数据交换技术论文十篇

数据交换技术论文篇1

本文简要介绍了用于各种软件间数据交换的STEP技术及其在国内外的发展状况和前景，介绍了作者在建筑热环境分析集成化环境中应用STEP技术构成基本数据库实现CAD工具与各种计算软件间数据交换的体会，对制定建筑和HVAC系统的标准STEP数据模型提出了建议。

关键词：数据库集成化技术建筑CADSTEP

Abstract

ThispaperoutlinesthedevelopmentandapplicationofSTEP(Standardforexchangeofproductmodeldata)technology,presentsapracticeofbuildinganintegrateddatamodelforbuildingthermaldesignandanalysiswithSTEPtechnologyandmakessomesuggestionsconcerningthedevelopmentofstandardbuildingandHVACdatamodels.

Keywords：databaseCIBSCADSTEP

1前言

开发集成化建筑设计系统的关键在于实现CAD工具、分析软件以及各种数据库间数据交换。而要实现"开放式"系统，使集成化系统中的各个部分都可以独立研究开发并不断扩充，就需要有一种标准的数据交换方式。80年代以来国外逐渐开发出STEP技术（StandardfortheExchangeofProductModelData）作为产品数据交换标准。目前该技术已广泛用于机械制造业的CAD、CAM系统中，国际标准化组织ISOTC184并制定了国际标准（ISOCD10303）。在建筑设计CAD和集成化系统的开发研究中，也开始采用STEP技术。我国1994年由国家技术监督局牵头成立了STEP技术中心，1995年国家技术标准委员会成立了STEP标准分委员会（CSBTSTC159SC4），开始制定我国的STEP标准，并组织推广STEP技术。

2STEP技术简介

不同软件间一般通过数据文件进行数据交换。正确的数据交换的前提是要使数据的接收方能够完整准确地"理解"所接收的全部数据。最初这是通过数据生成方与数据读取方的协议来实现的。此协议包括数据的格式、顺序、数量以及数据文件中每一个位置上的数据的物理意义。

随着产品和工程数据复杂的增加，上述方式就愈来愈不适应。同一类型的事物，具体对象不同，所要描述的数据的数量就不同，所表示的物理意义亦不同，甚至数据类型也不同。例如描述一座建筑物数据，其结构及数量随建筑的楼层、房间数及门窗墙数的不同百有很大差别；描述一个空气处理室的数据，对于不同结构的空气处理室（表冷器、喷雾室），有些数据代表的意义相联系才有意义，一组数据只有与它们的相互关系的定义相结合才有意义。仅依靠预先约定的一些协议，很难准确反映每个数据的物理意义及数据间的相互关系，更难以适应被描述事物类可能具有的各种变化。数据的物理意义、数据间的相互关系以及数据本身三者共同构成了对事物的描述。数据交换与传递也应包括这三部分内容，而决不仅是数据本身。

基于上述观点，提出了STEP数据交换技术。将数据组织为数据项储存。每个数据项包括描述该项内容的若干个数据，其中亦可有与此项内容有关的其它数据项名。每个数据与它的物理名共同储存。为了准确地描述数据项内部结构及各数据项间的关系，对种每数据项的内部结构及其中每个数据的物理意义都要用EXPRESS语言严格定义。这种数据项的EXPRESS定义称作数据模型。根据此数据模型可以准确写出STEP方式的数据文件，也可以很容易地理解按此模型生成的STEP方式的数据文件。

以描述一个建筑物的几何尺寸为例。建筑物可看成是由许多封闭空间组成；每个空间由若干个表面所围成；每个表面由若干条线段为边界；每条线段由它的起始坐标确定。同时，每条线段又是两个表面的相交边界；每个围护结构都以两个表面为其两侧。这个数据模型可以用如下EXPRESS语言描述：

ENTITY：建筑

iscomposedof:SETOF围护结构

contains:SETOF空间

ENDENTITY:

ENTITY：空间

iscomposedof:SETOF表面

ENDENTITY:

ENTITY：表面

hasareaof:REAL

iscomposedof:SETOF线段

issurfaceof:围护结构

faceof:ONEOF(空间，外环境)

ENDENTITY:

ENTITY：线段

Point1:点

Point2:点

boundaryofsurface1:面

boundaryofsurface2::面

ENDENTITY:

ENTITY：点

xis:REAL

yis:REAL

zis:REAL

ENDENTITY:

ENTITY：围护结构

Side1is:SETOF表面

Side2is:SETOF表面

ENDENTITY:

以上定义的EXPRESS数据模型中，大写字母为一些由语法决定的关键字。小写英文字母及中文说明物理意义。每一组ENTITY定义了一项数据项结构。按照这个数据模型，一个具体的建筑几何尺寸可用如下形式的STEP文件描述：

#1=建筑（（#80，#81，#82，#85，……），（#2，各围护结构的代号#3，#60，……））

各空间的代号

#2=空间（（#4，#5，#6，……））

各表面的代号

#3=表面（24.5，（#10，#11，……），#80，#2））

面积各线段代号所属围面对

护结构空间

#4=表面（32，（#10，#14，……），#81，#2）

……

……

#10=线段（#50，#51，#3，#4）

点1点2面1面2

#11=线段（#51，#52，#3，#6）

……

#50=点（0.3,12.8,0.3）

x坐标y坐标z坐标

#51=点（………）

……

#80=围护结构（#3，#4）

上述STEP文件中，#n仅作为一项数据的识别名，其顺序无任何意义。等号后的名称给出此项数据的结构。它表明括号内的内容必须与该项ENTITY在EXPRESS中定义的结构一致。括号内#n则给出各项数据间的相互联系。

这种方式的数据文件，各项数据顺序无关，根据被描述事物的复杂程度，总的项数亦可很不相同。只要得到它的数据模型，即可产生或理解全部数据内容。这样，EXPRESS定义的数据模型相当于严格定义的计算机化的数据文件协议。在它的公开与一致的基础上，即可实现数据的准确理解。

实际的建筑物涉及的信息当然远比上例复杂，但用同样方法亦可准确完整地描述清楚，并可灵活使用。

上例描述的基础，建立在数据模型的一致上。若数据模型不一致，也就是看待和描述事物的角度不一致，仍不能实现这种数据交换。例如，如果某个软件是用各面墙的中线描述建筑物几何信息，其数据就很难直接用上述数据模型表出。因此，制定统一的标准数据模型，即统一的EXPRESS形式的定义文件，是使用和推广STEP技术进行数据交换的关键。

经过十余年的努力，已开发出许多使用STEP的软件工具。例如以图形化方式定义数据模型并直接生成EXPRESS文件的NIAM；将EXPRESS文件自动转换为C++中数据类型说明的CCGEN；直接存储、管理和检索STEP形式数据的动态数据库软件等。目前随着STEP技术的普及与深入，新的工具还在不断出现。

3使用STEP的初步尝试

与英国建筑研究中心（BRE）合作，并结合国内的具体情况，作者近两年来开发出采用STEP数据交换方式的集成化建筑热环境分析系统IISABRE。它的基本思想就是试图将相关的各种计算软件及CAD工具集成到一起，每个软件可以使用其它软件的各种输出结果，它的输出结果亦可被其它软件所使用。系统的核心是使用STEP技术按照EXPRESS定义的建筑信息数据模型（IDM，IntergratedDataModel）。该数据模型包括建筑物的几何信息、围护结构热工性能、建筑物的运行管理方式以及微生物的能耗、采光、自然室温等各种物理性能。利用此数据模型可基本上描述与建筑热物理有关的各种信息。为了实现各软件与以此数据模型为原型的数据库交换数据，每个软件都配一个数据转换器。此数据转换器从STEP数据库中取出该软件所需要的数据，按其要求生成数据输入文件。数据转换器又将该软件的计算结果转换为STEP方式并存入STEP数据库中。

利用这一系统，用户首先AutoCAD上描述所分析建筑的三维几何形状，并通过从门窗墙部件库选择相应的部件来定义各建筑部件的材料和物理性能。这些输入结果都被转换为STEP的数据项，存入数据库中。用户可调用计算软件对此建筑进行分析。例如检查它的围护结构是否满足保温标准或进行能耗估算。用户还可进一步定义要求的房间范围以及HVAC形式，从而进行负荷计算或自然室温计算。这些计算结果亦存入数据库中，并可被其它软件利用。由于采用了开放式结构，此系统还可以运行现成的计算分析软件。目前已试将美国开发的SERIRES（建筑热模拟软件）和英国开发的BREDOM（建筑能耗估算）连入。利用这种方式现有的分析计算软件资源可以较方便地集成于此系统中。

此系统目前仍处于开发完善中，但已显示出STEP方式的优越。随着系统复杂性的增加，这种优越性会越来越明显地表现出来。

4建议和设想

数据交换技术论文篇2

【关键词】计算机网络数据交换技术；发展；分析

0.引言

现代化社会中，人们各项生产活动和生活都离不开计算机技术，在信息化，自动化的生产模式下，计算网络数据交换技术的发展也成为了业内人士所广泛重视的问题，提高计算机网络数据交换技术水平，对我国计算机事业的发展必然会起着积极地促进作用。我国相关的工作人员，需要从实际情况出发，不断地探索新的技术，这样才能够为我国的计算机事业做出应用的贡献。

1.计算机网络数据交换技术

1.1电路数据交换

半导体产生于上个世纪，那个时候开始，人们就已经将其应用于交换机中，与此同时也逐步进入了电子技术，这就是初期的电子交换机。最初阶段人们是在交换机的控制部分引进的电子技术，而其话务部分依然采用的机械接点的方式，这时就衍生了半电子交换机、准电子交换机等技术的出现。真正的全电子交换机出现是在微电子技术和数字技术的出现后，才得以快速发展。交换技术从传统的模拟交换进入到了数字交换时代的标志是一九七零年在法国的拉尼翁成功的开通了世界上第一台程控数字交换系统。程控数字交换技术所采用的 PCM 数字传输和数字交换，该技术首先应用在信息数字化中，接着应用于普通电话通信，并且为开通用户电报、数据传送等非话业务也提供了有利的条件。这就是现在寻常百姓家的电话通信所采用的通信技术，现在也发展到电话通过ADSL 拨号上网上面来了。电路交换技术要求在通信之前在通信的双方之间建立一条被能双方独占的物理通路，该通路由电话线联通。其优点有五个方面，其一传输数据的延时短，因为通信的线路为用户双方专用，数据是直达的；其二实时性强，由于通信的双方之间有专用的通信通道，建立后双方可以随时通信；其三没有失序的问题出现，通信的双方按发送的顺序来传送数据，秩序有然；其四既能传输模拟信号也能传输数字信号，能将数据很好的进行数模或模数转换；其五电路交换设备和控制都比较简单。缺点主要有三点，其一由于占用专有的通信通道，就会出现即使无人使用该通信通道也不能为其他人所服务，导致信道的利用率很低，出现资源浪费；其二由于数据的类型、规格、速率各不相同，其数据交互通信中就难以避免出现差错；其三计算机出现后，由于计算机的快速发展，其速度比电路交换数据的速度快出了很多倍，因此出现通信滞后的现象。

1.2报文交换技术

在交换技术不但发展的过程中，报文交换方式也随之出现，它主要就是将数据块从站点发出，并且在长度方面具有一定的灵活性，可以改变，其最小单位用报文表示。其数据交换的过程如下，当一个站点要发生报文的时候，先将一个目标地址附加到报文的上面，网络站点根据报文上面的目标地址连接到目标节点，将数据传输到目标节点。每个目标节点在接收到整个报文后进行检查，如果确认无误则保存此报文，而后用路由信息找出下一个节点的地址，再将整个报文发送至下一个节点。因此，节点的端与端之间不需要先通过呼叫来建立连接。报文数据交换的单位是报文，报文中有目标地址、源地址等信息内容，在交换节点上采用的是存储转发的传输方式。其优点有，第一，报文交换无需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，用户可随时发送报文。从而解决了电路交换中占用专有通道的缺点。第二，通过对报文数据的存储转发，具有这些优势：（1）在存储转发中可以实现代码的转换和速率的匹配，在收发双方的时候可以不同时的处于可用状态，这就能方便不同类型、规格和速度的计算机之间进行相互通信；（2）在报文交换中便于设置代码的检验和数据的重发设施，加之交换结点的路径选择优势，当某条传输路径发生故障时，会自动重新的选择另一条路径传输数据，从而提高了传输的可靠性；③能为多个目标同时提供服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，群发的功能是十分有优势的。另外还允许自己设置数据传输的优先级，让优先级别高的报文优先得到转换。

1.3分组交换数据方式

所谓的分组交换是现代化交换技术不断发展的产物，它是网络技术的发展方向与趋势。其优点众多，其中以报文交换和线路交换量的部分最为凸出。其所采用的统计复用技术，工作效率与质量都相对较高。而交换节点使用储存转发技术的应用过程中，则常常出现掉队的现象，为了能够很好地将这个问题解决掉，人们引用了分组交换不固定延迟的设计理念，并取得了一定的成就。

综上所述，计算机数据交换技术的三个部分，使其得以发展并能够普及的关键所在，在人类社会越发进步，对于计算机网络技术愈发依赖的形势下，提高计算机数据交换技术水平，找到现阶段存在的不足，并加以完善和改进，是推动我国计算机网络技术发展的动力和前提。

2.计算机网络数据交换技术发展趋势展望

信息化时代的到来，使得人们与计算机的联系更加紧密，这就使得人们对于计算机网络业务的需求量越来越大，同时对其要求也在不断提高，与此同时，其所包含的内容也在逐渐增多，交换技术作为计算机技术中核心部分，也必然需要与时俱进，不但创新。计算机网络数据交换技术的不断发展，由人工交换到自动交换的发展转化，其自动化与智能化得到了不断的提高，并随着宽带业务的广泛开展，极大的推动了同步数字技术与异步传输技术的发展和进步。从目前的发展趋势分析，计算机网络数据交换技术走量遍和质变的发展路线。走量变速度会越来越快，已经从千兆跨越到万兆；走质变目前已发展到第七层网路应用层的交换上。如何更好的发展计算机网络数据交换技术，需要我们从数据交换技术上不断加强研究和创新，为人们提供更便捷的信息交流。

3.结束语

计算机技术的高度普及和应用，标志信息化时代的到来，在这样的大背景下，各个领域已经逐步实现了自动化，在人们的日常生活中，计算机也是不可缺少的重要工具，也就是说，计算机与社会和人类的联系越来越紧密，而作为计算机技术核心部分的网络数据交换技术水平也必然要有所提高，这样才能够适应新时期人们的要求。从目前我国在计算机网络数据交换技术的研究上来看，成绩不能否定，但是这些成绩与实际的要求相比还远远不够，这还需要全体工作人员的共同努力。

【参考文献】

数据交换技术论文篇3

关键词：VLAN；局域网间通信

虚拟局域网(VLAN)技术是交换技术的重要组成部分，它将物理上直接相连的网络从逻辑上，划分成了多个子网，每一个VLAN对应着一个广播域或子网。物理层面它是由一组含有相同逻辑结构及需求，但与物理位置无关的主机，VLAN间相互通信时，就相当于这些主机连在了同一条线缆之上，处于不同VLAN上的主机不能直接进行通信，需要引入路由技术或多层交换技术才可以解决。本文对以上的VLAN间相互通信技术展开探究。

1.VLAN间的通信简析

VLAN是由网络按逻辑分成的各个子网，即一个VLAN对应一个子网，网关为每个VLAN生成相应的子网接口，当各子网的主机间进行通信时，通过之间的网关进行转发，以实现VLAN间的通信，物理上由VLAN间具有路由功能的设备承担。路由设备较早主要由路由器承担，现在的局域网里更多的由带有路由功能的多层交换机--三层交换机 (Layer3Swicth)来实现。

2.路由器实现的VLAN间通信技术分析

2.1VLAN间路由器通信技术原理

VLAN间路由器通信通过添加 "边界路由器"来解决。VLAN间能使用一台路由器时，产生了路由选择的问题，因为传统路由器的每个物理接口只能支持一个子网或广播域，于是当面对众多的VLAN时，传统的路由器就必须通过增加以太网接口，为每个VLAN设置一条物理连接，但路由器以太网接口有限，且价格昂贵，于是必须采用TRUNK连接方式，即在在一条物理链路上传输不同VLAN的数据。其工作过程如下：(1)路由器通过TRUNK链路接收来自各个VLAN的数据包；(2)路由器确定数据包的目的IP地址，确定目的IP地址所在的VLAN，同时使用网络的VLANISL头对数据包封装；(3)路由器把数据包通过和目的VLAN对应的接口进行发送。

2.2VLAN间路由器通信的局限性

VLAN间路由器通信的局限性是路由器的技术特性决定的,使其无法具有很高的信息吞吐量。对此分析如下：路由器在0SI七层网络模型的第三层--网络层操作，其对于任何一个运行的数据包均须进行"拆包"和"打包"的操作，同时路由器还要完成数据包过滤和压缩、协议转换、计算路由、甚至防火墙等许多工作，这占用于大量的CPU资源。且当流经路由器的流量超过其吞吐能力时，会引起路由器内部拥塞，持续拥塞会使转发的数据包延误，甚至丢失。以上的原因限制了其吞吐量，且其价格昂贵，使其成为网络瓶颈。

因此，路由器存在:数据传输效率低;节点操作的复杂性无法降低;价格昂贵、结构复杂等局限性。

3. 多层交换机实现VLAN间通信

3.1三层交换技术原理

三层交换(PI交换技术)是相对于传统交换概念而言的，传统的交换技术是在数据链路层(网络模型中的第二层)进行操作，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现数据包的高速转发。一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，用基于第三层交换的VLAN技术改善局域网，它并不是简单地把路由设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上，而是二者的有机结合。

基本的三层交换技术包括报文交换和流交换（FS），报文交换即业务流中的每一个报文都要经过第三层处理，即路由处理，并且业务流转发是基于第三层地址。流交换是分析流中的第一个数据包，以便完成路由处理并基于第三层地址转发该数据包，同时缓存该数据流的路由信息。数据流的后续数据包直接在第二层进行交换而无须第三层处理。通常VLAN间的通信，采用"流交换"技术，以实现"一次路由，多次交换"。

3.2三层交换的实现

我们以CISCO公司的Catalyst5000/6000系列交换机为例，来探讨多层交换机对VLAN间通信的实现。该交换机包含组件如下:

(1)多层路由处理器(MLS-RP)。其相当设于网络中的路由器，负责处理每个数据流的第一个数据包，协助MLS交换引擎(MLS一SE)在第三层的CAM中建立捷径条目；

(2)多层交换的交换引擎(MLS-SE)。其是处理转发和重写数据包功能的交换实体；

(3)多层交换协议(MLSP)。它是MLS-Rp通告路由变化和VLANS参与MLS接口MAC地址的方法，运行于MLS-SE和MLS-RP之间，进行多层交换功能的启动。

多层交换机实现VLAN间通信过程如下：

第一步:发送MLSPHello信息

多层路由处理器每15秒发送一个MLSPHello包，包内含VLAN标识和MAC地址信息。MLS-SE通过以上信息掌握到路由器的第二层属性。Hello包是周期性发送的，可以保证相关值动态地跟踪网络的变化和实现一定的淘汰机制

第二步:标识候选包

MLS-SE对进入交换机的数据包进行匹配判断，如果MLS缓存中含有与之匹配的捷径条目，则MLS-SE就旁路路由器而直接转发该数据包;若MLS中不含与该数据包相匹配的捷径条目，则MLS-SE将它归为候选包，并在缓存中建立部分捷径。数据包采用传统的第二层交换机处理方式处理，并发往与之相连的路由器接口(网关)。候选包(帧)须满足:目标地址经过MLSP所列的路由器接口的一个MAC地址和不存在捷径条目。

第三步:标识使能包

路由器将数据包从交换机的某个接口转出，并将包封装为VLANZ帧通过ISL链路送回。此时，路由器已经重写第二层帧的帧头。同时，路由器不仅改写了ISL头的VLAN号，而且也修改了两个MAC地址域:源MAC改为路由器出口的MAC地址，目标MAC改为目标主机的MAC地址。这个修改后的数据包称为使能包。

使能包到达交换机交换引擎后，交换引擎根据使能包上目的地MAC地址，知道其往哪个接口转发出去，同时MLS-SE会建立一个捷径条目，该条目含该使能包的第四层协议类型，应用端口源目标IP地址，目标MAC地址，VLANID号，以及到达目的VLAN的交换机端口号等重写数据流中的后续包帧头所需的所有信息

第四步，交换(转发)数据流中的后续包

当后续的数据包送出后，MLS一SE利用数据包中的目标IP地址查找在第三步建立的完整捷径。地址匹配后，MLS一SE利用重写引擎修改帧头信息，然后直接转发给目的主机，而不发给路由器MLS一RP，从而实现了对后续数据包的第二层交换。

4.结语

虚拟局 域网(VLAN)间通信技术由传统路由器向三层交换技术大规模转换，三层交换技术解决了局域网中网段划分之后，网段中的子网必须依赖路由器进行管理的局面;解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。为VLAN技术的发展和应用创造出更为广阔的空间，两种技术相互结合能为用户提供更优质、廉价的网络服务。

参考文献

数据交换技术论文篇4

陶瓷造型设计专业已经成为高校的冷门专业，虽然陶瓷设计作为一种传统艺术，但由于受众人群少，因此很难获得学生的认可。传统的教学缺乏实践性和趣味性，对学生的兴趣提高产生消极影响。因此，新时期的陶瓷造型设计教学主要任务就是采用能够激发学生兴趣的方法，数字交换技术具有直观性、高效性，其应用具有积极意义。

数字交换技术的应用优势

与传统的教学相比，数据交换技术在高校陶瓷造成设计专业中的应用具有一定的优势。首先，这种教学方法将学生视为教学主体，通过清晰化的教学内容来激发学生的兴趣，现代教师需要掌握的是教学技术和教学技巧，而传统的陶瓷造成设计在案例提供时还需要教师做大量的准备工作，很明显数字交换技术提高了教学效率。陶瓷是居家必备的一种生活用品，目前，陶瓷的应用领域不断扩大，教学中要充分认识陶瓷的全新的应用，而这恰恰需要信息技术来完成。数字交换技术一定程度上提出了多种设计方法和全新的设计理念，为陶瓷造成设计提供了前提条件。数字交换技术还开发了设计潜能，设计与理念之间有着密切的关系，多媒体课件的展示更容易激发学生的想象空间，使其设计不拘一格。

数字交换技术的实现过程

要发挥数字交换技术在陶瓷设计教学中的作用，首先要采取正确的教学方法。注重理论与实践的结合，注重多媒体等先进教学方法的应用，才能提高陶瓷设计教学的效果。

1.数字交换技术与理论教学的结合

教师首先要了解数字交换技术，并利用这一技术制作需要的教学课件。将理论渗透给学生，并且不断的将理论与数字交换技术相结合。设计与理念和思维是分不开的，因此除了强调方法外，设计教学中还要重点强调思维。教师要善于通过多媒体的优越性，激发学生的兴趣，活跃学生的思维。当然，基本功不能忽视，把握好教学节奏是教师的重要任务，教师应根据课堂内容进行多媒体课件的准备，发挥其补充作用，并且定期对学生进行测试，根据其表现对教学做出适当的调整。

2.多媒体的正确应用

现代教学中，多媒体扮演着重要角色，在多个学科的教学改革中都提到多媒体。设计离不开图形，更需要多媒体来补充。合理的利用多媒体可以丰富教学资料，构建现代化的课堂教学模式，提高教学效率。在陶瓷设计中我们可以应用计算机计3ds max技术、MAYA 技术等。教师应换位思考，从主讲人转变为主动与学生分享，使学生自主了解优秀网站、优秀设计作品，讨论设计过程从而合理化设计过程。总之，要合理使用以计算机和多媒体为主的多种现代化的教学方法，实现数字交换技术在陶瓷造型设计中的应用。

数字交换技术在陶瓷造型设计教学中的应用实例

1.数字交换技术模型制作

要应用数字交换技术，要从素材的模型制度开始。具体讲数字交换技术的素材模型制作可分为：静态的动画素材、动态的贴图设计素材和素材模型制作交互素材模型等。这些技术的实现是shader设计的基础。课件数字交换技术是一项复杂的过程，要完成这一过程，需要教师掌握扎实的计算机3dmax等制作手法，了解内页层级制作、脚本制作编写等多种内容，做到精心设计，目的明确。教师准备的越充分，学生的接受程度也就越高。

2.陶瓷造型特色shader的设计和制作

陶瓷的广泛应用早在我国古代就有发生，当代人反而对这种古老的艺术显示出陌生，目前优秀的陶瓷设计师少之又少，这与高校的教育之间存在着必然的联系。我们将陶瓷造型特色shader的设计过程进行分析，提醒现代陶瓷设计教学中，采取合理的方法，培养专业的设计人才。陶瓷造型设计中要注意节省资源，灯光的使用就值得思考。Shader基本原理认为，通过在一张可以展现特殊质感位图上进行颜色提取，之后将所提取的颜色映射到对应的陶瓷模型表面，这就是一种特殊的Shader设计方法。其中，质感图的选择决定了图片的效果，需要设计师根据其理念设计出不断变化的陶瓷作品。

总结

数据交换技术论文篇5

网络隔离技术的目标是确保把有害的攻击隔离，在可信网络之外和保证可信网络内部信息不外泄的前提下，完成网间数据的安全交换。网络隔离技术是在原有安全技术的基础上发展起来的，它弥补了原有安全技术的不足，突出了自己的优势。

隔离技术的发展历程

网络隔离，英文名为NetworkIsolation，主要是指把两个或两个以上可路由的网络（如：TCP/IP）通过不可路由的协议（如：IPX/SPX、NetBEUI等）进行数据交换而达到隔离目的。由于其原理主要是采用了不同的协议，所以通常也叫协议隔离（ProtocolIsolation）。1997年，信息安全专家MarkJosephEdwards在他编写的《UnderstandingNetworkSecurity》一书中，他就对协议隔离进行了归类。在书中他明确地指出了协议隔离和防火墙不属于同类产品。

隔离概念是在为了保护高安全度网络环境的情况下产生的；隔离产品的大量出现，也是经历了五代隔离技术不断的实践和理论相结合后得来的。

第一代隔离技术——完全的隔离。此方法使得网络处于信息孤岛状态，做到了完全的物理隔离，需要至少两套网络和系统，更重要的是信息交流的不便和成本的提高，这样给维护和使用带来了极大的不便。

第二代隔离技术——硬件卡隔离。在客户端增加一块硬件卡，客户端硬盘或其他存储设备首先连接到该卡，然后再转接到主板上，通过该卡能控制客户端硬盘或其他存储设备。而在选择不同的硬盘时，同时选择了该卡上不同的网络接口，连接到不同的网络。但是，这种隔离产品有的仍然需要网络布线为双网线结构，产品存在着较大的安全隐患。

第三代隔离技术—数据转播隔离。利用转播系统分时复制文件的途径来实现隔离，切换时间非常之久，甚至需要手工完成，不仅明显地减缓了访问速度，更不支持常见的网络应用，失去了网络存在的意义。

第四代隔离技术—空气开关隔离。它是通过使用单刀双掷开关，使得内外部网络分时访问临时缓存器来完成数据交换的，但在安全和性能上存在有许多问题。

第五代隔离技术—安全通道隔离。此技术通过专用通信硬件和专有安全协议等安全机制，来实现内外部网络的隔离和数据交换，不仅解决了以前隔离技术存在的问题，并有效地把内外部网络隔离开来，而且高效地实现了内外网数据的安全交换，透明支持多种网络应用，成为当前隔离技术的发展方向。

隔离技术需具备的安全要点

要具有高度的自身安全性隔离产品要保证自身具有高度的安全性，至少在理论和实践上要比防火墙高一个安全级别。从技术实现上，除了和防火墙一样对操作系统进行加固优化或采用安全操作系统外，关键在于要把外网接口和内网接口从一套操作系统中分离出来。也就是说至少要由两套主机系统组成，一套控制外网接口，另一套控制内网接口，然后在两套主机系统之间通过不可路由的协议进行数据交换，如此，既便黑客攻破了外网系统，仍然无法控制内网系统，就达到了更高的安全级别。

要确保网络之间是隔离的保证网间隔离的关键是网络包不可路由到对方网络，无论中间采用了什么转换方法，只要最终使得一方的网络包能够进入到对方的网络中，都无法称之为隔离，即达不到隔离的效果。显然，只是对网间的包进行转发，并且允许建立端到端连接的防火墙，是没有任何隔离效果的。此外，那些只是把网络包转换为文本，交换到对方网络后，再把文本转换为网络包的产品也是没有做到隔离的。

要保证网间交换的只是应用数据既然要达到网络隔离，就必须做到彻底防范基于网络协议的攻击，即不能够让网络层的攻击包到达要保护的网络中，所以就必须进行协议分析，完成应用层数据的提取，然后进行数据交换，这样就把诸如TearDrop、Land、Smurf和SYNFlood等网络攻击包，彻底地阻挡在了可信网络之外，从而明显地增强了可信网络的安全性。

要对网间的访问进行严格的控制和检查作为一套适用于高安全度网络的安全设备，要确保每次数据交换都是可信的和可控制的，严格防止非法通道的出现，以确保信息数据的安全和访问的可审计性。所以必须施加以一定的技术，保证每一次数据交换过程都是可信的，并且内容是可控制的，可采用基于会话的认证技术和内容分析与控制引擎等技术来实现。

要在坚持隔离的前提下保证网络畅通和应用透明隔离产品会部署在多种多样的复杂网络环境中，并且往往是数据交换的关键点，因此，产品要具有很高的处理性能，不能够成为网络交换的瓶颈，要有很好的稳定性；不能够出现时断时续的情况，要有很强的适应性，能够透明接入网络，并且透明支持多种应用。

网络隔离的关键点

网络隔离的关键是在于系统对通信数据的控制，即通过不可路由的协议来完成网间的数据交换。由于通信硬件设备工作在网络七层的最下层，并不能感知到交换数据的机密性、完整性、可用性、可控性、抗抵赖等安全要素，所以这要通过访问控制、身份认证、加密签名等安全机制来实现，而这些机制的实现都是通过软件来实现的。

因此，隔离的关键点就成了要尽量提高网间数据交换的速度，并且对应用能够透明支持，以适应复杂和高带宽需求的网间数据交换。而由于设计原理问题使得第三代和第四代隔离产品在这方面很难突破，既便有所改进也必须付出巨大的成本，和“适度安全”理念相悖。

隔离技术的未来发展方向

数据交换技术论文篇6

关键词:网络通信;启发式教学;创造性

中图分类号:G642 文献标识码:A

1引言

启发式教学以其教学思想新颖、教学方法独特、教学过程灵活等特点,已经被广泛运用于高等院校的各门课程教学之中,并且取得了良好的教学效果。

一般而言,启发式教学具备以下三个特点:

一是强调学生是学习的主体。即以学习活动为基础,学生充当了学习的主体、认识的主体以及发展的主体,而教学内容则成为学习活动的客体。

二是强调学生在掌握基础知识和技巧的同时,能够充分锻炼思维能力。即在启发式教学方式下,学生需要通过主动学习、主动思考锻炼自己的独立思维能力,充分挖掘思维潜能。

三是注重教学方法和学习方法的有机结合。即启发式教学更需要教师采用各种灵活多样的教学手段,引导学生采用不同的学习方法思考问题。

可见,启发式教学能够培养学生主动学习和思考问题的能力。如何将启发式教学应用于高校网络通信类课程的教学中,并充分发挥其优势,将深邃的网络知识从教师的灌输转变成学生的主动学习和思考,从而达到良好的教学效果,成为一个值得研究与探讨的课题。

2网络通信类课程的主要教学内容与目的

网络通信类课程是技术性较强的课程,涉及到网络技术、通信技术、计算机技术等多方面知识,可扩展性较强。目前,从具体教学内容的安排上看,主要以各种网络体系结构和基本原理为主线,以网络分层模型、网络协议和网络技术为主要授课内容,重点阐述各种数据传输技术和交换技术,另外还涉及到一些相关的网络安全知识。

在以上涉及到的网络技术中,数据传输技术和网络交换技术是网络知识领域中最基本也是最重要的内容之一。

网络通信课程的教学目的是:让学生对通信网的体系结构有整体了解,掌握网络所用到的分层模型,主要为TCP/IP网络分层模型,之后需要对目前网络中常用的各种通信协议,如IP、TCP、OSPF等以及网络中涉及到的各种通信技术,如时分复用、波分复用、SDH/SONET等有较好的掌握,其中对一些基础通信技术必须重点掌握,并且要具备一定的思考能力及知识延伸能力。

3教师应具备的知识能力

在启发式教学模式下,教师虽然是客体,但是如何引导学生成功进入启发式教学模式环境,教师就担任了最重要的角色。引导成功,学生和教师就可以充分享受启发式教学的成效,否则就是一纸空谈。

讲授网络通信类课程的教师,不但要熟练掌握教材中的知识,更需要具备举一反三的能力,善于对书中的基础知识进行扩展,最重要的是随时把握网络技术领域的相关科技动态和发展前沿。网络技术领域所涉及到的知识面非常广,为了能够顺利进行启发式教学,任课教师必须做到以下四点:

一是熟练掌握授课教材中的所有授课内容,有能力把握要点和重点,将知识点进行有机的结合和归纳。

二是考虑哪些知识点具有可扩展性和扩展的必要性,对网络技术中具有可扩展性的重要知识进行扩展和深入,使学生循序渐进、由浅入深地掌握这些知识精髓。

三是要思考如何对这些知识点进行启发式教学,如何运用合理的方式引导学生主动学习和思考,让学生真正理解透彻并能够提出自己的看法和问题。

四是让学生及时了解科技前沿动态,把握此知识领域的研究现状和未来发展趋势,并培养部分热衷于该知识领域的学生具备一定的科研创新能力。

以上四点环环相扣、逐渐深入,能顺利实现最后一点,就能使启发式教学在网络技术课程中产生效果,并能够取得成果。

4启发式教学的运用研究

下面笔者就以网络技术课程中最重要也是最基础的两个知识点,即数据传输和数据交换为例,来阐述启发式教学的过程。

4.1数据传输技术的启发式教学

传输技术的启发式教学目的是,通过引导,使学生对通信网数据传输技术的原理有较深刻的掌握。

首先向学生介绍数据的信号表示方式:数字信号是由某种特定的编码方式编码后形成的,于是每种信号都将占用一定的带宽资源。现在假设A、B两人要利用一根传输线路进行通信,让学生思考可以采用多少种方法完成通信,这里可以提醒学生应该在带宽资源的分配和时间的分配两个角度进行思考。有部分学生会考虑到将时间分成若干时间片,A和B就可以轮流占用时间片进行通信,在每个时间片内完全占用通信线路的全部带宽;另有部分学生会考虑到将通信线路的带宽平均分配为两段,将A、B两人所需要通信的数字信号的带宽控制在每一段可用带宽之内,这样A、B两人就可以完全占用时间轴,而不用等待。这样,通过启发引导,学生就可以逐步了解数据通信的两种基本方式。之后,继续让学生讨论这两种传输方式的特点,思考两种方式的运用条件以及可以利用的网络环境。这样,虽然并没有主动讲授这两种通信方式即为目前世界通信网中最常用的“时分复用”和“频分复用”传输方式,但是学生已经对这两种方式的整个运作过程有了较深入的了解。此时就可以将传输技术应用到实际当中,介绍最常用也是当前世界上最先进的“波分复用”技术等知识,让学生对传输技术的原理、特点、传输技术的发展状况以及发展趋势有一个全面的了解和掌握,这样,启发式教学用于传输方法的目的就基本达到。

4.2数据交换技术的启发式教学

数据交换技术的启发式教学目的是,让学生在了解本技术基本原理的前提下,能对知识点进行扩展和深入研究,完成对本知识点的掌握。

首先需要向学生介绍交换技术中最基本的“线路交换”原理,重点放在其特点上,即必须建立连接以及保持连接,交换粒度很大,适合在网络链路状况良好的情况下传输实时性很强的业务,灵活性很差。接着讲解“报文交换”原理,同样重点强调其特点,即是无连接交换机制,交换粒度是整个报文,小于线路交换,但是一旦出现差错,整个报文需要重新传送,耗费很大。之后,引导学生思考这样的问题:如何在链路状况很差的情况下,更灵活地交换数据?让学生结合以上两种交换方式的特点进行考虑,这时,部分学生就会提出基于无连接的,采用粒度更小的交换模式,于是再引导学生将这样的小粒度交换模式具体化,这样学生实际上就已经对灵活度最高、可靠性最好的“分组交换”技术基本原理有了较好的认识。

在充分认识了三种交换技术的基本原理及特征之后,就需要对知识点进行扩展和深入。首先需要将交换技术从传统的电域扩展到光域,因为光域交换技术是目前世界通信领域的研究前沿和重点课题,很有必要向学生介绍。对这个知识点的扩展,重点强调电域中数据的传输链路主要是电缆等,而在光域中,数据不但被光波所承载,重要的是传输链路已经变成了光纤,其特性和电缆相比差别甚远,因此需要在这个知识点上进行详细讲解。当学生对光特性有了基本了解后,就可以引导学生走出课本,逐渐步入最前沿的交换技术研究领域。具体方法如下:

首先将“线路交换”的思想引入到光域中来,使学生充分了解“光线路交换”的基本原理和思想。同样,又可以将“分组交换”的思想引入到光域中,形成“光分组交换”的模式,并采用比较手段,让学生将电域和光域中的这两种交换模式从交换原理、交换粒度、灵活性等方面进行详细比较,使学生充分了解各自的特点和技术思路。此时可以提出问题:“光线路交换”的交换粒度很大,需要建立连接和保持,灵活性很差;而“光分组交换”虽然交换粒度最小,机制最灵活,但是完全可以进行全光处理、全光交换的路由器并没有研制成熟,因此目前的路由器必须采用光电转换等措施才能保证光信号能顺利通过,大大影响了交换速率,限制了网络带宽的提高。如何才能结合两种交换技术的特点,并根据数据分组的格式来研究出一种介于两者之间并符合实际情况,可以投入运行的交换技术呢?通过引导,部分学生就会提出:考虑将数据的交换粒度定义为这两种交换技术的粒度之间,并为每个光分组产生一个控制分组,对数据分组进行路由选择,在网络结点仅仅对控制分组进行光电转换,而数据分组就可以全光通过。这样做的优点就是:既增加了交换技术的灵活程度,又减少了光电转换时间,较大程度地提高交换速率。学生提出的这个问题,虽然存在不确定性、可行性等疑惑,但是实际上,他们已经步入了目前世界上最前沿的交换技术课题――“光突发交换”的技术研究领域!学生的这些想法,其实就是“光突发交换”技术的设计思路和主要特点。学生不但对数据交换技术有更深入的了解,还会提高科研兴趣。

这里,用两个例子来验证启发式教学的效果:一是笔者2007年指导的学生团队,以“光突发交换”技术为主要研究课题,获得“大学生‘挑战杯’科技作品大赛”湖北省三等奖;二是笔者2008年所指导的学生团队,以“光通信技术”为主要研究课题,获得“大学生‘挑战杯’创业计划大赛”湖北省二等奖,课题内容皆源于学生对光突发交换技术以及光通信技术的科研兴趣。

5启发式教学的运用探讨

为了更充分发挥启发式教学的作用,可从三个方面进行探讨:

(1) 知识点的选取。启发式教学可以运用于哪些知识点,如何分配教学课时以及如何具体实施教学方案,需要认真思考。

(2) 教学目的。启发式教学的运用目的是为了使学生

更深入地掌握知识点,还是对知识点的扩展,或是对知识点的深入研究?在有限的课时情况下,这些问题需要仔细思考和讨论。

(3) 启发式教学的运用时机。在学生对知识点掌握到一定程度时,采用启发式教学对学生的理解能力有很大影响,选取的时机过早会导致学生理解能力受阻,过晚会导致启发式教学效果不明显,因此教师应该思考并探讨其运用时机问题。

6总结

本文对启发式教学在高校网络通信类课程中的运用进行了研究和探讨,给出了基于网络通信类课程启发式教学方法的具体实施过程。以网络课程中最基本的两个知识点为例,具体说明了启发式教学的运用过程及注意事项,最后对启发式教学存在的三个问题进行了探讨,希望对网络通信类课程的启发式教学有一定的完善和促进作用。

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Study and Research on the Heuristic Teaching for Network Communication Courses

HOU Rui1, ZHANG Wen-jun2

(1.College of Computer Science, South-Central University for Nationalities, Wuhan 430074,China; puter School, Wuhan University, Wuhan 430074, China)

数据交换技术论文篇7

（河北省通信建设有限公司，河北 石家庄 050021）

【摘　要】随着我国经济的发展以及社会的进步，我国的各项科学技术的发展也是越来越迅速了。随着科学技术的发展以及现在人们对于通信网络要求的不断的提高，我国的通信行业正在通信技术方面进行着不断的创新以及突破。本文主要就是就光交换技术进行了简要的介绍，就其中的技术原理以及光交换技术在现在通信传输当中的应用进行了一定的分析。

关键词 通信传输；光交换技术；技术应用

0　引言

现在我国通信技术行业的发展主要就是以技术的创新突破以及业务的多样化为方向来进行发展的，正是现在计算机技术的不断发展带动了我国通信行业技术的发展，推动了我国当中通信行业的数值化以及对于通信渠道的充分的利用，并且能够对数据的传输效率进行很大的提高，数据传输的安全性在通信技术的发展过程当中也得到了很大的提高。经过了一定的发展之后，现在我国通信技术主要就是包括了三种，第一种是囊括电路通信交换，第二种是光交换技术，第三种是IP交换技术，并且随着这些通信技术的不断发展，已经逐渐的融入到了现在我国的社会建设当中来。

1　光交换技术的含义以及其特点

1．1　光交换技术当中的含义

光交换技术从名字当中我们就能够看出，这种技术主要就是利用管线进行数据以及信号传递的通信传输技术。光交换技术在光信号的处理过程当中能够通过对于外界进行的控制对通道进行一定的分类，这样能够满足各种类型传输的需求，所以说现在光交换技术在现在我国的各种领域当中都有着一定的应用，应用范围十分的广泛，在各种不同的环境当中都能够对光交换技术进行一定程度的应用。在进行光交换技术的应用的时候，在信息的传输过程当中并不需要对光线进行一定的转换，能够将其中的光线直接的通过光纤传传输到输出端，并且在进行数据信息的处理的时候，也能够十分有效的提高数据的交换效率。这些方面都能够体现出光交换技术在与其他的技术进行比较的时候具有着十分显著的优势。随着现在人们对于光交换技术的进一步的了解以及广泛的应用，人们对于现在光交换技术的理解也是越来越深入，对于光交换技术的进一步开发也将逐渐的加深。

1.2　光交换技术的技术特点

随着现在我国经济以及社会的发展，我国社会建设当中对于通信技术的要求也是越来越高的，光交换技术的产生以及发展正好能够满足现在我国社会建设当中对于通信技术的要求，现在我国的通信网络正在逐渐的向着光纤通信网络的方向进行着发展，随着我国光纤通信网络的建立以及发展，我国现在通信系统当中对于数据以及信息的传输效率正在逐渐的提高。并且光纤网络的建立对于现在我国通信安全也起到了很大的保障性作用。在光交换技术的应用当中，能够十分灵活的实现线路之间的转换，能够在保护传输内容安全的基础上实现对于传输路径进行的高效的转换。并且利用光交换技术还能够对波形信号进行传播，在进行传播的过程当中能够保证波形信号的周期以及幅度等方面都不会因为外界的各种影响性因素而造成影响，在最大的限度上保证了通信的质量。

2　光交换技术的理论分类

在对不同类型的通信数据进行传输的时候需要做的就是根据通信数据的类型的不同选取对应类型的光交换技术来进行传输，在对光交换技术进行划分的时候主要的就是根据该技术所传输的通信数据的不同的波长以及组数。根据这些特点主要就是将光交换技术分为了两种，第一种是分组光交换技术，第二种是光路光交换技术。

2．1　分组光交换技术

所谓的分组光交换技术就是将通信信号按照一定的指标进行分配，在分组光交换技术当中进行分组的主要的依据就是时间，在按照时间进行了数据的分配之后在不同的时段将不同的信号进行了一定的传输，因为分组光交换技术是将信息按照时间进行分配之后分组进行传输的，所以说在进行数据的接受的时候需要在接收端设置分接器，这样就能够很好的将已经按时间进行分类的数据进行接收，然后将已经分组了的信号进行重组，对信号当中所含有的内容进行重新的组合并呈现出来。

2．2　光路光交换技术

这种光交换技术指的就是在光纤进行数据信号的传输的过程当中建立一个双向的信号传输模式，在光纤之中的信号通过一种光复 交叉连接器进行一定的处理，这样就能够实现对光纤通道当中的数据信号的传输。在进行数据信号处理的时候主要就是采用的波长交换的方式来进行的处理，在进行数据传输的过程当中，光纤通道当中的每一个节点主要就是对应了一种波长的信息，这也就保证了在信息的传递过程当中传输的速度。

3　光交换技术的实际应用分析

现在我国在通信行业当中对于光交换技术的应用已经是十分的普遍了，在光交换技术的实际的应用当中主要可以将其分为三个种类，第一个种类是空分，第二个种类是时分，第三个种类是波分。通过对光交换技术的划分，能够更好的实现数据信号在不同的光路当中进行传输，保证进行信息传输的过程当中传输效率的提高以及稳定性的保证。

3.1　空分光交换技术在实际中的应用

在空分光交换技术的应用过程当中能够通过对数据信号进行的空间域的转换从而实现光路形式的丰富，能够实现多种形式的数据信号的交换通道，这样能够很好的提升光交换技术在对不同种类的数据进行处理时的处理能力。

3．2　时分光交换技术在实际当中的应用

在进行时分光交换技术的应用的时候主要就是将信息在周期性的时间间隔之上进行一定的分配，然后根据信息分配的结果来对信息进行一定的处理。现在通信技术当中的时分光交换技术主要就是应用在了时分光交换器当中。

3．3　波分光交换技术在实际当中的应用

波分光交换技术在实际当中的应用就是对光纤当中进行传输的数据的波形进行一定的处理，这一项技术能够很好的保证数据在进行传输的过程当中能够使先数据波形的一定，不会发生波形的改变。

4　结语

现在社会以及经济的发展对于通信技术的要求越来越高了，光交换技术的出现满足了人们对于通信技术的要求。本文就光交换技术进行了一定的简要的分析。

参考文献

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［5］赵广全.光交换技术在通信网络中的应用[J].硅谷,2012,13:129+152.

数据交换技术论文篇8

关键词 智能变电站；通讯技术；OTN技术

中图分类号 TM76 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）092-0233-01

根据建设统一坚强智能电网要求，以及“三集五大”体系的推进，电网安全运行及集约化运行管理对通信网支撑能力提出了更高要求，通信网高效运营与电网安全和企业管理的关系将日益密切。本专题对于通信领域新兴的OTN、PTN、软件换等新技术的特点和在电力系统中应用的适用性分析，针对智能化变电站对通信系统的新要求，在传输网、业务网和支撑网层面提出优化通信系统方案。

1 通信系统OTN技术特点

OTN（光传送网，OpticalTransportNetwork）是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN是通过G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”，解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力差、组网能力弱、保护能力弱等

问题。

OTN优势在于擅长解决IP业务的超长距离、超大带宽传输问题，可以为大量的2.5 Gbit/s、10 Gbit/s甚至40 Gbit/s等大颗粒业务提供传输通道。但是OTN的带宽分配也是刚性的，带宽利用率不高，难以对较小颗粒业务进行处理。

OTN的主要优点是完全向后兼容，它可以建立在现有的SONET/SDH管理功能基础上，不仅提供了存在的通信协议的完全透明，而且还为WDM提供端到端的连接和组网能力，它为ROADM提供光层互联的规范，并补充了子波长汇聚和疏导能力。

2 通信系统PTN技术特点

PTN（Packet Transport Network，分组传送网）技术是指在IP业务和底层光传输介质之间设置一个层面，针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组为内核，实现多业务承载。是随着各种新兴数据业务的迅速发展和带宽的不断增长，业务的IP化演进，对承载网的带宽，调度，灵活性，成本，质量等综合要求越来越高，由此应运而生的实现全业务统一承载和网络融合的技术。PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力，提供了更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道；点对点连接通道的保护切换可以在50毫秒内完成，可以实现传输级别的业务保护和恢复；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制，具有点对点连接的完整OAM，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力；完成了与IP/MPLS多种方式的互连互通，无缝承载核心IP业务；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QoS的区分和保证。它具有完善的OAM机制，精确地故障定位和严格的业务隔离功能，最大限度地管理和利用光纤资源，保证了业务安全性，在结合GMPLS后，可实现资源的自动配置及网状网的高生存性。

PTN作为传输和数据的融合技术，PTN主要为数据业务的传输而服务，它主要提供GE、FE接口，同时，也可以提供2M或者STM-N接口，不过其2M和STM-N已经不再是MSTP设备的帧结构形式，而是IP包的形式。

PTN和MSTP的外在形态都是可以提供多种类型业务（包括分组和TDM业务）的接入，但是其内核不同：PTN基于分组内核、MSTP基于TDM内核。MSTP内核就是一个SDH交叉连接设备，对于分组业务采用虚级联等方式支持；PTN的内核是一个分组交换机，对TDM业务采用仿真方式支持。

3 通信系统软交换技术特点

软交换将是下一代网络的关键性技术，是下一代网络的控制功能实体，为下一代网络提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，提供如媒体网关控制功能、业务提供功能、信令互通功能等等。可以对传统电路交换向分组网络的过渡提供无缝连接。

软交换是多种逻辑功能实体的集合，是语音/数据/视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备，也是目前电路交换网向分组网演进的主要设备之一。软交换的主要设计思想是业务/控制与传送/接入分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信。这种集中控制、分散接入的架构使得在软交换网络上提供的业务能够实现更大范围的覆盖。软交换的承载网络是IP数据网，随着电力系统IP网络的不断成熟，使得IP网络上开发新技术，发展新业务成为现实。

基于软交换的多媒体调度系统是利用软交换的交换控制能力，结合调度业务的特点，提供了基于软交换控制、IP网络承载、语音、视频、数据等多媒体业务并存的一种新型调度通信业务系统。

建立软交换系统具备以下优点：可大大提高电力通信专网的组网灵活性、方便性；降低后期的设备投资成本；简化设备维护量及降低设备维护成本；方便电力公司的电话通信及降低通话费用；真正实现多媒体业务的应用。从而由原来的单一电路语音技术向电路与网络相结合，实现语音、数据、视频等多媒体业务的融合。

4 通讯技术应用方案

4.1 PTP+E1组网方式

PTP时间同步技术是精密时钟协议，用于高精度时钟传输向远端网元提供同步。通过在传输网SDH电路中传输PTP时间，组建时间同步网是一种比较好的解决方式。

PTP+E1组网通过时钟设备上PTP时钟输出高精度PTP时间同步信号，进入支持PTP的交换机，同时由交换机提供足够路数的PTP信号输出至协议转换器，将基于以太网的PTP时间同步信号转换为2M数字信号，并通过SDH通信链路传送至各地区局或各变电站的SDH设备，再经过协议转换器的转换，将2M数字信号转换为以太网信号并输入设在各地区局或变电站的PTP从钟，再经过扩展输出各类时间信号给站内设备实现全网的时间同步，其理论精度为微

秒级。

4.2 B码+E1组网方式

B码+E1组网方式为采用时间同步设备输出的B码信息封装在同步的2M通道内，通过SDH网络的E1通道将时间编码信号传输到各需要同步的节点，并通过手工或自动补偿机制消除传输时延，其理论精度为微秒级。

5 结论

通过对通信新技术应用的分析，智能化变电站通信系统方案的优化整合和功能性的提升还是有可能性方案的。在变电站智能化进程中，全面应用通信新技术，提高通信系统系统承载能力，是提升调控一体化信息平台功能应用水平的必要因素。最终体现在智能化变电站通信设备配置的优化、整合、功能集成提升。

参考文献

数据交换技术论文篇9

关键词：软交换；TDM 电路交换；下一代网络（NGN）；公务电话；IP电话

Abstract: Based on the analysis of the evolution of telephone switching technology, this paper proposed two kinds of planning and design modes which meet the service telephone switching system in the current urban rail transit industry’s private communication network .Through comparing the basic performance between the IP soft switching system and the TDM traditional circuit switching system, the conclusions is that the soft switching will become the main trend in the rail transit telephone switching system.

Key words: Soft switching; TDM circuit switching; next generation network (NGN); service telephone; IP telephone

中图分类号：U213.2文献标识码：A 文章编号：

一、引言

在人与人的信息交流中，语言始终是最重要的形式。无论数据通信、图像通信、信号系统、自动控制系统怎样发展，语音电话通信仍然是不可替代的。因此，规划建设好轨道交通公务电话系统非常必要。

公务电话系统主要用于地铁内部各部门之间的电话联系，为本工程的运营、管理、维修等部门的工作人员提供服务；地铁公务电话系统能与城市公用电话网连接，实现地铁用户与公网用户间的通信；可向地铁用户提供语音、数据、传真等通信服务业务。

在轨道交通专用电话系统出现重大故障时，公务电话系统还能作为专用电话的应急通信保护手段。

二、电话交换技术演进描述

1、电路交换技术

自1876年贝尔发明电话以来，电话交换技术先后经历了人工交换、步进制交换、纵横制交换、程控交换几个阶段。人工交换、步进制交换、纵横制交换采用模拟的空分交换制式，而程控交换技术也经过了模拟（空分）交换和数字（时分）交换的发展历程。

以上这些交换技术都属于电路交换范畴，它们的基本特点是：采用面向连接的方式，在主、被叫进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信链路。在通信过程中，通信双方将一直占用所分配的资源，直到一方挂机，通信结束。并且，在电路的建立和释放过程中，都需要用到相关的信令协议。

电路交换的优点是，在通信过程中，可以保证为用户提供足够的固定带宽，不间断的物理连接，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低；但同时带来的缺点是，网络的带宽利用率不高，一旦接续被建立，不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。数字时分（TDM）程控电话交换技术成熟，目前应用最多。

2、IP交换技术

高速（宽带）、智能、综合，是当前通信技术的发展方向。基于IP协议的国际互联网，已被ITU-T确立为下一代网络（NGN）的承载综合平台。成为未来信息网络的支柱技术。

IP网络基于TCP/IP协议，建立在包交换（分组交换）的技术架构之上，对每个分组（数据包），根据路由信息和网络情况独自进行传输和选路，具备高速（宽带）、综合、普及特性，除了用来传送数据业务之外，也成了图像、语音等多媒体信息的承载平台。

早在2000年，中国电信运营商已经明确规定，汇接局全部采用IP软交换设备，淘汰了原有的电路交换设备。

国际上IP电话发展更为迅速，Skype、Vonage、雅虎（YAHOO）在全球放号数亿。几乎在一夜之间，许多网络业务提供商，变成了名副其实的电信业务运营商。

当前，我国电信运营商在IP公网（ChinaNet）之外，还建设了专门用于通信的IP网络（CN2）。同时，在城市实现了光纤到大楼（FTTB），光纤到户（FTTH），采用OPON（无源光网络）、EPON（以太无源光网络）将IP宽带接通家家户户。

在IP承载网络上开放电话业务（即IP电话技术），已经成了通信技术发展的必然趋势。国际IP网络工程任务作业部（IETF）和国际电联（ITU-T）提出了支持IP电话的两种主流协议，这就是基于IMS（因特网多媒体子系统）架构的初始会话协议（SIP）和媒体网关控制协议（MGCP/H.248）；在IP电话初期借用过的ITU-T的综合业务数据网H.323协议群，逐渐淡出人们的视野。

IP 电话扩展了语音的处理能力，当前的IP软交换和VoIP系统，都具备G.711、G.723、G.729等语音编解码和语音数据压缩能力，并采用实时传输协议和实时传输控制协议（RTP/RTCP）来提高话音质量。

IP电话的成功应用，人们看到了业务融合的曙光，逐渐感受到IP网上传送话音业务的可行性和发展必然性。IP电话也在不断扩大的应用中，达到了较为理想的通信效果。因特网语音应用，尤其是IP电话，已经成为“三网合一”大潮中最引人注目的应用之一。

3、软交换技术

随着IP电话技术的发展，将网关呼叫控制和媒体交换的功能相分离，软交换的概念应运而生。国际电联ITU-T在2000年提出下一代网络（NGN）的定义，将软交换放置在控制层，形成了以IP网络为承载平台（传输层），以软交换为控制中心，包括接入层和业务层的NGN四层结构理念。

软交换虽然采用分组网络作为承载网络，但是从技术角度来讲，仍然可以看作是交换技术发展的又一个里程碑。

当前，无论对于电信公网还是专用电话网，都对软交换技术倾注了极大的热情，希望能够利用软交换技术来达到拓展业务种类、降低建设维护成本，增加市场份额的目的。

我国已经制定出了关于软交换和VoIP的一整套规范标准，包括，软交换及VoIP的名词术语定义，设备规范，技术规范，业务规范，测试规范以及组网方案等。软交换已经从试验、试用走向成熟和普及，人们对软交换和IP电话已不再陌生。

根据城市轨道交通公务电话系统的特点，用户分布在控制中心、车辆段、停车场和车站等网络节点上。除控制中心、车辆段用户相对集中外，各个车站用户数量较少，而软交换系统集中、智能的网络管理体系、灵活接入的方式，能够很好的适应城市轨道交通用户较为分散的特点。

三、IP 软交换系统与TDM程控交换系统对比

与程控交换系统相比，软交换系统的各项指标均能与其相当，部分指标更优于程控交换系统；从功能角度，软交换系统能够提供更多的新型业务，满足用户不断增长的新业务需求。表1列出了IP 软交换系统与TDM程控交换系统的主要特性对比。

表 1IP 软交换系统与TDM程控交换系统的主要特性

对比项目 IP 软交换系统 TDM程控交换系统

技术特点 基于分组网络的交换技术，呼叫控制功能与媒体处理功能相分离，并能通过纯软件实现 传统电路交换技术

可靠性 产品较为成熟，可靠性高 产品成熟，可靠性高

适用范围 适合集中或分散模式，组网方式灵活 适合集中型的模式

组网特点 组网灵活，可按需配置功能模块，工程实施方便，设备体积小，耗电量小。 组网模式相对固定

与支撑网络的接口 利用传输系统以太网接口 利用传输系统E1接口

性价比 高 中等

存在的问题 已纳入新建线路设计，在地铁项目中尚无开通案例 对新业务支持能力较弱

从表1的对照不难看出，IP软交换系统具有成本低、扩展性好、业务提供能力强等优点，可满足公务电话用户对系统扩展性、维护管理、业务提供等诸方面的需求。

四、城市轨道交通公务电话系统方案

为了适应IP数字化发展的需要，建议轨道交通公务电话系统采用下面两种解决方案：

方案一：在 TDM 电话交换基础平台上，叠加一体化嵌入式 IP 电话（VoIP）系统（又称一体化嵌入式软交换平台），称作前向发展模式。

在程控交换设备中内嵌IP处理模块，实现公务电话系统的IP业务功能。带IP功能的专用电话交换机既具有传统电路交换机的所有接口和电话组网功能，也具有与IP网络连接，布放IP电话、IP可视电话、软件电话、跨域放号等宽带组网功能。既可以在当前网络中起到网络交换节点的核心作用，又可在下一代网络（NGN）中作为接入网关（AG）存在，继续完成用户接入功能。本方案适用于TDM传统电话多于IP电话的规划设计。

方案二：在软交换交换中心平台上，配置中继/信令/接入网关，兼容传统 TDM 电话，称作后向兼容模式。

在车辆段设置软交换设备（softswitch）、网管服务器、应用服务器、数据库服务器、可视电话会议服务器（MCU）、集中语音邮箱、统一信息服务器、业务查询系统、以太网交换机等设备，在控制中心设置软交换设备（softswitch）、网管服务器、应用服务器、数据库服务器、以太网交换机等设备，并设置中继/信令网关（TG/SG），实现地铁公务电话系统与市内公用电话网的互联互通。在各车站设置接入网关（AG），作为用户接入局，负责完成本站公务电话用户的接入。

采用第一种模式时，当IP电话的数量增加，可以扩展软交换中心，将原有的TDM电路交换设备改为中继/信令/接入网关，在不中断正常通信的基础上，实现由第一种模式向纯软交换模式的平滑过渡。

五、结论

新一代的IP软交换，符合通信技术的发展趋势，能为城市轨道交通行业提供更简洁的组网，更方便的布放，更稳定的特性，更多的新业务功能，更低的建设维护成本。必将逐步取代TDM传统电路交换，成为城市轨道交通专用通信网的主流。

参考文献：

[1] 韦乐平．把握网络的演进性-实现转型的高效性[J]．人民邮电报，2008．

[2]徐培文，王鹰，尹宁．软交换及其管理技术[M]．机械工业出版社，2006．

数据交换技术论文篇10

关键词：CAD；公路；GIS；数据结构；数据共享

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

1、引言

1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了“地理信息系统”这一术语。地理信息系统GIS(Geographic Information System)是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的边缘学科,是指在计算机软硬件支持下,运用系统工程和信息科学方法, 对地表空间数据进行采集、存储、显示、查询、操作、分析和建模,以提供对资源、环境和区域等方面规划、管理、决策和研究的人机系统[6]。地理信息系统及相关技术的发展，促进了公路计算机辅助设计(CAD)技术向多功能、多技术集成的方向发展。我们有必要结合国情研究、开发具有当代先进水平的公路CAD—GIS集成系统。

GIS技术的基本数据结构

数据结构是指数据记录的编码形式以及数据线的关系的描述。不同类型的数据，只有按照一定的数据结构进行组织，并将他们映射到技术存储器中去，才能进行存储、检索、处理和分析[7]。在地理信息系统中，地理空间数据常用的数据结构有栅格（Raster）数据结构和矢量（Vector）数据结构。

2.1栅格数据结构

栅格数据结构由像元阵列构成，每个像元用网格单元的行和列来确定它的位置，常用来表示地质、气候、土地利用或地形等面状要素。

栅格数据的获取方法比较简单，即在专题地图上均匀地划分网格，网格的尺寸大小依要求设定。手工栅格数据编码法，适用于区域范围不大或栅格单元的尺寸较大的情况。

为了逼近原图或原始数据精度，除了采用手工方法外，还可以采用缩小单个栅格单元的方法，使得每个单元栅格可以代表更为精细的地面单元。在提高精度的同时，行、列数也将大大增加，数据量也大幅增加，使得数据冗余严重，为了解决这一矛盾，现已研究出一系列栅格数据压缩编码方法，使得用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息。

2.2矢量数据结构

矢量数据结构是另一种常见的图形数据结构，地理实体用一系列x，y坐标来确定它们的位置，即通过记录坐标的方式，尽可能的将点、线、面等地理实体表现得精确无误。这种数据结构常用于描述线状分布的地理要素，如河流、道路、等值线等。

任何的点、线、面实体都可以用直角坐标点x，y来表示。、这些由x，y坐标表示的点都是由光滑曲线间隔采样得到的，同样一条曲线，取的点越多，则以后恢复时就越接近原来的曲线，失真越小，但数据量将增加；反之，取点太少，恢复时就可能成为折线，出现失真情况。这种用x，y坐标表示矢量的编码方法存在下列缺点：

（1）产生数据冗余或边界不重合的匹配误差。

（2）每个多边形都自成体系，而缺少有关领域关系的信息。

（3）不能解决多边形嵌套问题，内嵌的小多边形只作为单个的图形建立，没有与外面多边形的联系，即不能解决多边形关系中“洞”和“岛”的结构。

（4）没有方便的办法来检查多边形边界的拓扑关系正确与否，

为了解决上述问题，人们引入了树状索引编码发，这种方法上是对所有边界点进行数字化，将坐标按顺序方式存储，以点索引和边界线号相联系，形成树状结构。

2.3两种结构的比较和选择

空间数据的栅格结构和矢量结构是模拟地理信息的两种截然不同的方法。栅格结构十分有利于空间分析，但输出的地形图既不美观也不够精确；矢量结构存储量小，且能输出精美的地图，但进行空间分析不方便。总而言之，两种结构各有优缺点，见表1。

表1 栅格结构和矢量结构方法的比较

3、GIS技术与公路CAD技术的数据共享

传统的GIS与CAD 是两个相对独立的领域,这就给集成带来了许多困难，如大量的冗余数据、共享贫乏、重复复杂的空间数据维护、图形表示与空间分析的数据矛盾、缺乏效率的工作流程等。实际上，GIS与CAD是密切相关的，尤其是对基础设施的建设与管理来说更是如此。国内现有的公路CAD软件在与其它技术结合时一般都是采取在原有系统上进行功能扩充。

3.1CAD与GIS的数据转换

研究数据转换问题实际上就是研究格式转换模式，也就是将其他格式的数据经过专门的数据转换程序算法进行转换，变成系统能识别的数据格式[9]。常用的CAD数据格式主要有Dxf和Dwg两种；GIS数据格式根据不同系统主要有ArcInfo的E00格式、ArcView的Shape格式、MapInfo的Mif和Tab格式、MicroStation的Sgn格式、SuperMap的Sbd格式等。CAD和许多GIS软件为了实现相互之间的交换数据，制定了一些明码交换格式，通过交换格式实现不同软件之间的数据转换。由于CAD和GIS的图形数据格式各异，没有统一支持的标准，这给信息共享带来了极大的不便。解决多格式数据共享一直是近年来GIS应用系统开发中需要解决的重要问题。

对于采用了编码技术，也能返成信息的数字图，其数字信息可以通过数据转换来实现数据共享，但由于 CAD与GIS图形数据之间其数据格式，数据内容和数据概念有一些差异，数据转换时应注意以下三个方面：①数据格式转换。②数据元素转换。③拓扑关系的形成。

传统的数据格式转换多半采用的集中式GIS提供的辅助工具实现的，但它很难做到在各种数据格式之间的转换。现今研究的最新组件式GIS的数据泵功能方法[10]，比较好地解决了CAD和GIS数据格式的双向转换的问题，并且它可以将转换模块程序中直接嵌套格式到应用系统中，实现在线格式转换，提高多源数据格式处理的效率。这一功能的实现对解决GIS应用系统中数据共享有着重要意义，同样也解决了应用中遇到数据格式不兼容的实际问题，因而具有着十分广阔的应用领域。

3.2 矢量数据结构与栅格数据结构的转换

地理信息系统的建设中，许多数据如行政边界，交通干线，土地利用类型、土壤类型等都是用矢量数字化的方法输入计算机或以矢量的方式存在计算机中，表现为点、线、多边形数据。然而，矢量数据直接用于多种数据的复合分析等处理将比较复杂，特别是不同数据要在位置上一一配准，寻找交点并进行分析。相比之下利用栅格数据模式进行处理则容易得多。加之土地覆盖的叠置复合分析更需要把其从矢量数据的形式转变为栅格数据的形式。

（1）矢量数据结构转换为栅格数据结构的方法：

内部点扩散法，即由多边形内部种子点向周围邻点扩散，直至到达各边界为止；复数积分算法，即由待判别点对多边形的封闭边界计算复数积分，来判断两者关系；射线算法和扫描算法，即由图外某点向待判点引射线，通过射线与多边形边界交点数来判断内外关系；边界代数算法，是一种基于积分思想的矢量转栅格算法，适合于记录拓扑关系的多边形矢量数据转换，方法是由多边形边界上某点开始，顺时针搜索边界线，上行时边界左侧具有相同行坐标的栅格减去某值，下行时边界左侧所有栅格点加上该值，边界搜索完毕之后即完成多边形的转换。

（2）栅格数据结构转换为矢量数据结构的方法：

即是提取具有相同编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示成矢量格式边界线的过程。步骤包括：多边形边界提取,即使用高通滤波将栅格图像二值化；边界线追踪，即对每个弧段由一个节点向另一个节点搜索；拓扑关系生成和去处多余点及曲线圆滑。

栅格数据结构需要大量的计算机内存来存贮和处理数据，才能达到与矢量数据结构相同的空间分辨率，而矢量结构在某些特定形式的处理中，如象多边形叠置，空间均值处理等尚有大量的技术问题来解决。值得注意的是，无论采用哪种转换方法，转换的结果都会不同程度地引起原始信息的损失。

3.3 数据共享的形式

综上所述，GIS与CAD两个系统的数据共享有三种办法[11]：①文件转换；②直接读取，；③共享一个数据库。

随着地理信息系统和公路CAD的迅速发展，近年来，针对这两种技术的集成研究有很大进展，在上述比较传统的CAD与GIS两个系统集成的三种数据共享办法中，共享一个数据库是比较理想的，国际国内都陆续研究出了相关的技术及软件。

首先，从充分利用计算机的数据处理功能看，文件转换和直接读取，一是在转换过程中，存在着信息的丢失，另是读取速度比较缓慢，且容易出错，共享一个数据库既可以避免信息的丢失，还可以有效的提高数据处理速度。共享一个数据库时，当某个模块对数据库中的某部分数据进行修改后，其它模块就不需要重新导入自己需要的数据，只要直接读取数据库中相应的部分就行了。数据库提供了一种访问机制，同一部分数据在某一时刻只能由一个命令进行操作，操作完以后才把数据交由下一个命令。这样就可以保持数据的最新状态。由于在系统运行过程中，数据库是一直由于系统进程控制下，操作数据就不需从一个磁盘位置换到另一个磁盘位置，也减少了系统来回读取文件的时间，从而整体提高系统的工作效率。

其次，从数据获取的途径看，国家已经建成基础地理信息库，公路建设需要的地理信息可以从库中获取。但基础地理信息库的数据基本上都是为GIS准备的，所以，基于共享一个数据库的前提下，公路CAD 可以免去前期大量繁杂琐碎的原始数据处理工作，如野外测点、地图的矢量化、属性数据的录入等。传统的公路路线设计是在纸质地形图上进行的，这些纸质地形图是公司勘测部门按照国家测绘标准沿路线区域按一定比例绘出。现在，有些地方已经建成大比例尺的、适合公路选线用的基础地理信息库，完全可以利用已经存在的地形数据进行公路选线，没有必要重新采集数据。通过一个数据库来集成公路CAD与GIS，是利用已有基础地理信息库的前提条件，这样系统在导入国家基础地理信息库后，无须转换就可以直接使用。

再次，从实现上述的功能看，特别是网络共享、智能化、可视化和虚拟现实、综合管理等,共享一个数据库是快速和有效实现这些功能的基础。在共享一个数据库的前提下,充分发挥GIS 的空间分析功能来弥补公路CAD 的不足，是做好公路建设和管理的一个较佳途径。

4、结语

数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述。随着GIS技术与计算机技术日新月异的发展，公路作为一种地表人工构造物，一种交通设施，一种人类活动的重要地点，更应该以数字的方式加入到“数字地球” 中来[12]。所以，公路CAD技术应该紧跟时代的发展，充分利用GIS技术与计算机技术的先进成果来充实自己的功能。国外在这方面虽然做得比较好，但是由于地域和技术标准的不同，很难直接应用到国内来，因此我们在引进国外先进技术的同时，应该加快开发适合本国国情的具有国际先进水平的公路CAD软件。

参考文献

[1] 覃微．浅谈公路CAD 技术[J]．山西建筑，2007，33（26）：367－368．

[2] 顾士彬．地理信息系统在道路设计中的应用[J]．黑龙江交通科技，2006，23（4）：85．

[3] 田儒军．数据集成管理在集成化公路CAD系统中的应用[J]．湖南交通科技，2004，3（2）：104－106．

[4] Gallaugher JM，Ramanathans C．Choosing a client/server architecture [J]．Information Systems Management，1996，13(2)：7-12．

[5] 满延刚．略论公路CAD与GIS的集成[J]．湖南交通科技，2004，30（3）：138－140．

[6] 朱照宏，符锌砂，李方，方守恩．道路勘测设计软件开发与应用指南[M]．北京：人民交通出版社，2003：5－7，462－466．

[7] 符锌砂．公路计算机辅助设计[M]．北京：人民交通出版社，1998：7－13．

GIS Technology in Highway CAD Data

Zhou Kun