基础的通信协议范文

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中图分类号：TP393 文献标识码：A

自动控制系统经常需要观察运行状态或输入输出相关的参数，触摸屏能直观生动地显示运行参数和状态，具有良好的人机交互性。单片机广泛应用于工业控制中，与触摸屏配合使用可以构成良好的人机交互界面。但现有工控触摸屏都只支持与PLC的接口通信，没有支持与单片机的接口通信的工控触摸屏，故给单片机和工控触摸屏组成控制系统带来了很大的障碍。本文以自动温控鼓风机项目为例，以MODBUS协议为载体，搭建单片机与工控触摸屏通信的通用平台。

一、MODBUS通信协议介绍

1. MODBUS协议简述

Modbus协议是广泛应用于电子控制器上开放性通用语言。MODBUS协议在一根通信线上使用主从应答式连接，在一根单独的通信线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备，然后，终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机。MODBUS协议只允许在主机和终端设备之间通信，而不允许独立的终端设备之间的数据交换，这样终端设备不会在它们初始化时占据通信线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。

2.查询

查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。例如功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息：从何寄存器开始读及要读的寄存器数量及错误检测。

3.回应

如果从设备产生正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据：如寄存器值或状态。如有错误，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。

4.传输方式

传输方式是指一个数据帧内一系列独立的数据结构以及用于传输数据的有限规则，下面定义了与MODBUS协议CRTU方式相兼容的传输方式。

每个字节的位：

・1个起始位 ・8个数据位，最小的有效位先发送

・无奇偶校验位 ・1个停止位

错误检测（Error checking）：CRC（循环冗余校验）

Modbus消息帧的组成

错误校验（CRC）域占用两个字节，包含了一个16位的二进制值。正常的通信过程中由于涉及了CRC校验问题，而这个校验过程是需要占用软件时间的，它将影响终端的应答速度。本设计采用了查表法计算CRC，速度非常快，能够满足高速通信的需要。

5.触摸屏系统的设定

本系统触摸屏采用Easy Builder Pro组态软件实现人机界面的设计，单片机作为从机，触摸屏作为主机。触摸屏设置为：PLC类型为MODBUS_RTU Server，通信口型设置为RS-232，站号为0，将波特率9600bit/s，数据位个数8，校验位0，停止1位。

二、系统构成

系统以自动温控鼓风机项目为例，用触摸屏与单片机控制系统组成人机交换界面。通过MODBUS RTU协议实现触摸屏与单片机系统的通信，使用触摸屏作为单片机系统的输入输出设备，实现在触摸屏上控制单片机系统并可以随意修改系统运行参数，在实践中取得非常令人满意的效果。

三、实例分析

1.系统介绍

以自动温控鼓风机项目为例，以单片机为控制核心，以工控触摸屏作为输入输出设备，以八路开关及鼓风机电机作为控制对象组成自动温控鼓风机。功能主要为：（1）通过触摸屏控制八路独立开关。（2）系统温度由单总线数字温度传感器DS18B20读取，并经触摸屏显示。（3）可以在触摸屏上设定鼓风机工作的温度，当系统温度高于设定温度时鼓风机自动开始工作，当温度低于设定温度10C时，鼓风机自动停止工作，以实现温度自动控制。实践证明，本系统运行稳定，取得非常好的应用效果。

2.工控触摸屏的介绍

采用威纶通MT8000系列工控触摸屏设计，威纶通MT8000工控触摸屏支持通用、台达、西门子、欧姆龙、三菱、富士等多种PLC及MODBUS协议，具有较强的通用性和扩展性。

3.单片机系统的介绍

系统采用IAP15W1K29S系列51单片机，是性能强大的51单片机，设计中单片机作为下位机完成数据采集和基本数据处理及控制功能，触摸屏作为主机完成数据显示与参数设定以及报警功能。采用RS-232通信方式，此接口电路可以实现RS-232在各种波特率下的稳定通信功能。

4.通用平台介绍

为了提高程序的通用性、扩展性、和可移植性，通过指针与数组在单片机内部寄存器与触摸屏软元件之间建立对应的映射关系。以方便日后对系统进行改造与升级，同时也大大加强本系统的可移植性。

4.1 有关数据宏定义

本系统通信程序所使用数据量较大，而且数据之问关系较为复杂，为了能够方便读懂数据之间的联系，采用较多的宏定义，主要包括以下内容：功能码宏定义。由于MODBUS协议功能码有几十种，在本系统只定义最常用的几功能码如：01、05、03、06其他则不列出。

（1）通信数据排列意义宏定义。

（2）各种功能指令对应数据长度宏定义。

（3）CRC校验查表数据定义。

4.2 系统初始化

本系统程序由多个子程序构成，每个子程序完成不同的功能，主要由两大类组成，通信子程序及功能子程序，不同的子程序完成不同的功能。

（1）串口通信中断子程序如下：

本系统由于功能子程序较多，故在通信中断程序中只实现数据的收发，其他功能都在功能程序中实现，以提高效率。

（2）功能子程序

MODBUS协议支持的功能码有以下几种，本系统所取用威纶通MT8000系列触摸屏支持功能码及对应元件读写列表如下：

地址类型：0X、4X、4X-BIT、5X、6X（读/写）；1X、3X、3X-BIT（只读）。

功能码：01/05输入位寄存器、02输出位寄存器、04输入寄存器（字）、03/16输出寄存器（字）。

对MODBUS RTU设备进行读写，触摸屏上的元件中使用什么样的地址类型，取决于RTU设备所支持的功能码、目标对象是位地址还是字地址控制、以及是否要进行写入。如：功能码05：强制（写）单线圈（输出）状态强制（写）一个逻辑线圈通断状态（ON/OFF）。

结语

系统用单片机通过Modbus协议实现与触摸屏通信实现自动温控鼓风机控制，当波特率达到115200bit/s时本系统通信仍然稳定可靠。本系统连接电路简单、组态灵活、通信可靠性高等特点。降低了系统设计成本，并提高了设备的通用性。触摸屏可实时显示系统动行中所需要的信息，通过触摸屏界面可以方便地进行各种工作状态设置，目前该系统已通过用户的验收并投入使用。由于Modbus协议的开放性，国内外的串行通信控制器绝大部份都支持该协议，因此通过Modbus协议实现通信控制有非常广泛的应用价值。

参考文献

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主要内容分析内容：不同网络之间的寻址与定位；消息的映射预处理；终端地址的转换；硬件模块的组成。

具体设计了网关会话层软件程序的结构和功能模块的划分，给出了实现互通时的外部通信流程与内部消息流程，及硬件模块化设计。

关键词：SIP；H.323；转换网关

中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1007—9599 （2012） 14—0000—02

一、SIP与H.323的区别

（一）协议的出发点：H.323的传输从电路交换方式变更为分组交换方式；SIP协议主要是完成了基于Internet上IP电话的应用同时增加了QoS呼叫保障机制。

（二）消息编码的不同：H.323采用压缩编码规则和ASN.1的二进制方法；SIP是基于文本的协议，与H.323相比具有较强的优越性。

（三）会话能力的协商和调整方法：

H.323利用H.245进行能力协商的会话控制；

SIP采用SDP协议描述。

（四）Session管理的方式：

H.323的session由MCU执行会议控制功能，参加会议的终端全部都向MCU发送控制消息；H.323设计便于计费，对带宽的管理也比较简单。

SIP session设计为分布式，他具有分布式的多播功能，多播功能能够实现更方便的会议控制，简化用户定位、群组邀请等，节约带宽。

通过以上对比分析，从协议互通角度考虑，SIP和H.323网络互通需要解决以下问题：

H.323和SIP地址的转换；寻址定位的实现；消息映射和呼叫过程同步。

二、H.323地址与SIP地址的转换

SIP和H.323支持的地址格式不同：

H.323支持地址类型：H.323 ID、E—mail地址、IP地址和主机名，URL地址。

SIP地址由URL定义其结构，用以指示主叫、被叫、重定向和请求目的地址，在SIP消息内的From，To，Contact字段和Request—URL字段中。

因此，如果完成H.323和SIP网络之间的互通，就必须要实现H.323和SIP网络之间的地址解析和映射，当网关收到来自H.323网络或SIP网络的消息，需要在消息内解析所包含的地址单元，再按地址映射表，转换成对方网地址格式，然后封装在需要发出的消息中。

SIP 地址转换成 H.323地址的转换规则：

（一）e164部分：当SIP地址中userinfo为Tel格式例如+86—010—****@IP地址，这部分将被转化成为H.323地址中e164部分，其中的+，—号会去掉。地址被转化成H.323地址中e164部分，为“86010****”。

（二）h323—ID部分：SIP地址中的userinfo部分会直接转成为h323—ID，例如sip：terminal@IP转成h323— ID就是sip：jack@IP地址。

（三）url—ID部分：SIP地址中的存在类似的user@domain，可以直接转化成为H.323 url—ID部分。sip：terminal@bell—转为url—ID就是sip：terminal @bell—。

（四）email—ID部分：SIP地址存在user@group这中email地址格式，那么将email地址转化为h.323地址的email—ID部分，如sip：terminal@IP地址可以转 terminal @IP地址。

（五）transport—ID部分：SIP地址中存在IP地址和端口的部分，H.323地址需要用transport—ID表示，如SIP地址如果是sip：terminal@IP，那么转成H.323地址：transport—ID是IPAddress IP地址：端口号。

从H.323地址转换到SIP地址时：

1.e164部分：e164部分转换成一个电话号码的SIP地址，规则是：sip：telephone@host：user=phone.

例如e164ID为86010****转化成SIP地址就是：sip：+86—010—****@host：user=phone。

2.h323—ID部分：这部分可以转化成为SIP地址的userinfo部分， 但是如果地址是terminal @IP地址这种类型的话，需要将mailto转化成sip。

3.email—ID：需要将sip标识符加在email—ID的前面，例如email—ID 是

terminal@IP变换到SIP地址就是：sip：terminal@IP。

4.url—ID ：需要将sip标识符加在url—ID的前面，如url—ID是h323：

变换成SIP地址就是：sip：.

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[中图分类号] R714 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）05（c）-0069-03

随着医疗卫生条件的不断提高以及新世纪妇女生育观点的改变，剖宫产在临床上的应用比例愈发增加，而采用自然阴道分娩的产妇则相对减少[1]。目前，对于阴道分娩和剖宫产的优缺点以及应用指征，尚存在较大的争议。尤其对于健康初产妇，分娩方式的选择对其而言显得更为重要[2]。近年来，新生儿的免疫功能研究，越来越受到人们的关注，而分娩方式能否影响新生儿的免疫状态，至今尚未得到确切的定论[3]。本研究以120例健康初产妇为研究对象，比较不同分娩方式对产妇产后出血、新生儿Apgar评分、免疫球蛋白IgA、IgG、IgM及CRP的影响，现总结报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2008年1月～2012年5月在长寿区人民医院妇产科住院分娩的健康初产妇女120例，年龄24～35岁，按照分娩方式的不同将其分为阴道分娩组和剖宫产组，每组各60例。阴道分娩组与剖宫产组的一般基本情况比较详见表1，基线水平资料均衡可比。且两组产妇均明确此次研究的目的并签署知情同意书。所有产妇的临产指征均参照《妇产科学》第7版中的诊断标准[4]。

1.2 纳入与排除标准

纳入研究对象的标准：①初产健康妇女；②B超等诊断确证单胎足月妊娠；③无妊娠期高血压和糖尿病等合并症或并发症等疾病；④无重要脏器疾病及产前发热等感染性疾病；⑤妊娠期间无用药史；无胎膜早破史。

1.3 产后出血状况评价

产后出血参考第7 版《妇产科学》中的诊断标准[4]， 即分娩后2 h阴道总出血量超过400 mL或24 h内阴道出血量超过500 mL。测量方法主要采用实量法、面积法和目测法及其相互结合法。其中，剖宫产以其羊水量排除后实测吸引瓶中血量，再估算纱布、纱垫、布单的血量的总和；阴道分娩则以分娩后接血器2 h存血量及纱布块数、血染布单的面积、称重法计算出血量。

1.4 新生儿Apgar评分

两种不同分娩方式的新生儿，分别在娩出后第1、5 min由两名副主任级儿科医师评定记录Apgar评分[5]。主要包含以下五项体征检查：①皮肤颜色；②心率；③呼吸情况；④肌张力及运动功能；⑤对外界刺激的反射能力。判断标准：每项满分2分，总分满分为10分，8～10分为正常，4～7分为轻度窒息，0～3分为重度窒息。

1.5 免疫功能指标检查

新生儿分娩后立即结扎脐带断脐，取脐静脉血，离心后提取血清，-70℃保存，利用日本日立公司7600-110型全自动生化分析仪透射免疫浊度法免疫球蛋白IgA、IgG、IgM及C-反应蛋白水平的检测。

1.6 统计学方法

采用SPSS 17.0软件进行处理。计量资料数据以均数±标准差（x±s）表示，两组定量资料比较则采用student′s-t检验；不符合正态分布的资料利用秩和检验进行分析。定性资料比较采用非参数χ2检验。以P < 0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两种分娩方式基线资料比较

结果显示两种分娩方式的基线资料比较，差异均无统计学意义（P > 0.05）。见表1 。

2.2 两种分娩方式产后出血情况比较

阴道分娩产后出血2例，产后出血发生率为3.33%（2/60） ，而剖宫产后出血8例，产后出血发生率为15% （9/60），两种分娩方式间比较差异有统计学意义（χ2 = 6.89，P < 0.05）。

2.3 两种分娩方式1、5 min Apgar评分结果对比

阴道分娩与剖宫产1、5 min Apgar评分对比，差异无统计学意义（P > 0.05）。见表2。

2.4 两种分娩方式对不同性别新生儿体液免疫指标的影响

结果显示阴道分娩的新生儿脐血IgA均未检测到，剖宫产新生儿IgA水平则显著高于阴道分娩组（P < 0.05）；而剖宫产新生儿的IgG、IgM水平则显著低于阴道分娩组（P < 0.05），CRP水平则显著高于阴道分娩方式，差异均具有统计意义（P < 0.05）。此外，结果还发现，剖宫产男性IgA和IgM水平明显低于女性，而IgG水平则高于女性，差异均有统计学意义（P < 0.05）；而阴道分娩组男女性免疫指标之间比较，差异均无统计学意义（P > 0.05）。见表3。

3 讨论

剖宫产术是产科最为常见且应用普遍的手术之一，在挽救高危象产妇和胎儿方面具有不可替代的作用[6-8]。近年来，剖宫产的比例正不断攀升，2010年Lancet杂志报告显示我国的剖宫产率高达46.2%，是WHO推荐比例上限的3倍以上，在抽样的亚洲国家中排名第一，并且其中有11.7%的产妇不符合接受剖宫产术的指征[9]。本研究分别检测两种不同分娩方式对产后出血情况、Apgar评分、免疫功能的影响有利于进一步阐明不同分娩方式对母儿的潜在影响，为分娩方式的选择提供有效科学依据。

产后出血一直是引起孕产妇死亡的首要原因，剖宫产术后对产妇的创伤较大，一般情况下出血量相比阴道分娩而言要多，本研究结果也显示阴道分娩组的产后出血发生率明显低于剖宫产组，这与一般情况基本符合。Apgar评分是评价新生儿出生状况和缺氧程度的重要量化指标。其中，1 min和5 min Apgar评分分别用于判断新生儿有否窒息及窒息的严重程度和预后情况[5]。结果发现，两种分娩方式对Apgar评分并无显著影响；但数据也提示，阴道分娩的1 min Apgar评分稍低于剖宫产，表明其更易于发生窒息；而5 min Apgar评分两者差异不大，说明两分娩方式对于预后情况无明显影响。虽然剖宫产可减少新生儿窒息的发生且不改变预后，但它要承担的近、远期不良效应则远高于阴道分娩者。

既往研究提示，新生儿免疫功能水平可能受到分娩方式的影响，但其具体作用方式和机制迄今仍不明确[10-11]。本研究结果发现，剖宫产新生儿的IgG和IgM水平检测显著低于阴道分娩组，而IgA水平则显著高于阴道分娩，且不同性别之间亦存在一定的差异。由于IgG分子量较小可通过胎盘，新生儿的IgG主要来源于母体脐血，阴道分娩过程中，子宫的剧烈收缩使得大量的IgG借助主动转运的方式进入胎儿，因此，阴道分娩新生儿的IgG水平可显著高于剖宫产婴儿。与此相反，IgM由于分子量较大而不能通过胎盘，主要在肝脏进行合成。在剖宫产手术过程中，由于母体和新生儿均受到强烈的应激反应，可能导致肝脏的合成功能受损，进而造成IgM含量的降低[11]。但是，不论是IgG还是IgM水平的下降均易造成新生儿免疫功能紊乱，诱发各种感染。从这一方面，本研究结果亦印证剖宫产导致婴儿免疫功能降低的结论。与IgM相类似，IgA的相对分子质量也较大，不能通过胎盘，但本研究发现阴道分娩组不同性别新生儿脐血中均未检测到IgA，而仅在剖宫产组中检测到，这可能与新生儿宫内发生感染有关，原因在于IgA 水平的升高，常常提示有宫内感染灶存在[13]。研究结果还提示，女性新生儿IgA 升高显著高于男性，该结果是否能够提示女性新生儿在剖宫产术过程中更易发生感染，其原因仍值得深入研究。CRP被认为反映急性感染的早期诊断指标之一[14]。结果表明，剖宫产不同性别新生儿均较阴道分娩组CRP水平高，说明剖宫产对不同性别的新生儿均有诱发感染的可能。

综上所述，不同的分娩方式对新生儿的Apgar评分无明显的影响，但阴道分娩的新生儿的免疫力较剖宫产强，剖宫产除增加母体产后出血率之外，还可导致新生儿免疫力的下降，增加感染机会。因此，在日益增高的剖宫产率的背景下，应严格控制剖宫产率，积极提倡和鼓励阴道分娩。

[参考文献]

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计算机网络最为广泛的一种功能更就是实现通信的相关需求。在此过程中计算机网络数据通信系统也需要能够满足这样的需求你。首先对于一些经常联系的人，需要能够纳入到远端通信的目标列表中，同时在此过程中，自己在进行上线以及下线的过程中，均能够对于远程目标进行通知。并能够在远程目标进行上线以及下线的过程中，接收到对面的通，并对远程目标的实际在线状态进行相应的显示。在另一方面，计算机网络数据通信系统也需要能够提供远端通信目标的实际短消息的通信功能。同时也能够提供一种文件传输的相关服务。

2计算机网络数据通信系统的实际构建方法

2.1对于计算机网络数据通信系统的硬件系统构建为了能够实现计算机网络数据通信系统的目标，硬件系统是最为基础的一种喜用。首先需要对于主机系统进行相应的构建。在此过程中，服务器是一种网络系统中最为基础的一种硬件。通过服务器的形式，能够为网上工作站提供一种共享的资源，同时也能够起到对数据的存储以及交换的相关效果。网络工作站在此过程中能够连接到通信网络当中的计算机，并在此过程中，按照已经被授予的相关权限取对于服务器进行相应的访问。在另一方面需要对于工作站进行构建。工作站分为有盘以及无盘的工作站，其中的差别为是否带有硬盘。通过使用工作站的形式，能够和网络中的服务器实施连接，并通过这种功能，能够较好的避免出现计算机病毒感染服务器的效果。同时也需要对于通信终端、数据传输介质、网络互联设备、通信网络的介入设备等硬件系统进行相应的准备。对于通信终端而言，其本身并无数据处理的相关功能，通过和网络上的主机进行连接，能够起到显示以及打印终端的功能，并通过使用到数据传输介质、网络互联设备、通信网络的介入设备等硬件系统，完全的实现计算机网络数据通信系统构建过程中的硬件系统。

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网络通信协议简称为网络协议,它是一种网络通用语言,为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络提供通信支持。

2 常见的网络通信协议

局域网中常用的通信协议主要有:tcp/ip协议、ipx/spx兼容协议以及netbeui协议。

2.1 tcp/ip协议

tcp/ip协议实际上是tcp协议与ip协议的集合,是最基础也是最重要的两个协议。unix系统中最早使用它,得到目前市场上的绝大多数的厂商和操作系统的支持。在不可靠的互联网上,tcp/ip可以提供可靠的端到端字节流传输服务。首先传给ip层的数据流通过tcp分割成长度适当的数据段后再进行传送,然后接收端主机接收来自ip层传送过来的数据包,最后数据被一步一步上传到制定的接收端实体。目前ip协议有ipv4协议和ipv6两种,其中现阶段采用最为普遍的依旧是ipv4协议,该协议是一种无连接、可靠性较差的协议,他规定了互联网中传输数据的准确格式,在整个tcp/ip协议的网络中数据传输都是具有严格的要求。同时ip软件可以实现路由选择的功能,将一组数据选择好发送的路径,通过不可靠分组传输的思想,将数据在网络中进行传输。再加上ip协议是tcp/ip在互联网设计中最为基础的部分,那么协议的不断发展和更新也是时代进步的标志。然后相对于ipv4来说,随着互联网发展的不断深入,有限的地址空间必定阻碍互联网的进一步发展,于是被称为互联网协议第6版的新一代协议,即ipv6早在1995年底就已经诞生,但被广泛应用和重视的程度,却是近几年才被突显其优势的。

所以相对于ipv4来说,ipv6的优势具体有3点:(1)拥有更大的地址空间,也就是ip地址长度从32位扩大到128位。(2)拥有更小的路由表,即ipv6的地址分配遵循聚类原则,这就使得路由器可以在路由表中用一条记录表示一片子网,从而大大减小了路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。(3)增加了自动配置的支持功能,这就使得网络在管理上更加便捷、安全,而ipv6网络中用户还可以对网络层的数据进行加密,并对ip进行校验,这就更增强了网络的安全效益。

然而对于windows中的tcp/ip协议来说,用户不但可以通过tcp/ip来组建对等网,还可以很便捷的接入其他的服务器。如果当用户想直接加入windows nt域的话,那么工作站只安装了tcp/ip协议,是不可以登录和访问的。即使工作站能够通过windows nt服务器上的服务器来访问网络,但却无法通过windows nt服务器来登录到它的域,所以只安装了tcp/ip协议的windows用户,需要加入到windows nt域,就必须在windows上还要安装netbeui协议,才能顺利访问到其服务器的域中去。

同时由于tcp/ip本身就具有很高的灵活性,可以支持不同规模的网络,连接所以的服务器和工作站,但这些灵活性的特点也为其带来许多的麻烦,比如在使用netbeui和ipx/spx及其兼容协议时,通常都不需要进行配置,但tcp/ip协议在使用时却要进行复杂的一个设置过程,且每个节点都需要一个ip地址、一个子网掩码、一个默认网关及一个主机名。而在windows nt中,啊可以自动为客户机分配接入网络所需的信息,减轻互联网在工作上的压力,避免错误机会的产生。再加上ipx/spx及兼容协议、tcp/ip都是一种可路由的协议,且tcp/ip的地址是分级的,那么找到网上的用户更容易确定其位置,这样也大大提高了网络宽带的有效利用率。所以当有需要时,运行tcp/ip协议中windows nt的服务器,就可以将其配置成tcp/ip路由器,但与tcp/ip不同的是,ipx/spx协议中的ipx在使用过程中采用的是一种广播协议,经常会出现广播包堵塞等现象,这就使得网络在船传输使用过程中无法获得最佳的带宽。

2.2 ipx/spx及其兼容协议

ipx/spx是novell公司为了适应网络的发展而开发的一种通信协议集,与netbeui的明显区别就是ipx/spx比较庞大,在复杂环境下也依然具有很强的适应性。正因为这个特点ipx/spx在最初的设计中就考虑到多网段的问题,所以具有超强的路由功能,非常适合大型网络的使用;另外,由于ipx/spx及其兼容协议可以通过网络地址来辨别各自的身份,且不需要任何的配置,这也是他的优势所在。同时目前的novell的网络地址由两部分组成,即标明物理网段的‘网络id’和标明特殊设备的‘节点id’。其中网络id主要集中在netware服务器或路由器中,而节点id也就是用户使用不同网卡的id号。因为所有的网络id和节点id都是独有的内部ipx地址,也正是具有网络地址的唯一性,才给ipx/spx带来了如此强大的路由功能。

然而在ipx/spx协议中,ipx是netware自带的最底层的网络协议,它的功能就是负责数据在网络中的传输,但不保证数据是否传输成功,更不提供纠错服务。所以当ipx在负责数据传输时,如果接收节点处在同一网段内,就直接按该节点的id将数据传给它;如果接收节点是远程的,数据将交给netware服务器或路由器中的网络id,继续数据的下一步传输。而spx就是只针对整个协议中传输的数据进行无差错处理,所以将两个协议合并在

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一起,就是ipx/spx即‘novell的协议集’。综上所述, windows?nt网络和windows的用户,可以利用nwlink协议获得netware服务器的服务,然而当novell环境开始转向微软平台时,就会出现两种平台共存的局面,这时nwlink通信协议便是最好的选择。

2.3 netbeui协议

netbeui协议具有速度快、效率高、体积小的特点。netbeui早已经成为微软主流产品的缺省协议,如windows系统系列中。netbeui的设计主要服务与单网段部门级小型局域网,局域网中互联几台至上百台的pc机。netbios是netbeui中的一个网络接口标准,主要作用是实现pc机之间的互相通信,专门应用于小型局域网,网内pc机数不超过30个。

3 网络通信协议的选择原则

3.1 所选协议要与网络结构和功能相一致

当用户的网络存在多个网段时,就需要使用具备路由和跨网断操作功能的netbeui协议,那么这时就必须选择ipx/spx或tcp/ip等协议。此外,如果你所在的网络规模不大,只是为了简单的设备共文件享的话,这个时候你应该最为关心的是网速问题,所以在此时你应该选择占用内存较小且贷款利用率较高的协议,即netbeui协议。但如果你的网络规模较大且网络结构复杂的时候,就应该选择管理性和扩充性良好的协议,即tcp/ip协议。

3.2 注意协议的版本

由于发展和完善过程的不同,每个的协议都有它合适的网络环境,那么从整体上来看,版本越高功能和性能相对就要好些,所以用户在选择时,尽量在满足网络需求的前提下,选择高版本的通信协议。

3.3 协议的一致性

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2、IndustrialEthernet网络

网络就是控制这样的理念，越来越被当代用户所接纳和理解。对于基于RS485和CAN等传统总线的控制系统，有着无法避免的缺陷，因此正逐步被TCP/IP协议所对应的以太网结构慢慢取代。工业级以太网总线，采用了TCP/IP协议，这和目前使用的局域网完全一致，他可以避免不同协议间通信隔离的弊端。而且，在同一局域网内的计算机直接相连不需要额外的设备。对于数据方面，直接在局域网内共享，使用浏览器共享，避免了使用专门软件的繁琐。数据库管理系统的直接应用实现完美链接。方便的进行远程控制，可以与电话交换网，GPRS等无线通信实现远距离数据采集。为了避免多总线共存问题，采用的是统一的网线，降低了难度较少了布线成本。基于工业以太网如上诸多优点，因此其在国内外迅速被普及应用。SIEMENSPLC是一种在工业是发展迅猛的以太网技术，正越来越受到关注。从本质原因上讲，这与工业自动化发展，系统的智能化和分布化实时控制是分不开的。在其中，通信的作用越来越关键。统一的通信协议和网络的提议呼之欲出。除此之外，Intranet/Internet的技术发展，企业需要现场控制层和管理层之间的无缝连接能够实现，并且同时得到一个开放式的基础建构，完美应用到工程中。以太网的优点如下所述：1）足够高的数据传输速率，通常是100Mb/s，保障带宽的足够使用；2）通信协议相同，并且TCP/IP和Ethernet可以方便的集成到IT世界中；3）在建立企业的基础架构护着公共网络平台时，可以提供在相同总线上有不同的协议进行传输；4）交互式和开放式数据存取技术的理念贯穿整个网络；5）被使用多年，因此技术早已被人们熟悉，设置维护诊断工具在市场上容易获得，以及成为了实际的统一标准；6）不同的拓扑结构，不同的物理介质，在该协议中都可以使用。

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计算机通信技术是目前在计算机之间进行数据传输的主要技术之一，为了便于不同计算机之间实现有效的数据传输，通常计算机通信技术会将整个通信网络划分成不同的层面，并且依托统一的通信协议，保证进行数据传输的两个计算机终端能够互相识别，进行正常的数据通信。在计算通信技术的发展中，通信结构和通信协议是两个紧密相关的技术指标，在对二者进行研究的时候，我们可以将它们看作一个有机的整体。目前计算机通信技术在结构划分方面与通信协议设置进行了结合，二者相互影响。按照国际标准化组织（ISO）的建议，目前实际广泛使用的网络结构模型是开放系统互连模型（OSI）。这是一个七层协议，包括物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议、会话层协议、表示层协议、应用层协议。物理层协议实现物理上互连系统间位流信息的透明传输，即实现了一位（组）数据在两个通信实体之间的可靠传送通信它描述了经通信介质在数据链路实体之间建立、维护和拆除物理连接。数据链路层协议主要是对高层屏蔽传输介质的特性，为网络通信实体之间提供建立、维护和释放数据链路连接的功能和手段，实现无差错的数据以帧为单位的可靠传送。网络层协议主要是为通信子网与高层结构之间提供界面连接，其主要任务是对通信子网实现路径选择实现通信实体之间端--端的透明的数据传送对高层屏蔽了数据传送经过的路径，传输层协议也称主机——主机层协议，它为会话层的通信实体之间提供透明的数据传送，其主要任务是接收会话实体送来的数据，根据需要把他们分成若干比较小的单元，保证所有数据单元经下面三层正确地到达另一个会话实体。会话层协议也称进程——进程层协议，它通过协议提供的一组命令为网上两个进程之间的通信建立会话连接和释放会话连接，并管理它们在该连接上的对话。表示层协议以对应用实体有意义的形式提供有关信息表示的服务。这些服务有文本压缩、代码转换、数据加密与解密文件格式变换、信息格式变换终端属性的转换等。应用层协议是用户访问网络的接口层，直接为正在通信的端点用户的应用进程服务。

信息管理系统应用计算机通信技术的必要性

考虑到信息管理系统需要处理的信息量较大，并且信息管理系统需要进行正常的数据通信，所以在建设信息管理系统的时候，我们积极采用了计算机通信技术作为信息管理系统的主要技术。从目前信息管理系统的运行情况来看，信息管理系统应用计算机通信技术是非常必要的，其必要性主要表现在以下几个方面：

1信息管理系统要实现有效的数据传输，必须应用计算机通信技术。在信息管理系统中，数据的传输是系统运行中的重要功能，为了保证数据传输能够满足准确性和高效性的特点，计算机通信技术的应用成为了必然。考虑到计算机通信技术的优点，可以在标准协议的指导下完成不同计算机终端之间信息的传输，所以，出于信息管理系统信息传输的目的，在信息管理系统中计算机通信技术得到了重要应用。

2信息管理系统要想保证其有效性，必须应用计算机通信技术。信息管理系统的功能相对丰富，主要为管理过程提供数据处理服务和决策参考，为此信息管理系统的有效性是衡量系统成功与否的重要的指标。为了保证信息管理系统能够满足有效性的要求，计算机通信技术的应用成为了构建信息管理系统的必要手段。从现有的信息管理系统来看，计算机通信技术的应用保证了信息管理系统的正常有效运行。

3信息管理系统要想保证其基本功能的实现，必须应用计算机通信技术。从目前来看，信息管理系统的基本功能主要包括：数据处理功能、预测功能、计划功能、控制功能以及辅助决策功能。为了保证这些功能的实现，只有利用计算机通信技术才能达到目的。基于计算机通信技术本身的优点，在数据处理、预测、计划和控制方面都有突出的表现。所以对于信息管理系统来讲，应用计算机通信技术成为了必然选择。

4信息管理系统要想提高管理效率，必须应用计算机通信技术。信息管理系统在实际运行过程中，要想保证管理效率达到要求，并不断提高管理效率，就要积极应用计算机通信技术。之所以采用计算机通信技术，主要是因为计算机通信技术解决了不同计算机之间的数据通信问题，缩短了数据通信时间，提高了信息管理系统数据传输效率，进而有效缩短了信息管理系统运行时间。所以，从提高管理效率的角度来看，应用计算机通信技术是必要手段。

计算机通信技术在信息管理系统中的应用

正是基于计算机通信技术的优点，计算机通信技术在信息管理系统中得到了重要应用，其应用主要表现在以下几个方面：

1计算机通信技术在信息管理系统数据处理中的应用。信息管理系统的功能之一是能够对数据进行快速处理，在这一过程中，对数据传输产生了现实的需要，而计算机通信技术的优点是能够提高数据传输效率、保证数据传输质量，基于这一优点，计算机通信技术在信息管理系统的数据处理中得到了重要应用，并成为支撑数据处理的关键技术。

2计算机通信技术在信息管理系统预测功能中的应用。信息管理系统预测功能的实现是以大量数据为基础的，而基础数据的获得离不开信息管理系统的数据传输。基于这一现实需要，以数据传输为特点的计算机通信技术在信息管理系统中得到了广泛的应用，成为了实现信息管理系统预测功能的重要技术支撑。所以，我们要认识到计算机通信技术的优点。

3计算机通信技术在信息管理系统计划功能中的应用。信息管理系统的计划功能，主要是基于各个管理层的基础数据而构成的，因此对数据的需求，决定了信息管理系统必须应用一种可靠的技术实现数据的传输。在这一背景下，计算机通信技术以其独有的数据通信优势满足了信息管理系统的需要，成为了实现信息管理系统计划功能的主要技术。

4计算机通信技术在信息管理系统控制功能中的应用。信息管理系统中的控制功能与其他功能一样，都是基于庞大的数据作为基础的。因此在信息管理系统中控制功能的实现主要依赖于计算机通信技术的应用。所以，从控制功能的实现角度以及信息管理系统的有效性来看，计算机通信技术在信息管理系统控制功能得到了广泛的应用。

5计算机通信技术在信息管理系统辅助决策功能中的应用。信息管理系统辅助决策功能是整个系统功能中的重点，为了保证该功能的实现，信息管理系统积极应用了计算机通信技术，使信息管理系统能够对数据进行综合处理和传输，提高处理和传输效率，提高辅助决策功能的实效性。基于这一选择，计算机通信技术在信息管理系统中得到了重要应用。

信息管理系统中计算机通信技术要点分析

基于计算机通信技术的诸多优势，计算机通信技术在信息管理系统中得到了广泛的应用，为了保证其应用效果并扩大应用范围，我们应对信息管理系统中的计算机通信技术要点进行分析。从目前信息管理系统中计算机通信技术的应用来看，计算机通信技术的要点主要表现在以下几个方面：

1计算机通信物理层技术。在信息管理系统中，计算机通信中的物理层是进行数据传输的重要通道，为了把纵横物理层能够可靠工作，我们应注意物理层的频谱效率、误码率和蜂窝环境的适应性。为了提高物理层的通信质量，我们可以采取以下方式：1）采用窄带数字调制方式，2）采用扩展频谱调制方式，3）采用直接序列扩展频谱的方式，4）采用跳频扩频调制系统。通过以上几种方式，保证了物理层的通信质量和通信效率。

2计算机通信MAC子层技术。MAC子层主要是媒体访问控制层，这一层的任务主要对信道的使用进行有效的控制和管理，使信道能够充分利用，满足数据传输需要。MAC子层的优点是能够实现多地址的访问，能够实现一对多的通信。这一子层技术的要点主要集中在MAC子层协议的设定上，目前来看典型的随机访问协议是ALOHA和载波监听多路访问（CSMA）。

3计算机通信数据链路层技术。数据链路层的功能是在相邻两个结点之间可靠地传输数据帧，相邻两个结点之间用一条电路连接，中间没有分组交换机!经过物理层的作用，这条电路已经数字化，故称作链路，加上数据链路层协议后，链路上能较可靠地传输数据帧，形成所谓的数据链路，协议在数据链路层中起着关键作用，在移动计算机通信网络中大多使用选择重传ARQ协议，因为连续ARQ浪费了有效带宽

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1 融合的概念

 

“融合”是几种不同事物合成一体，使其比单一事物更有价值或更具效能。网络融合，是指各种网络的技术、业务、市场、终端乃至管理制度和政策方面的融合，对于通信网络而言就是在技术上趋向一致，在网络层上互联互通，在业务层上互相渗透和交叉，在应用层上使用统一的IP协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着提供多样化、多媒体化和个性化服务的同一目标发展。即打破传统的一种通信网络只提供一种业务的局面，构建统一的网络平台为语音、图像、数据、视频等提供承载，所有业务一律实现IP化等。随着信息技术的快速发展，网络融合已成为一种发展的必然趋势。比如民用通信网中的电信网、广播电视网、互联网呈现出技术趋同，业务趋同，结构趋同的现象，从而使得“三网融合”成为大势所趋。

 

“三网融合”将开拓出一个以IP为基础的新一代网络，进而逐步实现网络资源共享、互联互通和技术创新。在军事通信领域，以网络为中心的信息化战争要求各类通信系统之间互联互通，对已建的通信系统按横向一体化标准进行信息化改造，实际上就是实现军事通信网的网络融合。军事通信网与民用通信网都是国家通信网的组成部分，在技术体制、发展方向、网际关系等方面具有一致性。单就技术体制而言，两种网络的网络结构、网络技术等都趋于一致，如体系构成上均可分为接入层、承载层、控制层和业务层，网络在技术上都实现了信号数字化、协议IP化和业务分组化，逐渐向IP协议的汇聚已成为下一步发展的共同趋向。基于IP技术的网络的最大特点是网络的可分离性，网络融合正是建立在网络可分离的前提下，因而军、民通信网络在网络融合方面也具有一致性。

 

2 融合基础

 

目前有以下几项技术在军、民通信网络融合方面起到重要作用：数字技术、光通信技术、TCP/IP通信协议、密码技术和软交换技术。数字技术借助一定的设备将图像、文字、声音、视频等各种信息编码成由二进制数字0，1组成的数据流在网络中进行传输和交换，数据在网络中都成为统一的0/1比特流。这一技术使得各类网络有了共同的语言。光通信技术的发展，为传送各种业务信息提供了必需的带宽和传输质量，光通信的发展使传输成本大幅度下降，使通信成本最终成为与传输距离几乎无关的事，因而在传输平台上具备了融合的技术条件。TCP/IP通信协议的最初目的就是实现异构系统的互连互通，TCP/IP通信协议的普遍采用，使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网络上实现互通，屏蔽了下层具体的基础网络。而基于IP技术的网络最大特点是网络的可分离性，即业务与控制分离，控制与承载分离，这种分离使业务的多样性和综合性得以实现，并提供了一个开放的信息平台，使得无论何种终端、何种接入方式都可以共享同一承载网络。TCP/IP通信协议是实现网络融合的技术基础和前提。

 

软交换的基本含义是将呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过软件实现原来交换机的控制接续和业务处理等功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换是网络呼叫与控制的核心，其核心思想是硬件软件化。软交换技术可以在基于各种不同技术、协议和设备的网络间提供无缝的互操作性，实现目标是在媒体设备和媒体网关的配合下，通过计算机软件编程的方式来实现对各种媒体流进行协议转换，并基于分组网络的架构实现各类网络的互连，以提供与电路交换机具有相同功能并便于业务增值和灵活伸缩的设备。

 

通信技术、密码技术具有很强的渗透性和军民两用性，其共用性、通用性、替代性的特点为军、民通信网络的融合提供了技术基础。

 

3 融合模式

 

通信网络的融合，根据网络的层次不同，可分为业务融合、控制融合、承载融合、终端融合四类，每种融合均有不同的融合方式。军事通信网与民用通信网的网络融合，也必须要解决是在哪个层次上的融合问题。综合考虑军事通信网与民用通信网的一致性与差异性，认为在承载层实现网络融合是现实可行的，即军、民通信网有一个统一的业务承载层。实现军事通信网和民用通信网在承载层的融合，从技术角度讲有以下两种融合模式。

 

3.1 集成模式

 

集成模式，也称技术集成模式，是指在原有民用通信网络的基础上，不添加任何硬件设备，通过综合运用密码技术、通信技术等多种技术手段实现安全服务，从而使不安全的民用通信网能够传输军事信息的一种融合模式。

 

LANI，LAN2为军网中的两个安全的局域网，在民用不安全网络中通过综合运用密码技术、通信技术等多种手段实现安全服务，就可以利用不安全网络来传输军事秘密信息。该模式的主要特点有：

 

(1)原有民用通信网络结构不变。集成模式中，对原有的民用通信网络不改变拓扑结构，不添加任何硬件设备，只对网络进行技术改造，或进行简单的软件配置。(2综合运用多种技术手段。为了在不安全的民用通信网络中安全、可靠地传输军事信息，必须实现网络的安全服务，包括认证服务、数据机密、数据完整、访问控制服务、不可否认。网络安全中的绝大多数安全服务和安全机制都是建立在密码技术基础之上的，通过现代密码学方法对数据信息进行加密和解密可实现网络安全的目标要求，一个或多个安全机制的运用与实现便构成一种安全策略。

 

3.2 叠加模式

 

叠加模式，是指依托现有民用通信网络，通过军队自建配套专用通信设施、网络设备等，构建方便灵活、安全高效的传输环境，实现军、民通信网络融合的一种模式。LANI，LAN2为军网中的两个安全的局域网，AAA为认证、授权、计费服务器，R为路由器，KDC为密钥分发中心。通过在民用不安全网络中军队自建配套专用通信设备，实现在不安全网络环境中传输军事秘密信息的目的。

 

该模式的主要特点有：

 

(1)军队自建专用通信设备。由于军队和地方追求的效益目标不尽相同，完全由地方通信网保障军事通信存在一些技术和管理层面的问题：一是在网络控制上，民用网对用户提供平等服务，在突发事件引起网络拥塞时，难以保障军队指挥通信的顺畅;二是在保障范围上，民用网在边海防等偏远地区覆盖范围小，通信能力弱，对有些政治、军事敏感热点地区甚至存在覆盖盲区;三是军队利用民用网进行指挥通信，需要加装专用保密设备;四是在组织运用上，部队在遂行作战指挥、反恐维稳和抢险救灾等任务时，利用野战机动式通信系统，实现指挥调度功能，是军事通信的基本组织运用方式，现有的民用通信网难以提供相应的功能。叠加模式中，依托地方现有通信网，通过安装军队自建专用通信设备，可以解决上述问题。

 

(2)军队用户实行独立管理。叠加模式中，依托民用通信网就是以民用通信网作为信息交换的传输层，而流程控制、认证授权、密钥分发等均通过军队自建专用通信设施提供，因而能够实现军队用户的独立管理。

 

技术集成模式中采取先进的密码技术、通信技术对原有民用通信网进行技术改造，配置简单高效，融合周期短，因此适用于在应急情况下采用该融合模式。叠加模式中军队自建配套专用通信设备，建设周期长，网络复杂，但融合后的网络可以为军队作战指挥、处突维稳、抢险救灾行动等提供保障并且可以与军队野战机动通信系统实现融合，因此可以成为网络融合的常态化模式。此模式的典型代表是军队CDMA移动通信系统。

 

4 结语

 

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随着工信部针对我国三大通信运营商发放4G牌照，我国通信领域逐渐开始向4G时代靠拢。4G通信技术，拥有前几代通信技术所无法比拟的优越性，不仅具有优良的通信质量与瞬时通信容量峰值，以其强大的智能化通信服务以及设备兼容性通信市场的大部分，同时配合现代智能化的网络终端设备，为用户提供前所未有的使用体验，具有巨大的发展前景。

一、4G通信技术分析

随着现代计算机以及各种移动智能终端设备普及化应用，人们对于网络通信的速率与容量的要求不断提高，4G网络通信技术应运而生。4G是第四代移动通信技术的简称，与前几代通信技术相比，4G通信不仅支持大容量、高清以及超高清视频画面的实时传输，同时通信质量与效率更强，能够满足现代人们对于网络快速、碎片化的使用需求。

二、通信运营商4G技术的应用

4G技术在通信服务方面能够提供更加丰富、智能化、准确化的应用。支持4G通信的设备在进行数据传输过程中，能够明显感受到数据传输过程的超快速度，能够满足用户实时的高速宽带网络通信接入服务；而各种智能化软件程序不断开发与应用，不仅能够实现基础的通信功能，通过安装个性化的功能软件还能够实现智能化的通信服务，如网上购物、移动支付、信息共享、健康数据记录等；4G通信准确化的应用体现在信息传输的高质量与高速率，具有代表性的应用是移动定位服务，在强大的数据通信功能的支撑下，突破了传统定位服务的局限性，通过多个设备之间的位置共享功能来为用户提供准确的移动定位服务。

三、通信运营商4G技术的发展前景

3.1通信运营商4G技术在软件无线电技术中的应用前景

SDR即软件无线电技术，它指的是在一个有限范围的无线电波覆盖区域，在一个强大兼容性与标准化的硬件操作平台上，利用现代高科技数字信号处理技术针对特定的通信环境以及通信服务要求编写复杂、繁琐的软件程序并运行来实现该覆盖区域内的无线通信服务。随着4G通信技术的不断完善与发展，未来无线通信技术的应用与发展将逐步摆脱设备以及相关硬件系统的制约，而软件系统的复杂程度与兼容性将大大提高，可实现通信技术功能与服务的软件化，即用户要想获得何种通信服务与功能，可以在应用商城或者数据库下载相应的软件程序，是未来通信技术领域集约式、高效化、智能化的集中体现。

3.2 4G通信技术将加速推动运营商在关键技术上的创新与变革

4G通信技术与前几代相比虽然具有强大的功能，但现阶段4G技术仍然存在诸多问题难以得到及时解决，如各大运营商的通信制式与标准不统一、通信数据容量峰值受限、市场化应用与普及速度缓慢、通信系统与基础设施待升级、关键技术并不成熟等，因而4G通信技术的发展与市场化推广应用已经引起相关部门与众多用户的关注。未来4G技术的发展不单单是指3G与4G间的通信协议的变更，而是针对目前较为成熟的3G通信技术的通信速率、平稳性以及精确度等进行优化升级，以创新的思维方式寻找核心技术的突破口，推动3G技术向4G的关键技术的过渡，在充分利用3G通信成熟的运营模式以及用户资源的同时还能够很好地保证3G通信波段与频率资源的完整性，降低3G与4G间的差距以实现平稳过渡。

3.3 4G通信技术在IPV6技术上的应用前景

IPV4协议采用的是32位的地址单元格长度，只能存储大约40多亿个数据代码，然而现阶段互联网通信协议基本都是以IPV4为基础建立起来的，因此随着通信容量与数据空间的不断扩大，IPV4协议将无法满足用户对大容量数据传输的通信要求。为解决有限的系统空间地址与无限的用户容量需求之间的冲突，更大程度地发挥新一代4G通信技术的巨大优势与强大功能，研发人员对IPV4协议进行优化升级，开发出新版本IPV6通信协议。该协议采用128位的地址单元格长度，使得系统地址空间容量大大增加，完全能够满足4G时代用户对于高清、超高清等视频画面以及高传输速率的通信要求，具有非常大的市场应用前景。

四、结语

纵观通信技术的发展史，基本每十年就会实现一次通信技术的创新与变革，随着我国通信领域逐渐步入4G通信技术时代，我国移动通信行业将迎来爆发式的发展与增长，各大运营商应抓住这一关键时期，大力发展通信服务、不断扩大市场份额，为用户提供更加完美、强大的应用体验，使用户日常的生产生活更加舒适、便捷。

参 考 文 献

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引言

煤矿的自然环境非常复杂多变，我国目前已有的煤矿安全生产形势非常严峻，矿难时常发生，造成“以人为本”的生产方式遭受挑战。现有的煤矿人员安全管理系统因为存在效率低、无法有效监测人员状态、矿难发生后无法及时搜救等缺点，已经无法满足日益严格的安全需求，迫切需要对其进行改善。

一、系统组成

根据煤矿具体生产环境和要求，本文提出一种传感器节点识别速度快，能够随时检测环境温度和有毒气体浓度，出现意外时立刻报警的并振动通知井下工作人员的基于zigbee无线传感器网络的煤矿人员安全报警管理系统。

一种基于zigbee无线传感器网络的煤矿人员安全报警管理系统，包括监控中心、矿井口终端设备、至少1个zigbee基站、至少2个传感器节点和至少一个人员节点；其结构图如下图1所示。

图1 基于ZIGBEE技术的煤矿人员安全管理系统结构构成

二、ZIGBEE传感器节点的硬件设计

无线传感器网络是由多传感器节点以Ad-hoc（移动自组网、多跳网络）方式构成的无线网络。其目的是感知、采集和转发网络覆盖的地理区域中的感知对象的各种信息，并发送给上级监控中心。

传感器节点、感知对象（有毒气体、环境温度）、上级监控中心是构成整个系统的最主要部分。传感器节点由电源、传感器元器件、微处理器、存储器、通信部件和软件等几部分组成，其组成结构如下图2所示。

图2 ZIGBEE传感器节点的硬件结构构成

三、 ZIGBEE模块间的通信

在软件设计方面，根据网络各层的通信协议都要注意节能。ZIGBEE模块在进行通信前，都要进行有效的初始化。在初始化过程中，上级监控中心首先发出连接请求，看是否连接成功，若连接成功，则开始进行参数设置，初始化结束后，ZIGBEE模块信息处理流程如图3所示。每当程序设置的定时时间到，传感器节点会主动连接上级监控中心，并向上级监控中心上报检测到的相关信息，传感器节点之间的通信与此类似。

图3 ZIGBEE模块通信流程图

四、 结束语

本文针对现有的煤矿安全管理系统的种种不足提出了一种新型的、以无线传感器网络为基础，并与现有的RFID技术相结合，实现井下的温度、气体浓度等参数目标全面及时的监控与预警。建立起集多种信息的综合性、计算机的交互性、通信的分布性和监控的实时性等技术与一体的煤矿人员安全管理系统。对目前市场上的系统研究有一定的启示作用。

参考文献：

[1]http：///article/article_detail.aspx？aid=10133.

[2]RFID标签阅读器系统防冲突算法的研究。于惠钧，刘晓燕，朱永祥，包装工程。2008，17（7）：21-23.

[3]郑增威。若干无线传感器网络路由协议比较研究。计算机工程与设计，2003，24（9）：28-31.

作者简介：

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当采用H.323协议时，各个不同厂商的多媒体产品和应用可以进行互相操作，用户不必考虑兼容性问题; 而SIP协议应用较为灵活，可扩展性强。两者各有侧重。

系统结构差异

首先，从系统结构上分析。在H.323系统中，终端主要为媒体通信提供数据，功能比较简单，而对呼叫的控制、媒体传输控制等功能的实现则主要由网守来完成。H.323系统体现了一种集中式、层次式的控制模式。

而SIP采用Client/Server结构的消息机制，对呼叫的控制是将控制信息封装到消息的头域中，通过消息的传递来实现。因此SIP系统的终端就比较智能化，它不只提供数据，还提供呼叫控制信息，其他各种服务器则用来进行定位、转发或接收消息。这样，SIP将网络设备的复杂性推向了网络终端设备，因此更适于构建智能型的用户终端。SIP系统体现的是一种分布式的控制模式。

相比而言，H.323的集中控制模式便于管理，像计费管理、带宽管理、呼叫管理等在集中控制下实现起来比较方便，其局限性是易造成瓶颈。而SIP的分布模式则不易造成瓶颈，但各项管理功能实现起来比较复杂。

应用领域之分

H.323 和 SIP 都是实现 VoIP 和多媒体应用的通信协议。H.323协议的开发目的是在分组交换网络上为用户提供取代普通电话的VoIP业务和视频通信系统。 SIP的开发目的是用来提供跨越因特网的高级电话业务。这两种协议定位有一定的重合，并且随着协议向纵深发展，这种重合竞争的关系日益加剧。但两者所要达到的目的是一致的，就是构建 IP 多媒体通信网。由于它们使用的方法不同，因此它们是不可能互相兼容的，两者之间只存在互通的问题。

H.323是属于国际电联 (ITU) 的标准，以H.323为标准构建的多媒体通信网很容易与传统 PSTN 电话网兼容，从这点上看， H.323 更适合于构建电信级大网。国际上几乎所有的商业性 IP 电话网或视频会议网都是以 H.323 为基础的。而且，不同版本的 H.323 协议通过不断升级和扩展，已经日趋完善，为基于 H.323 的 IP 多媒体业务提供了很好的保障。

SIP 则是由一些 Internet 爱好者提出的，协议相对简单，但功能也相对简单。而且，对 SIP 的更新相对于 H.323 协议也较为落后。目前，有许多运营商正在利用 SIP 构建试验网，但若想利用 SIP 构建电信级大网，必须对它进行补充、完善，这样一来 SIP 也不可避免地变得复杂起来。事实上， SIP 的发展趋势正是如此。 SIP 的普遍使用也能够推动下一代网络的演进。

身世之别

H.323协议是由国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）提出、基于电信网信令和协议制定的IP多媒体标准，而不是为 IP 电话专门提出的。但是IP电话，特别是电话经由网关到电话的这种工作方式，可以建议采用H.323来实现，因而 H.323 协议也常被“借用”作为IP 电话的标准。

对 IP 多媒体应用（如IP电话或视频会议）来说，它不仅用 H.323 协议，还用了一系列协议，其中有H.225、H.245、H.235、H.450、H.341等。只是 H.323 协议是“总体技术要求”，因而通常把这种方式的 IP 电话或视频会议称为 H.323IP电话或H.323视频会议。H.323 协议是一个较为完备的协议，它提供了一种集中处理和管理的工作模式。这种工作模式与电信网的管理方式是适配的，尤其适用于从终端到终端的 IP 电话网或视频会议网的构建。理论和实践都表明， H.323 有能力做成任意规模的 IP 电话系统和视频会议系统。

SIP 是由互联网工程任务组（IETF） 提出的协议，它利用已有的 IP 网络协议提供多媒体业务，是一个与 H.323 并列的协议。与 H.323 体系相比，其作用类似于 H.225.0。SIP 具有简单、扩展性好以及和现有的 Internet 应用联系紧密的特点。

SIP 的出发点是想以现有的 Internet 为基础来构架 IP 电话业务网。因此，SIP 有着与 H.323 完全不同的设计思想，它是一个分散式的协议，将网络设备的复杂性向网络边缘推，与以 H.323 协议为基础的 IP 电话相比， SIP 需要相对智能的终端。对于用户终端是非智能终端的场合，也可以使用 SIP 作为呼叫信令，但这将大大削弱 SIP 特有的优势，因此 SIP 更适用于智能用户终端。另外，可以考虑在用户电话机前添加前置机的办法来取代网关设备，这样做的代价是将增加用户购买前置机的开销。

发展方向

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前言

西门子TIA Portal全集成自动化软件是业内首个采用统一工程组态和软件项目环境的自动化软件，适用于西门子所有自动化工程任务，功能非常强大。目前，国内还在广泛使用的西门子早期产品S7-200 PLC系列不能在该系统平台上应用。随着西门子S7-1200 PLC逐渐替代S7-200，TIA Portal软件系统必将在国内得到广泛使用。

Modbus-TCP协议是运行在TCP/IP上的Modbus报文传输协议。通过此协议，控制器相互之间可以通过工业以太网和其他设备之间通信。互联网编号分配管理机构给协议赋予的TCP编口号为502。在全国工业机器人技术大赛系统中使用的PLC为S7-1200系列，因此必需用TIA Portal软件来为硬件组态及进行系统程序开发和调试。系统中S7-1200 PLC为ModbusTcp Server，调用 “MB_SERVER”指令处理客户机的连接请求、接收Modbus功能的请求并发送响应。

1 工业机器人技术大赛系统简介

该系统由工业机器人、AGV小车、生产流水线、视觉识别单元、立体库、码垛机、控制柜等设备组成。主控PLC安装在控制柜中，采用西门子1215C DC/DC/DC型S7-1200 PLC，扩展了3个I/O模块。与主控PLC安装在一起的还有一个思博康8口导轨式非网管型工业以太网交换机。系统中的S7-1200 PLC、工业机器人单元、视觉识别单元均支持Modbus-TCP通信协议，设备上都带有RJ45连接口。通过网线及交换机将PLC与工业机器人单元及视觉识别单元等自动化设备连接构成工业以太网。他们之间就可以使用Modbus-TCP协议进行数据传输，其中S7-1200 PLC为数据通信中心，可以中转其他设备之间的数据。

2 系统设计

2.1 系统硬件组态

西门子TIA Portal是一款统一工程组态和软件项目环境的自动化软件，借助该工程技术软件平台，我们能够快速、直观地开发和调试自动化系统。软件中工程项目建立后，需要先进行硬件组态，再进行编程等其他工作。本例中需要对S7-1200 PLC主/从站、变频器、触摸屏进行硬件组态，工业机器人单元和视觉识别单元无需硬件组态。

2.2 IP地址设定

TIA Portal可以非常方便的为项目中组态的各个硬件分配IP地址。这是使用Modbus-TCP通信的必需步骤，要设计好项目中工业以太网内的所有网络设备的IP地址以及名称。这里的名称必须与硬件组态时的设备名称一致。本例设定主控PLC的IP地址为192.168.8.10，工业机器人的IP为192.168.8.12，视觉识别单元的IP地址为192.168.8.3。网络中所有设备地址必须在同一网段内。

2.3 通信设备数据读写单元规划

Modbus-TCP通信必需设计好通信设备的数据读写区域才能正确的发送和接收数据。本例中主控PLC为通信中心，它可以直接与任何下位机通信，而下位机之间的通信需要通过它来中转。

本例中主控PLC与工业机器人单元通信时，读取数据是把机器人40017地址单元开始的4个字，读入PLC并存放在P#M3100.0开始的4个字中；主控PLC写数据时，将主控PLC 地址为P#M3100.0开始的11个字写入工业机器人地址为40001开始的11字中。主控PLC与视觉识别单元的通信为只读单工通信， PLC将视觉识别单元地址为41001开始的100个字读入PLC地址为P#M2000.0开始的100个字中即可。

3 通信程序编制

通过上述设定和规划后，通信部分的程序将变得非常简单。本例Modbus-TCP通信部分的程序如图1、2所示。

其中，IP_OCTET_1～IP_OCTET_4为下位机IP地址。CONNECT_ID指下位机的ID号。MB_DATA_ADDR数据写入机器人存储区域的起始地址。MB_DATA_LEN为写入的数据长度。IP_PORT为Modbus-TCP通信协议的固定TCP端口号（固定为502）。MB_MODE为读写模式，1表示写入对方，0表示从对方读。MD_DATA_PTR为数据存放区域。DONE完成信号，BUSY忙信号，ERROR信号，STATUS为状态代码存放地址。

大赛系统中还有一个作为从站的S7-1200 PLC，它与主控PLC之间的Modbus-TCP通信应用过程和方法和上述相同，在此不再赘述。

通过实际测试， PLC、工业机器人单元及视觉识别单元之间的通信顺畅，稳定，为整个系统的综合安装调试提供了通信保障。

4 结束语

TIA Portal集成化的工程组态平台，提供了大量工程工具和通信协议，很好的保证了数据管理的高度一致性和完整性，使Modebus-TCP这种以太网方式的数据传输变得非常简单、实用。实践证明Modebus-TCP通信以其开放、简单易用的特点，将越来越多的在工业网络控制系统得到应用。

参考文献

篇13

前言

通信技术，尤其是移动通信，在近几年发展得非常迅速，其应用也越来越广泛。随着社会的发展，移动通信已经由一门新兴的实用技术成为一门成熟的学科。由于市场对移动通信人才的大量需求，也使得众多高校都开设了移动通信的相关课程，大批量的实验设备在高校中投入使用，让学生能够从实践中了解移动通信。但是目前移动通信人才的发展还没有跟上实际发展的步伐，主要原因在于学校的理论教学与社会实际的岗位需求存在一定的差距。因此，如何根据学校自身条件建设移动通信实验室，成为众多高校越来越重要的研究课题。市场上有众多的实验教学设备，如何合理利用这些设备，建设一个真实系统的移动通信网络，让学生能够真实了解移动通信的整个过程，尽量缩小与实际工作的差距，是本文将要探讨的主要内容。

1移动通信实验室建设现状

对于目前大部分学校来说，实验箱依然是建设移动通信实验室的首要选择。这些实验箱能够对移动通信课程中的调制解调、扩频解扩等原理进行一个模拟仿真，帮助学生了解基础的原理知识。但是这类的实践教学存在很大的局限性，学生无法将真实的移动通信系统与所做的实验仿真结合，无法真实理解移动通信过程，并且这种培养方案与实际工作岗位对人才的要求相差比较大。移动通信技术专业要求掌握移动通信技术的基础理论和专业技能，毕业后能够从事通信设备安装、调试、管理与维护，移动基站设备的研发等等。并且根据高校培养方向的不同，学生的就业方向也有不同。图1展示的是目前通信人才市场上两大类就业方向。第一种为研究型人才，这类岗位需要对移动通信系统具有深刻的理解，对移动通信行业相关产品能够有独到的理解并能加以改进；第二种是工程应用型人才，这种岗位主要是要求对目前市场上现存的通信产品能够了解应用，解决产品在使用过程中的问题。在实际的市场需求情况中，工程应用型人才的岗位数量要比研发型岗位多很多。

2移动通信实验室建设现状分析

学校的实践教学水平，直接影响了学生的培养质量，从而影响了学生的就业。对于学校来言，这是很大的问题。对于市场而言，人才的稀缺，也影响了通信行业的发展。因此，学校的实践教学方案和思路应该与市场人才培养的方向相匹配，培养出与市场需求相契合的专业型人才。从图1分析的通信工程类专业就业方向来看，学校在移动通信的课程实践教学方面应该采用基础实验教学与实训教学相结合的思路。从当前众多高校的实验建设情况来看，主要采用的是以下几种方案和思路：移动通信实验箱、用几台实验箱搭建一个模拟的移动通信架构、采用大型商业设备以及采用移动通信协议分析仪或路测分析系统对移动通信原理以及网络优化进行理解和实训。2.1采用基础实验箱来建设移动通信实验箱对于大多数高校来说，是一个基础类的实验室。不管是本科类院校还是职业类院校，这类型的实验室都必须要建，因为对于学生来说，单纯的移动通信课程理论知识学习，他们很难理解，这就需要基础的实验来做支撑。通过做实验，让学生了解实际电路的搭建、系统的构成，真真实实看到信号的调制解调，从而加深对理论知识的理解。但这种实践教学也仅仅是让学生了解学习底层原理知识，不能展现移动通信现网的真实数据、业务流程以及系统原理，这种培养方案培养的学生难以与社会岗位需求对接。2.2采用实验箱搭建移动通信系统随着教学仪器行业的发展，在移动通信这块，有部分厂家提供了这样一种方案。结合移动通信实验箱，加上自主研发的小型基站和移动交换中心，搭建一个真实的移动通信网络。这种建设方案相比于基础实验箱的方案，增加了系统网络结构的展示，学生既能够通过基础的实验箱来熟悉理解理论知识，又可以通过模拟的移动通信网络来了解移动通信系统的架构，对学生来讲，就不再是纸上谈兵了。但深入了解之后发现，这种模拟的移动通信系统仅仅只是拼凑了一个系统的结构，它与真正的移动通信系统相差很大，学生通过这样的实验设备学习的知识会让其对真实生活中的网络产生误解，对以后就业很不利。2.3利用大型商业设备建设移动通信实训室随着通信行业的发展，部分高校也开始着眼于真实的商用设备。华为、烽火、中兴等通信设备公司都是三大运营商的直接供货商，他们生产的设备都是用于真实的网络系统搭建。因此，部分高校采用这种大型的商用3G、4G设备，在学校内部搭建一个真实的、独立于大网的3G网络。部署这样一个真实的通信网络系统能让学生接触到实际的系统网络设备，还可以完成一些实际业务以及系统配置。学生可以通过这种设备了解一些工程实训的内容。但是这种商业设备封闭性很强，外在的借口较少，开放性不够，学生不能达到有效的硬件及系统搭接方面的训练，只能熟悉设备的操作。而且这些商用设备都价格昂贵，学校需求资金投入量非常大，经费难以控制。因此，这种大型商业设备建设的移动通信实训室也不能符合众多高校实验室建设的需求。2.4采用移动通信协议分析仪或路测分析系统目前移动、联通、电信三大运营网络非常成熟，这也正是以后学生工作所要面对的。因此，在进行实训的时候，需要对真实的网络系统进行分析。采用路测及协议分析的方法，抓取手机与基站通信的整个通信过程及其底层数据，并对其进行解析，研究它的工作原理和过程。学校可以通过这种方式来对学生进行很好地训练，让学生可以对移动通信系统的底层协议、信令、流程以及网络架构等方面进行深入的观察和分析。学生一直学习的是真实实际的通信网络，在以后实际的工作中，无论是进行网络建设、还是进行网络优化，或者是在技术开发中进行与协议栈有关的开发或增值应用，都会有一个很好的基础。

3移动通信实验室建设目标

移动通信是一门实践性很强的专业课程。从事移动通信行业的学生，不仅需要较高的理论知识，还需要较高的实践能力。因此在教授这门课程时，除了培养学生移动通信基本的理论知识，更重要的是培养学生移动网络规划、优化设备的实践能力，为今后从事相应的岗位工作做好准备。从教材编排方面可以看出，移动通信分为两大部分，即基础理论部分和系统原理部分。针对这两个部分，应该采用不同的实验及训练方案。基础理论部分可以通过实验箱完成一些基础实验来加强理解，系统原理部分则需要通过实训来让学生了解系统的架构、相关的接口以及一些基本的流程、重要的参数等等。图2展示了移动通信实验室建设方面的一个总体思路。整个移动通信实验室的建设可以有以下几部分组成：（1）基础实验箱。主要用来学生平时的实验，帮助学生加强对理论知识点的了解。部分教仪厂家还研发了对应的虚拟仿真软件，将实验箱搬到了电脑上，学生可以随时随地打开仿真软件来进行实验。（2）实训网络。建设一个真实的实训网络，能够让学生了解移动通信中的终端技术、空口无线接口技术、核心网技术等理论知识，学习如何分配无线频谱资源，了解影响各种网络融合的因素等等，让学生对移动通信技术体系有真实直观的认知。（3）协议分析仪。用协议分析仪能让学生能真正观察和捕捉空中的数据码流进行细致的分段并解析，让学生对基站、手机甚至是移动交换中心的相关工作过程以及网络中各个设备的交互均可以从进行较为深入的观测和分析，这对学生以后从事网络建设、网络优化等相关工作有很大帮助。

4结束语

通信行业的快速持续发展，对通信人才提出了更加专业的需求。高校在培养模式这块，要加强对实践教学的把握。建立一个系统、完整地展示移动通信底层理论知识的移动通信实验室，是培养移动通信专业合格人才的保障。本文从多个方面分析了现有的实验室建设存在的问题和不足，最后提出了一个相对完善的建设方案，从分析来看，这种方案比较合适现在的人才需求。

参考文献

[1]江敏,黄祎.中国3G现状与高职通信专业就业前景分析.中国电力教育,2012:133-134.

[2]李永江.高职院校通信专业就业岗位能力培养分析.商情,2013:282-282.

[3]杜建凤.浅析未来移动通信发展方向.中国电信建设,2003(8).