数据通信是以“数据”为业务的通信系统,数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展,以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式,它是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
1通信系统传输手段
电缆通信:双绞线、同轴电缆等。市话和长途通信。调制方式:SSB/FDM。基于同轴的PCM时分多路数字基带传输技术。光纤将逐渐取代同轴。
微波中继通信:比较同轴,易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制,通信容量6000路/频道。数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量,可在40M频道内传送1920~7680路PCM数字电话。
光纤通信:光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的,具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。目前用于本地、长途、干线传输,并逐渐发展用户光纤通信网。目前基于长波激光器和单模光纤,每路光纤通话路数超过万门,光纤本身的通信纤力非常巨大。几十年来,光纤通信技术发展迅速,并有各种设备应用,接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。
卫星通信:通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。
移动通信:GSM、CDMA。数字移动通信关键技术:调制技术、纠错编码和数字话音编码。
2数据通信的构成原理
数据终端(DTE)有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器(MODEM),它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道,DCE的作用是实现信号码型与电平的转换,以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接,通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。
3数据通信的分类
3.1有线数据通信
数字数据网(DDN)。数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路,即用户环路的传输也应该是数字的,但实际上也有普通电缆和双绞线,但传输质量不如前。
分组交换网。分组交换网(PSPDN)是以CCITTX.25建议为基础的,所以又称为X.25网。它是采用存储——转发方式,将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段,并在每个数据段上加上控制信息,构成一个带有地址的分组组合群体,在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路,为多个用户同时使用,网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能,但网络性能较差。
帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内,加上寻址和控制信息后在网上传输。
3.2无线数据通信
无线数据通信也称移动数据通信,它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输,因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的,因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说,移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联,把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户。4网络及其协议
4.1计算机网络
计算机网络(ComputerNetwork),就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享,如文档、程序、打印机和调制解调器等。计算机网络按地理位置划分,可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网;广域网一般指连接一个国家内各个地区的网络。广域网一般分布距离在100-1000公里之间;城域网又称为都市网,它的覆盖范围一般为一个城市,方圆不超过10-100公里;局域网的地理分布则相对较小,如一栋建筑物,或一个单位、一所学校,甚至一个大房间等。
局域网是目前使用最多的计算机网络,一个单位可使用多个局域网,如财务部门使用局域网来管理财务帐目,劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各种人才信息等等。
4.2网络协议
网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言,网络协议很多,有面向字符的协议、面向比特的协议,还有面向字节计数的协议,但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构,并且非常容易管理。
TCP/IP实际上是一种标准网络协议,是有关协议的集合,它包括传输控制协议(TransportControlProtocol)和因特网协议(InternetProtocol)。TCP协议用于在应用程序之间传送数据,IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP/IP具有跨平台性,现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层:网络接口层:负责接收和发送物理帧;网络层:负责相邻节点之间的通信;传输层:负责起点到终端的通信;应用层:提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以TCP/IP协议方式从一台计算机传送到另一台计算机,数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。
通常数据通信有三种交换方式：
(1)电路交换
电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共享该电路。
(2)报文交换
报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中(内存或外存)，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储一转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。
(3)分组交换
分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块(称为分组或打包)，将这些分组以存储一转发的方式在网内传输。
2，各种交换方式的适用范围
(1)电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据网(CSPDN)等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式，后一种方式与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的数据交换。正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网。
(2)报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。
(3)分组交换是在存储一转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高，成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。
二、网络及其协议
1，计算机网络
计算机网络(computerNetwork)，就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享。计算机网络按地理位置划分，可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。
2，网络协议
网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言，网络协议很多，有面向字符的协议、面向比特的协议，还有面向字节计数的协议，但最常用的是TCP／IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP／IP协议的特点是具有开放体系结构，并且非常容易管理。
TCP／IP实际上是一种标准网络协议，是有关协议的集合，它包括传输控制协议和因特网协议。TCP协议用于在应用程序之间传送数据，IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP／IP具有跨平台性，现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层：
(1)网络接口层：负责接收和发送物理帧；
(2)网络层：负责相邻节点之间的通信；
(3)传输层：负责起点到终端的通信；
(4)应用层：提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以TcP／IP协议方式从一台计算机传送到另一台计算机，数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。
目前的IP协议是由32位二进制数组成的，如202.0.96.133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP地址，在整个因特网上IP地址是唯一的。
三、数据通信的应用前景
1，有线数据通信的应用
(1)数字数据电路(DDN)的应用范围有：
①组建公用数字数据通信网；
②可为公用数据交换网、各种专用网、无线寻呼系统、可视图文系统、高速数据传输、会议电视、ISDN(2B+D信道或30B+D信道)、邮政储汇计算机网络等提供中继或数据信道；
③为帧中继、虚拟专用网、LAN，以及不同类型的网络提供网间连接；
④利用DDN实现大用户局域网联网；如我区各专业银行、教育、科研以及自治区公安厅与城市公安局的局域网互联等。
⑤提供租用线，让大用户自己组建专用数字数据传输网；
⑥使用DDN作为集中操作维护的传输手段，或把全区城镇l1O报警服务台互联，实现全区公安机关的统一指挥。
(2)分组交换网的应用
①电子信箱业务
电子信箱系统又称电子邮件。它是一种以存储一转发方式进行信息交换的通信方式。在分组交换网平台上用户把需发送的信息以规定的格式送入电子信箱的存储空间，由电子信箱系统处理和传输后，送到接收用户的电子信箱并通知收信人。
②电子数据交换业务
电子数据交换(EDI)是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物，又被称为“无纸贸易”。EDI用电子单证代替了纸面单证，由传统的多点对多点的联系变为网络信息传递。EDI技术是未来商业发展的极其主要的工具。现在国内外都得到广泛的应用。
③传真存储转发业务
传真存储转发是把计算机与通信技术结合起来，建立智能化的传真网。该网利用计算机的存储一转发技术实现广大用户所需的各种新的服务项目。存储一转发技术的核心是传真交换机。
④可视图文业务
可视图文业务是一种利用现有公用电信网络开发出来的新型，公用、开放式的信息服务系统。可视图文的业务类型主要有公用数据库业务和专用数据库业务等。
(3)帧中继技术的应用
①组建帧中继公用网，提供帧中继业务。
②在分组交换机上安装帧中继接口，提供业务。
③用户提供低成本的虚拟宽带业务。
④在专用网中，采用复用的物理接口可以减少局域网互联时的桥接器、路由器和控制器所需的端口数量，并减少互连设备所需通信设施的数量。
⑤局域网(LAN)与广域网(wAN)的高速连接。
⑥LAN与LAN的互联。
⑦远程计算机辅助设计／制造文件的传送、图像查询以及图像监视、会议电视等。
2，无线数据通信的应用
(1)移动数据通信在业务上的应用。
移动数据通信的业务，通常分为基本数据业务和专用数据业务两种：基本数据业务的应用有电子信箱、传真、信息广播、局域网(LAN)接人等。专用业务的应用有个人移动数据通信、计算机辅助调度、车、船、舰队管理、GPS汽车卫星定位、远程数据接入等。
(2)移动数据通信在工业及其它领域的应用。
①固定式应用是指通过无线接入公用数据网的固定式应用系统及网络。
②移动式应用是指野外勘探、施工、设计部门及交通运输部门的运输车、船队和快递公司为指示或记录实时事件，通过无线数据网络实现业务调度、远程数据访问、报告输入、通知联络、数据收集等均需采用移动式数据终端。
③个人应用是指专业性很强的业务技术人员、公安外线侦察破案人员等需要在外办公时，通过无线数据终端进行远程打印、传真、访问主机、数据库查询、查证等。
有效保障数据通信网络的稳定性和安全性，就必须充分发挥技术人力资源的作用，积极构建起健全完善的数据通信平台，并积极对系统平台的安全性进行科学的全面的评估。作为一名合格具备专业化技术的人员，应按照相关制度要求和标准流程，设置科学的评估方式，对整个网络环境进行系统的评估，并适时给予安全调整，准确分析潜在的用户群体以及信息源，并对他们进行安全评估和识别，充分了解数据通信网络的发展实际，以此为出发点开展系统安全性的分析活动。
1.2及时排查隐存的安全威胁
定期开展网络安全的检查与维修活动，以及时确保数据信息的可靠性与真实性得到有效的安全确认，避免服务器的终端设备以及信息网中的硬件设备和软件设备受到恶意破坏，防止系统网络受到不法分子的严重攻击，达到对数据库内部的信息进行保密的目的。所以这就要求专业化的技术人员需以对网络安全性的有效评估为前提，全面仔细存在的隐形的安全威胁，积极设置高效的网管设置等形式，不断优化系统漏洞，拒绝一切不法分析用户的对网络系统的入侵和攻击，降低安全风险的发生。
2路由器与交换机漏洞的发现和防护
作为通过远程连接的方式实现网络资源的共享是大部分用户均会使用到的，不管这样的连接方式是利用何种方式进行连接，都难以避开负载路由器以及交换机的系统网络，这是这样，这些设备存在着某些漏洞极容易成为黑客的攻击的突破口。从路由器与交换机存在漏洞致因看，路由与交换的过程就是于网络中对数据包进行移动。在这个转移的过程中，它们常常被认为是作为某种单一化的传递设备而存在，那么这就需要注意，假如某个黑客窃取到主导路由器或者是交换机的相关权限之后，则会引发损失惨重的破坏。纵观路由与交换市场，拥有最多市场占有率的是思科公司，并且被网络领域人员视为重要的行业标准，也正因为该公司的产品普及应用程度较高，所以更加容易受到黑客攻击的目标。比如，在某些操作系统中，设置有相应的用于思科设备完整工具，主要是方便管理员对漏洞进行定期的检查，然而这些工具也被攻击者注意到并利用工具相关功能查找出设备的漏洞所在，就像密码漏洞主要利用JohntheRipper进行攻击。所以针对这类型的漏洞防护最基本的防护方法是开展定期的审计活动，为避免这种攻击，充分使用平台带有相应的多样化的检查工具，并在需要时进行定期更新，并保障设备出厂的默认密码已经得到彻底清除；而针对BGP漏洞的防护，最理想的办法是于ISP级别层面处理和解决相关的问题，假如是网络层面，最理想的办法是对携带数据包入站的路由给予严密的监视，并时刻搜索内在发生的所有异常现象。
3交换机常见的攻击类型
3.1MAC表洪水攻击
交换机基本运行形势为：当帧经过交换机的过程会记下MAC源地址，该地址同帧经过的端口存在某种联系，此后向该地址发送的信息流只会经过该端口，这样有助于节约带宽资源。通常情况下，MAC地址主要储存于能够追踪和查询的CAM中，以方便快捷查找。假如黑客通过往CAM传输大量的数据包，则会促使交换机往不同的连接方向输送大量的数据流，最终导致该交换机处在防止服务攻击环节时因过度负载而崩溃。
3.2ARP攻击
这是在会话劫持攻击环节频发的手段之一，它是获取物理地址的一个TCP/IP协议。某节点的IP地址的ARP请求被广播到网络上后，这个节点会收到确认其物理地址的应答，这样的数据包才能被传送出去。黑客可通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞，ARP欺骗过程如图1所示。
3.3VTP攻击
以VTP角度看，探究的是交换机被视为VTP客户端或者是VTP服务器时的情况。当用户对某个在VTP服务器模式下工作的交换机的配置实施操作时，VTP上所配置的版本号均会增多1，当用户观察到所配置的版本号明显高于当前的版本号时，则可判断和VTP服务器实现同步。当黑客想要入侵用户的电脑时，那他就可以利用VTP为自己服务。黑客只要成功与交换机进行连接，然后再本台计算机与其构建一条有效的中继通道，然后就能够利用VTP。当黑客将VTP信息发送至配置的版本号较高且高于目前的VTP服务器，那么就会致使全部的交换机同黑客那台计算机实现同步，最终将全部除非默认的VLAN移出VLAN数据库的范围。
4安全防范VLAN攻击的对策
4.1保障TRUNK接口的稳定与安全
通常情况下，交换机所有的端口大致呈现出Access状态以及Turnk状态这两种，前者是指用户接入设备时必备的端口状态，后置是指在跨交换时一致性的VLAN-ID两者间的通讯。对Turnk进行配置时，能够避免开展任何的命令式操作行为，也同样能够实现于跨交换状态下一致性的VLAN-ID两者间的通讯。正是设备接口的配置处于自适应的自然状态，为各项攻击的发生埋下隐患，可通过如下的方式防止安全隐患的发生。首先，把交换机设备上全部的接口状态认为设置成Access状态，这样设置的目的是为了防止黑客将自己设备的接口设置成Desibarle状态后，不管以怎样的方式进行协商其最终结果均是Accese状态，致使黑客难以将交换机设备上的空闲接口作为攻击突破口，并欺骗为Turnk端口以实现在局域网的攻击。其次是把交换机设备上全部的接口状态认为设置成Turnk状态。不管黑客企图通过设置什么样的端口状态进行攻击，这边的接口状态始终为Turnk状态，这样有助于显著提高设备的可控性[3]。最后对Turnk端口中关于能够允许进出的VLAN命令进行有效配置，对出入Turnk端口的VLAN报文给予有效控制。只有经过允许的系类VLAN报文才能出入Turnk端口，这样就能够有效抑制黑客企图通过发送错误报文而进行攻击，保障数据传送的安全性。
4.2保障VTP协议的有效性与安全性
VTP（VLANTrunkProtocol，VLAN干道协议）是用来使VLAN配置信息在交换网内其它交换机上进行动态注册的一种二层协议，它主要用于管理在同一个域的网络范围内VLANs的建立、删除以及重命名。在一台VTPServer上配置一个新的VLAN时，该VLAN的配置信息将自动传播到本域内的其他所有交换机，这些交换机会自动地接收这些配置信息，使其VLAN的配置与VTPServer保持一致，从而减少在多台设备上配置同一个VLAN信息的工作量，而且保持了VLAN配置的统一性。处于VTP模式下，黑客容易通过VTP实现初步入侵和攻击，并通过获取相应的权限，以随意更改入侵的局域网络内部架构，导致网络阻塞和混乱。所以对VTP协议进行操作时，仅保存一台设置为VTP的服务器模式，其余为VTP的客户端模式。最后基于保障VTP域的稳定与安全的目的，应将VTP域全部的交换机设置为相同的密码，以保证只有符合密码相同的情况才能正常运作VTP，保障网络的安全。
2交换机常见的攻击类型
2.1MAC表洪水攻击
交换机基本运行形势为：当帧经过交换机的过程会记下MAC源地址，该地址同帧经过的端口存在某种联系，此后向该地址发送的信息流只会经过该端口，这样有助于节约带宽资源。通常情况下，MAC地址主要储存于能够追踪和查询的CAM中，以方便快捷查找。假如黑客通过往CAM传输大量的数据包，则会促使交换机往不同的连接方向输送大量的数据流，最终导致该交换机处在防止服务攻击环节时因过度负载而崩溃.
2.2ARP攻击
这是在会话劫持攻击环节频发的手段之一，它是获取物理地址的一个TCP/IP协议。某节点的IP地址的ARP请求被广播到网络上后，这个节点会收到确认其物理地址的应答，这样的数据包才能被传送出去。黑客可通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞，ARP欺骗过程如图1所示。
2.3VTP攻击
以VTP角度看，探究的是交换机被视为VTP客户端或者是VTP服务器时的情况。当用户对某个在VTP服务器模式下工作的交换机的配置实施操作时，VTP上所配置的版本号均会增多1，当用户观察到所配置的版本号明显高于当前的版本号时，则可判断和VTP服务器实现同步。当黑客想要入侵用户的电脑时，那他就可以利用VTP为自己服务。黑客只要成功与交换机进行连接，然后再本台计算机与其构建一条有效的中继通道，然后就能够利用VTP。当黑客将VTP信息发送至配置的版本号较高且高于目前的VTP服务器，那么就会致使全部的交换机同黑客那台计算机实现同步，最终将全部除非默认的VLAN移出VLAN数据库的范围。
3安全防范VLAN攻击的对策
3.1保障TRUNK接口的稳定与安全
通常情况下，交换机所有的端口大致呈现出Access状态以及Turnk状态这两种，前者是指用户接入设备时必备的端口状态，后置是指在跨交换时一致性的VLAN-ID两者间的通讯。对Turnk进行配置时，能够避免开展任何的命令式操作行为，也同样能够实现于跨交换状态下一致性的VLAN-ID两者间的通讯。正是设备接口的配置处于自适应的自然状态，为各项攻击的发生埋下隐患，可通过如下的方式防止安全隐患的发生。首先，把交换机设备上全部的接口状态认为设置成Access状态，这样设置的目的是为了防止黑客将自己设备的接口设置成Desibarle状态后，不管以怎样的方式进行协商其最终结果均是Accese状态，致使黑客难以将交换机设备上的空闲接口作为攻击突破口，并欺骗为Turnk端口以实现在局域网的攻击。其次是把交换机设备上全部的接口状态认为设置成Turnk状态。不管黑客企图通过设置什么样的端口状态进行攻击，这边的接口状态始终为Turnk状态，这样有助于显著提高设备的可控性。最后对Turnk端口中关于能够允许进出的VLAN命令进行有效配置，对出入Turnk端口的VLAN报文给予有效控制。只有经过允许的系类VLAN报文才能出入Turnk端口，这样就能够有效抑制黑客企图通过发送错误报文而进行攻击，保障数据传送的安全性。
3.2保障VTP协议的有效性与安全性
VTP（VLANTrunkProtocol，VLAN干道协议）是用来使VLAN配置信息在交换网内其它交换机上进行动态注册的一种二层协议，它主要用于管理在同一个域的网络范围内VLANs的建立、删除以及重命名。在一台VTPServer上配置一个新的VLAN时，该VLAN的配置信息将自动传播到本域内的其他所有交换机，这些交换机会自动地接收这些配置信息，使其VLAN的配置与VTPServer保持一致，从而减少在多台设备上配置同一个VLAN信息的工作量，而且保持了VLAN配置的统一性。处于VTP模式下，黑客容易通过VTP实现初步入侵和攻击，并通过获取相应的权限，以随意更改入侵的局域网络内部架构，导致网络阻塞和混乱。所以对VTP协议进行操作时，仅保存一台设置为VTP的服务器模式，其余为VTP的客户端模式。最后基于保障VTP域的稳定与安全的目的，应将VTP域全部的交换机设置为相同的密码，以保证只有符合密码相同的情况才能正常运作VTP，保障网络的安全。
通信载体为微波，亦称微波接力通信，是采用中继（接力）方式在地球表面进行无线通信的方式。具有传输频带宽容量大、跨越空间能力强、传输信号稳定质量高等特点。模拟微波通信采用的调制技术一般为SSB/FM/FDM，数字微波通信采用的调制技术有，BPSK、QPSK及QAM。
2）移动通信
主要分为全球移动通讯系统（GSM）和码分多址传输技术（CDMA）。数字移动通信主要包括以下关键技术：调制技术、纠错编码技术和数字话音编码技术。
3）卫星通信方式
其实质也是一种微波通信，该系统的中继站是卫星，由其发射微波信号，并在各地面基站之间传输。主要特点是通信覆盖面积大、传输容量大、受地域限制少、可靠性高等。数字卫星通信多采用数字调制、频分多址技术。
2数据通信系统的构成数据终端（DTE）
分为非分组型终端（NPT）及分组型终端（PT）两类。非分组型终端分为可视图文终端、用户电报终端、PC机终端等；而分组型终端包括数字传真机、计算机、智能用户电报终端（TeLetex）、专用电话交换机（PABX）、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、局域网（LAN）、可视图文接入设备（VAP）等。数据电路可分为终端设备（DCE）和传输信道，传输信道分为模拟信道和数字信道。
3数据通信的分类
1）有线数据通信
①数字数据网（DDN），主要由四部分组成，分别是用户环路、DDN节点、数字信道及网络控制管理中心。DDN是一种数字通信网络，它把数字通信技术、数据通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术有机的结合在一起。②分组交换网（PSPDN），又称为X.25网，采用CCITTX.25协议。PSPDN采用存储—转发的方式，将用户传来的报文分割成一定长度的数据段，并在各数据段上添加控制信息，构成一个能在网上传输的带有地址的分组组合群体。PSPDN的主要优点是为了达到多用户同时使用，可同时开放多条虚通路于一条电路上，并具有先进的误码检错功能和动态路由选择功能，但通信性能较差。③帧中继网，起源于X.25分组交换技术，主要包括存取设备、交换设备、公共帧中继服务网三部分。帧中继网它可在帧中继帧中将不同长度的用户数据组包封，并在网络传输前添加控制及寻址信息。
2）无线数据通信
无线数据通信是以有线数据通信为基础，而采用无线电波传送数据的通信方式，也可称为移动数据通信，它是计算机网络与数据通信相结合的产物，可实现网络计算机之间或人与计算机终端之间的通信。无线数据通信也是依靠有线数据网将网路应用扩展至便携式用户。
4网络及其协议
1）计算机网络
计算机网络（ComputerNetwork），是指通过通信线路将多台具有独立功能、地理位置不同的计算机系统连接起来，并通过网络软件及通信协议实现信息传递和资源共享。按地理位置划分，计算机网络可分为局域网、城域网、广域网、网际网四种。局域网是在一个较小的局部的地理范围内，如一栋楼、一所学校等，它是目前使用最多的一种计算机网络。城域网覆盖范围较局域网大，一般在10-100公里范围内，通常是在一个城市辖区内；广域网一般覆盖范围是整个国家（100-1000公里之间），连接该国家内各个地区的网络。网际网一般指覆盖全球的Internet。
2民航数据通信网中组播VPN的实现
在民航数据通信网中实现组播VPN主要需完成骨干网络的准备工作以及组播VPN设计与实施等工作。
2.1组播VPN的规划设计民航ATM数据网华东地区ATM交换机上的RPM-PR板卡提供了MPLSVPN业务，目前部署的MPLSVPN业务网络拓扑为星形结构，即由区域一级节点9槽RPM板卡作为P设备和路由反射器，而其他节点均为PE设备。华东地区ATM网络中同时承载着两个相互独立的组播业务：ATM数据网公网组播实例和名为YJCJ2的用户私网组播实例。VPN组播实例是通过在P和PE设备上部署实现的，网络中，作为P和PE的RPM板卡上运行着公网组播实例，而作为PE的RPM板卡同时又运行着用户私网组播实例。公网的组播实例是在所有RPM板卡上开启组播应用。上海虹桥和浦东机场两个节点的10槽RPM板卡负责接入用户的VPN组播业务，所以需在这两台设备上部署MPLSVPN应用，并在这两个用户站点相应的VRF实例中开启组播应用。在本案例中，VPN用户接入侧要求使用的是PIM密集模式，而民航数据网MPLSVPN公网则使用的是PIM稀松模式。在MPLSVPN网络中不同用户的VPN站点都是彼此逻辑独立的，并且VPN用户数据封装MPLS标签后通过公网的PE和P设备进行传输。对于VPN组播来说，数据的传输模式也是类似的。PE设备通过将该VPN实例中的用户VPN组播数据报文封装成公网所能“识别”的公网组播数据报文进行组播转发。这种将私网组播报文封装成公网组播报文的过程就叫做构造组播隧道（MT）。在PE上，每个VPN用户的组播数据是通过不同的MTI(MulticastTunnelInterfac)组播隧接口在公网构造组播隧道，参见图2。由于公网、VPN网以及用户接入侧各组播部署中都采用PIM协议启用了组播应用，MPLSVPN中组播应用包含如下的PIM邻居关系：（1）PE-P邻居关系：指PE上公网实例接口与链路对端P上的接口之间所建立的PIM邻居关系。（2）PE-PE邻居关系：指PE上的VPN实力通过MTI收到远端PE上的VPN实例发来的PIMHello报文后建立的邻居关系。（3）PE-CE邻居关系：指PE上绑定VPN实例的接口与链路对端CE上的接口之间建立的PIM邻居关系。部署公网组播实例需在华东地区所有相关RPM板卡开启组播服务，考虑到密集模式对RPM设备和骨干网资源的开销，在民航ATM数据网中使用了PIM稀松模式。根据网络的物理网络拓扑模型，选取上海虹桥9槽RPM板卡作为RP。
2.2组播VPN的实施运行在MPLSVPN网络中的P和PE设备上部署PIM协议，这些设备之间会形成PE-P邻居关系，从而使得公网支持组播功能，并形成公网的组播分发树。本案例中使用PIM稀松模式，即在虹桥和浦东机场节点的9、10槽RPM板卡的配置底层IGP路由协议的接口上部署PIM稀松模式，这样就构造了公网的PIM共享树。在传输用户私网组播报文的PE上部署基于VRF实例的组播，一个VPN实例唯一制定一个Share-Group地址。同一个VPN组播域内的PE之间形成PE-PE邻居，并形成该组播域的共享组播分发树（Share-MDT）。在本例中就是在虹桥和浦东机场的10槽YJCJ2VRF实例中部署相应的defaultMDT地址239.255.0.5。用户CE设备和PE连接CE的相应接口启用组播，本例中使用PIM密集模式。这样就形成了PE-CE邻居关系。本例中是在虹桥和浦东机场节点的相应VPN业务端口配置PIM密集模式。当用户有组播报文需要传输的时候，就将组播报文发送给PE的VRF实例，PE设备收到报文后识别组播数据所属的VRF实例。用户私网的数据报文对于公网是透明的，不论数据归属或类别，PE都统一将其封装为公网组播数据报文，并以Share-Group作为其所属的公网组播组。一个Share-Group唯一对应一个MD，并利用公网资源唯一创建一棵Share-MDT进行数据转发。在该VPN中所有私网组播报文，都通过此Share-MDT进行转发。如图3所示，可以看到华东地区公网上的Share-MDT创建的过程。虹桥节点10槽RPM向9槽RPM(RP节点)发起加入消息，以Share-Group地址作为组播组地址，在公网沿途的设备上分别创建（*，239.255.0.5）表项。同时虹桥浦东机场节点也发起类似的加入过程，最终在MD中形成一棵以虹桥节点9槽RPM为根，以虹桥、浦东机场节点10槽RPM为叶的共享树（RPT）。随后，虹桥和浦东机场节点10槽RPM的公网实例向公网RP发起注册，并以自身BGP的router-id地址作为组播源地址、Share-Group地址作为组播组地址，在公网的沿途设备上分别创建（20.51.5.6，239.255.0.5）和（20.51.5.3，239.255.0.5）表项，形成连接PE和RP的最短路径树（SPT）。在PIM-SM网络中，由（*，239.255.0.5）和这两棵相互独立的SPT共同组成了Share-MDT。虹桥节点PE的私网组播报文在进入公网后，均沿该Share-MDT向浦东机场节点PE转发。图4是私网组播报文在公网中转发的过程。当浦东机场节点的YJCJ2VPN用户CE设备加入到虹桥节点数据源所在的组播组，此时由于这两个站点部署为PIM-DM模式，虹桥节点组播设备会立刻将数据推送到虹桥节点10槽RPM的YJCJ2VRF实例中，并通过该VPN构建的Share-MDT在公网上以（20.51.5.6，239.255.0.5）构建的SPT进行公网组播报文传输。当公网组播报文被浦东机场10槽PE设备收到后会将其解封装成原始的私网组播报文，并转发给相应的接收CE，最终完成用户私网组播数据在MPLSVPN网络中的传输。
1.1细分时间信息时统终端最高处理速度为200Hz，不能满足1000Hz数据频频要求。设计时，要求时统终端提供1Hz的时间信息，并提供1Hz和1000Hz同步信号，数据通讯系统以1Hz和1000Hz同步信号为基准产生毫秒时间信息。
1.2通信时序设计设计1Hz脉冲信号启动一个外部中断，并在这个中断中接收1Hz的时间信息，此时间信息是对应上一个1Hz的时间信息，因此需对对时间信息进行“+1秒”处理。设计1000Hz脉冲信号启动另个一个外部中断，在中断中根据相对1Hz中断后产生1000Hz中断的个数，产生毫秒信息。1000Hz计数在1Hz中断中清为零，每1Hz中断间隔共产生1000个1000Hz中断。根据设计原理，要求系统响应完1Hz中断后，响应1Hz后的第一个1000Hz中断，这种响应中断先后顺序是保证产生正确毫秒值的关键。数据通讯系统的主控制器S3C2440，其24个外部中断可配置引起中断的信号模式为电平触发或沿触发，并可配置极性［2］，在外部中断寄存（EXTINT）中进行设置。时统终端提供的1Hz同步信号和1000Hz同步信号格式如图1所示。可以设置1Hz中断为下降沿产生中断，与S3C2440的外部中断0（EINT0）连接，1000Hz中断为上升沿产生中断，与S3C2440的外部中断6（EINT6）连接，两个中断相差1个脉冲宽度时间，如此设计保证了两个中断的时序安排。
2软件实现
软件设计分为两部分，一部分为初始化设计，其中包括配置GPIO端口、中断配置和启动中断。另一部分为中断处理程序，包括外部中断0和外部中断6。
2.1程序初始化程序初始化主要完成中断设置并启动看门狗计数器功能。
2.2中断“0”（1Hz中断）1Hz中断处理程序：在1Hz中断中接收时统时间信息，并进行加1秒处理和1000Hz中断计数器值置“0”，软件流程图如图2所示。
2.3中断“6”（1000Hz中断）在中断“6”中主要完成产生时间的毫秒信息、接收编码器数据并收发经纬仪各分系统通信数据。
2.3.1产生毫秒信息毫秒产生程序：在1000Hz中断中根据1Hz同步信号后的1000Hz中断的个数（m_n1000）产生毫秒信息，毫秒（=1×m_n1000），软件流程如图3所示。
2.3.2接收编码器数据并收/发其它各分系统数据编码器在1000Hz到来时采集角度数据，并发送给数据通讯系统，数据完全传送至据通讯系统是在1000Hz信号后的560μs，因此数据通讯系统在1000Hz中断中，延时560μs接收编码器数据，此时接收的数据为当前1000Hz的经纬仪角度数据。综上分析可知，在1000Hz中断中处理顺序为：产生时间毫秒延时560μs接收编码器数据将时间信息和编码器数据编码打包以系统规定帧频发送数据（低于或等于1000Hz且能整除1000）。在此能否实现精确延时是接收正确编码器数据的关键。精确时延时由ARM处理器内置的Watchdog计数器产生［4］。具本方法为：设置看门狗工作在计数器方式下，在1000Hz中断开始时读取一次计数器值（WTCNT），然后通过不断读取该计数器值，得到相对开始时刻的运行时间，在达到程序所要求的延迟时间时，接收编码器数据。看门狗的计数脉冲是由ARM处理器的PCLK时钟经两次可编程分频后得到［3］。对看门狗的操作，包括看门狗分频数和工作模式设定，由设定WTCON完成；对16位数据寄存器WTDAT编程完成设定看门狗超时值；在软件运行过程中，读取看门狗16位计数器WTCNT的当前计数值，计算两次读数之差可得到精确时间差。PCLK为ARM处理器器件时钟，由ARM时钟控制逻辑产［4］。它与主时钟（FCLK）的关系由时钟分频控制寄存器CLKDIVN位2:0设定。主时钟频率与输入频率关系。在程序初始化中设置好看门狗工作方式后，在1000Hz中断中实现相对1000Hz中断信号延时560μs接收编码器数据。接收编码器数据程序流程图如图4。图4中之所以要先清接收编码器数据端口的接收缓存器，是保证读到的数据是当前1000Hz时刻的编码器数据。处理完成时间信息和编码器数据后，可依据时间信息的毫秒值，完成对外50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz的通讯。如100Hz通讯时，当毫秒值能被10整除时，即执行100Hz通讯程序。
3设计结果
利用时间细分和看门狗精确时延设计，可在经纬仪上实现时间信息和编码器数据高帧频的数据合成，从而实现设备角度和时间信息与高速摄像机图像信息的数据匹配，完成经纬仪测姿需求。目前在某型号经纬仪上装有一款最高记录帧频400Hz的高速摄像机，系统指标要求为编码器发送数据帧频1200Hz，编码器发送数据波形如图5。通信系统向其它系统发送的编码器、时间信息合成数据包最高帧频400Hz，其设计依即为本文所述原理。通信系统要求提供1Hz和400Hz的同步信号，1Hz下降沿产生中断“0”，400Hz上升沿产生中断“6”。系统的两个中断信号波形如图6。在1Hz中断接收时统时间信息，在400Hz中断中先清接收编码数据端口的接收缓存器，然后延时560μm接收编码器数据。依据系统要求，发送编码器与时间信息合成数据包的400Hz通信数据波形如图7。此款数据通信系统通过实际应用证明时序设计合理，性能可靠，完全符合设计要求。如若要求发送1000Hz编码器和时统时间合成数据包，则在设计中要求提供1Hz和1000Hz同步信号，并且提高通信波特率以便在1ms内完成数据的接收和发送。
1．1数据处理
三取二安全计算机逻辑运算模块的运行周期为600ms，该模块按照周期进行数据接收、数据处理、数据输出。在第n个周期，MPU上的控制逻辑运算模块从双口RAM接收到数据后，放到逻辑接收缓冲区；从逻辑接收缓冲区取出n－1个周期的数据并进行逻辑处理；将n－2个周期的逻辑处理结果，从逻辑发送缓冲区中取出，放到双口RAM中。MPU上的控制逻辑运算模块对安全数据进行逻辑处理的时间不超过300ms，如果超过，就会影响MPU接收或者发送数据。同样，MPU上的控制逻辑运算模块接收、发送数据超过300ms，也会影响逻辑处理功能。在接收发送处理阶段，300ms中的280ms被分为20个发送接收子周期，每一个子周期的时间为14ms。在HCU中，也是按照同样的运行节拍从双口RAM中写入或读出数据。MPU与HCU之间交互的数据，按照预先定义的双口RAM交换数据帧进行。数据帧定义略———编者注。
1．2数据接收
HCU通过网络接口接收到数据后，对数据进行预处理，按照交换数据帧进行数据组包。根据当前周期号设置“cycle”，同时确定该数据包需要被放到D、E、F三个区块中写入区块角色标志“role”，将“flag”设置为1（即为输入），并交换数据帧的其他字段，按照源网络数据包中的信息进行设置。HCU根据当前周期号确定在接收环形缓冲区中的写入区块后，将组包之后的交换数据帧放到写入区块中。MPU根据当前周期号确定在接收环形缓冲区中的读出区块后，从读出区块中获取交换数据帧，然后对数据帧进行解包，并通过“cycle”、“role”、“flag”、“safety”、“crc”等信息来验证数据帧的唯一性和正确性，正常的数据帧被放到逻辑接收缓冲区，异常的数据帧被丢弃。同时MPU根据当前周期号，确定在接收环形缓冲区中的测试区块，利用内存检测算法对测试区块进行双口RAM内存区块检测。
1．3数据发送
在当前周期的600ms内，MPU进行逻辑运算处理在300ms内完成后，MPU从逻辑发送缓冲区中读取上个周期的逻辑处理结果数据，并对结果数据进行预处理，按照交换数据帧进行数据组包。根据当前周期号设置“cycle”，同时确定该数据包需要被放到A、B、C三个区块中写入区块角色标志“role”，将“flag”设置为1（即为输入），并交换数据帧的其他字段，按照源网络数据包中的信息进行设置。MPU根据当前周期号，确定在发送环形缓冲区中的写入区块后，将组包之后的交换数据帧放到写入区块中。HCU根据当前周期号，确定在接收环形缓冲区中的读出区块后，从读出区块中获取交换数据帧，然后对数据帧进行解包，并通过“cycle”、“role”、“flag”、“safety”、“crc”等信息来验证数据帧的唯一性和正确性，验证数据帧的正确性。异常的数据帧被丢弃，正常的数据帧按照网络数据帧进行组包，并通过网络发送给轨旁设备或者车载控制器。同时HCU根据当前周期号，确定在发送环形缓冲区中的测试区块，利用内存检测算法对测试区块进行双口RAM内存区块检测。
1．4区块角色轮换
双口RAM的发送与接收环形缓冲区的3个区块，在任意一个周期都只能处于读出、写入、测试3种中的某一种角色，而且这3个角色进行周期轮换，区块角色轮换表略———编者注。MPU与HCU通过双口RAM区块角色进行数据交互的步骤略———编者注。MPU与HCU通过相同的外部时钟中断来驱动数据处理软件模块的运行，MPU与HCU在对双口RAM进行访问时可以做到同步、流水线作业。在同一个处理周期内，发送环形缓冲区或者接收环形缓冲区中任何一个区块都有明确固定的角色，MPU板和HCU板不会同时访问操作相同区块，只有一个板卡对特定区块进行访问，从而解决了双口RAM的访问冲突问题，不需要另外采取硬件仲裁、软件仲裁或者信号量交互等手段。
1．5双口RAM检测
应用在三取二安全计算机中双口RAM可能存在一些功能性缺陷。无论门级电子元件的制造缺陷，还是板卡电路级的设计错误，都可能导致双口RAM的存储功能性故障，从而降低其功能完整性和可靠性。双口RAM存储单元具有多种类型的故障略———编者注。实际项目应用中，开发人员需要关注双口RAM存储功能的完整性和可靠性，可以通过存储器检测算法来对其进行检测和诊断，能够及时地发现和定位双口RAM的存储功能故障，并及时采取相应的措施，避免因双口RAM存储单元的数据错误导致的严重后果。本文采用硬件BIST架构（HBIST），在硬件电路中设计专门的硬件逻辑部件来对内存进行测试，其图形测试向量有专门的硬件电路模块生成，自动对内存的各种功能故障进行测试，硬件架构内建测试的内存故障测试覆盖率高，而且测试速度快，设计选取的图形测试向量主要用于覆盖高层次的内存故障，如NPSF、CF、DRF。HBIST利用March－TB内存测试算法对系统的内存进行测试，使用硬件HBIST电路来生成图形测试向量，并由硬件HBIST电路来进行测试，HBIST测试电路模型略———编者注。在硬件BIST处于非工作状态时，会拉低BIST的时钟信号，BIST电路进入休眠状态。当系统在夜间进入非繁忙状态，会产生BIST＿MODE信号，来激活BIST电路的BIST模式控制器，并拉高时钟信号，BIST模式控制器发出控制信号，会接管对整个RAM的访问控制，并对RAM开始进行测试。BIST模式控制器控制测试向量产生器、地址与数据生成逻辑工作，产生相应的测试向量对RAM进行测试。同时，并将测试结果在BIST结果比较器中进行比较，如果发现异常，退出BIST＿MODE模式，通知MPU测试异常，MPU产生相应的告警和错误处理。HBIST在进行内存检测时一共具有4种状态：idle、test、error、wait。idle表示处于等待测试数据进行测试的空闲状态；test表示获得测试向量对相应内存单元进行测试；error表示检测到内存单元出错；wait表示处于休眠状态，等待CPU模块激活HBIST。HBIST状态机的状态转移图略———编者注。HBIST状态机的VHDL程序略———编者注。在测试的过程中，通过植入内存故障，并用逻辑分析仪获取出错信号，硬件BIST模块检测内存出错图如图3所示。圆圈里面的测试结果与期望结果不一致，内存检测出错。
1．6数据交互软硬件设计
双口RAM是双端口SRAM芯片，本设计采用CY7C028V－15AXI，读写速度最高为15ns，数据容量为64K×16位。双口RAM连接HCU板的一端为MPC8247的LO－CALBUS总线，连接MPU板的一端为CPCI总线桥接芯片的LOCALBUS总线，HCU可以直接通过LOCALBUS总线访问双口RAM，而MPU板通过PCI总线访问，其中还有控制信号，如片选、读写、中断、BUSY信号等。双口RAM交互电路图略———编者注。在MPU和HCU中，通过设计的软件模块，来完成双口RAM的访问操作。双口RAM的MPU上软件交互关键代码略———编者注。
微波中继通信:比较同轴,易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制,通信容量6000路/频道。数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量,可在40M频道内传送1920~7680路PCM数字电话。
光纤通信:光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的,具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。目前用于本地、长途、干线传输,并逐渐发展用户光纤通信网。目前基于长波激光器和单模光纤,每路光纤通话路数超过万门,光纤本身的通信纤力非常巨大。几十年来,光纤通信技术发展迅速,并有各种设备应用,接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。
卫星通信:通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。
移动通信:GSM、CDMA。数字移动通信关键技术:调制技术、纠错编码和数字话音编码。
2数据通信的构成原理
数据终端(DTE)有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器(MODEM),它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道,DCE的作用是实现信号码型与电平的转换,以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接,通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。
3数据通信的分类
3.1有线数据通信
数字数据网(DDN)。数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路,即用户环路的传输也应该是数字的,但实际上也有普通电缆和双绞线,但传输质量不如前。
分组交换网。分组交换网(PSPDN)是以CCITTX.25建议为基础的,所以又称为X.25网。它是采用存储——转发方式,将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段,并在每个数据段上加上控制信息,构成一个带有地址的分组组合群体,在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路,为多个用户同时使用,网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能,但网络性能较差。
帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内,加上寻址和控制信息后在网上传输。
3.2无线数据通信
无线数据通信也称移动数据通信,它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输,因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的,因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说,移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联,把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户。
4网络及其协议
4.1计算机网络
计算机网络(ComputerNetwork),就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享,如文档、程序、打印机和调制解调器等。计算机网络按地理位置划分,可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网;广域网一般指连接一个国家内各个地区的网络。广域网一般分布距离在100-1000公里之间;城域网又称为都市网,它的覆盖范围一般为一个城市,方圆不超过10-100公里;局域网的地理分布则相对较小,如一栋建筑物,或一个单位、一所学校,甚至一个大房间等。
局域网是目前使用最多的计算机网络,一个单位可使用多个局域网,如财务部门使用局域网来管理财务帐目,劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各种人才信息等等。
4.2网络协议
网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言,网络协议很多,有面向字符的协议、面向比特的协议,还有面向字节计数的协议,但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构,并且非常容易管理。
TCP/IP
实际上是一种标准网络协议,是有关协议的集合,它包括传输控制协议(TransportControlProtocol)和因特网协议(InternetProtocol)。TCP协议用于在应用程序之间传送数据,IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP/IP具有跨平台性,现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层:网络接口层:负责接收和发送物理帧;网络层:负责相邻节点之间的通信;传输层:负责起点到终端的通信;应用层:提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以TCP/IP协议方式从一台计算机传送到另一台计算机,数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。
中国移动、中国电信、中国联通三大运营商IP数据骨干网，基本覆盖了所有省会节点和大部分地市节点，采用核心、汇聚和接入3层结构。它们基本都采用BGPMPLSVPN承载业务，建立了服务质量保证（QoS）体系，在全网部署了IGP／LDP快速收敛功能，并部署了MPLSTEFRR链路保护功能，域内路由协议采用IS－IS，并通过MP－iBGP传播MPLSVPN路由信息。
1．2铁路既有IP数据网
铁路数据通信网由建设于不同时期的客运专线数据网、铁通公司划转的专用数据网及铁路综合计算机网（TMIS数据网）3个相对独立的网络构成。客运专线数据网目前已经覆盖了铁路总公司，各铁路局的调度中心，京沪、京石武、武广、甬台温、温福、郑西、沪宁、沪杭等已建成的客运专线沿线站段、动车所等业务节点。铁路局区域网络由核心节点、汇聚节点、接入节点构成。骨干网络暂采用北京、武汉、西安、上海局区域网络的核心节点路由器作为临时域间数据转发节点，满足各铁路局对总公司区域网络间，以及各铁路局区域网络间数据路由转发需求。客运专线数据网采用MPLSVPN实现对业务的承载。既有普速线数据网大部分为铁通公司划转铁路之前的铁通建设，目前各铁路局网进行基础通信网改造工程，在改造完成后基本实现了对既有普速线所有车站的覆盖，并实现了与客运专线数据网的整合。铁路综合计算机网为2层网络结构，覆盖铁路总公司、铁路局及部分车站。随着网络安全工程的实施，铁路总公司、铁路局机关局域网实行三网分离，即局域网被分割成内部服务网、安全生产网、外部服务网3个逻辑子网，分属于不同的安全域。TMIS网络以路局为分界点，路局以上是骨干网，路局以下是基层网，总公司至各路局为星形组网。目前TMIS数据网与客运专线数据网（即铁路数据通信网）未实现整合。
2铁路数据通信网网络建设
铁路数据通信网建设的目标为以既有数据网为基础，整合成一张综合的IP数据网，实现对不涉及行车安全及资金往来的铁路信息系统和通信数据业务的承载，采用适合铁路需求的技术策略，提高数据网络运行效率。
2．1骨干网建设方案
骨干网络由汇接节点、转发节点和接入节点组成。骨干网汇接节点设置在铁路总公司；转发节点设置在北京、西安、武汉、上海、成都；接入节点设置在各铁路局。每个节点设置2台路由器。骨干网为一个独立自治域。北京、武汉、西安转发节点间构成半网状连接方式，相邻骨干网转发节点间互联，每个转发节点与总公司节点间直联，实现全网流量在骨干网层面转发；骨干网接入节点同时与2个大区转发节点互联。骨干网节点间采用10GEWAN接口互联。
2．2区域网络建设方案
每个铁路局区域网络均作为一个独立的自治域，区域网络间的互访通过骨干网络实现。铁路局区域网络由铁路局所在地的核心节点、业务相对集中的汇聚节点和接入节点组成。接入节点到汇聚节点间、汇聚节点到核心节点间的连接，在城市范围内或有需求的节点，采用星形或环形方式接入上层节点，在铁路沿线范围，接入节点采用链型双归方式接入汇聚节点。对于接入节点，采用分层PE技术，在大型车站部署SPE节点，小型站段或工区部署UPE节点。
2．3既有数据网整合方案
由于TMIS数据网承载着货票、确报、调度、车号自动识别、行车安全监控（5T）、铁路办公自动化、统计、工务、财务核算等多个应用系统，因此，铁路数据网与TMIS网络的整合要分步骤实施。第一步：TMIS数据网业务之间存在大量互通需求，因此没有对承载业务做严格的访问隔离，而铁路数据通信网采用VPN方式实现业务接入，为避免对TDMS广域网承载业务造成影响，第一步将承载的全部业务以一个统一VPN接入铁路数据网。第二步：新的信息业务直接接入铁路数据网，TMIS既有业务逐步向铁路数据网割接，业务割接后TMIS网络设备根据性能及配置情况，融入铁路数据网各类节点中，实现一张统一的数据网，实现信息资源共享。
2．4技术策略
铁路数据通信网采用骨干网络及区域网络二级构建，在区域网络接入节点，采用分层PE构建。铁路数据通信网骨干网络链路由OTN承载，采用10GE接口；铁路局区域网络核心、汇聚节点间的链路及接入节点到汇聚节点间的链路，主要由OTN承载，采用GE接口；接入节点间的链路主要由光纤承载，采用GE接口。为保证数据网对业务承载的可靠性，数据网要求OTN承载网启用保护机制，并利用传输网络保护机制、数据网故障检测恢复机制及两者的协调配合，来共同保证数据网的可靠性。数据网通过lay－er3MPLSVPN实现对业务的承载，保证不同业务组的安全隔离，采用OptionB方式实现VPN跨域互通；将layer2MPLSVPN作为补充，提供基于MartiniVLL业务。采用区分业务（DiffServ）同时结合CBQ以及CAR等多种技术方式，来保证各类业务的QoS。骨干网络依靠高带宽的设计提供网络的轻载来保证SLA，采用IPDSCP、IPTOS和MPLSEXP字段标识QoS等级；在PE路由器实现QoS的等级化标记，根据初始业务类型提供6类服务等级对应6种队列；部分关键业务，如GSM－R／GPGS、会议电视、软交换等，考虑直接在区域网核心节点下设置独立的PE接入设备，基于物理端口进行分类和标识。在全网部署路由快速收敛功能，启用BFD完成快速链路故障探测，先期在骨干网络转发节点间对重要业务（如GSM－R／GPRS业务）进行MPLS－TEFRR的部署。域内路由协议采用IS－IS，并通过MP－iBGP传播MPLSVPN路由信息，域间协议采用E－BGP。骨干网络及各区域网络均为独立AS。在骨干网接入路由器部署流量采集设备，在铁路总公司节点设置流量分析与统计服务器，对各铁路局引入骨干网流量进行统计分析，并对异常流量进行告警。数据网为铁路专网综合IP网，与公众互联网采用物理隔离；全网通过实施MPLSVPN，完成各业务系统的隔离；网络支持分域、分权管理；对于网络设备的服务配置，遵循最小化服务原则，关闭网络设备不需要的物理端口及服务；对网络设备实行交互式访问安全措施；支持对接入业务限速处理；在IS－IS、BGP等协议中启用校验和认证功能；网管区域的防火墙具有入侵检测功能；在网络互联端口开启I－SISHello的MD5认证；在区域网出口限制BGP对等体（peer）以外IP地址对179端口的访问。在MPLS环境下向IPv6演进，在所有IPv6业务不需隔离时，可采用6PE技术实现；在IPv6业务需隔离的情况下，可采用6VPE技术实现。
二、解决方案
（1）对通信服务器与2020智能化PCM之间的连接网线进行检查，发现连接网线有点破损，更换带有屏蔽层的网线，并加装防护套。通过几天观察，无论阴雨还是晴朗天气，误码率一直徘徊在25%左右；（2）更换2020智能化PCMV2.4板，误码率降低到0.1%到0.5%之间；（3）通信服务器与2020智能化PCM之间的连接网线较长，由于COM板上的RS232接口存在传输距离有限，而RS485传输的最大的通信距离约为1219m，我们设想将RS232转换成RS485，使传输的距离增大，以致不会衰减那么厉害。通过此方法是误码率降低到0.01%以下。下图为安装转换口之后数据传输的过程：
三、防范措施
措施一：在通信设备安装时，尽量考虑缩短综自设备的通信服务器与2020智能化PCM（或其它通信设备）通信网线的距离，并选用抗干扰能力强的通信网线，最好每段通信网线距离尽量不超过10m。
