時(shí)間：2023-04-19 16:46:16
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關(guān)鍵詞：變電站綜合自動(dòng)化通信網(wǎng)接口實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)
0.引言
變電站是輸配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)的主要監(jiān)控點(diǎn)。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電壓等級(jí)和電網(wǎng)復(fù)雜程度也大大的提高。傳統(tǒng)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備已無(wú)法滿足降低變電站造價(jià)和提高變電站安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平這兩方面的要求。
而現(xiàn)在變電站所采用的綜合自動(dòng)化技術(shù)是將站內(nèi)繼電保護(hù)，監(jiān)控系統(tǒng)，信號(hào)采集，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等結(jié)合為一個(gè)整體，使硬件資源共享，用不同的模式軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備的各種功能。用局域網(wǎng)來(lái)代替電纜，用主動(dòng)模式來(lái)代替常規(guī)設(shè)備的被動(dòng)模式。具有可靠、安全、便于維護(hù)等特點(diǎn)。
分散分層分布式是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向，這就對(duì)通信的可靠性提出了更高的要求，選擇一個(gè)可靠、高效的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是解決問(wèn)題關(guān)鍵。90年代中期，國(guó)內(nèi)外曾掀起一場(chǎng)“現(xiàn)場(chǎng)總線熱”，但是由于技術(shù)上的原因以及采用設(shè)備總線時(shí)信息量大且傳輸較慢的特點(diǎn)，造成了現(xiàn)場(chǎng)總線存在多種標(biāo)準(zhǔn)，阻礙了其發(fā)展。以太網(wǎng)經(jīng)過(guò)若干年的發(fā)展，技術(shù)上日臻成熟。隨著嵌入式以太網(wǎng)微處理器的發(fā)展，以太網(wǎng)已十分便利的應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。以太網(wǎng)具有高速、可靠、安全、靈活的特點(diǎn)，使其在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。
1.變電站通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
從圖上可以看出：
1）管理和控制一體化局域網(wǎng)將無(wú)可爭(zhēng)議地選用以太網(wǎng)。
2）間隔級(jí)控制總線在FF-H2總線尚未成熟的情況下，工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)和ProfibusMMS（ManufacturingMessageingSpecification制造廠信息規(guī)范）將是一個(gè)比較好的選擇。
3）可編程邏輯控制器PLC被發(fā)展成PCC(Programablecomputercontroller),即用智能模塊實(shí)現(xiàn)邏輯及自動(dòng)控制功能，它比常規(guī)的PLC具有可交流采樣、通訊組態(tài)方便等優(yōu)點(diǎn)。
2.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)的基本設(shè)計(jì)原則
通信在變電站綜合自動(dòng)化占有重要的地位。其內(nèi)容包括當(dāng)?shù)夭杉刂茊卧c變電站監(jiān)控管理層之間的通信，變電站當(dāng)?shù)嘏c遠(yuǎn)方調(diào)度中心之間的通信。系統(tǒng)通訊網(wǎng)架的設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的，本文從以下方面考慮變電自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)：
1）電力系統(tǒng)的連續(xù)性和重要性，通訊網(wǎng)的可靠性是第一位的。
2）系統(tǒng)通訊網(wǎng)應(yīng)能使通訊負(fù)荷合理分配，保證不出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象，保證通訊負(fù)荷不過(guò)載，應(yīng)采用分層分布式通訊結(jié)構(gòu)。此外應(yīng)對(duì)站內(nèi)通訊網(wǎng)的信息性能合理劃分，根據(jù)數(shù)據(jù)的特征是要求實(shí)時(shí)的，還是沒(méi)有實(shí)時(shí)性要求以及實(shí)時(shí)性指標(biāo)的高低進(jìn)行處理。另外系統(tǒng)通信網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足組合靈活，可擴(kuò)展性好，維修調(diào)試方便的要求。
3）應(yīng)盡量采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，技術(shù)上設(shè)計(jì)原則是兼容目前各種標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，并考慮系統(tǒng)升級(jí)的方便。
4）應(yīng)考慮針對(duì)不同類型的變電所的實(shí)際情況和具體特點(diǎn)，系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是靈活多樣的且具有延續(xù)性。
5）系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和通信規(guī)約。
6）對(duì)于通信媒介的選用，設(shè)計(jì)原則是在技術(shù)要求上支持采用光纖，但實(shí)際工程中也考慮以屏蔽電纜為主要的通信媒介。
7）為加速產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，保持對(duì)用戶持續(xù)的軟件支持，對(duì)用戶提出的建議及要求的快速響應(yīng)，就要求擺脫小作坊式的軟件開(kāi)發(fā)模式，使軟件開(kāi)發(fā)從“小作坊階段”進(jìn)入“大生產(chǎn)階段”，采用先進(jìn)的通信處理器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS并開(kāi)發(fā)應(yīng)用與其之上的通信軟件平臺(tái)。
3.通信網(wǎng)的軟硬件安裝
3.1.硬件的選擇
為了保證通信網(wǎng)的可靠性，通信網(wǎng)構(gòu)成芯片必須保證在工業(yè)級(jí)以上，以滿足濕度、溫度和電磁干擾等環(huán)境要求。通訊CPU采用摩托羅拉公司或西門(mén)子公司的工控級(jí)芯片，通訊介質(zhì)選擇屏蔽電纜或光纖。
3.2.接口程序
采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，技術(shù)上設(shè)計(jì)原則是兼容目前各種標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，并考慮系統(tǒng)升級(jí)的方便。裝置通信CPU除保留標(biāo)準(zhǔn)的RS232/485口用于系統(tǒng)調(diào)試維護(hù)外，其它各種接口采用插板式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)支持以下三類共七種方式：標(biāo)準(zhǔn)RS485接口，考慮雙絞線總線型和光纖星型耦合型；標(biāo)準(zhǔn)ProfibusFMS接口，考慮雙絞線總線型、光纖環(huán)網(wǎng)、光纖冗余雙環(huán)網(wǎng)；標(biāo)準(zhǔn)Ethernet，考慮雙絞線星型和光纖星型（通信管理單元考慮以上兩種類型的雙冗余配置）。
3.3.通信協(xié)議和通信規(guī)約
系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和通信規(guī)約，應(yīng)建立符合變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)間的網(wǎng)絡(luò)通訊，根據(jù)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際要求，在保證可靠性及功能要求的基礎(chǔ)上，盡量注意開(kāi)放性及可擴(kuò)充性，并且所選擇的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有一定的技術(shù)先進(jìn)性和通用性，盡量靠國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。長(zhǎng)期以來(lái)，不同的變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用不同的通信協(xié)議和通信規(guī)約，如何實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的互連和信息共享成為一個(gè)棘手的問(wèn)題，應(yīng)采用規(guī)范化、符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和規(guī)約。為此在系統(tǒng)中選用了應(yīng)用于RS485網(wǎng)絡(luò)的IEC61870-5-103規(guī)約、應(yīng)用于Profibus的MMS行規(guī)以及應(yīng)用于TCP/IP上的MMS行規(guī)。它們都具有可靠性、可互操作性、安全性、靈活性等特點(diǎn)。
4.通信軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
通信軟件的設(shè)計(jì)涉及到多種設(shè)備的配合問(wèn)題，本文只以DF3003變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)為例，介紹變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)與運(yùn)行原理。
4.1.軟件功能與運(yùn)行原理
在DF3003變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，采用二級(jí)分層分布式網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)110KV中壓變電站的要求，我們可采取圖2所示的組網(wǎng)方式。后臺(tái)與主站都是一種監(jiān)控系統(tǒng)，其主要功能為監(jiān)視各智能單元的運(yùn)行狀態(tài)，并能對(duì)各智能單元進(jìn)行控制。而監(jiān)控系統(tǒng)為完成其主要功能所需要的各種數(shù)據(jù)都是由通訊轉(zhuǎn)換器DF3211或保護(hù)管理單元DF3210來(lái)提供的。因此，從數(shù)據(jù)流控制的角度來(lái)看，通訊程序主要完成智能單元運(yùn)行狀態(tài)信息的上報(bào)和監(jiān)控系統(tǒng)控制信息的下發(fā)兩種功能。智能單元的運(yùn)行狀態(tài)信息一般包括遙測(cè)數(shù)據(jù)、遙信數(shù)據(jù)、電度數(shù)據(jù)、突發(fā)數(shù)據(jù)等。監(jiān)控系統(tǒng)的控制信息則包括遙控命令、對(duì)時(shí)命令、查詢命令等。本文中的變電自動(dòng)化系統(tǒng)通訊程序所要完成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與函數(shù)過(guò)程如圖3所示。
4.2.軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)——RTOS
隨著應(yīng)用的復(fù)雜化，對(duì)控制精度、智能化程度的要求越來(lái)越高，一個(gè)微處理器往往要同時(shí)完成很多任務(wù)。體現(xiàn)在變電站自動(dòng)化通信產(chǎn)品中，由于信息采集量越來(lái)越大，信息交換越來(lái)越頻繁，簡(jiǎn)單地用單一任務(wù)來(lái)輪詢，往往造成通信的“瓶頸”現(xiàn)象，如保護(hù)和測(cè)量設(shè)備采集到的實(shí)時(shí)信息無(wú)法及時(shí)向上傳遞。多任務(wù)編程的特點(diǎn)是：程序在功能上以任務(wù)的形式存在，
各個(gè)任務(wù)之間相對(duì)獨(dú)立，可通過(guò)操作系統(tǒng)提供的資源，進(jìn)行任務(wù)間的信息交換和相互控制，可通過(guò)優(yōu)先級(jí)、時(shí)間片來(lái)控制各任務(wù)執(zhí)行的順序。多任務(wù)編程的特點(diǎn)打破了傳統(tǒng)軟件順序執(zhí)行的框架，便于程序的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、調(diào)試及維護(hù)。實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS（RealTimeOperatingSystem）是面向21世紀(jì)嵌入式設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。高性能軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)可以使嵌入式軟件程序的開(kāi)發(fā)進(jìn)入規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。有了高性能開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以極大的提高軟件開(kāi)發(fā)的效率，RTOS體現(xiàn)了一種新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和一個(gè)開(kāi)放的軟件框架，在此基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)一種更為通用的通用軟件平臺(tái)，軟件工程師可以在不大量變動(dòng)系統(tǒng)其他任務(wù)的情況下增加或刪除一個(gè)通信規(guī)約；一個(gè)大項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，可以有多個(gè)工程師同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)，各個(gè)人之間只要制訂好規(guī)程和協(xié)議即可，既縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間，又降低了最終通信軟件產(chǎn)品對(duì)于具體某個(gè)人的依賴性。
4.3.與因特網(wǎng)結(jié)合
通信管理單元提供內(nèi)置的WEB-SERVER，可動(dòng)態(tài)向外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)，這部分可采用在RTOS之上外購(gòu)WEB—SERVER模塊來(lái)開(kāi)發(fā)完成，更為方便的是，在設(shè)置各種系統(tǒng)參數(shù)和瀏覽現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，只需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器軟件，如Microsoft的IE即可。
5.改進(jìn)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
當(dāng)變電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的通信可靠性要求進(jìn)一步提高時(shí)，可采用圖4所示的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。即對(duì)通信管理單元和通道實(shí)行主備切換的模式，但這種模式對(duì)通信管理單元和通信切換器的要求較高。在這種模式下，當(dāng)通信管理單元損壞或通道故障時(shí)均得到切換，因此這種模式更可靠、更安全。
DSP芯片是專門(mén)為實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法而設(shè)計(jì)的、具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，其卓越的性能、不斷上升的性價(jià)比、日漸完善的開(kāi)發(fā)方式使它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入以DSP為核心的嵌入式系統(tǒng)，使其成為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化相結(jié)合，集通信、計(jì)算機(jī)和視聽(tīng)功能于一體的電子產(chǎn)品，必須大大提升DSP系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。將DSP技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，必須解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是實(shí)現(xiàn)DSP與網(wǎng)卡的硬件接口技術(shù)，二是基于DSP的網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)。DSP與網(wǎng)卡的硬件接口技術(shù)參考文獻(xiàn)[1]有比較詳盡的論述，以下主要討論基于DSP的網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)。
1通信協(xié)議的制定
協(xié)議是用來(lái)管理通信的法規(guī)，是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。由于DSP可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)卡的直接操作，對(duì)應(yīng)于OSI網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)卡包含了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的全部?jī)?nèi)容，因此，規(guī)定了數(shù)據(jù)鏈路層上數(shù)據(jù)幀封裝格式，就可以為基于DSP的局域網(wǎng)絡(luò)中任意站點(diǎn)之間的通信提供具體規(guī)范。因?yàn)橐蕴W(wǎng)是當(dāng)今最受歡迎的局域網(wǎng)之一，在以太網(wǎng)中，網(wǎng)卡用于實(shí)現(xiàn)802.3規(guī)程，其典型代表是Novell公司的NE2000和3COM公司的3C503等網(wǎng)卡，所以研究工作中的具體試驗(yàn)平臺(tái)是以DSP為核心構(gòu)成的以太局域網(wǎng)，主要用于語(yǔ)音的實(shí)時(shí)通信，所使用的網(wǎng)卡為Novell公司的NE2000網(wǎng)卡。NE2000網(wǎng)卡的基本組成請(qǐng)見(jiàn)參考文獻(xiàn)[2]，其核心器件是網(wǎng)絡(luò)接口控制器（NIC）DP8390。該器件有三部分功能：第一是IEEE802.3MAC（媒體訪問(wèn)控制）子層協(xié)議邏輯，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的封裝和解封，CSMA/CA（帶碰撞檢測(cè)功能的載波偵聽(tīng)多址接入）協(xié)議以及CRC校驗(yàn)等功能；第二是寄存器堆，用戶對(duì)NE2000網(wǎng)卡通信過(guò)程的控制主要通過(guò)對(duì)這些寄存器堆中各種命令寄存器編程實(shí)現(xiàn)；第三是對(duì)網(wǎng)卡上緩沖RAM的讀寫(xiě)控制邏輯。DP8390發(fā)送和接收采用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.3幀格式。IEEE802.3參考了以太網(wǎng)的協(xié)議和技術(shù)規(guī)范，但對(duì)數(shù)據(jù)包的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修改，主要是類型字段變成了長(zhǎng)度字段。所以，以DSP為核心的局域網(wǎng)內(nèi)通信數(shù)據(jù)包基本格式如圖1所示。
DSP讀出數(shù)據(jù)包和打包從目的地址開(kāi)始。目的地址用來(lái)指明一個(gè)數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)中被傳送的目的節(jié)點(diǎn)地址。NE2000支持3種目的地址：?jiǎn)蔚刂?、組地址及廣播地址。單地址表示只有1個(gè)節(jié)點(diǎn)可以接收該幀信息；組地址表示最多可以有64個(gè)字節(jié)接收同一幀信息；而廣播地址則表示它可以被同一網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)接收。源地址是發(fā)送幀節(jié)點(diǎn)的物理地址，它只能是單地址。目的地址和源地址指網(wǎng)卡的硬件地址，又稱物理地址。
在源地址之后的2個(gè)字節(jié)表示該幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，只表示數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度，由用戶自己填入。數(shù)據(jù)字段由46～1500字節(jié)組成。大于1500字節(jié)的數(shù)據(jù)應(yīng)分為多個(gè)幀來(lái)發(fā)送；小于46字節(jié)時(shí)，必須填充至46字節(jié)。原因有兩個(gè)：一是保證從目的地址字段到幀校驗(yàn)字段長(zhǎng)度為64字節(jié)的最短幀長(zhǎng)，以便區(qū)分信道中的有效幀和無(wú)用信息；二是為了防止一個(gè)站發(fā)送短幀時(shí)，在第一個(gè)比特尚未到達(dá)總線的最遠(yuǎn)端時(shí)就完成幀發(fā)送，因而在可能發(fā)生碰撞時(shí)檢測(cè)不到?jīng)_突信號(hào)。NE2000對(duì)接收到的從目的地址字段后小于64字節(jié)的幀均認(rèn)為是“碎片”，并予以刪除。在數(shù)據(jù)字段，根據(jù)系統(tǒng)的具體功能要求，用戶可以預(yù)留出若干個(gè)字節(jié)以規(guī)定相應(yīng)的協(xié)議，以便通信雙方依據(jù)這些字節(jié)中包含的信息實(shí)現(xiàn)不同的功能。
2基于DSP的網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)
如果基于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，用戶可以利用一些軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的支持，很容易地編寫(xiě)出優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)通信程序，但這些程序必須依附于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。而在DSP環(huán)境下，必須深入了解網(wǎng)絡(luò)接口控制器（NIC）的工作原理[2]，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)直接編程，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)任意站點(diǎn)之間的通信而完全拋開(kāi)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。
DSP對(duì)網(wǎng)卡的通信過(guò)程控制就是DSP對(duì)DP8390中各種寄存器進(jìn)行編程控制，完成數(shù)據(jù)分組的正確發(fā)送和接收。DP8390的所有內(nèi)部寄存器都是8位，映像到4個(gè)頁(yè)面。每個(gè)頁(yè)面有16個(gè)可供讀寫(xiě)的寄存器地址（RA=00H～0fH）。頁(yè)面的選擇由命令寄存器CA控制。第0頁(yè)寄存器用于收發(fā)過(guò)程，第1頁(yè)寄存器主要用于DP8390的初始化，第2頁(yè)寄存器則用于環(huán)路診斷。DSP對(duì)寄存器的操作是將寄存器作為DSP的端口設(shè)備，其實(shí)際物理端口地址（PPA）為網(wǎng)卡基本I/O端口地址（BIOA）與寄存器地址（RA）之和（即PPA=BIOA+RA）。應(yīng)注意的是，PPA與寄存器間并不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)PPA的讀操作與寫(xiě)操作并不一定是對(duì)同一寄存器進(jìn)行的，這種情況在第0頁(yè)尤其明顯。用戶數(shù)據(jù)分組在DSP和網(wǎng)卡交互是通過(guò)網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)端口實(shí)現(xiàn)的，既可以用DMA方式也可以用PIO方式讀入數(shù)據(jù)分組或?qū)?shù)據(jù)分組送至網(wǎng)卡RAM緩沖區(qū)。在本系統(tǒng)中，DSP采用DMA方式對(duì)網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)端口地址（NDPA）為網(wǎng)卡基本I/O地址（BIOA）加偏移地址10H（即NDPA=BIOA+10H）。
網(wǎng)卡通信過(guò)程控制可分為網(wǎng)卡初始化、接收控制和發(fā)送控制。下面分別予以討論。
2.1網(wǎng)卡初始化
網(wǎng)卡初始化的主要任務(wù)是設(shè)置所需的寄存器狀態(tài)，確定發(fā)送和接收條件，并對(duì)網(wǎng)卡緩沖區(qū)RAM進(jìn)行劃分，建立接收和發(fā)送緩沖環(huán)。具體過(guò)程請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn)[2]。需要說(shuō)明的是，每一塊網(wǎng)卡被賦予一個(gè)物理地址，以便通信站點(diǎn)的標(biāo)識(shí)。這個(gè)物理地址存在網(wǎng)卡的PROM（存儲(chǔ)地址為0000～0005H）六個(gè)單元中，在網(wǎng)卡初始化時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程DMA讀入DSP內(nèi)存中，并送入網(wǎng)卡物理地址寄存器。在一步的意義在于：一方面，如果能正確讀出網(wǎng)卡的物理地址，則說(shuō)明網(wǎng)卡硬件基本沒(méi)有問(wèn)題，網(wǎng)卡的上電復(fù)位和DSP對(duì)網(wǎng)卡的初始化順利通過(guò)；另一方面，這個(gè)物理地址可以用于DSP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的點(diǎn)名、包的過(guò)濾丟棄等服務(wù)，也就是說(shuō)，在鏈路層根據(jù)數(shù)據(jù)幀攜帶的源地址和目的地址確定數(shù)據(jù)報(bào)從哪里來(lái)，是否接收或丟棄。網(wǎng)卡初始化時(shí)另一個(gè)重要的工作就是接收緩沖環(huán)的設(shè)置，為了有效利用緩沖區(qū)，NIC將接收緩沖區(qū)RAM構(gòu)成環(huán)形緩沖結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
接收緩沖區(qū)RAM分成多個(gè)256字節(jié)的緩沖區(qū)，N個(gè)（N最大為256）這樣的緩沖區(qū)通過(guò)指針控制鏈接成一條邏輯上的緩沖環(huán)。緩沖環(huán)的開(kāi)始頁(yè)面地址存入PSTART寄存器，環(huán)頁(yè)面結(jié)束地址存入PSTOP寄存器。PSTART和PSTOP確定了接收緩沖環(huán)的大小和邊界。為便于緩沖環(huán)讀寫(xiě)操作，還需要2個(gè)指針：當(dāng)前頁(yè)面指針CURR和邊界指針BNRY。CURR確定下一包放在何處，起著緩沖環(huán)寫(xiě)頁(yè)面指針作用；BNRY指向未經(jīng)DSP取走處理最早到達(dá)的數(shù)據(jù)包起始頁(yè)面，新接收的數(shù)據(jù)包不可將其覆蓋，起著緩沖環(huán)讀頁(yè)面指針的作用。也就是說(shuō)，CURR可以告訴用戶網(wǎng)卡接收的數(shù)據(jù)分組當(dāng)前放到了什么位置，而B(niǎo)NRY則用于確定DSP讀緩沖環(huán)到了什么地方。由于接收緩沖區(qū)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，BNRY和CURR相等時(shí)，環(huán)緩沖區(qū)可能滿也可能空。為了使NIC能辨別這兩種狀態(tài)，規(guī)定當(dāng)BNRY等于CURR時(shí)，才認(rèn)為環(huán)緩沖區(qū)滿；當(dāng)緩沖區(qū)空時(shí)，CURR比BNRY指針值大1。因此，初始化時(shí)設(shè)置：BNRY=PSTART，CURR=PSTART+1。這時(shí)讀寫(xiě)指針不一致，為了保證正確的讀寫(xiě)操作，引入一軟件指針NEXTPK指示下一包起始頁(yè)面。顯然，初始化時(shí)NEXTPK=CURR。這時(shí)，緩沖環(huán)的讀指針對(duì)NEXTPK，而B(niǎo)NRY只是存儲(chǔ)分組緩沖區(qū)的起始頁(yè)面邊界指示，其值為NEXTPK-1。
2.2接收控制過(guò)程
DSP完成對(duì)DP8390的初始化后，網(wǎng)卡就處于接收狀態(tài)，一旦收到分組，就自動(dòng)執(zhí)行本地DMA，將NIC中FIFO數(shù)據(jù)送入接收緩沖環(huán)，然后向主機(jī)申請(qǐng)“數(shù)據(jù)分組接收到”中斷請(qǐng)求。DSP如果響應(yīng)中斷，則啟動(dòng)網(wǎng)卡遠(yuǎn)程DMA讀，將網(wǎng)卡緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)分組讀入學(xué)生機(jī)存儲(chǔ)區(qū)，然后對(duì)接收緩沖環(huán)CURR、NEXTPK、BNRY指針內(nèi)容進(jìn)行修改，以便網(wǎng)卡能從網(wǎng)上正確接收后續(xù)分組。DSP響應(yīng)網(wǎng)卡接收中斷后，接收控制過(guò)程如下：
①設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的起始地址；RSAR0=00H，RSAR1=Nextpk。
②設(shè)置遠(yuǎn)程DMA操作的字節(jié)數(shù)，這個(gè)長(zhǎng)度在46～1500字節(jié)范圍內(nèi)根據(jù)具體要求自己確定。
③0AH送命令寄存器CR，啟動(dòng)遠(yuǎn)程DMA讀。
④從網(wǎng)卡數(shù)據(jù)端口依序讀入數(shù)據(jù)分組，注意，最先讀入的4字節(jié)非數(shù)據(jù)分組內(nèi)容，第1字節(jié)為接收狀態(tài)，第2字節(jié)為下一包頁(yè)地址指針，3與4字節(jié)為接收字節(jié)數(shù)。第2字節(jié)內(nèi)容應(yīng)該送入Nextpk，其它字節(jié)根據(jù)用戶要求處理。
⑤修改邊界指針BNRY=Nextpk-1。
⑥清除遠(yuǎn)程DMA字節(jié)數(shù)寄存器RBCR0和RBCR1。
2.3發(fā)送控制過(guò)程
DSP先執(zhí)行遠(yuǎn)程DMA寫(xiě)操作，將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)分組傳至網(wǎng)卡發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動(dòng)發(fā)送命令進(jìn)行數(shù)據(jù)分組發(fā)送。發(fā)送控制過(guò)程如下：
①設(shè)置遠(yuǎn)程DMA的起始地址為網(wǎng)卡發(fā)送緩沖區(qū)起始地址；
②設(shè)置遠(yuǎn)程DMA操作的字節(jié)數(shù)；
③12H送命令寄存器CR，啟動(dòng)遠(yuǎn)程DMA寫(xiě)；
④依序送出數(shù)據(jù)分組至網(wǎng)卡發(fā)送緩沖區(qū)；
⑤清除遠(yuǎn)程DMA字節(jié)數(shù)寄存器；
⑥設(shè)置發(fā)送字節(jié)數(shù)寄存器TBCR0和TBCR1；
⑦12H送命令寄存器CR，啟動(dòng)數(shù)據(jù)分組發(fā)送。
3發(fā)送方發(fā)送頻率的控制
發(fā)送方發(fā)送頻率的正確控制主要保護(hù)兩點(diǎn)：一是有一個(gè)最小發(fā)送時(shí)間間隔，否則會(huì)因?yàn)榻邮辗讲荒芗皶r(shí)接收而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓；二是發(fā)送頻率能夠足具體的功能實(shí)現(xiàn)要求。譬如在語(yǔ)音的實(shí)時(shí)通信中，發(fā)送頻率就取決于聲卡的采樣頻率。在8kHz采樣頻率時(shí)，聲卡每秒鐘采樣8000字節(jié)，采用1024字節(jié)需用時(shí)128ms，如果通信協(xié)議規(guī)定發(fā)送1次傳送1024字節(jié)有效數(shù)據(jù)，則必須每128ms發(fā)送一次才能保證緩沖區(qū)有新數(shù)據(jù)待發(fā)送，也才能保證接收方有新數(shù)據(jù)播放。128ms是一個(gè)理論計(jì)算數(shù)值，在實(shí)際的操作中采樣速度和發(fā)送頻率之間總是不能完全匹配，而存放數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)大小是有限的，如果沒(méi)有良好的控制技巧來(lái)實(shí)現(xiàn)正確發(fā)送，就會(huì)造成聲音抖動(dòng)和延時(shí)。解決的辦法是雙緩沖技術(shù)和雙指針控制，并且根據(jù)采樣速度和發(fā)送頻率之間的匹配情況送入不同的發(fā)送通信進(jìn)行處理后發(fā)送。正確發(fā)送的含義有兩方面，一是每次發(fā)送的都是新數(shù)據(jù)，二是能滿足接收方總在播放新數(shù)據(jù)的需求。
4接收方防止數(shù)據(jù)包的丟失
由于DSP通過(guò)中斷請(qǐng)求判斷是否有數(shù)據(jù)分組到來(lái)，如果中斷繁忙而兩個(gè)數(shù)據(jù)包到來(lái)時(shí)間相差非常短，DSP有可能只響應(yīng)一次中斷，從而導(dǎo)致丟包的發(fā)生。分析網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)過(guò)程，當(dāng)網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)分組時(shí)，首先執(zhí)行本地DMA，將NIC中FIFO數(shù)據(jù)送入接收緩沖環(huán)，并將本地DMA操作的起始地址存放在當(dāng)前頁(yè)寄存器（CURR）和當(dāng)前本地DMA寄存器（CLDA0、CLDA1）中，DSP從網(wǎng)卡接收緩沖環(huán)讀出數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器則稱遠(yuǎn)程DMA操作，用軟件指針Nextpk來(lái)指示遠(yuǎn)程DMA的起始頁(yè)面。因此通過(guò)比較網(wǎng)卡本地DMA和遠(yuǎn)程DMA的當(dāng)前地址，即在中斷服務(wù)子程序中比較CURR和Nextpk指針，或比較CLDA0、CLDA1和Nextpk指針，就可以保證當(dāng)前數(shù)據(jù)分組放到了哪里就讀出到哪里，從而防止丟包的發(fā)生。
1.1網(wǎng)絡(luò)通信框架
1.1.1UNIXSAP/TERMSAP
輕量級(jí)的unixsap，termsap網(wǎng)絡(luò)通訊組件，是對(duì)Socket的封裝結(jié)合系統(tǒng)消息隊(duì)列，但不支持跨平臺(tái)，且只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收發(fā)，不涉及協(xié)議分析和組包。
1.2業(yè)界的相關(guān)庫(kù)
1.2.1ACE
ACE是一個(gè)大型的中間件產(chǎn)品，代碼20萬(wàn)行左右，過(guò)于宏大，一堆的設(shè)計(jì)模式，架構(gòu)了一層又一層，使用的時(shí)候，要根據(jù)情況，看從哪一層來(lái)進(jìn)行使用。支持跨平臺(tái)。
1.2.2Libevent
Libevent是一個(gè)C語(yǔ)言寫(xiě)的網(wǎng)絡(luò)庫(kù)，官方主要支持的是類Linux操作系統(tǒng)，最新的版本添加了對(duì)Windows的IOCP的支持。在跨平臺(tái)方面主要通過(guò)“select”模型來(lái)進(jìn)行支持。
1.2.3Libev
與Libevent一樣，Libev系統(tǒng)也是基于事件循環(huán)的系統(tǒng)，它在poll()、“select”()等機(jī)制的本機(jī)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上提供基于事件的循環(huán)。Libev實(shí)現(xiàn)的開(kāi)銷(xiāo)更低，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果。
1.3BillingNTC
在IO多路復(fù)用為基礎(chǔ)的，ACE，Libevent，Libev這些網(wǎng)絡(luò)框架要不就是非常龐大（ACE），不利于集成；要不就是使用Callback的回調(diào)機(jī)制，對(duì)于固定的事件不如C++的虛函數(shù)多態(tài)方式。此外并沒(méi)有對(duì)協(xié)議進(jìn)行細(xì)分，至多實(shí)現(xiàn)了一些常用協(xié)議（如HTTP）的擴(kuò)展接口，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理（如協(xié)議解析、粘包、數(shù)據(jù)緩存）都需要上層自己實(shí)現(xiàn)。BillingNTC支持了以下的能力：
（1）支持跨平臺(tái)(WIN32,LINUX,AIX,HPUX,SOLARIS,FREEBSD/MACOS)。
（2）支持同步和異步模型的網(wǎng)絡(luò)編程。
（3）支持按協(xié)議適配拼接消息，緩存復(fù)用，并解決粘包問(wèn)題。
（4）支持同一端口，多種協(xié)議混合的解決方案。
（5）支持事件擴(kuò)展，動(dòng)態(tài)增加事件泵，自定義事件分發(fā)和處理動(dòng)作。
（6）支持流量統(tǒng)計(jì)和流量控制。
（7）支持鏈路超時(shí)控制。
（8）支持4類協(xié)議原型，以及擴(kuò)展的HTTP協(xié)議和WIN-NTCP協(xié)議。
（9）支持連接設(shè)置。
2BillingNTC設(shè)計(jì)
2.1IO多路復(fù)用
IO多路復(fù)用是指內(nèi)核一旦發(fā)現(xiàn)進(jìn)程指定的一個(gè)或者多個(gè)IO條件準(zhǔn)備讀取，它就通知該進(jìn)程。與多進(jìn)程和多線程技術(shù)相比，I/O多路復(fù)用技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)小，系統(tǒng)不必創(chuàng)建進(jìn)程/線程，也不必維護(hù)這些進(jìn)程/線程，從而大大減小了系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)。
2．2IO事件分離
一般地I/O多路復(fù)用機(jī)制都依賴于一個(gè)事件多路分離器(EventDemultiplexer)。分離器對(duì)象可將來(lái)自事件源的I/O事件分離出來(lái)，并分發(fā)到對(duì)應(yīng)的read/write事件處理器(EventHandler)。兩個(gè)與事件分離器有關(guān)的模式是Reactor和Proactor。Re-actor模式采用同步IO，而Proactor采用異步IO。在Reactor中，事件分離器負(fù)責(zé)等待文件描述符或Socket為讀寫(xiě)操作準(zhǔn)備就緒，然后將就緒事件傳遞給對(duì)應(yīng)的處理器，最后由處理器負(fù)責(zé)完成實(shí)際的讀寫(xiě)工作。
而在Proactor模式中，處理器--或者兼任處理器的事件分離器，只負(fù)責(zé)發(fā)起異步讀寫(xiě)操作。IO操作本身由操作系統(tǒng)來(lái)完成。傳遞給操作系統(tǒng)的參數(shù)需要包括用戶定義的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址和數(shù)據(jù)大小，操作系統(tǒng)才能從中得到寫(xiě)出操作所需數(shù)據(jù)，或?qū)懭霃腟ocket讀到的數(shù)據(jù)。事件分離器捕獲IO操作完成事件，然后將事件傳遞給對(duì)應(yīng)處理器。比如，在Windows上，處理器發(fā)起一個(gè)異步IO操作，再由事件分離器等待IOComple-tion事件。典型的異步模式實(shí)現(xiàn)，都建立在操作系統(tǒng)支持異步API的基礎(chǔ)之上，這種實(shí)現(xiàn)被稱為“系統(tǒng)級(jí)”異步或“真”異步，因?yàn)閼?yīng)用程序完全依賴操作系統(tǒng)執(zhí)行真正的IO工作。
2．3事件驅(qū)動(dòng)模型
對(duì)于事件驅(qū)動(dòng)模型，接觸最多的便是界面的UI編程，它們都有一個(gè)事件隊(duì)列，線程便是從事件隊(duì)列中獲取事件，然后執(zhí)行事件對(duì)應(yīng)的處理函數(shù)，周而復(fù)始地循環(huán)。事件驅(qū)動(dòng)模型著重于彈性以及異步化，使得編程更為靈活。
在BillingNTC中，需要這樣幾個(gè)構(gòu)件（前攝器，事件分發(fā)器，事件泵，事件處理器）來(lái)完成事件的流轉(zhuǎn)，如圖1所示。
2.3.1前攝器
前攝器（Proactor）是一個(gè)負(fù)責(zé)攝取事件，并將事件分發(fā)到事件泵的事件隊(duì)列中。而連接前攝器便是利用I/O復(fù)用監(jiān)測(cè)多個(gè)IO上的事件，并進(jìn)行分離IO事件，派發(fā)到上層模塊。
（1）多路復(fù)用模型
實(shí)用的多路復(fù)用模型都是多路分離的(“select”/poll/epoll等)，而且是非阻塞的。將常用的I/O復(fù)用進(jìn)行封裝，提供統(tǒng)一的接口，達(dá)到I/O事件前攝器的多樣性。根據(jù)操作系統(tǒng)的不同，自動(dòng)選擇適合的I/O復(fù)用模型。
（2）異步IO
前攝器需要負(fù)責(zé)事件的監(jiān)測(cè)和控制，并同時(shí)承擔(dān)非阻塞讀寫(xiě)操作（某些平臺(tái)下不支持異步IO，這樣達(dá)到模擬異步IO），IO操作與業(yè)務(wù)邏輯處理分離在不同的線程中，使用消息隊(duì)列來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖。即使某個(gè)數(shù)據(jù)包的處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也不會(huì)影響到IO線程的數(shù)據(jù)接收。
（3）動(dòng)態(tài)控制監(jiān)聽(tīng)
在某些場(chǎng)景下，可能需要對(duì)連接上事件的監(jiān)聽(tīng)做動(dòng)態(tài)的控制，做到實(shí)時(shí)地添加和移除指定的事件。如當(dāng)達(dá)到最大連接數(shù)的時(shí)候停止accept，或?qū)χ付ㄟB接限定讀寫(xiě)速度的場(chǎng)景。前攝器通過(guò)socket_pair(Unix域套接字)創(chuàng)建出兩個(gè)套接字，假設(shè)分別叫A和B，將A放入監(jiān)聽(tīng)集合中。當(dāng)需要更改監(jiān)聽(tīng)集合時(shí)，只需要往B寫(xiě)入數(shù)據(jù)，則A即變得可讀，從而喚醒正在監(jiān)測(cè)集合事件的前攝器線程，來(lái)處理集合變更的通知。
2．3．2事件分發(fā)器
事件分發(fā)器(eventdiuspatcher)本身并不是運(yùn)行態(tài)線程，而是一個(gè)執(zhí)行過(guò)程，被前攝器線程所執(zhí)行。它負(fù)責(zé)為事件選擇一個(gè)合適的事件隊(duì)列。一個(gè)套接字上的事件往往有處理的順序性，當(dāng)連接剛建立的時(shí)候，產(chǎn)生的連接建立事件，會(huì)選擇最小負(fù)載的隊(duì)列，并且后續(xù)此連接上的事件都會(huì)放入此隊(duì)列。其他類型的事件（如信號(hào)事件）會(huì)每次選擇最小負(fù)載的隊(duì)列放入。上層模塊可以自定義事件分發(fā)器的分發(fā)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化地分發(fā)邏輯。
2．3．3事件泵
事件泵(eventpump)是基于事件循環(huán)(eventloop)，阻塞讀取事件隊(duì)列，將事件調(diào)用相應(yīng)的事件處理器接口進(jìn)行處理。可以有0個(gè)或多個(gè)事件泵，如果沒(méi)有初始化事件泵，則事件的處理由前攝器直接調(diào)用事件處理器接口進(jìn)行處理。
2．3.處理器
事件處理器本身并不是運(yùn)行態(tài)線程，而是一個(gè)執(zhí)行過(guò)程，被事件泵線程所執(zhí)行。提供一個(gè)事件處理的統(tǒng)一入口Proces-sEvent，再根據(jù)不同的事件執(zhí)行不用的處理函數(shù)。
2．4同步和異步模式
2．4.1同步模式
同步模式在客戶端網(wǎng)絡(luò)程序中使用較為便捷，從程序代碼邏輯上看是順序執(zhí)行下去，能夠更方便地控制邏輯執(zhí)行順序。因?yàn)槭录幚砥鞯膱?zhí)行過(guò)程是由事件泵線程或前攝器線程執(zhí)行，與主線程并不是一個(gè)線程，那么如何才能讓主線程接管消息的處理？可以通過(guò)設(shè)置一個(gè)阻塞消息隊(duì)列，當(dāng)有一個(gè)完整消息達(dá)到的時(shí)候，放入到此消息隊(duì)列，而主線程則可以阻塞讀消息隊(duì)列（也可以配合超時(shí)）。當(dāng)主線程還在阻塞讀，而鏈路斷開(kāi)了，則需要自動(dòng)將主線程從阻塞中喚醒，返回失敗。主線程中只需要通過(guò)GetMessage就可以獲得待處理的消息，然后進(jìn)行消息處理，這一點(diǎn)就如同對(duì)系統(tǒng)消息隊(duì)列的收取似的，處理邏輯簡(jiǎn)單。
2．4.2異步模式
異步模式在服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)程序，或者客戶端網(wǎng)絡(luò)程序需要連接多條鏈路的情況下，最為適合。因?yàn)槭录幚砥鞯膱?zhí)行完全由網(wǎng)絡(luò)框架直接執(zhí)行。同時(shí)由于I/O操作并不是在事件泵中完成，故事件泵便是工作線程，可以開(kāi)設(shè)多個(gè)事件泵來(lái)達(dá)到更好的負(fù)載表現(xiàn)。
3結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】 電力光纖 通信網(wǎng)絡(luò) 規(guī)劃設(shè)計(jì)
引言：隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)通信技術(shù)的利用及依賴程度的不斷提高，整個(gè)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)及運(yùn)行對(duì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要求持續(xù)增加。其不但要求光纖通信網(wǎng)絡(luò)具有足夠的通信能力，而且還要求其運(yùn)行具有足夠的可靠性和安全性。
一、電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則和目標(biāo)
為了保證電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃質(zhì)量， 在設(shè)計(jì)過(guò)程中， 應(yīng)該遵循一定的原則， 并制定相應(yīng)的目標(biāo)， 以此來(lái)推動(dòng)電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)劃活動(dòng)的有序?qū)嵤?。一般?lái)說(shuō)，電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本目標(biāo)在于使通信網(wǎng)絡(luò)能夠滿足電網(wǎng)的管理業(yè)務(wù)需求， 并且本著增進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)性和先進(jìn)性的原則， 建設(shè)一個(gè)穩(wěn)定、安全和可靠的網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)過(guò)程中，保證網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)性是通信技術(shù)的發(fā)展的要求， 而保證網(wǎng)絡(luò)的安全性， 是通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基本條件， 所以二者缺一不可， 不得偏廢。另外，為了在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中， 實(shí)現(xiàn)更加經(jīng)濟(jì)和高效的運(yùn)行， 還應(yīng)該適當(dāng)?shù)淖裱W(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性原則， 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。
二、電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)問(wèn)題分析
電力光纖是一種比較先進(jìn)的通信形式，目前已經(jīng)慢慢的代替了以往的通信方式，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，光纖通信技術(shù)就一直在向前發(fā)展，現(xiàn)今已獲得了相對(duì)較突出的發(fā)展成果，同時(shí)已逐漸大規(guī)模的運(yùn)用到現(xiàn)代通信的市場(chǎng)當(dāng)中?？墒窃谶\(yùn)用的實(shí)踐中大家發(fā)現(xiàn)，倘若不落實(shí)好合理的通訊網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及設(shè)計(jì)，便會(huì)造成光纖通訊網(wǎng)絡(luò)的作業(yè)質(zhì)量的減低，嚴(yán)重的還形成安全隱患。
1、電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。我們知道，電力光纖網(wǎng)絡(luò)的信息入口為拓?fù)?，因此它設(shè)計(jì)的科學(xué)性將直接地影響到網(wǎng)絡(luò)的工作實(shí)效，所以，在對(duì)通信體系的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃時(shí)，要先以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為著手點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)今中國(guó)的拓?fù)浞绞絹?lái)說(shuō)，主要是星型、鏈型和環(huán)形這3種方式，不一樣的拓?fù)浞绞皆谶\(yùn)用過(guò)程中的特性也不盡相同，因此相關(guān)機(jī)構(gòu)在對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該全面考慮到它自身的一些特性。比如，星型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，它的最大?yōu)勢(shì)是能夠完成更為簡(jiǎn)便性的結(jié)構(gòu)設(shè)置，同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程當(dāng)中，有著相對(duì)高的安全性以及穩(wěn)定性。此外，因?yàn)樗嬗袛?shù)個(gè)對(duì)角節(jié)點(diǎn)，便讓它可以滿足于大量的網(wǎng)絡(luò)信息傳送需求。
2、電力光纖通信設(shè)備的選型問(wèn)題。設(shè)備的選型是指在電力光纖的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)運(yùn)用現(xiàn)在，選擇恰當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)設(shè)備。而具體性的設(shè)備選取標(biāo)準(zhǔn)，要從組網(wǎng)特性、容量以及線路的兼容性等多個(gè)方面著手，這里需要注意的是并非容量以及兼容性愈大的設(shè)備便愈好，應(yīng)該按照線路的作業(yè)需要以及通信的特性來(lái)選取最為適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，要不然將會(huì)造成設(shè)備內(nèi)存量的擱淺與廢置，致使資源浪費(fèi)，同時(shí)還加大了維護(hù)與管理的費(fèi)用。針對(duì)現(xiàn)在我國(guó)社會(huì)市場(chǎng)當(dāng)中，通信設(shè)備而言，較為常見(jiàn)的有以下多個(gè)方面的運(yùn)用問(wèn)題。第一，現(xiàn)今我國(guó)的大部分通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是由通信網(wǎng)來(lái)實(shí)施設(shè)計(jì)的，即通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所受到的來(lái)自于區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的約束相對(duì)較多，導(dǎo)致在是運(yùn)用當(dāng)中不能達(dá)到一個(gè)更為靈活、敏捷的運(yùn)用；第二，不一樣廠家以及批次的商品缺乏了一個(gè)統(tǒng)一性的網(wǎng)絡(luò)配網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，這樣一來(lái)，便無(wú)形中造成了的市場(chǎng)中的各類設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)間缺乏連貫性；第三，現(xiàn)今很多通信設(shè)備有著接十三種類小的情況，這便造成了在現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用過(guò)程當(dāng)中，不能夠達(dá)到更大范圍內(nèi)的運(yùn)用；第四，不一樣生產(chǎn)廠家之間所生產(chǎn)的商品不具備兼容性，造成的直接性后果便是作業(yè)網(wǎng)絡(luò)存在著安全隱患。
3、電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)專用電纜選擇問(wèn)題。電纜的選用對(duì)于電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)的作業(yè)質(zhì)量來(lái)說(shuō)，其的影響力也是極其之大的，就現(xiàn)今而言，我國(guó)的電力光纖電纜通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所運(yùn)用到的電纜基本是復(fù)合光纜（OPGW）、無(wú)金屬白撐式光纜（ADSS）以及纏纜式光纜（GWWOP）這3種，以上光纜在運(yùn)用的過(guò)程當(dāng)中同樣具有著不一樣的特性，要求相關(guān)的工作人員及設(shè)計(jì)人員結(jié)合通訊網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在需要展開(kāi)選擇。
4、自愈切換時(shí)間、切換方式問(wèn)題。這里的自愈所指的就是電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中，能夠在故障出現(xiàn)之后自動(dòng)地恢復(fù)到健康的性能及作業(yè)狀態(tài)下，如此的自愈能力勢(shì)必能夠避免系統(tǒng)故障所引發(fā)的所有的安全問(wèn)題，因此它切換的時(shí)間以及切換的方式便顯得十分的關(guān)鍵了，應(yīng)該盡量地選擇那些切換時(shí)間比較短以及切換方式更靈活、敏捷的自愈網(wǎng)絡(luò)。
三、結(jié)語(yǔ)
隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)通信技術(shù)要求的不斷提高，在通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過(guò)程中要對(duì)通信技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，以達(dá)到提高電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可靠性的目的。
【關(guān)鍵詞】智能建筑；通信網(wǎng)絡(luò)
1.智能建筑的概念及核心
以美國(guó)智能化建筑協(xié)會(huì)為例，其定義為：建筑智能是將結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理進(jìn)行優(yōu)化組合，獲得高效率、高功能與高舒適性的大樓，從而為人們提供一個(gè)高效和具有經(jīng)濟(jì)效益的工作環(huán)境。
智能建筑的核心是系統(tǒng)集成，而系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)則是智能建筑中的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代建筑樓宇內(nèi)，除了具有電話、傳真、空調(diào)、消防與安全監(jiān)控系統(tǒng)外，各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)等都是不可缺少的.只有具備了這些基礎(chǔ)通信設(shè)施，運(yùn)用新的信息技術(shù)，才是一個(gè)名符其實(shí)的智能建筑。
2.智能建筑通信網(wǎng)絡(luò)的重要性
目前，在多數(shù)涉及與智能建筑有關(guān)的事物中，不論是物業(yè)主還是參加競(jìng)爭(zhēng)的設(shè)計(jì)者，都把重點(diǎn)放在樓宇管理自動(dòng)化系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)上，許多所謂的智能建筑，其實(shí)就是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)加上結(jié)構(gòu)化布線和程控交換機(jī)，根本就忽略了通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。隨著分布式智能建筑控制系統(tǒng)技術(shù)的日益成熟和應(yīng)用普及，在BAS中控制將進(jìn)一步分散，在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的將更多的是管理信息，系統(tǒng)的集成則越顯得重要，另一方面，目前由于人們信息需求的激增，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)的多媒體終端等先進(jìn)的終端技術(shù)，一個(gè)智能建筑的智能化瓶頸往往在于它的通信網(wǎng)絡(luò)。為此，智能建筑中的通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是完成建筑智能化工程的重點(diǎn)所在。
3.智能建筑通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容
智能建筑的通信網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)功能，一是支持各種形式的通信業(yè)務(wù)；二是集成不同類型的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)和樓宇管理自動(dòng)化系統(tǒng)，形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行統(tǒng)一的管理。主要有下列一些形式：
（1）電話：包括內(nèi)部直撥，通過(guò)PBX與樓外公共交換網(wǎng)連接后通話。發(fā)展成為以PBX為中心組網(wǎng)形成2B+D話音和信令通道，使電話用戶線具有綜合功能。
（2）傳真：包括利用電話線進(jìn)行樓內(nèi)傳真以及與樓外的傳真，還可以通過(guò)發(fā)展而成的樓內(nèi)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）的用戶線進(jìn)行樓內(nèi)之間或樓內(nèi)外的傳真。
（3）電子郵件、語(yǔ)音郵件、電子信箱、語(yǔ)音信箱：這是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其交換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（計(jì)算機(jī)）的文字或語(yǔ)音通信的一種方式。
（4）可視電話：可視電話是一種小型圖像通信終端，利用電話線路同時(shí)傳遞圖像與語(yǔ)音信息。
（5）可視電話數(shù)據(jù)系統(tǒng)：可視電話數(shù)據(jù)系統(tǒng)是利用公用電話線路的會(huì)話型圖像通信。
（6）會(huì)議電視：會(huì)議電視系統(tǒng)可支持大樓中各單位，各部門(mén)之間通信的要求，通過(guò)通信手段把相隔兩地或幾個(gè)地點(diǎn)的會(huì)議室連接在一起，傳遞圖象和伴音信號(hào)，使與會(huì)者產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。
（7）桌面會(huì)議系統(tǒng)：將計(jì)算機(jī)引入圖象通信，使得通信各方不僅可以面對(duì)面進(jìn)行交談，還可以根據(jù)要求隨時(shí)交換資料和文檔，真正實(shí)現(xiàn)通信的交互性。
（8）多媒體通信：多媒體通信是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同時(shí)獲取，處理，編輯，存儲(chǔ)和展示兩個(gè)以上不同類型信息媒體（包括文字，語(yǔ)音，圖形，圖象）的傳送，其最重要的基礎(chǔ)必需要具備寬帶的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
（9）公用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)： 與大樓業(yè)務(wù)有關(guān)的資料可通過(guò)大樓的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，也可通過(guò)WAN查詢，數(shù)據(jù)類型可以是數(shù)據(jù)、文字、靜、動(dòng)態(tài)圖象。
（10）資料查詢與文檔管理系統(tǒng)：樓內(nèi)各種辦公文件的編輯、制作、發(fā)送、存貯與檢索，并規(guī)定不同用戶對(duì)各類文檔的查詢權(quán)限。
（11）學(xué)習(xí)培訓(xùn)系統(tǒng)： 與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)的多媒體終端及各種聲、象設(shè)備，提供各類業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)與培訓(xùn)。
（12）觸摸屏咨詢及大屏幕顯示系統(tǒng)：安裝在大廳，多個(gè)觸摸屏咨詢系統(tǒng)安放在大廳不同位置，以聲、象、圖表等多種方式向用戶介紹大廈業(yè)務(wù)及其它信息。
（13）人事，財(cái)務(wù)，情報(bào)，設(shè)備，資產(chǎn)等事務(wù)管理：將工作人員的素質(zhì)，特長(zhǎng)，單位，財(cái)務(wù)收支情況，文件，合同，通知，新技術(shù)，新業(yè)務(wù)，設(shè)備資源及其使用情況統(tǒng)統(tǒng)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便隨時(shí)查詢，實(shí)現(xiàn)事務(wù)管理科學(xué)化。
（14）訪問(wèn)Internet網(wǎng)絡(luò)：Internet正在發(fā)展成為把全球聯(lián)系在一起的信息網(wǎng)絡(luò)，所以對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，具有訪問(wèn)Internet的手段就顯得十分重要。大樓的智能局域網(wǎng)的主干網(wǎng)具有訪問(wèn)Internet的信息通道，這就為大樓內(nèi)的用戶訪問(wèn)Internet提供了條件。
4.智能建筑通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重要性
在智能建筑的建設(shè)中，第一步是設(shè)計(jì)建設(shè)一個(gè)合理的能夠滿足大廈靈活組建通信網(wǎng)絡(luò)要求的綜合布線系統(tǒng)。智能建筑中的通信網(wǎng)絡(luò)是大廈智能化的基礎(chǔ)，智能建筑的通信網(wǎng)絡(luò)分為主干網(wǎng)和部門(mén)子網(wǎng)，主干網(wǎng)應(yīng)該是基于ATM高速寬帶局域網(wǎng)，可支持智能建筑中多種通信業(yè)務(wù)（多媒體業(yè)務(wù)）和異類部門(mén)子網(wǎng)及樓宇管理自動(dòng)化專用子網(wǎng)的互連對(duì)主干網(wǎng)帶寬的要求。通過(guò)局域網(wǎng)交換機(jī)，部門(mén)子網(wǎng)可接入主干網(wǎng)并形成互連，高速終端用戶（如部門(mén)經(jīng)理等的桌面計(jì)算機(jī)），直接接入主干網(wǎng)，并且可應(yīng)用ATM網(wǎng)的虛擬局域網(wǎng)功能，與部門(mén)子網(wǎng)組建虛擬局域網(wǎng)。樓宇管理自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)一般是專用網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)綜合布線系統(tǒng)，可以靈活地組建物理上分散、邏輯上統(tǒng)一的樓宇管理自動(dòng)化專用網(wǎng)絡(luò)，其中央控制系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)交換機(jī)接入主干網(wǎng)，向相關(guān)的部門(mén)主機(jī)傳送監(jiān)視和報(bào)警信息。PBX網(wǎng)絡(luò)自成一體，又通過(guò)網(wǎng)關(guān)接入主干網(wǎng)。整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)既是一個(gè)整體，又有各部分通信的靈活性和高效率。智能建筑技術(shù)是一個(gè)多門(mén)類的綜合系統(tǒng)集成技術(shù)，所以，在建設(shè)智能建筑時(shí)，在大樓的設(shè)計(jì)階段，就要融進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)?？梢?jiàn)智能建筑通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)十分重要。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]劉國(guó)林.建筑物自動(dòng)化控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.
1.空間激光通信發(fā)展概述
2.考慮電力通信網(wǎng)可靠性的業(yè)務(wù)路由優(yōu)化分配方法
3.廣域后備保護(hù)通信模式及其性能評(píng)估
4.衛(wèi)星通信的近期發(fā)展與前景展望
5.空間激光通信研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
6.現(xiàn)代化礦井通信技術(shù)與系統(tǒng)
7.高速鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的演進(jìn)與發(fā)展
8.智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息模型及配置描述
9.信息與通信地理學(xué)的學(xué)科性質(zhì)、發(fā)展歷程與研究主題
10.構(gòu)建新一代智能配用電通信網(wǎng)建議
11.基于EPOCHS平臺(tái)的智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)仿真
12.電力通信網(wǎng)脆弱性分析
13.通信電臺(tái)電磁輻射效應(yīng)機(jī)理
14.4G通信技術(shù)綜述
15.電力和信息通信系統(tǒng)混合仿真方法綜述
16.面向智能電網(wǎng)的配用電通信網(wǎng)絡(luò)研究
17.基于SDH光網(wǎng)絡(luò)的分層區(qū)域式保護(hù)通信系統(tǒng)的可靠性研究
18.調(diào)度與變電站一體化系統(tǒng)鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)與TCP通信方案
19.煤礦事故特點(diǎn)與煤礦通信、人員定位及監(jiān)視新技術(shù)
20.Tor匿名通信流量在線識(shí)別方法
21.煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控與通信技術(shù)
22.配電通信網(wǎng)業(yè)務(wù)斷面流量分析方法
23.光纖通信概述
24.電力通信及其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
25.WAMS通信業(yè)務(wù)的系統(tǒng)有效性建模與仿真
26.基于API的Win32串口通信編程技術(shù)
27.第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)
28.量子通信現(xiàn)狀與展望
29.配電網(wǎng)EPON通信接入與分區(qū)自治
30.基于業(yè)務(wù)的電力通信網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法
31.移動(dòng)通信技術(shù)擴(kuò)散的實(shí)證研究:基于中國(guó)1990-2012年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
32.基于IPv6的電力線載波通信分片獨(dú)立的重傳機(jī)制
33.空間激光通信捕獲、對(duì)準(zhǔn)、跟蹤系統(tǒng)動(dòng)態(tài)演示實(shí)驗(yàn)
34.基于時(shí)頻峰值濾波的電力線通信噪聲消除方法
35.通信網(wǎng)絡(luò)能耗分析與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用
36.“日盲”紫外光通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍研究
37.基于壓縮感知的脈沖同步的混沌保密通信系統(tǒng)
38.淺談4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展
39.量子安全直接通信
40.一種繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)在線通信報(bào)文分析工程方案
41.光纖通信的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用
42.智能配電網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)研究及應(yīng)用
43.基于空間激光通信組網(wǎng)四反射鏡動(dòng)態(tài)對(duì)準(zhǔn)研究
44.運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)改革通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)
45.淺談超寬帶無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展
46.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)
47.SM2加密體系在智能變電站站內(nèi)通信中的應(yīng)用
48.現(xiàn)代信息安全與混沌保密通信應(yīng)用研究的進(jìn)展
49.中美4G移動(dòng)通信技術(shù)專利信息比較研究
50.衛(wèi)星激光通信現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
51.VC中應(yīng)用MSComm控件實(shí)現(xiàn)串口通信
52.青?！鞑亟恢绷髀?lián)網(wǎng)工程輸電線路在線監(jiān)測(cè)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
53.移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作通信
54.空間激光通信組網(wǎng)光學(xué)原理研究
55.計(jì)算機(jī)技術(shù)在通信中的應(yīng)用研究
56.面向5G無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)綜述
57.基于C8051F020單片機(jī)的RS485串行通信設(shè)計(jì)
58.智能變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)報(bào)文特性分析與通信配置研究
59.基于業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)均衡度的電力通信網(wǎng)可靠性評(píng)估算法
60.基于4G通信技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全通信分析
61.無(wú)線激光通信系統(tǒng)弱光干擾技術(shù)
62.基于SJA1000的CAN總線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
63.10kV電力線載波通信自動(dòng)組網(wǎng)算法
64.數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線可靠通信機(jī)制的研究
65.基于WiFi的煤礦井下應(yīng)急救援無(wú)線通信系統(tǒng)的研究
66.機(jī)載激光通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
67.軟件定義的能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信技術(shù)研究
68.一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)同時(shí)空間激光通信光學(xué)跟瞄技術(shù)研究
69.開(kāi)放式自動(dòng)需求響應(yīng)通信規(guī)范的發(fā)展和應(yīng)用綜述
70.兆瓦(MW)級(jí)海島微電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究及工程應(yīng)用
71.帶通信約束的多無(wú)人機(jī)協(xié)同搜索中的目標(biāo)分配
72.基于信道認(rèn)知在線可定義的電力線載波通信方法
73.一種基于混沌系統(tǒng)部分序列參數(shù)辨識(shí)的混沌保密通信方法
74.智能配電網(wǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的QoS-MAC層模型
75.無(wú)線紫外光散射通信中多信道接入技術(shù)研究
76.水下無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展研究
77.深空、自由空間、非可視散射和水下激光光子通信
78.基于光電反饋延遲的多點(diǎn)耦合混沌同步和通信
79.面向異步通信機(jī)制的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其MAC協(xié)議研究
80.不可靠通信環(huán)境下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最小能耗廣播算法
81.中間環(huán)節(jié)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)與價(jià)值鏈治理者的決定——以2G和3G時(shí)代中國(guó)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)為例
82.基于IEEE802.11p高速車(chē)路通信環(huán)境研究
83.太赫茲通信技術(shù)的研究與展望
84.一種分布式電源并網(wǎng)監(jiān)控通信適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法
85.不同耦合方式和耦合強(qiáng)度對(duì)電力-通信耦合網(wǎng)絡(luò)的影響
86.太赫茲通信技術(shù)研究進(jìn)展
87.低壓電力線通信網(wǎng)絡(luò)特性模型與組網(wǎng)算法
88.基于LabVIEW的監(jiān)控界面設(shè)計(jì)與單片機(jī)的串行通信
89.聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)的小世界性對(duì)企業(yè)創(chuàng)新影響的實(shí)證研究——基于中國(guó)通信設(shè)備產(chǎn)業(yè)的分析
90.基于共享內(nèi)存的Xen虛擬機(jī)間通信的研究
91.考慮通信系統(tǒng)影響的電力系統(tǒng)綜合脆弱性評(píng)估
92.貓眼逆向調(diào)制自由空間激光通信技術(shù)的研究進(jìn)展
93.擴(kuò)頻通信技術(shù)淺談
94.基于信息熵的電力通信網(wǎng)脆弱性評(píng)價(jià)方法
95.安全高效礦井通信系統(tǒng)技術(shù)要求
96.無(wú)線紫外光非直視通信信道容量估算與分析
97.基于高能效無(wú)線接入網(wǎng)的綠色無(wú)線通信關(guān)鍵技術(shù)研究
98.量子通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析
【關(guān)鍵詞】電力通信 一體化協(xié)議棧 通信架構(gòu)
一、引言
隨著電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)層次和種類增多，逐漸發(fā)展為國(guó)網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)、省網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)及縣級(jí)網(wǎng)的分層次組網(wǎng)的格局[1]。設(shè)備種類、數(shù)量、光纜公里數(shù)、帶寬、電路等通信資源都在迅速增加[2]，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)與管理難題也隨之出現(xiàn)，故障定位、故障處理、資源調(diào)度等管理工作難度越來(lái)越大，影響到電力通信網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與效率。
只有實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)一體化通信才能實(shí)現(xiàn)對(duì)這些資源的績(jī)優(yōu)管理，才能及時(shí)反映設(shè)備和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，才能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)更新[3]。電網(wǎng)一體化通信的研究與分析，關(guān)鍵在于電力業(yè)務(wù)特點(diǎn)分析及其對(duì)應(yīng)通信需求分析，以保障電網(wǎng)通信提供可靠、實(shí)時(shí)和安全，保障整個(gè)電力系統(tǒng)的有效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)管理。論文主要對(duì)電網(wǎng)一體化通信體系涉及的通信環(huán)節(jié)中各個(gè)組成部分進(jìn)行分析研究。
二、一體化通信實(shí)現(xiàn)方案研究
電網(wǎng)一體化通信主要完成各個(gè)不同通信協(xié)議的映射，完成信息模型與信息交換模型的建立，以此完成不同體系之間的一體化通信。
如圖1所示，協(xié)議棧分為4層：底層通信協(xié)議、協(xié)議映射、信息與信息交換模型、應(yīng)用層。
底層通信協(xié)議：即OSI環(huán)境，用于在不同網(wǎng)絡(luò)中傳輸報(bào)文與數(shù)據(jù)流;
協(xié)議映射：將信息與信息交換模型適配入不同的電力通信網(wǎng)絡(luò)中，如WSN、PLC、以太網(wǎng)等;
信息與信息交換模型：構(gòu)建統(tǒng)一的電力信息模型與信息交換方式;
應(yīng)用層：為不同電力應(yīng)用，如：運(yùn)行、需求響應(yīng)、營(yíng)銷(xiāo)等，提供相應(yīng)的服務(wù)。
三、電網(wǎng)一體化通信架構(gòu)研究
體系架構(gòu)設(shè)計(jì)需要綜合考慮到對(duì)舊系統(tǒng)的兼容、功能、信息通信、安全等因素。
圖2為論文提出的架構(gòu)，電網(wǎng)側(cè)系統(tǒng)包括配網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、輸電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)主站等;用戶側(cè)主要包括各種智能設(shè)備和用戶側(cè)能源管理系統(tǒng)。
其中GS為電網(wǎng)側(cè)系統(tǒng)（Grid side System），包括服務(wù)提供商系統(tǒng)、分布式能源管理系統(tǒng)、能源提供商系統(tǒng)、ESCO，高級(jí)計(jì)量體系架構(gòu)、其他操作系統(tǒng)等相關(guān)電網(wǎng)側(cè)所使用的系統(tǒng)。
US：用戶側(cè)智能系統(tǒng)，主要包括能源管理系統(tǒng)、分布式發(fā)電系統(tǒng)、用戶進(jìn)程等其他系統(tǒng)。
UE：用戶側(cè)智能設(shè)備，包括太陽(yáng)能發(fā)電控制設(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、分布式電源、恒溫器、簡(jiǎn)單負(fù)荷控制設(shè)備、能源存儲(chǔ)設(shè)備、家庭商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、智能電表、可調(diào)光源等。
電網(wǎng)側(cè)網(wǎng)絡(luò)：電網(wǎng)側(cè)網(wǎng)絡(luò)由有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成，所有電網(wǎng)側(cè)網(wǎng)絡(luò)智能設(shè)備都能夠通過(guò)電網(wǎng)側(cè)網(wǎng)絡(luò)連入核心網(wǎng)中。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可能是CDMA，GSM，GPRS，iDEN，WIMAX，LTE等點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、多播網(wǎng)絡(luò)，甚至是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
電網(wǎng)一用戶網(wǎng)絡(luò)：電網(wǎng)一用戶網(wǎng)絡(luò)用于連接電網(wǎng)測(cè)與用戶測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可能是公網(wǎng)也可能是私網(wǎng)。用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)也可能是有線的或是無(wú)線的，主要提供電網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。
用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)：用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)指的是連接電網(wǎng)用戶設(shè)備任何的網(wǎng)絡(luò)，可以是有線的無(wú)線的，主要是公網(wǎng)。
這種架構(gòu)的特點(diǎn)如下：
（1）電網(wǎng)可以通過(guò)智能電表（采用AMI網(wǎng)絡(luò)，包括電表直接控制部分用電設(shè)備），或者通信網(wǎng)關(guān)（采用英特網(wǎng)等公網(wǎng)），或者通過(guò)專用網(wǎng)關(guān)（采用專網(wǎng)但不通過(guò)智能電表的情況下）三種主要形式和用戶交互。
（2）考慮到工業(yè)、商業(yè)、居民各種用戶。本標(biāo)準(zhǔn)支持三種用戶側(cè)智能設(shè)備控制模式：設(shè)備本地自主控制;通過(guò)用戶能源管理集中協(xié)調(diào)再與電網(wǎng)交互;受電網(wǎng)側(cè)直接控制。
（3）圖2中中間部分是電網(wǎng)和用戶交互的關(guān)鍵，僅需要對(duì)中間部分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)就能夠完成電網(wǎng)一體化通信。
四、結(jié)束語(yǔ)
智能電網(wǎng)背景下的全控制對(duì)電力通信提出了新的要求，只有實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)通信的一體化，統(tǒng)一化才能夠保障電網(wǎng)通信提供可靠、實(shí)時(shí)和安全，保障整個(gè)電力系統(tǒng)的有效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)管理。
可以從不同角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全作出不同的解釋。一般意義上，網(wǎng)絡(luò)安全是指信息安全和控制安全兩部分。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織把信息安全定義為“信息的完整性、可用性、保密性和可靠性”；控制安全則指身份認(rèn)證、不可否認(rèn)性、授權(quán)和訪問(wèn)控制。
當(dāng)今社會(huì)，通信網(wǎng)絡(luò)的普及和演進(jìn)讓人們改變了信息溝通的方式，通信網(wǎng)絡(luò)作為信息傳遞的一種主要載體，在推進(jìn)信息化的過(guò)程中與多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活有著十分緊密的關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)一方面帶來(lái)了巨大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，另一方面也意味著巨大的潛在危險(xiǎn)--一旦通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)安全事故，就有可能使成千上萬(wàn)人之間的溝通出現(xiàn)障礙，帶來(lái)社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的無(wú)法預(yù)料的損失。
2
經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，在信息產(chǎn)業(yè)部的指導(dǎo)下，由IEEE主辦，中國(guó)電子學(xué)會(huì)、清華大學(xué)、中國(guó)通信學(xué)會(huì)和北京郵電大學(xué)四家單位共同承辦的“2008世界通信大會(huì)（ICC2008）中國(guó)論壇--網(wǎng)絡(luò)和信息安全分論壇（暨第三屆中國(guó)電信行業(yè)信息安全論壇）”于2008年5月在北京隆重召開(kāi)。大會(huì)主要研討國(guó)際通信技術(shù)和行業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，促進(jìn)全球?qū)W術(shù)界和工業(yè)界的交流與合作，其中，關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)正是其中的一個(gè)討論焦點(diǎn)。
3通信網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀
互聯(lián)網(wǎng)與生俱有的開(kāi)放性、交互性和分散性特征使人類所憧憬的信息共享、開(kāi)放、靈活和快速等需求得到滿足。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為信息共享、信息交流、信息服務(wù)創(chuàng)造了理想空間，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為人類社會(huì)的進(jìn)步提供了巨大推動(dòng)力。然而，正是由于互聯(lián)網(wǎng)的上述特性，產(chǎn)生了許多安全問(wèn)題。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)固有的開(kāi)放性、易損性等特點(diǎn)使其受攻擊不可避免。
計(jì)算機(jī)病毒的層出不窮及其大范圍的惡意傳播，對(duì)當(dāng)今日愈發(fā)展的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)通信安全產(chǎn)生威脅。
現(xiàn)在企業(yè)單位各部門(mén)信息傳輸?shù)牡奈锢砻浇?，大部分是依靠普通通信線路來(lái)完成的，雖然也有一定的防護(hù)措施和技術(shù)，但還是容易被竊取。
通信系統(tǒng)大量使用的是商用軟件，由于商用軟件的源代碼，源程序完全或部分公開(kāi)化，使得這些軟件存在安全問(wèn)題。
4通信網(wǎng)絡(luò)安全分析
針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)固有的開(kāi)放性等特點(diǎn)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理人員的安全觀念和技術(shù)水平，將固有條件下存在的安全隱患降到最低。安全意識(shí)不強(qiáng)，操作技術(shù)不熟練，違反安全保密規(guī)定和操作規(guī)程，如果明密界限不清，密件明發(fā)，長(zhǎng)期重復(fù)使用一種密鑰，將導(dǎo)致密碼被破譯，如果下發(fā)口令及密碼后沒(méi)有及時(shí)收回，致使在口令和密碼到期后仍能通過(guò)其進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將造成系統(tǒng)管理的混亂和漏洞。為防止以上所列情況的發(fā)生，在網(wǎng)絡(luò)管理和使用中，要大力加強(qiáng)管理人員的安全保密意識(shí)。
軟硬件設(shè)施存在安全隱患。為了方便管理，部分軟硬件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)留有遠(yuǎn)程終端的登錄控制通道，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)不可避免的也存在著許多不完善的或是未發(fā)現(xiàn)的漏洞(bug)，加上商用軟件源程序完全或部分公開(kāi)化，使得在使用通信網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，如果沒(méi)有必要的安全等級(jí)鑒別和防護(hù)措施，攻擊者可以利用上述軟硬件的漏洞直接侵入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，破壞或竊取通信信息。
傳輸信道上的安全隱患。如果傳輸信道沒(méi)有相應(yīng)的電磁屏蔽措施，那么在信息傳輸過(guò)程中將會(huì)向外產(chǎn)生電磁輻射，從而使得某些不法分子可以利用專門(mén)設(shè)備接收竊取機(jī)密信息。
另外，在通信網(wǎng)建設(shè)和管理上，目前還普遍存在著計(jì)劃性差。審批不嚴(yán)格，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，建設(shè)質(zhì)量低，維護(hù)管理差，網(wǎng)絡(luò)效率不高，人為因素干擾等問(wèn)題。因此，網(wǎng)絡(luò)安全性應(yīng)引起我們的高度重視。
5通信網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)措施及技術(shù)
當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)功能越來(lái)越強(qiáng)大，在日常生活中占據(jù)了越來(lái)越重要的地位，我們必須采用有效的措施，把網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)降到最低限度。于是，保護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)中的硬件、軟件及其數(shù)據(jù)不受偶然或惡意原因而遭到破壞、更改、泄露，保障系統(tǒng)連續(xù)可靠地運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不中斷，就成為通信網(wǎng)絡(luò)安全的主要內(nèi)容。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)非法入侵的監(jiān)測(cè)、防偽、審查和追蹤，從通信線路的建立到進(jìn)行信息傳輸我們可以運(yùn)用到以下防衛(wèi)措施：“身份鑒別”可以通過(guò)用戶口令和密碼等鑒別方式達(dá)到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)權(quán)限分級(jí)，權(quán)限受限用戶在連接過(guò)程中就會(huì)被終止或是部分訪問(wèn)地址被屏蔽，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)分級(jí)機(jī)制的效果;“網(wǎng)絡(luò)授權(quán)”通過(guò)向終端發(fā)放訪問(wèn)許可證書(shū)防止非授權(quán)用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)資源;“數(shù)據(jù)保護(hù)”利用數(shù)據(jù)加密后的數(shù)據(jù)包發(fā)送與訪問(wèn)的指向性，即便被截獲也會(huì)由于在不同協(xié)議層中加入了不同的加密機(jī)制，將密碼變得幾乎不可破解;“收發(fā)確認(rèn)”用發(fā)送確認(rèn)信息的方式表示對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)和收方接收數(shù)據(jù)的承認(rèn)，以避免不承認(rèn)發(fā)送過(guò)的數(shù)據(jù)和不承認(rèn)接受過(guò)數(shù)據(jù)等而引起的爭(zhēng)執(zhí);“保證數(shù)據(jù)的完整性”，一般是通過(guò)數(shù)據(jù)檢查核對(duì)的方式達(dá)成的，數(shù)據(jù)檢查核對(duì)方式通常有兩種，一種是邊發(fā)送接收邊核對(duì)檢查，一種是接收完后進(jìn)行核對(duì)檢查;“業(yè)務(wù)流分析保護(hù)”阻止垃圾信息大量出現(xiàn)造成的擁塞，同時(shí)也使得惡意的網(wǎng)絡(luò)終端無(wú)法從網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流的分析中獲得有關(guān)用戶的信息。
為了實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)上述的種種安全措施，必須有技術(shù)做保證，采用多種安全技術(shù)，構(gòu)筑防御系統(tǒng)，主要有：
防火墻技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)的對(duì)外接口采用防火墻技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行訪問(wèn)控制。通過(guò)鑒別，限制，更改跨越防火墻的數(shù)據(jù)流，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全保護(hù)，最大限度地阻止網(wǎng)絡(luò)中的黑客來(lái)訪問(wèn)自己的網(wǎng)絡(luò)，防止他們隨意更改、移動(dòng)甚至刪除網(wǎng)絡(luò)上的重要信息。防火墻是一種行之有效且應(yīng)用廣泛的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制，防止Internet上的不安全因素蔓延到局域網(wǎng)內(nèi)部，所以，防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全的重要一環(huán)。
入侵檢測(cè)技術(shù)。防火墻保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不受外部網(wǎng)絡(luò)的攻擊，但它對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的一些非法活動(dòng)的監(jiān)控不夠完善，IDS（入侵檢測(cè)系統(tǒng)）是防火墻的合理補(bǔ)充，它積極主動(dòng)地提供了對(duì)內(nèi)部攻擊、外部攻擊和誤操作的實(shí)時(shí)保護(hù)，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受到危害之前攔截和響應(yīng)入侵，提高了信息安全性。
網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)。加密技術(shù)的作用就是防止公用或私有化信息在網(wǎng)絡(luò)上被攔截和竊取，是網(wǎng)絡(luò)安全的核心。采用網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)，對(duì)公網(wǎng)中傳輸?shù)腎P包進(jìn)行加密和封裝實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄?、完整性，它可解決網(wǎng)絡(luò)在公網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詥?wèn)題也可解決遠(yuǎn)程用戶訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)的安全問(wèn)題。
身份認(rèn)證技術(shù)。提供基于身份的認(rèn)證，在各種認(rèn)證機(jī)制中可選擇使用。通過(guò)身份認(rèn)證技術(shù)可以保障信息的機(jī)密性、完整性、不可否認(rèn)性及可控性等功能特性。
虛擬專用網(wǎng)(VPN)技術(shù)。通過(guò)一個(gè)公用網(wǎng)(一般是因特網(wǎng))建立一個(gè)臨時(shí)的、安全的連接，是一條穿過(guò)混亂的公用網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定的隧道。它通過(guò)安全的數(shù)據(jù)通道將遠(yuǎn)程用戶、公司分支機(jī)構(gòu)、公司業(yè)務(wù)伙伴等跟公司的內(nèi)網(wǎng)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)擴(kuò)展的公司企業(yè)網(wǎng)。在該網(wǎng)中的主機(jī)將不會(huì)覺(jué)察到公共網(wǎng)絡(luò)的存在，仿佛所有的機(jī)器都處于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之中。
漏洞掃描技術(shù)。面對(duì)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和不斷變化的情況，僅依靠網(wǎng)絡(luò)管理員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)尋找安全漏洞、做出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，顯然是不夠的，我們必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)安全掃描工具，利用優(yōu)化系統(tǒng)配置和打補(bǔ)丁等各種方式最大可能地彌補(bǔ)最新的安全漏洞和消除安全隱患。在要求安全程度不高的情況下，可以利用各種黑客工具，對(duì)網(wǎng)絡(luò)模擬攻擊從而暴露出網(wǎng)絡(luò)的漏洞。
結(jié)束語(yǔ)
目前解決網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的大部分技術(shù)是存在的，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的要求愈加苛刻，這就決定了通信網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)是一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)持久的課題。我們必須適應(yīng)社會(huì)，不斷提高技術(shù)水平，以保證網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)的順利進(jìn)行。
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