電力系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)通信中的傳輸控制技術(shù)探討

國(guó)網(wǎng)江西上栗縣供電有限責(zé)任公司

摘要：計(jì)算機(jī)通信技術(shù)具有數(shù)據(jù)信息傳遞快、響應(yīng)時(shí)間短、數(shù)據(jù)安全性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，促使其具有良好的應(yīng)用性，在現(xiàn)代化社會(huì)中廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)傳輸是通信系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，限定了網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)功能的正常發(fā)揮。文章主要從計(jì)算機(jī)通信傳輸控制技術(shù)的特點(diǎn)發(fā)展來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的分析和研究，并對(duì)傳輸控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；傳輸技術(shù)；計(jì)算機(jī)通信；差錯(cuò)控制

一、現(xiàn)代通信傳輸控制技術(shù)的發(fā)展

隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)多媒體運(yùn)作需要的第四代移動(dòng)通信開(kāi)始興起，用戶也因此有理由期待這種第四代移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)給我們帶來(lái)更加美好的未來(lái)。隨著移動(dòng)電話迅猛發(fā)展，用戶增長(zhǎng)迅速，傳統(tǒng)的通信模式已經(jīng)不能滿足人們通信的需求，在這種情況下就出現(xiàn)了GSM通信技術(shù)，該技術(shù)用的是窄帶TDMA，允許在一個(gè)射頻（即\"蜂窩\"）同時(shí)進(jìn)行8組通話。針對(duì)gsm通信出現(xiàn)的缺陷，人們?cè)?000年又推出了一種新的通信技術(shù)GPRS，該技術(shù)是在gsm的基礎(chǔ)上的一種過(guò)渡技術(shù)。在這之后，通信運(yùn)營(yíng)商們又將推出EDGE技術(shù)，這種通信技術(shù)是一種介于現(xiàn)有的第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的過(guò)渡技術(shù)，因此也有人稱它為\"二代半\"技術(shù)，它有效提高了GPRS信道編碼效率的高速移動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，它允許高達(dá)384kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以充分滿足未來(lái)無(wú)線多媒體應(yīng)用的帶寬需求。在上述通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上，無(wú)線通信技術(shù)最終將邁向4G通信技術(shù)時(shí)代。

二、計(jì)算機(jī)通信傳輸控制技術(shù)的原理

計(jì)算機(jī)通信的基本原理是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成邏輯信號(hào)，數(shù)據(jù)信息等通過(guò)不同的二進(jìn)制序列來(lái)表示。轉(zhuǎn)換方式是將高低電平表示成二進(jìn)制數(shù)中的1和0，也就是將數(shù)據(jù)以二進(jìn)制中的0和1的比特流的電壓表示，產(chǎn)生的脈沖通過(guò)媒介（通訊設(shè)備）來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到通信的功能，這個(gè)是OSI的物理層，也就是通信控制傳輸技術(shù)的工作原理。

三、計(jì)算機(jī)通信傳輸控制數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)分析

MAC層定義了數(shù)據(jù)包怎樣在介質(zhì)中傳輸。所謂 MAC，是Media Access Control 的簡(jiǎn)稱，中文的解釋為介質(zhì)訪問(wèn)控制子層協(xié)議。MAC 的協(xié)議主要是位于OSI七層協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的下半部分，是一種鏈接和控制物理層的介質(zhì)。本論文主要闡述了MAC層中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，這些技術(shù)又分為主導(dǎo)技術(shù)和輔助技術(shù)。主導(dǎo)技術(shù)主要有令牌控制技術(shù)和總線爭(zhēng)用技術(shù)，輔助技術(shù)必須同主導(dǎo)技術(shù)一起配合使用。本論文介紹數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中的幾種代表性的主導(dǎo)技術(shù)。

1. CSMA 技術(shù)

CSMA 技術(shù)是一種總線爭(zhēng)用技術(shù)，其中文釋義為載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)。CSMA技術(shù)的任何節(jié)點(diǎn)都沒(méi)有特定的發(fā)送時(shí)間，任何節(jié)點(diǎn)都可以隨機(jī)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)；在有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)通過(guò)一套規(guī)則來(lái)定義向總線發(fā)送的優(yōu)先順序。CSMA 規(guī)定：任何準(zhǔn)備向總線發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，都要先檢測(cè)總線是否空閑，如果空閑則可以發(fā)送數(shù)據(jù)。如果總線忙，則要等待一段時(shí)間后重新檢測(cè)總線是否空閑。有三種退避算法可以監(jiān)聽(tīng)總線以決定是否發(fā)送：1-堅(jiān)持算法、P-堅(jiān)持算法和不堅(jiān)持算法。CSMA 技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，比如實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、響應(yīng)及時(shí)，但是隨機(jī)爭(zhēng)用信道使得數(shù)據(jù)的延時(shí)有了很大的不確定性。

2. 差錯(cuò)控制技術(shù)

在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，難免會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)，因此采用何種的差錯(cuò)控制技術(shù)，直接影響了計(jì)算機(jī)通信的傳輸控制。數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中通過(guò)物理層，最先到達(dá)數(shù)據(jù)鏈路層。通過(guò)某種方式，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)會(huì)被進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)，系統(tǒng)會(huì)丟棄查出的出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀。所以數(shù)據(jù)鏈路層往往能夠比其他各層更早地感知丟失數(shù)據(jù)包，并且能夠更快地做出反應(yīng)。

2.1產(chǎn)生差錯(cuò)原因

衰減是指信號(hào)在傳輸過(guò)程將會(huì)有部分能轉(zhuǎn)化為熱能或者被傳輸介質(zhì)吸收，造成信號(hào)強(qiáng)度不斷減弱；在遠(yuǎn)距離通信時(shí)不可忽視應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)立轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)增加強(qiáng)度。

失真是指信號(hào)在傳輸過(guò)程中波形發(fā)生的變化。根據(jù)產(chǎn)生的原因不同分為兩類：振幅失真，由信號(hào)不同的頻率的分量產(chǎn)生不同的衰減所造成；延遲失真，由各頻率分量的傳播速度不一致所造成。

噪聲是指信號(hào)在傳輸過(guò)程中插入進(jìn)來(lái)不希望有的信號(hào)，根據(jù)產(chǎn)生原因分為4類：熱噪聲，由帶電粒子在導(dǎo)電介質(zhì)中的分子熱運(yùn)動(dòng)造成，絕對(duì)存在無(wú)法被消除的；交調(diào)噪聲，通信系統(tǒng)的一些非線性因素造成的不同頻率的分量相互疊加后對(duì)信號(hào)本身的影響；串音，不同信道中的信號(hào)由于電磁輻射造成的干擾；脈沖噪聲，由一些無(wú)法預(yù)知的因素如電火花、雷電等耦合到信號(hào)通路中的非連續(xù)尖峰脈沖引起的干擾。

2.2 差錯(cuò)控制

差錯(cuò)控制是一種在可能情況下盡力恢復(fù)被破壞的數(shù)據(jù)的方法，同時(shí)在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中利用差錯(cuò)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的調(diào)節(jié)，以避免網(wǎng)絡(luò)的擁塞。在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)中常采用的差錯(cuò)控制方法：后向差錯(cuò)控制（BEC）、前向差錯(cuò)控制（FEC）和混合差錯(cuò)控制（HEC）。

2.2.1 后向差錯(cuò)控制

應(yīng)用后向差錯(cuò)控制方法需要一個(gè)雙向通信信道。發(fā)送方，將整個(gè)待發(fā)送的數(shù)據(jù)劃分為獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊，對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行檢錯(cuò)編碼。接收方，利用差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)，如果檢測(cè)到接收到的數(shù)據(jù)發(fā)生差錯(cuò)，則利用反向通道請(qǐng)求發(fā)送方重發(fā)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)塊，這一機(jī)制也稱作自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）。ARQ有兩種基本的形式：空閑ARQ和連續(xù)ARQ。

空閑ARQ：也叫停止等待ARQ，是最基本的后向糾錯(cuò)方案。利用差錯(cuò)檢測(cè)，數(shù)據(jù)以包的形式在信道中傳輸。接收方校驗(yàn)收到的帶有檢錯(cuò)編碼的數(shù)據(jù)包，如果包正確合法，接收方回送確認(rèn)（ACK）信息給發(fā)送方，否則，回送否認(rèn)（NAK）信息給對(duì)方。發(fā)送方一般在發(fā)送數(shù)據(jù)包的同時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，如果在定時(shí)范圍內(nèi)收到ACK，就發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包，否則如果超時(shí)或收到NAK信號(hào)，發(fā)送方重發(fā)已經(jīng)發(fā)送的包。

連續(xù)ARQ：克服了空閑ARQ停止等待的缺點(diǎn)，它允許發(fā)送方在收到確認(rèn)前連續(xù)發(fā)送若干個(gè)分組，接收方也允許連續(xù)接收若干個(gè)分組，因此必須對(duì)分組進(jìn)行編號(hào)，一般利用一種叫滑動(dòng)窗口的技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸雙方進(jìn)行同步和控制。接收方收到數(shù)據(jù)包后，一般回送應(yīng)答信號(hào)（ACK或NAK），如果發(fā)送方在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有收到ACK，一般要通過(guò)下面兩種方式來(lái)啟動(dòng)重傳機(jī)制。一種是返回N（GBN：Go_Back_N）包方式，一旦接收方檢測(cè)到有錯(cuò)，就簡(jiǎn)單丟棄其后收到的所有數(shù)據(jù)包，發(fā)送方退回到出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包開(kāi)始重傳；另一種方式是選擇性重傳（SR：Selective Re-peat），發(fā)送方只重傳出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包，效率相對(duì)GBN來(lái)說(shuō)有所提高，但是它要求接收方要維持一個(gè)較大的緩沖區(qū)保存出錯(cuò)包后收到的正確的包，控制機(jī)制也復(fù)雜的多。

2.2.2 前向差錯(cuò)控制

利用前向差錯(cuò)控制，僅需要進(jìn)行單工通信。但是，它需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余編碼，使發(fā)送的數(shù)據(jù)攜帶足夠的冗余信息，以致接收方能準(zhǔn)確的定位和糾正通信過(guò)程中發(fā)生的某些錯(cuò)誤。 FEC的關(guān)鍵就是進(jìn)行糾錯(cuò)編碼。

在計(jì)算機(jī)電子信息系統(tǒng)中，信息的傳輸受通信環(huán)境的影響（如有線通信、無(wú)線通信、寬帶等），在以往的信息傳輸中，互通對(duì)象和通信手段單一，信息傳輸?shù)目煽啃圆?，無(wú)法滿足信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?，因此，在?jì)算機(jī)電子信息系統(tǒng)中的信息傳輸控制優(yōu)化設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。

結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)通信在越來(lái)越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，因此我們就必須保證在計(jì)算機(jī)的通信過(guò)程中有良好的傳輸控制技術(shù)，保證數(shù)據(jù)傳輸高效穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

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