数据与通信文档格式.docx
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主机是网络的中心和控制者，终端（键盘和显示器）分布在各处并与主机相连，用户通过本地的终端使用远程的主机。
只提供终端和主机之间的通信，子网之间无法通信。
第二代：
计算机网络阶段（局域网）（20世纪60年代中期）
多个主机互联，实现计算机和计算机之间的通信。
包括：
通信子网、用户资源子网。
终端用户可以访问本地主机和通信子网上所有主机的软硬件资源。
电路交换和分组交换。
第三代：
计算机网络互联阶段（广域网、Internet）
1981年国际标准化组织（ISO）制订：
开放体系互联基本参考模型（OSI/RM），实现不同厂家生产的计算机之间实现互连。
TCP/IP协议的诞生。
第四代：
信息高速公路（高速，多业务，大数据量）
宽带综合业务数字网：
信息高速公路
计算机网络发展代表性产物---因特网
1：
从单个网络ARPAnet向互联网发展：
1969年美国国防部创建了第一个分组交换网ARPAnet只是一个单个的分组交换网，所有想连接在它上的主机都直接与就近的结点交换机相连，它规模增长很快，到70年代中期，人们认识到仅使用一个单独的网络无法满足所有的通信问题。
于是ARPA开始研究很多网络互联的技术，这就导致后来的互联网的出现。
1983年TCP/IP协议称为ARPAnet的标准协议。
同年，ARPAnet分解成两个网络，一个进行试验研究用的科研网ARPAnet，另一个是军用的计算机网络MILnet。
1990，ARPAnet因试验任务完成正式宣布关闭。
2：
建立三级结构的因特网：
1985年起，美国国家科学基金会NSF就认识到计算机网络对科学研究的重要性，1986年，NSF围绕六个大型计算机中心建设计算机网络NSFnet，它是个三级网络，分主干网、地区网、校园网。
它代替ARPAnet成为internet的主要部分。
1991年，NSF和美国政府认识到因特网不会限于大学和研究机构，于是支持地方网络接入，许多公司的纷纷加入，使网络的信息量急剧增加，美国政府就决定将因特网的主干网转交给私人公司经营，并开始对接入因特网的单位收费。
3：
多级结构因特网的形成：
1993年开始，美国政府资助的NSFnet就逐渐被若干个商用的因特网主干网替代，这种主干网也叫因特网服务提供者ISP，考虑到因特网商用化后可能出现很多的ISP，为了使不同ISP经营的网络能够互通，在1994创建了4个网络接入点NAP分别由4个电信公司经营，本世纪初，美国的NAP达到了十几个。
NAP是最高级的接入点，它主要是向不同的ISP提供交换设备，使它们相互通信。
因特网已经很难对其网络结构给出很精细的描述，但大致可分为五个接入级：
网络接入点NAP，多个公司经营的国家主干网，地区ISP，本地ISP，校园网、企业或家庭PC机上网用户。
最新技术：
1.1GIS与“数字地球”
GIS简称地理信息系统，地理信息系统通常泛指用于获取、储存、查询、综合、处理、分析和显示地理空间数据及其相关信息的计算机系统。
随着人造卫星的出现和计算机的普及，地理信息系统在人们的生产和生活中扮演着更加重要的角色。
以往的传统模拟地图仍然存在局限性，比如信息滞后、储存受限、传输方式单一和模拟能力有限等问题。
而地理信息系统脱胎于地图，它与地图一样，也具有载负和传输地理信息的功能。
同时它还具备了以下特点，
（1）提高了空间信息的几何精度；
（2）扩大空间信息储蓄量；
（3）便于空间信息的转换和传输；
（4）扩大地图制图功能；
（5）便于精确、快速计算；
（6）便于地图自动分析。
GIS正在快速发展起来，但是它仍面临着地图学的挑战。
随着信息科学的不断发展，GIS也对地图学提出了不少挑战并且推动地图学的发展。
数字地球是一种利用巨大地球空间数据对人类赖以生存的地球所做的三维、多级、多分辨率的数字化整体表达，它同时也为人类提供一个网络化的界面体系和超媒体的现实虚拟环境。
数字地球概念的提出，是空间技术、信息技术及其应用技术发展到一定的产物。
要在电子计算机上实现数字地球不是一件简单的事，它需要诸多学科的支持，特别是信息科学技术。
数字地球被应用在多个方面，比如精细农业、智能交通、Cybercity、专家服务和现代大战等方面。
数字地球的提出是全球信息化的必然产物，它是一项长期的战略目标，需要经过全人类的共同努力才能实现。
同时，数字地球的建设与发展将加快全球信息化的步伐，在很大程度上改变人们的生活方式，并创造出巨大的社会财富，为人类社会的发展作出巨大贡献。
1.2虚拟现实技术
虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供体验者听觉、视觉，触觉等方面的感受，让其觉得身临其境一般。
虚拟现实是多种技术的结合，包括实时三维计算机图形技术、广角立体显示技术、对观察者各种触觉，感觉网络输出输入技术。
虚拟现实技术的应用比较广泛。
在医学方面，虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，便于学生了解人体的各个器官结构，而且能让学生进行虚拟手术，便于学生的学习；
在娱乐方面，丰富的感官享受和3D显示环境成为理想的视频游戏工具，令玩家能感觉身临其境，更加富有真实感；
同时，虚拟现实技术在艺术领域具有的潜在应用能力也是不可估量的，它可以使观赏者更加了解艺术家的思想艺术；
在军事航天方面，模拟训练一直是军事方面的重要课题，虚拟现实技术的应用可以让士兵们进行模拟军事演练，提高他们的战斗能力及应变能力。
在其他方面，虚拟现实技术也得到广泛应用，比如还有室内设计、工业制造等等。
虚拟现实技术的发展仍然存在着阻碍，比如没有真正进入虚拟现实世界的方法，如何输入的困扰，缺乏统一的标准和容易让人感到疲劳。
1.3网络技术云计算和下一代网
云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。
云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池，这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。
云计算的特点是超大规模化、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、便宜等等。
云计算在现代社会得到广泛应用。
同时，云计算是商业模式的创新，云计算通过互联网提供软件与服务，并有网络浏览器界面完成。
云计算有三类典型的服务模式，分别是“软件即服务”，“平台即服务”和“基础设施即服务”。
通过云计算衍生出来的技术还有云储存、云游戏等等。
21世纪10年代，云计算作为一个新的技术趋势已经得到了快速的发展。
云计算带来一个前所未有的工作方式，也改变了传统软件工程企业。
1.4智能信息处理技术
智能信息技术是近年发展起来的，它通过结合计算机技术、通信技术、电子技术及控制技术实现信息的采集、处理以及显示的自动化。
随着经济的发展，网络的普遍普及，智能信息处理技术将得到更加广泛的应用。
智能信息处理技术可分为智能数据采集、智能信息处理和智能数据显示三部分。
它具有智能，准确，高效三个特点。
它被广泛应用于语音处理、音像处理等数据处理。
在这个信息化的时代，信息作为记载我们人类生活数据的载体，智能信息处理技术将会得到更大的重视。
问题2：
通信技术发展史
概要
1.远古时期
在这个时期，人们就通过简单的语言、壁画等方式交换信息。
千百年来，人们一直在用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息，古代人的烽火狼烟、飞鸽传信、驿马邮递就是这方面的例子。
在现代社会中，交通警的指挥手语、航海中的旗语等不过是古老通信方式进一步发展的结果。
这些信息传递的基本方都是依靠人的视觉与听觉。
2.19世纪中叶以后
随着电报、电话的发名，电磁波的发现，使人类通信领域产生了根本性的巨大变革，实现了利用金属导线来传递信息，甚至通过电磁波来进行无线通信，使神话中的“顺风耳”、“千里眼”变成了现实。
从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体，同此带来了一系列铁技术革新，开始了人类通信的新时代。
通信技术的发展主要经历了三个阶段
（1）初级通信阶段（以1838年电报发明为标志）：
1838年莫尔斯发明有线电报，开始了电通信阶段；
1864年，英国物理学家麦克斯韦（J.c.Maxwel）建立了一套电磁理论，预言了电磁波的存在，说明了电磁波与光具有相同的性质，两者都是以光速传播的；
1876年贝尔利用电磁感应原理发明了电话；
1879年第一个专用人工电话交换系统投入运行；
1880年第一个付费电话系统运营；
1888年，德国青年物理学家海因里斯.赫兹（H.R.Hertz）用电波环进行了一系列实验，发现了电磁波的存在，他用实验证明了麦克斯韦的电磁理论。
这个实验轰动了整个科学界，成为近代科学技术史上的一个重要里程碑，导致了无线电的诞生和电子技术的发展。
电磁波的发现产生了巨大影响。
不到6年的时间，俄国的波波夫、意大利的马可尼分别发明了无线电报，实现了信息的无线电传播，其他的无线电技术也如雨后春笋般涌现出来。
1904年英国电气工程师弗莱明发明了二极管。
1906年美国物理学家费森登成功地研究出无线电广播。
1907年美国物理学家德福莱斯特发明了真空三极管，美国电气工程师阿姆斯特朗应用电子器件发明了超外差式接收装置。
1920年美国无线电专家康拉德在匹兹堡建立了世界上第一家商业无线电广播电台，从此广播事业在世界各地蓬勃发展，收音机成为人们了解时事新闻的方便途径。
1924年第一条短波通信线路在瑙恩和布宜诺斯艾利斯之间建立，1933年法国人克拉维尔建立了英法之间和第一第商用微波无线电线路，推动了无线电技术的进一步发展。
（2）近代通信阶段（以1948年香农提出信息论为标志）：
1948年香农提出了信息论，建立了通信统计理论；
1950年时分多路通信应用于电话系统；
1951年直拨长途电话开通；
1956年铺设越洋通信电缆；
1957年发射第一颗人造地球卫星；
1958年发射第一颗通信卫星；
1962年发射第一颗同步通信卫星，开通国际卫星电话；
脉冲编码调制进入实用阶段；
20世纪60年代彩色电视问世、阿波罗宇宙飞船登月、数字传输理论与技术得到迅速发展、计算机网络开始出现；
1969年电视电话业务开通；
20世纪70年代商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统投入使用；
一些公司制定计算机网络体系结构。
（3）现代通信阶段（以20世纪80年代以后出现的光纤通信应用、综合业务数字网崛起为标志）:
20世纪80年代开通数字网络的公用业务、个人计算机和计算机局域网出现、网络体系结构国际标准陆续制定；
20世纪90年代蜂窝电话系统开通，各种无线通信技术不断涌现、光纤通信得到迅速普遍的应用、国际互联网得到极大发展；
1997年68个国家签定国际协定，互相开放电信市场。
相应的，通信文化也经历了三波浪潮，即模拟通信文化浪潮、数字通信文化浪潮和宽带通信文化浪潮三个阶段。
受各国政治经济发展不平衡状况的影响，通信文化的三波浪潮并不是齐头并进的，而是参差不齐的。
从全球范围看，通信文化目前正在经历数字通信文化浪潮和宽带通信文化浪潮。
从严格意义上讲，宽带技术是数字通信技术的延伸，但是，考虑到宽带技术对通信文化的潜在影响十分巨大，从某种意义上讲不啻于是一场新的通信文化革命，所以我们特别将其剥离出来，以表征这种特殊性。
当下最热的通信技术：
根据目前各国研究，5G技术相比目前4G技术，其峰值速率将增长数十倍，从4G的100Mb/s提高到几十Gb/s。
也就是说，1秒钟可以下载10余部高清电影，可支持的用户连接数增长到100万用户/平方公里，可以更好地满足物联网这样的海量接入场景。
同时，端到端延时将从4G的十几毫秒减少到5G的几毫秒。
正因为有了强大的通讯和带宽能力，5G网络一旦应用，目前仍停留在构想阶段的车联网、物联网、智慧城市、无人机网络等概念将变为现实。
此外，5G还将进一步应用到工业、医疗、安全等领域，能够极大地促进这些领域的生产效率，以及创新出新的生产方式。
中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨介绍，随着5G网络的应用，各类物联网将迅速普及。
他介绍，目前汽车与汽车之间还没有通讯。
有了5G网络，就能让汽车和汽车、汽车和数据中心、汽车和其他智能设备进行通讯。
这样一来不但可以实现更高级别的汽车自动驾驶，还能利用各类交通数据，为汽车规划最合理的行进路线。
一旦有大量汽车进入这一网络，就能顺利实现智能交通。
欧盟研究认为，远程医疗也是5G重要的应用领域之一。
目前，实施跨越国界的远程手术需要租用价格昂贵的大容量线路，但有时对手术设备发出的指令仍会出现延迟，这对手术而言意味着巨大的风险。
但5G技术将可以使手术所需的“指令-响应”时间接近为0，这将大大提高医生操作的精确性。
在不久的将来，病人如果需要紧急手术或特定手术，就可以通过远程医疗进行快速手术。
5G网络同样能让普通用户受益匪浅。
除了多样化、不卡顿的各类多媒体娱乐外，智能家庭设备也会接入5G网络，为用户提供更为便捷的服务。
除上述应用外，众多物联网应用也将成为5G大显身手的领域。
尽管目前物联网尚未大规模应用，但业界普遍认为，物联网中接入的设备预计会超过千亿个，对设备数量、数据规模、传输速率等提出很高的要求。
由于当前的3G、4G技术不能提供有效支撑，所以物联网的真正发展离不开5G技术的成熟，同时也将成为推动5G技术发展的动力之一。
问题3：
计算机网络与通信应用的典型案例
智能变电站是电力供应的核心节点，智能化的应用已经在变电站建设与改造中广泛应用。
而计算机网络是实现变电站智能化的基础，如何完成智能化变电站中计算机网络的合理应用和正常运行的维护，是智能化变电站大范围应用的核心问题之一。
一：
变电站自动化基础
变电站自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。
变电站自动化能够显著提高变电站的运行水平，增强变电站的各种功能，一经推出即得到迅速的应用。
它改变了传统的二次设备的组态模式，大大提高了电网的自动化水平，增强了系统的可靠性，降低了变电站的总造价，因此近几年来在电力系统中被广泛应用。
由于目前的变电站自动化系统中的后台监控系统和微机保护设备、直流设备、安稳设备等厂家的通信协议不统一，造成不同厂家连接困难，调试周期长，系统稳定性差，生命周期缩短，设备之间的互操作性差，维护工作量大，改造升级困难。
变电站综合自动化的概念
将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
在国内，我们也可以说是包含传统的自动化监控系统、继电保护、自动装置等设备，是集保护、测量、监视、控制、远传等功能为一体，通过数字通信及网络技术来实现信息共享的一套微机化的二次设备及系统。
变电站综合自动化的核心
利用自动控制技术、信息处理和传输技术，通过计算机软硬件系统或自动装置代替人工进行各种变电站运行操作，对变电站执行自行监视、测量、控制和协调，变电站综合自动化的范畴包括二次设备，如控制、保护、测量、信号、自动装置和远动装置等。
变电站综合自动化系统基本特征
①功能实现综合化变电站综合自动化技术是在微机技术、数据通信技术、自动化技术基础上发展起来的。
它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。
需要指出的是，综合自动化的综合功能，“综合”并非指将变电站所要求的功能以“拼凑”的方式组合，而是指在满足基本要求的基础上，达到整个系统性能指标的最优化。
②系统构成模块化保护、控制、测量装置的数字化采用微机实现，并具有数字化通信能力，利用把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。
另外，模块化的构成，方便变电站实现综合自动化系统模块的组态，以适应工程的集中式、分布分散式和分布式结构集中式组屏等方式。
③结构分布、分层、分散化综合自动化系统是一个分布式系统，其中微机保护、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统可能有多个CPU分别完成不同功能，这样一个由庞大的CPU群构成了一个完整的、高度协调的有机综合（集成）系统。
这样的综合系统往往有几十个甚至更多的CPU同时并列运行，以实现变电站自动化的所有功能。
④操作监视屏幕化变电站实现综合自动化后，不论是有人值班还是无人值班，操作人员不是在变电站内，就是在主控站或调度室内，面对彩色屏幕显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视与操作。
⑤通信局域网络化、光缆化
计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。
因此，系统具有较高的抗电磁干扰的能力，能够实现高速数据传送，满足实时性要求，组态更灵活，易于扩展，可靠性大大提高，而且大大简化了常规变电站繁杂量大的各种电缆，方便施工。
⑥运行管理智能化
智能化不仅表现在常规的自动化功能上，如自动报警、自动报表、电压无功自动调节，小电流接地选线，事故判别与处理等方面，还表现在能够在线自诊断，并不断将诊断的结果送往远方的主控端。
⑦测量显示数字化用CRT显示器上的数字显示代替了常规指针式仪表，直观、明了；
而且打印机打印报表代替了原来的人工抄表，这不仅减轻了值班员的劳动强度，而且提高了测量精度和管理的科学性。
4：
变电站实现综合自动化的优越性
①在线运行的可靠性高；
②供电质量高；
③专业综合，易于发现隐患，处理事故恢复供电快；
④变电站运行管理的自动化水平高；
⑤减少控制电缆，缩小占地面积；
⑥维护调试方便；
⑦为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件。
集中式结构的综合自动化系统，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能。
集中式是传统结构形式，所有二次设备以遥测、遥信、电能计量、遥控、保护功能划分成不同的子系统。
集中结构也并非指由一台计算机完成保护、监控等全部功能。
如图所示。
二：
综合自动化系统的通信网络结构
星形网
星形网拓扑结构如图所示，每一个终端均通过单一的传输链路与中心交换节点相连。
它以中央节点为中心，一个节点向另一个节点发送数据，必须向中央节点发送请求，一旦建立连接，这两个节点之间就是一条专用连接线路，信息传输通过中央节点的存储—转接来完成。
这种结构要求中央节点的可靠性很高，否则出现故障就会危及整个网络。
星形网具有结构简单、建网容易且易于管理的特点。
缺点是线路利用率低、安全性差。
总线形网
总线形网拓扑结构如图所示，通过总线把各个节点连接起来，从而形成一个共享信道。
它的所有节点都通过相应的硬件接口连接到一条无源公共线上，任何一个节点发出的信息都可沿着总线传输，并被总线上其它任何一个节点接受。
它的传输方向是从发送点向两端扩散传送，是一种广播式结构。
每一个节点的网卡上有一个收发器，当发送节点发送的目的地址与某一节点的接口地址相符时，该节点即接受该信息。
其结构简单、扩建方便；
一个节点损坏，不会影响整个网络工作。
但由于共用一条总线，所以要解决两个节点同时向一个节点发送信息的碰撞问题，这对实时性要求较高的场合不太适用。
变电站综合自动化系统的通信网络结构主要采用总线形网。
因为总线网是将网络各节点和一根总线相连，每一节点都可以和其它接点直接通信，消除了瓶颈现象，可靠性较高，成为当前站内通信网的首选。
三：
小结
网络通信技术在变电站自动化系统中的应用也在本文中予以说明，变电站自动化系统在我国的发展也在逐步得到进入完全智能化阶段，为少人值班甚至无人值班奠定一定的基础。
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