通信网络设计论文汇总十篇

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引言

近年来随着通信技术的发展，为了满足电力系统安全、稳定、高效生产的需求及电力企业运营走向市场化的需求,电力通信网的发展十分迅速。许多新的通信设备、通信系统，例如SDH、光纤环路、数字程控、ATM等，都纷纷涌入电力通信网，使网络的面貌日新月异。新设备的大量涌入表现出通信网的智能化水平不断提高，功能日益强大，配置、应用也十分复杂。层出不穷的新产品、新功能、新技术及技术经济效益等诸多因素的影响，使可选择的设备越来越多，造成电力通信网中设备种类的复杂化。技术的发展使某些旧的观念有了根本的改变，计算机网络技术与通信技术相互交融。传统通信网络的交换、传输等领域引入了计算机网络设备，例如路由器、网络交换、ATM设备等。某些传统的通信业务通过计算机网络实现，例如IP电话等。今天通信网与计算机网的界限已越来越模糊。电力通信业务已从调度电话、低速率远动通道扩展到高速、数字化、大容量的用户业务，例如计算机互联网、广域网、视频传送等。电力通信网的结构也已从单一服务于调度中心的简单星形方式发展到今天多中心的网状网络，以保证能为日益增长的电力信息传输需求服务。

此外，由于网络规模的限制，电力通信网实际上是一个小而全的网络。小是指网络的业务量不大；全是指作为通信网所有环节一样不少，而且电力通信网地域广大、数量繁多。由于规模的原因，电力通信网的管理传统上一直都是不分专业统一管理，每一位通信管理维护人员都必须管理包括网络中传输、交换、终端各个环节上的设备，还包括电源、机房、环境等网络辅助设备，同时还要管理电路调配等网络业务。

由于电力系统行政划分的各级都设置电力调度，电力通信网又被人为的划分成不同级别、不同隶属关系的网络。一般来说，电力通信网分为主干网、地区网；主干网分国家、网局、省局、地区4级；地区网又分为地区、县级网。各个级别的网络根据隶属关系互联，各行政单位所属的网络管理、维护关系独立。而且由于传统的原因，上级网络的设备维护工作多由通信设备所在地区的下级网络的通信管理人员负责。网络设备管理与维护分离，集中运行，分散维护。

面对这样一个复杂的网络，这样一些苛刻的管理要求，唯一的也是十分有效的方法就是建立具有综合业务功能、综合接入功能的电力通信网络管理系统（简称网管系统）。

早期的电力通信网管理方式简单，由于通信设备的功能单一、智能化水平不高，自动化管理表现为监控系统，具有监视通信设备运行状态，实时通告设备的告警和运行异常信息，远程实时控制设备的主、备切换等功能。随着电力通信网的发展，作为新一代通信网基础的智能化设备出现后，产生了网元管理系统，它除了对设备故障的监控功能外，还包括对设备性能、配置及安全的管理。时至今日，网元管理系统的应用在通信网的运行管理过程中已随处可见。随着通信设备智能化水平的提高和通信业务需求的增长，通信组网的灵活性越来越大，通信网的规模也越来越大，网络管理系统应运而生。

一、电力通信网络管理的设计原则

1.1全面采用TMN的体系结构

TMN是国际电信联盟ITU—T专门为电信网络管理而制定的若干建议书，主要是为了适应通信网多厂商、多协议的环境，解决网管系统可持续建设的问题。TMN包括功能体系结构、信息体系结构、物理体系结构及Q3标准的互联接口等项内容。通过多年来的不断完善和发展，TMN已走向成熟。国际上的许多大的公司（例如SUN,HP等）都开发出TMN的应用开发平台，以支持TMN的标准；越来越多国际、国内的通信设备制造厂商也宣布接受Q3接口标准，并在他们的设备上配置Q3接口。国内的公用网、部分专用通信网都有利用TMN来建设网管系统的成功范例，例如：全国长途电信局利用HP的TMN平台OVDM建设全国长途电信三期网管；无线通信局利用SUN的SEM平台建设TMN网络管理系统。TMN的优点在于其成熟和完整性，是目前国际上被广泛接受的体系中最为完整的通信网管标准体系；TMN的不足在于其复杂性和单一化的接口。这些问题在网管系统建设中应该加以考虑。

1.2兼容其他网管系统标准

在接受TMN的同时，兼容其他流行的网管系统的标准以解决TMN接口单一的问题，对电力通信网管系统的建设十分有好处，尤其在强调技术经济效益的今天，这一点更为重要。

SNMP简单网路管理协议所构成的网络管理是目前应用最为广泛的TCP/IP网络的管理标准，SNMP网络管理系统实际上也是目前世界上应用最为广泛的网络管理系统。不仅计算机网络产品的厂商，目前越来越多的通信设备制造厂商都支持SNMP的标准。因此电力通信网管系统应该将SNMP简单网路管理协议作为网络管理的标准之一，尤其在通信网与计算机网的界限越来越模糊的今天，其效益是显而易见的。

另外，目前出现了新发展的网管体系和标准，例如对象管理组织OMG的CORBA体系、基于Web的网管体系、分布式网络管理技术等，这些新的技术都应当引起我们的重视。总之，对于电力通信网这种组织结构分散的网络来说，网管系统对各种体系的兼容性很有必要。

1.3采用高水平的商用TMN网管开发平台作为开发基础

网络管理是一个巨大、复杂的工程，涉及面广，难度大，特别是像TMN这样的系统，而综合业务及综合接入功能的要求又增加了系统的难度。依照标准的建议书从基础开发做起的方法无论从时间、经济的角度来说都是不可取的。高层网管应用开发平台是世界上具有相当实力的厂商，投巨资历时多年开发出来的商用系统，目前比较成熟的有SUN公司的SEM、HP公司的OPENView、IMB的NetView等［3］。每一种商用系统都为建设通信网络管理系统提供了一整套管理、、协议接口及信息数据库开发的工具和方法。利用商用TMN网管平台作为核心来构筑电力通信网管系统，屏蔽了TMN网管系统的复杂性，可大大降低开发难度，缩短开发时间，提高分开的成功率。对电力通信网管系统的建设来说不失为一种经济有效的方法。

当然，商用化高层网管应用开发平台的成本相对比较高，因此对于规模小、层次低的通信网，采用一些专用的自行开发的网络管理系统平台可能更为实际。

1.4网管系统的网络化

网管系统互联组成网管网络这一点是不言而喻的。从长远的观点来讲，电力通信网管应接受异构网互联的观念，即不同层次、不同厂商甚至不同体系结构的系统之间应不受阻碍的互联，组成一个具有广泛容纳性的网管网络。

规定一种或几种统一的标准互联接口作为系统互联的限制约定是目前网管系统之间互联的最可行的方法，如采用CMIP的Q3接口、SNMP的简单网络管理协议作为网管之间互联的标准协议接口。当然随着技术的发展这种限制可能会有所改变，例如：CORBA技术的应用会对目前的状况产生影响。虽然统一接口有系统花费大的不足，但是统一接口在数据互联中的优点是显而易见的。

网管系统的数据共享和可互操作性机制是网管系统互联的基础。完善的安全机制是网管系统互联成功的保障。网管系统还应支持与网管系统以外的信息管理系统的互联，实现数据共享。

1.5综合接入性

网管必须满足各种通信网络、通信设备的接入要求，兼容各种制式、各个厂商的产品。

TMN网管系统本身支持的标准接口有限，能够直接接入TMN网管系统的通信系统、通信设备并不多，大量通信设备的接入依靠网管系统提供的转换机制，网管系统通过协议适配器这样的网管部件，将通信设备上的五花八门的管理数据接口转换成统一的网管系统支持的标准接口（例如Q3适配器，SNMPPROX等），实现网管对通信设备的接入。对于设备种类繁多的电力通信网，这个环节尤为重要。

对于网络层次多、设备分布广、智能水平低的电力通信网，如果全盘依照TMN的方案，势必造成系统十分庞大，整个网管系统变得很不经济。因此，选用一种综合接入能力强、成本低的网管系统直接面向大量的通信设备，将通信设备集中转换，再通过标准接口送入TMN高层次网管。建立综合接入网管系统来完成接入的任务对电力通信网不失为一种经济可行的方案。

对于大量中等以下规模的网络完全可以依靠综合接入网管系统的功能来管理网络，既可实现通信设备的综合接入，又建立了网络的分层管理，一举两得，而且这种方案的经济效益十分可观。对于系统已经在建的大量的监控、网元管理系统来说，也可以采用先将其改造成综合接入网管系统再接入高层TMN网管的方案。

1.6完善的应用功能及客户应用接口的开放性

在今天这样的市场竞争环境下，网管系统的应用功能是否完善、丰富，能否满足用户的要求、适应网络的变化，总之网管系统的应用功能是否能得到用户的认可，是网管系统成败的关键。

应用功能的设置应该能由用户来选择，用户的应用界面应该满足用户的要求。这要求网管系统除了具有根据用户要求定制的能力外，重要的一点是网管系统的应用功能接口应具有开放性，应能支持满足应用功能接口的第三方应用程序，在不改变基础系统的情况下不断推出新的应用功能、用户界面，满足用户的要求。由于电力通信网采用行政划分的管理方式，各级用户的管理功能要求的不一致性更大，应用功能开放性的要求显得更为重要。

1.7网管系统的一体化和独立性

网管系统应实现电力通信网的一体化管理，即各种功能网络管理系统的应用程序统一设计，采用统一的界面风格，采用一致的名词术语。用统一的管理操作界面去操作控制不同型号、厂家的同类功能设备。在同一个平台、界面上监视、处理网络告警，控制网络运行。

真正的网络管理系统应具有独立性，系统不应依赖于某个设备制造厂商；网管系统应能保证所有的厂商都得到同样公平和有效的支持。这样做的目的是为了保证通信系统本身的发展，确保不会因网管系统方案选择限制通信系统本身。这一点对于多样化特点十分明显的电力通信网尤为重要。

1.8网管系统的人机界面

首先，对象化的思想应该贯穿在网管界面的设计中。将图形上的元素及元素的组合定义成图形对象，将图形对象与它所表示的数据对象、实际的通信设备串联起来，实现实物、数据、表示界面的统一。这种对象化的设计方法保证了网管系统数据和界面的统一，保证了网管系统对被管理系统的变化的适应能力。对象化的设计观念应推广到网管系统人机界面的各个方面，例如：语音申告、媒体管理等。

其次，网管系统的界面应不断采用新技术加以更新、改造。界面是表示一个系统的窗口，界面的优劣直接影响人们对系统的第一印象，影响人们对系统的使用。引入新的技术，提高系统界面的功能、界面的可观赏性、系统的易使用程度是网管系统成败的又一关键因素。

GIS是目前实用化和技术经济性能都比较高的一项可视化信息技术，GIS采用对象化设计思想，支持地理信息数据，支持多图层控制，采用矢量化图形方式。GIS在信息管理系统的数据表示界面方面应用广泛，在表示与地理信息有关的数据界面时尤其优秀，电力通信网管系统可以采用GIS技术开发基于地理信息系统的网管应用界面。

Web是一种影响非常广的、为人们广泛接受的、使用方便的数据浏览界面，Web支持的数据包括文本、图形、图片、视频等，支持数据库的浏览，而且支持的数据种类和数据格式还在不断丰富。利用Web的优势作为网管系统的信息媒介是一种非常明智的选择。

二、电力通信网管系统方案

2.1需求分析

在选择网管系统方案时各种因素都会影响最终的决定，如网络管理要求、通信系统规模、通信网络结构、技术经济指标等。网络管理要求应是确定网管系统方案的首要因素。并不是在任何情况下网管的配置越高、功能越全越好，如果管理要求只关心对通信设备的实时监控，那么最佳方案是选择监控系统。在完成监控功能方面，监控系统的实时性能、准确程度都较复杂的网管系统要高。同样如果管理要求只关心通信设备的信息，只需要建立网元管理系统即可。但如果是一个管理一定规模的通信网络而且提供通信服务的管理单位，那么就应该选择能够涵盖整个通信网的网管系统。

2.2网络设计

初期的网管系统一般只注重网络某些部分（如通信设备）的管理，其主要原因是通信网管系统在发展初期一般依赖于通信设备生产厂商。真正的网络管理系统应包括以下各个层次：

网元数据采集层：网元(设备)的数据接入、数据采集系统。

网元管理层：直接管理单个的网元(设备)，同时支持上级的网络管理层。这一层主要是面向设备、单条电路，是网络管理系统的基础内容。其直接的结果实现设备的维护系统。

网络管理层：在网元管理的基础上增加对网元之间的关系、网络组成的管理。主要功能包括：从网络的观点、互联关系的角度协调网元(设备)之间的关系；创建、中止和修改网络的能力；分析网络的性能、利用率等参数。网络管理层的另一个重要的功能是支持上层的服务管理。

服务管理层：管理网络运行者与网络用户之间的接口，如物理或逻辑通道的管理。管理的内容包括用户接口的提供及通道的组织；接口性能数据的记录统计；服务的记录和费用的管理。

业务管理层：对通信调度管理人员关于运行等事项所需的一些决策、计划进行管理。对运行人员关于网络的一些判断的管理。这一层管理往往与通信企业的管理信息系统密切相关。其功能包括：日志记录，派工维护记录，停役、维护计划，网络发展规划等。

网络管理系统应当是全网络的，对于面向用户服务的规模较大的通信网络，管理的重点应放在网络、服务、业务等层次的管理上。

2.3系统功能

一个完善的网络管理系统应具备如下功能。

故障管理：提供对网络环境异常的检测并记录，通过异常数据判别网络中故障的位置、性质及确定其对网络的影响，并进一步采取相应的措施。

性能管理：网络管理系统能对网络及网络中各种设备的性能进行监视、分析和控制，确保网络本身及网络中的各设备处于正常运行状态。

配置管理：建立和调整网络的物理、逻辑资源配置；网络拓扑图形的显示，包括反映每期工程后网络拓扑的演变；增加或删除网络中的物理设备；增加或删除网络中的传输链路；设置和监视环回，以实施相关性能指标的测试。

安全管理：防止非法用户的进入，对运行和维护人员实现灵活的优先权机制。

2.4系统结构

为了保证网管系统能较好适应电力通信网的特点，满足电力通信网的管理要求，网管系统应能兼容多机种、多种操作系统；应能设计成冗余结构保证系统可靠性；应能充分考虑系统分期建设的要求，充分考虑不同档次的网管系统的需求。

网管系统可采用IP级的网络实现系统中各硬件平台之间的互联，利用现有的各种管理数据网络的路由，组织四通八达的网管系统网络。

数据服务器：是网管管理信息数据库的存储载体，用于存储和处理管理信息。

网管工作站：为网管系统提供人机接口功能。它为用户提供友好的图形化界面来操作各被管设备或资源，并以图形的方式来显示网络的运行状态及各种统计数据，同时运行各种网管系统的应用程序。

浏览工作站：通过广域网、Internet或Intranet网接入网管系统，提供网管系统数据信息的浏览功能。

协议适配器：完成网管系统与被管理设备之间的协议转换。

前置机：通过远方数据轮询采集及网管系统与采集系统之间的协议转换，实现对各种通信站、通信设备的实时管理。

网管系统的软件由管理信息数据库、网管核心模块、若干应用平台、若干网络高级分析程序及数据转换接口程序组成。

管理数据库：负责存储和处理被管设备、被管系统的历史数据,以及非实时的资料、统计检索结果、报表数据等离线数据。

网管核心模块包括管理信息服务模块、管理信息协议接口及实时数据库；

通信调度应用平台包括系统运行监视、运行管理、设备操作、图形调用、数据查询等功能。

图形系统实现网管系统图形应用界面，包括图元制作工具、绘图工具、图形文件管理工具、数据库维护工具等。

通信运行管理应用平台提供网管系统所需的各种管理功能，包括运行计划管理、维护管理、报表管理、权限管理等。

网络高级分析软件包括网络故障分析、性能分析、路由分析、资源配置分析。

三、结语

电力通信网络管理系统的开发与应用起步比较迟，相对于公用网和其他一些专用网都落后了一步。目前，在电力通信网中未见真正的规模比较大的网络管理系统，网络的运行管理主要依靠通信监控系统和一些随通信系统和通信设备引进的网元、网络管理系统。随着网络规模、管理水平的提高，越来越显示出目前这种状况的不适应性。从事电力通信网运行、管理、开发的建设者们有能力、有决心解决好这些问题。

参考文献：

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1通信协议的制定

协议是用来管理通信的法规，是网络系统功能实现的基础。由于DSP可以实现对网卡的直接操作，对应于OSI网络模型，网卡包含了物理层和数据链路层的全部内容，因此，规定了数据链路层上数据帧封装格式，就可以为基于DSP的局域网络中任意站点之间的通信提供具体规范。因为以太网是当今最受欢迎的局域网之一，在以太网中，网卡用于实现802.3规程，其典型代表是Novell公司的NE2000和3COM公司的3C503等网卡，所以研究工作中的具体试验平台是以DSP为核心构成的以太局域网，主要用于语音的实时通信，所使用的网卡为Novell公司的NE2000网卡。NE2000网卡的基本组成请见参考文献[2]，其核心器件是网络接口控制器（NIC）DP8390。该器件有三部分功能：第一是IEEE802.3MAC（媒体访问控制）子层协议逻辑，实现数据帧的封装和解封，CSMA/CA（带碰撞检测功能的载波侦听多址接入）协议以及CRC校验等功能；第二是寄存器堆，用户对NE2000网卡通信过程的控制主要通过对这些寄存器堆中各种命令寄存器编程实现；第三是对网卡上缓冲RAM的读写控制逻辑。DP8390发送和接收采用标准的IEEE802.3帧格式。IEEE802.3参考了以太网的协议和技术规范，但对数据包的基本结构进行了修改，主要是类型字段变成了长度字段。所以，以DSP为核心的局域网内通信数据包基本格式如图1所示。

DSP读出数据包和打包从目的地址开始。目的地址用来指明一个数据帧在网络中被传送的目的节点地址。NE2000支持3种目的地址：单地址、组地址及广播地址。单地址表示只有1个节点可以接收该帧信息；组地址表示最多可以有64个字节接收同一帧信息；而广播地址则表示它可以被同一网络中的所有节接收。源地址是发送帧节点的物理地址，它只能是单地址。目的地址和源地址指网卡的硬件地址，又称物理地址。

在源地址之后的2个字节表示该帧的数据长度，只表示数据部分的长度，由用户自己填入。数据字段由46～1500字节组成。大于1500字节的数据应分为多个帧来发送；小于46字节时，必须填充至46字节。原因有两个：一是保证从目的地址字段到帧校验字段长度为64字节的最短帧长，以便区分信道中的有效帧和无用信息；二是为了防止一个站发送短帧时，在第一个比特尚未到达总线的最远端时就完成帧发送，因而在可能发生碰撞时检测不到冲突信号。NE2000对接收到的从目的地址字段后小于64字节的帧均认为是“碎片”，并予以删除。在数据字段，根据系统的具体功能要求，用户可以预留出若干个字节以规定相应的协议，以便通信双方依据这些字节中包含的信息实现不同的功能。

2基于DSP的网络通信程序设计

如果基于网络操作系统，用户可以利用一些软件对网络操作系统的支持，很容易地编写出优秀的网络通信程序，但这些程序必须依附于网络操作系统。而在DSP环境下，必须深入了解网络接口控制器（NIC）的工作原理[2]，通过对网络直接编程，实现局域网内任意站点之间的通信而完全抛开网络操作系统。

DSP对网卡的通信过程控制就是DSP对DP8390中各种寄存器进行编程控制，完成数据分组的正确发送和接收。DP8390的所有内部寄存器都是8位，映像到4个页面。每个页面有16个可供读写的寄存器地址（RA=00H～0fH）。页面的选择由命令寄存器CA控制。第0页寄存器用于收发过程，第1页寄存器主要用于DP8390的初始化，第2页寄存器则用于环路诊断。DSP对寄存器的操作是将寄存器作为DSP的端口设备，其实际物理端口地址（PPA）为网卡基本I/O端口地址（BIOA）与寄存器地址（RA）之和（即PPA=BIOA+RA）。应注意的是，PPA与寄存器间并不存在一一对应关系，对PPA的读操作与写操作并不一定是对同一寄存器进行的，这种情况在第0页尤其明显。用户数据分组在DSP和网卡交互是通过网卡的数据端口实现的，既可以用DMA方式也可以用PIO方式读入数据分组或将数据分组送至网卡RAM缓冲区。在本系统中，DSP采用DMA方式对网卡进行数据读写。网卡的数据端口地址（NDPA）为网卡基本I/O地址（BIOA）加偏移地址10H（即NDPA=BIOA+10H）。

网卡通信过程控制可分为网卡初始化、接收控制和发送控制。下面分别予以讨论。

2.1网卡初始化

网卡初始化的主要任务是设置所需的寄存器状态，确定发送和接收条件，并对网卡缓冲区RAM进行划分，建立接收和发送缓冲环。具体过程请参阅参考文献[2]。需要说明的是，每一块网卡被赋予一个物理地址，以便通信站点的标识。这个物理地址存在网卡的PROM（存储地址为0000～0005H）六个单元中，在网卡初始化时，通过远程DMA读入DSP内存中，并送入网卡物理地址寄存器。在一步的意义在于：一方面，如果能正确读出网卡的物理地址，则说明网卡硬件基本没有问题，网卡的上电复位和DSP对网卡的初始化顺利通过；另一方面，这个物理地址可以用于DSP网络系统中的点名、包的过滤丢弃等服务，也就是说，在链路层根据数据帧携带的源地址和目的地址确定数据报从哪里来，是否接收或丢弃。网卡初始化时另一个重要的工作就是接收缓冲环的设置，为了有效利用缓冲区，NIC将接收缓冲区RAM构成环形缓冲结构，如图2所示。

接收缓冲区RAM分成多个256字节的缓冲区，N个（N最大为256）这样的缓冲区通过指针控制链接成一条逻辑上的缓冲环。缓冲环的开始页面地址存入PSTART寄存器，环页面结束地址存入PSTOP寄存器。PSTART和PSTOP确定了接收缓冲环的大小和边界。为便于缓冲环读写操作，还需要2个指针：当前页面指针CURR和边界指针BNRY。CURR确定下一包放在何处，起着缓冲环写页面指针作用；BNRY指向未经DSP取走处理最早到达的数据包起始页面，新接收的数据包不可将其覆盖，起着缓冲环读页面指针的作用。也就是说，CURR可以告诉用户网卡接收的数据分组当前放到了什么位置，而BNRY则用于确定DSP读缓冲环到了什么地方。由于接收缓冲区为环形结构，BNRY和CURR相等时，环缓冲区可能满也可能空。为了使NIC能辨别这两种状态，规定当BNRY等于CURR时，才认为环缓冲区满；当缓冲区空时，CURR比BNRY指针值大1。因此，初始化时设置：BNRY=PSTART，CURR=PSTART+1。这时读写指针不一致，为了保证正确的读写操作，引入一软件指针NEXTPK指示下一包起始页面。显然，初始化时NEXTPK=CURR。这时，缓冲环的读指针对NEXTPK，而BNRY只是存储分组缓冲区的起始页面边界指示，其值为NEXTPK-1。

2.2接收控制过程

DSP完成对DP8390的初始化后，网卡就处于接收状态，一旦收到分组，就自动执行本地DMA，将NIC中FIFO数据送入接收缓冲环，然后向主机申请“数据分组接收到”中断请求。DSP如果响应中断，则启动网卡远程DMA读，将网卡缓冲区中的数据分组读入学生机存储区，然后对接收缓冲环CURR、NEXTPK、BNRY指针内容进行修改，以便网卡能从网上正确接收后续分组。DSP响应网卡接收中断后，接收控制过程如下：

①设置远程DMA的起始地址；RSAR0=00H，RSAR1=Nextpk。

②设置远程DMA操作的字节数，这个长度在46～1500字节范围内根据具体要求自己确定。

③0AH送命令寄存器CR，启动远程DMA读。

④从网卡数据端口依序读入数据分组，注意，最先读入的4字节非数据分组内容，第1字节为接收状态，第2字节为下一包页地址指针，3与4字节为接收字节数。第2字节内容应该送入Nextpk，其它字节根据用户要求处理。

⑤修改边界指针BNRY=Nextpk-1。

⑥清除远程DMA字节数寄存器RBCR0和RBCR1。

2.3发送控制过程

DSP先执行远程DMA写操作，将内存中的数据分组传至网卡发送缓冲区，然后启动发送命令进行数据分组发送。发送控制过程如下：

①设置远程DMA的起始地址为网卡发送缓冲区起始地址；

②设置远程DMA操作的字节数；

③12H送命令寄存器CR，启动远程DMA写；

④依序送出数据分组至网卡发送缓冲区；

⑤清除远程DMA字节数寄存器；

⑥设置发送字节数寄存器TBCR0和TBCR1；

⑦12H送命令寄存器CR，启动数据分组发送。

3发送方发送频率的控制

发送方发送频率的正确控制主要保护两点：一是有一个最小发送时间间隔，否则会因为接收方不能及时接收而导致系统瘫痪；二是发送频率能够足具体的功能实现要求。譬如在语音的实时通信中，发送频率就取决于声卡的采样频率。在8kHz采样频率时，声卡每秒钟采样8000字节，采用1024字节需用时128ms，如果通信协议规定发送1次传送1024字节有效数据，则必须每128ms发送一次才能保证缓冲区有新数据待发送，也才能保证接收方有新数据播放。128ms是一个理论计算数值，在实际的操作中采样速度和发送频率之间总是不能完全匹配，而存放数据的缓冲区大小是有限的，如果没有良好的控制技巧来实现正确发送，就会造成声音抖动和延时。解决的办法是双缓冲技术和双指针控制，并且根据采样速度和发送频率之间的匹配情况送入不同的发送通信进行处理后发送。正确发送的含义有两方面，一是每次发送的都是新数据，二是能满足接收方总在播放新数据的需求。

4接收方防止数据包的丢失

篇（3）

DSP芯片是专门为实现各种数字信号处理算法而设计的、具有特殊结构的微处理器，其卓越的性能、不断上升的性价比、日渐完善的开发方式使它的应用越来越广泛。将计算机网络技术引入以DSP为核心的嵌入式系统，使其成为数字化、网络化相结合，集通信、计算机和视听功能于一体的电子产品，必须大大提升DSP系统的应用价值和市场前景。将DSP技术与网络技术相结合，必须解决两个关键问题：一是实现DSP与网卡的硬件接口技术，二是基于DSP的网络通信程序设计。DSP与网卡的硬件接口技术参考文献[1]有比较详尽的论述，以下主要讨论基于DSP的网络通信程序设计。

1通信协议的制定

协议是用来管理通信的法规，是网络系统功能实现的基础。由于DSP可以实现对网卡的直接操作，对应于OSI网络模型，网卡包含了物理层和数据链路层的全部内容，因此，规定了数据链路层上数据帧封装格式，就可以为基于DSP的局域网络中任意站点之间的通信提供具体规范。因为以太网是当今最受欢迎的局域网之一，在以太网中，网卡用于实现802.3规程，其典型代表是Novell公司的NE2000和3COM公司的3C503等网卡，所以研究工作中的具体试验平台是以DSP为核心构成的以太局域网，主要用于语音的实时通信，所使用的网卡为Novell公司的NE2000网卡。NE2000网卡的基本组成请见参考文献[2]，其核心器件是网络接口控制器（NIC）DP8390。该器件有三部分功能：第一是IEEE802.3MAC（媒体访问控制）子层协议逻辑，实现数据帧的封装和解封，CSMA/CA（带碰撞检测功能的载波侦听多址接入）协议以及CRC校验等功能；第二是寄存器堆，用户对NE2000网卡通信过程的控制主要通过对这些寄存器堆中各种命令寄存器编程实现；第三是对网卡上缓冲RAM的读写控制逻辑。DP8390发送和接收采用标准的IEEE802.3帧格式。IEEE802.3参考了以太网的协议和技术规范，但对数据包的基本结构进行了修改，主要是类型字段变成了长度字段。所以，以DSP为核心的局域网内通信数据包基本格式如图1所示。

DSP读出数据包和打包从目的地址开始。目的地址用来指明一个数据帧在网络中被传送的目的节点地址。NE2000支持3种目的地址：单地址、组地址及广播地址。单地址表示只有1个节点可以接收该帧信息；组地址表示最多可以有64个字节接收同一帧信息；而广播地址则表示它可以被同一网络中的所有节接收。源地址是发送帧节点的物理地址，它只能是单地址。目的地址和源地址指网卡的硬件地址，又称物理地址。

在源地址之后的2个字节表示该帧的数据长度，只表示数据部分的长度，由用户自己填入。数据字段由46～1500字节组成。大于1500字节的数据应分为多个帧来发送；小于46字节时，必须填充至46字节。原因有两个：一是保证从目的地址字段到帧校验字段长度为64字节的最短帧长，以便区分信道中的有效帧和无用信息；二是为了防止一个站发送短帧时，在第一个比特尚未到达总线的最远端时就完成帧发送，因而在可能发生碰撞时检测不到冲突信号。NE2000对接收到的从目的地址字段后小于64字节的帧均认为是“碎片”，并予以删除。在数据字段，根据系统的具体功能要求，用户可以预留出若干个字节以规定相应的协议，以便通信双方依据这些字节中包含的信息实现不同的功能。

2基于DSP的网络通信程序设计

如果基于网络操作系统，用户可以利用一些软件对网络操作系统的支持，很容易地编写出优秀的网络通信程序，但这些程序必须依附于网络操作系统。而在DSP环境下，必须深入了解网络接口控制器（NIC）的工作原理[2]，通过对网络直接编程，实现局域网内任意站点之间的通信而完全抛开网络操作系统。

DSP对网卡的通信过程控制就是DSP对DP8390中各种寄存器进行编程控制，完成数据分组的正确发送和接收。DP8390的所有内部寄存器都是8位，映像到4个页面。每个页面有16个可供读写的寄存器地址（RA=00H～0fH）。页面的选择由命令寄存器CA控制。第0页寄存器用于收发过程，第1页寄存器主要用于DP8390的初始化，第2页寄存器则用于环路诊断。DSP对寄存器的操作是将寄存器作为DSP的端口设备，其实际物理端口地址（PPA）为网卡基本I/O端口地址（BIOA）与寄存器地址（RA）之和（即PPA=BIOA+RA）。应注意的是，PPA与寄存器间并不存在一一对应关系，对PPA的读操作与写操作并不一定是对同一寄存器进行的，这种情况在第0页尤其明显。用户数据分组在DSP和网卡交互是通过网卡的数据端口实现的，既可以用DMA方式也可以用PIO方式读入数据分组或将数据分组送至网卡RAM缓冲区。在本系统中，DSP采用DMA方式对网卡进行数据读写。网卡的数据端口地址（NDPA）为网卡基本I/O地址（BIOA）加偏移地址10H（即NDPA=BIOA+10H）。

网卡通信过程控制可分为网卡初始化、接收控制和发送控制。下面分别予以讨论。

2.1网卡初始化

网卡初始化的主要任务是设置所需的寄存器状态，确定发送和接收条件，并对网卡缓冲区RAM进行划分，建立接收和发送缓冲环。具体过程请参阅参考文献[2]。需要说明的是，每一块网卡被赋予一个物理地址，以便通信站点的标识。这个物理地址存在网卡的PROM（存储地址为0000～0005H）六个单元中，在网卡初始化时，通过远程DMA读入DSP内存中，并送入网卡物理地址寄存器。在一步的意义在于：一方面，如果能正确读出网卡的物理地址，则说明网卡硬件基本没有问题，网卡的上电复位和DSP对网卡的初始化顺利通过；另一方面，这个物理地址可以用于DSP网络系统中的点名、包的过滤丢弃等服务，也就是说，在链路层根据数据帧携带的源地址和目的地址确定数据报从哪里来，是否接收或丢弃。网卡初始化时另一个重要的工作就是接收缓冲环的设置，为了有效利用缓冲区，NIC将接收缓冲区RAM构成环形缓冲结构，如图2所示。

接收缓冲区RAM分成多个256字节的缓冲区，N个（N最大为256）这样的缓冲区通过指针控制链接成一条逻辑上的缓冲环。缓冲环的开始页面地址存入PSTART寄存器，环页面结束地址存入PSTOP寄存器。PSTART和PSTOP确定了接收缓冲环的大小和边界。为便于缓冲环读写操作，还需要2个指针：当前页面指针CURR和边界指针BNRY。CURR确定下一包放在何处，起着缓冲环写页面指针作用；BNRY指向未经DSP取走处理最早到达的数据包起始页面，新接收的数据包不可将其覆盖，起着缓冲环读页面指针的作用。也就是说，CURR可以告诉用户网卡接收的数据分组当前放到了什么位置，而BNRY则用于确定DSP读缓冲环到了什么地方。由于接收缓冲区为环形结构，BNRY和CURR相等时，环缓冲区可能满也可能空。为了使NIC能辨别这两种状态，规定当BNRY等于CURR时，才认为环缓冲区满；当缓冲区空时，CURR比BNRY指针值大1。因此，初始化时设置：BNRY=PSTART，CURR=PSTART+1。这时读写指针不一致，为了保证正确的读写操作，引入一软件指针NEXTPK指示下一包起始页面。显然，初始化时NEXTPK=CURR。这时，缓冲环的读指针对NEXTPK，而BNRY只是存储分组缓冲区的起始页面边界指示，其值为NEXTPK-1。

2.2接收控制过程

DSP完成对DP8390的初始化后，网卡就处于接收状态，一旦收到分组，就自动执行本地DMA，将NIC中FIFO数据送入接收缓冲环，然后向主机申请“数据分组接收到”中断请求。DSP如果响应中断，则启动网卡远程DMA读，将网卡缓冲区中的数据分组读入学生机存储区，然后对接收缓冲环CURR、NEXTPK、BNRY指针内容进行修改，以便网卡能从网上正确接收后续分组。DSP响应网卡接收中断后，接收控制过程如下：

①设置远程DMA的起始地址；RSAR0=00H，RSAR1=Nextpk。

②设置远程DMA操作的字节数，这个长度在46～1500字节范围内根据具体要求自己确定。

③0AH送命令寄存器CR，启动远程DMA读。

④从网卡数据端口依序读入数据分组，注意，最先读入的4字节非数据分组内容，第1字节为接收状态，第2字节为下一包页地址指针，3与4字节为接收字节数。第2字节内容应该送入Nextpk，其它字节根据用户要求处理。

⑤修改边界指针BNRY=Nextpk-1。

⑥清除远程DMA字节数寄存器RBCR0和RBCR1。

2.3发送控制过程

DSP先执行远程DMA写操作，将内存中的数据分组传至网卡发送缓冲区，然后启动发送命令进行数据分组发送。发送控制过程如下：

①设置远程DMA的起始地址为网卡发送缓冲区起始地址；

②设置远程DMA操作的字节数；

③12H送命令寄存器CR，启动远程DMA写；

④依序送出数据分组至网卡发送缓冲区；

⑤清除远程DMA字节数寄存器；

⑥设置发送字节数寄存器TBCR0和TBCR1；

⑦12H送命令寄存器CR，启动数据分组发送。

3发送方发送频率的控制

发送方发送频率的正确控制主要保护两点：一是有一个最小发送时间间隔，否则会因为接收方不能及时接收而导致系统瘫痪；二是发送频率能够足具体的功能实现要求。譬如在语音的实时通信中，发送频率就取决于声卡的采样频率。在8kHz采样频率时，声卡每秒钟采样8000字节，采用1024字节需用时128ms，如果通信协议规定发送1次传送1024字节有效数据，则必须每128ms发送一次才能保证缓冲区有新数据待发送，也才能保证接收方有新数据播放。128ms是一个理论计算数值，在实际的操作中采样速度和发送频率之间总是不能完全匹配，而存放数据的缓冲区大小是有限的，如果没有良好的控制技巧来实现正确发送，就会造成声音抖动和延时。解决的办法是双缓冲技术和双指针控制，并且根据采样速度和发送频率之间的匹配情况送入不同的发送通信进行处理后发送。正确发送的含义有两方面，一是每次发送的都是新数据，二是能满足接收方总在播放新数据的需求。

4接收方防止数据包的丢失

篇（4）

随着数据通信企业的快速发展，网络规模的不断扩大，传统的人工管理方法和手段也远远的不能满足现有模式的管理和发展的需要，所以，为了实现科学规范的现代化管理数据，通信网络资源管理系统的使用也越来越受到人们的重视。不过从我国现今的数据通信网络资源管理系统中看，还存在着一定的不足之处，因此，我们也要在实践的过程中，不断地对其进行完善和改进，从而实现数据通信网络资源管理系统的高效化、科学化管理模式 。

一、数据通信网络资源管理系统的相关技术及理论分析

1、相关的数据通信网络资源管理理论。数据通信网络资源管理系统就是在信息网络资源管理的角度去分析，以自身实际的发展条件为依据，从而对整个社会中的数据通信网络资源进行信息整合处理，使数据通信网络资源的信息能够正常的传输，并安全可靠。而在我国数据通信网络资源管理的发展过程中，企业也可以通过网络资源管理系统对数据通信中存在的基础信息数据处理进行有效的控制，从而保证数据通信企业的服务质量，进而有利于数据通信企业的稳定健康发展。因为，目前数据通信技术的网络资源管理还没有明确的系统管理要求，所以，在不同的国家和地区，对其的认识和理解的程度也不相同。因此，这也就成为数据通信网络资源管理系统中的阻碍。

2、数据通信网络资源管理系统的相关技术。随着社会经济的不断发展，我国的科学研究水平也在不断提高，数据通信网络资源管理系统也在不断更新。其中，通信资源管理系统的主体框架就包括：网络文件服务器，主机终端模式，网络客户服务端等。这些不同的应用模式在实际的操作使用中都与企业中的数据通信网络资源进行系统数据信息整合，并与系统中正常运行的数据有十分紧密的联系。所以，在使用数据通信网络资源管理系统时，一定要严格要求其使用性能，并合理选择ASP、NET技术与MS、SQL、SERVER技术。

二、数据通信网络资源管理系统设计

1、数据通信网络资源管理系统的结构设计分析。目前，我国的数据通信网络资源管理包括三大类数据通信专网：固定语音通信、宽带互联网通信技术、数据专线等，而网络资源的拓扑结构也为星形拓扑结构。它的核心设计理念就是负责企业设备的数据信息交换，汇聚层设备转发及管理接入层设备数据信息，路由器，接入层设备与传输资源系统为客户端设备与汇聚机房设备中的数据进行通信控制。而从整体数据的信息网络中分析，通信网资源管理的系统结构就包括：数据通信设备和相关的信息传输设备，而通信设备中的光电缆类资源则包括：电信号的传输设备，连接光电缆的系统设备。并且，数据通信资源管理系统的设计也可分为三个模块，包括：传输数据资源管理模块、数据信息管理模块和客户端资源管理模块，并且，在数据通信网络资源管理中，它的使用可在现实工作中实现网络机房数据设备资源与设备连接情况的管理，从而有效的降低数据通信网络资源管理系统的管理难度，提高工作人员的管理效率。

2、数据通信网络资源管理系统结构设计的理念。数据通信网络资源管理的设计结构有一独立的形式为概念理论结构设计。它是数据库中DBMS的独立支持系统，它可以认为是网络世界与现实世界发展的媒介，它可以充分的反应现实世界的环境，包括：信息实体与信息实体之间的联系性。同时，这种联系性也有利于数据信息向网络资源信息的模型转变，如：其中的网状、层次、关系等。这种概念性的设计在使用的过程中，方便用户理解，方便与不熟悉电脑网络应用的客户进行意见的交换，从而使更多的数据通信网络用户参与到资源管理系统当中，有效地提高其使用的效率。

3、数据通信资源的逻辑管理设计。数据通信网络资源的设备主要包括：ERP编码器、设备的名称、型号、生产地、软硬件的编码、设备的配置信息、入网时间、机房的编码号等。数据通信网络设备的端口信息包括：端口的编码、名称、ERP的编码及类型。还有传输设备的端口信息包括：传输端口的名称、编码、所属设备的ERP编码及类型等。

结语：总之，我国目前的数据通信网络资源管理系统在发展中势头良好，有利于企业对其数据信息的管理与应用。并且，在使用的过程中，还有利于对数据通信信息的采集与处理，从而达到数据通信网络资源信息共享的效果。虽然，在使用的过程中还存在不足，但是，在实践的过程中，我们依然对其不断完善，从而使其在使用的过程中，更加的稳定，创新能力更强。

参 考 文 献

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1.智能建筑的概念及核心

以美国智能化建筑协会为例，其定义为：建筑智能是将结构、系统、服务、管理进行优化组合，获得高效率、高功能与高舒适性的大楼，从而为人们提供一个高效和具有经济效益的工作环境。

智能建筑的核心是系统集成，而系统集成的基础则是智能建筑中的通信网络。现代建筑楼宇内，除了具有电话、传真、空调、消防与安全监控系统外，各种计算机网络、综合服务数字网等都是不可缺少的.只有具备了这些基础通信设施，运用新的信息技术，才是一个名符其实的智能建筑。

2.智能建筑通信网络的重要性

目前，在多数涉及与智能建筑有关的事物中，不论是物业主还是参加竞争的设计者，都把重点放在楼宇管理自动化系统和结构化布线系统上，许多所谓的智能建筑，其实就是楼宇自动化系统加上结构化布线和程控交换机，根本就忽略了通信网络的建设。随着分布式智能建筑控制系统技术的日益成熟和应用普及，在BAS中控制将进一步分散，在网络中传递的将更多的是管理信息，系统的集成则越显得重要，另一方面，目前由于人们信息需求的激增，以及计算机技术带来的多媒体终端等先进的终端技术，一个智能建筑的智能化瓶颈往往在于它的通信网络。为此，智能建筑中的通信网络的设计是完成建筑智能化工程的重点所在。

3.智能建筑通信网络设计涉及的内容

智能建筑的通信网络有两个功能，一是支持各种形式的通信业务；二是集成不同类型的办公自动化系统和楼宇管理自动化系统，形成统一的网络并进行统一的管理。主要有下列一些形式：

（1）电话：包括内部直拨，通过PBX与楼外公共交换网连接后通话。发展成为以PBX为中心组网形成2B+D话音和信令通道，使电话用户线具有综合功能。

（2）传真：包括利用电话线进行楼内传真以及与楼外的传真，还可以通过发展而成的楼内综合业务数字网（ISDN）的用户线进行楼内之间或楼内外的传真。

（3）电子邮件、语音邮件、电子信箱、语音信箱：这是通过计算机网络及其交换系统实现点对点（计算机）的文字或语音通信的一种方式。

（4）可视电话：可视电话是一种小型图像通信终端，利用电话线路同时传递图像与语音信息。

（5）可视电话数据系统：可视电话数据系统是利用公用电话线路的会话型图像通信。

（6）会议电视：会议电视系统可支持大楼中各单位，各部门之间通信的要求，通过通信手段把相隔两地或几个地点的会议室连接在一起，传递图象和伴音信号，使与会者产生身临其境的感觉。

（7）桌面会议系统：将计算机引入图象通信，使得通信各方不仅可以面对面进行交谈，还可以根据要求随时交换资料和文档，真正实现通信的交互性。

（8）多媒体通信：多媒体通信是通过计算机网络系统实现同时获取，处理，编辑，存储和展示两个以上不同类型信息媒体（包括文字，语音，图形，图象）的传送，其最重要的基础必需要具备宽带的网络系统。

（9）公用数据库系统： 与大楼业务有关的资料可通过大楼的数据库查询，也可通过WAN查询，数据类型可以是数据、文字、静、动态图象。

（10）资料查询与文档管理系统：楼内各种办公文件的编辑、制作、发送、存贮与检索，并规定不同用户对各类文档的查询权限。

（11）学习培训系统： 与网络联机的多媒体终端及各种声、象设备，提供各类业务学习与培训。

（12）触摸屏咨询及大屏幕显示系统：安装在大厅，多个触摸屏咨询系统安放在大厅不同位置，以声、象、图表等多种方式向用户介绍大厦业务及其它信息。

（13）人事，财务，情报，设备，资产等事务管理：将工作人员的素质，特长，单位，财务收支情况，文件，合同，通知，新技术，新业务，设备资源及其使用情况统统存入数据库中，以便随时查询，实现事务管理科学化。

（14）访问Internet网络：Internet正在发展成为把全球联系在一起的信息网络，所以对于用户来说，具有访问Internet的手段就显得十分重要。大楼的智能局域网的主干网具有访问Internet的信息通道，这就为大楼内的用户访问Internet提供了条件。

4.智能建筑通信网络设计的重要性

在智能建筑的建设中，第一步是设计建设一个合理的能够满足大厦灵活组建通信网络要求的综合布线系统。智能建筑中的通信网络是大厦智能化的基础，智能建筑的通信网络分为主干网和部门子网，主干网应该是基于ATM高速宽带局域网，可支持智能建筑中多种通信业务（多媒体业务）和异类部门子网及楼宇管理自动化专用子网的互连对主干网带宽的要求。通过局域网交换机，部门子网可接入主干网并形成互连，高速终端用户（如部门经理等的桌面计算机），直接接入主干网，并且可应用ATM网的虚拟局域网功能，与部门子网组建虚拟局域网。楼宇管理自动化网络一般是专用网络，通过综合布线系统，可以灵活地组建物理上分散、逻辑上统一的楼宇管理自动化专用网络，其中央控制系统通过局域网交换机接入主干网，向相关的部门主机传送监视和报警信息。PBX网络自成一体，又通过网关接入主干网。整个通信网络既是一个整体，又有各部分通信的灵活性和高效率。智能建筑技术是一个多门类的综合系统集成技术，所以，在建设智能建筑时，在大楼的设计阶段，就要融进通信网络的设计。可见智能建筑通信网络的设计十分重要。

【参考文献】

[1]刘国林.综合布线系统工程设计.北京：电子工业出版社，1999，7.

篇（6）

近年来，随着移动通信业的高速成发展，电信部门管理手段的现代化也逐步受到各级领导的高度重视。为了使通信网络的管理更加合理化、科学化，就需要用现代化的技术手段来代替低效、繁琐的手工方式。因此使用计算机技术对移动通信设备进行管理已经势在必行，这时移动通信网本地网管系统就应运而生。

同时，随着计算机技术的迅速发展，许多传统学科与计算机技术相结合从而诞生了一批新兴学科，地理信息系统就是其中之一。其英文名称为geographicinformationsystem，简称gis。它能够处理大量含有地理成分的数据信息，使你可以简单而迅速地在大量的信息中查看其模式和关系，而不必不断地访问数据库。

在通信网络中，大量的设备都有其地理位置，同时，有大量的处理如果通过地图来进行，则会又方便又直观。因此在网管系统中，引入gis系统，在电子地图上显示基站、小区等各类通信网元的分布情况，并对网元进行实时监控管理、浏览配置信息和性能查看分析。

二、选题的目的及意义

选题背景出自项目“移动通信网本地网管系统”。该系统立足于tmn，以操作维护、环境监控工作为重点，实时监测全网的运行情况，快速响应网上的各种事件，提供性能分析报告，不仅为设备的集中操作提供了方便、可靠的技术手段，而且为网络优化和经营管理决策提供了参考依据。

地理视图作为本系统的一个子系统，是使用gis技术，在电子地图上，将各类通信网元按地理位置显示成一个分布图。用户可以对图进行操作，也可以对网元的告警、配置和性能信息进行查看和分析处理。地理视图是直接与用户交互的前台界面，其制作质量的高低将直接影响用户对整个系统的认识，可见地理视图在此项目中的重要作用和地位。此外，gis还广泛应用于诸如交通管理、商业销售等领域的软件开发中，因此，研究和开发gis系统是很有意义的。

三、研究的重点内容

本毕业设计涉及到的主要内容有：数据库存、internet网络应用、mapinfo和asp技术。

系统的gis软件平台采用了mapinfo公司的maxxtreme。mapxtreme是一个基于internet的地图应用服务器，可以通过internet或企业内部的internet向用户地理信息。

该地理视图系统是浏览器／地图服务器／数据库服务器三层结构，需要windowsntserver。其中

地图服务器：windowsnt，internetinformationserver，mapxtreme

客户机：windows95／98。

由于采用了maxxtreme，使系统在结构上成为浏览器／服务器的形式，顺应了企业内部网向intranetx演变的潮流。在服务器端是用微软的asp技术，需要用到其中的activex和vbscript技术。

地理视图子系统要通过socket通信方法从网管系统的其他子系统获得有关各种网元的数据流，对通信网中各种信息进行实时动态的监控、分析与显示，并将处理所得数据传入数据库，以便进行信息查询，同时数据库要动态更新。可见，本次毕业设计既需要了解硬件知识，又需要有较熟练的软件编程能力，既需要计算知识，又需要通信知识，是我所学专业知识在具体工作中的应用。

本次设计具有较高难度，但我相信，通过学习和不断的努力，我一定能高质量的完成本次毕业设计任务。

四、进度安排

3月20日－4月15日

分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，作好前期准备工作。

4月16日－5月10日

篇（7）

1　引言

目前。各个移动通信网络的运营商的网络环境是异质的，其中包括了GSM网、IP网、智能网、信令网、GPRS等，它们的结构比较复杂，而且管理和控制的费用相对较高，更重要的是目前还不能将全网的管理信息集中起来进行统一处理。随着未来几年IN、GPRS、移动IP、WAP等新业务的高速发展，这一切都迫切要求加快网管建设，提高维护管理水平和规划能力，保证移动通信业务向更深更广层次的发展。

研发移动通信网络智能监控系统是为了能够实时监控移动通信网络的通信质量，从而为移动通信网络优化工作人员优化网络提供有力的科学依据。我国移动通信发展速度很快，而相应的网络管理和维护水平滞后，从而出现通信容量不够、小区划分和话务量分配不合理、同频干扰严重、无线覆盖不好等亟待解决的问题。因此，加强网络监控，搞好运行维护，改善网络通信质量，保证网络的正常运行和安全，已成为一项重要的课题。

2　移动通信网络监控系统总体设计

2．1　层次架构分析

移动通信多业务智能监控系统是基于GSM网络的无线通信多业务仿真平台。该仿真平台可根据需要加载不同业务并对其运行质量进行分析和评估，满足多种移动业务的需求。此外，该平台还可建立与BSC的连接，通过对特定通信过程中上行和下行信令的比较来对网络故障进行深入分析。

监控系统通常有两种结构形式：集中式和分布式。前者的优点在于结构简单、成本低，但由于信号电缆过长，信号易失真、易受干扰，且由于数据采集通道数和存储量的增加导致监测实时性差，只适用于测点较少且比较集中的场合；后者可靠性高、易于扩展、适用于大规模且监测点分散的场合。根据移动通信网络分布的特点，要能监控移动通信网络在任意点的通信质景，必须采用分布式的监控系统。本文所设计的智能监控系统是分布式的。

从体系结构上，智能监控系统一般包括3个层次：

(1)数据采集层主要包括由智能数据采集模块和数据上传功能的数据采集前端。

(2)网络通信层主要完成采集终端和监控中心之间的数据传输。

(3)监控中心层主要面向具有管理和调度权限的管理人员，由计算机在此完成集中监测。

2．2　系统的结构设计

根据终端监测仪离散分布的特点，移动通信网络智能监控系统采用分布式的监控系统。整个系统主要有终端监控子系统、监控中心和通信网络组成。

(1)测试监控子系统：测试监控子系统可以分布在任意测试监控点，负责采集监控系统所要监测的内容，同时能够将采集到的数据按照设计的协议通过短消息的方式发送到监控中心。终端监控子系统由GSM模块和测试控制两部分组成，用于测试移动网络在固定点的网络通信质量的相关参数，同时可以使用短消息的方式将数据及时传送到监控中心。本系统中是采用单片机来实现的。

(2)移动短消息服务中心：完成系统中终端监控子系统和监控中心的短消息互发功能。

(3)监控中心：通过短消息的方式和各个终端监测仪进行数据交互，从而设置终端监测仪的工作参数和控制它们采集数据。同时监测中心软件系统可以分析处理终端监控子系统传送的数据，为移动网络维护工作人员提供查询和报表功能。所以监控中心必须设计开发一套独立的软件系统。

3　移动网络监控系统的实现

3．1　监控平台中的硬件设计分析

本系统的硬件核心设备由放置在基站或者直放站(主要)附近的监控点组成，它们通过服务器端的终端进行拨测。监测点终端系统由手机终端和控制系统两部分组成，该终端系统接收服务器命令，进行业务测试，并将测试结果以短信方式发送至服务器控制终端以备查询。

监控系统的硬件主要使用两套终端设备，终端设备由手机终端和终端控制系统构成：一套是安置在监控主服务器端的控制终端系统，负责发送测试命令和测试数据的接收，并将数据传递到监控系统的监控服务器；另一套是安置在监测，该终端接收服务器命令，进行业务测试，并将测试结果以短信的方式发送至控制终端。这两套系统在硬件方面都是相同的，只是在具体的控制程序上有所不同。

3．2　监控平台中的软件设计分析

移动业务监控系统平台软件的设计的总原则是：在不影响现有网络的正常运行或者降低原网络的性能和安全性的前提下，进行分层次，模块化设计，不仅可以集中操作维护，而且可以灵活的升级和扩展。下面以网络监控系统的主要构成：监控主服务器、监控从服务器和DB服务器为例进行说明分析。

(1)监控主服务器

它是监控系统的核心所在。完成监控系统的所有功能，包括：用户的管理策略、监控系统的接口配置(055接口、DB服务器、从服务器、监测点、SMS、GPRS)、不同业务的处理单元(语音／SMS／GPRS)、信令分析和统计指标形成模块、告警信息的处理和生成、数据采集分析模块、平台配置模块和日记文件系统。一个监测系统只能有—个主服务器。

(2)监控从服务器

从服务器是Web Service服务器。一个监控系统可以有多个从服务器组成，根据不同的业务需要可以增加相应的从服务器来扩充功能。主服务器和从服务器直接的通信是通过基于XML的SOAP(简单对象访问协议)进行通信。它的功能是监控任务的定制和调度，SMS短信收发和配置管理。

(3)DB服务器

篇（8）

当今社会，通信网络的普及和演进让人们改变了信息沟通的方式，通信网络作为信息传递的一种主要载体，在推进信息化的过程中与多种社会经济生活有着十分紧密的关联。这种关联一方面带来了巨大的社会价值和经济价值，另一方面也意味着巨大的潜在危险--一旦通信网络出现安全事故，就有可能使成千上万人之间的沟通出现障碍，带来社会价值和经济价值的无法预料的损失。

2

经国务院批准，在信息产业部的指导下，由IEEE主办，中国电子学会、清华大学、中国通信学会和北京邮电大学四家单位共同承办的“2008世界通信大会（ICC2008）中国论坛--网络和信息安全分论坛（暨第三届中国电信行业信息安全论坛）”于2008年5月在北京隆重召开。大会主要研讨国际通信技术和行业领域的热点问题，促进全球学术界和工业界的交流与合作，其中，关于通信网络的安全技术正是其中的一个讨论焦点。

3通信网络安全现状

互联网与生俱有的开放性、交互性和分散性特征使人类所憧憬的信息共享、开放、灵活和快速等需求得到满足。网络环境为信息共享、信息交流、信息服务创造了理想空间，网络技术的迅速发展和广泛应用，为人类社会的进步提供了巨大推动力。然而，正是由于互联网的上述特性，产生了许多安全问题。

计算机系统及网络固有的开放性、易损性等特点使其受攻击不可避免。

计算机病毒的层出不穷及其大范围的恶意传播，对当今日愈发展的社会网络通信安全产生威胁。

现在企业单位各部门信息传输的的物理媒介，大部分是依靠普通通信线路来完成的，虽然也有一定的防护措施和技术，但还是容易被窃取。

通信系统大量使用的是商用软件，由于商用软件的源代码，源程序完全或部分公开化，使得这些软件存在安全问题。

4通信网络安全分析

针对计算机系统及网络固有的开放性等特点，加强网络管理人员的安全观念和技术水平，将固有条件下存在的安全隐患降到最低。安全意识不强，操作技术不熟练，违反安全保密规定和操作规程，如果明密界限不清，密件明发，长期重复使用一种密钥，将导致密码被破译，如果下发口令及密码后没有及时收回，致使在口令和密码到期后仍能通过其进入网络系统，将造成系统管理的混乱和漏洞。为防止以上所列情况的发生，在网络管理和使用中，要大力加强管理人员的安全保密意识。

软硬件设施存在安全隐患。为了方便管理，部分软硬件系统在设计时留有远程终端的登录控制通道，同时在软件设计时不可避免的也存在着许多不完善的或是未发现的漏洞(bug)，加上商用软件源程序完全或部分公开化，使得在使用通信网络的过程中，如果没有必要的安全等级鉴别和防护措施，攻击者可以利用上述软硬件的漏洞直接侵入网络系统，破坏或窃取通信信息。

传输信道上的安全隐患。如果传输信道没有相应的电磁屏蔽措施，那么在信息传输过程中将会向外产生电磁辐射，从而使得某些不法分子可以利用专门设备接收窃取机密信息。

另外，在通信网建设和管理上，目前还普遍存在着计划性差。审批不严格，标准不统一，建设质量低，维护管理差，网络效率不高，人为因素干扰等问题。因此，网络安全性应引起我们的高度重视。

5通信网络安全维护措施及技术

当前通信网络功能越来越强大，在日常生活中占据了越来越重要的地位，我们必须采用有效的措施，把网络风险降到最低限度。于是，保护通信网络中的硬件、软件及其数据不受偶然或恶意原因而遭到破坏、更改、泄露，保障系统连续可靠地运行，网络服务不中断，就成为通信网络安全的主要内容。

为了实现对非法入侵的监测、防伪、审查和追踪，从通信线路的建立到进行信息传输我们可以运用到以下防卫措施：“身份鉴别”可以通过用户口令和密码等鉴别方式达到网络系统权限分级，权限受限用户在连接过程中就会被终止或是部分访问地址被屏蔽，从而达到网络分级机制的效果;“网络授权”通过向终端发放访问许可证书防止非授权用户访问网络和网络资源;“数据保护”利用数据加密后的数据包发送与访问的指向性，即便被截获也会由于在不同协议层中加入了不同的加密机制，将密码变得几乎不可破解;“收发确认”用发送确认信息的方式表示对发送数据和收方接收数据的承认，以避免不承认发送过的数据和不承认接受过数据等而引起的争执;“保证数据的完整性”，一般是通过数据检查核对的方式达成的，数据检查核对方式通常有两种，一种是边发送接收边核对检查，一种是接收完后进行核对检查;“业务流分析保护”阻止垃圾信息大量出现造成的拥塞，同时也使得恶意的网络终端无法从网络业务流的分析中获得有关用户的信息。

为了实现实现上述的种种安全措施，必须有技术做保证，采用多种安全技术，构筑防御系统，主要有：

防火墙技术。在网络的对外接口采用防火墙技术，在网络层进行访问控制。通过鉴别，限制，更改跨越防火墙的数据流，来实现对网络的安全保护，最大限度地阻止网络中的黑客来访问自己的网络，防止他们随意更改、移动甚至删除网络上的重要信息。防火墙是一种行之有效且应用广泛的网络安全机制，防止Internet上的不安全因素蔓延到局域网内部，所以，防火墙是网络安全的重要一环。

入侵检测技术。防火墙保护内部网络不受外部网络的攻击，但它对内部网络的一些非法活动的监控不够完善，IDS（入侵检测系统）是防火墙的合理补充，它积极主动地提供了对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护，在网络系统受到危害之前拦截和响应入侵，提高了信息安全性。

网络加密技术。加密技术的作用就是防止公用或私有化信息在网络上被拦截和窃取，是网络安全的核心。采用网络加密技术，对公网中传输的IP包进行加密和封装实现数据传输的保密性、完整性，它可解决网络在公网上数据传输的安全性问题也可解决远程用户访问内网的安全问题。

身份认证技术。提供基于身份的认证，在各种认证机制中可选择使用。通过身份认证技术可以保障信息的机密性、完整性、不可否认性及可控性等功能特性。

虚拟专用网(VPN)技术。通过一个公用网(一般是因特网)建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。它通过安全的数据通道将远程用户、公司分支机构、公司业务伙伴等跟公司的内网连接起来，构成一个扩展的公司企业网。在该网中的主机将不会觉察到公共网络的存在，仿佛所有的机器都处于一个网络之中。

漏洞扫描技术。面对网络的复杂性和不断变化的情况，仅依靠网络管理员的技术和经验寻找安全漏洞、做出风险评估，显然是不够的，我们必须通过网络安全扫描工具，利用优化系统配置和打补丁等各种方式最大可能地弥补最新的安全漏洞和消除安全隐患。在要求安全程度不高的情况下，可以利用各种黑客工具，对网络模拟攻击从而暴露出网络的漏洞。

结束语

目前解决网络安全问题的大部分技术是存在的，但是随着社会的发展，人们对网络功能的要求愈加苛刻，这就决定了通信网络安全维护是一个长远持久的课题。我们必须适应社会，不断提高技术水平，以保证网络安全维护的顺利进行。

参考文献

[1]张咏梅.计算机通信网络安全概述.中国科技信息，2006.

[2]杨华.网络安全技术的研究与应用.计算机与网络，2008

[3]冯苗苗.网络安全技术的探讨.科技信息，2008.

[4]姜滨，于湛.通信网络安全与防护.甘肃科技，2006.

[5]艾抗，李建华，唐华.网络安全技术及应用.济南职业学院学报，2005.

[6]罗绵辉，郭鑫.通信网络安全的分层及关键技术.信息技术，2007.

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1 引言

时代在发展，科技在发展，越来越多的人拥有私家车，他们对车的安全状况很重视.因为是平常人，所以对自己车的行踪需要一个很形象的认识，所以就要对移动图象形象化，具体化，并且对汽车各项指标都要有一个安全报警系统.车内仪表盘对汽车运行状况都需要一目了然.我说的仅仅是其中一个例子.这种移动目标的监控是一个系统，它称做基于GSM的移动监控定位系统.通过这个系统，能让我们一直监控着移动目标的行驶状况，并且移动目标也可以通过这个系统对总部查询各项信息，比如:路况、天气等一系列信息，此外还可以需求帮助.GPS技术进入实用阶段是在上世纪90年代，但因为无线通信网络的普及程度的限制，从而制约了GPS的发展，使其并没有多大发展.但是步入了21世纪，无线网络迅猛发展，GPS技术的更加成熟，使GPS普及化程度进一步扩大，随着人们对这一技术的关注，我认为这方面的市场潜力是巨大的.

GSM的移动监控定位系统设计两个关键的要素是无线通信网络技术和GPS技术，GPS接收机体积已经进化的很小，串口数在增加，接口技术也是多样化.而无线通信网络更是呈多样话发展，这里我就不详细阐述了.

2 网络的选择

无线通信网络是移动监控定位系统应用的平台，具体可分为无线专用网络和普通公用无线通信网络两类.卫星网络、无线专用网络、移动网络是其中常见的形式.后面我会一一介绍.

2.1 卫星网络。到现在，卫星通信即将进入个人通信时代。它的特点是卫星终端将到达个人的手中演变成手持话。全球移动电话就是一个例子。所谓个人通信，是指移动通信的进一步发展，最终是面向个人的通信，国际电联称为通用个人通信（UPT），在美国称为个人通信业务：任何时间、任何地点都可以与其他任何能联系的到的人进行任何方式的交换信息。所以只有利用卫星覆盖面广的特点才能实现。通过天上的卫星系统与地面的通信系统的结合，才能实现名副其实的全球个人通信。卫星通信有静止轨道卫星通信、中轨道卫星通信、低轨道卫星通信3种。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速);同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信(多址特点);电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量;同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。卫星通信的特点是覆盖面积大，可以做到全球通，而且对气候和传输距离不敏感。缺点是系统终端设备复杂，费用较高，不利于普及。

2.2 无线专用网络。专门为移动监控定位系统建设的无线通信网我们称之为无线专用网络。这个系统有自己的监控平台、基站及交换中心。优点在于能灵活运用不易被破坏，还具有移动性能。缺点在于基础建设资金较高，传播面积具有局限性。

2．3 移动网络（移动通信网络）。进入21世纪后，移动通信网络得到高速发展。手机的普及便是一个特征。移动通信网已实现从模拟网向数字网的转换。国内3G还在开发普及阶段，而在日本现在已经发展到第四代移动通信网络（4G）。移动通信网络经历了从模拟的AMPS网发展到数字蜂窝GSM网，再到CDMA移动通信网。移动通信网可以分为三个层次：语音；数据；视频和多媒体。普通老百姓接触的比较多的是后两个层次，即视频和多媒体。比如：短信、图像、电子邮件、文件、图像传真、浏览网页等。它的优点在于覆盖面积大，组网费用低。但是缺点是数据传输速率较低，这大大的限制了移动网络的发展。如果想要提高数据传输速率，就需要对网络进行改造了。

当然除了以上这几种通信网络，还有其他的通信网络。这里就不展开一一阐述了。

3 移动监控定位系统方案设计---基于GSM

通过比较，很显然移动通信是目前最佳的选择方案。3G，即第三代移动通信网CDMA具有优势：数据传输能力强。但是目前还处于实践阶段，而GSM数字蜂窝移动通信网非常普及，市场应用广泛，覆盖面积大，在技术上也是最成熟的。所以，利用GSM移动通信网建设移动监控定位系统是当前比较合理的选择。通过GSM移动通信网传输监控定位数据可以有3种方法：利用话音通道传输、利用SMS(短消息业务)传输、利用改进的GSM的高速数据通道传输。

3.1利用GSM的话音通道通信的设计方法。利用GSM的话音通道传输数据现在比较普遍，利用在接收端与发送端安装MODEN调制解调数据来实现。与之而来的麻烦就来了，装了MODEN是需要拨号的，并且建立连接的时间是比较长的，基本上是10S左右，网络较差的话是有可能连接不上的，而且通信费用比较高。优点在则在于技术成熟，应用范围广。只需在GSM网范围内都可以使用。具体流程如下：GPS接收机——数据接口——MODEN——GSM手机——GSM网——中继线路——MODEN——监控中心。GPS接收机在这里发挥着重要的作用，包括：摄像头影象数据的采集与传输；麦克风语音数据的采集与传输；报警设备提供的警报信息等等。这些数据经数据借口由MODEN进行调制后由GSM手机发向GSM移动网络。监控中心获得数据信息后可进行一系列的操作。这里的中继线路可以为电话线、光纤或微波。从GSM手机开始到GPS接收机我们称之为移动终端（后面我将用移动终端开简化）。通过流程图我们可以看出理论上讲移动终端是可以随意添加的。现在已经应用在银行、商场、家庭的监控。

3．2利用GSM的SMS通信的设计方法。SMS是大家所熟知的短消息业务，是用控制信道传输数据的，并且支持点对点的短消息业务和通过短消息来广播的一项服务。用这种方式设计的移动监控定位系统。流程图如下：移动终端——GSM网络——短消息业务中心——中继线路——监控中心。从流程我们可以看出移动终端发出的数据全是短消息，而SMS的中继线路可以是DDN。监控中心从短消息业务中心来获取数据具有几个优点：（1）数据传输速率快，信道建立的时间短。（2）不会占用话音信道，从而不会影响通话，通话时也不会影响数据的传输。（3）正是由于它不占用话音信道，所以它的通信费用是比较低的。（4）利用短消息广播业务，可以提供多点的数据传送。（5）系统扩容方便。但是，目前控制信道的传输速率为781Kb/s，可见数据传输速率不见的有多快，而且大家在发短信的时候也会发现：如果短信字数比较多，发出去的时候要分两次发甚至是三次。其实SMS是有信息长度限制的。点对点信息长度为140B，而消息广播业务信息长度为82B。它的缺点就显现出来了：数据传输慢且数据长度受限制。

3．3 利用GSM的高速数据通道通信的设计方法。上面两种方法有一个共同的特点：慢。数据速率都比较慢，只能用于GPS数据、报警信息等一些较短的数据服务。如果想要传输图象信息就比较困难了。新的技术也随之而来——GRPS（通用分组无线服务）。顾名思义，它是通过在原来的GSM网上加上协议关口和改动少两设备来实现的。目前它可以提供高达115。2Kb/S的数据传输速率，它支持X.25，TCP/IP等协议。国内外多家大公司都在加紧研究开发GRPS功能。此外还有一种技术EDGE（增强数据速率），它可以支持384Kb/s的数据速率，但目前仍不成熟。 转贴于

4 移动监控定位系统的业务功能

本系统具有以下几个功能：

（1）移动目标定位功能 监控中心可以通过终端发送的GPS信息对监控目标进行实时跟踪定位，并可以从先前采集的资料可以得知目标的相关资料，如：行驶速度、运行状态、车牌号码、行驶人及其住址等等。

（2）指挥调度功能 许多出租车公司采用此系统时这个功能应用的最广泛也最方便，司机及乘客提供各行驶路线的路况、等候人数、定车地点等一系列信息给总部，总部分析信息进行一系列行之有效的指挥和调度。

（3）报警功能 举几个例子：移动终端发出的报警可分为自动报警和主动报警。比如一辆出租车如果漏油了，那么系统就会自动报警。如在车里遇到劫匪了，你可以按紧急状态键进行主动报警，那么公安、交警部门就能监控你的车子，在沿路设卡，布置警力进行援救。

（4）视频监控功能 如果一些公共场所加装了摄象头，比如：银行、车站、酒店等地方实行监控。能有效的抑制一些犯罪行为的发生，一旦发生了也能通过录象来协助侦察、破案。

（5）导向功能 在车里安装GIS系统，可以实现车辆的自我导向，不会迷路。还可以全国漫游。

（6）通话功能 当采用SMS或传输64数据时，因为它的特性，是不会影响通话的，此外移动终端还有正常的GSM数字电话的功能。

（7）历史资料共享查询功能 用户可以从监控中心的数据库里查询各项数据，从而大大方便了用户。比如即将到达城市的停车位、住宿情况、旅游项目等等

根据用户的不同要求，系统设计项目可以是多种多样，小到监控气温变化，大到监控整座城市设置电子警察。一些业务可以根据实际情况进行添加或者删除，具有灵活行。

5 结语

随着国人对自身安全越来越重视，移动监控定位系统在我国进入了起步阶段，因此具有很大的市场潜能。全国各大城市建立了电子警察系统、公交车到站时间监控系统、交警路面交通实时监控系统、车辆的导航系统等。无不告诉我们移动监控定位系统的重要性。

此外，国内刚刚兴起的移动监控定位系统还存在很多缺陷，比如杭州的公交车到站时间提示系统就不是那么准。许多公司提供的GPS接收机、GSM/GPS一体机、GIS系统都不怎么成熟。数据格式不统一，资源不能共享，不同机器不兼容等一系列问题还有待于我们进行完善和改进。

参考文献

［1］赵荣黎．数字蜂窝移动通信系统［M］．北京：电子工业出版社，1997．

［2］丁瑾，吴文昊，等．数字无线本地环路系统［M］．北京：电子工业出版社，1997．

［3］郭峰，等．无线局域网［M］．北京：电子工业出版社，1997．

篇（10）

 

0 引言

随着全球范围内智能电网建设正逐步展开，用户端是智能电网重要组成部分，用户端的核心内容包括智能配电与能量管理、智能电器、用电安全、电力计量等多个方面。目前能量管理系统都会考虑采用多种通信技术混合组网的方式，以克服现有技术固有的一些不足，从而达到满足系统性能和投资回报的要求。目前工业以太网、电力线载波及无线短距离通信被认为是AMR自动抄表系统可用的解决方案。其中无线短距离通信是一个很好的本地通信网络的解决方案，工业以太网、GPRS及CDMA等远距离通信可以作为远程通信网络，以这样方式的混合组网被公认为一种很好的解决方案。随着一种新兴的短距离、低速率无线网络技术ZigBee技术的兴起，基于ZigBee技术的本地无线自动抄表系统成为了一个热点。本文主要介绍了一款基于ZigBee技术无线模块的设计及其在ZigBee无线自动抄表系统中的应用。

1 ZigBee技术的特点

ZigBee无线技术的特点是低耗电、低成本、低数据速率、短距离、通信可靠性高。它的网络拓扑主要支持3种自组织无线网络类型，即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(Cluster Tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。这使ZigBee技术在低耗电、低成本、低数据速率、可靠性强的无线抄表系统中发挥巨大的作用。

2 ZigBee无线模块的设计

本文设计的ZigBee无线模块采用导轨式安装的安装方式，可以方便地安装在35mm的标准导轨上，这使模块能灵活的安装在各类配电箱、配电柜中。其外观侧视图如图1所示。ZigBee无线模块的技术指标如表1所示。

表1 ZigBee无线模块的技术指标

 

ZIGBEE采集器

ZIGBEE网络终端

无线

频率范围

2.41GHz~2.48GHz

RF信道

16

接收灵敏度

-94dbm

发射功率

-27dbm~25dbm

天 线

外置SMA天线

网络拓扑

网状

寻址方式

IEEE802.15.4/ZIGBEE标准地址

网络容量

最大255个节点

通信接口

通信接口

RS485

工业以太网

波特率