字图书馆的各类图书信息进行整理和规范。通过对馆藏资源信息的整理能够发现馆中图书量的增长情况，能够如实反映图书馆的图书使用情况。

3.2馆藏学科分类结构模型

随着现代信息技术的不断发展变化和科学技术学科间的交叉及渗透，在高校及相关教育部门内出现了各种各样的学科分类新标准，更值得一提的是，这些学科还在不断地细化及分解。馆藏数据信息资源学科分类在很大意义上是为了观察并及时反映图书文献资源的内容和信息能否为现代信息化教育事业、科学技术研究及社会职业分工等提供一些数据，为决策者服务。馆藏资源学科分类模型可以利用图书分类信息表去了解城市图书馆及高新图书馆内文献的学科覆盖范围，特别是重点学科文献的种类和数量的变化情况，为图书管理者对图书文献的使用及采购决策提供依据。

3.3馆藏等级结构模型

现代数字图书馆馆藏数据资源由于管理和科研的需要被人为地划分为一些特定的等级，如目前比较流行的划分原则有图书馆藏的作用、图书馆特定的相关功能需求、图书阅读人员的文化水平情况等。图书馆藏数据资源信息等级结构模型不但能表现出现存图书文献资源的利用情况，还能反映出阅读者对知识文化需求的解决情况。世界各地的图书馆管理者对馆藏数据文献资源的等级具有各不一样的划分标准，目前我国较多地方的图书馆部门及相关院校的图书馆机构采用五等级法，即划分为甲、乙、丙、丁、戊级。现阶段教育部对大多数本科院校馆藏数据资源的评估主要是依据其藏书的数量评定的，如大于180册/人为A级，大于150册/人为B级，大于100册/人为C级。我们可以通过这些馆藏数据资源的等级结构模型来分析图书馆内阅读者的平均可借阅文献种类和数量，同时还能看出这些数值随着时间的推进或是随着馆藏资源学科信息分类后的变化情况，能更好地实现馆藏资源的可视化。

[BT3]4数字图书馆馆藏资源可视化服务设计

4.1可视化服务总体架构设计

笔者在考虑图书馆学习者的实际需求的情况下，在原来B/S系统的基础上设计了一种面向用户的可视化服务构架。该系统是在图书馆馆藏资源的基础之上设计的一种面向用户的可视化服务架构，主要有可以用来展示可视化服务所有类型的服务效果情况的前台浏览器UI；可以作为请求馆藏所有数据资源的可视化服务情况的中间数据通信部分；可以用来组织、整理监控馆藏资源数据库和其模型库的后台服务器部分（见图3）。

如上图所示，图书馆馆藏可视化服务系统需要设计的模块有：结构可视化设计、馆藏资源覆盖率可视化设计、馆藏资源利用率可视化设计及数据模型管理及其通信部分设计等。

4.2图书馆藏结构可视化模块设计

针对现代图书馆内馆藏资源的结构及其数据模型的可视化主要是在几何元素的基础上建立的可视化相关理论技术。目前较多利用的方法是平行坐标法，但具体实现这种方法的工具是报表，这是因为馆藏数据资源模型的影响因素较多、纵横坐标的参数值特别复杂且具有不确定性。但这种方法使用的报表的结构形式与以往其他形式的老版本报表有很大不同，主要体现在此报表有动态变化的数据、趋势性的参数值、报告和表格融合成一体的结构。

馆藏资源数据结构模型的可视化报表的图表内容包括图书的种类数量、每类型图书的册数量、各种类型之间的比例关系、平均每人可借的最大数量图书比例等。报表中的图和表分布代表不同的意思，其中条状的图形表现的是图书的类型数量和册数量；线状的图形表示的是比例情况。值得一提的是，图书馆可视化报表方便了人们对每个维度表示内容的数据形式的了解，还具有直接联机打印数据可视图片的功能。

4.3数据通信与接口模块的设计

要想实现图书馆馆藏数据的可视化，前台界面效果和系统后台管理服务器应直接连接起来，其需要系统具有数据资源间的相互通信及其间的数据接口。此模块设计中的数据接口功能主要是：①利用对集成电路芯片的封装来显示图书馆馆藏资源信息数据。②由外观页面显示平台对上面的数据接口进行数据和信息的技术访问。③资源服务系统平台的数据接口接到访问信息后便与后台服务器进行数据和资源信息的交互，实现数据的相互传递。其中，可视化系统平台提供的数据服务形式是已经经过封装后的具有相对统一的标准格式的数据，其通过服务器再传递到前台显示界面内，此时具有可视化特定显示要求的信息数据已被传递结束（见图4）。

[T0523.TIF，B]

[TS（][HT5”SS][Z]图4数据通信接口模块框架图[TS）]

图书馆馆藏资源信息可视化服务系统设计因为有了数据通信接口这个特定的模块，从而使系统内部前后台的设计研发具有相对可以分开的效果，因此使用过程中如果发现系统有任何不足和需要改进的地方，都可以对此可视化服务系统进行性能优化和功能改进以及系统信息扩展。

[BT3]5结论

随着可视化技术的不断发展和逐步完善，数字化图书馆馆藏资源的可视化也会逐渐成熟。并且，可视化技术的应用将会进一步提高数字图书馆信息服务系统的服务能力，从而使其能更好地发挥数字图书馆信息服务的功能。

参考文献：[HTK]

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篇10

关键词：串行通讯；参数设定；数据传输；DNC加工

中图分类号：TN914 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）36-0018-04

随着数控机床在机械制造业中，特别是在航空、航天、汽车等行业的广泛应用，数控机床所加工的产品零件形状越来越复杂，依靠自动编程软件所生成的数控程序代码容量也越来越大，那么，如何可靠地将大容量的数控程序代码送入数控系统成为数控加工的关键。

现如今的数控机床系统大多具备RS-232串行接口，通过数控系统的RS-232串口与外部计算机之间连接实现串行通讯，是准确可靠传送数控代码的一种有效方法。本文借助南京第一机床厂有限公司生产的VCM-800（FANUC 0i Mate-MD系统）加工中心机床提供的RS-232C串行接口平台，介绍通过RS-232C串口实现通讯系统硬件连接、通讯参数设置以及数据双向传输和DNC加工的方法。

1 数据串行通讯系统改造与连接

1.1 通讯系统组成

（1）南京第一机床厂有限公司VCM-800（FANUC 0i Mate-MD系统）加工中心机床，配有9针和25针RS-232C串行接口；（2）装有UG NX6.0软件的PC机，提供9针串口COM1；（3）可实现数控编程、文件智能比较、刀位轨迹三维模拟以及DNC传输功能的CIMCO软件公司通讯软件CIMCO Edit V5；（4）一头9针、另一头9槽式RS-232通讯电缆。

1.2 串行通讯系统改造与连接

1.2.1 通讯电缆线路连接改造。RS-232C串口是数据通信设备（DCE）和数据终端设备（DTE）间的一个接口，其引脚及功能见表1。其中，RXD（接收数据）、TXD（发送数据）、GND（信号地）是三条最基本的连接端，DSR（数据准备好）、DTR（数据终端准备好）、RTS（请求发送）、CTS（清除发送）是硬件联络端口。PC机COM口各针脚及含义与RS-232C各针脚的含义对应相同，即2-RXD、3-TXD、5-GND。由于在发送数据前，发送端给出发送信号请求，接收端发出数据终端准备好信号，发送端的DSR（数据准备好）接收到对方的DTR（数据终端准备好）信号后，开始在TXD上传送数据。所以，在软件握手协议情况下，只要保证“发对收、收对发、地对地”接线，就可以通信。现数控机床和PC机串口均为9针式，而提供的RS-232通讯电缆则是一头针式、一头槽式，必须将针式端改为槽式，通讯电缆接线方法：一端的“TXD发送数据”脚与另一端的“RXD接收数据”脚相连，“RXD接收数据”脚与“TXD发送数据”脚相连，“GND信号地”对应相接，其接法如图1

所示。

表1 RS-232C串口的引脚功能

DB-9串行口的针脚 功能

1-DCD 载波检测

2-RXD 接收数据

3-TXD 发送数据

4-DTR 数据终端准备好

5-GND 信号地

6-DSR 数据准备好

7-RTS 请求发送

8-CTS 清除发送

9-RI 振铃指示

图1 通讯电缆接线

1.2.2 串行通讯系统硬件连接。通过RS-232通讯电缆将外设PC机与FANUC 0i Mate-MD数控系统进行连接，RS-232电缆的DB9端（9槽）与PC机COM1串口（9针）连接，通讯电缆的另一端（9槽）与数控系统的RS-232C串口（9针）相连。通讯方式采用三线通讯协议，握手协议选择Software（Xon/Xoff）。

1.2.3 通讯系统连接注意点：（1）通讯电缆连接PC机和数控系统需在断电的情况下进行；（2）通讯电缆应使用长度≤15m的双绞屏蔽电缆；（3）数控机床与计算机可靠接地；（4）禁止在通电情况下任意插拔通讯电缆。

2 数控机床与PC机数据通讯

使用RS-232C串口实现PC机与数控系统通信之前，必须要对通讯软件、PC机和数控系统中与数据传输有关的参数进行正确的设置。

2.1 PC侧通讯参数设置

2.1.1 PC机通讯参数设置。打开PC机控制面板，双击“打印机和其他硬件”，双击“系统”，在“系统属性”对话框中选择“硬件”下的“设备管理器”，打开“设备管理器”对话框，双击“端口”下的“通讯端口”，出现“通讯端口属性”对话框，选择“端口设置”，设置波特率为9600bps、数据位为8、奇偶校验为“无”、停止位为2、流控制（握手协议）为“Xon/Xoff”等。

图2 通信软件参数设置

图3 系统“设定”数据页面

2.1.2 CIMCO Edit V5通讯软件参数设置。运行CIMCO Edit V5通讯软件，选择[机床通讯]/DNC设置，打开“DNC设置”页面，选择机床后点击“设置”，根据电脑配置选择通讯串口COM1，设置波特率为9600bps、奇偶校验为“无”、停止位为2、数据位为8，流控制为“软件”，详见图2。点击“确定”回到“DNC设置”页面，即可看到设置的参数信息，选择“机床类型”为“ISO Milling”，“确定”，完成通讯软件参数设置。

2.2 FANUC 0i Mate-MD数控系统通讯参数设置

2.2.1 数控系统通讯参数。VCM-800机床系统提供两个通讯串口：9针串口1与25针串口2，两个串口对应了1、2两个通道，可通过机床面板上的[SYSTEM]功能键设定I/O通道参数来激活对应的通道，通道与参数对应关系见表2，本例设置I/O=1，即选择通道1。在使用RS-232C串口通信前，还需设定对应通道的通信参数，如波特率、停止位、数据位等，这些参数应与PC机及通信软件中设置的通讯参数一致。需要设置的通讯参数及含义见表3。

表2 通道与参数对应表

通道 参数 备注

I/O=0

（通道1） 00101 停止位及其他

00102 输入/输出设备规格

00103 波特率

I/O=1

（通道1） 00111 停止位及其他

00112 输入/输出设备规格

00113 波特率

I/O=2

（通道2） 00121 停止位及其他

00122 输入/输出设备规格

00123 波特率

表3 机床通讯参数及含义

参数号 参数含义

00020 RS-232C串行端口1∶9针

00100 设定程度段结尾及是否进行注释检查

00111 设定停止位、输出代码格式等

00112 I/O设备规格设定

00113 波特率设定为9600bps

00000 输入/输出代码为ASCII时需设定

2.2.2 数控系统通讯参数设置方法。

（1）选择机床面板上的MDI方式，按[OFS/SET]功能键，选择[设定]软键，出现图3“设定”数据页面，将“写参数”选项从“0”改为“1”，参数即处于可改写状态。

（2）在MDI方式下，按[SYSTEM]功能键，选择[参数]软键，调出“参数”页面，输入需要修改的参数号，按下[号搜索]软键，将光标定位到需修改的参数位处，输入参数值，按[输入]软键，参数值即被设定。

（3）再次进入“设定”数据页面，将“写参数”选项从“1”改为“0”，参数即处于写保护状态，按[RESET]键。

（4）选择MDI方式[SYSTEM]功能键[系统]软键[+]翻页键[所有I/O]软键[程序]软键，可显示所设置的系统通信参数信息，参数信息与参数对应关系如下：

2.3 数据双向传输与DNC加工调试

2.3.1 从PC机到数控机床的程序传输方法与操作

步骤：

（1）数控加工程序文档生成。运行UG NX6.0软件，调用建模模块绘制零件的三维模型，调用数控加工模块定义零件加工参数并生成数控加工仿真轨迹，最后调用后处理模块生成零件数控程序代码，另存为写字板或记事本文档，并按照以下格式进行修改，建立文本文档。

%

O××××（程序名，也可用“：”代替地址“O”）

…程序段

…

%

图4 PC机到CNC数据通讯过程

图5 CNC到PC机数据通讯过程

（2）加工程序传输操作：

遵循接收者等待的原则，在机床操作面板上选择EDIT方式[PROG]功能键，出现“程序”编辑页面按下[操作]软键[+]翻页键[输入出]软键[F读取]软键键入程序号（如6543），按下[O设定]软键按下[执行]软键，显示屏出现闪烁的“输入”，机床系统进入接收等待状态。

在CIMCO通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“发送文件”，选择机床设备、程序所在的路径和程序名后，点击“打开”，加工程序即从PC机传送到数控系统，PC机屏幕上显示发送进度及状态，数控系统接收完毕后，显示屏上的“输入”显示消失。数据传送过程如图4所示。

2.3.2 从CNC系统到PC机的数据传输方法与操作步骤：

（1）在CIMCO Edit V5通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“接收文件”，选择机床设备、指定数据存放的路径和名称后，进入接收等待状态。

（2）在机床操作面板上选择EDIT方式[PROG]功能键，出现“程序”编辑页面按下[操作]软键[+]翻页键[输入出]软键[F输出]软键键入要输出的程序号（如0126），按下[O设定]软键按下[执行]软键，CNC显示屏出现闪烁的“输出”，数据即由CNC端传送到PC机端，完成输出处理后，数控系统显示屏上的“输出”显示消失。数据接收过程如图5所示。

2.3.3 DNC加工方法：

当加工程序的容量超过数控系统的存储容量时，采用一次性数据传输方法是行不通的，此时可采用DNC加工方式解决系统存储容量不足的问题。DNC加工方式下，程序仍存放在PC机中，由数控系统通过通讯系统边读取边加工。DNC加工方式通讯参数设置同上，传输过程步骤为：

（1）选择DNC方式，将面板“进给倍率”拨到较小位置，按下“循环启动”按钮，系统处于接收等待状态。

（2）在CIMCO Edit V5通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“发送文件”，选择机床设备、程序所在的路径和程序名后，点击“打开”，加工程序即由PC机向CNC系统传送，进入DNC加工状态。

3 结语

本文采用RS-232C串口和通讯电缆实现PC机与FANUC 0i系统之间可靠的双向数据传输，不仅解决了大容量程序传输难的问题，同时通过数据传输系统还可以实现系统参数备份，在数控机床使用过程中，当机床遇到参数意外丢失的情况下，可以快速得以恢复，保证机床正常工作。

参考文献

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