摘 要:計算機通信技術(shù)是通信技術(shù)和計算機現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,并應(yīng)用于多個領(lǐng)域當(dāng)中,為社會現(xiàn)代化通信中重要組成部分。其中,計算機通信中的傳輸控制技術(shù)可對信息資源進行有效的把握與傳遞,占據(jù)了計算機通信技術(shù)中核心地位。所以,數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?zhǔn)確決定著計算機通信技術(shù)的成熟與穩(wěn)定,同時也是計算機通信的所實現(xiàn)的價值所在。
關(guān)鍵詞:計算機;通信技術(shù);傳輸;控制
中圖分類號:TP393.0
在計算機通信系統(tǒng)中,有效保證信息的互通是實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的前提。由于受到通訊傳輸環(huán)境的限制(如有線通信、無線通信、寬帶等),使我國的通信技術(shù)較為單一,信息互通相對緩慢,業(yè)務(wù)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)傳輸控制服務(wù)耦合的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸軟件技術(shù)較為落后,使信息的傳遞存在著可靠性差、適應(yīng)通信信道能力不強、通信傳輸與分發(fā)能力不高等弱點,以無法滿足當(dāng)今電子信息時代的需求。
1 計算機通信技術(shù)組成部分
1.1 計算機通信技術(shù)意義
所謂的計算機通信就是將信息華為一種數(shù)據(jù)的形式,來實現(xiàn)計算機與終端設(shè)備之間的有效傳遞。計算機通信作為現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,廣泛應(yīng)用于信息處理系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)、軍隊指揮系統(tǒng)和武器控制系統(tǒng),所以,發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效的通信技術(shù)不但方便了人們的生活,使人們之間的信息資源傳遞更為便捷,同時作用于軍事上可更有效的加強我國的國防力量,為保衛(wèi)我國領(lǐng)土主權(quán)的完整提供了有利的保障。
1.2 計算機通信技術(shù)的原理
計算機通信的基本原理是將電信號轉(zhuǎn)換成邏輯信號,并將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息通過不同的二進制系列來標(biāo)識。轉(zhuǎn)換方式是將高低電平表示呈二進制數(shù)中的1和0,也就是將數(shù)據(jù)以二進制中的0和1的比特流的電壓表示,將產(chǎn)生的脈沖通過一種媒介來進行數(shù)據(jù)的傳輸,從而達到通信的功能,這便是通訊工程的工作原理,也就是OSI物理層的運行。
1.3 計算機通信技術(shù)的軟件功能及架構(gòu)
我國的計算機電子信息系統(tǒng)中的信息傳輸控制服務(wù)軟件采用的設(shè)計方法通常為構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計法,來實現(xiàn)電子系統(tǒng)中各類信息數(shù)據(jù)的傳輸與分發(fā)控制。首先,從鏈路控制管理上來說,主要是負(fù)責(zé)全系統(tǒng)通信鏈路的建立和分布,以保證通信鏈路可連續(xù)性工作為設(shè)置基礎(chǔ),來實現(xiàn)最終的鏈路狀態(tài)檢測、鏈路自動切換等功能;其次,從信息輸入控制方面來說,通信網(wǎng)絡(luò)一般是通過異步方式來實現(xiàn)各類信息的接收,并對信息進行脫密、拆包、組裝及校驗處理,從中篩選出正確的信息,最后將所得到的正確信息發(fā)布到相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件上進行傳輸?shù)裙ぷ?。此外,從信息輸出的方面來說,通過非阻塞方式獲得輸出信息,并根據(jù)信息的類型進行相關(guān)的協(xié)議封裝、緩沖管理,進而分發(fā)至各目標(biāo)接點。
1.4 計算機通信技術(shù)信息輸出與控制
計算機通信信息系統(tǒng)中的信息傳輸控制服務(wù)軟件通常是根據(jù)傳輸控制的需求來采用多層次的架構(gòu)設(shè)計。目前,我國的計算機通訊系統(tǒng)通常采用四層架構(gòu),并在每一層的設(shè)計層中,都會安裝相應(yīng)的傳輸控制構(gòu)件,從實現(xiàn)傳輸控服務(wù)功能的靈活應(yīng)用。下面對四層架構(gòu)中每一層架構(gòu)的功能與作用進行表述:第一層為管理控制層,主要是對信道的狀態(tài)進行統(tǒng)一管理,并根據(jù)信息數(shù)據(jù)的傳輸方式對所使用的信道進行選擇;第二層為交換服務(wù)層,對信息進行封裝與解析,來解析交換協(xié)議,從而提供出信息的發(fā)布狀況;第三層為傳輸服務(wù)層,提供信道的監(jiān)視與管理,并對信息進行安全處理,同時來解析傳輸協(xié)議;第四層為系統(tǒng)接口層,通過封裝主機通信接口,提供一個系統(tǒng)的調(diào)用接口。
2 計算機通信的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)分析
2.1 計算機通信傳輸控制技術(shù)中的MAC技術(shù)
MAC是Media Access Control的簡稱,定義了數(shù)據(jù)包怎樣在介質(zhì)中傳輸,中文的解釋為介質(zhì)訪問控制子層協(xié)議。MAC的協(xié)議主要位于OSI七層協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的下半部分,是一種鏈接和控制的物理層介質(zhì)。在MAC層的數(shù)據(jù)傳輸中,可分為主導(dǎo)技術(shù)和輔助技術(shù),主導(dǎo)技術(shù)包括令牌控制技術(shù)和總線爭用技術(shù),而輔助技術(shù)主要是配合主導(dǎo)技術(shù)使用,以主導(dǎo)技術(shù)為依托。
2.2 計算機通信傳輸控制技術(shù)中的CSMA技術(shù)
CSMA技術(shù)是一種總線爭用技術(shù),其中文翻譯為載波監(jiān)聽多路訪問。CSMA技術(shù)的主要特點在于沒有規(guī)定的發(fā)送時間,可在任何時間、任意接點對總線進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。當(dāng)有多個節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時,可以通過相應(yīng)的規(guī)則來定義發(fā)送的優(yōu)先順序,來確保數(shù)據(jù)信息的有效達到。同時,CSMA中也規(guī)定了:在任何準(zhǔn)備向總線發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點上,都需要先檢測總線是否空閑,如果空閑便可以完成數(shù)據(jù)的發(fā)送;若總線出現(xiàn)繁忙的情況,則需要在等待一定的時間后對總線重新檢測,來確報發(fā)送的有效性及準(zhǔn)確性。雖然CSMA技術(shù)存在著實現(xiàn)簡單、相應(yīng)及時等特點,但是在實際應(yīng)用中,需要隨機爭用信道還是會使數(shù)據(jù)信息存在著很大的延時性和不確定性,所以,對其技術(shù)的使用上,或許還需要進行優(yōu)化改進,從而保證通信技術(shù)的成熟與穩(wěn)定。
2.3 計算機通信傳輸控制技術(shù)中的令牌技術(shù)
令牌技術(shù)是一種時間觸發(fā)方式的訪問機制,分為分布式令牌技術(shù)和集中式令牌技術(shù)。首先以分散式令牌技術(shù)來說,一般較多應(yīng)用于主站系統(tǒng),其工作原理主要體現(xiàn)在令牌的獨立性,為總線中存在的唯一令牌,此令牌能夠在主站的邏輯環(huán)中循環(huán),通過相應(yīng)的調(diào)度算法使主站獲得令牌的調(diào)度權(quán),進而發(fā)起對其它網(wǎng)站的通信。其次,集中式令牌也是一種時間觸發(fā)的介質(zhì)訪問控制機制,其工作原理主要是由內(nèi)部的任務(wù)調(diào)度表來決定總線上的哪一個節(jié)點擁有總線仲裁權(quán),然后獲得該接點的信道使用權(quán),并將所產(chǎn)生的緩存的信息發(fā)送到總線上。集中式令牌技術(shù)比分布式令牌技術(shù)有著更精確的周期數(shù)據(jù)影響,同時還可以更有效的確定網(wǎng)絡(luò)延時,但是對于突發(fā)事件的處理上卻存在著一定的欠缺,沒有分布式令牌處理的那么及時準(zhǔn)確。
2.4 計算機通信傳輸控制技術(shù)中的差錯控制技術(shù)
在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中難免會出現(xiàn)差錯,因此,采用差錯控制技術(shù)可有效的修正所出現(xiàn)的差錯,并在一定程度上將差錯還原到原始的狀態(tài),來確保數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程主要是經(jīng)過物理層,到達數(shù)據(jù)鏈路層,而通過差錯控制系統(tǒng)的介入,會對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)直接進行差錯檢驗,對錯誤的數(shù)據(jù)進行還原修復(fù),但對一些難以修復(fù)的數(shù)據(jù)幀,因無法讀取等情況難免會遭到丟棄。而數(shù)據(jù)鏈路層往往能夠比其它各層更早地感知到所丟失的數(shù)據(jù)包,并及時的做出反應(yīng),進行數(shù)據(jù)的重新整理與輸送。所以在數(shù)據(jù)差錯檢驗的過程中,鏈路層的檢測和糾正方式主要分為ARQ(自動重復(fù)請求)與FEC(前向錯誤糾正)兩種。
(1)ARQ(自動重復(fù)請求)法的應(yīng)用
傳統(tǒng)的ARQ非常適于傳輸對可靠性要求較高的數(shù)據(jù),所以,為了減少鏈路層重傳和傳輸層重傳之間的干擾,必須采用一定的技術(shù)手段來使鏈路層在路由器處抑制來自傳輸層重復(fù)的ACK,阻止它們到達源端,進而防止源端數(shù)據(jù)擁塞,影響算法。此外,ARQ法一般常使用在出錯率較低的鏈路中,可使出錯的數(shù)據(jù)幀更加及時有效的得到解決;但是用于出錯率較高的鏈路中,就會因大量重復(fù)上傳數(shù)據(jù)包而引起網(wǎng)絡(luò)擁塞,造成不好的處理效果。
(2)FEC(前向錯誤糾正)法的應(yīng)用
傳統(tǒng)的FEC在要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊上附加冗余信息來重建數(shù)據(jù)包的損傷部分,從而使受損的數(shù)據(jù)包直接得到修復(fù),避免了重復(fù)上傳數(shù)據(jù)包的情況發(fā)生,從而達到較好的修復(fù)目的。所以,F(xiàn)EC廣泛應(yīng)用與無線環(huán)境,并且不會干擾到TCP機制。但是,F(xiàn)EC并不是完美的修復(fù)手段,在鏈路狀態(tài)良好的情況下,冗余信息顯得沒有用處,從而會對網(wǎng)絡(luò)造成一定的延遲,影響到網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度。
3 計算機通信的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)實施要點
3.1 傳輸控制軟件的功能模塊松散耦合設(shè)計
信息傳輸控制服務(wù)的功能模塊包括:信道狀態(tài)檢測、信道優(yōu)選、協(xié)議封裝與以解析、信息發(fā)布、信息安全處理等,可根據(jù)其需求進行配置選擇。這種功能模塊間的松散耦合設(shè)計改變了以往設(shè)計中功能模塊間邊界不清、依賴性強的緊密耦合限制,使系統(tǒng)的可重組性、可擴展性和可維護性得到了較大的增強。此外,根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模、實際具備的通信手段,系統(tǒng)集成人員可以有選擇性的安裝與需求相關(guān)的功能構(gòu)件,滿足對不同報文格式、傳輸協(xié)議、傳輸對象及通信信道的信息傳輸要求,更加清晰的保證各模塊之間的信息關(guān)系,使維護人員可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問題的所在,進而對其修復(fù)和維護,使整個網(wǎng)絡(luò)傳輸控制服務(wù)軟件可隨時保持正常運行的狀態(tài)。
3.2 傳輸控制軟件的信息傳輸?shù)目迤脚_設(shè)計
在信息傳輸?shù)目迤脚_設(shè)計中,主要包括軟件垮平臺移植和信息垮平臺傳輸兩部分。首先,以軟件垮平臺移植方面來說,為了避免平臺異構(gòu)帶來的復(fù)雜度,網(wǎng)絡(luò)傳輸控制服務(wù)軟件對平臺不同的驅(qū)動機制和通信接口進行了封裝,并提供出統(tǒng)一的接口,從而在不同平臺上對軟件跨平臺移植提供了有效、統(tǒng)一的管理,使軟件的代碼結(jié)構(gòu)更為清晰,對后期的修改完善工作提供了有利的條件。其次,以信息垮平臺傳輸方面來說,由于各種平臺對多字節(jié)數(shù)據(jù)類型高地位的解釋不同,使網(wǎng)絡(luò)傳輸控制服務(wù)軟件如果按照默認(rèn)的字節(jié)序解釋來自不同平臺的數(shù)據(jù)包,將無法辨識出正確的數(shù)據(jù)。所以,在制定對外節(jié)后的同時,需要網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)軟件對不同平臺的版本的軟件在數(shù)據(jù)包輸入輸出之前增加預(yù)處理,從而將數(shù)據(jù)包中所有多字節(jié)數(shù)據(jù)類型的字段都統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。
3.3 多協(xié)議透明封裝與解析
網(wǎng)絡(luò)傳輸控制服務(wù)軟件針對不容的信息傳輸協(xié)議以信息交換協(xié)議時,應(yīng)采用多個相對立的協(xié)議封裝與解析模塊,來實現(xiàn)協(xié)議封裝與解析功能對業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件的分離。在提供對外的出入輸出接口時,采用多協(xié)議封裝與解析可使業(yè)務(wù)軟件的應(yīng)用更加透明化,使業(yè)務(wù)軟件的核心處理技術(shù)更加簡單明確。在信息傳輸?shù)倪^程中,主要涉及的協(xié)議為:交換協(xié)議和傳輸協(xié)議。交換協(xié)議主要是用以標(biāo)識應(yīng)用層的相關(guān)信息,但如果面對的是一些較為簡單的信息傳輸,便不必去采用交換信息;而傳輸協(xié)議用于信息幀長度、信息幀類型、信息幀發(fā)送者與接收者等傳輸功能,使信息幀的傳輸過程更加安全可靠。此外,透明多協(xié)議封裝與解析過程主要在上層信息安全處理軟件上來實現(xiàn),并在交換服務(wù)層中來完成格式的轉(zhuǎn)換,在傳輸服務(wù)層中完成傳輸協(xié)議的封裝與解析。
3.4 可靠與實時傳輸相結(jié)合
在信息傳輸?shù)目煽啃耘c實時性上,電子通訊系統(tǒng)對其有著較高的要求。在實時性較強的態(tài)勢感知類信息上,一般采用的是實時傳輸,而對于指令類的信息,則采用可靠傳輸方式。在無線信息的傳輸上,由于其信道的特殊,使傳輸質(zhì)量受到了較大的影響,提高了傳輸?shù)氖÷剩栽跓o線信道的傳輸上提出了三級緩沖機制的應(yīng)用。
三級緩沖機制主要是指在同一信道的信息傳輸過程中,為了保證實時信息的準(zhǔn)確性和可靠性,在通訊控制軟件中創(chuàng)立了三級緩沖機制。一級緩沖為發(fā)送緩沖區(qū),相關(guān)的數(shù)據(jù)幀在經(jīng)過處理后存入緩沖區(qū),并通過系統(tǒng)接口層發(fā)送到指定的信道;二次緩沖為等待區(qū),將處理后的可靠信息在存取發(fā)送緩沖區(qū)后,也同時存入了該等待區(qū),來等待對方系統(tǒng)的應(yīng)答,若在有效的時間點內(nèi)沒有等待到對方系統(tǒng)的應(yīng)答,系統(tǒng)會自動將該區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行備份,并存入發(fā)送緩沖區(qū)進行等待發(fā)送;三級緩沖為回執(zhí)等待區(qū),主要對于一些需要人工確認(rèn)是否可靠的報文,在受到系統(tǒng)的應(yīng)答后將其從二級緩沖移至該緩沖區(qū),取消了系統(tǒng)自動重復(fù)發(fā)送的操作,來等待人工的回執(zhí)操作。
4 結(jié)束語
隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)傳輸控制服務(wù)軟件也必定會形成一個功能可擴充、可裁剪,便于各類系統(tǒng)接入的信息傳輸平臺,通過對采用構(gòu)件化網(wǎng)絡(luò)傳輸控制服務(wù)軟件的設(shè)計,可有效的解決以往出現(xiàn)在信息傳輸中的實際問題,從而使軟件的設(shè)計向著通用化、系列化組合化的方向發(fā)展。
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作者簡介:雪娟(1978.3-),女,蒙古族,內(nèi)蒙古呼和浩特人,本科,工學(xué)學(xué)位,助理工程師,研究方向:計算機與通迅。
作者單位:內(nèi)蒙古邊防總隊,呼和浩特 010051