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数据通信的含义范文1
关键词：数据通信技术；原理；分类；应用
前言
数据通信传输是利用信道将信息实现了传输功能，其可以利用有线进行通信的传输，也可以利用无线进行传输，这时所说的数据并不是我们平进所讲的数据，其是指具有某种含义的数字、字母或符合的组合。数据通信是一项新的通信方式，其是计算机技术和通信技术相互结合及渗透的结果。其随着计算机的广泛应用发展起来，实现了不同地点之间数据的传输，使信息资料共享成为可能。
1 技术介绍
1.1 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：由于激光在光纤中可以进行长距离传输，而且其通信容量较大，通信距离长，而且具有较强的抗干扰性，因此在目前通信传输中得以广泛的应用，而且发展成为光纤通信网。而且光纤通信可以容纳超万门的通话路数，具有较强的通信能力。在近些年来，光纤通信技术得以快速的发展，同时其各种设备也应用到光纤通信中来。
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。
1.2 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。
2 数据通信的分类
2.1 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。DDN作为数字通信网络，其是将数字通信、光纤通信及数字交叉连接等技术有效的结合起来，数字信道中的网络连接线路及用户的环路传输都是数字的，但在实际应用中还有采用电缆及双绞线的，使其传输质量受到较大的影响。
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。其功能是实现对报文进行存储及转发，同时在实现这一功能时，需要将报文按照一定长度的数据段进行划分，在每个数据段上加上控制信息，从而形成一个带有地址的分组组合群体利用网络进行传输。其可以在一条电路上分出若干条虚线路，从而供多个用户同时进行使用，可以提供动态路由选择功能和误码检错功能，但却存在着一个较大的弊端，即网络性能处于较差的水平。
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三部分组成。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。
2.2 无线数据通信
无线数据通信是在有线数据通信的基础上发展起来的，也可称之为移动数据通信，而与有线数据不同之处即是不是通过有线进行传输的，是利用无线电流来进行数据的传递的，所以其适用范围更广，不仅可以使终端与计算机或计算机之间进行通信，同时可以实现计算机与人之间的通信，即实现移动通信。
3 数据通信的应用
3.1 有线数据通信的应用
3.1.1 数字数据电路（DDN）的应用范围有：①可提供一定强度的中高速数据通信业务。例如局域网互联、大中型主机互联、ISP等。②为分组交换网提供中继电路。③提供点对点、一点对多的业务。④提供中继帧的业务。同时也扩大了DNN的业务范围。⑤提供语音、图像等通信。⑥提供虚拟专用业务。
DDN可以应用到多个领域内，具有非常强的适应性，有效的促进了数据交换的发展，而且在无线移动通信网上利用后，增强了联网功能，不仅有效的提高了网络的可靠性，同时也使网络的自愈能力得以有效的提高。
3.1.2 分组交换网的应用
在进行内部广域网的架设时，利用分组交换网使其业务资费更加便宜，是最为经济的一种选择。同时可以进行单点及多点连接，而且通过分组交换网进行分组连接，比DDN专线的成本有很大程度上的降低，所以有效的降低了成本，对于64k的低速场合具有非常好的适用性。
3.1.3 帧中继技术的应用
帧中继有许多好处，其中比较实用的有如下几点：①降低网络互连费用，由帧中继技术可以在一条物理链接中进行多条逻辑连接，所以一条物理链接可以接入多个用户，这样可以有效的降低用户接入的费用。②简化了网络功能，提高了网络性能。由于在帧中继技术中其传统系统利用光纤来进行传输，所以使其网络处理功能得以进一步简化，有效的强化了网络的功能及缩短了网络响应的时间。同时由于高层协议的性能，使物理网络的复杂化得以进一步简化，有效的保证了高层网络的独立性。③同时帧中继技术中采用了国际的标准，有效的提高了各种产品的兼容性，从而使其利用率得到较大的提升。而且其协调较为简单，所以为各大厂商之间产品实现兼容性和互通互联性奠定了良好的基础，使其很容易实现。
3.2 无线数据通信
当前移动用户所应用的都是无线数据通信，所以也称之为移动数据通信，这种技术在我们的日常生活中使用的较为普遍，其业务可以分为两大类，即基本数据业务和专用数据业务，基本业务较为常见，如广播、传真等，而专用业务是某个行业的特殊用途，如汽车导航卫星定位、3G手机网络等。无线数据通信的应用范围较为广泛，而且随之技术的不断完善和发展，其将得到更广泛的应用。
4 结束语
目前在我们的工作和生活当中，数据通信技术已得到广泛的应用及普及，而且其新技术处于频繁的更新过程中，所以需要我们加强对新知识和新技术的学习和应用，及时了解和掌握数据通信技术的发展态势，从而使数据通信业务得到在各个领域及各个层次中都得以广泛的应用，对社会的发展及进步起到积极的推动作用。
参考文献
[1]张文基.浅谈数据通信及其应用前景[J].机械管理开发，2005（3）.
[2]周斌.数据通信与计算机网络的发展[J].信息系统工程，2011（1）.
数据通信的含义范文2
关键词：串行通信；VB6；数据解析；数据转化
中图分类号：S972.7+6 文献标识码：A
1 相关技术
1.1 vb6.0简介
Visual Basic是基于Windows平台的可视化程序设计语言,具有简单易学、功能强大、软件费用支出低、见效快等特点。它提供了快捷的编程方法，使得专业人员得心应手开发应用程序；VB6.0可以开发出美观大方的界面，其代码效率已达到Visual C++的水平。在面向对象程序设计方面，VB6.支持封装、继承和多态的面向对象特征。Visual Basic6.0包含学习版、专业版和企业版，用户可以根据实际情况灵活选择；Visual Basic 6.0 可以开发出高性能的企业应用程序和Web的应用程序。
1.2 串口通信
串口是计算机上常用的接口，串口协议是计算机上一种非常通用设备通信的协议，它可以很好的支持仪器仪表设备间的数据通信，用于采集远程设备发出的数据。串口通信使用方法比较简单，按位发送和接收字节；因为串口通信是异步传输，可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据，可以实现远距离通信。一般来说，串口可以支持长度可达1200米的ASCII码字符的传输；在串口通信时，需要设置四个重要的参数：波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
1.3 MSChart控件
MSChart控件，是一个图形统计和报表图形显示控件，它提供了许多很好的图形处理方法，支持Web和WinForm两种应用程序方式，包含英文版，中文版。在编写程序时，MSChart控件提供了很好的数据功能，它可以跟一个数据网格（DataGrid对象）关联，该数据网格显示了采集到的数据，数据网格还可以绘制出高质量的曲线，并且都可以动态的改变，类似于Windows操作系统的进程管理器。
2 通信原理与通信协议分析分析
2.1 通信原理
在油田数据通信系统中，采用RS-232串口进行数据通信和传输，用来实现计算机和其它设备进行数据通信功能。在数据采集时，计算机使用了VB中的通信控件来完成数据的发送和接收，使用VB解析指令来完成数据的转换。下面是计算机与其它设备采集数据的设计原理图，如图所示：
2.省略mport=2 含义：选取的是com2端口
Mscomm1.settings=“9600,N,8,1” 其代码含义如下：
9600表示波特率为9600，N表示：无奇偶校验；8表示：数据位为8，1表示：停止位为1
4 数据采集曲线的绘制
4.1 调用Mschart组件
在VB中，Mschart组件是一个外部Activex控件，专门用于实现图标功能，可以方便创建包括条形、饼形、线形等不同类型的三维图表。在使用该控件时，需要完成标题、坐标、数据点的设定，其中，数据点中的数据是源于采集到的数据，也就是不断变化的点。
本系统程序设计时，自动调用了Mschart组件绘图组件，描述了实时测量的数据的趋势曲线图，并随着时间变动实时更新，以便分析。
4.2 编写绘图函数
编写绘图函数，可以方便调用，很容易绘制出点、直线、矩形、圆和椭圆等图形，使得绘图变得十分轻松。在绘图时，以Picturebox作为画板，在其中显示实时数据曲线。对于画线功能，可以使用VB中画线（line）函数来实现，它的语法为:
object.Line[Step1](x1，y1)[Step2](x2，y2)，[color]
其中，可选项Step1设置起点坐标相对于当前图形位置图标的偏移量；(x1，y1)指定直线的起点坐标或矩形的左上角坐标；可选项Step2设置终点坐标相对于当前图形位置图标的偏移量；(x2，y2)指定直线的终点坐标或矩形的右下角坐标；color是指绘画所用的RGB颜色，可以被忽略。
结束语
本文是在windows环境下利用VB6.0串行通信技术完成了油田数据通信系统中的数据采集功能，并对其实现过程作了详细的设计与实现。
参考文献
数据通信的含义范文3
【关键词】数据通信；交换方式；应用前景
一、引言
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。随着计算机技术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。随着电信技术的迅速发展，数字数据网（DDN），分组交换技术（X.25），帧中继（FR）和异步转移模式，IP交换等多种数据交换技术应运而生。下面将对交换方式和具体的数据交换技术进行分析和说明。
二、数据通信的交换方式
（一） 电路交换
电路交换，该方式是指能为任意一个入网用户提供一条临时的专用物理信道，这条物理信道是由通路中各节点内部在空间或时间上完成信道接续而构成的。在通信中自始至终使用该链路进行信息传输，不许其他计算机或终端同时共享该电路，通信结束才释放该信道。
（二） 报文交换
报文交换，在这种交换方式中，收、发用户之间不存在直接的物理信道。它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，再将该报文发往需要接收的交换机或终端。
（三） 分组交换
分组交换，也称为包交换，它是将用户发来的数据分割成若干个一定长度的数据包（称为分组或打包）。在每个包前面加一个分组头，其中的地址标志指明该分组将发往何处，然后由分组交换机根据每一组的地址标志，将它们转发到相应的目的地，这一过程称为分组交换。
三、数字数据网（DDN）
（一） 工作方式
数字数据网是一种高带宽、高质量的公共数字数据通信网，其传输信息的信道为数字信道。数字数据网属于同步数字传输网，不具备交换功能。采用同步转移模式的数字时分复用技术，用户数据信息根据事先约定的协议，在固定的时隙以预先设定的通信带宽和速率传输。
（二） 特点
数字数据网（DDN）的特点有：（1）DDN是透明传输网，采用交叉连接技术和时分复用技术，由智能化程度高的用户端设备来完成协议的转换，不受任何规程的约束，是全透明网，面向各类数据用户。（2）传输速率高。在DDN网内的数字交叉连接复用设备能提供2Mbps或N×64Kbps（≤2M）速率的数字传输信道。（3）连接方式灵活。不仅能和用户终端设备进行连接，也可以和用户网络连接，从而为用户提供灵活的组网环境。
（三） 提供的业务
由于DDN网是一种全透明的网络，能够提供多种业务来满足各类用户的需要。因此，它可为分组交换网和公共计算机互联网络等提供中继电路；可提供点对点和一点对多点的业务；可提供帧中继业务；可提供语音、图象、G3传真和智能用户电报等业务；可提供虚拟专用网业务。（1）组建公用数字数据通信网；（2）为公用数据交换网、各种专用网、无线寻呼系统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。
四、分组交换技术（X.25）
（一） 工作方式
分组交换方式是在传统的存储转发方式交换的基础上发展起来的一种新型交换方式。其工作过程是分组终端将用户要发送的数据分割成一定长度的分组，每个分组有一个分组头，用以指明该分组发往的目的地址，然后按顺序送分组交换网发送。
（二） 特点
分组交换动态分配线路资源，传输速率高；能为不同种类的终端互通提供方便；X.25网络能与公用电话网、用户电报、低速数据网及其他专用网互连。具体内容如下：（1）分组多路通信。由于每个分组都包含有控制信息，所以分组型终端可以同时与多个用户终端进行通信，可把同一信息发送到不同用户。（2）交织传输。（3）多规程兼容。分组网中最常用的协议是X.25，它由CCITT提出，包括3个层次：物理层，链路层、分组层。除了X.25规程之外，通过某些规程变换手段，能于不同规程的终端之间进行通信。
（三） 提供的业务
分组交换网能提供永久虚电路（PVc）及交换虚电路（SVc）等多种业务。利用分组交换网的通信平台，还可以开发与提供一些增值数据业务：（1）电子信箱业务：又称电子邮件。它是以存储-转发方式进行信息交换。在分组交换网平台上，用户发送信息按规定格式送电子信箱的存储空间，再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（EDI）是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物，又称“无纸贸易”。EDI是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i型奶昔传递。
五、帧中继（FR）
（一） 工作方式
帧中继是一种在分组交换技术基础上对原来的分组交换协议做了简化的数据传输新技术，它在OSI第2层上用简化的方法传送和交换数据，帧中继交换仅完成OSI物理层和链路层核心层的功能。而将流量控制、纠错控制等留给终端去完成，大大简化了节点机之间的协议，提高了传送速率。
（二） 特点
帧中继（FR）的特点有：（1）网络资源利用率高。（2）传输速率高。（3）费用低廉。（4）兼容性好。（5）组网功能强。
（三） 提供的业务
帧中继采用面向连接的交换技术，能提供交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC），但目前仅采用交换虚电路。其常用于：（1）组建帧中继公开网，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）为用户提供低成本的虚拟宽带业务。（4）在专用网中，采用复用物理接口可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。
六、异步转换模式（ATM）
（一） 工作方式
异步转移模式是建立在电路交换和分组交换基础之上的一种面向连接的宽带交换技术，它采用定长分组将数据图象、语音等信息分解成固定长度53B的信息，这种定长分组叫做信元。ATM以信元为单位进行传输、复接、交换和统计复用，复用时只要获得空信元就可以插入信息发送出去，信息插入的位置是非周期性的。
（二） 特点
异步转换模式（ATM）的特点有：（1）采用面向连接的工作方式，通过建立虚电路来进行数据传输，同时也支持无连接业务。（2）采用固定长度的数据包，有利于宽带高速交换。（3）ATM采用异步时分复用技术。（4）ATM技术简化了网络功能与协议。
（三） 提供的业务
ATM可以提供同步数字序列传送网的全部功能，并向用户提供任意速率和能进行统计复用的变速率信道，以提高网络的经济效益；支持面向连接和无连接数据通信业务和帧中继业务；用于局域网互联，或组成虚拟局域网；用于Internet，提供更高的速度；还可以用于电视领域。
七、IP交换
（一） 工作方式
IP交换即三层交换技术，在网络标准模型中的第三层实现了分组的高速转发，效率大大提高。简单地说，三层交换技术就是“二层交换技术 + 路由转发”。它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC。以后的数据包沿着VC以直通的方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速率提高到第2层交换的速率。
（二） 特点
IP交换的特点有：（1）IP交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送信息。（2）采用存储转发的传输方式。（3）通双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。
（三） 提供的业务
面向连接，适合多业务环境，QoS保障，用于宽带IP骨干传输。
八、结束语
综上所述几种数据交换技术，其特点和用途有交叉和重叠。对于用户来讲，选择何种技术，应根据自己的需要，从经济性、发展性等角度予以取舍，争取各种数据通信技术在各个层次、各个领域得到综合利用。
参考文献：
[1] 张煦，数据通信在近年发展趋势[J]，电信工程技术与标准化，2005，（4）.
[2] 糜正琨，杨国民.交换技术[M].北京：清华大学出版社，2006.
数据通信的含义范文4
地震观测台网常用的通信方式
地震观测利用通讯技术实现观测数据的远程传输，在我国，远程地震观测数据传输开始于1966年，最初采用电话线路，虽然传输能力有限，但却将地震观测带入了实时的时代。随着现代通信的发展，不同的通信模式，如无线短波、微波、卫星通信、DDN专线等，在地震观测中都发挥过重要作用(中国地震局监测预报司，2003)。这些通信模式总体可分为两大类，即有线通信和无线通信(纪越峰等，2002)。
1有线通信
有线通信是目前地震观测通信的主要手段，在实时地震观测中，SDH光纤通信已大量得到应用。SDH光纤有线通信的优点在于其强抗干扰性、高稳定性、时延小、大带宽、高传输速率以及保密性较好等。在“十五”期间建设的中国数字强震动台网中，部分台站利用的是PSTN公用电话网拨号，其虽然可以满足仅以获取强震动记录为目的的强震动观测的需求，但实时性差，从使用的情况看，可靠性和效率也不高。有线通信的弊端为需要布设专门的通信线路，抗击自然灾害能力差，易受雷击和人为破坏。
2移动通信
移动通信技术近年来飞速发展，在我国正由2G向3G通信过渡。由于不需要铺设通信线路，移动通信的主要优点就在于架设非常方便，还能避免雷击导线引入以及线路损毁导致的故障，降低了故障发生的几率。在几种通信方式中，移动通信技术使费最低。但在2G时代，该种通信技术存在着信号稳定性差、时延较长、带宽窄、容易堵塞等问题。“十五”期间，2G移动通信技术也有所应用，在一些测震固定台和流动台，CDMA1x被用于实时传输数据(肖武军等，2009)，但效果明显差于光纤通信。在强震动台网中，CDMA1x也有较大范围的应用(崔建文等，2007)，但不进行数据的实时传输。3G通信速率、带宽、时延等指标有非常大提升，测试表明，3G通信(CDMA2000、WCDMA)能有效地实现地震数据的实时传输。但目前3G网络的覆盖面还不大，限制了其在地震观测中的应用。3G通信虽然在性能上较2G有了很大的改善，但仍然存在着抗干扰能力弱、传输质量不太稳定等问题。
3卫星通信
在所有通信手段中，卫星通信的抗灾能力是最强的，因此，作为应对灾难性地震的通信手段，VSAT卫星通信在一些国家级基准地震台中得以应用(任镇，李大辉，2010)，并被用于地震应急通信(李永强等，2007)。卫星通信的优势为不受地理条件的限制，且通信质量稳定可靠。卫星通信优点明显，但也存在着时延长、运行成本高等明显的缺点，对于VSAT卫星通信，采用较大尺寸的天线，需要精确对星，在遭遇强烈振动时，由于天线剧烈晃动，很难保证通信的正常。
地震预警和烈度速报对通信的需求
由于要实现的目标不同，地震预警和烈度速报对通信的要求也有较大的差异，在时间尺度上，地震预警以秒计，烈度速报则可以按分钟来计时。从可靠性来讲，两种系统都要求在破坏性地震发生时，台站通信正常，以保证系统基本功能。对通信的需求应从单个台站和台网系统两个方面考虑。单个台站的性能是台网整体性能的基础，台网作为一个整体具备应对局部失效的能力。作为一个需要长期运行的系统，地震预警和烈度速报采用的通信方式除在通信质量上满足要求外，还应易于实现、维护、且经济适用的。如果选择的通信方式在通信指标上能满足要求，但建设难度高、成本大，或者后期难于维护和运行费用难以承受，则是不可取的。从易于实现、维护、经济可承受等因素考虑，应该基于现有的有专业部门维护和保障的公共通信网络来实现地震预警和烈度速报的数据通信。
1地震预警对通信的需求
地震预警对通信的基本要求是以尽可能少的时间将数据传送到数据中心。采用小时延高速网络是一个行之有效的办法，此外，在传输机制上，也应尽可能减少影响通信效率的因素，如信息安全检查、数据误码效验等。其通信的性能指标考虑如下。在《中国数字测震台网技术规程》(中国地震局，2005)中，误码率的测试时间为连续24h，误码率优于10－7的指标反映的是在一段时间内允许误码发生的平均值，反映的是总体符合要求，但可能出现的情况是，误码集中出现在很短的时段内，局部状况严重恶化，如24h的误码集中在1s内出现，这样将影响分析结果。因此，在24h的误码率测试中，除规定24h内误码率优于10－7外，每个小时的误码率也要优于10－7。这时在无效验机制下，可保障传输的数据仍然是可靠的。(3)时延时延是指一个数据包从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。产生时延的环节有很多，主要是由传输媒质时延和网元时延组成的，可以表示为T=Ts+Tp.(1)式中，T为数据包由发出到接收的时延(耗时);Tp是信号在介质中传播耗时产生的传输媒质时延，与传输距离成正比，在地面上，Tp时延仅占总时延很小一部分，但在卫星通信中，Tp则是不可忽略的一个部分;Ts是网元时延，由发送端、接收端和中间路由转换等设备处理数据时产生。产生网元时延的原因很多，包括使用的网络设备、网络协议、转发节点数量、数据包的大小等。由于时延与数据包的大小有关，为统一时延标准，以Ping命令在数据发送端得到数据接收端回应的时间的一半为通信的时延。Ping命令发送的是32bit的测试数据包。在中国地震信息网的测试显示，一般情况下，省级区域内，SDH光纤通信的时延小于10ms，跨省区范围内，不大于100ms。卫星通信域而公共移动通信≤1000ms。(4)抗毁需求本文仅讨论台网通信抗击地震冲击的能力。破坏性地震也可能导致地面通信的中断，要保证地震中地震波数据的正常传输，有效的解决办法是配置卫星通信。但就实现地震预警系统的功能而言，是否需要配置卫星通信系统，值得探讨。地震对通信系统的破坏机制主要有两类:一是强烈的振动直接导致通信设备损坏，二是建筑物倒塌、地形、地貌发生变化导致线路、通信设施损坏。从震害经验看，强烈振动直接损坏通信系统的可能性较小，如在日本“3•11”地震中，虽然最大的加速度峰值近3g，但网络通信基本没有受到影响，而汶川地震中通信的大面积中断，与建筑物的大量倒塌、大面积的山体滑坡、断层错动、地表破裂密切相关(温瑞智等，2011)。由于建筑物、山体和岩石都有一定的抗破坏能力，因此，建筑物的倒塌、山体的滑坡和地表破裂等现象的产生，需要有一定的强烈地震动作用时间，即在强破坏性S波作用一定的时间后才产生破坏。这一时间目前没有相关的研究，这里假定为10s，则从地震开始，地震导致通信中断的时间应不小于12s(假设台站位于震中，震源深度6km)，因此，在最不利的情况下，预警系统也有12s的获取观测数据的时间。如果利用12s的记录进行预警，考虑到近8s的数据传输和处理时间，则预警盲区将大于70km，从汶川地震中震害分布来看，在非破裂方向上，震中距(断层距)大于70km后，人员死亡的数量已很少(王艳茹等，2009)。因此，就预警的功能而言，在大地震冲击下，在最不利条件下，地面通信系统可维持12s的通信时间已基本可满足预警的需要，布设具有卫星通信功能的预警台站，并不能实质性地改善预警系统的性能，仅就实现预警的功能而言，预警台网系统并非必须配备卫星通信。综上所述，如果不考虑其它因素，如非地震引起的滑坡、泥石流等对地震预警系统台网通信的影响，则地震的冲击不足以使预警系统丧失预警的功能。基于地面通信具备抗击地震冲击的能力，系统应是可靠的。
2地震烈度速报对通信的需求
从烈度速报的机制、社会对烈度速报的响应和需求来看，震后10min内给出速报结果是合理和可行的。由于对数据的及时性要求不高，对网络通信的要求也就低于地震预警系统对网络通信的要求，故而可以采取一些会额外增加传输时间的措施来提高传输结果的可靠性。其通信的性能指标考虑如下:(1)速率烈度速报系统数据通信可采用两种方式，一种是实时传输，另一种为事件记录传输。实时传输时，以常规3通道、24bit、100sps的台站观测设备性能考虑，则其通信速率的基本要求是有≥7.2kbps的稳定信道。对于事件传输，按10min给出速报结果考虑，要求地震发生后10min内将观测记录传输到数据处理中心。同样以3通道、24bit、100sps的台站观测设备性能考虑，对于像汶川地震规模的地震，在强有感范围内，记录的持续时间不超过3min，其记录的数据量1296kbit，在记录结束后，将有近7min的时间可用于数据传输，则只要有3.1kbps稳定的通信速率，即可满足要求。(2)误码率由于地震烈度速报可采用效验机制，对于误码率的要求，可低于预警系统，这里设定为10－6，实际应用中还可更低。对于3通道采样率100sps的24bit数采，其含义为在每个小时传送的数据中，产生错误的数据量少于25.2个，这种传输错误将通过效验机制纠正。误码率的测试与预警系统相同。(3)时延。时延的大小并不会影响烈度速报系统功能的实现。因此，对于烈度速报台网的通信，时延不作要求。(4)抗毁需求。与预警系统仅仅只利用前10s地震记录不同，烈度速报需要利用整个观测记录来计算观测点的烈度值。如果地震造成通信中断，则采用实时传输的烈度速报台仅能将通信中断前的数据回传，而采用事件传输方式的烈度速报台，数据全部丢失，数据不完整或缺失将影响烈度速报系统功能的实现。因此，要保证获取极震区烈度速报观测数据，卫星通信是必须的。由于卫星通信设备的使用费昂贵，只能有部分台站实现卫星通信，这就需要考虑合理的卫星通信台站布设，以尽可能少的卫星通信台站满足烈度速报系统基本功能的需求。造成地面通信中断的主要原因为建筑物的倒塌、山体滑坡以及地面开裂。地震烈度在Ⅷ度以上，可产生上述震害现象。因此，卫星通信台站应布设在Ⅷ度以上震区。虽然我们不知道未来地震Ⅷ度以上震区的分布，但对于不同的震级强度，可以估计Ⅷ度以上震区的大小，卫星通信台站的布设应使在发生可产生地震烈度大于Ⅷ度以上区域的地震时，有一个卫星通信台站落在Ⅷ度以上区域内。一般而言，当震级达到6级时，就出现Ⅷ度破坏区域，其Ⅷ度区的面积不大于100km2(孙继浩，2011)，如果要使卫星通信台站落到Ⅷ度区内，则卫星通信台站的间距应小于10km。在我国，这实际上已超过烈度速报台网可布设的密度。如果我国以20km的间距布设烈度速报台网，这相当于在云南全省布设1000个台站，如果其中有1/4的台站，即250个台站采用卫星通信，台站的间距已达到60km，相当于3600km2内有一个卫星通信台站，但250个卫星通信台仍是个比较庞大的数量，且这种密度已很难满足烈度速报基本功能的需求。因此，平均布设卫星通信台站是不可取的，应该从地震发生的特点来寻求问题的解决方案。从以往的震害经验来看，对通信系统产生冲击的一般是7级以上的地震，而7级以上地震都有明确的构造背景，如果仅在可发生大地震的断层带布设卫星通信台站，则卫星台密度就可加大，能得到更好的烈度速报效果。以汶川地震为例，其断层为龙门山断裂带，断层破裂长度约300km、宽度最大30km。按40km的台间距围绕断层布设卫星通信台站，则只需16个台站即可将汶川地震极震区的状况作很好的描述。因此，通过在具有发生大地震危险性的断层带上布设卫星通信烈度速报台，就可以满足在烈度速报台网实现烈度速报基本功能、抗击大地震冲击的要求。
适用于地震预警系统和烈度速报系统的通信模式
1地震预警系统数据通信模式
有线通信具有抗干扰能力强、通信质量稳定可靠的特点。在有线通信中，光纤通信已替代传统的金属线缆，应用于通信主干网、各种支线通信甚至局域网中。经过多年的发展，在通信技术方面，SDH技术已成为主流，以往在测震台网中有较广泛应用的DDN专线技术已被通信公司逐步淘汰。同步数字体系(SynchronousDigitalHierarchy，简称为SDH)，是一种基于时分复用的同步数字透明传输技术。SDH对网络单元接口有严格的规范要求，具有全球统一的网络节点接口。SDH网络具有较强的生存率，由于严格同步，保证了整个网络稳定可靠，误码率低。从“十五”开始，中国地震局建立了基于SDH的全国地震信息网络，许多地震观测台站实现了数据的SDH网络传输。由运营商提供的无线通信目前有两类，其一是还在快速发展的移动通信，其二是卫星通信。(1)移动通信投入商用的移动通信已发展到第三代3G通信，在我国，目前3G通信还处于普及之中，2G通信仍然在大量使用。在第二代移动通信发展的GPRS、CDMA1x数据传输技术中，CDMA1x具有比GPRS更大的带宽，最高峰值速率可达307.2kbps。从理论上讲2G通信完全可以满足地震观测实时数据的传输(7.2kbps)，但由于语音和数据共享信道，随着网络用户数量增加，每个用户可以使用的带宽也将降低，导致数据传输的不稳定。但由于无线移动通信组网方便，在正常情况下，如没有通信量的突然增加，利用CDMA1x基本可以满足地震观测实时数据的传输(7.2kbps)，因此，在我国地震观测中CDMA1x也有应用，尤其是现场应急地震流动观测。
3G通信是工作在2GHz频段的宽带移动通信系统(纪越峰等，2002)。相比于2G移动通信，其数据传输速率有了大幅提升，最高传输速率达14Mbps。原则上，在3G信号正常的情况下，3G通信已能很好地支持地震观测实时传输。但3G通信也是多用户共享带宽，也存在2G通信随用户数量增加传输速率降低的问题，一旦通信量突然大量增加，会出现堵塞现象，则通信的质量将严重下降。我国运行的3G标准有3个，即中国移动运营的TD-SCDMA、中国联通运营的WCDMA和中国电信运营的CDMA2000。相比之下，中国电信运营的CDMA2000覆盖面最广，信号质量最好，实际测试显示其具有良好的实时地震数据传输能力。(2)卫星通信卫星通信利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波，在2个或多个地面站之间进行通信。目前可用于公共网络通信的卫星主要有VSAT和BGAN卫星系统。卫星通信具有通信距离远、使用成本与通信距离无关的特点。由于卫星通信的电磁波主要在大气层以外的宇宙空间传播，而宇宙空间被认为是无影响的均匀介质，因此，通信信号稳定、通信质量可靠。但卫星通信也存在时延长、投资大、使用费用高等不足。①VSAT卫星系统VSAT卫星通信技术是20世纪80年代兴起的，我国主要是采用亚洲2号通信卫星。“九五”期间，根据国家数字地震台网建设需求，中国地震局建立了通信范围覆盖全国的专用VSAT卫星通信网(中国地震局监测预报司，2003)。地震卫星通信网主站设在北京，设计能力为800～1000个远端VSAT小站，它主要承担了国家和首都圈地震台网数字地震数据的传输、地壳运动基准台站(GPS台站)数据的传输、地震应急通信等。目前已有多个VSAT卫星小站遍布全国各地，其地理位置北至黑龙江黑河，南至西沙群岛，东至乌苏里江，西至新疆塔什库尔干。VSAT卫星需要精确对星，天线体积较为庞大，直径一般在1.2m。在强烈地震冲击下，很难正常工作。②BGAN卫星通信BGAN是国际海事卫星组织所主导的宽频全球区域网络系统(BroadbandGlobalAreaNetworkSys-tem)的第四代卫星通信系统。它是基于IP技术的移动卫星宽带数据通信业务，提供可靠的、高速的数据解决方案(最高速率可达144kbps)。BGAN卫星通信具有天线尺寸小、容易对星，采用全向天线，可实现动中通，因此，具有良好的抗震性能。虽然通信设备投入不高，但使用费用高昂，仅能短时间应急使用。
在通信的质量、性能上，全光纤SDH技术应该说是所有通信技术中最优异的，完全可以满足预警台站的数据通信要求，是最可取的通信模式。从性能上讲，DDN技术也能很好地满足地震预警数据传输的需求，但随着SDH技术的不断推广应用，通信运营商对DDN的支持将逐渐减弱，其投入的设备面临使用期内淘汰的风险。但SDH最小带宽2Mbps，相对于7.2kbps的预警数据传输需求而言，浪费较大。相比于有线通信，无线通信除不用铺设通信线缆，建设简便且使用费低廉外，在速率、稳定性、质量等方面都较有线通信差。由于卫星通信费用高昂，在必须采用无线通信时，宜选择3G通信中的CDMA2000或者WCDMA系统，台站移动信号应不小于－50dBm。在有线通信和移动通信都不可达到的地方，使用VSAT卫星通信系统。一般通信时采用的都是带宽共享机制，有线通信的大带宽保证了不易出现通信堵塞现象，对于移动通信而言，其带宽容量按正常状况下设计，但遇突发事件时，用户短时间集中上网，大幅突破正常容量，造成每个用户可使用带宽严重下降，通信不畅。而地震就属这种突发事件，为保障地震时预警台站数据通信的带宽需求，在信道上应开辟预警台站数据通信专门带宽通道，为预警台站留有足以保证地震实时数据正常传输的带宽。这种机制的安排对于移动通信尤为重要。就实现预警系统功能而言，采用卫星通信并不能增强预警系统抗击地震冲击的能力，但可以增加获取的地震信息量。为了获取更多的地震信息，需要适当配置一些卫星通信台站，但在极震区，在激烈震动下，常规的VSAT通信设备不能准确对星，因此，应采用对星更简便的BGAN卫星通信技术。但BGAN卫星使用费非常高昂，45元/分钟，应考虑将BGAN通信作为地面通信的一种备份使用，在地面通信正常时，通信由地面系统完成，当地面通信中断时，立刻转为卫星通信。
2烈度速报系统数据通信模式
烈度速报台站对数据传输的实时性要求比预警系统要低，因此，适用于预警系统的通信方式都适用于烈度速报系统。从降低运行成本考虑，在有3G网络(CDMA2000、WCDMA)覆盖的地方，应考虑采用3G网络。可以进行事件传输的通信方式有很多，只要满足能在地震发生后10min内将数据传输到处理中心即可，但采用在线通信方式更有利于后期台网运行维护。利用SDH网络实现台站事件的数据传输在技术上不存在问题，但在SDH网络可以应用时，台站数据采用实时传输将更直观有效。在我国，CDMA1x已大量应用于强震动台站事件数据传输，且运行状况良好。但随着3G网络的普及，对CDMA1x的支持将会被逐渐放弃。因此，在有3G网络的地区，采用3G网络不仅会得到越来越强的技术支持，而且其通信速率也高许多，利于尽快回传事件记录。
与地震预警仅能利用地震初始几秒的记录不同，要可靠地确定地震烈度，需要尽可能完整的地震动记录。在大震导致地面通信系统破坏时，利用卫星通信将地震观测数据传送到数据中心非常必要。在地面通信中断的情况下，采用VSAT卫星或者BGAN卫星通信技术来实时传送地震动数据，或者传送事件数据，在技术上不存在问题，但无论前期投入还是后期维护，成本都会很高，应该寻求其它的卫星通信方式。烈度速报系统通过对地震动记录的处理，获取了一系列用于进行烈度速报的参数。采用实时数据传输或者事件数据传输时，一般是将这种处理的功能设置在数据中心。如果将数据处理的功能设置在台站，将处理得到的参数传送到数据中心，则台站数据传送的量将得以极大的缩减，这时，就可以利用我国的北斗卫星导航系统的通信功能实现烈度速报数据的卫星通信。北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS)，该系统不仅具有定位、授时功能，还具有独特的通信功能，用户可以一次传送200个汉字的短报文信息，能够满足传输地震烈度参数的要求(姚作新，2012)。对于需要配置卫星通信的烈度台站，同时配备地面通信和北斗卫星双系统，正常情况下，台站的数据通信通过地面通信系统完成，北斗卫星通信仅在地面通信系统遭受破坏时启动。
讨论
1烈度速报台数据在预警中的应用
虽然地震预警台站要求尽可能密集布设，但由于台站建设环境要求严、成本高，在台网的密度上会比烈度速报台网要小。将烈度速报台应用于地震预警中，可增加预警系统获取地震信息的能力。烈度速报台与预警台最大的区别在于，烈度速报台对数据传输实时性的要求比预警系统低。当然，可以参照预警系统的要求提高烈度速报台网数据通信的性能，但由此而带来的是烈度速报台网维护成本的增加。应探讨在不改变烈度速报台运行模式的情况下，应用烈度台的观测数据。如前所述，实现烈度速报功能的数据传输可采取实时或者事件传输的模式。对于实时传输方式，可直接应用于预警数据的处理中。因此，需要探讨的是非实时传输数据时烈度台站数据在预警中的应用。预警的数据处理是要从地震波中提取可用于反映地震源特征的一系列参数，实时传输数据时，是将这种处理设置在数据中心。如果在台站配置数据处理终端，对地震波进行预警参数的提取，然后发回数据中心，则只要台站与数据中心的通信联络不中断，在数据中心端获取的预警参数与由中心处理得到的参数将不存在差异。在采用移动通信CMDA1x或者3G作为事件数据传输方式时，台站与数据中心的通信始终是在线的。因此，烈度速报台站采用移动通信传输事件数据模式时，可利用通信信道一直在线的特点，在台站配置数据处理终端，通过传送预警参数的方式，实现烈度速报台站数据在预警中的应用。
2先进通信技术的应用
通信技术发展非常迅速，在进行相关规划时，虽然要采用成熟的技术，但也要有一定的预见性，避免采用即将过时的技术，造成投入的设备在使用期限内就被淘汰。目前，有两个新的通信技术值得关注，其一是IPv6，另外一个就是第四代移动通信系统。4.2.1IPv6技术目前网络通信使用的是IPv4技术，它的最大问题是网络地址资源有限，且分配严重不均，在总共40亿个地址中，北美占了30亿个，而亚洲只有4亿个，到2012年，中国的IP地址资源将会枯竭。IPv6技术的提出主要就是为解决IPv4地址资源不足的问题。IPv6地址量理论上达到2128个，几近无限。因此，从长远来看，IPv6是个完整的解决方案。但IPv6从提出到现在已近20年，一直未能进入实用，原因主要在于，IPv6不能兼容IPv4，要将IPv4过渡到IPv6，前期巨大的投入将被放弃，这是运营商和广大网络使用者所不能承受的;此外，一些其它技术的应用也较大程度地减缓了IP资源消耗的速度，如NAT。另外，也有一些新技术，如suIP(超级IP)(孙文胜等，2008)、IPv9(胡顺等，2008)，能基于前期投入的基础上发展，因此，IPv6最终是否能得到普及，并不明朗。但IPv6已被确立为我国下一代互联网技术，在预警系统和烈度速报系统相应的设备中通过软件的方法实现对IPv6的支持，将有利于今后网络的过渡，保护投资。4.2.2第四代移动通信技术移动3G技术在我国还处于推广阶段，但移动4G技术已基本成熟，中国移动正开展大规模商用试验，4G的应用也应有所考虑，因此，在选用3G技术时，应考虑今后的升级。
数据通信的含义范文5
关键词：电力 通讯 无线检测
中图分类号：F407文献标识码： A
引言：高电压运行过程中由于高压电会产生强电磁场，对无线电波干扰很大，因此需要选择适当频率的无线网络实施。此外，测温设备用电池供电，须体积小、易安装、功耗低、待机时间长。ZigBee无线网络具备低成本、短时延、免执照频段、高安全、近距离、低复杂度，低功耗等优点，满足高压母线测温的条件，是解决的良好途径。
一、系统设计
1. 系统框架
本文提出一种较理想的电力母线实时温度在线监测方案：以 ZigBee技术为无线传感器网络，以太网或高速RS-485网络为骨干网， CC2430低功耗单片机
为传感器控制核心，采用一线式数字温度传感器DS18B20为温度采集装置的高压母线温度测量方案。
2. 该无线温度测量系统由三部分组成：
1）.无线传感器节点：负责采集监测点的温度数据，通过ZigBee网络发送；
2）ZigBee网络管理器：负责收集无线传感器节点发出的温度数据，上传到测温主机。
3）.数据管理系统：负责对数据接收终端进行工作参数设定，接收从系统中各个 ZigBee网关终端上传的测温数据，并作保存，分析和管理等；
测温数据可在系统实时数据库中作长期存储记录，供随时查询显示。无线温度采集器可直接安装在电力母线上，一个ZigBee网络管理器能管理多个无线传感器节点，网络管理器通过高速骨干网络传输到系统实时数据库服务器，由监控终端实时显示数据，温度变化曲线图，能打印相关报表，当母线温度异常时，管理终端通过多种报警方式提醒相关人员采取措施。
4）.无线传感器节点
无线温度传感器节点是该网络的基本单元，它负责获取温度数据和数据的预处理，并将其传输到ZigBee网络管理器。无线温度传感器节点由下列部分组成：内部集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz射频(RF)收发器的CC2430无线单片机；美国Dallas公司推出的DS18B20单线数字温度传感器等。DB18B20直接通过单线与CC2430单片机I/O口连接，不必另增加专门的总线控制器，从而减小无线温度传感器节点的体积，以节约硬件成本。其系统结构如图1所示：
图1无线温度传感器结构
3. ZigBee网络管理器
在该系统中的ZigBee网络管理器集成了网络中网关和协调器的功能，具备至关重要的作用：一方面采用 ZigBee无线网络方式与无线温度传感器节点连接，并且以固定的时间间隔对无线温度传感器节点进行测温以及读取它的工作参数，同时存入内存，这需要每个终端为所管理的无线温度传感器节点设置编号表，以免发生错乱；另一方面采用或以太网与测温主机连接，受控于测温主机的命令而做出一系列的反映，具备接收并存储传感器数据、管理相对应的ZigBee子网、传输数据给测温主机、报警功能、设定和修改终端工作参数、工作状态指示和显示时钟等功能。网络管理器结构如图2所示：
图2ZigBee网络管理器结构
无线温度传感器节点的工作参数（发射频率、发射功率、采样间隔）可事先通过拨码开关设置，该节点与ZigBee网络管理器之间以发送无线数据包的方式通信，其数据格式为：
开始标志STX(AAH)
传感器编号 ID（4Byte）
温度数据：温度数据Temp占2个字节，其最高位（D15）表示正负
状态字节：从采集器发往接收终端的状态字节的含义（D7为故障标志，D6～D0为故障码，D4～D3为采样间隔，D2为发射功率，D1D0为电池电量）
校验码 CRC8（1Byte）
结束标志 ETX（55H）
二、关键技术设计
1. 系统网络设计
发电厂和变电站的高压开关柜中的电力母线众多，网络传感器需大量分布，具备监控数据量大及实时性好的特点。ZigBee网络采用片状结构和网状网络结构，可组成 65000个节点的大网络，能满足网络传感器节点的需求。但ZigBee协调器（主节点）与 ZigBee路由、ZigBee网关之间的线路传输数据量大，速率最高仅为250kbps，无法满足该系统的要求；并且ZigBee网络采用CSMA／CA的媒质访问控制机制、确认帧的应答方式和CRC-16 ITU的校验机制，所有节点在一个网络中的冲突域很大，影响传输效果。
为提高骨干网的传输效率，减小无线网络传输信号碰撞，缩短延时时间，更利于提高数据传输效率，方便系统管理与维护，在设计该系统时对做了以下改进：
将整个无线传感器网络分成多个子网，引入蜂窝网络结构，每个六边型区域构建一个ZigBee网络（如图 3所示），相邻区域使用不同的频率，不相邻区域使用相同的频率。
图3蜂窝网络结构（小区制）
2.可靠性设计
系统中温度传感器节点与ZigBee网络管理器间的数据通信在无线传输过程中，由于受传输距离、现场状况等诸多因素的影响，传感器节点与ZigBee网络管理器之间通信常会发生无法预测的错误。因此，在设计ZigBee通信协议栈时需从以下几点考虑数据传输的可靠性：
1)在物理层对发送数据进行CRC校验以保证传输的正确性。
MAC层数据通信采用GTS模式，保证ZigBee无线网络中数据通信的可靠性。
传输层提供可靠传输服务，要求接收方响应确认帧。
2)传感器节点调用ZigBee协议栈应用层数据服务接口，便将温度数据传输到 ZigBee网络管理器。
ZigBee网络管理器和监视中心主机之间的数据通信是基于以太网或RS-485网络，采用 AX88796以太网控制器（或工业级 MAX485）芯片实现数据传输，各种机制和算法保证了数据可靠传输。无线温度传感器节点和ZigBee网络管理器设置的有“看门狗”软件，硬件电路作了抗干扰设计。系统数据库采用稳定可靠的实时数据库Infoplus，管理终端与服务器分开，保证系统稳定可靠运行。
3.节点低功耗设计
在电力母线温度监测系统中，传感器节点安装后需长时间的持续工作，除了选择高能量电池，更应重点考虑节点的节能问题。若要降低温度采集器的能耗，须选择低功耗芯片，以减少芯片的工作时间。采用内部集成符合IEEE802.15.4标准2.4GHz射频 (RF)收发器的CC2430无线单片机和数字温度传感器DB18B20芯片，能满足传感器网络对低功耗的要求；CPU以最快速度执行任务，然后进入休眠模式，通过中断唤醒单片机和射频收发器。在设计ZigBee通信协议栈时，各层均实施节能机制，降低节点能耗，降低信号发射功率。MAC层数据通信采用GTS模式，在保证时隙内发送数据，其它时隙进入休眠模式。芯片还采用CSMA-CA技术来避免数据发送时的竞争和冲突，减少了不必要的能量消耗。经上述节能措施，再选用高能量电池，可极大增加无线温度传感器的工作时间。
结束语 ：
无线温度传感器网络以ZigBee网络通信为核心，结合蜂窝网络结构和高速局域网的优点,减少信号碰撞，增强系统骨干网传输能力；采用低成本、低功耗的CC2430无线单片机和数字温度传感器获取数据，实现了高压测温一次设备和二次监测设备的电隔离、保证系统的安全可靠性；实现了高压母线温度监测数据的自动化测量，很好解决了高压环境下，母线温度实时监测的问题
参考文献：
[1] 凌志浩, 周怡，郑丽国.ZigBee无线通信技术及其应用研究【J】. 华东理工大学学报(自然科学版). 2006-7
[2] 张令意，昂志敏，金海红． 新型无线通信技术ZigBee【J】．现代通信．2007
数据通信的含义范文6
【关键词】 ARM GPRS 无线视频 监控系统
一、引言
目前在图像监视领域，有线方式的视频监视系统较为普遍，而在设备分布广泛和数据不易采集的场合，如：公安、消防、城管执法、银行押运、电力抢险、海事执法、海关边防、军事侦察等领域，监控场所的环境又比较复杂。在这些复杂的环境下，无法实现有线网络架设，视频监控点和视频监控接收端通常又处于移动状态下，此时，有线视频监视方式受到了固有物理布线的限制而显得无能为力，但远程无线视频监视方式则没有这种限制。
随着无线通信技术的飞速发展、互联网的广泛普及，实时动态图像的采集、压缩和远程无线传输技术成为了无线通信、计算机领域的重要研究课题。基于无线通信网络的无线监控技术可以很好满足这一社会需求。无线Internet是依托现有的移动通信技术接入Internet，是对有线Internet网的有益补充，目前国内现有的移动通信网络有GSM网络，GPRS网络、CDMA1X网络，利用无线通道传输话音、数据、视频己经可以实现。
远程监控技术的出现，是计算机网络技术与故障监控技术相结合的必然结果，它具有灵活性好、移动性强、布点灵活、工程量小与工程周期短等优点。与有线视频监视系统相比，无线视频监视系统具有很大的优越性，其研究也具有重大的经济意义和现实意义。
二、系统硬件设计
嵌入式远程无线视频监控系统的硬件平台主要包括两部分：监控终端和监控中心。其中监控终端主要由摄像头、A/D转换模块、MPEG-4图像压缩模块、嵌入式平台、GPRS Modem组成；监控中心是一台连入Internet网络的工控机，负责协调控制系统中各个模块的动作，管理监控内容。系统组成框图如图1所示。
考虑到系统监控中心所用的PC机需要长时间运行，并且处理大量数据，本设计监控中心PC机采用工控机。考虑到成本限制，本系统的视频采集端选用价格低廉的模拟摄像头。通过A/D转换模块将摄像头采集到的模拟视频信号转变为数字视频信号，再进行视频图像的编码压缩。在GPRS网络上传输的视频图像数据应该是经过JPEG编码压缩的，所以监控终端的核心硬件要完成JPEG图像编码压缩、接入GPRS网以及协调各模块的工作。使用以SIEMENS MC55模块为核心的GPRS Modem来接入GPRS网络。MC55模块支持语音和数据通信，而且模块自带TCP/IP协议栈。使用SAMSUNG公司的ARM9系列芯片S3C2410A协调硬件工作，并完成视频数据的无线网络发送。
视频数据由普通模拟摄像头来完成图像采集，然后将采集到的模拟视频信号通过A/D转换芯片SAA7111A，并送至BF533处理器，进行MPEG-4图像压缩处理，经过压缩的视频图像信号通过SPI（serial Peripheral Interface，串行外设接口）接口发送到主控嵌入式平台S3C2410A来完成视频数据的无线网络发送。通过SIEMENS公司MC55 GPRS Modem来接入GPRS网络。最后通过无线网络运营商的网关服务器，接入Internet，这样系统监控中心就可以通过网卡同Internet相连。
三、系统软件设计
远程无线视频监控系统利用现有的GPRS移动通信网络，采用数字视频压缩技术和嵌入式技术，实现对远程现场的实时视频信号的高效采集、压缩、发送和处理。系统软件总体框架如图2所示。在程序设计过程中采用了模块化的思想，使用模块化思想设计的程序可读性好、易于修改，而且可移植性好。由于系统软件比较大，功能比较多，利用模块化思想设计程序还有助于理清思路，从而加快程序开发进程。
系统软件总的来说由监控终端软件，监控过程通信软件和监控中心管理软件三部分组成，其中监控过程通信软件的开发需要在监控中心和监控终端上同时进行。监控终端软件和部分监控过程通信软件是在嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ上开发的，与支撑硬件一起构成了系统的嵌入式终端。三个部分在完成不同功能的同时又互相协调工作，最终完成视频图像采集、处理、传输和显示，以及现场重要数据的获取、传输和显示。
由于系统软件包含了监控中心管理软件，监控过程通信软件和监控终端软件三部分，中心和终端两部分需要协调工作，二者通过GPRS网络和Internet网络传送数据。软件运行时监控中心软件先于监控终端软件启动，中心“判断数据含义”是指判断接收到的数据对应的帧类型，包括帧有效，帧结束，无视频信号，帧丢失等；终端“初级帧处理”是指对从视频模块输出的数据帧进行初步处理，使之适用于网络传输。另外获取现场数据要启动一个新线程，系统关闭时，这个线程也随之终止。
四、结论
本设计是针对公安系统的无线视频监控设计，综合嵌入式技术和GPRS网络实现远程无线视频图像的实时采集和无线传输。提出一种基于嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统和GPRS网络的无线图像、数据的采集与传输的通用解决方案，结合GPRS网络传输的特点，建立了监控终端到监控中心的实时视频传输系统，实现了高品质的实时视频传输。
此外本系统设计可以考虑做一下改进：（1）采用CDMA通信网络进行视频传输。目前CDMA移动通信网络日趋成熟，我们采用CDMA1X数据通讯技术进行压缩视频的无线传输，传输速率更高，传输视频图像更加流畅；（2）改进编码算法，提高压缩比。可以改进当前MPEG-4编码算法中的主要模块如采用1/4象素的运动估计，或者改用最新的H.264数字视频压缩编码技术来提高压缩比及视频质量。参 考 文 献
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