第6章廣域安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信技術(shù)解析

1、第2章廣域同步測(cè)量與通信技術(shù)2.1廣域測(cè)量系統(tǒng)中的通信技術(shù)數(shù)字通信根本概念和理論1. 數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖2-16給出了一個(gè)完整的數(shù)字通系統(tǒng)的模型數(shù)數(shù)伺fn字字道調(diào)解譯譯制調(diào)碼器器器碼器噪聲圖2-16數(shù)字通信系統(tǒng)的模型信源可以是數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像。如電力系統(tǒng)的電壓和電流信號(hào)等。信源編碼包含模擬信號(hào)的數(shù)字化和信源壓縮編碼兩個(gè)范疇。模擬信號(hào)的數(shù)字化主要有脈沖調(diào)制PCM等,這種變換提高了通信質(zhì)量，是靠擴(kuò)大傳輸頻帶換來(lái)的。信源壓縮編碼是對(duì)信源進(jìn)行處理，把信號(hào)能量集中起來(lái)縮窄占據(jù)頻帶，從而提高了通信的有效 性。這些編碼方法有預(yù)測(cè)編碼、變換編碼等。信道編碼是指采用過失控制技術(shù)，把可控的冗余碼參加二進(jìn)制序列，從

2、而提高了傳 輸可靠性,減少誤碼的影響。調(diào)制器主要完成了信號(hào)頻譜的搬移，將低頻信號(hào)調(diào)制到高頻通道去傳輸。數(shù)據(jù)信號(hào)在信道中傳輸分為兩種：一是異步傳輸，二是同步傳輸2. 編碼與調(diào)制數(shù)據(jù)在傳輸之前 ，必須被編碼 ，以適應(yīng)傳輸介質(zhì)和接收機(jī)的要求。 這些包括 ：防止 直 流分量、在接收端提取時(shí)鐘、克服噪聲干擾以及適應(yīng)信道帶寬。通信網(wǎng)中常用的一些數(shù)字信號(hào)編碼格式有 ： 歸零碼、非歸零碼、非歸零翻轉(zhuǎn) 碼、曼 徹斯特碼、曼徹斯特差分碼以及裂相碼等。采樣上述碼的原因主要有一下幾個(gè)方面 ：?從信號(hào)頻譜角度考慮 ：因?yàn)闇p少高頻分量 ，所以要求縮短帶寬。減少低頻分量 ， 特 別是直流分量 ，因?yàn)橥ㄐ怕窂娇赡苡龅阶儔浩骱?/p>

3、線圈。?從同步和接收端提取時(shí)鐘的角度考慮 ：有些編碼技術(shù) ，如曼徹斯特碼 ，可以固定 地 為接收機(jī)提供關(guān)于每一比特的起始和停止信息 ，因此防止需要單獨(dú)的時(shí)鐘信道。?糾錯(cuò)和抗干擾性考慮等。在模擬信道中傳輸數(shù)字信號(hào) ，必須把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬形式 ， 才能在模擬信道 中 進(jìn)行傳輸。實(shí)現(xiàn)上述信號(hào)轉(zhuǎn)換 ， 通常采樣調(diào)制解調(diào)器。對(duì)于正弦載波信號(hào) ，有三種調(diào)制技術(shù) ： 數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)頻和數(shù)字調(diào)相。3. 信道帶寬和信道容量在給定帶寬上能夠傳送的最大信息速率依賴于所傳送信號(hào)的能量和信道噪聲特 性。 信息的最大傳輸速率又稱為 信道容量用C表示，單位bit/s。信道帶寬用B表示，單位Hz。Shannon 的信道

4、容量定理指出 ：可以找到這樣一種技術(shù) 理論上稱為編碼技術(shù) ，當(dāng) 信息速率 小于或等于信道容量 C 時(shí),通過它可以以任意小的錯(cuò)誤概率傳送信息。相反，當(dāng)信息速率大于信道容量時(shí) ， 那么不能找到這樣一種編碼技術(shù)。信道容量和帶寬的關(guān)系 ：2log (1/ C B S N =+式中，N為信道帶寬內(nèi)總的噪聲能量，而/S N為信號(hào)與噪聲之比。該公式只適 應(yīng)于 具有高斯噪聲特性的信道。 4.多路復(fù)用多路復(fù)用是把許多信道聯(lián)合起來(lái) ，并在實(shí)際信道中傳輸 ， 在接收端通過分解將原 來(lái) 信道的分隔 并恢復(fù)出來(lái)。多路復(fù)用的主要目的是有效的利用帶寬。 常用復(fù)用方 式有兩種 ： 一是時(shí)分多路制 (TDM ,二是頻分多路制

5、(FDM。 5.誤碼處理在接收端 ,無(wú)論信號(hào)在有線信道上還是在無(wú)線信道上傳輸 ，都有噪聲伴隨。當(dāng)接 收的 信號(hào)被接收機(jī)各級(jí)處理時(shí) ， 如濾波、放大、解調(diào)等 ， 每一級(jí)都在信號(hào)上疊加上附 加的噪 聲。如何檢測(cè)出這些 過失 ？研究者已經(jīng)創(chuàng)造了很多用于檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的碼。這些碼的根本設(shè)計(jì)思想是 ：在輸入的數(shù)據(jù)流中參加多余的比特 ， 通過多余的比特來(lái)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。檢測(cè)碼有奇偶校驗(yàn) 碼; 糾錯(cuò)碼的例子有漢明碼、 BCH 碼以及卷積碼等。 在電力系統(tǒng)通信中常用的檢 測(cè)碼和糾 錯(cuò)碼有奇偶校驗(yàn)碼、和校驗(yàn)碼以及 CRC 等。6. 光纖通信根底 1 光數(shù)字通信系統(tǒng)根本的光纖通信系統(tǒng)使用強(qiáng)度調(diào)制( IM 和直接檢測(cè) (D

6、D 方法。實(shí)際上所有當(dāng)前 采 用的系 統(tǒng)都是強(qiáng)度調(diào)制和直接檢測(cè)系統(tǒng) ， 如圖 2-17。該系統(tǒng)包括一個(gè)激光器或發(fā)光二極管 (LED光源、光纖及PIN或雪崩光電二極 管(APD光接收機(jī)。當(dāng)前大多數(shù)光系統(tǒng)是數(shù)字系統(tǒng)。一個(gè)高性能的光數(shù)字系統(tǒng)通過無(wú)中繼長(zhǎng)距離可以傳輸數(shù)Gbit/s光信號(hào)。這樣一套系統(tǒng)通常采用單模單頻激光器、單模光纖及PIN接收機(jī)。發(fā)射機(jī)將待傳輸?shù)碾娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，可以米用直接調(diào)制光源或通過外調(diào)制器的 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換。直接調(diào)制比擬簡(jiǎn)單，但會(huì)引起發(fā)射光波譜的展寬，即頻率啁啾。 頻率啁啾與光纖中的群速度色散相互作用，嚴(yán)重影響光脈沖形狀，使系統(tǒng)性能下降。外調(diào)制可以減小甚至消除頻率啁啾，因

7、而更加適合于在長(zhǎng)距離無(wú)中繼和高信息速率 的系統(tǒng)中應(yīng) 用。最常用的外調(diào)制器是利用電光效應(yīng)制成的。信道是光纖。光纖的兩個(gè)主要參數(shù)是衰減和色散。這兩個(gè)參數(shù)都會(huì)限制無(wú)中繼距離光信號(hào)的傳輸。最后，接收機(jī)包括光電檢測(cè)器，一般是PIN或APD ,把輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信 號(hào)。 因?yàn)殡娦盘?hào)可能非常微弱且有失真，所以在進(jìn)入判決器之前，必須經(jīng)過放大和均衡。在判決 器中，信號(hào)抽樣并與一個(gè)適當(dāng)?shù)拈T限比擬，從而恢復(fù)出所發(fā)送的信息比特。2有關(guān)光纖 通信的根本概念折射率： 光在真空中的傳輸速度c,同光在介質(zhì)中的傳輸速度v的比值稱為折射率n當(dāng)入射角比臨界角大時(shí) ，不存在折射光速 ，所有的入射光功率都反射會(huì)介質(zhì)。這 種 現(xiàn)象稱為

8、全內(nèi)反射。 衰減 ：光在光纖中傳輸時(shí) ，因光散射和吸收現(xiàn)象引起光信號(hào)的損耗 ，稱為光纖衰減。光 纖 對(duì)傳輸距離 的影響 ，比發(fā)射機(jī)輸出功率或接收機(jī)靈敏度對(duì)傳輸距離的影響要大的 多。 色散 ：不同的光的分量 或不同的頻率 ，或顏色等 ，通常以不同的速度在光纖中傳輸。 這 個(gè)現(xiàn)象稱 為色散。當(dāng)復(fù)合光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí) ，由于光纖色散的影響 ，信號(hào)可能 失 真。如果光纖可傳輸幾個(gè)模 ，那么起主要作用的色散機(jī)理是模式色散或模間色散 即 不同 的模以不同的速度傳輸引起的色散。如果是單模光纖 ， 那么起主要作用的色散機(jī) 理是模式 色散色度色散。 啁啾 ：當(dāng)激光器被調(diào)制時(shí) ，即激光器的電流在改變 ，激光器功

9、率和頻率都會(huì)改變。這種 現(xiàn) 象稱為 啁啾。在強(qiáng)度調(diào)制系統(tǒng)中 ，啁啾通常產(chǎn)生不利的影響 ： 啁啾展寬激光器譜 線, 因而通過光纖色散使 傳輸輸出失真。然而 ，啁啾在頻率調(diào)制系統(tǒng)中使有益處的。 3 光纖 帶寬對(duì)光通信一般都采用多信道傳輸信息。采用多信道通信系統(tǒng)的原動(dòng)力是巨大的 光纖 的有效帶 寬。對(duì)石英單模光纖 ， 光纖衰減與光載波波長(zhǎng)的關(guān)系曲線 ， 如圖 2-18丄11丄1 1- 一1L213；1 AL51 60.10.21 損耗dB/km圖2-18在普通石英單模光纖中信號(hào)衰減與波長(zhǎng)的關(guān)系光纖有兩個(gè)損耗極小值，一個(gè)在1.3m涮寸近，損耗更低的一個(gè)在1.55m怡附 近。在1.55m p波段，它大約

10、提供25000GHZ帶寬。在不考慮光纖損耗對(duì)傳輸?shù)南拗茣r(shí)，光纖的寬帶特性意味著1.55m出勺單一載波能夠以25000Gbit/s的比特率進(jìn)行基帶調(diào)制， 占據(jù)1.55m卩附近25000GHz的帶寬。雖然，當(dāng)前的光纖器件不可能到達(dá) 這么高的比 特率，激光器、外調(diào)制器、開關(guān)和檢測(cè)器的帶寬充其量不超過100GHz ;事實(shí)上當(dāng)前實(shí)際數(shù)據(jù)鏈路層的比特率明顯低的多，可能每個(gè)信道不超過10Gbit/s。因此，單路高速信道只不過利用了光纖帶寬的極小一局部。4電路交換和分組交換在網(wǎng)絡(luò)通信中，信息傳輸時(shí)主要有兩種交換方法：多路交換和分組交換。電路交 換：在電路交換中，如果用戶A想和用戶E通信,那么用戶A想用戶E發(fā)送

11、一個(gè)請(qǐng) 求信 號(hào)，要求開始數(shù)據(jù)傳輸。假設(shè)用戶E可以進(jìn)行互聯(lián)，它就接收用戶A的請(qǐng)求，然后用戶A 就可以開始傳輸數(shù)據(jù)。這個(gè)請(qǐng)求稱之為 握手。一旦傳輸開始，這兩個(gè)用戶 之間就在網(wǎng)絡(luò)中建立了一條固定的路徑 或線路，直到其中的一個(gè)用戶中斷這條通信 線路為止電路交換網(wǎng)容易實(shí)現(xiàn)和控制。多路交換強(qiáng)調(diào)一條透明的數(shù)據(jù)管道，其建立和撤除時(shí)間都較長(zhǎng)，更適合低速長(zhǎng)時(shí)間傳輸。分組交換：分組交換網(wǎng)部需要具有專用帶寬的鏈路。每個(gè)用戶都是以分組的形式傳輸數(shù)據(jù)。在通常的網(wǎng)絡(luò) 中，每個(gè)數(shù)據(jù)分組有一個(gè)標(biāo)記，即一組特定的比特，它一般在分組 的 開頭，用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)的同 步,以及提醒接收機(jī)一個(gè)分組快要到達(dá)；還有分組信 頭比 特，它包括

12、為網(wǎng)絡(luò)交換提供的目的地址和 路由信息;以及用戶產(chǎn)生的端到端數(shù) 據(jù)有效載 荷。如圖2-19。信頭標(biāo)志圖2-19數(shù)據(jù)分組的根本結(jié)構(gòu)一個(gè)分組在成功地到達(dá)它的目的地址之前 ，可能要經(jīng)過很多中間交換節(jié)點(diǎn)。任何分組為到達(dá)目的地址可能需要經(jīng)歷數(shù)次路由選擇，這取決于具體網(wǎng)絡(luò)和不同線路的有 效帶寬。在這種情況下，需要給每一個(gè)分組加上序列號(hào)，從而確保這些分組沒有按順序 到達(dá)目的地時(shí)也不至于被錯(cuò)判。每個(gè)傳 輸?shù)姆纸M只占光纖線路有效帶寬的一小局部。如果沒有分組可供傳輸，可以把光纖鏈路中的帶寬分配給其它用戶的分組傳輸。所以，分組交換有效的充分利用了有效帶寬 一一帶寬僅僅用來(lái)傳輸高速 率數(shù)據(jù)， 線路并不因?yàn)槟硞€(gè)特定的用戶

13、不傳輸數(shù)據(jù)而被迫處于空閑狀態(tài)。5常用的復(fù)用方式在光纖通信中，常用的復(fù)用技術(shù)主要有：時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用、碼分復(fù)用和空分 復(fù)用幾種。時(shí)分復(fù)用-TDM大多數(shù)情況下，光網(wǎng)絡(luò)可以仿照電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)絕 大 多數(shù)使用TDM技術(shù)。一芯光纖中能攜帶許多時(shí)分復(fù)用信道。其中每個(gè)信道在一 個(gè)指定 時(shí)間間隙中傳送他的 數(shù)據(jù)，這個(gè)間隙也用來(lái)識(shí)別發(fā)送者或接收者的地址。圖2-20給出了一條典型的TDM鏈路，其中N個(gè)發(fā)射機(jī)由一個(gè)快速?gòu)?fù)用器定時(shí)依次查詢并發(fā)送它們的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)信頭數(shù)抵連接A4XI ! 01 I I|：匕 坡?lián)洌横奉^ 標(biāo)爲(wèi)譏 一 IX_i|A1o i L1:tt11 111數(shù)據(jù)京頭iD E

14、F大帶寬傳輸媒介速?gòu)?fù)用開關(guān)解復(fù)用開關(guān)圖2-20 TDM比特交織的概念如果一個(gè)時(shí)隙代表發(fā)送者的地址，那么解復(fù)用器那么應(yīng)該是：在一個(gè)指定的接收節(jié) 點(diǎn),2-20中的復(fù)用技術(shù)可采僅僅能接 收一個(gè)與所期望的發(fā)送者相關(guān)的特定時(shí)隙。圖取比特交織或 分組交織。在比特交織方式中 ，復(fù)用器查詢完一個(gè)節(jié)點(diǎn)的單一比 特 后， 再查詢下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果 N 個(gè)用戶相共用同一條大帶寬的光媒介 ，為了復(fù)用必須將每個(gè)發(fā)射機(jī)的比特時(shí)間分成N個(gè)時(shí)隙 ;在分組交織方式中 ，復(fù)用器用一個(gè)完整的分組時(shí)間 ，查詢一個(gè)節(jié)點(diǎn)后再查詢 下 一個(gè)節(jié)點(diǎn)。TDM的傳輸比特率TDM B ,與每個(gè)信道的比特率ch B和用戶數(shù)N的關(guān)系為：TDM ch B

15、N B = ?TDM 傳輸對(duì)輸入比特同步有著嚴(yán)格的要求。TDM 有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn) :i 輸出端口沒有爭(zhēng)用問題。因?yàn)槊總€(gè)比特占用它自己的 時(shí)隙, 因而在 任何指定的瞬間只會(huì)有一個(gè)高速率信號(hào)。 ii 低速光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單 并且與電網(wǎng) 絡(luò)非常類似。TDM的主要缺點(diǎn):i如果每個(gè)用戶本身是高速的，而且用戶比擬多，那么TDM傳輸 需要超高速開關(guān)器件 ii 在很高速率時(shí) ，網(wǎng)絡(luò)的控制、穩(wěn)定性和電處理很難實(shí)現(xiàn)好 的性能。 短脈沖的傳輸 受光纖色散和非線性效應(yīng)的影響很明顯。 波分復(fù)用 -WDM波分復(fù)用是在一芯光纖中同時(shí)傳輸幾個(gè)基帶調(diào)制的信道 ， 而每個(gè)信道處在不同 的 波長(zhǎng)上。 N 個(gè)不同波長(zhǎng)的激光器可以工作在

16、較低的 Gbit/s 速率上 ,但是整個(gè)系統(tǒng) 的傳輸 速率那么是單個(gè)激光器傳輸速率的 N 倍,大大增加了系統(tǒng)傳輸容量。 WDM 信道在波長(zhǎng)上有 一定的間隔 ， 以防止由于非理想光 濾波器解復(fù)用時(shí)帶來(lái)的串話。如 圖 2-21 為波分復(fù)用 原理。圖2-21 一個(gè)簡(jiǎn)單的 WDM系統(tǒng)框圖N個(gè)不同的波長(zhǎng)信號(hào)可以獨(dú)力地進(jìn)行路由選擇和檢測(cè) ，波長(zhǎng)可以作為源、目的或 者路由的標(biāo)識(shí)地址和路徑。因此，為了允許特定波長(zhǎng)的傳輸、恢復(fù)和路由，器件必須是 具有波長(zhǎng)可選擇性。6碼分復(fù)用-CDMCDM方法是每個(gè)信道不是占用一個(gè)給定的波長(zhǎng)、頻率或時(shí)隙，而是以這個(gè)信道特 有的編碼脈沖序列方式來(lái)傳送比特信息。這種編碼傳輸是由一個(gè)與

17、時(shí)間有關(guān)的 短脈沖 序列來(lái)完成的。這些短脈沖處在較長(zhǎng)的比特時(shí)間中的切普時(shí)間里。每一個(gè)信道都有各自特定的碼子，而所有的信道可以在同 一芯光纖中傳輸并異步解復(fù)用。編碼的結(jié)果是每個(gè)信道的帶寬變寬了 ，或擴(kuò)展了，這種現(xiàn)象稱作擴(kuò)頻傳輸。如圖2-0 1 0HK(a22說(shuō)明了碼分復(fù)用的例子* Wt關(guān)n*上b用不同程度的光纖延遲線對(duì)光比特進(jìn)行編碼解碼圖2-22碼分復(fù)用的例子圖2-22中a顯示了單個(gè)比特時(shí)間如何分成 M個(gè)切普時(shí)隙。在這些切普時(shí)隙里 為每 個(gè)用戶分 配一個(gè)由1和0組成的特定碼。N個(gè)用戶需要N個(gè)地址碼。每個(gè)發(fā) 射機(jī)必須在 每個(gè)比特時(shí)間內(nèi)是一個(gè)給定的目地址編寫正確的序列。每個(gè)目的接收機(jī)，其硬件正好是發(fā)

18、射機(jī)編碼硬件的反演，將方案到達(dá)該目的地的數(shù)據(jù)解碼，而不會(huì)對(duì) 其它目的地的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。如果解碼器是發(fā)射機(jī)編碼硬件 的準(zhǔn)確反演，那么輸出將產(chǎn)生一個(gè)叫做自相關(guān)的光信號(hào)尖峰。如果這個(gè)自相關(guān)信號(hào)超過一定的閥值水平，將在接收機(jī)里觸發(fā)一個(gè)檢測(cè)到的比特1。否那么，為0。為了將可能的來(lái)自其它信道的互相關(guān)功率降至最低，每個(gè)比特需要比2log N更多的切普。增加每比特的切普數(shù)目，將使任何所選信道的切普在解碼器匹 配的可能性減至最小。如果幾個(gè)信道同時(shí)在同一光纖上傳輸，雖然信道有彼此不同的碼，但它們的頻譜將是重疊的。解碼是時(shí)域的，而不是頻域的CDM的優(yōu)點(diǎn):i解碼可以異步地進(jìn)行；ii提高了傳輸?shù)谋Ｃ苄?。主要時(shí)由于 1信

19、 號(hào)的 頻譜時(shí)如此之寬，以致窄帶噪聲和干擾信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸和恢復(fù)沒有什么明顯的影響。2數(shù)據(jù)只能由一個(gè)專用的解碼序列或密鑰來(lái)恢復(fù)。CDM的缺點(diǎn):i用戶數(shù)的限制切普時(shí)隙的限制；ii系統(tǒng)速度的限制；iii壊形X星形C 編碼器和解的光分束損耗很高7空分復(fù)用-SDMSDM是由不同的空間位置即不同的輸出光纖，進(jìn)行確定信道路由。如圖2-23所 示。圖2-23 1陳空間復(fù)用器的例子把光纖的輸出分成N個(gè)不同并行光束路徑。N條輸出光束中的每一條都經(jīng)過 一次光 調(diào)制開關(guān)，然后耦合到不同的輸出光纖中。通過控制每一個(gè)光調(diào)制器的透射 率,輸入光纖 上的信號(hào)可以傳送到 任何一個(gè)光纖輸出端口。更廣泛的說(shuō)，N個(gè)光纖 輸入端口通

20、過一個(gè) 2N光開關(guān)陣列可以與N的光纖 輸出端口實(shí)現(xiàn)完全互聯(lián)。廣域通信網(wǎng)絡(luò)1. OSI模型在電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制于管理中，計(jì)算機(jī)于通信網(wǎng)絡(luò)已是必不可缺少的東西，而信通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)息通信網(wǎng)絡(luò) 那么是電力系統(tǒng)信息化運(yùn)行、控制與管理的基石 體系結(jié)構(gòu)是建立信息網(wǎng)絡(luò)的根底。通信協(xié)議是一個(gè)系統(tǒng)與其它系統(tǒng) ，為了進(jìn)行順利的通信而規(guī)定的規(guī)那么 ( 通信規(guī) 那么。 如:根本數(shù)據(jù)傳送控制規(guī)程 (DTC 和高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程 ( HDLC 以及公 共分組 交換網(wǎng)協(xié)議 ( X.25 等就是典型的協(xié)議的例子。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)、 終端及運(yùn)行的軟件的功能和作用構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 總體 其根本元素是通信功能的層次化。層次

21、化的優(yōu)點(diǎn)是：通過適當(dāng)分割通信功能,可以明 確定義大規(guī)模通信系統(tǒng)的功能 ； 構(gòu)成通信系統(tǒng)的存儲(chǔ)器及各種硬件、軟件等管理主體由什么通信功能來(lái)?yè)?dān)任，分工更明確；各層之間相互獨(dú)力，某一層的變動(dòng)不會(huì)影響其 它層。1979 年 CCITT 和 ISO 為了是異構(gòu)機(jī)種之間通信成為可能 , 認(rèn)為有必要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò) 體 系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) 化， 因此，兩者開始了 OSI 標(biāo)準(zhǔn)化工作。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算機(jī) 信 息處理和通信網(wǎng)中的 通信處理兩者結(jié)合的領(lǐng)域。OSI 參考模型共有 7 層,每層都有自己的功能和協(xié)議。下面簡(jiǎn)單介紹每層的功能： 物理層物理層主要討論在通信線路上比特流的傳輸問題 ，這一層協(xié)議描述傳輸?shù)碾姎?的、 機(jī)

22、械的、功能的和過程的特性。其典型的設(shè)計(jì)問題有 ： 信號(hào)的發(fā)送電平、碼 元的寬度、 線路碼型、網(wǎng)絡(luò)連接器 插腳的數(shù)量、插腳的功能、物理連接的建立和 終止以及傳輸方式 等。如 RS232 接口。 鏈路層鏈路層主要討論在數(shù)據(jù)鏈路中幀流的傳輸問題。這一層協(xié)議的內(nèi)容包括 ： 幀的格式、幀的類型、比特填充技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈路的建立和終止、信息流控制、過失控 制，向 網(wǎng)絡(luò)層報(bào)告一個(gè)不可恢復(fù)的錯(cuò) 誤。這一層的目的是保證相鄰的站與節(jié)點(diǎn)或節(jié) 點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之 間的準(zhǔn)確地、 有次序地和有節(jié)奏地傳輸數(shù) 據(jù)。典型地例子 ： HDLC 。 網(wǎng)絡(luò)層使用數(shù)據(jù)網(wǎng) 分組網(wǎng)或交換網(wǎng)、 網(wǎng)等各種通信網(wǎng) ，與通信對(duì)方系統(tǒng)之間建 立的 通信路徑 ，

23、為此而進(jìn)行的中繼、路由選擇管理 ，以保證終端系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳送。 這時(shí) ， 要用最正確的費(fèi)用 ，設(shè)定通信路徑 ，以實(shí)現(xiàn)上面的傳輸層所必需的吞吐量、傳送延 時(shí)等功 能。 傳輸層通過兩側(cè)的終端系統(tǒng) ，在通信進(jìn)程間進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)傳送 ，其正確性是由這一層 來(lái) 保證的。因此 ， 本層要保證連接系統(tǒng)的通信網(wǎng)的質(zhì)量。當(dāng)傳送出錯(cuò)概率高時(shí)，要通過檢錯(cuò)、恢復(fù)等手段提高數(shù) 據(jù)傳送的可靠性。 對(duì)話層在進(jìn)程之間進(jìn)行通信時(shí) ，通常時(shí)通過相互同步 ，來(lái)傳送有一定含義的信息的。例 如 在傳送較長(zhǎng)的文件時(shí) ， 采用以頁(yè)為單位進(jìn)行確認(rèn) ，確認(rèn)后再傳下一頁(yè)的方法。為此 再本 層要對(duì)進(jìn)程中必要的 信息傳送方式 如半雙工、全雙工的管理

24、及發(fā)送權(quán)的管 理、進(jìn)程間 的同步以及重新同步進(jìn)行管理。 表示層一般地說(shuō) ,每個(gè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是不同的 ，在進(jìn)程間通信時(shí) ，有必要使用雙方 都 能處理的通 用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳送。應(yīng)用層本層是最高層 ，沒有面向上層的效勞定義。因此 ，只把進(jìn)程中與對(duì)方進(jìn)程通信的 部 分放入 OSI 的環(huán)境中 稱為應(yīng)用實(shí)體 ，同時(shí)，對(duì)各種業(yè)務(wù)內(nèi)容的通信功能進(jìn)行管 理。文 件傳送、訪問和管理 ，虛擬終端以及報(bào)文處理都屬于這一層X.25 (3)X.25 (2)ft V瘟賂層 HBSUStR DATA對(duì)話層可表示展傳靜層fill荷踣由的數(shù)據(jù)格式系統(tǒng)A系統(tǒng)B中繼節(jié)點(diǎn)圖2-24 OSI通信的數(shù)據(jù)格式象分組交換網(wǎng)這樣的中間中繼系

25、統(tǒng)，它是一個(gè)只有具有第3層一下功能的模型化 系統(tǒng)。電力系統(tǒng)IEC -60870也只定義了兩層。作一下局部的引言：2. 異步傳輸模式 Asynchronous Transmit Mode, ATM在異步轉(zhuǎn)移模式Asynchronous Transfer Mode, ATM 這項(xiàng)技術(shù)被設(shè)計(jì)和開發(fā)之前,為遠(yuǎn)程通信效勞的網(wǎng)絡(luò)主要有兩類，一是以電路交換為根底的 交換網(wǎng)，另一個(gè) 是異分組交換技術(shù)為根底 的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N -ISDN試圖從用戶 網(wǎng)絡(luò)接口 UNI出發(fā)，將這兩類不同技術(shù)的根底通信網(wǎng)綜合為一體。隨著技術(shù)的演進(jìn)和市場(chǎng)的開展，N -ISDN所能提供的業(yè)務(wù)能力 不斷受到挑戰(zhàn)，而且僅在U

26、NI上實(shí) 現(xiàn)合并，并不能是根底交換網(wǎng)的發(fā)生實(shí)質(zhì)意義上的綜合或融合。作為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)核心技術(shù)之一的 ATM,從根本上改變了在N -ISDN中綜而不合的狀況。 ATM網(wǎng)絡(luò)的根本概念為了支持任何數(shù)據(jù)類型的用戶業(yè)務(wù)，ATM網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是提供一個(gè)高速率、低 延時(shí) 的復(fù)用和交 換網(wǎng)絡(luò)。為此，ATM將用戶的業(yè)務(wù)流拆分或分組成固定的大小信 息單元(即 信元,cell，并以此為根底進(jìn)行復(fù)用和交換等處理。ATM信元長(zhǎng)為53個(gè)八位組，其中5個(gè)用作信元頭，其余48個(gè)為用戶凈荷。ATM網(wǎng)絡(luò)通過信 元頭內(nèi)的虛電路標(biāo)識(shí)符來(lái)識(shí)別一個(gè)信元，并以該標(biāo)識(shí)符經(jīng)高速的 交換 機(jī)，將源自用戶端的信元中繼 傳送到目的端用戶。為了實(shí)現(xiàn)多兆位的轉(zhuǎn)移速率，A TM網(wǎng)絡(luò)對(duì)信元內(nèi)的用戶凈荷不作錯(cuò)誤檢測(cè)，也不 提供重傳業(yè)務(wù)，對(duì)信元頭的處理盡可能低簡(jiǎn)化。信元通過ATM網(wǎng)絡(luò)時(shí)經(jīng)過兩種類型的接口 ，一種位于終端用戶接入到網(wǎng)絡(luò)的接 口