数据通信概论精选(九篇)

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第1篇：数据通信概论范文

电力线载波数据通信是利用工频电能传输路线作为其传输媒介的一种通讯方式，是电力系统所特有的通信形式。随着科技的不断发展，飞机机载机电系统所需传输的信息资源在不断增大，将飞机机电系统视为整体，并利用机载供电网络进行信息数据的通信，已经成为机载设备的重要发展方向。文章阐述了飞机电力线载波数据通信技术概论与特性，对飞机电力线载波数据通信技术进行分析。

关键词：

飞机；电力线载波数据通信；技术分析

随着我国通信科技技术方面的迅猛发展，电力线载波数据通信技术（PLC）应运而生，作为电力系统中所特有的通讯技术形式，在其商业领域，利用PLC能够实现实时、高效的数据资源通信，有着较高的可靠性与安全性，使用更加方便。随着科技发展，飞机的机载机电系统所要传输的信息资源开始不断地增多，信息传输的共享性与实时性变得至关重要，机上的多种机电设备对于保障飞行运行安全有着至关重要的意义，而在飞机机电系统中使用PLC技术，是我国飞机设备向着全电、多电机载系统发展的重要表现。

1飞机电力线载波数据通信技术概论

电力线载波通信是利用电力线路作为通信的信道，将信息资源的信号调制在一个高频载波上进行传输的通信方式。PLC系统主要由电力线载波机、耦合装置以及电力线路组成[1]，载波机主要是对用户所要传输的原始信号进行调制，将其调制为适用于电力信道的高频信号，并在接收端将其转换为原始信号，充分满足了通信的质量要求。PLC在飞机机载系统中的应用，能够使得飞机的电力通信整体效果良好，飞机中机载设备其用电波动进一步降低，且保证数据的安全性与可靠性。

2飞机电力线载波数据通信的特征

2.1优点

（1）投资较少。飞机电力线通信系统不需要进行额外的布线，可以实现一线两用的效果，有效降低了使用成本，并易于维护。（2）能够组建与家庭局域网类似的飞机局域网络。通过飞机电源插座的设置，能够将飞机中电子设备网络连接，实现飞机通信系统中信息资源的实时共享。（3）传输的速度高。电力线是通信整体线路的传输通道，通过扩频或者OPDM的调制技术加持，并给予使用频率的不同，可以达到3到10Mbps[2]。（4）飞机电力线通信稳定性比较好。PLC在飞机机载系统中的应用，能够使得飞机的电力通信整体效果良好，飞机中机载设备其用电波动进一步降低，且保证数据的安全性与可靠性。飞机在其自然的运行环境中，其电源系统的电压变化总量的交流电源是115V左右，其直流电源在28.5V左右，机电设备的馈电线整体压降小于8V，三相电压的位移小于120°，总体的电压谐波分量将小于5%。（5）屏蔽性好。飞机整体外壳架构实际上已经起到了屏蔽罩的作用，再加上飞机通常在距离地面较远的对流层以上运行，能够较大程度降低那些非人为干扰的情况。

2.2缺点

（1）噪声干扰。噪声主要是因为机电设备所连接的电源电力线用电所导致的，这些较强的噪声将会直接影响信息资源的整体传输质量，噪声类型有脉冲噪声、白噪声以及周期噪声等，并且这些噪声的干扰无法在运行过程中进行避免。（2）低压PLC使用哪一种数据的编码进行通讯，其载波的中心频率选择、注入耦合以及电路都将直接决定着通讯整体质量水平的高低。

3飞机电力线载波数据通信技术分析

3.1飞机电力线载波通信系统的网络结构

飞机的机载设备是保证其运行与飞控系统安全性的一系统基本性机电系统，包括飞机电源系统、燃油管理、刹车、救生、液压能源以及应急动力系统等。为了能够对分别在飞机各处的机电设备信息资源实现贡献，达到各个机电设备的相互协调，就必须实现机电设备的综合性管理与控制，PLC技术在其中的应用十分有必要。飞机PLC系统其网络结构主要有两层，即物理层（PHY）与数据的链路层（DLL），其中的DLL主要是将飞机相邻站点之间的信息正确性传输，使得噪音与干扰项的数据通道成为一种近似无差错的数据通道。DLL在其逻辑数理方面又可细分为逻辑链路子层（LOGICLINKCONTROL）与介质的访问控制子层（MAC）[3]。逻辑链路控制子层其主要功能为：（1）数据链路的拆除与建立工作，包括收发关系确定、同步地址的确认等。（2）信息资源传输，有信息格式、编码、数量、信息流量的调节与接受认可程度等。（3）传输差错的控制，包括对信息的丢失、失控与重复等控制与防止。（4）对异常情况的处理，对飞机中信息出现的异常情况进行实时监控并在第一时间进行处理。在协议中对运行中的异常状况进行故障维修处理与恢复。介质访问控制子层的主要功能：（1）对于来自LLC层的信息数据进行接收。（2）将飞机机电设备的网络媒体使用时间与方式进行实时控制，保证信息传输的高度安全性。（3）对接收到的数据信息进行整理并添加相关控制信息，将其下传到物理层级中。（4）接收来自与物理层级的数据帧。（5）检验数据帧中的信息资源并对其进行控制。（6）将数据帧解开，并去除其控制层面，并实现数据向LLC层的传输。物理层的PHY这一功能是向机电系统提供数据链路的实体连接，并进行物理连接的维持与释放有关电气与机械方面的规程与功能。总的来说，物理层的问题就是在考虑资源在通信信道方面的传输问题。

3.2扩频载波通信技术

拓展频谱的通讯技术是近些年来发展较为快速的技术，在飞机的通信中有着较为广泛的使用。扩频技术是将要传输的数据拓宽到信息带更宽的频带中，通过其接收端口的操作，将信息接收恢复到信息带宽。扩频通信是利用一种随机编码对进行传输的信息资源进行相关调制，然后通过频谱的拓展传输，在接收端可利用同样的编码进行解读处理。

3.3正交频分复用技术

正交频分复用（OFDM）是一种多载波的调制技术，通过信道中相互重叠的子信道进行数据信息的有效传输。此项技术能够实现原有信号资源的多项分解，通过多个子信号的分类调制多个子载波，然后进行信息的统一发送，在其接收端口进行数据的有效合并，大大提升了数据的整体传输速率。并行传输的数据资源可以通过拓展多信息号效率进行脉冲干扰噪声的有效抵抗，将所要传输的串行信息进行串并转换，然后以基带形式利用IDFT进行信息调制[4]，在接收端口，可对接收到的信号进行相关技术处理，使其转换为原有基带信号。OFDM这一技术有着较强的抗干扰性能与高效宽带利用效率，能够实现飞机各部分信息的灵活性传输，并按其本质将其分解到不同载波频带中，以充分克服窄带干扰与频率表的衰落问题[5]，其前向的纠错码技术也可以有效克服脉冲噪声的干扰，是现阶段飞机高速信息传输的理想技术选择，与信道编码和交织技术的有效结合能够实现通信的高效性。

4结束语

在现阶段数字信息的传输都是经过电缆、光缆等物理通道实现的，有着较多的劣势。利用现有的电力线载波通信能够实现线路的投资与维护成本。随着我国机电设备一体化的发展，电子线载波数据通讯已经达到了一个较高的水平，其在飞机的机电设备整体化应用，能够实现数据总线技术与多处理机技术的统一管理，是机载设备的重要发展方向。

参考文献

[1]曾萍，黄梓瑜，李仕彦，等.低压电力线载波通信系统设计[J].物联网技术，2012，12（03）：56-58.

[2]孔思豪.电力线载波通信技术的发展和应用[J].企业技术开发，2013，20（09）：129-130.

[3]吕振肃，雷锡社，刘敏.低压电力线通信技术及其应用[J].甘肃科学学报，2010，04（11）：28-34.

[4]孙海翠，张金波.低压电力线载波通信技术研究与应用[J].电测与仪表，2010，08（03）：54-57.

第2篇：数据通信概论范文

关键词：自动列车控制，无线通信，定位，轨道交通

 

1、 概述

列车自动控制（Automatic TrainControl,简称ATC）系统由列车自动防护（AutomaticTrain Protection,简称ATP）、列车自动运行（AutomaticTrain Operation,简称ATO）、列车自动监督（AutomaticTrain Supervision,简称ATS）三个子系统组成。ATC系统早在20世纪60年代开始研制试用，世界上第一条使用ATC系统的线路——维多利亚线——于1968年在英国伦敦投入运行。。随着通信技术、计算机技术、控制技术的快速发展, 20世纪80年代以来，出现了基于通信的ATC系统（Communication Based Train Control,简称CBTC）。基于通信的ATC系统(CBTC)是指利用不依赖于轨道电路的高精度的列车定位、双向连续、大容量的车——地数据通信以及车载、地面的安全功能处理器, 实现连续自动列车控制的一种系统。基于通信的ATC系统（CBTC）又分为采用轨间电缆为传输通道的CBTC(称为IL CBTC)和采用无线数据通信的CBTC（称为RF CBTC）。近年来随着无线通信技术、计算机网路技术、安全处理技术的飞速发展，基于无线通信技术的ATC系统（RF CBTC）在我国轨道交通中已经进入了实用阶段，并成为ATC系统发展的主要方向。

2、 基于无线通信的ATC系统的基本结构

基于无线通信的ATC系统（RF CBTC）车——地间通过无线数据通信方式实现连续、高速、双向、大容量的信息交换，能够满足移动闭塞车——地通信的要求，它代表着ATC发展的最新方向，一般采取移动闭塞制式。从结构上看，整个系统由联锁设备、RF CBTC地面设备、无线通信网络和RF CBTC车载设备组成，如图1 所示。但从功能上分为ATP子系统、ATO子系统、ATS子系统和联锁子系统。RF CBTC地面设备实现地面轨旁ATP功能，RF CBTC车载设备实现车载ATP、ATO功能，ATS在ATP、ATO子系统及联锁设备的支持下完成对全线列车运行的自动管理和监控。

3、 基于无线通信的ATC系统的基本原理

基于无线通信的ATC系统（RF CBTC）的基本工作原理如图2所示。调度控制中心(DCC) 位于整个架构的最顶层, 它负责控制多个车站控制中心(SCC) , 以实现相邻SCC 之间的控制通信。每个车站设一个车站控制中心。每一列车装备有RF CBTC车载设备(OBE) , 车站控制中心控制其范围内所有列车的运行。SCC 通过其管辖范围之内的多个基站(BS) 与覆盖范围内的RF CBTC车载设备实时双向通信。信息的发送范围就是车站无线通信系统的覆盖范围, 因此列车在运行过程中, RF CBTC 车载设备要依次与各个SCC 建立通信联系, 接收SSC 发送的信息。每一SCC 要向其控制范围内的所有列车发送信息, 因此一个SCC 要同时与多个RF CBTC车载设备（OBE ）保持通信联系。而一列车不能够同时与多个SCC 通信, 在经过不同的车站控制信号区域时, RF CBTC车载设备（OBE）会自动地采取信号区域的切换。列车在区段内运行时,OBE利用无线方式通过BS将列车位置、速度信息发送给SCC。BS通过无线信道向空间发送信息,所在区域的列车根据自身的编号地址,接收发送给自己的信息,不会发生信息窜码事件。SCC通过BS周期地将前行列车的位置、速度及线路参数等信息发送给后行列车；后行列车的OBE收到信息后,根据前车运行状态(位置、速度)、线路参数(弯道、坡度等)、本车运行状态、列车参数(列车长度、牵引重量、制动性能等) , 采用车上计算、地面(SCC) 计算或是车上、地面同时计算, 预期列车在一个信息周期末的状态能否满足列车追踪间隔的要求,从而确定合理的驾驶策略,实现列车在区段内高速、平稳地以最优间隔追踪运行, 从而为实现移动闭塞分区提供可靠的技术支持。

4、 基于无线通信的ATC系统的车地通信方式及定位技术

（1）车地通信方式及特点

基于无线通信的ATC系统的车—地通信方式有三种。

1)无线电台方式

采用自然空间作为车地信息传输的主要媒介。无线信号在空气中自然传播，衰耗相对较大,并且要考虑不同电磁环境下的防干扰问题。但轨旁设备简单，工程投资相对较少，设备可以采用高度通用化模块，直接采用商业现货，维修工作量小，长期运营费用低。

2)漏泄电缆方式

采用漏泄电缆作为车地信息传输的主要媒介。。漏泄电缆安装于轨旁或顶部，沿线贯通敷设，无线信号沿漏泄电缆传输。其特点是场强覆盖效果均匀，传输速率高，传输衰耗较小，但漏缆价格较贵，工程投资较大。漏泄电缆系统可提供较宽的带宽，不仅可传输车地双向连续的数据，还可传输音频和视频信号。

3)裂缝波导方式

采用裂缝波导作为车地信息传输的主要媒介。波导管沿线贯通敷设，安装于线路的一侧，无线信号沿波导管传输。其特点是波导传输方式衰耗小，且衰耗均匀，无反射波、邻频干扰、传输死区等情况。微波波导系统具有较宽的带宽，不仅可传输车地双向连续的数据，还可传输语音和视频信号，而且传输衰耗小。。但波导价格贵，工程投资相对大。对于裂缝波导还可以完成列车的辅助定位功能。

（2）定位技术

基于无线通信的ATC系统的列车定位主要通过车载定位设备和地面定位设备共同实现。车载定位设备主要有：编码里程计、测速雷达、测速电机（OPG）、车载测速传感器、加速计、接近传感器、车载扩频电台等；地面定位设备主要有：应答器、信标、裂缝波导、地面扩频电台等。应答器（或信标）主要用于确定列车在线路中的绝对位置，对于两个应答器（或信标）之间的位置车载设备通过测速设备计算其走行距离加上上一应答器(或信标)的绝对位置计算而得。系统的定位精度取决于应答器（或信标）在线路上安装密度和车载设备测速误差。目前开通或将要开通的绝大多数RF CBTC系统主要采用这种定位方式，通过应答器（或信标）加车载测速设备共同实现列车定位。

另外一种定位方式就是利用扩频电台实现列车定位。扩频无线电台定位的原理是：在地面沿线设置无线基站，无线基站不断发射带有其位置信息的扩频信号，车载扩频电台同时接收到3个以上的无线基站信息，并分别计算出列车与基站的距离，即可以确定列车的即时位置。扩频定位的精度取决于伪随机编码的频率，编码频率越高，定位精度越高。150MHZ频率的编码可以实现1m以下的测距误差。

5、 小结

基于无线通信的ATC系统（RF CBTC）应用无线通信技术，实现列车与地面之间的双向、实时、可靠、大容量的信息传输。车地间通过无线网络可以实现实时、双向、安全、可靠的控车信息和列车运行状态信息的传输，实现列车的实时、连续、闭环控制，不仅能实现先进的移动闭塞，缩短列车的行车间隔，大幅度提高列车的运行效率，而且还可以实现语音、视频信息的传输，为旅客实现各种增值业务服务，满足旅客多元化的旅行要求。基于无线通信的ATC系统（RF CBTC）是轨道交通信号系统发展的主要方向，随着无线通信技术、计算机技术、安全处理技术的进一步发展和完善，以及设备国产化率逐步的提高，基于无线通信的ATC系统（RF CBTC）在我国轨道交通中将会得到更加广泛的推广与应用。

参 考 文 献

1 IEEE Standard forCommunications-Based Train Control (CBTC)

Performanceand Functional Requirements. 1999.

2 曾小清,王长林，张树京.《基于通信的轨道交通运行控制》同济大学出版社,2007.5.

3 傅世善. 《闭塞与列控概论》中国铁道出版社,2006.3.

第3篇：数据通信概论范文

关键词：移动电子商务；英特网；无线接入技术；3G

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（MobileIP）、蓝牙技术（Bluetooth）、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ExpressQ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。中国-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WirelessApplicationProtocol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。中国

2.移动IP（MobileIP）

移动IP（MobileIP）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MobileIPv4（RFC3344）和MobileIPv6（RFC3775）。目前广泛使用的仍然是MobileIPv4。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（BlueTooth）

蓝牙（BlueTooth）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WirelessLocalAreaNetworks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GeneralPacketRadioService，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3rdGeneration，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.

第4篇：数据通信概论范文

在剧中，KO与肖奈互相入侵对方的电脑，并相约在世界极客大赛上一决高下，最终KO以一分之差输给了肖奈，于是KO决定到致一科技公司打工一年。入侵、极客大赛……剧中这些炫酷的名词都指向了一个不为大家所熟知的计算机类专业：信息安全。

随着“互联网+”时代的到来，社会中几乎所有的信息存储和传输都依赖于计算机和网络，而如何保障计算机网络的安全就成为如今网络社会的首要问题，信息安全专业应运而生。信息安全专业，简单地说，就是对计算机系统和数据处理系统的建立、技术和管理采取安全保护，使得系统的软硬件和数据不被偶然或故意地泄露、更改和破坏。信息安全虽然属于新兴的计算机类专业，但同时也是一门包含了计算机、通信、数学、物理、法律、管理等学科的交叉学科。

信息安全专业的开设时间只有十年左右，所以很多人对这个专业并不了解，甚至因为许多影视作品的夸张剧情，而对信息安全专业产生了许多误解。

误解一：黑客 = 信息安全

很多人都简单地以为报考信息安全专业，毕业后就是成为一名黑客。而真实的情况是，黑客与信息安全专业并不是相同的概念，甚至可以说两者之间是对立的关系。

说到黑客，大家的第一印象就是神秘、低调的电脑高手。早期的黑客指的是对计算机有着狂热兴趣和执着追求，喜欢挑战高难度的网络系统，发现漏洞，并提出修补漏洞方法的人。从某种意义上讲，黑客的出现推动了计算机和网络的发展与完善。而如今，越来越多的黑客为了谋取利益，利用技术手段去非法窃取他人的信息和破坏他人的计算机设备，“黑客”已经逐渐成为网络犯罪的代名词。

很多时候，信息安全专业的同学更像是黑客的反义词――红客。红客是指那些利用自己掌握的技术去维护国内网络的安全，并对外来的进攻进行还击的计算机技术爱好者。但不论是黑客，还是红客，都不能完全地代表信息安全这个专业的从业者，在我看来，他们更像是游走在网络江湖中的侠客，个个身怀绝技，却不显山露水，默默地守护着网络里的安全与正义。侠客们平时分散在各地，毫无联系，却总能在江湖危难之时结成联盟，对外来势力给予强力反击，维护国家和集体的利益和声誉。

误解二：网络安全 = 信息安全

很多人都以为，信息安全专业的唯一任务就是保障网络的安全，这种看法其实是非常片面的。网络安全只是信息安全领域中的一个分支，信息安全还包括通信安全、计算机安全、操作安全、信息本身的安全、人事安全、工业安全、资源保护和实体安全等多个方面。

在电视剧中，肖奈的致一科技公司在参加网游《新倩女幽魂》的竞标时，被人恶意切断服务器电源。在大家慌乱之时，肖奈马上将游戏切换到正在同步运行的备用服务器上，成功地进行了竞标演示，最终拿下网游的开发权。这就是影视作品中关于通信数据物理条件的计算机实体安全保护和突发事件处理的计算机运行安全这两大信息安全保护方面的剧情体现。由此可见，信息安全专业可涉猎的范围之广。

在看电视剧时，我们都很佩服肖奈的机智，然而在现实生活中，由于系统自身安全稳定性弱、外界恶劣天气、病毒传播、人为破坏等各种因素，我们正在用的每一款软件、每一台计算机或服务器，都用可能被别人篡改、操控或是随时停止运作，从而导致巨大的损失。如果说警察是我们每个人现实生活中的保护者，那信息安全的从业者就是我们在计算机世界里的守护者。

根据国家互联网应急中心的文件显示，2015年前三季度，我国受到流量在1Gbit/s以上的DDoS攻击次数近38万次，日均攻击次数_到1491次；以境外“海莲花”为代表的黑客组织多年以来针对我国各个机构实施APT攻击等安全事件频发。由此可见，国家对信息安全人才的需求量是非常大的。

第5篇：数据通信概论范文

【关键词】：网络；传输；新技术

中图分类号：TM131.4+6 文献标识码：A

互联网的普及，最直接的影响是全球的信息环境.互联网是目前世界上连接国家最多、使用最广泛、影响最大的信息网络。互联网拥有庞大的信息资源，并将传统意义上的物理空间转变成无形的电子空间，使人类置身于一个虚拟的网络社会中，为人类提供了全新的交往方式.已逐步成为人类生活中不可缺少的一部分。

在这个“网络就是计算机”的时代，伴随着有线网络的广泛应用，以快捷高效、组网灵活为优势的无线网络技术也在飞速发展。其中无线个人网是提供一种小范围内无线通信的手段，无线局城网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，在无线局域网发展的同时，又出现了无线城域网技术，因为它的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入市场需求。

1无线个人网

无线个人网(WAN)指的是能在便携式电器和通信设备之间进行短距离连接的网。WPAN的覆盖范围一般在半径l0m的区域内，术语“特别连接”包含两层意思，一是指设备既能承担主控功能，又能承担被控功能的能力;二是指设备加入或离开现有网的方便性.蓝牙系统实际上就是解决WPAN应用的第一种技术，它的明显特点是低功耗、小型化、低成本。但蓝牙设备的最高数据速率只有1 Mb/s,实际速率大约只有最高速率的一半。蓝牙通信链路能支持最多3路话音，但此时留给突发数据业务的带宽就非常有限了，甚至没有.然而，WPAN的数据速率至少要比蓝牙高一个数量级。无线局域网一般用来替代有线的局域网技术，主要分为低速无线个人网和高速无线个人网。

1.1低速无线个人网

IEEE 802.15.4 (Low Rate Wireless Personal Area Network)网络设备分为两类:第一类完整功能设备(Full Functional Device, FFD)支持所有的网络功能，是网络的核心部分;第二类是部分功能设备(Reduced Functional Device, RFD)只支持最少的必要的网络功能，网络中一般大部分是此类设备。

无线个人网一般有两种组网形式:星型网络，以一个完整功能设备为网络中心;簇型网络，在若干星型网络基础上。中心的完格功能设备再互相连接起来，组成一个树型网络。物理层主要特性为: 868 MHz, 915 MHz, 2.4 GHz ISM频段上的共27个信道。其中，信道0. 868-868.6 MHz中心频率868.3 Hz, BPSK调制，提供20 Kb/s的数据通路:信道I-10中心频率为906+2x(信道号一1) MHz,BPSK调制，每信道提供40 Kb/s的数据通路:信道11-26中心频率=2405+5x(信道号一I) MHz.O-QPSK调制，每信道提供250 Kb/s的数据通路。媒体接入控制层主要特性为CSMA/CA接入，以及可选的超级帧(Superframe)分时机制。

无线个人局域网是当前发展最迅速的领域之一，相应的新技术也层出不穷，IEEE 802.11,HiperLAN2、蓝牙(Bluetooth), IrDA. Home RF以及超宽带(UWB)等6种技术。

1.2高速无线个人网

高速无线个人网(WPAN)工作在不需许可证的2.4 GHz颇段.最高速率可达55 Mb/s.

(1)高速率无线个人网的分类:高速率WAN的应用可以分为两大类.第一类涉及大宗(多兆字节)数据文档传送:第.二类涉及实时视像和高质量声音。

(2)高速率无线个人网的应用:在第一类应用中是以数字格式存储多兆字节照片文档及视像流的数字照相机和摄像机方面的应用。在第二类应用中，高质量声音和视像的配送方面有若干引人注目的应用。

高速率WPAN的另一应用领域是配有高质量声音和三维图像的交互式游戏。高速率WPAN可以用来在多玩家游戏控制台和高清晰度显示器之间建立无线连接。

2无线局域网

在一个典型的无线局域网环境中，有一些进行数据发送和接收的设备，称为接入点(AP )。通常，一个AP能够在几+至上百米的范围内连接多个无线用户。在同时具有有线和无线网络的悄况下，AP可以通过标准的Internet电缆与传统的有线网络相连，作为无线网络和有线网络的连接点。无线局域网的终端用户可通过无线网卡等访问网络。

2.1无线局域网的室外应用

无线局城网在室外主要有以下几种类型:

（1）点对点型:该类型常用于固定的要联网的两个位置之间，是无线联网的常用方式，使用这种联网方式建成的网络，优点是传输距离远、传翰速率高、受外界环境影响较小。

(2)点对多点型:该类型常用于有一个中心点，多个远端点的情况下。其最大优点是组建网络成本低、维护简单:其次，由于中心使用了全向天线，设备调试相对容易。该种网络的缺点也是因为使用了全向天线，波束的全向扩散使得功率大大衰减，网络传输速率低，对于较远距离的远端点，网络的可靠性不能得到保证。

(3)混合型:这种类型适用于所建网络中有远距离的点、近距离的点.还有建筑物或山脉阻挡的点。在组建这种网络时，综合使用上述几种类型的网络方式，对于远距离的点使用点对点方式，近距离的多个点采用点对多点方式，有阻挡的点采用中继方式。

2.2无线局域网的室内应用

无线局域网的室内应用则有以下两类情况:

(1)独立的无线局域网:这是指整个网络都使用无线通信的情形。在这种方式下可以使用AP,也可以不使用AP。在不使用AP时，各个用户之间通过无线直接互联。但缺点是各用户之间的通信距离较近，且当用户数里较多时，性能较差.

(2)非独立的无线局域网:在大多数情况下，无线通信是作为有线通信的一种补充和扩展。我们把这种情况称为非独立的无线局域网。在这种配置下，多个AP通过线缆连接在有线网络上，以使无线用户能够访问网络的各个部分。

3无线城域网

无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入(BWA)的市场需求。虽然多年来802.11x技术一直与许多其他专有技术一起被用于BWA，并获得很大成功，但是WLAN的总体设计及其提供的特点并不能很好地适用于室外的BWA应用。当其用于室外时，在带宽和用户数量方面将受到限制，同时还存在着通信距离等其他一些问题。

【结束语】

回顾网络发展的历史轨迹，我们可以发现网络技术是一个新老更替、优胜劣汰的过程.超高速的光通信技术、高速无线通信技术等一批先进技术的出现，使得计算机互连网络技术在未来将产生新的飞跃，相应地产生一大批先进的新兴网络技术，必将使得目前的网络环境和应用方式发生了巨大变化，向“更大、更快、更安全、更及时、更方便”的方向发展。下一代的高速计算机网络体系结构将会更安全.同时，该系统将更具有主动性、可扩展性、适应性和服务的可集成性等特征

【参考文献】

【1】窦文华，张鹤颖，郑彦兴 .计算机网络前沿技术.2007

第6篇：数据通信概论范文

关键词：物联网；人才培养；地方经济；专业建设；职业教育

中图分类号：TP391.44-4 文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)01-0000-02

Study of the Training Mode of the Internet of Things

Luo Luoyang,Tian Liwei

(Guangdong University of Science&Technology Department of Computer Science,Guangzhou523083,China)

Abstract:The Internet of Things has a wide range of applications in many fields,a huge industrial space.The talents of Internet of Things become particularly important.And Dongguan economic restructuring and development strategy, the concept of service of the local economy, adjusting the direction of the professional and professional structure of the institutions of higher learning;according to the socio-economic needs and arrangements for the development of institutions of higher education professionals in training programs and courses standards; according to local economic environment,the construction of professional internet of things,cultivate the talents of business needs.

Keywords:Internet of Things;Personnel training;Local economy;Professional construction;Vocational education

一、物联网人才培养背景

当前，物联网已成为各国构建经济社会发展新模式和重塑国家长期竞争力的先导领域。《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》和《东莞市科学与技术发展“十二五”规划》中均将物联网列入重点研究领域。发达国家通过国家战略指引、政府研发投入、企业全球推进、应用试点建设、政策法律保障等措施加快物联网发展，以抢占战略主动权和发展先机。我国已具备一定的应用、技术和产业基础，并以建设物联网产业园区、智慧/智能城市建设和应用示范等为标志，形成了物联网发展热潮，取得了积极进展，但也暴露了一些深层次问题。

温总理曾指出我国物联网产业最为紧迫的三个问题：一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信心中心，或者叫“感知中国”。同时，要早一点谋划未来，早一点攻破传感网核心技术，要依靠科技和人才，占领科技和经济发展制高点，保证我国具有可持续发展的能力和可持续的竞争力。

二、物联网专业设置的可行性和必要性

目前，东莞正在大力实施经济社会“双转型”战略，致力于实现从资源型经济到创新主导型经济的转变、从初级城市化社会向高级城市化社会的转变，确定了以信息产业带动工业化，壮大电子信息、装备制造等优势主导产业，把“东莞制造”转变为“东莞创造”的发展策略。东莞经济社会要实现“双转型”和产业结构的优化升级，其关键在于人才。物联网作为一个宏大的产业，并不是一个简单的应用领域，几乎涉及东莞本地的电子、机械、家具、玩具、物流等所有应用领域，它面向现代信息处理技术，培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与科技开发及研究方面的高素质应用型技术人才，使其能够在各个行业中贡献自己的力量，为社会的发展做出贡献。

因此，社会对物联网技术方面的人才需求巨大，东莞对物联网技术方面的人才需求也是很大的。广东科技学院按照地区社会经济发展的要求设置和调整专业。学院已建立了一支水平较高、结构合理的管理队伍和师资队伍，具备了较充足的先进教学仪器设备和丰富的图书资料，这为建设高质量、高水平的物联网专业提供了保障。

新专业以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》为指南，以物理信息混合网络化系统为载体，围绕“网络化信息感知”、“网络化信息传输”、“网络化信息服务与安全”、“网络化资源优化”四个主要研究方向，紧密结合地方经济发展需求与发展战略，整合我校及校企合作的优势资源，建立以网络专业为依托、多学科交叉的“物联网技术”专业，为实现国家“信息化带动工业化”的战略决策，促进信息产业的发展做出重大贡献，并推动依托单位信息学科群的跨越式发展。

三、物联网知识结构与培养目标

（一）知识结构。物联网是由感知层、网络层和应用层组成的体系架构。感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层，该层需要硬件设计、嵌入式、传感器等方面的知识和技能。网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络，低速近距离无线通信技术、低功耗路由、自组织通信、无线接入M2M通信增强、IP承载技术、网络传送技术、异构网络融合接入技术以及认知无线电技术。应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用，该层主要为软件组件技术，它将应用程序的不同功能模块化，并通过标准化的接口和调用方式联系起来，实现快速可重用的系统开发和部署。

“物联网”知识结构中的专业知识部分应体现其关键技术，包括：射频识别技术、传感器技术、无线传感器网络技术、无线通信技术、网络技术、软件技术、硬件技术、数据处理技术和安全隐私，如图1物联网的三层图。

图1 物联网三层图

（二）培养目标。根据物联网的体系结构，所涉及到的知识包含感知、网络通信、应用三个方面的内容：感知层――传感器相关知识和信号检测相关知识；网络层――网络技术、通信技术、安全技术；应用层――数据处理、云计算、软件开发等。所涉及的学科非常之广，专业跨越之大，远远超过传统的电子类或电气类的学科。物联网专业是多学科交叉的专业，一个学生要在四年的时间内要很好地掌握硬件、网络、软件三方面的技术是十分困难的。因此开设物联网专业，要根据所依托专业来选择，重点突破一个方面，其他两个方面作为扩展协同发展。由此，根据我校的实际情况，选择以网络专业为依托来开设物联网专业。

综上所述，“物联网”专业要求学生德、智、体、美全面发展，具备电子技术、现代传感器和无线网络通信技术、物联网相关高频和微波技术，掌握有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论，掌握物联网系统的感知层、网络层和应用层关键设计等专门知识和技能，并具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新能力，成为能够从事物联网领域的应用、设计、分析与开发等工程技术人才。

四、物联网专业课程体系结构

作为本科专业，在民办院校将其称为应用型本科，其特点就是要根据地方经济的需求，开设符合地方经济发展的专业，培养为地方经济服务的应用型人才，则在课程体系结构的设计中要符合应用型本科的特点，根据前面的分析，根据东莞经济的特点，物联网专业的课程体系分为：公共课、专业基础课、专业课、专业组选课、专业任选课五个模块。

（一）公共课。该模块为必修课，主要是思想政治教育课程和通识教育课程。帮助学生提高思想政治素质、外语水平、逻辑思维能力和创新能力等，其主要课程有思想道德修养与法律基础、中国近代史纲要、基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、形势与政策、大学语文、大学英语、专业导论、体育、大学生健康教育、就业指导。（二）专业基础课。该模块也叫学科基础课，也是必修课，主要让学生为学习物联网专业的打下坚实的基础，其课程主要有：高等数学、离散数学、数据结构、数字逻辑、操作系统原理、数据通信原理、数据库原理及应用、计算机组成原理。（三）专业课。该模块为必修课，主要课程有：物联网工程导论、电路基础、电子技术、通信电子电路、数据结构、通信原理、操作系统原理、数据库原理、计算机网络、微机原理与接口技术等。（四）专业课组选课。可以根据专业方向选择以下课程：物联网射频技术、RFID基础技术、无线 SoC基础、传感器设计基础、传感器网络、ZigBee无线技术、网络程序设计技术、单片机原理及应用、嵌入式Linux系统技术、DSP芯片应用技术、软件工程、物联网和蓝牙技术、物联网传输层技术（3G/GPRS/GSM以太网）、嵌入式系统、WIFI技术及云计算在物联网中的应用、通信安全理论、信息安全、物联网应用层设计等。（五）专业任选课。该模块可以开设一些增加学生的学习兴趣或综合应用类的课程，如智能城市、智慧校园、智能交通、智能物流、智能医疗、智能农业、智能电网、智能车辆管理系统等等的课程。

关于实验实训课程，则嵌入到课程中，体现教、学、做一体化教学，让学生能及时的消化所学的知识，并能快速地将知识转化为技能，应用到实际工作中去，如表1所示为物联网各课程模块的学分与学时。

表1 物联网专业课程模块学分与学时数

五、小结

对于日渐兴起的物联网领域，掌握核心技术无疑就掌握了市场主导权，把人们感知的自然界信息集成一个网络，物体与物体之间做一个交互，这不只是一个新的技术，而是在包括过去射频识别等技术在内构成一个面向应用的学科。由于这个学科更侧重于应用，作为应用型本科院校，在物联网专业的课程上就要更倾向于课堂应用性的设计，在教育中的应用应该充分利用学校中的用户规模、校园网络资源、信息服务产品开发能力，在建设资金、网络运营经验、带宽资源和信息服务提供等方面的优势，合作共建，分工协作，全力打造国内高等院校中具有典型性的物联网专业。

参考文献：

[1]胡忠望.“物联网”新专业课程体系的设计[J].中国电力教育,2010（22）:109-110

[2]物联网白皮书（2011）[R].北京:工业和信息化部电信研究院,2011

注：民办职业教育主动适应经济发展方式转变的研究---2011-2012年度广东省民办教育协会研究课题，课题编号：GM2011028。

[作者简介]

第7篇：数据通信概论范文

关键词：车载导航 蓝牙路标 航位推算 位置修正

中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（b）-0026-03

Research of Vehicle Location Assisted by Bluetooth Signposts

Sun Yafei Pan Tong

（High School Affiliated to Nanjing Normal University，Nanjing Jiangsu，210003，China）

Abstract：The vehicle location is the core part of intelligent transportation system， most of the existing vehicle navigation use GPS and Dead Reckoning（DR） navigation system. To solve the GPS/DR system problems of positioning blind area problem in high-rise buildings or tunnels，this paper uses bluetooth information， and installs bluetooth signposts sensor in navigation blind area，to correct the GPS/DR positioning results.This topic mainly studies the positioning error correction methods of bluetooth signposts sensor， and analyzes the signpost positioning error model.The results show that when the speed is less than 70 km/h， fixed position accuracy using bluetooth signposts can reach 10 meters；when the speed is more than 70km/h， and less than 170km/h， position correction precision can reach within 20 meters.

Key Words：Vehicle navigation；Bluetooth signposts；Dead reckoning；Position correction

交通是当今世界发展的一个重要问题。城市交通拥堵、交通事故频发、交通环境恶化成为当今世界各国面临的共同问题，无论是发达国家还是发展中国家都承受着不断恶化的交通困扰[1]。城市中，为了提高车辆的运行效率，需要对车辆进行监控和调度。为此，出现了智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）。

ITS运用先进的信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术以及网络技术解决交通中存在的诸多问题。ITS通过系统集成，将道路、驾驶员和车辆有机地结合在一起，同时加强了三者之间的联系，借助于系统的智能化技术，驾驶员可以实时了解道路交通以及周围车辆的分布状况，以最为安全和经济的方式到达目的地。同时，管理人员通过对车辆、驾驶员和道路信息的实时采集来提高其管理效率，以达到充分利用交通资源的目的。

车辆导航系统是ITS系统的核心部分，是其它各种功能的基础。ITS中交通管理系统、自动避撞系统、自动收费系统、动态路线引导系统以及公共运输中的车辆调度和管理系统都不同程度地依赖于车辆的位置信息，假如车辆导航系统不能提供ITS要求的位置精度和可靠性，ITS中大部分功能都将无法实现[2]。

全球定位系统GPS，能提供精确的四维时空信息，已广泛应用于定位导航、资源勘查等领域[3]。从目前国内外的研究报道来看，车辆的导航与定位都是基于GPS的前提下，辅以航位推算DR、地图匹配MM等[4]。由于航位推算定位误差随时间发散，而地图匹配算法也只有在车辆拐弯时才能提供与地图精度相当的定位信息，因此当由于高楼、遂道的遮挡，较长时间内没有GPS信号时，即使有DR、MM辅助，也难以进行高精度的导航定位，也就是说这种方式存在导航“盲区”[5]。

该文中将蓝牙技术用于车辆导航系统。在GPS定位盲区设定基于蓝牙的路标传感器（Bluetooth Beacon，BB），采用GPS/DR/BB组合导航，解决了车辆导航中的盲区问题，实现了城市中全区域、全天时的导航与定位。文中将首先对GPS/DR组合定位原理进行分析，研究BB辅助定位的误差特性，提出基于BB的位置修正模型，并通过实例分析所采用模型的有效性。

1 车辆GPS/DR组合定位原理

城市中，由于受到高楼、树荫的遮挡，GPS信号很弱，严重影响GPS的定位精度和定位可靠性。因此，城市车辆定位中单纯的GPS定位无法满足系统在定位精度和定位可靠性方面的要求，而DR（Dead Reckoning）航位推算可以在一定程度上弥补GPS的上述不足[6]。

车辆航位推算方法是一种常用的自主式车辆定位技术，它在水平直角坐标平面内推算车辆的位置。车辆导航计算机以一定频率采集陀螺仪、里程仪信息，在已知车辆初始位置的情况下，利用实时采集的陀螺仪和里程仪数据，推算得到下一时刻车辆的位置。

图1所示为航位推算原理示意图，A为起始时刻的位置，后续的B、C、D等各点的位置坐标可以通过式（1）进行计算得到：

（1）

式（1）中，和表示车辆在时刻的东向、北向位置；是车辆从时刻到时刻内向前行驶的距离；是车辆在时刻的航向；是车辆时刻到时刻转动的角速率（模型中，假定车辆在一个采样周期内以匀角速率转动）；是航位推算的周期。

由以上分析可以看出，DR航位推算是一个位置、航向累积的过程，由于传感器采集的数据总会存在一定误差，因此，纯DR航位推算误差随时间增加而变大。但是，航位推算可以实现系统的连续定位，不会出现GPS定位过程中出现的信号中断现象。通过GPS/DR组合计算，可以充分利用GPS、DR各自的优点，弥补双方的不足，提高整个系统的定位精度和定位可靠性。

2 蓝牙路标定位误差修正

蓝牙技术是一种开放性的、短距离无线通信技术标准[7]。它可以在较小范围内通过无线连接方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互联，可以在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的数据通信。采用蓝牙技术来实现车载导航系统与路标之间的数据通讯，具有很好的使用前景[8]。

2.1 蓝牙路标定位误差修正算法研究

不同的蓝牙模块通讯距离也不同，假设蓝牙模块通讯距离为R。设图2中P点布置有一个蓝牙路标，P点的坐标为（x0，y0），该蓝牙模块作用范围为半径R的圆。现有一车以速度v向前行驶，当车辆行驶至蓝牙路标的有效作用区域（A点）时，两模块间开始试图建立通讯，直至车辆行驶到B点时通讯建立完毕，车辆获得了P点的坐标值（x0，y0）。

如果用P点坐标来修正车辆的位置，则必然会带来一定的误差，应该用B点的坐标来修正车辆的位置信息才是正确的。

设B点的真实坐标为（x，y），从图2中几何关系可以得到：

（2）

式中，b表示汽车与蓝牙路标间沿道路垂直方向上的距离，t表示车辆从A点行驶到B点的时间，也即蓝牙模块建立通讯的时间。通过大量实验发现，运动过程中车载设备和蓝牙模块建立通讯的时间约为2～3 s，计算时可取时间t为2.5 s。

另外，为了保证车辆至少连接一次，速度需要满足：

（3）

下面针对不同的情况来分析蓝牙路标的定位误差。

2.2 直接利用路标位置修正车辆位置

由公式（2），可以求出x，y方向以及平面距离误差分别为：

（4）

公式（4）表明，直接修正情况下的位置误差与蓝牙通信距离R、车辆与蓝牙路标的垂直距离b、车速v、蓝牙模块通信建立时间t有关。

取车速v=50 km/h，通讯时间t=2.5 s，b=a/2=10/2=5 m，则 m m，

m。

在R、b、t取值一定的情况下，车速不同，对应的修正误差也不相同，当车速时，距离最小。取R=100 m，b=5 m，t=2.5 s，可以计算当v=143.8 km/h时，x=0 m，y=5 m，d=5 m，此时车辆与蓝牙路标间距离最短。同时可以得出如下结论：当车速范围为120～170 km/s，直接修正的定位误差

2.3 蓝牙路标的修正补偿算法

车辆行驶中可能沿着道路的内侧（快车道）或外侧（慢车道）行驶，公式（2）中，b的取值难以确定。而通讯建立时间t的选取也有一定误差[9]。因此b、t的取值会给B点坐标的计算带来定位误差。下面讨论速度v、蓝牙通讯时间t、以及道路宽度b的变化对修正结果的影响。

（1）通讯建立时间对蓝牙路标定位误差的影响：从公式（2）可以看出，通讯建立时间仅对x方向位置误差有影响，由试验数据，蓝牙通讯的建立时间t取值范围为2～3 s。因此可以得到定位误差的最大值、最小值以及定位误差的取值范围。

（5）

式（5）表明：在蓝牙通讯建立时间t不定（路宽b已知）的情况下，x方向的距离误差与车速有关，x方向上的距离误差范围随着车速v的增加而增加；x方向的距离误差为常值。

（2）道路宽度对蓝牙路标定位误差的影响：道路宽度取值范围为0～a。从式（2）可以得出定位误差的最大值、最小值以及定位误差的取值范围：

（6）

从式（6）可以得出：随着道路宽度a值的增加，x方向上的定位误差范围增大，y方向上的定位误差范围不变。

（3）道路宽度及通讯时间对蓝牙路标定位的综合影响：而当车辆沿道路内侧外侧行驶时，b取值为0～a；通讯时间t=2～3 s，则B点的最大、最小坐标为：

（7）

取蓝牙通讯建立时间t为2.5 s，b取为道路宽度a的一半。则B点坐标（x，y）为

（8）

由公式位置修正模型（8）修正车辆位置，x、y方向的修正误差为：

（9）

（4）模型修正数据分析。假设蓝牙模块作用范围R=100 m，道路宽10 m。对于以速度50 km/h行驶的车辆，由式（9）可得修正误差为：7.3 m， m；对于以速度120 km/h行驶的车辆，修正误差为：17 m， m。公式（8）表明：x方向误差与车辆行驶速度有关，y方向误差与道路宽度相关。如果要求10 m的定位精度，则要求车辆速度小于70 km/h。

直接用蓝牙路标位置修正车辆位置：当车辆以速度50 km/h行驶， m， m；当车辆以速度120 km/h行驶， m m。显然，车速为120km/h的时候，直接修正精度较高。

针对上述讨论情况，得出结论：

1）当车速小于120 km/s，采用公式（8）进行修正；

2）当车速大于120 km/s且小于170 km/s时，采用蓝牙路标的位置直接代替车辆位置。

通过以上方法的修正，系统定位精度可以达到10 m（车辆速度小于70 km/h）或者20 m（车辆速度大于70 km/h，且小于170 km/h）以内。

2.4 位置修正殊情况分析

上述的蓝牙路标修正算法中，仅考虑了一般的情况，并没有对一些特殊情况进行分析。下面就其中几种特殊情况进行分析。

（1）车速上限分析。从上文中，我们知道蓝牙通讯有一定的建立时间，为2～3 s，如果车速过快，在没有连接上的情况下，车辆就离开蓝牙通信范围。对公式（3），取R=100 m，b=10 m，t=3 s，可以得到车速上限v=240 km/s。

（2）车速较低情况考虑。车速较慢时，蓝牙路标有可能与车辆建立不止一次的通讯连接。如果进行二次蓝牙位置修正，则需要建立更加复杂的模型，以进一步提高蓝牙路标位置修正精度[10]。

3 结语

该文首先研究了车辆导航系统的基本原理与算法，针对GPS全球定位系统和DR航位推算系统单独实现车辆导航的不足，引入蓝牙路标信息，提出BB辅助GPS/DR组合定位方案。接着，文中重点针对蓝牙路标位置修正算法进行了研究，建立了道路宽度、车辆速度、蓝牙路标通信建立时间与定位误差间的关系模型；并使用模型修正车辆的位置，对影响定位误差的3种因素（道路宽度因素、车辆速度因素、蓝牙路标通信建立时间因素）进行理论与数据分析。

该文研究结果表明：当车速70 km/h，且

参考文献

[1] 黄卫，陈里得.智能运输系统概论[M].北京：人民交通出版社，1999：57-60.

[2] 郑平方，常青，张其善.车载GPS/DR组合导航系统的研究[J].北京航空航天大学学报，1999，25（5）：513-516.

[3] 徐绍铨，张华海，杨志强.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2001：101-117.

[4] 陆涛，刘建国，张乃镇，等.GPS/DR车辆导航系统工程实现[J].导航，2000，36（1）：97-101.

[5] 房建成，李学恩，申功勋，等.市区车辆GPS/DR组合导航系统的研究[J].中国公路学报，1999（1）：84-89.

[6] 关桂霞.车载Gps/DR组合导航系统研究[D].太原：华北工学院，2001.

[7] 严紫建，刘元安.蓝牙技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2001：32-50.

[8] 张浩，赵千川.蓝牙手机室内定位系统[J].计算机应用，2011，31（11）：3152-3156.

第8篇：数据通信概论范文

[关键词]二元加法流密码流密码RBR系统

一、密码学理论

密码学主要是研究通信安全保密的学科。它包括两个分支:密码编码学和密码分析学。密码编码学主要研究如何对信息进行变换，以及保护信息在新的传递过程中不被敌手窃取、解读和利用的方法，而密码分析学则研究如何分析和破译密码。这两者之间既相互独立又相互促进。

密码学的基本思想是对机密信息进行伪装。一个完整的密码系统由明文空间、密文空间、密码方案和密钥空间组成。加密前的信息称为明文，明文的全体称为明文空间。明文是信源编码符号，可以简单地认为明文是有意义的字符流或比特流。密文是经过伪装后的明文，全体可能出现的密文集合称为密文空间，也可以被认为是字符流或比特。密码方案准确地描述了加密变换和解密变换的具体规则，包括对明文进行加密时所使用的一组规则的描述和对密文还原时所使用的一组规则的描述。

流密码是将明文消息按字符逐位加密，通常是将已编码成比特串的明文消息序列与加密密钥序列采取不进位的模2相加，收方也采用相同的方法恢复明文。流密码可以进一步分成同步流密码和自同步流密码。

同步流密码的主要优点是无错误的传播，一个传播错误只影响一个符号，不会影响到后续符号；对于自同步流密码，某一符号的传输错误将会影响到后面的符号的解密，也就是说，自同步流密码有错误传播现象。目前，已有的同步流密码大多采用的是二元加法流密码。密码系统的一般模型如下图所示:

二、RBR系统简介

远程网络备份系统简称RBR系统，系统完成并实施后，将有效地对可能出现的各种灾难进行有效的、快速的恢复。

1.RBR系统结构

RBR系统由三个逻辑层组成:客户层、管理层(中间层)和服务层。其中,客户层代表系统所管理的客户计算机的资源;管理层由备份适配器、认证服务器、管理控制台等组成，构成系统的管理核心；服务层代表提供存储的服务器资源。其中管理层处于管理业务逻辑的核心。

2.RBR系统中实体和各实体功能

（1)客户——多个

主要功能是完成备份集管理；备份数据文件压缩/解压缩、加密/解密;恢复/备份会话激活、执行、协商；用户证书管理。

（2)主控管理与通信实体——单个

主要功能是备份恢复会话协商、备份计划管理、完整客户备份数据目录管理和备份服器管理。

（3)认证实体——多个

（4)备份服务器——多个

主要功能是客户备份数据存储和备份/恢复会话执行。

3.RBR系统中的信息传输

来自客户端顶层软件的数据集信息经过流化、压缩、加密等过程，向下到达socket网络传输层，在这里通过网络传送到服务器。在服务器一端，数据进行反向的处理，最后还原成数据集信息，由服务器端管理软件进行统一存放。

在RBR系统中，客户端与服务器之间的数据通道被认为是不安全的，因此，在数据进入通道之前，很必要对数据进行加密处理。另一方面，由于客户端、服务器之间数据传输量大，过强的加密算法势必造成数据传输速度的降低。因此,如何在速度和加密强度之间找到一个平衡点是系统研究的关键。

三、系统设计思路

RBR系统的工作内容主要由备份计划制订、数据备份和数据恢复三个环节组成。

1.备份计划制订

备份计划的制订过程,是由客户端发出“提交备份申请”开始,以备份适配器/管理员批准或拒绝申请为终结点的逻辑过程。在这个过程,备份适配器要响应客户端发来的“提交备份申请”消息,并经管理员审核后处理,无论通过与否,都返回处理信息，最后制订的计划并不存放在客户机本地。具体处理过程如下图。

2.数据备份

备份过程不是由客户机发起的，而是由备份适配器发起。因为备份计划都保存于备份服务器，它们是由备份适配器统一管理，作为客户机只维护本机要备份的数据集合。具体处理如右图。

3.数据恢复

恢复与备份是一个反向的操作,但不是严格的“反操作”。在恢复过程中,要防止对用户的错误操作。因此在恢复数据之前,要对客户身份进行严格的验证,具体实现如下图。

四、加解密模块分析设计

RBR系统的结构模型可以用部属图描述如下（共有五个部分，分别为客户端，服务器端，适配器，控制台和证书服务器）。

RBR系统的数据传输过程是在一个分层的结构中进行的。如下图所示。在RBR系统中，数据和指令向下经过数据打包、加密和压缩、流化，最后通过Socket传送到网络中。在数据接受方，进行反方向的转换。

五、加密方法选择及算法实现

1.加密方法

按照对明文消息加密方式的不同，单钥密码体制一般可以分为:流密码和分组密码。分组密码是将明文消息分为多个字符的分组,逐组进行加密的密码体制。对于某一消息，分组密码体制一般首先对明文消息填充，使其长度为固定分组长度的整数倍，然后，密码算法将消息划分成一个一个长度固定的分组，逐分组进行加密变换。

流密码将消息分成连续的符号或比特用密钥流逐个进行加密。如果流密码所使用的是真正随机产生的、与消息流长度相等的密钥流，此时的密钥流就是一次一密的密码体制。

2.二元加法流密码

（1)二元加法流密码体制

在这种密码中，密钥、明文和密文都编码为0,1序列。种子密钥用来控制密钥流发生器，是密钥流发生器输出的密钥流，加密变换是模2加(即异或)。在解密时,解密方将利用通过安全信道传送来的、同样的种子密钥与加密方相同的密钥发生器，使密钥流生成器输出与加密端同步的密钥,并使用与加密变换相同的解密变换,从而完成对明文的加密与解密。

二元加法流密码体制如下图：

在这种二元加法流密码体制中，由于通信信息被编码成“0”或“1”的二元序列，因此，利用一个简单的二元静态控制系统，从一个较短的密钥产生一个很长的、不重复的“伪”随机序列，从而能够达到“一次一密”的密码体制。

（2)二元加法流密码密钥流的性质

二元流密码的安全强度取决于密钥生成器所生成的密钥流的性质。如果密钥流是无周期的无限长的随机序列，那么此时流密码即为一次一密的密码体制。但在实际中，密钥流都是用有限存储和有限复杂逻辑的电路来产生的，此时的密钥流生成器只具有有限多个状态，这样，密钥流的状态呈现出一定长度的周期，其输出也只能是周期序列。因此，实际应用中的流密码不可能是一次一密的密码体制。但是，只要密钥流产生器产生的密钥流周期足够长，并且随机性足够好，那么可以近似地实现人们所追求的理想的保密体制。

（3)密钥流生成器的结构

流密码的设计核心在于密钥发生器的设计，流密码的安全强度取决于密钥发生器中密钥流的周期、复杂度，随机特性等，安全的密钥流生成器的结构必然使用了非线形变换。

密钥流生成器可以分解成驱动和组合两部分。其中密钥流生成器的驱动部分将生成密钥流生成器的状态序列，使之周期很长，统计特性良好；非线形组合部分则显著增加密钥流的复杂程度，使密钥流能够抵抗各种攻击，同时保持驱动部分提供良好的分布特性。

产生密钥流最重要的部件是线形反馈移位寄存器。线形反馈移位寄存器由移位寄存器、运算器和反馈电路构成。移位寄存器用来存储数据，并受脉冲驱动。运算器含有乘法器和加法器。反馈电路不断产生脉冲信号驱动移位寄存器进行移位运算，并将运算器的结构反馈到寄存器的最高位，输出最底位。

3.RC4流密码算法分析

RC4算法是一种流式加密器（streamcipher），它将短的键值展开成为无限制的伪随机数键值串。发送者使用这个键值串与明文信息做异或（XOR）运算处理并产生密文，接收者则使用键值产生适当的键值串。并且对密XOR及键值串运算之后，就可以得到原始的明文。

六、结论

远程网络备份系统简称RBR系统设计完成并实施后，将有效地对可能出现的各种灾难进行快速的恢复。从而有效地保证数据通信的安全，保证各企事业的工作能够有条不稳的进行。

参考文献:

第9篇：数据通信概论范文

【关键词】电力机车；主电气电路；辅助电气电路；控制系统

1 引言

和谐系列电力机车是南车集团和北车集团与国外企业合作，引进消化技术，并国产化的新一代交流货运机车，型号有HXD1、HXD1B、HXD1C，HXD2、HXD2B、HXD2C和HXD3、HXD3B、HXD3C。和谐型系列机车电气系统的主、辅回路均采用了交流控制技术，系统的设计坚持起点高、技术领先的原则，采用先进、成熟、可靠的技术，按照标准化、系列化、模块化、信息化的总体要求进行全方位设计的。

2 主电气系统

机车主电气电路主要由网侧电路、主变压器、牵引变流器及牵引电机构成，如图1所示。其中和谐型系列电力机车网侧电路主要由受电弓、主断路器、台避雷器、高压电压传感器、高压电流传感器、高压隔离开关、主变压器原边、回流侧互感器和接地碳刷等组成。下面主要从主变压器、变流器和牵引电机三个方面进行比较。

图1 简化主电气电路

2.1 HXD1型电力机车主电路特点

（1）主变压器

采用EFAT6744型电力机车牵引变压器。其内除主变压器外，还装有两台100HZ滤波电抗器。它们装在一个邮箱内，共用一个冷却系统。主变压器是单相变压器，卧式结构，采取车体下悬安装方式。

（2）牵引变流器

每台机车由2节车组成，每节车设有1个牵引变流柜，每个牵引变流柜由2套相互独立的变流器组成。一个变流器包含2个并联的四象限整流器、1个牵引逆变器和1个辅助逆变器等。

（3）牵引电机

采用西门子公司的1TB2624-0TD02型或国产化的JD160型鼠笼式三相异步牵引电动机，额定功率为1224千瓦，冷却方式为强迫通风，采用直接转矩控制（DTC）。

2.2 HXD2型电力机车主电路特点

（1）主变压器

主变压器为模块化的卧式结构，包括1个原边绕组，4个牵引绕组，4个二次滤波电抗器，2个辅助滤波电抗器，强迫油循环风冷却系统以及内置的多种保护电器。

（2）牵引变流器

采用ONIX系统将IGBT技术应用于异步交流传动机车。牵引传动系统的每台牵引电机与1个牵引逆变器和1个四象限整流器相连，组成四个独立的驱动单元，这样每根车轴驱动可以单独切除，因此发生一个单独的故障后，1台机车上仍保持3/4牵引功率。

（3）牵引电机

牵引电动机采用由永济电机公司国产化的YJ90A型牵引电机（阿尔斯通公司原型号为6 FRA 4567 B型），该型电动机为六极三相鼠笼式异步牵引电动机，定子采用全叠片无机壳结构以减轻重量和改善散热，额定功率为1224千瓦，冷却方式为强迫通风，采用磁场定向直接转矩控制。

3 辅助电气系统

辅助电气系统是由三相输出辅助电源、充电机、辅助负载、低压电器和辅助控制单元等组成。

3.1 HXD1型电力机车辅助电气系统特点

HXD1型电力机车辅助电气系统由集成在牵引变流器内的辅助逆变器供电。两个辅助逆变器分别从牵引变流器的一路中间直流环节取电，通过滤波变压器和一组滤波电容器滤波后向两个三相支路供电。230V/60Hz单相交流支路由一个440V/230V变压器从三相恒频恒压支路取电。直流负载支路由蓄电池充电机供电。

3.2 HXD2型电力机车辅助电气系统特点

两个独立的辅助变流器均采用 IGBT技术。每个辅助变流器包括降压斩波器和逆变器，直接由主电路中间回路供电，变压器不用设辅助绕组。在正常模式下，一个辅助变流器为定频载荷供电，另一个为变频载荷供电。如果一个辅助变流器驱动失效，另一个将为蓄电池充电器和整个机车的辅助载荷供电。蓄电池充电器单节车采用冗余设计，每两节车也互为冗余，保证了110V电源的可靠性。

3.3 HXD3型电力机车辅助电气系统特点

在HXD3型机车中，其三相辅助电路采用了辅助变流器给机车的各类辅助电机供电，三相辅助变流系统是采用日本东芝公司现有成熟的辅助传动变流技术，由两组辅助变流器组成。每组辅助变流器的功率均为230kVA，它们分别是APU1和PU2。APUl和APU2分别同2套牵引变流器安装在一起，组成两组功率变流柜。其风冷部分共用一个通风机和通风道，简化了机车通风系统，减少了牵引变流器和辅助变流器之间的电气接口，有利于设备安装、检修和维护。

4 微机控制系统

机车控制监视系统，简称TCMS可以实现以下功能：根据司机指令完成对机车逻辑控制、主变流器及牵引电机控制、辅助变流器控制、牵引特性控制、制动特性控制、定速控制、半自动过分相控制，机车运行状态显示，具备故障保护、显示、记忆，并在一定程度上可以自动排除、切换故障。

4.1 HXD1型电力机车微机控制系统特点

HXD1型电力机车装载了西门子公司开发的“SIBAS32”32位微机控制系统和列车通信网络（TCN），并安装了“Locotrol”多机牵引无线同步控制系统和克诺尔公司的“CCB II”微机控制电空制动系统。“SIBAS 32”系统采用集散控制模式，由中央控制单元（CCU）、牵引控制单元（TCU）、辅助控制单元（ACU）、液晶显示屏（HMI）和外设智能接口（KLIP）构成，并采用网络控制系统进行数据通信，由绞线列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）两级网络构成，使机车控制系统具有控制、监测、传输、故障诊断、显示和存储功能。

4.2 HXD2型电力机车微机控制系统特点

HXD2型电力机车采用了阿尔斯通公司开发的“Agate”微机网络控制系统，该系统是基于WorldFIP网络通信总线，网络架构分为FIP车辆网络（FIPV）和FIP列车网络（FIPT）两级，其中FIPV负责每节机车内部各设备的信息交换，而FIPT用于两节机车之间或两组重联机车之间的通信；控制系统具有全面的机车控制、监测、传输、故障诊断、显示和存储功能。由基本硬件和软件模块组成：MPU（主处理）、CRT（牵引传动控制模块）、 CRA（辅助控制模块）、RIOMS（远程输入输出模块）、DDU（司机室显示器）等。

5 结论

通过对和谐型系列机车的电气系统的分析，掌握了各系列机车交流电气系统的特点，为机车的运营和管理提供可靠的技术支持。

参考文献：

[1]黄济荣.电力牵引交流传动与控制.北京：机械工业出版社，1999.

[2]王立民，郝凤荣.HXD3型交流传动电力机车电气系统.铁道机车车辆，2008.

[3]连级三.电传动机车概论.成都：西南交通大学，2001.