時間：2023-08-07 09:23:44
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇網(wǎng)絡通信基本概念，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
1.1專業(yè)定位
院?？梢愿鶕?jù)自身特點對推薦的課程體系進行適當修改，進一步體現(xiàn)自己的辦學特色。高等教育首先是國民教育的一個組成部分，在具體課程體系設置和教學內(nèi)容安排上應滿足高等教育的基本要求。但是高等教育又有其獨特的職業(yè)價值取向，即培養(yǎng)勝任第一任職的“基礎寬厚、信息主導、技指合一、全面發(fā)展”的高素質(zhì)初級指揮人才。從CC2005劃分的專業(yè)來看，面向初級指揮崗位的通信工程專業(yè)更接近信息技術(shù)專業(yè)或信息系統(tǒng)專業(yè)，具體的需求可以表述為：在特定軍事應用環(huán)境下，通過選擇、創(chuàng)造、應用、集成和管理的網(wǎng)絡通信技術(shù)來滿足作戰(zhàn)需要，或者關(guān)注戰(zhàn)場信息資源的獲取、部署、管理及使用，并能分析戰(zhàn)場信息需求和相關(guān)的組織運用過程，詳細描述、設計、組織、維護與作戰(zhàn)目標相一致的網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。筆者認為，使學員理解現(xiàn)代指揮信息系統(tǒng)的組成與工作原理，并在戰(zhàn)爭實踐中發(fā)揮作戰(zhàn)效能應該是教學的出發(fā)點和立足點，具體目標應該落實到針對網(wǎng)絡體系中的各種部件、裝備乃至系統(tǒng)做到“能組網(wǎng)、懂管理、會應用”，這應該是軍事院校通信人才培養(yǎng)的基本定位和鮮明特色。
1.2課程定位
計算機網(wǎng)絡是增強學員的信息素質(zhì)至關(guān)重要的一門課程，這一觀念基本上已經(jīng)形成普遍共識。由于計算機網(wǎng)絡是當展最快的信息技術(shù)之一，課程內(nèi)容非常龐雜。而對于通信工程專業(yè)來說，計算機類課程學時非常有限，遠不能與地方高校同類專業(yè)相比。因此，在具體教學過程中，教學目標定位一直比較模糊。早期計算機網(wǎng)絡并不單獨設課，而是采取在一些涉及網(wǎng)絡的相關(guān)專業(yè)課程中泛泛介紹7層協(xié)議概念。近年單獨設課后，一度出現(xiàn)了寬帶通信網(wǎng)與Internet的主線之爭。目前仍然存在偏重基礎理論還是偏重應用能力的分歧。CFC2008對理工類非計算機專業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)與應用課程的要求是“從應用的角度出發(fā)，以TCP/IP協(xié)議作為基礎，以Internet作為實例講解計算機網(wǎng)絡技術(shù)的基本原理，使學生建立計算機網(wǎng)絡的基本概念，掌握計算機網(wǎng)絡的構(gòu)成和基本工作原理，學會計算機網(wǎng)絡的基本應用方法，了解網(wǎng)絡技術(shù)的最新發(fā)展”。從中可以看出，計算機網(wǎng)絡教學應該以Internet為主線，并且要強調(diào)基本原理。筆者認為網(wǎng)絡基本概念和原理作為教學重點是毋庸置疑的，因為素質(zhì)教育要求必須著眼學員未來職業(yè)生涯的長期發(fā)展，必須培養(yǎng)學員關(guān)注表面現(xiàn)象背后的科學問題，鍛煉對問題的抽象思維能力。但是網(wǎng)絡應用能力同樣需要給予高度關(guān)注，這一點對于學員尤其重要。如何處理學時有限的矛盾呢？關(guān)鍵是要摒棄用一門課解決所有問題的幻想，通過合理設計課程體系和分層次的應用能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)達到基礎理論和應用能力并舉的目標。結(jié)合理工大學通信工程學院的實際情況，筆者梳理的通信工程專業(yè)課程體系中與網(wǎng)絡相關(guān)的模塊。數(shù)字通信原理、計算機硬件基礎和程序設計基礎是先修課程。計算機網(wǎng)絡課程的基本定位是使學員了解并掌握計算機網(wǎng)絡的基本概念、體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議工作原理和基本網(wǎng)絡工具的使用。在此基礎上通過后續(xù)課程理解和掌握軍事網(wǎng)絡的技術(shù)特點，比如戰(zhàn)術(shù)環(huán)境下對網(wǎng)絡協(xié)議、設備、組網(wǎng)應用的特殊要求。網(wǎng)絡應用能力則可以通過學員自主選擇開放實驗，或者在本科導師的指導下申請創(chuàng)新課題，完成畢業(yè)設計得到必要的培養(yǎng)和拓展訓練。
2教材選取
目前公開出版的計算機網(wǎng)絡教材種類繁多。筆者重點比較了幾本獲得大多數(shù)本科院校公認的教材：Tanenbaum教授編著的《計算機網(wǎng)絡》、謝希仁教授編著的《計算機網(wǎng)絡》、Peterson和Davie編著的《計算機網(wǎng)絡——系統(tǒng)方法》、Kurose和Ross編著的《計算機網(wǎng)絡——自頂向下方法》。Tanenbaum教授與謝教授的《計算機網(wǎng)絡》早期版本都以OSI7層協(xié)議模型為主線，較新的版本改為以TCP/IP的5層結(jié)構(gòu)來組織內(nèi)容，并結(jié)合了一些新出現(xiàn)的技術(shù)和標準。課程內(nèi)容從物理層向應用層自底向上講解網(wǎng)絡的概念、基本原理、技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)，教學比較偏重理論，不便于開展實驗?！队嬎銠C網(wǎng)絡——系統(tǒng)方法》同樣采用自底向上逐層講解的思路，但是作者反對嚴格地分層，強調(diào)計算機網(wǎng)絡的系統(tǒng)觀，圍繞“為什么這樣設計網(wǎng)絡”闡述關(guān)鍵技術(shù)和協(xié)議如何在實際應用中發(fā)揮作用，需要有充足的學時保證才能達到良好的教學效果。筆者選用了《計算機網(wǎng)絡——自頂向下方法》，講授內(nèi)容以Internet為線索，自應用層向下逐層講解協(xié)議原理。自頂向下方法避免了傳統(tǒng)方法講解體系結(jié)構(gòu)內(nèi)容枯燥、不易理解的通病，從學員最熟悉的應用層開始層層深入。該教材的另一個特點是精心設計了大量的課后實踐任務，使復雜的網(wǎng)絡問題變得易于理解，便于學員開展自主學習。
3教學內(nèi)容安排
對于計算機網(wǎng)絡這樣飛速發(fā)展的領域來說，教學內(nèi)容面面俱到是不可取的，應該著重培養(yǎng)學員的洞察力，能夠通過自己思考辨別什么重要，什么不重要，哪些是本質(zhì)的，哪些是表面的；因此在教學內(nèi)容選取上既要兼顧知識的系統(tǒng)性，又要考慮學員的接受能力，同時還要強調(diào)網(wǎng)絡基本應用能力。對于不同專業(yè)來說，普遍認可的方法是對教學層次和內(nèi)容進行分類，以更好地滿足不同專業(yè)的教學需求。筆者認為即便對同一專業(yè)的學員也應該提供分層次的自主學習和實驗環(huán)節(jié)，鼓勵學員依據(jù)自己的興趣愛好，深入鉆研網(wǎng)絡中的科學和技術(shù)問題，達到個性化教學的目的。筆者按照通信工程專業(yè)初級指揮人才的培養(yǎng)目標，突出“學為主體”的教學理念，從理論教學和實踐環(huán)節(jié)兩個方面進行了詳細設計，以解決學時不夠這一突出矛盾。理論教學內(nèi)容僅選取了教材《計算機網(wǎng)絡——自頂向下方法》的前5章，具體內(nèi)容和知識點，強調(diào)重要概念的對理解。實踐環(huán)節(jié)區(qū)分了協(xié)議分析實驗、編程實驗、虛擬實驗、開放實驗和創(chuàng)新課題5個層次。其中，協(xié)議分析實驗、編程實驗和虛擬實驗要求課內(nèi)完成，開放實驗和創(chuàng)新課題則由學員自主選擇。理工大學通信工程學院規(guī)定在畢業(yè)設計開題之前每名本科生至少要完成一個開放實驗或創(chuàng)新課題。
4教學方法設計
鑒于計算機網(wǎng)絡課程的重要地位和作用，理工大學通信工程學院一直在探索和推廣以小班化教學模式進行本課程的教學。近幾年，筆者多次承擔了計算機網(wǎng)絡課程重點教學改革試點，在多種教學形式和方法綜合運用的基礎上，總結(jié)了兩種行之有效的教學法：問題驅(qū)動式教學法和課題研討教學法。
4.1問題驅(qū)動式教學法
問題驅(qū)動式教學法采取“提出問題—解決問題—歸納分析”的模式，從實際到理論，從具體到抽象，從個別到一般。課程教學中，困擾學員的第一個問題就是網(wǎng)絡協(xié)議為什么要分層？教材第1章對這個問題的解釋并不能完全打消他們的疑慮，實際上這個問題必須等到對整個網(wǎng)絡的發(fā)展史、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)等基本概念以及網(wǎng)絡程序設計有一定認識之后才能真正理解。因此，筆者并不急于解釋這個問題，而是讓學員帶著這個問題從應用層逐層向下邊學習、邊思考、邊實踐，直到最后安排一次課堂討論，得出大家都能夠接受的答案。再比如，講解HTTP協(xié)議時，筆者首先從早期互聯(lián)網(wǎng)上多媒體信息共享不便的問題，講到Berners-Lee在一個“靈感”啟發(fā)下用3個創(chuàng)新發(fā)明了萬維網(wǎng)，然后通過軍訓網(wǎng)上的具體實例分析，發(fā)現(xiàn)非持久連接HTTP協(xié)議傳輸效率低下的問題，引導學員提出并發(fā)連接、持久連接、流水線式持久連接等改進方案。最后，結(jié)合當前萬維網(wǎng)信息檢索不便的問題，展望未來語義網(wǎng)的發(fā)展。實踐證明，這種問題驅(qū)動的方法符合計算機應用教育的特點和學員的認知規(guī)律，讓學員從關(guān)注知識點轉(zhuǎn)向關(guān)注思維過程，取得了很好的教學效果。
4.2課題研討式教學法
筆者根據(jù)班級人數(shù)制定了十幾個課題，不僅側(cè)重原理應用同時也兼顧理論。課題主要是用Wireshark分析協(xié)議的工作原理和交互過程，另外還有Dijkstra算法和Socket網(wǎng)絡編程，以及ALOHA和CSMA協(xié)議性能分析等。教員提供必要的參考資料、示例程序和課外閱讀材料，要求每個學員完成所有課題，課堂上指定一名學員上講臺簡短報告完成情況，就其中的重要原理和問題展開集體討論。近幾年的教學實踐情況說明，這是在課內(nèi)學時有限的情況下，督促和引導學員利用課余時間自主學習網(wǎng)絡技術(shù)，鍛煉網(wǎng)絡應用能力的好方法，受到學員的普遍歡迎。通過上述教學手段和方法的綜合運用，計算機網(wǎng)絡課程教學效果良好，激發(fā)了學員學習、應用、開發(fā)網(wǎng)絡的濃厚興趣。2012年度理工大學通信工程學院立項的本科生創(chuàng)新課題項目中，有40%與網(wǎng)絡應用有關(guān)，特別是在軟件制作類項目中比例高達70%。2011年本科畢業(yè)設計選題中，30.1%的學員選擇網(wǎng)絡方面的研發(fā)課題，2012年這一比例上升到33.4%。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞：4G網(wǎng)絡通信 LTE-Advanced 3GPP 載波聚合中繼技術(shù)（Relay） 多點協(xié)作（CoMP）
中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0022-01
1 引言
當今移動通信技術(shù)步入4G時代，2013年6月韓國三星了LTE Advanced版的Galaxy S4，LTE-Advanced網(wǎng)絡采用了當前一代LTE的技術(shù)，并在其基礎上進行了演進。目前，LTE-Advanced網(wǎng)絡的下載速度最高達102Mbps，比中國普通家用寬帶無線傳輸速度快100倍以上。從理論上講，LTE-Advanced網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸速度還能更快，根據(jù)最新的研究數(shù)據(jù)表明，LTE-Advanced網(wǎng)絡數(shù)據(jù)下載速度最高能達到150Mbps，數(shù)據(jù)上傳速度最高能達到37.5Mbps。
2 LTE-Advanced基本概念及主要技術(shù)參數(shù)
LTE-Advanced（LTE-A）是LTE（Long Term Evolution，長期演進）的后續(xù)演進，是LTE-Advanced的簡稱，2008年3月開始，2008年5月確定需求。LTE-Advanced是LTE（Long Term Evolution）的演進，但其并非5G，而是對現(xiàn)存LTE技術(shù)的更高效運用。LTE-Advanced的技術(shù)參數(shù)如下：帶寬為100MHz；理論下行峰值速率為1 Gbps，理論上行峰值速率為500 Mbps； 上行峰值頻譜利用率為15Mbps/Hz，下行峰值頻譜利用率為30Mbps/Hz。
3 LTE-Advanced的關(guān)鍵技術(shù)研究
為了滿足IMT-Advanced（4G網(wǎng)絡）的需求，3GPP結(jié)合當前的技術(shù)，針對LTE-Advanced（LTE-A）提出了幾項無線網(wǎng)絡傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，包括載波聚合（Carrier Aggregation）技術(shù)，多天線增強（Enhanced Multiple Antenna Transmission）技術(shù)，中繼（Relay）技術(shù)，協(xié)作多點發(fā)送和接收（Coordinated Multi-point Transmission and Reception）技術(shù)等，通過這些關(guān)鍵技術(shù)的應用，LTE-A的網(wǎng)絡速度可以得到大幅的提高。本文將對這些關(guān)鍵技術(shù)做如下分析和研究。
（1）載波聚合（CA）技術(shù)。載波聚合（CA）技術(shù)是聚合兩個或者更多的基本載波，滿足網(wǎng)絡傳中更大的帶寬需求，以便達到高速傳輸?shù)囊蟆TE-A中提出下行采用載波聚合技術(shù)，從而可以滿足帶寬大于20Mhz的網(wǎng)絡傳輸需求。按照頻譜的連續(xù)性，載波聚合可以分為連續(xù)的載波聚合與非連續(xù)的載波聚合。按照系統(tǒng)支持業(yè)務的對稱關(guān)系，可以分為對稱載波聚合和非對稱載波聚合。載波聚合的研究場景可以分為以下3類：同帶連續(xù)CA；同帶非連續(xù)CA；異帶非連續(xù)CA。
（2）多天線增強（Enhanced Multiple Antenna Transmission）技術(shù)。由于無線網(wǎng)絡傳輸受到頻率資源的限制，多天線增強技術(shù)可以通過擴展空間的傳輸維度進而能夠成倍地提高信道容量而被多種標準廣泛采納。受限于發(fā)射天線高度對信道的影響，LTE-A系統(tǒng)上行和下行多天線增強的重點有所區(qū)別。在LTE系統(tǒng)的多種下行多天線模式基礎上，而LTE-A要求支持的下行最高多天線配置規(guī)格為8x8，同時多用戶空分復用的增強被認為是標準化的重點。因此LTE-A相對于LTE系統(tǒng)的上行增強主要集中在如何利用終端的多個功率放大器，利用上行發(fā)射分集來增強覆蓋，上行空間復用來提高上行峰值速率等。
（3）協(xié)作多點發(fā)送和接收（CoMP）技術(shù)。協(xié)作多點發(fā)送和接收技術(shù)（CoMP，Coordinated Multiple Points Transmission/Reception）是指地理位置上分離的多個傳輸點，協(xié)同參與為一個數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)（PDSCH）傳輸或者聯(lián)合接收一個數(shù)據(jù)終端發(fā)送的數(shù)據(jù)（PUSCH）。
根據(jù)參與協(xié)作多點發(fā)送和接收（CoMP）處理的小區(qū)是否歸屬于一個eNB來區(qū)分，它可以分為Intra-eNB和Inter-eNB CoMP兩種方式。前者只需要本基站內(nèi)部各小區(qū)間交互CoMP處理相關(guān)的業(yè)務數(shù)據(jù)和控制信息，較易于實現(xiàn)，而后者則需要在基站間交互這些信息，對X2接口帶寬有很高要求，時延也比前者更大，目前標準中討論的CoMP方案基本上都是Intra-eNB方式。
（4）中繼（Relay）技術(shù)。中繼技術(shù)是在原有站點的基礎上，引入中繼站，中繼站和基站通過無線連接，下行的數(shù)據(jù)先由基站發(fā)送到中繼站，再由中繼站傳輸至終端用戶，上行的數(shù)據(jù)則反之，如圖1所示，為中繼（Relay）技術(shù)的傳輸原理圖。通過中繼站能夠增強無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍，并且可以支持臨時性網(wǎng)絡的分布，也可以支持群移動網(wǎng)絡的分布，同時還能夠降低網(wǎng)絡分布的成本等。
4 LTE-Advanced的發(fā)展前景
LTE-Advanced具有良好的發(fā)展前景，隨人類對無線移動網(wǎng)絡高速度的渴望越來越強烈，在全世界范圍內(nèi)的無線終端設備商（例如三星、蘋果等）對LTE-Advanced的研發(fā)投入必將進入一個新的，全球的無線網(wǎng)絡運營商（例如中國移動、中國聯(lián)通等）對LTE-Advanced網(wǎng)絡建設的投入也必將進入一個新的階段。雖然就目前來說，LTE-Advanced的發(fā)展還處于該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的探索階段，但是隨著需求的旺盛和技術(shù)的不斷投入和更新，在不久的將來，LTE-Advanced也將迎來快速發(fā)展期。
參考文獻
[1]沈嘉，索士強，全海洋.3GPP長期演進（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設計[M].北京：人民郵電出版社，2008.
【關(guān)鍵詞】TCP/IP協(xié)議；通信報文；路由尋址；通信流程
1 概述
隨著信息科學技術(shù)和通信技術(shù)的不斷快速發(fā)展，基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡通信應用在社會各個領域中的應用越來越廣泛，使得互聯(lián)網(wǎng)通信應用成為現(xiàn)代人日常生產(chǎn)生生活不可或缺的一部分，通過互聯(lián)網(wǎng)絡通信，網(wǎng)絡用戶之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、信息共享，從而極大地提高了人們的生活質(zhì)量。然而，互聯(lián)網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸過程，并不是雜亂無章的隨機傳送，而是在計算機網(wǎng)絡通信協(xié)議的基礎上，雙方都按照協(xié)議的內(nèi)容和機制，來發(fā)送數(shù)據(jù)信息和讀取分析數(shù)據(jù)信息，進而實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸和信息共享的功能，TCP/IP協(xié)議就是互聯(lián)網(wǎng)絡中重要的通信協(xié)議，它的存在奠定了整個互聯(lián)網(wǎng)絡通信的基礎，所以對于TCP/IP通信協(xié)議的學習對于理解互聯(lián)網(wǎng)通信機制來輔助互聯(lián)網(wǎng)學習和工作具有很大的幫助。
2 計算機網(wǎng)絡的TCP/IP通信協(xié)議
TCP/IP協(xié)議是“Transmission Control Protocol / Internet Protocol”的簡寫，是Internet網(wǎng)絡基本的協(xié)議，它為計算機通訊的數(shù)據(jù)打包傳輸以及網(wǎng)絡尋址提供了標準的方法。由于TCP/IP協(xié)議的優(yōu)越性，使得越來越多的通信設備支持TCP/IP協(xié)議，使互聯(lián)網(wǎng)絡逐步走向規(guī)范化，最終TCP/IP協(xié)議成為了當前網(wǎng)絡通信協(xié)議標準中最基本的網(wǎng)絡通信協(xié)議、Internet國際互聯(lián)網(wǎng)絡的基礎。
2.1 計算機網(wǎng)絡TCP/IP協(xié)議
針對計算機互聯(lián)網(wǎng)絡的通信協(xié)議，國際標準組織ISO創(chuàng)立了七層OSI網(wǎng)絡模型，自上而下，分別為應用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。而TCP/IP協(xié)議則是應用在傳輸層和網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議，來規(guī)定網(wǎng)絡設備接入互聯(lián)網(wǎng)絡以及設備間數(shù)據(jù)通信的標準。在通信設備經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸時，通信設備數(shù)據(jù)發(fā)送端，發(fā)送TCP/IP通信報文，此時TCP/IP協(xié)議攜帶著通信設備發(fā)送端的傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容以及目標通信設備的地址標示在互聯(lián)網(wǎng)絡中進行尋址，從而正確地傳送到目標通信設備。當目標通信設備接收到TCP/IP通信報文后，按照協(xié)議內(nèi)容，去除通信標示，來獲取傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容，并加以校驗，如果經(jīng)校驗后發(fā)生差錯，目標通信設備會發(fā)出TCP/IP信息重發(fā)報文，讓發(fā)送通信設備再次將TCP/IP通信報文發(fā)展目標通信設備，去掉通信標示來獲取傳輸數(shù)據(jù)信息。
2.2 TCP/IP通信協(xié)議報文格式
在互聯(lián)網(wǎng)絡中，基于TCP/IP通信協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容都是以通信報文的形式在互聯(lián)網(wǎng)絡內(nèi)部進行傳輸，通信報文實質(zhì)上就是一串二進制字符串，而字符串內(nèi)不同位置的二進制字符標示不同的含義。從TCP/IP通信協(xié)議的主要報文格式可以看出，IP協(xié)議是基于TCP協(xié)議至上的，TCP協(xié)議報文時作為IP通信報文的數(shù)據(jù)部分來進行傳輸?shù)摹嶋H上，互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)耐ㄐ抛址€有其他的通信協(xié)議，TCP/IP通信報文也是作為其外層協(xié)議的通信數(shù)據(jù)部分嵌入到通信報文中在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)進行傳輸。
在IP協(xié)議首部，包含了一些關(guān)于IP協(xié)議的標示、通信地址等信息，主要包括數(shù)據(jù)字符串總長度的信息、通信標示號、源IP地址和目標IP地址等信息，當IP通信報文經(jīng)過路由尋址時，會根據(jù)首部內(nèi)記錄的目標IP地址來選擇傳輸方向，最終根據(jù)目標IP地址傳輸至目標通信設備。此外，IP通信報文首部還包含其他信息，比如IP協(xié)議版本號、首部長度、校驗信息、該IP通信報文生存時間（即該報文經(jīng)過多少個路由后自動取消傳輸）等與IP通信報文相關(guān)的信息，以確保IP報文傳輸?shù)恼_性和安全性。TCP協(xié)議通信報文是作為IP通信報文數(shù)據(jù)內(nèi)容存在的，TCP協(xié)議也分為TCP報文首部和TCP通信數(shù)據(jù)。TCP通信報文首部主要包括了源端口號和目標端口號等信息，當TCP/IP通信報文經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)絡到達目標通過新設備后，通信設備會根據(jù)TCP報文首部的目的端口號選擇設備端口號來接受該數(shù)據(jù)信息，進而實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸。
2.3 TCP/IP協(xié)議通信過程
互聯(lián)網(wǎng)絡的通信設備基于TCP/IP協(xié)議建立通信過程，也是根據(jù)TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)的。當源通信設備想向目標設備發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先會發(fā)送一個TCP/IP通信報文來確認連接，該通信報文在互聯(lián)網(wǎng)絡中經(jīng)過尋找傳輸后找到目標設備，目標設備也會向源通信設備發(fā)送一個TCP/IP報文以確認建立通信連接，此時，源通信設備就會將通信數(shù)據(jù)以TCP/IP通信報文的形式進行數(shù)據(jù)打包，然后向目標數(shù)據(jù)進行傳輸，在收到數(shù)據(jù)后，目標設備同樣會發(fā)送TCP/IP報文以確認收到信息。當然，TCP/IP通信數(shù)據(jù)長度是一定的，當通信數(shù)據(jù)超過報文長度時，源通信設備會將其分段發(fā)送，而目標設備則會根據(jù)IP報文首部的標識號進行數(shù)據(jù)重組來重現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)信息，進而完成互聯(lián)網(wǎng)絡通信設備數(shù)據(jù)傳輸。
3 總結(jié)
TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議是當前互聯(lián)網(wǎng)絡最基本的通信協(xié)議。根據(jù)TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議，連接在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的通信設備可以根據(jù)TCP/IP通信報文格式的內(nèi)容將傳輸數(shù)據(jù)打包在TCP/IP通信報文內(nèi)，并以其規(guī)定的通信流程進行數(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡內(nèi)的數(shù)據(jù)高效安全的傳輸。
參考文獻：
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1、融合通信簡介
融合通信技術(shù)實現(xiàn)了計算機技術(shù)和傳統(tǒng)通信技術(shù)融一種新型整合通信模式和解決方案，融合通信技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡平臺具有較強的靈活性、集成性以及實用性較強的特點。融合通信技術(shù)實現(xiàn)了企業(yè)客戶之間進行網(wǎng)絡交流全新體驗，簡化了交流方式和提高了溝通效率。融合通信技術(shù)將會把持企業(yè)內(nèi)部所有的通信模式，將固定電話通信、電子郵件通信以及移動設備通信等實現(xiàn)數(shù)據(jù)相互交換。融合通信技術(shù)將固定通信和移動通信模式整合到一個平臺，實現(xiàn)了提高數(shù)據(jù)交互效率和節(jié)約交流溝通成本，并最終實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)的綜合實力提升。融合通信技術(shù)具有通信網(wǎng)絡的融合性、擴展性和多樣性，網(wǎng)絡通信的融合性將終端統(tǒng)一到一個網(wǎng)絡之上，并實現(xiàn)網(wǎng)絡統(tǒng)一管理和維護；網(wǎng)絡通信擴展性將通信功能更好的嵌入應用系統(tǒng)之中；網(wǎng)絡的多樣性使得網(wǎng)絡不僅是IP網(wǎng)絡、固定網(wǎng)絡，還包含了GSM網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡。
2、電網(wǎng)企業(yè)通信環(huán)境現(xiàn)狀
隨著人們對電力網(wǎng)絡的需求日益增多，電網(wǎng)企業(yè)的通信網(wǎng)絡服務負擔越來越大，如何實現(xiàn)高效通信將變得越來越重要。現(xiàn)代的電網(wǎng)企業(yè)故障造成的損害非常大，要求電力用戶必須要快速高效尋找應對策略。電網(wǎng)企業(yè)的員工和業(yè)務合作伙伴之間的溝通方式主要有下面幾種：移動電話、語音通信、郵件通信、傳真通過信、即時軟件通信以及短消息等方式。伴隨著電話會議、視頻會議、Web會議、移動互聯(lián)網(wǎng)和多媒體的普及，人們對于溝通交流的網(wǎng)絡通信質(zhì)量也正在不斷提高。通過融合通信技術(shù)構(gòu)建起組織結(jié)構(gòu)，在組織機構(gòu)中工作人員的溝通，通信的核心數(shù)據(jù)的準確性和數(shù)據(jù)來源相當重要。目前，核心數(shù)據(jù)主要來源于LDAP目錄。其主要的內(nèi)容包含了組織機構(gòu)人員的固定電話、郵件信息、IP電話、手機號等重要信息。
3、融合通信技術(shù)應用效果
3.1優(yōu)化工作人員及業(yè)務流程效率
融合通信技術(shù)可以幫助企業(yè)員工更加高效合作，通過融合通信技術(shù)來開拓員工之間的關(guān)系，使得員工關(guān)系更具有價值。按照電網(wǎng)企業(yè)的分布式通信對象進行集中統(tǒng)一綜合，從而獲得更加高效的通信模式。融合通信技術(shù)可以幫助電網(wǎng)企業(yè)員工協(xié)助工作。
3.2拓展電網(wǎng)企業(yè)價值
融合通信技術(shù)可以充分利用現(xiàn)代的企業(yè)資源設備，并創(chuàng)造出新的價值。傳統(tǒng)的通信模式遷移到IP電話，用戶的所有設備均能夠得到大部分保留。通過融合通信技術(shù)擴展資源能力，充分發(fā)揮出企業(yè)的價值。
3.3更好發(fā)揮軟件應用價值
融合通信技術(shù)不僅可以為電網(wǎng)企業(yè)提供更加全面的多廠協(xié)作通信服務，而且還可以更大限度的發(fā)揮出企業(yè)的價值。將企業(yè)的更多資源集中到企業(yè)的核心文化之中，并且通過企業(yè)的核心業(yè)務來實現(xiàn)資源集中。
4、電力通信網(wǎng)信息通信融合的路徑
4.1管理融合
①成立新機構(gòu)，實現(xiàn)信息技術(shù)中心與調(diào)度運行中心的有機融合，成立專門的信息通信機構(gòu)，負責電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部技術(shù)設計、調(diào)度監(jiān)管、運維管理。為新機構(gòu)預算新職工，設立相應的崗位，制定崗位業(yè)工作標準，新職工按照全新的崗位要求上崗。②設定全新的崗位考核指標，其崗位考核體系應當包括管理、建設、運行等多個方面，制定統(tǒng)一的考核辦法，對職工實行統(tǒng)一的績效考核辦法。
4.2建設融合
進行建設的融合的基本目標是將電網(wǎng)企業(yè)承建的信息項目、通信項目實行統(tǒng)一管理，防止各個管理單位以本部門的需求為工作基本出發(fā)點，背離ICT技術(shù)的融合要求。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，信息項目、通信項目所涉及的內(nèi)容不斷擴大，涉及的主體相對較多，這就給兩個項目的調(diào)和工作帶來巨大的困難。為此要想實現(xiàn)兩者之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，應當以項目群管理理念為基礎構(gòu)建集約性項目管理方法，運用先進的信息通信手段實現(xiàn)信息項目、通信項目的統(tǒng)一管理，保證項目進度的統(tǒng)一性。
4.3運行融合
運行融合的基本目標是實現(xiàn)信息項目、通信項目資源的有機組合，進而形成一種全新的運維業(yè)務，保證信息通信融合的穩(wěn)定進行。引進ITIL標準化工作流程，并吸收其先進的管理理念，從實際的運維業(yè)務需求出發(fā)，把握信息通信業(yè)務的基本管理流程，進而實現(xiàn)一體化業(yè)務體系的構(gòu)建。在業(yè)務調(diào)度方面，進行統(tǒng)一的調(diào)度管理模式，實現(xiàn)通信資源、信息資源的有效組合；在業(yè)務檢修方面，進行統(tǒng)一標準化作業(yè)，實現(xiàn)檢修工作的規(guī)范化管理，進而保證檢修質(zhì)量，將業(yè)務風險降低到最小。
4.4客服融合
進行客服融合的基本目標是利用通信項目資源、信息項目資源形成一套全新的客服服務體系，進而全面提高客服服務質(zhì)量，提高用電客戶的滿意度。同時深化客服服務體系，建立同一的客服服務模式，實現(xiàn)報修、報維工作的快速反應，形成客服工作的全方位、封閉管理。創(chuàng)設具有本電網(wǎng)企業(yè)特色的客服服務平臺，全面提升服務效果，提供高品質(zhì)的綜合服務工作。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀
一、 前言
物聯(lián)網(wǎng) （Internet of Things） 顧名思義，是實現(xiàn)物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。IoT在信息產(chǎn)業(yè)領域是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信之后的又一次重大變革。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎之上的一種延伸和拓展，本質(zhì)上就是互聯(lián)網(wǎng)的一部分，通過信息傳感設備，如射頻識別系統(tǒng)、紅外感應系統(tǒng)、GPS、智能掃描儀、氣體感應器等，按照一定的網(wǎng)絡協(xié)議，賦予物體感知能力，并通過接口將互聯(lián)網(wǎng)與大量物體連接起來，從而進行信息交換和通信，實現(xiàn)智能化物體識別、定位、跟蹤以及監(jiān)控和管理，甚至實現(xiàn)人類與自然環(huán)境的融合。
早在1999年物聯(lián)網(wǎng)的概念就已經(jīng)被提出，到2012年中國第一個物聯(lián)網(wǎng)五年規(guī)劃――《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》頒布，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被貼上“中國式”標簽。
隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的快速發(fā)展，其關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)被深入研究并取得重大成果，但缺乏總結(jié)分析。本文主要分析了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對現(xiàn)有的技術(shù)進行分析和總結(jié)，論述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景和挑戰(zhàn)，最后對全文進行了總結(jié)。
二、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)作為當今計算機網(wǎng)絡和信息科學技術(shù)的研究熱點，具有海量信息，多種接入設備，智能化物物交互的特點。物聯(lián)網(wǎng)的成功依賴于多種技術(shù)的融合，主要包括物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)，統(tǒng)一識別與識別技術(shù)，網(wǎng)絡通信技術(shù)以及安全隱私保護技術(shù)。
1、系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)主要包括感知層，網(wǎng)絡層和應用層，它要求用戶網(wǎng)絡服務器具有可擴展性，可靠性，自組織性和用戶公平性。感知層即利用射頻識別（RFID），無線傳感器網(wǎng)絡等技術(shù)識別物體并讀取該物體的相關(guān)信息，讀取的相關(guān)信息反映物體自身的特點。網(wǎng)絡層是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳輸，信息處理和服務質(zhì)量優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)，并通過與移動通信網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)或其它專網(wǎng)相結(jié)合，將物體的信息準確地實時傳遞出去。應用層直接為用戶終端提供服務，把感知層得到的信息進行處理，從而實現(xiàn)智能化物體識別，定位，跟蹤，監(jiān)控和管理。
2、統(tǒng)一識別和識別技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的一大特點是實現(xiàn)物體與物體之間的信息交換，即每個物體都應該是獨立的，因此物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)應該能夠反映每個物體自身的特點。統(tǒng)一識別和識別技術(shù)應該包括射頻識別（RFID），無線傳感器網(wǎng)絡。射頻識別技術(shù)類似于條碼掃描，RFID的主要功能是非接觸式識別，即不需通過機械或光學在識別系統(tǒng)和識別物體之間建立接觸，就可以通過無線電技術(shù)識別物體并讀取其靜態(tài)信息。對于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，了解特定物體的動態(tài)信息也很關(guān)鍵，因此依賴于無線傳感器網(wǎng)絡來探測物體的動態(tài)改變，也縮小了生活實際與網(wǎng)絡虛擬之間的差距。在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的今天，微型化技術(shù)和納米技術(shù)也將快速融入物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，這意味著越來越小的物體將與互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)連接。
3、網(wǎng)絡通信技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡通信具有通信量大和范圍廣的特點，它為各種硬件技術(shù)包括射頻識別，無線傳感器系統(tǒng)的控制提供操作平臺，并通過移動通信網(wǎng)絡，衛(wèi)星通信等方式實現(xiàn)識別系統(tǒng)和需識別物體端到端的連接。在網(wǎng)絡通信的基礎上，方便用戶對物聯(lián)網(wǎng)進行有效的管理，降低用戶操作物聯(lián)網(wǎng)的復雜度，且實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)服務質(zhì)量的最優(yōu)化，滿足了海量通信的需求?，F(xiàn)代網(wǎng)絡通信技術(shù)還引入了云計算技術(shù)和自組織組網(wǎng)管理技術(shù)，在網(wǎng)絡層協(xié)調(diào)各個部分的任務管理和分配，提高網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)的速度和質(zhì)量。
4、安全隱私保護技術(shù)
安全隱私保護技術(shù)可以為物置信息或數(shù)據(jù)提供安全性和保密性，阻止用戶未經(jīng)授權(quán)信息的訪問，保護個人隱私和商業(yè)機密等內(nèi)容。安全隱私保護技術(shù)的實現(xiàn)還需要其他技術(shù)的支持，如云計算保護技術(shù)，數(shù)據(jù)加密和保護技術(shù)，用戶身份驗證技術(shù)等。
三、我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題
自2010年我國將物聯(lián)網(wǎng)寫入發(fā)展戰(zhàn)略和第十二和五年規(guī)劃，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到了很快的發(fā)展。到2012年第一個關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的五年計劃《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》頒布，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展得到了高度的重視和完善。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為我們的生活帶來了很大的便利，但依然存在一些問題。為了讓物聯(lián)網(wǎng)真正地實現(xiàn)在物與物，人與物之間暢通無阻的交流，目前應用在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)仍然需要不斷地完善。主要存在以下幾個問題：
1.物聯(lián)網(wǎng)缺少物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一技術(shù)標準。我國各行各業(yè)都積極加入到物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中，但各領域發(fā)展產(chǎn)業(yè)分散，不能實現(xiàn)互聯(lián)，這都是國家沒有統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準的結(jié)果，且物聯(lián)網(wǎng)想要實現(xiàn)海量信息的處理和物物相連，也需要統(tǒng)一的編碼和統(tǒng)一的尋址。
2.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展技術(shù)問題。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要多技術(shù)融合和多學科交叉，因此容易遇到技術(shù)瓶頸。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心是異構(gòu)網(wǎng)絡，如何實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡的協(xié)調(diào)和融合，以及如何處理和儲存海量的信息，都是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中存在的問題。
3.物聯(lián)網(wǎng)的安全性問題。物聯(lián)網(wǎng)涉及范圍無處不在，個人隱私，商業(yè)機密，甚至于國家政治軍事等信息，如果被泄露后果不堪設想。因此如何保證信息安全問題也是我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要面臨的挑戰(zhàn)。
4.物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)可行性。物聯(lián)網(wǎng)的建設需要大量的資金投入，而用戶的接受度和投Y回報等問題都是無法估算的，且如何使用戶自覺維護物聯(lián)網(wǎng)的問題也是亟待解決的。
四 、物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展理念
我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應該在物與物互聯(lián)互通的共性上及時制定統(tǒng)一的標準，采取開放的態(tài)度，完善國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)與國際物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)，實現(xiàn)快速與國際物聯(lián)網(wǎng)對接。循環(huán)物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，循環(huán)經(jīng)濟可以把握物體和資源在配置上的合理性，從而實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。綠色低碳經(jīng)濟發(fā)展理念，物聯(lián)網(wǎng)的智能化很大程度上避免了資源的浪費，“綠色，環(huán)保，節(jié)能，低碳經(jīng)濟”是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的大趨勢，隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入，各個行業(yè)可以節(jié)省人力物力，實現(xiàn)環(huán)境資源的高效利用。
五、 結(jié)束語
本文分析了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的問題與挑戰(zhàn)，并且提出了物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展理念。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了物與物，人與物的信息傳遞方式，實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的處理，信息傳遞的高效性和便捷性。我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究也處于世界物聯(lián)網(wǎng)研究的前列，因此我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究人員應該抓住此時的機遇，爭取突破物聯(lián)網(wǎng)目前發(fā)展遇到的問題，從而帶動我國信息產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟的快速發(fā)展。
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引言
隨著計算機軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，應用程序的規(guī)模也在不斷擴大。應用范圍也更加廣闊。這不僅存在著多種硬件平臺（例如臺式機、嵌入式系統(tǒng)），而且在這些硬件平臺上，通常又存在著多種的通信介質(zhì)（例如串口、USB口等）、通信協(xié)議（例如TCP/IP等）及操作系統(tǒng)軟件平臺（例如Windows、Linux、Nucleus等）。我們的軟件開發(fā)往往要求能夠在這些異構(gòu)的硬/軟件平臺上運行。
為此，我們引入了“中間件（Middleware）”的概念。本文在介紹中間件基本概念的基礎上，結(jié)合研究項目“嵌入式地址信息系統(tǒng)的開發(fā)”來說明如何以中間件的形式設計該系統(tǒng)。
1 中間件的基本概念
1.1 中間件定義及作用
中間件是位于平臺（硬件和操作系統(tǒng)）和應用之間的通用服務，這些服務具有標準的程序接口和協(xié)議。針對不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺，它們可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實現(xiàn)。也就是說，中間件是位于底層硬件/操作系統(tǒng)平臺之上，應用層之下的中間適配層。該層向下屏蔽掉硬件平臺或操作系統(tǒng)平臺的差異，向上為應用層操作一個統(tǒng)一的標準接口，應用層的開發(fā)基于該接口進行。在以下定義下，中間件具有如下特點：
*滿足大量應用的需要；
*運行于多種硬件和OS平臺；
*支持分布計算，提供跨網(wǎng)絡、硬件和OS平臺的透明性應用或服務的交互；
*支持標準的協(xié)議；
*支持標準的接口。
在中間件設計思想下，軟件的開發(fā)變得更加簡單。首先，當系統(tǒng)硬件/操作系統(tǒng)平臺改變時，只需改變中間適配層的幾個參數(shù)，只要保持中間件層對應用層的接口定義不變，就可以直接將應用程序移植過去運行。所有的代碼只需編寫一次就可在任何系統(tǒng)上運行，大大縮短了系統(tǒng)研制的周期，提高了開發(fā)效率，同時還保證了系統(tǒng)的高伸縮性、易升級性穩(wěn)定性。
其次，由于中間件屏蔽了底層平臺差異，提供了標準的封裝接口，使應用層以組件的形式實現(xiàn)為可能。用戶可以根據(jù)自己的需要將各個組件有選擇地進行組合，像搭積木一樣，構(gòu)成自己的應用系統(tǒng)。
世界著名的咨詢機構(gòu)Standish Group在一份研究報告中歸納了中間件的十大優(yōu)越性：
*縮短應用的開發(fā)周期；
*節(jié)約應用的開發(fā)成本；
*減少系統(tǒng)初期的建設成本；
*降低應用開發(fā)的失敗率；
*保護已有的投資；
*簡化應用集成；
*減少維護費用；
*提高應用的開發(fā)質(zhì)量；
*保證技術(shù)進步的連續(xù)性；
*增強應用的生命力。
1.2 中間件應用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢
中間件的應用范圍十分廣泛，發(fā)展前景非常美好。據(jù)有關(guān)機的統(tǒng)計表明，近5年來，全球中間件的銷售額平均年增長率為34%，到2004年總銷售額將達到97億美元。中間件已經(jīng)成為國際IT巨頭競逐的目標，各大軟硬件廠商都在積極參與有關(guān)標準的制定和產(chǎn)品的研發(fā)工作，像IBM、甲骨文、BEA、微軟等都制定了相應的戰(zhàn)略。據(jù)估計，未來基于Internet的電子商務業(yè)務將有79%建筑在中間件的基礎之上。
中間件種類繁多，從不同的應用方面及發(fā)展程序上有不同的分類方法。在同上，從中間件所起的作用上來說，中間件可以分為以下三類。
①數(shù)據(jù)類（data integration）：用于數(shù)據(jù)的存取、利用和增值，此類中間用于構(gòu)建以數(shù)據(jù)為中心的應用。
②處理類（process integration）：把分布在網(wǎng)絡結(jié)點上的各個應用或處理連接在一起，形成一個統(tǒng)一的、協(xié)同工作的分布式應用。
③分布式構(gòu)件類（distributed components）：支持構(gòu)件式應用，是未來應用的發(fā)展方向。
據(jù)統(tǒng)計，近五年增長率最高的中間件集中在消息中間件、交易中間件、對象中間件和應用服務器中間件、數(shù)據(jù)訪問中間件5種（統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所列）。另外，隨著網(wǎng)上信息安全問題的出現(xiàn)，安全中間悠揚也應運而生。
表1 IDC的市場調(diào)查分析
中間件類型1997年銷售額/億美元2002年銷售額/億美元年平均增長率/%亞太市場銷售額/億美元消息中間件3.624.5463.6交易中間件3.516.5362.6對象中斷件1.47340.56數(shù)據(jù)訪問中斷件6.116.523-應用服務器-40--安全中間件1.2273--消息中間件是目前中間件的發(fā)燕尾服熱點。它適用于任何需要進行網(wǎng)絡通信的系統(tǒng)，負責建立網(wǎng)絡通信的通道，進行數(shù)據(jù)或文件發(fā)送。消息中間悠揚可以跨平臺操作，為不同操作系統(tǒng)上的應用軟件集成提供方便，從而滿足企業(yè)內(nèi)部對系統(tǒng)伸縮性和可擴展性的要求。
數(shù)據(jù)訪問中間件能屏蔽不同廠家、不同類型數(shù)據(jù)庫之間的差異，實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享，從而使得企業(yè)不同時代、不同地域的寶貴數(shù)據(jù)能夠充分利用。
對象中間件技術(shù)目前發(fā)展迅速，各大硬軟件廠商都在積極參與有關(guān)標準的制定和產(chǎn)品的開發(fā)工作。面向?qū)ο蟮闹虚g件提供一個標準的構(gòu)件框架，能使不同廠家的軟件交互訪問，為軟件用戶及開發(fā)者提供一種即插即用的互操作性。
安全中間提供完備的信息安全基顧構(gòu)架，屏蔽安全技術(shù)的復雜性，使設計開發(fā)人員無須具備專業(yè)的安全知識背景就能構(gòu)構(gòu)造高安全性的應用。
2 中間件思想在嵌入式GIS設計中的應用
我們研制的嵌入式GIS是一個地理信息的綜合系統(tǒng)。在功能上，該系統(tǒng)包括地圖瀏覽、地理位置報告、目標標繪、地形分析等功能模塊；在硬件平能臺上，系統(tǒng)要求能夠運行于PC臺式機和基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)上；在操作系統(tǒng)平臺上，系統(tǒng)要求能夠運行在Winodws 98/2000、Linux等通用操作系統(tǒng)和VxWorks、Nucleus、WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)上；在網(wǎng)絡通信上，要求系統(tǒng)除了能夠支持各種接口及各種通信協(xié)議，還能夠支持自己開發(fā)的通信協(xié)議。在這些設計要求下，我倦嵌入式地理信息系統(tǒng)開發(fā)中，采用中間件的設計思想，保證程序的可移植性，節(jié)省人力物力，使研究成果盡快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。
系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
其中，底層硬件平臺采用我們研制的基于ARM微處理器的嵌入式地理信息系統(tǒng)硬件平臺，包括GPS接口、各種存儲介質(zhì)（例如CF卡、Flash等）、各種接口（例如USB、RS-232串行口、以太網(wǎng)接口）、人機交互接口等。
軟件平臺可以選用Windows、Linux、WinCE、Nucleus等操作系統(tǒng)，利用該平臺可以屏掉底層硬件平臺的差異。
操作系統(tǒng)適配層（即中間件）定義和設計適合各種操作系統(tǒng)的適配層。該層具備操作系統(tǒng)的主要特征（例如多任務多線程的封裝、調(diào)度），向下與相應的各種操作系統(tǒng)相適配，向上提供與操作系統(tǒng)無關(guān)的統(tǒng)一接口。該層包括任務管理、消息管理、通信等模塊。為了屏蔽掉底層操作系統(tǒng)的差異，該層的設計要求與操作系統(tǒng)接口的函數(shù)要盡可能少，與硬件系統(tǒng)有關(guān)的代碼也要盡可能的少。
終端軟件框架的設計思想是在操作系統(tǒng)適配層之上，根據(jù)地理信息系統(tǒng)這一特殊應用，開發(fā)自己GUI、文件系統(tǒng)、內(nèi)存管理、軍標符號庫、基于消息驅(qū)動的多窗口控制。人機交互接口、專用的地理信息數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一接口的適合GIS的通信接口、任務管理等。
中圖分類號：G642
0 引 言
無線傳感器網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門核心課程。目前，國內(nèi)高校開設的這門課程具有內(nèi)容多、難度大的特點[1]，并且重理論、輕實踐。從培養(yǎng)學生的應用能力出發(fā)，筆者選擇了典型的無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)ZigBee/Z-Stack技術(shù)作為該課程的主要教學內(nèi)容。課程除了介?B無線傳感器網(wǎng)絡的基本概念（包括IEEE 802.15.4規(guī)范及ZigBee的相關(guān)概念）外，主要向?qū)W生講授ZigBee編程技術(shù)。ZigBee編程以C語言編程、單片機編程為基礎，但與一般的C語言編程或單片機編程不同。ZigBee編程是在某個ZigBee協(xié)議棧上的C語言編程，需要遵循相應的ZigBee協(xié)議棧的編程思想和編程方法。對初學者來說，ZigBee編程思想及編程方法是全新的，掌握它并不是一件容易的事，需要大量的實踐和練習。為此，在無線傳感器網(wǎng)絡這門課程的教學中，應該采用“講、演、練”相結(jié)合的教學方法，促進學生快速掌握ZigBee編程技術(shù)。具體來說，就是在每一次課上，教師首先介紹本次課的知識點，然后演示與本次知識點有關(guān)的項目，在演示過程中進一步闡述、解釋有關(guān)概念，最后學生練習剛剛演示的內(nèi)容。除此之外，學生還需獨立完成幾個實驗項目，這也屬于學生練習的內(nèi)容。
1 課程內(nèi)容及學時安排
無線傳感器網(wǎng)絡的先修課程包括單片機原理及應用、傳感器原理及應用、計算機網(wǎng)絡等。因此，在設計無線傳感器網(wǎng)絡教學時，可以少考慮單片機、傳感器、網(wǎng)絡通信等內(nèi)容，緊緊圍繞無線傳感器網(wǎng)絡的基本概念及ZigBee編程技術(shù)展開。無線傳感器網(wǎng)絡以ZigBee/Z-Stack編程技術(shù)為重點，采用由淺入深、循序漸進的方式安排教學內(nèi)容。該課程共46學時，其中實驗18學時。表1給出了本課程的教學內(nèi)容及學時安排。
知識單元（1）是本課程第一次課講授的內(nèi)容，僅涉及無線傳感器網(wǎng)絡的基本概念，不涉及任何實際操練，因此沒有安排演示和練習項目。
Z-Stack中的任務（即事件處理程序）概念以及任務的管理和調(diào)度，是理解ZigBee/ Z-Stack工作原理、掌握Z-Stack編程技術(shù)的基礎和關(guān)鍵。學生必須理解這些內(nèi)容，才能理解Z-Stack的流程，掌握Z-Stack項目開發(fā)技能。所以，知識單元（6）用了較多的學時，而6個實驗項目中的5個也都安排在此后進行。
另外，講、演通常是一體的，因此，表1中各知識單元中的講、演部分的學時分配并不是嚴格的，而是視實際情況，有時候講多一點，有時候演多一些。
2 演示及練習項目設計
表2列出了本課程的演示及練習項目。從知識單元（2）開始，表2中每一行的演示、練習項目分別與表1中的一個知識單元對應。也就是說，第一行的演示和練習項目對應于知識單元（2），第二行對應于知識單元（3），其他依次類推。
項目演示通常在講解相關(guān)概念后進行。演示一方面是進一步闡述相關(guān)概念的含義，另一方面是講解ZigBee編程技術(shù)規(guī)范和編程技巧。教師演示完畢，學生開始模仿練習。學生的練習項目，基本都在演示項目的基礎上修改而成――修改了演示項目中少量關(guān)鍵代碼。演示項目程序已事先準備好，可以直接編譯、鏈接和運行。
要掌握ZigBee編程技術(shù)，僅靠簡單模仿是不夠的。為此，筆者設計了6個ZigBee實驗項目，以鞏固所學的內(nèi)容。本質(zhì)上，它們也是學生練習的一部分，見表3。
以上實驗項目，項目①②基本上來自相應的演示或練習項目，目的是讓剛剛接觸Z-Stack編程的學生熟悉基本的Z-Stack編程思想及編程技巧。其他項目雖然與演示或練習項目有一定的關(guān)系，但需要學生進行一定的設計或者做較多的修改。這樣做是有原因的：ZigBee網(wǎng)絡的通信功能是由ZigBee協(xié)議棧軟件（比如Z-Stack）維護的，因此ZigBee項目中包含了大量的協(xié)議棧代碼，而不像單片機程序開發(fā)那樣只有用戶的代碼。所以，ZigBee項目的開發(fā)基本上都是在已有項目的基礎上進行的[3]。
為了促進學生深入理解和掌握Z-Stack編程思想及編程技術(shù)，筆者要求學生在實驗報告中給出各個實驗的實驗原理說明及重要代碼分析。
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡故障診斷;路由器;分層診斷技術(shù);網(wǎng)絡接口
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374 (2010)25-0070-02
0引言
計算機網(wǎng)絡是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備,通過通信線路連接起來,在網(wǎng)絡操作系統(tǒng),網(wǎng)絡管理軟件及網(wǎng)絡通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下,實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡有四個基本要素:通信線路和通信設備;有獨立功能的計算機;網(wǎng)絡軟件軟件支持;實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與資源共享。所以網(wǎng)絡故障無非就是這四個方面的故障。本文先介紹網(wǎng)絡和路由器的基本概念,而后通過介紹網(wǎng)絡分層診斷技術(shù)來詳細闡述排除網(wǎng)絡連通性故障的方法。
1網(wǎng)絡與路由器概述
網(wǎng)絡診斷是一門綜合性技術(shù),涉及網(wǎng)絡技術(shù)的方方面面。為方便下面的討論,首先回顧一下網(wǎng)絡和路由器的基本概念。
(1)計算機網(wǎng)絡按其覆蓋范圍通常被分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)覆蓋地理范圍較小,一般在數(shù)米到數(shù)十公里之間。廣域網(wǎng)覆蓋地理范圍較大。按拓撲分類可分為總線型,星型,環(huán)形以及網(wǎng)狀網(wǎng)絡。
(2)為了完成計算機間的通信,把每部計算機互連的功能劃分成定義明確的層次,規(guī)定了同層進程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口和服務,將這些層、同層進程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。國際標準化組織(ISO)提出的開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI)是當代計算機網(wǎng)絡技術(shù)體系的核心。該模型將網(wǎng)絡劃分為7個層次:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。
(3)Internet依靠TCP/IP協(xié)議,在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)不同硬件結(jié)構(gòu)、不同操作系統(tǒng)、不同網(wǎng)絡系統(tǒng)的互聯(lián)。在Internet上,每一個節(jié)點都依靠唯一的IP地址互相區(qū)分和相互聯(lián)系。IP地址是一個32位二進制數(shù)的地址,由4個8位字段組成,每個字段之間用點號隔開,用于標識TCP/IP宿主機。
(4)路由器(Router)是用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡,所謂邏輯網(wǎng)絡是代表一個單獨的網(wǎng)絡或者一個子網(wǎng)。當數(shù)據(jù)從一個子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€子網(wǎng)時,可通過路由器來完成。因此,路由器具有判斷網(wǎng)絡地址和選擇路徑的功能,它能在多網(wǎng)絡互聯(lián)環(huán)境中,建立靈活的連接,可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng),路由器只接受源站或其他路由器的信息,屬網(wǎng)絡層的一種互聯(lián)設備。路由器技術(shù)始終處于核心地位。
2網(wǎng)絡故障診斷概述
網(wǎng)絡故障診斷有以下三方面的目的:確定網(wǎng)絡的故障點,恢復網(wǎng)絡的正常運行;找到網(wǎng)絡配置和規(guī)劃中的欠缺之處,改善和優(yōu)化網(wǎng)絡的性能;觀察網(wǎng)絡的運行狀況,及時預測網(wǎng)絡通信質(zhì)量。
網(wǎng)絡故障診斷以網(wǎng)絡原理、網(wǎng)絡配置和網(wǎng)絡運行的知識為基礎。從故障現(xiàn)象出發(fā),以網(wǎng)絡診斷工具為手段獲取診斷信息,確定網(wǎng)絡故障點,查找問題的根源,排除故障,恢復網(wǎng)絡正常運行。
網(wǎng)絡診斷可以使用包括局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)分析儀在內(nèi)的多種工具:路由器診斷命令;網(wǎng)絡管理工具和其它故障診斷工具。CISCO提供的工具足以勝任排除絕大多數(shù)網(wǎng)絡故障。查看路由表,是解決網(wǎng)絡故障開始的好地方。ICMP的ping、trace命令和Cisco的show命令、debug命令是獲取故障診斷有用信息的網(wǎng)絡工具。
網(wǎng)絡故障的故障癥狀包括一般性和較特殊的。一般故障排除模式如下:第一步,當分析網(wǎng)絡故障時,首先要清楚故障現(xiàn)象;第二步,收集需要的可能的故障原因信息,充分了解故障現(xiàn)象;第三步,根據(jù)收集到的情況考慮可能的故障原因,然后根據(jù)具體故障現(xiàn)象排除不符合的故障原因;第四步,根據(jù)最后的可能的故障原因,建立一個診斷計劃;第五步,執(zhí)行診斷計劃,認真做好每一步測試和觀察,直到故障癥狀消失;第六步,每改變一個參數(shù)都要確認其結(jié)果。
3網(wǎng)絡故障分層診斷技術(shù)
3.1物理層及其診斷
物理層是第一層,它雖然處于最底層,卻是整個開放系統(tǒng)的基礎。物理層為設備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設備,為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。
物理層的故障主要表現(xiàn)在設備的物理連接方式是否正確;MODEM、CSU/DSU等設備的配置及操作是否正確?？梢允褂胹how interface命令來檢查路由器各端口物理連接是否正常,檢查端口狀態(tài),EIA狀態(tài)和協(xié)議建立狀態(tài)。
3.2數(shù)據(jù)鏈路層及其診斷
數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層,該層解決兩個相鄰結(jié)點之間的通信問題,實現(xiàn)兩個相鄰結(jié)點鏈路上無差錯的協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)鏈路層不關(guān)心數(shù)據(jù)包中包含什么信息,而僅是將其傳遞到網(wǎng)絡中的下一結(jié)點。
3.3網(wǎng)絡層及其診斷
網(wǎng)絡層提供建立、保持和釋放網(wǎng)絡層連接的手段,包括路由選擇、流量控制、傳輸確認、中斷、差錯及故障恢復等。
排除網(wǎng)絡層故障的基本方法是:沿著從源到目標的路徑,查看路由器路由表,同時檢查路由器接口的IP地址。如果路由沒有在路由表中出現(xiàn),應該通過檢查來確定是否已經(jīng)輸入適當?shù)撵o態(tài)路由、默認路由或者動態(tài)路由。然后手工配置一些丟失的路由,或者排除一些動態(tài)路由選擇過程的故障,包括RIP或者IGRP路由協(xié)議出現(xiàn)的故障。
4路由器接口故障排除
4.1串口故障排除
串口出現(xiàn)連通性問題時,為了排除串口故障,一般是從show interface serial命令開始,分析它的屏幕輸出報告內(nèi)容,找出問題之所在。串口報告的開始提供了該接口狀態(tài)和線路協(xié)議狀態(tài)。接口和線路協(xié)議的可能組合有以下幾種:串口運行、線路協(xié)議運行,這是完全的工作條件。該串口和線路協(xié)議已經(jīng)初始化,并正在交換協(xié)議的存活信息;串口運行、線路協(xié)議關(guān)閉,這個顯示說明路由器與提供載波檢測信號的設備連接,表明載波信號出現(xiàn)在本地和遠程的調(diào)制解調(diào)器之間,但沒有正確交換連接兩端的協(xié)議存活信息;串口和線路協(xié)議都關(guān)閉,可能是電信部門的線路故障、電纜故障或者是調(diào)制解調(diào)器故障;串口管理性關(guān)閉和線路協(xié)議關(guān)閉,這種情況是在接口配置中輸入了shutdown命令。通過輸入no shutdown命令,打開管理性關(guān)閉。
正常通信時接口輸入或輸出信息包不應該丟失,或者丟失的量非常小,而且不會增加。如果信息包丟失有規(guī)律性增加,表明通過該接口傳輸?shù)耐ㄐ帕砍^接口所能處理的通信量。解決的辦法是增加線路容量。
4.2以太接口故障排除
以太接口的典型故障問題是:帶寬的過分利用;碰撞沖突次數(shù)頻繁;使用不兼容的類型。使用show interface ethernet命令可以查看該接口的吞吐量、碰H沖突、信息包丟失、和類型的有關(guān)內(nèi)容等。
(1)通過查看接口的吞吐量可以檢測網(wǎng)絡的利用。如果網(wǎng)絡廣播信息包的百分比很高,網(wǎng)絡性能開始下降。光纖網(wǎng)轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)段的信息包可能會淹沒以太口?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)生這種情況可以采用優(yōu)化接口的措施,即在以太接口使用no ip route-cache命令,禁用快速轉(zhuǎn)換,并且調(diào)整緩沖區(qū)和保持隊列。
(2)兩個接口試圖同時傳輸信息包到以太電纜上時,將發(fā)生碰H。以太網(wǎng)要求沖突次數(shù)很少,不同的網(wǎng)絡要求是不同的,一般情況發(fā)現(xiàn)沖突每秒有三五次就應該查找沖突的原因了。
(3)如果節(jié)點的物理連接正常,接口和線路協(xié)議報告運行狀態(tài)也正常,可是還是不能通信。原因可能是兩個節(jié)點使用了不兼容的幀類型。可以嘗試重新配置使用相同幀類型。
4.3異步通信口故障排除
互聯(lián)網(wǎng)絡的運行中,異步通信口的任務是為用戶提供可靠服務,但又是故障多發(fā)部位。
異步通信口故障一般的外部因素是:撥號鏈路性能低劣;電話網(wǎng)交換機的連接質(zhì)量問題;調(diào)制解調(diào)器的設置。如果調(diào)制解調(diào)器丟失了它的設置,應采用一種方法來初始化遠程調(diào)制解調(diào)器。簡單的辦法是使用可通過前面板配置的調(diào)制解調(diào)器,另一種方法是將調(diào)制解調(diào)器接到路由器的異步接口,建立反向telnet,發(fā)送設置命令配置調(diào)制解調(diào)器。
show interface async 命令、show line命令是診斷異步通信口故障使用最多的工具。show interface async 命令輸出報告中,接口狀態(tài)報告關(guān)閉的唯一的情況是接口沒有設置封裝類型。線路協(xié)議狀態(tài)顯示與串口線路協(xié)議顯示相同。show line命令顯示接口接收和傳輸速度設置以及EIA狀態(tài)顯示。show line命令可以認為是接口命令(show interface async)的擴展。show line命令輸出的EIA信號及網(wǎng)絡狀態(tài):
noCTS noDSR DTR RTS:調(diào)制解調(diào)器未與異步接口連接。
CTS noDSR DTR RTS:調(diào)制解調(diào)器與異步接口連接正常,但未連接遠程調(diào)制解調(diào)器。
CTS DSR DTR RTS:遠程調(diào)制解調(diào)器撥號進入并建立連接。
確定異步通信口故障一般可用下列步驟:檢查電纜線路質(zhì)量;檢查調(diào)制解調(diào)器的參數(shù)設置;檢查調(diào)制解調(diào)器的連接速度;檢查rxspeed 和txspeed是否與調(diào)制解調(diào)器的配置匹配;通過show interface async 命令和 show line命令查看端口的通信狀況;從show line命令的報告檢查EIA狀態(tài)顯示;檢查接口封裝;檢查信息包丟失及緩沖區(qū)丟失情況。
5結(jié)語
網(wǎng)絡發(fā)生故障是不可避免的。網(wǎng)絡建成運行后,網(wǎng)絡故障診斷是網(wǎng)絡管理的重要技術(shù)工作。搞好網(wǎng)絡的運行管理和故障診斷工作,提高故障診斷水平需要注意以下幾方面的問題:認真學習有關(guān)網(wǎng)絡技術(shù)理論;清楚網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)設計,包括網(wǎng)絡拓樸、設備連接、系統(tǒng)參數(shù)設置及軟件使用;了解網(wǎng)絡正常運行狀況、注意收集網(wǎng)絡正常運行時的各種狀態(tài)和報告輸出參數(shù);熟悉常用的診斷工具,準確的描述故障現(xiàn)象。
參考文獻
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