电力系统远动装置能够为电厂提供实时数据,对于加强电力系统信息传递、管理和应用能够起到十分重要的作用。下面是我为大家整理的电力系统远动论文,供大家参考。
摘要:电力系统远动装置能够为电厂提供实时数据,对于加强电力系统信息传递、管理和应用能够起到十分重要的作用。 文章 对电力系统装置进行了整体性的概述以及对远动装置通道运作方式进行了对比,分析了电力系统远动装置中的软件化远动装置以及计算机化远动装置,并对其应用前景进行了阐述。
关键词:电力系统;远动装置;电力监测
中图分类号:TD611 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)29-0042-02
1 电力系统远动装置的概述
电力系统的发电组基础设施、变电站的数量分布以及输电线的组成情况愈加变得复杂,其运行时就需要掌握更多的安全性知识,需要对其可靠性做出必要的保障,为了获得更多经济性、安全性的电能质量,电力调度所需要准确而及时地掌握电力系统的运行状况,因而就会采取一定的信息监测 措施 ,以便对电力系统运行中的数据、参数、主电机工作状况以及断路器的投入状况等进行操作和调节,而适用于调度所和变电所相距较远的远动技术――电力系统远动装置就能够解决这一难题,它可以及时掌握调度所、发电厂以及变电所之间的系统信息,来完成远动操控。
远动装置能够完成遥信、遥测、遥控和遥调等事项,利用远动通道对信息进行传输,电力系统中的远动通道的主要类型有复用电力线高频载波通道以及复用和(专用)有线通道。远动装置的通道通常分为频分制和时分制两种,而多次复用的 方法 能够在更大程度发挥通道的作用。
在我国早期的电力系统远动装置中大都装有遥测量的数据转换器以及标度变换显示设备,通过使用纯硬件逻辑布线式设备对发送端时序系统进行监控,提供有效时间数值,保证电力系统正常工作。而随着电力系统自动化技术水平的不断升级以及计算机软件技术的不断进步,电力系统远程控制技术也得到了提高,远动装置更加体现出了自动化、整体化和信息化。
2 软件化远动装置
软件化远动装置具有很强的灵活性以及适应性,不仅能够实现电力运行系统中相关数据的遥测和遥信,还能够对系统信息数值进行交换、再分配和实时计算。与之相对应的便是硬件逻辑布线装置,这种装置缺乏一定的信息技术,而软件化远动装置可以发挥出类似于计算机软件的功效,通过软件操作来实现通道信息的传递。
但它和计算机软件有着诸多不同的地方,最突出的特征就是软件中的指令系统,通过强化的逻辑判断指令能够将远动装置中的重要信息及时处理掉,在电力系统中得到了十分广泛的应用。软件化远动装置在使用过程中具有以下明显特征:想要使得电力运行指令更加有效,必须对内存设置一些特殊的标志,才能使装置更加准确地进行存取、处理。远动装置在处理的电力系统信息时,要和诸多外设进行信息的交换和处理,诸如A/D转换器、调制解调器以及显示打印设备等,因而在指令设置上要充分考虑系统的方便性和操作上的有效性。
软件化远动装置以其本身具有的远动性、自动性以及电力系统通信控制等功能对近代电力系统工程的开发利用起到了十分重要的作用,其创新性的设计理念具有更强的实用价值,尤其是在以下诸多方面得到了十分广泛的发展与应用:使用软件化远动装置可以将硬件和不同程序的软件结合使用,从而进行模拟远动装置,将各种工作模式简单化;有效而准确地进行实时计算;实现电力系统厂站端自动化功能相结合;实现1∶N远动装置接口功能;通过使用多种类型的通信控制器对电力系统进行模拟远动,实现远程数据通信。
3 计算机化远动装置
计算机化远动装置主要是通过监控和采集电力系统运行中的相关数据来完成远程操作,其系统通常被称为SCADA。计算机化远程监控系统在变电所的终端装有实时监控设备,并在调度端装有以计算机为主的监控机,RTU是电力系统中远方监控的终端设备,主要由微机处理机和信息接口电路组成。
RTU在远动装置实际工作环境中具有体积小、可靠性强等特点,能够对电力电路中的变压器和无功率电源进行遥控监测,并且能对母线的电压以及相关功率的电能进行遥测;对报警电路和断路器进行监视;对断路器的合闸情况进行遥控;对变压器的换接或者断开情况进行遥控监测。由此可知,远方监视和数据采集系统(SCADA)具有信息采集、传送和处理等多种系统功能,对于远程操控电力系统自动化起到了重要作用。
计算机化远动装置具有以下显著功能:(1)信息采集功能:RTU能够将电力运行系统中的电流电压模拟量以及开关工作量、脉冲量进行数据采集和监测,然后由厂、站端经过专有的信息通道送至调度端;(2)采集功能的扩展:SCADA装置可以对电力系统中的相关数据以及电量值进行采集,并将事件的顺序记录下来;(3)信息传送功能:通过使用新型1∶N的接发模式将更多的电力系统信息进行多次转发;(4)信息处理功能:能够对通信范围内的信息进行压缩、循环传送和不同信息格式的转变;(5)使计算机和电厂的连接端口实现自动化;(6)实现自动诊断功能。
通过使用计算机化远动装置能够对电力系统相关数据的采集以及实现远程操控起到重要作用,还能够将电力系统发电厂站当地的常规控制系统和远程操控系统很好地结合起来。现代电力系统大都设有多层次的控制系统,因而不同信息环节上的远动装置在其分层控制系统中就拥有不同的显示地位以及自动化、信息化水平,而其对应的显示功能也有着明显的不同之处。计算机化远动控制装置以其本身的灵活性和较强的适应性能够对不同层次、不同阶段的的远动装置进行监控。
计算机化远动装置的另外一个显著特点就是能够根据用户的不同需求对各个阶段的自动化水平进行调度、监测,并建立一定的功能划分模块和总线方式的连接方案,而用户也可以根据自己的需要进行调整,使其符合不同的发展阶段和安装场所,从而提高计算机化远动装置的适应性。远动装置的一大发展趋势就是将多功能性质的计算机模块化合在一起,实行多样化 操作系统 。
4 电力系统远动装置的应用前景分析
随着电力系统的不断扩展以及电能生产技术的不断更新,也只有科技含量更高的电力远动装置才能使电力系统更加稳定。电力系统远动装置的目的就是为了实现电力系统中主要实时信息数据的传递与交换,而计算机科学尤其是微型计算机的迅速发展给远动技术提出了更高的挑战,只有将电力系统和计算机科学有效地结合起来才能得到更多有用的数据信息资源。
计算机调度监测远程操控系统在电力企业方面得到了十分广泛的应用,比如在一些煤炭电力系统中,很多坑口电厂形成了独特的发配电系统,通过使用计算机联网式的统一管理模式提高了电力调度的整体水平,为电力系统的稳定运行提供了切实可行的保障。有很多类型的企业已经将计算机化调度系统应用到了各个生产部门,并对其进行了统一式的管理,因此在实际远程化生产中起到了积极作用。
通常情况下,生产现场离调度中心比较远,而积极采用远动技术能够将信息更加准确地传输、控制,通过使用远方监控和数据采集系统(SCADA)可以加快自动化管理进程,取得良好的效果。在电力系统远动装置技术不断更新的过程中,通过和相关计算机软件技术的结合,一定可以提高电力系统的远程控制水平。
参考文献
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【摘要】随着现代化进程的加快,人们对电能的需求也在不断的提高,这就需要不断提高电力系统自动化的技术。远动控制技术是实现电力系统自动化的过程中必不可少的,因此对远动控制技术的了解和研究,是对电力系统自动化技术加强与提高的必要步骤。本文对远动控制技术及原理稍作介绍后,阐述了远动控制技术在电力系统自动化过程中的应用。
【关键词】电力系统,自动化,远动控制
电力系统自动化运行主要是通过融合通信技术以及远动控制技术等进行,其中,远动控制技术的应用,并不仅仅是对故障位置进行准确的判断,并且还可以进行有效的分析电能的消耗与质量以及负荷等,所以,可以说远动控制技术是实现电力系统自动化运行的重要部分。
一、远动控制技术
远动控制技术主要是由调度、控制端和执行终端组成的,以完成遥控、遥测等技术,以保证电力系统运行的稳定性和可靠性。首先,从终端根据调度需求采集系统的相关数据和参数,通过对所获取系统的运行状况进行分析判断之后,反馈命令给执行终端,从而操作设备以及进行相关参数的调整,实时的完成测控任务。由此可见,变电站与调度、执行终端直接信息的传递都是由远动控制设备来实现的。其主要模块有两部分,一是集中监视模块,是用于正常情况下监视系统运行的合理性,如果系统出现故障,则会及时处理;另一个模块是集中控制模块,是工作人员利用远动设备实现电力系统的遥控和遥调,这样不仅可以提高了系统运行的效率,还减少了人力成本。
远动系统的基本功能有遥测、遥信、遥控和遥调。遥测是远程测量的简称,是指应用通信技术传送被测变量的测量值。遥信,又称为远程信号,应用通信技术完成对设备状态信息的监视。遥控是应用通信技术完成改变运行设备状态的命令,又称为远程命令。遥调是指对远程的设备进行远程调试。远动系统的功能根据电力系统的实际需要仍在不断地发展扩大,在保证远方设备正常运行的同时要便于维护。
二、远动控制技术的原理
一般的远动控制过程主要是由远动信息的产生、传送以及接受三个方面的命令组成,由发送端设备通过远动控制信道进行信息的传送从而产生远动信息命令,接收端设备执行命令。远动控制系统与自动化系统之间在结构上的主要差别是信道,所以,信道中传输的命令必须要通过特殊的设备进行转换。由于这方面结构的因素,远动控制系统易收到外界的干扰,其运行的可靠性会收到影响。为了保证电力系统的正常运行,就必须建立一套自身运行可靠的远动控制系统,主要实现“四遥”功能,通过遥测和遥信来采集运行参数和状态量信息,并根据特定的通讯协议传给调度中心,调度中心通过遥控和遥调把更改运行状态和调整运行参数的命令下发给远动执行的终端。
三、电力系统自动化中远动控制技术的应用
1、数据采集技术的应用
在电力系统中运行的设备都是属于高电压和大功率的设备,所以,要利用变送器来对这些高电压、大功率的设备的运行参数进行转换,从而远动控制装置才能对这些数据进行处理,将其转化成TTL电平信号,模拟信号利用A/D技术转化成数字信号,从而实现遥信信息的编码以及遥测信息的采集。要利用光电隔离设备对遥信量的传送进行采集,并且在遥信数据帧中将对象状态中的二进制编码写进去,利用数字多路开关输出到接口电路。将电压电流信号用CT、CP和传感器获取后,由滤波放大环节将高次谐波去除,送入取样保持环节同步采集,用A/D转换所获得的与信号源同步的信号,送入高级环节中,从而实现数据的采集。
2、信道编码技术的应用
电力系统自动化中,远动控制信道编码技术主要涉及信道的编码和译码,以及信息传输协议等内容。必须要通过信道传输到调度控制中心,才能使所采集到的信息被使用,受信道易受干扰的局限,为了保证信息的抗干扰性,必须对信道进行编码和译码。在电力系统自动化中,所采用的编码和译码主要是线性分组码,线性分组码中多采用循环码。
3、通信传输技术的应用
调制和解调是电力系统自动化中远动控制通信传输技术主要涉及的两种技术,电力系统利用自身电力通讯的网络资源,可以通过卫星、微波、光缆以及载波等多种通信方式来构建电力通讯的专用网。目前电力系统自动化系统中,主要是利用电力线的载波和光纤通讯形式来进行通信传输,电力线载波的数据通信的实现主要是在信号发射端中进行编码后形成基带信号,利用电力线上的高频谐波信号作为载波信号,通过多种调制技术把基带信号转换为模拟信号,之后以电流和电压的形式,随着电力线进行通信传输;同时,在接收端上,利用解调技术把转换后的模拟信号还原成数字信号。电力系统自动化正是利用调制解调器的调制-解调技术来实现远动系统的数据通信。
随着光纤传输技术的不断升级,其可靠性也随之提高,光通道设备造价也随着降低,在全国范围内形成电力系统自动化控制光纤传输网络,这种新型的通信传输网络会很快取代传统技术,成为主流。电力系统将计算机技术、通信技术以及控制技术相结合,利用了电力系统自身的设备,通过远动控制技术成功的实现了调度自动化,完善了电力系统的建设,从而实现了电力系统调度的自动化。
结语:随着我国科学技术水平的不断发展和提高,电力系统的规模不断的扩大,自动化系统的应用更加广泛,在融合了计算机和通信以及控制等技术之后,电力系统自动化通过远动控制技术在完成电力系统调度自动化的同时也提升了系统的智能化以及交互性。并且,由于计算机、通信以及控制等技术的不断发展,电力系统自动化除了包含运行和管理方面以为,还涉及到了系统先进性和经济性等方面。因此,我们可以看到,远动控制技术在不断发展和完善之后必会成为电力系统自动化发展的坚实基础。
参考文献:
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在未来的发展中,数据通信网络也将不断数字化、智能化以及综合化,帮助人们掌握更多信息。下面是我为大家整理的数据通信 毕业 设计论文,供大家参考。
《 网络编码的数据通信技术研究 》
摘要:随着现代通信技术的发展,社会对网络数据通信的质量要求不断提升,如何在现有的数据条件及网络资源下提高数据通信质量,是当前网络通信研究人员所面临的一项重要课题。而网络编码技术的出现和应用,为此类问题提供了有效的解决途径。笔者对基于网络编码的数据通信技术进行分析和研究,以提高网络通信质量,仅供业内人士参考。
关键词:网络编码;数据传输;网络通信
网络编码技术的出现和应用是现代通信技术领域内的一项重要变革,一定程度上改变了以往通信网络的数据传送模式和处理方式,减少信息传输过程中无用信息的产生,有效提升了网络吸纳和输出信息的数量,为数据通信质量的提升奠定了坚实基础。在现代社会发展形势下,网络编码技术在数据通信领域内发挥着重要作用。
1网络编码概述
网络编码的基本原理
网络编码在数据通信技术中,对网络结点输入和输出的关系进行了准确定位,当中间节点具备编码条件后,能够对所接收到的数据按照一定方式实现编码处理,直至传送至后续节点。后续结点的处理则具有一定可控性,不论是否进行编码都能够发挥其实际应用价值,若在必要情况下需要进行编码处理时,则应对所接收的信息再次进行编码后方可传输,并反复编码反复传输,最终保证编码信息达到目的结点。针对目的结点对信息进行准确译码后,方可对最初结点所发出的基本信息进行获取和判定。
网络编码的构造 方法
在进行网络编码组合的过程中,依据何种方式实现所接受数据的编码组合是当前相关领域内人士所面临的一个重要问题。基于当前网络编码构造的实际情况来看,不同的网络编码形式在具体表现方式上往往存在一定差异,尤其是在编码系数选择方式以及分组编码操作方式等方面,其表现更为明显。线性网络编码以结点对所接受的数据分组普遍实行线性编码组合型操作,以促进编码工作规范有序开展。当前编码系数在选择方式上存在差异,将网络编码构造分为两种,一是确定性网络编码,二是随机网络编码。确定性网络编码构造方式具有一定特殊性,主要是依据某一种算法对编码系数进行计算,而随机网络编码是依据伽罗符号进行随机选取以确定编码系数,通过对两种方式进行对比分析可知,随机网络编码构造方式的灵活性较强,在实际应用中能够取得比较理想的网络编码质量和效率。依据网络系统实际运行过程中编码实现方式的不同,可以将编码分为集中式网络编码和分布式网络编码。其中,集中式网络编码在对整体网络拓扑形式进行准确把握的基础上,依据整体网络情况对相应的编码系数进行合理分配和布局,以提高网络编码的有效性,但就实际情况来看,一旦遇到拓扑变化较大的情况,集中式网络编码则难以有效应对,此种情况下导致集中式网络编码在实际应用中不免存在一定局限性。而分布式网络编码的应用,在对网络系统内局部拓扑信息进行掌握后便可实现相应编码操作,相关实践研究显示,分布式网络编码在数据通信技术中具有良好的应用效果。
网络编码应用网络数据传送的研究
一是网络编码复杂度降低研究。现阶段最主要的问题就是怎样在提高网络编码效率的同时降低网络编码的复杂程度,还有就是在网络编码实用化的过程当中,逐渐控制网络编码的复杂程度,减少网络编码需要的额外计算量,从而降低系统实施成本。二是数据传送可靠性研究。现阶段对网络数据传输可靠性的网络编码研究主要是根据多径路由展开的,这也在一定程度上为网络编码中的数据传输提供了可靠性。因此,在多跳动态的网络环境当中,分析研究提高网络编码数据传送的可靠性具有很大的现实意义。
网络编码在数据通信技术中的应用
通常情况下,网络编码是指通过编码与路由信息的有机转换以达到技术目标,网络编码是现代数据通信技术领域内的新技术,将系统所接收到的数据流进行合理重组和排列后,基于不同路径实现多元数据的重新组合,通过对编码系数的有效利用,以实现数据的科学化处理,最终实现原始数据的有效还原。网络编码技术在数据通信技术内的有效应用,能够在一定程度上提升通信容量,改善通信质量,将数据通信领域内原有的网络层次与现代化网络有机融合,通过各自应用价值的有效发挥以及二者之间的协调配合,转变数据通信技术的数据处理方式,推进数据通信技术的现代化发展。也就是说,网络编码技术在数据通信技术领域内具有良好的应用价值,促进大量数据信息有序传输,并且实际传输的效率和稳定性能够得到有效保障。网络编码技术的有效应用,促使网络数据单词数据信息传输的顺利实现,信息传送量明显增加,这就明显减少了传送次数,改善网络运行质量,提高网络数据传送性能,从整体上促进宽带利用率的提升,改善能量资源的利用率,切实增强 无线网络 通信的安全性。因此,在现代社会科学技术不断进步的今天,基于网络编码的数据通信技术正不断实现跨越式发展,将会成为未来通信技术的重要发展趋势,值得加以进一步研究和推广应用。
2基于网络编码的数据通信技术分析与研究
基于网络编码的路由协议
基于网络编码的数据通信技术分析和研究显示,基于网络编码技术的路由协议的优化设计具有一定特殊性,作为网络数据传送分析与研究的重要内容,其对网络数据传送性能具有重要影响。基于网络编码的路由协议为网络编码的实现和合理应用提供可靠基础,通过将网络编码与路由协议有机统一,促进高层次的描述的形成,此种情况下,为网络系统的创新以及网络设备的科学化设计提供了可靠的理论依据,推进数据通信技术的现代化发展。就网络编码的路由协议的实际应用情况来看,其主要体现在独立路由协议的网络编码和编码感知的路由协议两方面,以是否存在主动编码机会为主要区分依据,判断路由协议是否可以创造更多编码机会,从而对相关编码机会进行有效利用,以提高数据通信的质量和效果。
基于网络编码的网络协议结构
当前,基于网络编码的数据通信技术主要基于网络层方面,随着网络编码与路由协议的有机融合,促使网络编码协议结构中的其他协议层得以不断深入,但是,与传统的网络数据传送模式相比,网络编码的内在特性存在一定独特性,在将网络编码引入到现有的网络数据传送协议后,极易出现新的网络编码问题,包括兼容性有限以及网络编码对网络协议层次结构的内在影响。在未来网络编码的数据通信技术发展过程中,此类问题能够在一定程度上为后续网络编码研究提供可靠的基础,促使网络编码与现有网络协议实现有机融合,提高网络数据传送性能的有效性和可靠性,促进网络编码在数据通信领域内实际应用价值的有效发挥。
基于网络编码的数据传送性能保证机制
在标准的网络环境下,网络数据传送极易受到网络拓扑结构的易变性和数据传送的突发性等因素的影响和作用,导致网络数据传送不稳定,甚至出现分组丢失以及数据传送延时等问题。因此,基于网络编码的数据通信技术应依据网络实际运行状态,探讨数据传送性能保证的编码策略方法,最大程度上提高数据传送的可靠性,避免数据传送延时情况出现。相关学者研究表明,采用多速率编码机制并利用不同链路的数据执行相关决策机制,有助于降低网络编码对数据传输的影响,使数据传送延时问题得以有效控制,在未来发展过程中,相关解决方案仍有待进一步探索。
基于网络编码的数据传送模型
构造算法的提出,为网络编码的成功构造以及保证网络各节点成功解码数据奠定了可靠的基础,在实际应用中,算法的复杂程度较低,易于部署应用。当前,网络编码的码构造算法主要有线性网络编码和随机网络编码等,就编码机制设计的实际情况来看,其中比较常用的是线性网络编码,基于网络中间节点对接收到的不同输入链路信息实现线性组合,进而将组合的数据进行转发。就线性网络编码的实际应用情况来看,其主要包括指数时间算法、多项式算法以及随机网络编码算法等比较典型的码构造算法。而随机线性网络编码方案往往具有相对独立的网络拓扑结构的灵活性,因此,线性编码运算形式具有简便性,可以提高数据通信质量和效果,在实际编码过程中大多采用随机线性网络编码构造方案。
3结语
通过对基于网络编码的数据通信技术进行分析和研究可知,当前我国网络编码在实际应用中仍处于初级阶段,在方案设计以及复杂编码的简化上有待进一步完善,以降低网络编码的复杂度,减少协议运行开销,促进数据通信技术应用过程中各项问题的有效解决。在未来的研究中,应不断加强网络编码的数据通信技术创新,从而更加广泛地应用于社会各个领域内。
参考文献
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《 高铁数据通信网路由的完善 措施 分析 》
一、简介IS-IS协议运用原理
在铁路数据通信网协议中,其中作为NSAP的主要地址格式。其AA代表私网的地址;其B1,B2作为设备归属自治域的号码后两位数组。我们都明确了解,广铁集团的AS值为65115,所以B1B2的值为15;其设备的Loopback地址在转换后所得到,我们以怀集站AR01为主要例子,将转换Loopback的地址之后,可得到010000000162,再每4位进行分段,也就是。这就我们就会得到怀集站的AR01最后的NASP是。
二、概述IS-IS协议工作过程
根据IS-IS链路状态中的路由协议规定,在分享和交换链路状态信息时,需要建立起相应的邻居关系,这也为链路信息的交换和分享打下坚实的基础。其中IS-IS主要是运用IIH报文,才能建立起相应的邻居关系,如果接口启用了IS-IS协议,这就需要将IIH报文立即发出[1]。在建立邻居关系之后,各邻居之间会分享同步链路数据库中的信息,在LSDB之中,包括很多链路状态基本信息,这些信息会被封锁在链路状态数据报文信息总,简单来讲,同步LSDB也就是对LSP的同步。IS-IS中,运用链路状态数据报文,部分队列报文PSNP3种或者完整队列号报文CSNP,这两者都需要在规定的时间内,完成链路状态数据库信息的同步。但是PSNP以及CSNP,都需要应用到数据库同步中,但CS-NP中,包括了PSNP中却只包括LSDB的部分信息,但是LSDB中全部LSP的摘要基本信息。
三、优化和调整方案
我们以贵广高铁的数据通信网络工程的实际状况为主要例子,并且结合IS-IS协议原理与铁路通信网建设标准相结合,这样可对广高铁数据通信网进行调整,在调整之后,可解决所存在的一些问题。因为其他冗余链路的Metric值,可设置为1024,并且考虑到贵广铁路通信网络的结构特点,可以引导业务流量共同分担负荷,需要将汇聚层以及接入层的全部链路的Metric值设置成为1024,这样就能将不同站点的业务流量,转发到不同链路层之中,进一步提高网络的性能。修改的具体方法,是在广州南站DR04的佛山西站AR01的GE3/1/1端口以及DR04的GE5/1/1端口中,执行isiscost1024level-2命令,然后不断调整Metric值。
四、优化验证结果
在修改之后,并且在查看怀集站路由表后发现,在通往广州南站的DR03,其下一地址为POS2/1/4,同时Cost值也再不断转变,去往广州南站的DR04下一跳为RAGG1,或者POS2/1/4。在调整参数后,可深入研究调整后的参数变化值,其路由器下端行口的数据流量也发生明显的变化。五、结语总而言之,在设置数据通信网路参数时,不但要考虑到铁路规范的具体要求,而且也需要结合工程建设实际情况,深入分析和研究对网络拓扑结构的设计,根据工程实际情况,科学合理对数据流量加以引导,分担好负荷,这样才能促使数据通信业务的稳定、有序运行。
《 GPRS网络下无线数据通信系统设计分析 》
【摘要】随着GSM应用范围的不断扩大,其在数据传输效率、频谱利用率等方面的缺陷逐渐暴露,而GPRS网络在分组交换技术的作用下,不仅可以有效的弥补GSM的不足,而且在通信费计算方式方面更加合理,为跨地区接入提供了可能,所以基于GPRS网络的无线数据通信系统越来越受到关注,在此背景下,本文针对GPRS网络的无线数据通信系统结构设计展开研究,为推广GPRS网络的无线数据通信系统的应用范围作出努力。
【关键词】GPRS网络;无线数据通信系统;设计
前言
移动台MS、BSS基站子系统、SGSN和GGSN是GPRS网络的主要构成,其在运行的过程中,GPRS与GSM基站先实现有效的通信,然后由基站将GPRS分组向SGSN传送,在SGSN和GGSN通信后,后者对具体的GPRS分组完成处理过程,将处理结果向对应的网络传输,而无线数据通信系统通常依托无线网络实现通信功能,其需要相应的设备、模块、服务器和网络结构,所以对基于GPRS网络的无线数据通信系统的设计研究,需要结合GPRS网络运行原理和无线数据通信系统构成进行。
1基于GPRS网络的无线数据通信系统的设计思路
现阶段将固定且合法的IP地址直接应用于用户数据中心、将存在固定且合法的路由器应用于不存在合法IP地址的用户数据中心、将动态IP地址直接应用于用户数据处理中心、利用专线直接将用户数据中心与GPRS网络相连接四种方案均可以实现网络数据传输;而MobiteehModule模块设备在GPRS网络总应用可以实现太网向GPRS网络的转换、串口向GPRS网络的转换、串口向以太网的转换,为多台计算机同时访问GPRS网络资源、远程无线联网、用户终端对计算机网络资源共享等三种功能的实现提供了可能,所以在针对基于GPRS网络的无线数据通信系统进行设计的过程中,只要针对通信接口、通信协议和通信策略三方面进行具体的设计,即可以推动基于GPRS网络的无线数据通信系统功能的实现。
2基于GPRS网络的无线数据通信系统的设计过程
通信接口设计
通常情况下无线数据通信系统要实现其无线数据传输的功能,需要利用M2M模块向数据发出数据请求和发送数据的数据下发接口和数据上报接口;需要服务其主动发送命令所需的远程控制接口;服务器对相关结构状态参数进行设定和查询所需的接口;模块以检测规则为依据提出相关警告的警告监测接口、利用M2M模块相服务器发送非文字信息的接口以及模块自身对手机短信实施收发的短信通道接口,所以在针对基于GPRS网络的无线数据通信系统接口进行设计的过程中要保证以上类型的接口均存在[1]。
通信协议设计
只有无线数据通信中心和远程终端双方能够共同理解某种语言,才能保证无线数据传输的实现,这种语言即通信协议,所以在设计的过程中要对通信协议进行针对性的设计,通常其需要对无线数据通信系统的功能进行描述或反映,笔者设计的通信协议为表示层、业务逻辑层和数据层相互独立的C/S结构,并将重心和远程中观信息交互功能独立设计为消息代理模块,这对提升无线数据通信系统反映的灵活性和功能的扩展性等具有积极的作用,而且对提升业务逻辑系统的运行效率和整个系统的安全性也具有较显著的效果。需要注意的是此通信协议在应用的过程中会使原本存在的网络传输差异被人为忽视,为GPRS网络无线数据传输提供平台,换言之其只针对应用层进行定义。在无线数据通信中心和远程终端的信息交互过程中考虑到GPRS网络支持IP协议,所以经UDP协议应用于MA和RTU网络层通信过程中,但考虑到其安全性,需要在请示消息发出后立即出现对应的应答消息,在请示消息发出但并未获取应答消息后应及时重发以此保证通信过程的可靠性[2]。考虑到GPRS网络以流量作为收费的主要依据,所以在通信协议交互消息的过程中以数据传输量相对较少的二进制格式或XML格式为主,以此节省成本,通常情况下其交互消息由通信前导标识、协议类型、服务器ID、模块ID、总计包数、当前包索引、所述包组、内容等结构构成。
通信策略设计
通常情况下通信策略针对GPRS非确认发送、可靠发送但需手机短信确认、可靠发送不需确认、图像发送不需确认等情况编辑相应的策略。具体设计结合系统的相应程序进行确定和更改。
3结论
通过上述分析可以发现,以GPRS网络为基础的无线数据通信系统在通信设备基站等方面具有广阔的应用空间,GPRS网络运行原理和无线数据通信系统构成决定,在具体设计的过程中需要针对通信的接口、协议、通信策略等多方面进行,任何方面存在设计缺陷,均会影响无线数据通信的正常实现。
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信道编码技术及电子系统工程应用的探讨论文
根据信道编码理论及编码、译码方法和技术的发展,结合工程实际从理论到实践进行了简要的阐述。
随着信息及信号传输技术的发展,应用电子领域也随之扩大并得到发展。通过对信源编码、信道编码、编码的方法,以及对压缩后的信息进行纠错编码,以抗击信道、网络及传输过程的误码或数据丢失,即信道编码问题的系统认识与理解对实际工程应用具有重要的意义。从电子系统工程的应用角度,对相关知识的理解与应用体会更为深刻。在此,就实际应用中贯穿其中的相关知识及带来的思考与启发扼要介绍。
一、信道编码理论及编、译码问题
衡量任何一个信号通信系统性能优劣的基本因素是有效性和可靠性,有效性是信道传输信息的速度快慢,可靠性是信道传输信息的准确程度。在数字通信系统中,信源编码是为了提高有效性,信道编码是为了提高可靠性,而在一个通信系统中,有效性和可靠性是互相矛盾的,也是可以互换的。我们可以用降低有效性的办法提高可靠性,也可以用用降低可靠性的办法提高有效性。而纠错编码,即信道编码问题是重点。
(一)编、译码问题
信道编码是以香农第二定理和香农第三定理为理论支持。在错误控制编码方面,主要是纠错线性分组码与非分组的卷积码。对于线性分组码,采用增加冗余码作为监督码,这样编出的码具有一定的检错和纠错能力。在译码方面,根据最大似然法译码,判断码的汉明距离,找到汉明距离最小的码,那就是在发送端传输过来的码。编码是一个比较抽象的概念,采用矩阵的描述方式表示编码,将输入的信息序列与生成矩阵相乘,那么就可以得到编码后的符号。在译码方面,通过奇偶校验矩阵就可以检测译码是否正确。
(二)关于卷积码
卷积码是编码不一样的领域,因为这种码在判决时用到过去的信息,也就是说,它是需要记忆的。这也就是卷积码得名的由来。卷积码的编码器由一个移位寄存器和相关逻辑电路组成,对每一个进入的信息帧,编码器都产生一个码字帧。当然,还可以画编码器的状态图,比较直观表示编码器根据输入情况而变化。根据状态图可画出网格图;由网格图很容易地知道卷积码的距离,这是卷积码译码的一个依据。卷积码用一个生成多项式矩阵表示,在编码方面极为方便,编码操作可以简单地描述为信息量矩阵与生成矩阵的乘积。而更加严谨、方便地表达,则需要生成函数。通过修改状态图,很容易得到生成函数。对生成函数的级数展开,可以很直观地得到汉明距离和输入路径的信息,最后还可以知道给定汉明距离全零路径的数量。
(三)Turbo码和LDPC码
Turbo码与LDPC码是两种性能接近香农极限的信道编码。Turbo码在低信噪比的情况下,性能比其他编码要好。Turbo码的优良性能在非实时数据通信方面被广泛采用。Turbo码是分组码和卷积码的“准”混合物。Turbo码有并行级联卷积码、串行级联卷积码和混杂级联卷积码三种不同的排列。因为有交织器的存在,所以编码器的纠错能力很好。LDPC码是一类可以用非常稀疏的校验矩阵或二分图定义的线性分组码,其特点是:译码算法具有线性复杂度可采用并行迭代方式,具有译码自校验特性,在高信噪比条件下能有效降低译码复杂度,提高误比特率性能;可以满足高性能信号通信要求。LDPC码以最低的复杂度提供了最好的性能。这意味着在同等性能情况下, LDPC码的复杂度只有Turbo码的1/4。与Turbo码相比,LDPC码尤其是非规则LDPC码具有非常出色的性能,优于迄今为止已知的其它编码方式。LDPC码与其它编码相比还有一些独特的优点:译码可以完全并行,因此可以获得更高的译码速度;译码器的复杂度大幅降低;译码是可验证的;非规则LDPC码具有天然的不等错误保护能力。
二、从信道编码定理看编、译码方法的发展
(一)信道编、译码方法的多样性
信道编码的'核心是“纠错”;信道编、译码的最终目的是实现信道与信号通信系统在可靠性指标下的优化。其方法是纠错编码,即抗干扰编码。奇偶校验码是一种检错分组码;由此原理派生出改进的:水平奇偶校验码、垂直奇偶校验码、群计数码等。定比码是一种只能发现错误的简单检错码,且需通过反向信道系统方能实现抗干扰。而重复码是前向纠错码,也是一种最简单的纠错码,实际应用较广泛。而由汉明码引出的线性分组码是一种具有线性代数关系的编码。在实际应用中,为得到希望的码长和信息位长度,将信息位缩减而得到原码的缩短码。在汉明码的基础上增加一位监督元,则产生增余汉明码或扩展汉明码,使纠错能力得到提高。而由完备码产生的完备译码、非完备译码,则反映了分组码的纠错能力是全部用于纠错,还是部分纠错检错。循环码是线性分组码中重要的一类码,从应用角度其编码与译码电路较为简单,易于实现;且编、译码方法方便、成熟。
(二)信道编、译码方法的发展过程与启示
不难看出,信道编码的方法是丰富多彩的。也是渐进发展,逐步完善的过程。由此可见,理论指导是发展的方向。对信道编码的理论支撑及方向的指引,使得信道编码方法沿着丰富而日臻完善、接近而趋于极限的方向发展。从这一发展过程可以看出,任何一种新的或衍生的方法,都是有局限性的。但这种局限和不完善性,并不会阻碍新的方法的产生和发展。旧的矛盾解决的同时,新的矛盾又会出现。正如,纠错检错能力的提高,对信息进行错误保护,以抵御信道或网络等信息传输过程的干扰所产生的误码或数据丢失的同时,也将使编码及信息传输效率降低。由于信道编码增加了数据量,其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价。因此,不同的编码方式,其纠、检错的能力不同,编码效率(信息传输效率)也有所不同。
三、从工程应用实例看理论支撑点
(一)智能住宅小区建设中信道编码技术的应用
在工程中首次接触的,应用于数字电视地面广播(DTTB)的编码调制方案中,涉及到:以多级分组乘积码代替传统的串行级联编码结构,提高了频谱效率;同时采用一种多分辨率星座图,可在一个DTTB信道中提供3种级别的服务.在接收端采用基于MAX—LOG—MAP准则的迭代Turbo译码算法以获得可靠接收。仿真结果表明,在视觉门限BER=3×10-6处,高优先级码流的比特信噪比约为7dB,适用于高可靠性的服务.中优先级和低优先级码流可支持室外固定接收。由此,也加深了对并行级联卷积码的反馈迭代结构的理解。
(二)网络编码与网络安全
在网络工程中,接触到多址信道中联合网络编码和信道编码的设计方案。该方案利用LDPC码和网络编码的线性特性以及软输入软输出模块设计,不仅减少了编译码的复杂度,而且提高了编译码效率。同时,了解了网络——信道编码分离定理,以及该定理成立的条件,即当网络中的信道是确定型广播信道时,分离定理不成立。而信道安全编码与网络安全编码同样重要,又有所区别。信道编码问题,其核心是对传送的信息进行错误保护,以抗击信道或网络等信息传输媒介所带来的误码或数据丢失。而网络中的通信安全是网络编码研究的重要课题之一,网络安全编码更侧重于网络使用者信息及使用的安全层面。网络编码技术的发展可以大幅度提高网络的吞吐量。
四、结束语
专业技术的专长与拓展并存,这是专业技术发展的必然趋势。身处信息时代,信息科学是研究信息的获取、传输以及应用的科学,是信息资源与技术开发及其推广应用的理论基础,是信息技术及信息产业的核心。通信工程、电子信息工程、计算机科学、计算机应用等众多应用技术与信息科学、信息技术及信息产业息息相关。信道编码从理论上要解决理想编码器、译码器的存在性问题,即解决信道能传送的最大信息率的可能性和超过这个最大值时的传输问题;同时构造性的编码方法以及这些方法能达到的性能界限。筒言之,通过信道编码器和译码器来实现的用于提高信道可靠性的理论和方法。
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