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關鍵詞：數據通信；應用前景；分類；探究
一、數據通信的基本概況
（一）數據通信的基本概念。數據通信是計算機和通信相結合的產物，是一種通過傳輸數據為業務的通信系統，是一種新的通信方式和通訊業務。數據主要是把某種意義的數字、字母、符號進行組合，利用數據傳輸技術進行數據信息的傳送，實現兩個終端之間數據傳輸。數據通信可以實現計算機和終端、終端和終端以及計算機和計算機之間進行數據傳遞。
（二）數據通信的構成原理。數據通信主要是通過數據終端進行傳輸，數據終端主要包括分組型數據終端和非分組型數據終端。分組型數據終端包括各種專用終端，即：計算機、用戶分組拆裝設備、分組交換機、專用電話交換機、局域網設備等等。非分組型數據終端主要包括用戶電報終端、個人計算機終端等等。在數據通信中數據電路主要是由數據電路終端設備和數據信道組成，主要進行信號與信號之間的轉換。在計算機系統中主要是通過控制器和數據終端進行連接，其中中央處理器主要用來處理通過數據終端輸入的數據[1]。
二、數據通信的分類
（一）有線數據通信。有線數據通信主要包括：數字數據網（DDN），分組交換網（PSPDN），幀中繼網三種。數字數據網可以說是數字數據傳輸網，主要是利用衛星、數字微波等的數字通道和數字交叉復用。分組交換網又稱為X.25網，它主要是采用轉發方式進行，通過將用戶輸送的報文分成一定的數據段，在數據段上形成控制信息，構成具有網絡鏈接地址的群組，并在網上傳播輸送。幀中繼網絡的主要組成設備是公共幀中繼服務網、幀中繼交換設備和存儲設備[2]。
（二）無線數據通信。無線數據通信是在有線數據的基礎上不斷發展起來的，通常稱之為移動數據通信。有線數據主要是連接固定終端和計算機之間進行通信，依靠有線傳輸進行。然而，無線數據通信主要是依靠無線電波來傳送數據信息，在很大程度上可以實現移動狀態下的通信。可以說，無線數據通信就是計算機與計算機之間相互通信、計算機與個人之間也實現無線通信。這主要是通過與有線數據相互聯系，把有線的數據擴展到移動和便攜的互聯網用戶上。
三、數據通信的應用前景
（一）有線數據通信的應用。有線數據通信的數字數據電路的應用范圍主要是通過高速數據傳輸、無線尋呼系統、不同種專用網形成數據信道；建立不同類型的網絡連接；組件公用的數據通信網等。數據通信的分組交換網應用主要輸入信息通信平臺的交換，開發一些增值數據的業務。
（二）無線數據通信的應用。無線數據通信具有很廣的業務范圍，在應用前景上也比較廣泛，通常稱之為移動數據通信。無線數據通信在業務上主要為專用數據和基本數據，其中專用數據業務的應用主要是各種機動車輛的衛星定位、個人無線數據通信、遠程數據接入等。當然，無線數據通信在各個領域都具有較強的利用性，在不同領域的應用，移動數據通信又分為三種類型，即：個人應用、固定和移動式的應用。其中固定式的應用主要是通過無線信道接入公用網絡實現固定式的應用網絡；移動式的應用網絡主要是用在移動狀態下進行，這種連接主要依靠移動數據終端進行，實現在野外施工、交通部門的運輸、快遞信息的傳遞，通過無線數據實現數據傳入、快速聯絡、收集數據等等。
四、小結
隨著網絡技術的不斷發展，數據通信將得到越來越廣泛的應用，數據通信網絡不斷由分散性的數據信息傳輸不斷向綜合性的數據網絡方向發展，通過傳輸數據、圖像、語言、視頻等等實現在各個領域的綜合應用。無論是在工業、農業、以及服務業方面都發揮著重要的作用，展示出廣闊的應用前景來。因此，當今時代學習、了解并掌握先進技術對于社會和個人的發展尤為重要。
參考文獻
[1]李亞軍.淺談數據通信及其應用前景[J].中小企業管理與科技(上半月),2008(04).
【關鍵詞】光纖通信技術研究與分析
一、光纖通信技術的基本概念
光纖通信技術的本質是利用光作為信息傳輸的主要載體，通過光在線纜中傳輸，實現數據信息的快速傳輸。從目前光纖通信技術的應用來看，利用光纖傳輸，有效解決了數據傳輸速度和傳輸質量問題，保證了數據能夠以最快的速度進行傳輸，并保證數據傳輸的安全性和準確性。光纖通信技術的主要載體是光導纖維，光導纖維具有光敏感性，可以最大程度的保證光傳輸的有效性。正是基于這些特點，光纖通信技術在目前通信領域和國防等多個領域有著廣泛的應用。
二、光纖通信技術的主要優點
從目前光纖通信技術的應用來看，光纖通信技術的優點主要表現在以下幾個方面：1、光纖通信的頻帶寬度大，通信容量較大。2、光纖通信的信號衰減較小，中繼距離得到了延長。3、光纖通信具有較強的抗干擾能力。4、光纖通信在信息傳輸安全性上比其他傳輸方式要高。
三、光纖的結構與傳輸原理
光纖是光導纖維的簡稱，主要分為三層結構，內部為光導纖維的核心―纖芯，由內向外分成包層和涂覆層。在數據傳輸過程中，數據信號主要是在纖芯和包層這兩個層面間流動，涂覆層的具體作用是保護包層和纖芯能夠進行正常的信號傳輸。在光纖中，纖芯主要為透明的軟線，包層與纖芯類似只是在傳輸效率上比纖芯略低，涂覆層的作用是保護包層與纖芯不受外界侵蝕和機械損傷。
光纖的傳輸原理主要可以用菲涅耳定律來表示：
上圖為光纖信號傳輸的過程分析：
四、光纖通信技術的主要發展和應用分析
由于光線通信技術具有突出的優點，光纖通信技術已經逐步取代傳統的電纜傳輸，成為了新的數據通信技術這一，并取得了積極的發展成就，促進了數據通信技術的全面發展。此外，從應用領域來看，目前光纖通信已經廣泛的應用于數據通信領域，其中包括網絡信息傳輸、電話信息傳輸、軍事信息傳輸等，具體應用情況如下：1、光纖通信技術在網絡信息傳輸中的應用。由于網絡信息傳輸對數據傳輸的質量和準確性要求較高，光纖通信技術的優點正好符合網絡信息傳輸的實際需要，因此光纖通信技術成為了網絡信息傳輸中的重要方式。2、光纖通信技術在電話信息傳輸中的應用。目前電話信息傳輸系統已經從模擬信號向數字信號轉變，在這一過程中，需要一種可靠的方式能夠實現電話數據信號的可靠傳輸，而光纖通信技術正好能夠滿足電話信息傳輸的這一現實需要。3、光纖通信技術在軍事信息傳輸中的應用。軍事信息傳輸的要點在于信息的保密性和準確性，鑒于光纖通信在數據傳輸過程中能夠有效保證信息的準確，并不受外界干擾，所以光纖通信技術在軍事信息傳輸中得到了重要應用。
五、結論
通過本文的分析可知，光纖通信技術目前已經成為數據通信中的主要手段之一，由于其具有突出的優點，因此光纖通信技術在通信領域得到了廣泛的應用，逐漸取代傳統的通信手段，為數據通信技術的發展提供了有力支持。
參考文獻
[1]辛化梅，李忠.論光纖通信技術的現狀及發展.山東師范大學學報（自然科學版）；2003年04期
[2]劉望軍，熊卓列.數字化社區通信系統的接入網技術.有線電視技術；2006年01期
【關鍵詞】電力遠動技術;RTU；數據通信；供電系統
一、認識遠動終端RTU
（一）RTU的定義
RTU即遠動終端，它是電網調度自動化系統中安裝在發電廠、變電站的一種具有四遙遠動功能的自動化設備。
（二）RTU的功能概述
1、遠方功能
RTU與調度中心之間通過遠距離信息傳輸所完成的監控功能。
①遙測（YC，Tele-measurement）：遠程量測值。RTU將采集到的廠站運行參數按規約傳送給調度中心（上傳）。包括：P、Q、U、I、檔位、溫度等，容量達幾十到上百個（路）。
②遙信（YX，Tele-indication, Tele-signalization）：遠程狀態信號。RTU將采集到的廠站設備運行狀態按規約傳送給調度中心（上傳）。
③遙控（YK，Tele-command）：遠程命令。調度中心發給RTU的改變設備運行狀態的命令。
④遙調（YT，Tele-adjusting）：遠程調節命令。調度中心發給RTU的調整設備運行參數的命令。
⑥統一時鐘：具有對時功能。接收調度中心的校時命令。統一時鐘為了不同廠站之間事故分析以及電度量凍結。
⑦轉發：接收其它RTU送來的遠動信息，按規約組裝轉發給指定的調度中心。
2、當地功能
就是RTU自身或連接的顯示記錄設備的實現監控功能。
①CRT顯示：與RTU直接連接（或通過當地工作站）的CRT可顯示RTU采集的四遙、YXBW等信息。
②漢字報表打印：實現三類打印：定時打印、事件記錄打印和召喚打印。
③本機鍵盤顯示器：RTU自帶的操作面板，實現循測、定測和顯時功能。
④RTU自檢、自調功能：反映RTU的自身的可維護能力。插件損壞診斷，程序“走飛”時的自恢復能力、主備通道監視功能。
（三）RTU的基本結構
1、硬件組成
①主控系統：管理各個子系統、人機聯系、調度通信
②若干子系統：每個子系統單獨CPU，包括YC、YX、YC、YT、DI、DD 等子系統。
③I/O 總線連接主控系統和各個子系統
2、軟件組成
單獨子系統是由主控程序和若干功能子系統所組成。
①主控程序：與子系統的通信程序、調度通信程序、數據處理、人機聯系程序。
②功能子系統：與主系統通信發送/接收、輸入/ 輸出程序等。
二、供電系統中遠動技術的數據通信
（一）供電系統中遠動技術的數據通信傳輸方式
供電系統中遠動技術的數據通信傳輸方式主要包括并行傳輸與串行傳輸，兩種不同的傳輸方式，其中目前電網調度自動化中大量使用的是串行傳輸。
①并行傳輸，用8根線（另1根公共線）將數字通信雙方連接起來，每1次可以同時傳送8位碼元，這種方式稱為并行傳輸。其優點是速度快（高達百兆字節）；缺點是信號線多，不適于遠距離傳輸（
②串行傳輸，用1回線將數字通信雙方連接起來，每1次傳送1位碼元，這種方式稱為串行傳輸。其優點是信號線少，適于遠距離傳輸；缺點是速度慢，適于少量數據的傳送。
（二）供電系統中遠動技術的數據通信的原理
計算機并行方式處理數據，而數據傳送用串行方式，故需要進行并/串轉換。其中在發送端的并/串轉換器進行如下操作：CPU控制發送緩沖器移位寄存器在發送脈沖控制下字節的低位先發。發空后用中斷提示。發送時鐘控制發送速度。接收端的串/并轉換器與送端的并/串轉換器工作原理類似。
（三）供電系統中遠動技術的數據通信的差錯控制
第一、誤碼率。數據傳輸后發生的錯誤碼元數與總傳輸碼元數的之比，稱為誤碼率。電網遠動要求誤碼率小于10E-5,計算機通信要求誤碼率小于10E-6。誤碼與線路質量、干擾及其傳輸速度有關。
第二、差錯控制。指能在接收端，發現數據傳輸錯誤的控制措施和方法，其中供電系統中遠動技術的數據通信的差錯控制的主要方法就是奇偶效驗。
三、供電系統中遠動技術的電網調度自動化數據通信系統說明
（一）電網調度自動化數據通信系統的重要性
數據通信系統是電網調度自動化以及配電網自動化系統的重要部分，現代電力系統離開了通信系統是不可能正常運行的。電力系統自動化對供電系統中遠動技術的電網調度自動化數據通信系統的基本要求如下：
1)通信可靠性：遠距離傳輸、誤碼低、糾錯能力。2)建設費用低：較高的性價比。3)滿足目前和將來數據傳輸的要求。4)通信方式具有實用性和靈活性。5)信道不受電網故障的影響，電網故障時的強烈電磁干擾對通信設備和線路影響。6)易操作與維護。
（二）電網調度自動化數據通信系統的構成
電網調度自動化數據通信系統的構成如下：
數據終端調制解調器通信處理機調制解調器主計算機。
①數據終端：廠站端RTU設備。
②調制解調器：二進制數據與模擬信號的轉換設備，模擬信號適于遠傳。近距離傳輸可直接采用數字通信。
③通信線路：傳送數據信號的線路，公網或專網，直接連接或經通信處理機網絡連接。
④通信處理機：承擔通信控制任務（緩沖匹配、誤碼檢測、故障檢測、路由選擇、信道建立等）
⑤主計算機：類似于數據終端，指調度計算機系統。
結語
鑒于電力生產的特點，發電廠、調度站和變電站之間的信息交換只能借助通道技術來實現。因此，要使發送出去的數據到對方后，能夠被接收方識別、接收和處理，就要對傳送的數據信息格式作嚴格的規定，這就是遠動規約的一個內容。而基于這一規定的遠動技術的實現及其在供電系統中的應用，更是有效的促進了電力系統的快速發展。
參考文獻
[1]陳峰.鐵路電力遠動系統技術探析[J].中國高新技術產業,2011（13）.
關鍵詞：電力系統；繼電保護；技術；發展；研究
中圖分類號：U224.4 文獻標識碼：A
電力系統繼電保護是在電網出現事故或異常運行情況下動作，保證電力系統和電氣設備安全運行的自動裝置，研究繼電保護技術發展趨勢，可以更好地提高繼電保護的技術水平，對電力系統發展意義重大。
1 電力系統繼電保護概述
1.1 繼電保護基本概念
在電力系統運行中，由于外界因素和內部因素都可能引起各種故障及不正常運行的狀態出現，常見的故障有：單相接地；三相接地；兩相接地；相間短路；短路等。
電力系統非正常運行狀態有：過負荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發電機短時異步運行等。電力系統繼電保護和安全自動裝置是在電力系統發生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術和設備。
1.2 繼電保護在電力系統中的任務
電力系統元件發生故障時，應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地給脫離故障元件最近的斷路器發出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統中斷開，以最大限度地減少對電力系統元件本身的損壞，降低對電力系統安全供電的影響；并滿足電力系統的某些特定要求，能夠反應電氣設備的不正常工作情況，并根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發出信號，以便值班人員進行處理，或由裝置自動地進行調整，或將那些繼續運行會引起事故的電氣設備予以切除。
2 繼電保護發展歷程
繼電保護是隨著電力系統的發展而發展起來的，最早的繼電保護裝置是熔斷器。從20世紀50年代到90年代末，在40余年的時間里，繼電保護完成了發展的4個階段，即從電磁式保護裝置到晶體管式繼電保護裝置、到集成電路繼電保護裝置、再到微機繼電保護裝置。隨著電子技術、計算機技術、通信技術的飛速發展，智能化等先進技術相繼在繼電保護領域的研究應用，繼電保護技術向計算機化、網絡化、一體化、智能化方向發展。電力系統發展迅速，電網結構越來越復雜，短路容量不斷增大，到20世紀產生了作用于斷路器的電磁型繼電保護裝置。1928年電子器件已開始被應用于保護裝置，在50年代迅速發展。靜態繼電器有較高的靈敏度和動作速度、維護簡單、壽命長、體積小、消耗功率小等優點，但環境溫度和外界干擾對繼電保護的影響較大。1965年出現了應用計算機的數字式繼電保護，出現了單板機繼電保護裝置。到了21世紀由于計算機技術發展非常快，微處理機和微型計算機的普遍應用，極大地推動了數字式繼電保護技術的開發，大規模集成化數字式繼電保護裝置應用非常廣泛。
3 電力系統繼電保護的發展趨勢
隨著計算機技術的飛速發展以及計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法被不斷應用于計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發展，繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信——體化發展。
3.1 計算機化
隨著計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷發展。電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有一臺PC機的功能。繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經濟效益和社會效益，尚需進行具體深入的研究。
3.2 網絡化
計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，它深刻影響著各個工業領域，也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。除了差動保護和縱聯保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量，繼電保護的作用主要是切除故障元件，縮小事故影響范圍。 因為繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍，還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。
3.3 智能化
隨著通信和信息技術的快速發展，數字化技術及應用在各行各業的日益普及也為探索新的繼電保護原理提供了條件，智能電網中可利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控，把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合和分析。利用這些信息可對運行狀況進行監測，實現對保護功能和保護定值的遠程動態監控和修正。
4 保證繼電保護安全運行的措施
4.1 做好常規巡視檢查
不論何種保護，常規巡視檢查都是非常重要的，清點連接件是否緊固焊接點是否虛焊機械特性等，將裝置所有的插件拔下來檢查一遍，將所有的芯片按緊，螺絲擰緊并檢查虛焊點。在檢查中，還必須將各元件保護屏、控制屏、端子箱的螺絲緊固作為一項重要工作來落實。
4.2 做好繼電保護裝置檢驗
認真完成各類檢驗項目，在完成整組試驗和電流回路升流試驗，嚴禁再拔插件.改定值、改定值區、改變回路接線等工作。
4.3 接地問題
繼電保護工作中接地問題是非常突出的，保護屏的各裝置機箱屏障等的接地問題，必須接在屏內的銅排上，保護屏內的銅排是否能可靠地接入地網，應該用較大截面的銅辮或導線可靠緊固在接地網上，并且用絕緣表測電阻是否符合規程要求。
結語
綜上所述，隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為計算機化，網絡化，保護、控制、測量、數據通信一體化和智能化，只有了解和掌握繼電保護技術，才能更好地處理遇到的問題，保證電力系統安全運行。
參考文獻
[1]國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].北京：中國電力出版社.2009.
關鍵字：計算機導論；課程設計；課程定位
【中圖分類號】G640
引言
目前，大多數高校的計算機相關專業都開設了“計算機導論”。課程內容設置主要分為兩種。一種是專業核心課程的大雜燴，將“數據結構”，“操作系統”，“組成原理”，“程序設計”，“數據庫基礎”的專業課程內容各取一節。另一種是對計算機文化基礎知識的介紹，基本上與非計算機專業講授的“計算機文化基礎”課程內容沒有區別。
近年來，通過我們對計算機科學與技術專業進行專業教學調查，發現相當一部分學生對計算科學本質缺乏比較全面的認識。科學思維能力、創新能力、分析和解決實際問題的工作能力比較差。
1.課程定位與教學目標
《計算機導論》是計算機科學與技術專業本科生的一門先導基礎課程。該課程肩負著“開啟專業之門、引領學習生涯”之重任。主要講述計算機科學的特點，歷史淵源，發展變化，知識組織結構和分類體系。通過對本課程的學習，使學生了解計算機科學與技術領域的基本知識、基本理論和基本技術方法，為將后學習《操作系統》、《程序設計》、《數據結構》等課程打下基礎。其目的就是使學生能以一種統一的思想來認知計算機科學的本質，教育和幫助學生建立計算機科學與技術的方法論。
我們從課程的定位與意義出發，應該達到的教學目標為：（1）激發學生對學習計算機學科的興趣；（2）充分展示計算機領域能做什么，但不深究怎么做；（3）讓學生了解計算機領域的歷史及其發展狀況（4）培養學生學科全局觀及隨著學科不斷更新知識的意識（5）能讓學生了解該專業畢業生應具有的基本知識和技能，以在該領域工作應有的職業道德和應遵守的法律準則。
2.課程內容的設計與課時安排
“計算機導論”主要是為計算機專業新生開設，使他們對計算機學科整體有一個了解。我們進行課程內容設計時，特別要區別計算機專業與非計算機專業學生在培養目標和方向上的不同，把握教學內容的深度和廣度。在進行“計算機導論”課程的內容的選擇與組織上，我們要注意科學性、適用性、實用性，要有全局意識。“計算機導論”課程的內容可分為下列幾大部分：
（1） 計算機科學的基本概念和基本知識：包括學科的背景、發展歷程、信息化社會的特征以及信息化對計算機人才的需求，并初步了解計算機科學與技術的研究范疇和作為一名計算機專業畢業生應具備的知識能力并明確今后的學習目標。
（2） 計算機的基本結構與工作原理：包括計算機的產生和發展，馮?諾依曼機構計算機的基本組成，計算機的體系結構，計算機硬件技術的發展等。
（3） 計算機系統軟件與應用軟件：程序設計語言翻譯系統的功能和基本概念，理解操作系統的基本概念和功能，軟件的分類、程序設計的基礎知識，面向對象程序設計的思想、算法與算法分析，數據結構的基本知識。
（4） 數據庫系統及其應用：數據庫系統的基本概念，SQL概述，幾種新型的數據庫系統，數據庫系統的應用。
（5） 對通信與網絡知識的描述：主要介紹數據通信的基本概念和計算機網絡的基本原理，包括網絡的體系結構、數據通信的基本方法和網絡協議以及網絡系統的安全和管理知識。
（6） 人與計算機：包括人機交互、人工智能技術的研究領域及取得的主要成果、人腦與電腦的關系。
（7） 學科展望：計算機學科的前沿知識，發展前景以及其他學科領域的交叉內容。
具體的章節安排與課時設置可參照下表1.1：
表1.1課程設計表
章次 內容 總學時 課堂學時數 實踐學時數
1 計算機的基礎知識 4 4 0
2 計算機硬件系統 4 2 2
3 計算機系統軟件與工具軟件 10 6 4
4 計算機應用軟件 20 8 12
5 數據庫系統及其應用 2 2 0
6 多媒體技術及其應用 2 2 0
7 計算機網絡及其應用 4 2 2
8 計算機信息安全技術 1 1 0
9 計算機技術新發展 1 1 0
總計 48 28 20
3.課程特色
3.1理論和實踐緊密結合。一方面在學習計算機基本理論的同事注意實踐操作的訓練，做到學以致用，另一方面引導學生投過技術抓理論。
3.2把當前最新的計算機基礎知識和技術融入教學。積極跟進計算機技術的發展，及時更新教材，更新實驗平臺，更新教學方法。
3.3注重實踐教學的考核。期末理論和實踐考試都采用計算機考試系統進行，促進了學生實際操作的學習。
3.4基礎性強。“計算機導論”是其他后續課程的先行課程，為進一步學習計算機知識打下堅實基礎。
“計算機導論”的課程內容既要防止過于簡單，也要防止過于復雜。如果課程內容簡單化，使之等同于非計算機專業的“計算機文化基礎”，就會背離該課程的教學意義與任務。反之，如果課程內容太復雜，就會把計算機導引課提升到計算機原理課的水平。第一門課就讓學生覺得晦澀難懂，容易造成學生對計算機學習的望而卻步，給后續計算機專業課程的學習造成障礙。
通過以上對“計算機導論”課程內容的組織和安排，可以使計算機專業的學生已進入大學就能對自己今后學習的主要知識、專業方向有一個基本了解，為后續課程構建一個基本知識框架。
參考文獻：
[1]劉莉，陶強.計算機基礎教學中的課程整合研究[J].計算機教育.2011（14）
關鍵詞: 計算機技術 網絡 數據通信
1前言
目前使用于計算機網絡技術中的數據通信交換技術，其原理是是通信技術和計算機技術相結合而產生的一種新的通信交換技術。在該技術應用下的計算機網絡通信環境中,用戶可以對通信網絡中的數據、軟硬件和信息資源實現共享。隨著計算機技術的廣泛應用和普及以及計算機遠程信息處理應用的發展,數據通信交換技術就應運而生,它實現了計算機之間,計算機與終端之間的通信。本文主要分析和探討計算機網絡中的數據通信及交換技術,根據這幾種交換在實際應用中存在的優勢和劣勢,加以分析和介紹,同時對目前新型的數據通信交換技術進行簡要分析。
2常見的數據通信交換技術
不同的站點之間需要進行通信數據交換實現信息的傳遞,是在對應節點之間在計算機網絡數據信息傳輸過程中進行數據信息交換。傳統數據交換基本技術有三種,即電路交換、報文交換及分組交換,在此基礎上另外還有兩種較為常見數據交換模式:幀中繼技術和ATM異步傳輸模式。
2.1電路交換
電路交換過程一般包括連接建立、線路占用和連接拆除三個階段。在通信之前需要先將線路連接起來:從起源站點向其中某個目標站點發送響應請求,目的是將通信雙方之間建立一條獨占的通道,以實現數據的傳輸。在請求發出之后,會通過其間多個中間節點一直傳遞到目標站點,在傳遞的過程中,優先分配相較于空閑的物理線路,某一主叫節點呼叫另一被叫節點發出連接請求,接著再傳遞到下一個節點,整個過程就是這樣以此類推持續進行。其次線路占用:即數據傳輸交換階段,基于已經建立好的物理線路的基礎上,進行站點與站點之間數據傳輸交換任務。再次連接拆除:在起源站點和目標站點實現成功連接,并完成兩點之間的數據傳輸任務之后,需要將建立的這條線路進行拆除,即將線路進行釋放,讓線路資源回歸到新的響應中。電路交換具有很多優點,比如線路專用、數據直達,在兩個站點之間線路建立之后和線路釋放的這段時間內,整條線路不會再進行任何數據的傳輸交換,也不會與其它站點進行資源的共享,專線專用。實時性也很強,線路一旦建立之后,通信雙方所有資源,包括線路資源在內,均用于本次數據傳輸通信,此時除了偶爾會出現傳輸時延情況之外,不會出現其他形式的時延故障,完成線路交換的交換設備及控制十分簡單,既適用于傳輸模擬信號,也適用于傳輸數字信號。但電路交換也存在一些缺點,比如電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說費時長。電路交換連接建立后,物理通路被通信雙方獨占,即使通信線路空閑,也不能供其他用戶使用,因而信道利用低。電路交換時,數據直達,不同類型、不同規格、不同速率的終端很難相互進行通信,也難以在通信過程中進行差錯控制。
2.2報文交換
報文交換是將數據信息封裝成報文,每個報文中包含有控制信息和目的地址,網絡中的各交換節點以存儲和轉發的方式進行數據交換。報文交換交換方式的數據傳輸單位是報文,報文就是站點一次性發送的數據塊,其長度沒有限制并且可變。當一個站點想要發送報文時,應附加一個目的地址到該報文上,網絡節點會按照報文上目的地址,利用路由信息找出下一個節點地址,把報文發送給下一個節點。因此,端與端之間無需先通過呼叫建立連接。報文交換優點是信道的利用率較高、承載量大;報文交換系統可以把一個報文發送到多個目的地;報文交換網絡可以進行速度和代碼的轉換。其缺點主要是不能滿足實時或交互式的通信要求;報文傳輸延遲較長;節點收到過多的數據而無法存儲時,造成報文丟失;設備費用高。
2.3分組交換
分組交換原理:分組的封裝是分組終端把要發送的數據信息分割成若干個用戶數據段,每個數據段在送往下一個交換節點時,附加上源地址、目的地址、用戶數據段編號、差錯控制信息。分組的傳輸是交換節點選擇一個最佳的路由,把分組經一個或幾個交換節點,送到收端。收端從分組中提取用戶數據段,再把它們按照順序恢復成原有的數據信息。
分組交換主要優點是速度快、傳輸質量和效率高、可靠性高、轉發時延短、經濟性好、能夠實現不同類型終端的之間的相互通信、分組交換網能和其他通信網互聯。主要不足是實現技術難度大。
2.4幀中繼技術
幀中繼協議是一種簡化的X.25廣域網協議,幀中繼協議是一種統計復用的協議,它在單一物理傳輸線路上能夠提供多條虛電路。每條虛電路用數據鏈路連接標識來標識,DLCI只在本地接口和與之直接相連的對端接口有效,不具有全局有效性,即在幀中繼網絡中,不同的物理接口上相同的DLCI并不表示是同一個虛電路。幀中繼技術主要優點是以光纖作為傳輸媒體,傳輸質量高,誤碼率低,網絡吞吐量大,網絡資源利用率高。主要缺點是幀中繼不適合傳輸實時信息,對傳輸線路質量和終端智能化程度要求都高。
2.5 ATM異步傳輸模式
ATM異步傳輸模式是用作寬帶綜合業務數字網的復用、傳輸和交換模式。ATM綜合了分組交換的高效率和電路交換的高速度的優點,采用面向連接的快速分組交換技術。ATM信元的長度是固定的,即53個字節。其中5個字節是信頭,48個字節是信息段。信頭包含各種控制信息,主要是信元的目的地址,維護信息,優先級,信頭的糾錯碼。信息段包含用戶數據。ATM交換特點:基于統計時分復用;采用面向連接的工作方式;信元長度固定;信頭簡化,以減少處理開銷。
3新數據通信交換技術的發展
隨著光通信技術的發展,光纖信道傳輸容量得到了大幅度提高,基于此交換技術迎來了新的發展契機。可以將通信網絡發展分為三個階段:即電傳輸和交換階段、光傳輸和電交換階段、光傳輸和交換階段。
3.1電傳輸和交換階段
傳統通信網絡都是處在電傳輸和交換階段,其交換技術涵蓋了以上介紹的任何一種技術。
3.2光傳輸和電交換階段
以光纖為傳輸介質,數據是以光信號在物理信道上進行傳輸,而中繼節點只能針對電信號進行處理,這樣就要求在傳輸線路和中繼節點接口位置安裝光電和電光轉換裝置。
3.3光傳輸和交換階段
數據傳輸和交換都以光信號在信道上進行,只有在終端處表現為電信號,以便信息處理。由于技術限制導致出現了光信道空閑而交換節點飽和現象。原來傳輸信道網絡瓶頸轉移到了交換節點處,為了克服分組交換節點網絡瓶頸,開始陸續提出了一些新交換技術,并逐步走向了商業上使用中,如光路交換和光包交換等。
關鍵詞：局域網；網絡安全；保密
一、局域網的概念及結構
局域網（Local Area Network）是一種連接范圍較小的網絡，是在一個有限范圍內將多個獨立的計算機系統連接起來，并在相關軟件的支持下，實現數據通信和資源共亨的計算機網絡系統。[1]局域網有星型拓撲結構、總線拓撲結構、環形拓撲結構、樹型拓撲結構、網狀拓撲結構、蜂窩拓撲結構、混合型拓撲結構和衛星通信拓撲結構8種基本結構。
二、農村局域網網絡安全的定義及基本要素
盡管計算機網絡安全的具體含義隨著“角度”的變化而變化，但計算機網絡安全的基本概念至今還未變化，通常是指通過采用各種技術和管理措施，使網絡系統正常運行，從而確保網絡數據的可用性、可控性、完整性、可審查性和保密性五個基本要素。
三、防火墻技術在局域網中的作用以及防火墻的基本類型
1.防火墻的概念及作用
要弄清防火墻在局域網中的作用，首先要知道什么是防火墻？防火墻是指設置在不同網絡或網絡安全域之間的一系列部件的組合；防火墻總體上分為數據包過濾、應用級網關和服務器等幾大類型。[2]防火墻具有以下功能：
防火墻通過關閉不適用的端口，進行網絡通信和掃描，過濾一些網絡攻擊，從而防止來自不明入侵者的所有通信，以便達到網絡的安全。
2.防火墻的類型
由于防火墻的產品非常多，所以防火墻的劃分標準也比較復雜，通常防火墻的分類為：
（1）根據防火墻結構分為單一主機防火墻、路由器集成式防火墻、分布式防火墻三種。
（2）根據防火墻技術通常把防火墻分為“包過濾型”和“應用型”。
（3）根據硬件、軟件把防火墻分為軟件防火墻、硬件防火墻、芯片級防火墻。
四、防范內部攻擊，保障局域網安全
1.小心局域網終結者
我們已經很方便使用局域網共享資源，在日常生活和工作中，但大多數用戶或多或少會碰到這種情形。
在共享其他計算機上的共享資源時，卻無緣無故從網絡中斷開了，可過一會兒又通了。這到底是什么回事？可能是局域網某一用戶在用“局域網終結者”把你的計算機從網絡中強行斷開了！下面是局域網終結者的工作原理：
用于構造虛假ARP包來欺騙網絡主機，使得被指定的主機從網絡中被斷開；程序只對以路由作為劃分的同一局域內主機產生作用。使用方法也非常簡單，將目標IP地址加入到阻斷列表中即可。[3]如果退出程序或將目標IP從列表中移除后，目標主機將在30至60秒后恢復正常工作（有的系統可能需要更長時間）。
2.防范共享資源入侵
通常學校局域網中的服務器使用的是Win 2000 Server/XP系統，而客戶端（學生機）計算機使用的操作系統有Win 98 XP等。通常Win 2000/XP采用默認共享方式來方便遠程維護，但這會對有些外來者入侵，那么我們怎么關閉默認共享，防止病毒感染呢？可通過修改注冊表來關閉默認共享，具體方法如下：打開注冊表編輯器，并按照以下方式設置鍵值HKEY_L0CAl_MACHINE---SYSTEM--CurrentControlSet---Services---lanmanserver--新建Autoshareserver的DWORD值，并設鍵值為0。重新啟動計算機后就關閉了默認共享。
3.抵擋Ping洪水攻擊
WINDOWS提供的Ping的工作流程：首先，主機A發送ICMP 8，0報文給主機B；其次，主機B回送ICMP 0，0報文給主機A。
ping其實算是計算機中的一個程序，一個可以直接在運行中ping，它在ping對方網址的時候會發出一個請求信息，對方返回，計算延時。用PING可以檢查網絡連通性，也能看出PING出網絡中其他計算機的IP地址。
五、局域網病毒入侵原理及特點
1.局域網病毒傳播方式包括：
（1）病毒通過優盤、移動硬盤、郵件、網絡等途徑在工作站中傳染，等局域網絡運行從而傳染給服務器。
（2）病毒先在工作站內存駐留，等局域網中計算機運行時在直接通過映像路徑傳染到服務器中。
（3）計算機病毒在網絡上傳播的途徑是工作站—服務器—工作站。
（4）在無盤局域網中，病毒一般先感染有盤網絡中的計算機，當其運行網絡盤上的一個帶毒程序時，便將內存中的病毒傳染給該程序或通過映像路徑傳染到服務器的其他文件上。
2.局域網病毒具有可傳播性、可執行性、破壞性、難于徹底清除、破壞性大、可激發性、潛在性、感染速度快、擴散面廣、傳播的形式復雜多樣等特點。[4]
六、局域網防范措施
根據計算機病毒入侵原理和特點，局域網需要建立多層次的、立體的病毒防護體系，通常在學校局域網中采用以下幾種方式來防止局域網安全：
（1）安裝好殺毒軟件和防火墻并及時更新。
（2）養成良好的上網習慣，不去點擊一些不良網站和郵件。
（3）定期殺毒，及時給系統打好補丁。
（4）學習網絡安全知識，遠離黑客工具。
（5）在網絡中安裝有效的專門木馬、間諜軟件或程序的清理軟件，應隨時檢查清理。
（6）采用安全性比較好的網絡瀏覽器，并注意彌補系統漏洞。
七、結語
農村學校的計算機局域網安全技術和病毒防護是一個涉及多方面的系統工程，在實際工作和學習中，不僅要將安全策略、硬件及軟件等方法結合起來而且要綜合運用以上方法，構成一個統一的防御系統。因此，局域網內部安全不是一個單純的技術問題，它涉及整個網絡安全系統。
參考文獻
[1] 高傳善，錢松榮.數據通信與計算機網絡[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2] 李成大，張京.計算機信息安全[M].北京：人民郵電出版社，2004.
關鍵詞：單片機；通信；數據傳輸；數據的幀格式
Abstract: based on the mechanic colleges and universities and related course curriculum present situation, from the basic knowledge system, solve the students in this course, the difficulties encountered in the actual learning process of perspective, discussed the mechanic colleges and universities related in the process of single-chip computer courses teaching as communication way of basic knowledge in this paper, the defects, leading to some of the problems, and according to the characteristics of the mechanic colleges and universities student put forward a solution.
Key words: single chip microcomputer; Communication; Data transmission; The data frame format
中圖分類號：C41文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
正文:
1 概述
單片機課程中涉及到部分通信基礎知識，對于這部分知識的闡述在各類單片機教材中都各不相同。筆者結合自身的教學經驗，對各類教材在關于這部分知識的闡述特點深入研究，發現大部分教材在闡述通信基礎知識時并沒有足夠地考慮到當前技工院校學生在學習單片機課程之前普遍沒有系統全面地學習過通信專業相關知識的特點。同時，由于當前技工院校學生在學習過程中普遍比開設類似課程的本、專科院校的學生在學習上困難更多，更需要循序漸進地引導，在教學過程中對抽象專業知識的學習需要更多時間的特點。筆者認為，在講解單片機課程中涉及到的通信基礎知識的過程中，應該充分考慮到這些特點，在教學方法上作出改進。有些內容的闡述方式也許對于本、專科院校或基礎較好，學習能力強的學生來說顯得有些累贅，但根據筆者自身的教學經驗，這些略顯累贅的闡述方法能在教學過程中解決很多在后續學習中才能顯現的問題，并在學習過程中能起到增加學生信心的作用。本文主要針對單片機課程中涉及到的數據傳輸方式和數據幀格式這兩個問題的闡述方法作出分析并提出新的闡述方案。
2 相關專業開設課程現狀及學生相關知識體系現狀
有些專業開設了通信方面的專業課，但往往晚于單片機課程，有些則根本沒有相關的專業課程。現行的技工院校單片機教材，無論是采用傳統教學方法還是模塊式的教學方法，雖然在相應章節對這部分內容也有簡單概念的說明，但有相對比較零散或是深度不夠的問題，而單片機原理及接口技術課程中不可避免地要用到這些知識，尤其在接口技術這部分還需要學生對相關通信方面的知識有較為深入的理解。所以應該在單片機課程的教學中對這部分通信知識做系統地、有足夠深度的講解，以避免將問題積累在后續教學過程中，給教師和學生都造成不必要的困難，使得單片機這門本身比較難學的課程顯得更加晦澀難懂，相當一部分學生正是由于本文提到的問題在學習單片機課程的中途選擇放棄，給后續其他相關專業課的教學也帶來了很大的困難。
3 分析由于基礎知識不完善導致的問題
對于數據的傳輸方式，部分教材只有簡單地分類說明，沒有深入闡述，如果能有直觀地圖形輔助說明學生理解起來會更加容易。同時也缺乏相應的練習題，使得學生在讀了一遍概念之后用起來仍然不太理解。
對于數據的幀格式，部分教材講解過于簡單，缺乏例子，學生理解起來普遍感到困難。后續的學習中，學生容易把單片機的串行口工作模式與數據幀格式混淆，以至于在學習串行口工作模式時用到幀格式的情況下甚至無法分清到底在學什么，這種情況下往往要回過頭來對幀格式的概念重新進行講解，再加以區分。這就給學生的學習造成了很大困擾，同時教師在反復強調二者區別時也浪費了很多教學時間，并且效果不佳。
所以，如果能在第一次接觸到這些概念時就針對以后可能會出現的問題做一些有針對性的講解和練習，就能在很大程度上避免這類問題的出現。
4 解決方案
基于以上分析，如果能在第一次接觸到這些概念時就針對以后可能會出現的問題做一些有針對性的講解和練習，就能在很大程度上避免這類問題的出現。所以，筆者對提到的兩部分內容提出以下闡述方案。
4.1通信的概念及通信方式的分類
計算機與外界的信息交換稱為通信。
通信按照通信方式分為并行通信和串行通信。并行通信是指數據的幾個位同時發送或接收。串行通信是指數據的位按順序逐位依次發送或接收。單片機與上位機或設備的通信方式普遍采用串行通信的方式。
例1：數據10110101B從A端發送到B端，若采用并行通信的方式，發送過程示意圖如圖1所示，八位數據同時從A端發往B端，B端同時接收這八位數據；若采用串行通信的方式，發送過程示意圖如圖2所示，八位數據按從低位到高位的順序逐位依次從A端發往B端，B端也按從低到高的順序逐位依次接收。
圖1
圖2
引導學生思考以下問題：
1）上例中完成數據傳輸，用并行通信方式與用串行通信相比哪種方式所用的時間多?
2）圖1中要實現數據同時傳送，需要幾條線？圖2中數據逐位傳送，需要幾條線？
基于技工院校學生的學習特點，對于基礎概念的解釋應盡可能地詳細并淺顯易懂，同時要有一定的深度。把并行通信和串行通信的概念用示意圖表示，使得學生在學習的過程中對這兩個概念有更形象、具體的理解，避免由于沒有明確理解兩個概念而無法理解單片機的通信方式。
在以上聯系的基礎上再對并行通信與串行通信進行比較，闡述方式如下：
1）并行通信的速度比串行通信的速度快；
2）并行通信的線路鋪設費用高，需要鋪設與同時傳輸的數據位的位數相等的連接線，適用于近距離數據傳輸。串行通信的線路鋪設費用相對較低，只需一條發送數據的線和一條接受數據的線，也可以發送和接收共用一條連接線，適用于遠距離數據傳輸；
3）并行通信線路的鋪設相對復雜，系統可靠性相對較差，適合于近距離數據通信；串行通信線路的鋪設相對簡單，系統可靠性相對較高，適合于遠距離數據通信；
串行通信又可分為同步通信和異步通信。異步通信從傳輸方式的角度又分為單工、半雙工及雙工。MCS—51系列單片機采用的是串行異步雙工的通信方式。
4.2 數據的幀格式
對于單片機通信中的四種幀格式，大部分教材都有詳細的描述，但普遍缺乏圖示和例題。在此僅以其中的模式1為例提出新的闡述方案。
模式1
在串行通信模式1中，一幀數據共有10位，其中包括1位起始位（低電平信號），8位數據位和1位停止位（高電平信號），結構如圖3所示：
圖3
例2：假設有一組數據：10010011B要從A發往B，幀格式采用模式1，請將數據發送時一幀數據的具體內容填入下面的表格中：
對于模式0、模式2及模式3也采用相同的方法闡述。
5 新方案解決問題的效果
通信概念及分類方式的闡述方案中，針對技工院校學生的學習特點，對通信的概念和分類通過循序漸進、輔以圖示的方式做了闡述。這話闡述方式的特點是針對技工院校部分專業學生在學習單片機課程之前并沒有接觸過通信相關課程的情況，在闡述通信的概念和分類時能輔以淺顯易懂的例題，在實際教學過程中使得學生在學習這些概念時能及時清晰地理解概念的含義，避免了在后續的諸如單片機串口讀寫操作等涉及到其它較復雜概念的問題中還要一并解決闡述通信基本概念時遺留的問題，在一定程度上可以避免學生在學習串口操作時的才意識到之前的通信基本概念還沒搞清，胡子眉毛一把抓，增加學習難度，給后續概念的學習造成困難。
數據幀格式的闡述方案中，由于引入示意圖，使得學生對于單片機串行通信采用的幀格式中四種模式的理解更加直觀。及時補充的相應例題也起到了引導學生在接受概念的同時主動思考的作用，加深學生的理解。另外，筆者在實際教學過程中發現，由于單片機的串行口工作模式也有四種，分別是模式0、模式1、模式2和模式3，四種模式的命名方式與數據幀格式的四種模式一模一樣，使得部分學生在學習時對兩組概念發生混淆。而對數據幀格式的闡述采用新方案后，也能在很大程度上起到避免兩組概念混淆的作用。
參考文獻：
[1]勞動和社會保障部教材辦公室.單片機原理及接口技術[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2004年
