信息通信方式范文

导语：如何才能写好一篇信息通信方式，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】电能信息；采集；通信方式

随着现代电子技术、通信技术及计算机网络技术的发展，电能信息采集系统得到不断完善与应用。采集系统可以远程采集配变和用户电能表的在线和离线数据，并将数据显示在主站端，方便调度人员监控线路负荷情况，适时地调控供电情况，减少停电次数，提高供电可靠性。采集系统中选择合适的通信方式显得尤为重要。建立合适的通信网络可以为采集系统提供技术保障。

电能信息采集通讯系统包括远程通信和本地通信。远程通信网络的作用是完成主站系统和现场终端间的电能信息的传输，远程通信网络距离较远，传输距离可以达到数百千米的范围。本地通信的主要任务是实现现场终端和现场设备仪表之间的数据传输。远程通信和本地通信的结合实现整个通讯系统的信息传递。

1、远程通信

远程通信技术主要包括红外通信技术、Modem通信技术（包括电话线通信，GSM/GPRS/CDMA无线通信等）；以太网通信技术；光纤通讯通信技术等。

目前电量远方采集系统种类较多，其设备实现方式和技术不一样，应用范围和环境也不一样，各自具有自己的优势和缺陷。另外，随着通讯技术和计算机技术的发展，各种远方通信新技术也不断涌现，例如以太网通信技术、超窄带（UNB）电力载波通信、无线扩频通信等。

（1）GPRS方式

GPRS是通用无线分组业务的缩写（General Packet Radio System），通常称为2.5G。目前通过升级GSM网络实现。称之为2.5G是比较恰当的。GPRS的实际速度典型值远远达不到理论速度，为14.4K-43.2K（上下行非对称速率）左右。

通过GPRS网络通信技术，将采集到的电能信息实时地上传到具有智能化分析的上位机，实现对线路的监测。

由于GPRS方式存在通信费用问题，且可靠性受到通信网络的限制，因此目前主要作为一种补充方式。

（2）GSM短消息的电能量采集系统

基于GSM短消息的电能信息采集系统主要包括三个部分：（1）局端通信计算机，也可称之为上位机；（2）GSM短信采集器；（3）采集终端：智能电能表。这三个部分可以分为两层结构：上层机构包括上位机和采集器，两者之间的数据通信采用星型网络，通过GSM网络收发短信，实现上位机和GSM采集器之间的信息传送。底层结构指的是采集器和智能电能表之间，其通信方式可以按下面介绍的485通信等方式进行选择。

GSM采集器的主要功能包括以下几个方面：（1）抄表功能；（2）执行用电监察功能；（3）短消息数据处理；（4）报警功能。

（3）选择原则

具体选择通信方式需要考虑以下因素：1）通讯性能需要满足应用的要求。在考虑性能要求时需要考虑到：通信的数据量、通信带宽及通信的可靠性；满足大量用户的用电信息采集和管理要求，同时保证通信稳定可靠和信息安全；2）根据本地区地理环境和地貌环境的要求，选择适应性比较强的通讯方式，特别是选择无线通信方式时，需考虑当地的环境是否满足；3）需要考虑建设成本和运行维护费用，提高通信网络的综合经济效益及长期运行维护费用。

2、本地通信

本地通信技术主要包括小功率无线发射装置现场通信技术；小型大功率无线电台远程无线通信；RS485总线通信技术；低压电力线载波通信技术等。

（1）RS485总线方式自动通信系统

RS485总线方式主要包括为单RS485总线方式和双RS485总线方式两种。其中单RS485总线方式主要用于城市居民小区和较密集的商用楼，双RS485总线通信方式适用于城市较分散的商业用户和居民用户。

单RS485总线通信系统优点主要体现在技术简单、成熟，易于实现，通信可靠性高；在采用这种通信方式时，一般采用多块表集中抄收的方式，这样不仅降低了每户成本，同时也降低了整个系统造价。双RS485总线通信方式由于采用了双RS485总线结构，其特点体现在数据传输速率高，可靠性高，为了提高脉冲传输的可靠性，一般在电能表内设置了RS485转换模块。

目前，使用的485通信一般都是双极性的A、B线通信方式，这种方式可以满足电能信息采集的要求，保证数据传输的稳定性和准确性。但是双极性的通信方式存在一个弊端：双极性线给网络的组建和调试工作增加了工作量，假如现场总线有极性接错的地方，则造成数据不能传输，而且排查维修比较麻烦。为了解决这个问题，可以选用无极性485芯片，这样可以避免这些问题。

RS485通信方式的缺点包括以下几个方面：（1）现场施工布线工作量大；（2）通信网线易遭到破坏，而且故障点不易查找；（3）通信容易受到雷击和过电压的影响，破坏通信质量。

（2）低压电力线载波通信系统

影响电力线载波传输质量主要有两个因素：一是电力网络的阻抗特性及其衰减，另一个是噪声的干扰。第一个因素制约着信号的传输距离，第二个因素决定着数据传输的质量。

由于用户的用电设备包含大量的配电变压器和变频设备，低压电力网的通信容易受到这些设备产生的噪音的干扰，严重影响载波传输通道的环境。故需要选择合适的载波技术减少随机噪声、频谱噪声或者工频噪声产生的干扰。目前常用的载波技术包括基于FSK调制技术、扩频技术及过零技术等。基于FSK的调制技术的特点主要表现为采集模块成本低，容易实现，但抗干扰和抗谐波能力较弱。基于扩频技术的采集模块的特点主要体现在：具有宽带传送的扩频技术提高了系统的抗干扰能了，使得整个系统的可靠性相应提高。在实际应用中，无论采用基于FSK调制技术还是扩频技术等，都需要考虑不同电网结构及对应的不同变化的负荷需要而选择合适的通信方式。

电力线载波通信系统的主要特点包括以下几个方面：（1）充分利用电力线资源；（2）不需要重新布线；（3）成本低，经济效益好。

电力线载波通信系统的缺点主要包括以下几个方面：（1）局限性：高频载波信号传输范围只能限制在一个台区域内，不能实现跨台传输信号，如果想跨台传输，需要借助其他通信手段；（2）低压电缆本身的结构、介质和负荷的变化会造成载波信号容易受到干扰，无法实现全天候电能表可靠抄送，只能通过中断等其他技术方法解决；（3）单表模块的尺寸和成本限制了模块可靠性和稳定性的进一步提高，从而影响到整个系统性能的提高。

电力线载波通信技术以电网为载体，稳定性与电网拓扑结构、电网阻抗有关。目前，节能变频技术的广泛应用，使得电网阻抗会发生变化，对载波通信方式影响较大。

（3）选择原则

本地通信需要考虑以下几个因素：1）工程施工，本地通信首先要考虑的是现场施工工作量便于工程实施；2）运行维护工作量；3）通信可靠性，主要考虑通信成功率和通信稳定性，在通信过程中，主站发出的指令必须满足能可靠执行并且能保证长期稳定。

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一、常用通信方式

（一）短波通信

短波是指波长在10～100m，频率在3～30MHz的无线电波。短波通信包括通过电离层反射的天波传播模式和沿地面传播的地波模式2种传输模式。其中地波传播模式中的地波信号随着传输距离增长衰减很快，只适合通信距离短，中间障碍物少的地形。而水情自动测报系统一般位于多山或需要长距离通信的地区，因此一般选择天波模式。

采用短波方式的典型系统有甘肃碧口水电厂水情自测报系统和广西麻石水电厂水情自动测报系统。这2个系统由于流域地形复杂，如果采用超短波则需要建设多级中继，投资成本加大，维护困难，因此选择了短波与超短波混合组网方式。碧口水情自动测报系统规模为1:8，其中6个遥测站为短波组网。麻石水电厂水情自动测报系统规模为1:16，其中只有坝上和坝下采用有线方式传输信号，其余均为短波方式传输信号。

（二）超短波通信

超短波是指波长在1～10m，频率30～300MHz的无线电波。超短波通信方式是在水情自动测报系统中运用最为广泛的一种通信方式，因为其技术成熟、故障处理简单、运行成本低，在对系统进行通信方式选择时备受重视。

采用超短波方式的典型系统，如新疆伊犁恰甫其海水库水情自动测报系统，规模为15:2:2，对六角尖中继的依赖性很大，六角尖站承担系统内凤阳山中继和其他测站的信号转发功能，如果出现故障，则在中心站将无法收到任何测站数据。因此，在这种情况下，必须考虑采用双中继、热备用或冷备用等方式提高系统的可靠性。

目前，全国有90%以上的水情自动测报系统采用超短波方式，这种通信方式在流域面积不大、流域地形较好的地区是一种比较有优势的组网方式。

（三）有线通信

目前采用有线通信方式组网的水情自动测报系统，基本上是利用电信部门提供的公用电话网（PSTN）。

采用有线方式的典型的系统如浙江珊溪水利枢纽和三峡水利枢纽水情自动测报系统，珊溪系统组网规模为12：3（12个遥测站、3个中心站），系统中心站与测站之间采用星形结构，可使遥测站单独出现故障时不会影响其他测站通信。3个中心站之间采用链接形式，保证所有中心站内数据的唯一性。三峡水利枢纽水情自动测报共81个遥测站，其中56个遥测站选用PSTN作为系统主要通信方式，实现PSTN/Inmarsat双信道。平时正常工作采用PSTN方式传输数据，在PSTN无法传递数据时，测站自动启动海事卫星（Inmarsat）实现数据传输。

（四）卫星通信

卫星通信是20世纪90年代后期开始广泛使用在水情自动测报系统的一种通信方式，频率范围在300～300GHz。卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波，在2个或多个地面站之间进行的通信。目前运用在水情自动测报系统中的卫星主要Inmarsat、VSAT卫星系统和我国自行研制的北斗通信卫星。卫星通信最理想的工作频率在4/6GHz波段附近，该频段带宽较大，工作频率较高，天线尺寸也较小，有利于成熟的微波中继通信技术。

1．VSAT卫星系统。VSAT卫星通信技术是20世纪80年代兴起的，我国主要是采用亚洲2号通信卫星收集水情信息。

在我国使用VSAT通信方式的系统并不多，典型系统如广西柳州市水情测报系统和尼洋河水情测报系统，其中柳州市水情测报系统为混合组网，系统规模为2:10:62（2个中心站、5个卫星中继站、5个超短波中继站、32个卫星遥测站、30个超短波遥测站）；尼洋河水情自动测报系统规模为3:9（3个中心站、9个卫星遥测站），中心站采用计算机局域网方式联网。

2．海事卫星。海事卫星（Inmarsat）属于全球性系统，建设初期主要服务目的是海事遇难救险。随着Inmarsat—C投入使用后，水利部门也开始逐步采用该卫星提供的服务。Inmarsat—C系统由4颗工作卫星和7颗备用卫星组成，可靠性非常高。

目前许多已建的或将建的系统基本上采用Inmarsat—C卫星。典型的系统如贵州乌江流域水情自动测报系统和吉林云峰水电厂水情自动测报系统，其中贵州乌江流域水情自动测报系统共有49个卫星遥测站，4个中心站，中心站之间采用VSAT卫星组成局域网。云峰水电厂水情自动测报系统规模为1:12（1个中心站、12个遥测站）。

3．北斗卫星通信。北斗卫星系统是我国自行研制、自主经营专为我国服务的卫星导航系统，由2颗工作卫星和1颗备用卫星组成，属于区域性系统，2002年1月开始运行。

利用该卫星的典型系统有陕南水利雨量监测速报系统和重庆江口水情测报系统。其中陕南水利雨量监测速报系统包括67个雨量站、14个中心站，特点是采用并行工作体制，将雨量数据同时发往14个中心站进行处理，减少中间环节，充分利用系统资源。重庆江口水情测报系统由17个雨量站、6个水位站和1个中心站组成。

（五）移动通信

1．短信息方式（SMS）。短信息业务是GSM系统为用户提供的一种使用手机或GSM模块接收和发送文本消息的服务。每条短信息最多包含160字母或70个汉字。

使用该方式的典型系统如浙江省防汛水情自动测报系统和江西万安水电厂水情自动测报系统，其中浙江省水利厅在全省建立上百个基于GMS短消息的水情遥测站，通过GMS网络建成全省统一的防汛水情自动测报系统。江西万安水电厂在条件合适的位置建立GMS短消息遥测站，规模不大，但是具有一定的参考价值，因为该系统集超短波、卫星和GMS短消息为一体进行混合组网，系统规模较大（1:4:55）。

2．GPRS方式。GPRS是GSM系统网络中以分组技术为基础的传输系统，它能为用户提供高达160kbit/s的数据速率，目前基于GPRS的水情自动测报系统并不多，但是应用前景比较好。

使用该系统的典型系统有厦门市水文自动测报系统和广州市三防遥测系统。其中厦门市水文自动测报系统由1个中心站、3个水位雨量站、2个水位站、18个雨量站组成，采用自报和中心站召测2种工作方式。广州市三防遥测系统控制全广州7435km范围内的水文遥测任务，采用GPRS方式实时传输水情信息。

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(1.南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室，江苏 南通 226019；2.中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室，中国 北京 100190)）

【摘要】专用短程通信协议（DSRC）为实现对车辆的实时、动态和智能化管理提供了技术规范，是智能交通系统（ITS）的核心技术之一。本文基于基带信号产生和信道仿真仪器N5106A、矢量信号发生器E4438C和信号分析仪N9020A等Angilent测试仪模拟真实环境因素，讨论了面向DSRC通信的信道模拟和测试平台，结果表明在类似的信道作用下，信号接收质量存在一定的随机性，在帧结构的保护时隙范围之内，可以通过均衡消除延时的影响。为ITS系统的设计提供了参考。

关键词 智能交通；交通专用短程通信；信道仿真

基金项目：南通大学自然科学项目（13Z021）。

作者简介：殷晓敏（1984—），女，汉族，南通大学，助理研究员，主要研究方向射频微波测试。

金婕（1978—），女，汉族，南通大学，助理研究员，主要研究方向为通信算法与数字集成电路设计。

孙玲（1976—），女，汉族，南通大学，副教授，主要研究方向为射频集成电路设计与测试技术。

0引言

近年来，智能运输系统（ITS：Intelligent Transportation System）已成为世界交通运输领域发展的重要方向和前沿研究课题[1-2]。ITS系统的核心技术之一就是适用于交通领域车路信息交换的短程通信（DSRC：Dedicated Short Range Communications）系统[3-4]。自2007年以来，国际标准化组织陆续了面向ITS应用的车用电子无线通信标准体系[5-7]，在IEEE802.11a的基础上形成针对车载通信特殊环境的IEEE802.11p标准[8]。

由于在高速移动的车载环境下，车车（VTV：Vehicle-to-Vehicle）通信信道是非静止信道，因此，DSRC通信信道不仅具有传统蜂窝系统的特点，更具有其特殊性。针对交通专用短程通信系统特点，建立准确的信道模型对于系统仿真来说是十分重要的。本文基于Agilent N5106A基带信号发生器与信道仿真器，搭建了面向DSRC通信信道的测试平台。

1DSRC系统概述

DSRC是ITS系统一种高效的无线通信机制，目前主要应用于ITS中的不停车收费（ETC）和道路口的车辆信息采集。相比于Wi-Fi、WiMAX等无线通信技术，DSRC在数据传输速率、延迟时间、通信距离和移动性等特性方面有比较折衷的考虑，并且具有支持双向传输、点对点、点对多点通信等特点，表1给出了DSRC技术与它们的特性比较[9-10]。

用于DSRC技术的频率资源共有75 MHz，划分成7个10 MHz的信道，如图1所示。其中，中间的信道用于控制信道，发送广播消息或者控制信令；第一个信道分别用于碰撞避免、车间通信等；最后一个信道用于长距离、大功率的通信；频率最低的5MHz作安全空白，剩下的4个信道为服务信道。由图可见，802.11p的物理层的工作在5.8~5.9GHz附近，还保留了用于服务的信道；相邻的两个信道通过协商后可以当作一个20 MHz的信道使用，但其通信的优先级别要低些。使用10 MHz较小的带宽,一方面是为了增加在车载环境下对多径传播的抗衰弱能力，减少了多普勒的散射效应，另一方面增加的警戒间隔也减少了多路径传输所造成的码间干扰。

2信道特性仿真

通信系统的信号传输质量与信道的性能密切相关，与光纤等有线信道相比，无线信道处于开放的电磁环境中，更容易受到衰落、干扰、噪声等多种因素的影响。而DSRC通信信道除了具有一般无线信道的特征外，还存在快速移动等特有情况。典型的DSRC通信有路车通信(R2V)和车车通信(V2V) 两种方式。R2V是指车辆和路边设备进行通信，属于移动设备和固定设备的通信过程。V2V是指车辆和车辆之间进行通信，属于移动设备之间的通信。充分掌握DSRC系统无线信道的特征，可以为提出改善系统通信质量的技术方案提供参考，从而保证R2V和V2V通信的可靠性。

2.1仿真测试平台结构

基于Agilent N5106A基带信号发生器与信道仿真器搭建的面向DSRC通信信道的仿真测试系统如图2所示。N5106A具有120MHz的调制带宽，能够模拟各种通信信道。本仪器配备了8路实时衰落仿真器，支持的信道衰落类型包括Rayleigh、Pure Doppler、Rician、Suzuki等，多普勒功率谱频谱形状有classical 3db，classical 6db，flat，rounded，jake classical和jake rounded。由图2可见，该系统还包括了一台矢量信号发生器E4438C和一台信号分析仪N9020A，E4438C和N5106A之间的控制信号通过LAN口连接，数据信号通过数据总线（Digital Bus）传输。

测试系统如图2所示。首先使用Agilent的N7617B Signal Studio软件生成符合IEEE 802.11p协议的理想基带信号数据文件，该数据文件经过N5106A产生基带信号，并通过信道模拟器得到包含信道特性的基带信号。N5106A产生的信号通过Digital Bus输入信号发生器E4438C，由该仪器将基带信号调制到5.9GHz的载波上，经过射频输出端输出到信号分析仪N9020A进行分析。

2.2仿真测试实例

DSRC系统信道模型如表2所示。图3至图6给出了不同信道条件下信号的测试结果。其中，图3为信号通过白噪声信道后产生的星座图，其中EVM（误差向量幅度）为-27.62dB，CPE（同相位误差）为0.903%rms。由于车车通信，可能存在直射路径，因此图4给出了信号经过信道3模型，即在单径莱斯分布的作用下，多普勒频移为1345Hz，路径损耗为-14.2dB，K因子为5.7时的测试结果，结果表明，此时EVM上升为-3.047dB，CPE上升为6.938%rms，说明在该种信道作用下，信号的接收质量显著下降。图5给出了信号经过信道7模型，即在单径瑞利衰落，多普勒频移为1522Hz，路径损耗为-27.9dB时的测试结果，此时，EVM为-16.791dB，CPE为5.542%rms。图6给出了信号经过信道11模型，即信号在单径瑞利衰落，多普勒频移为1562Hz，路径损耗为-27.9dB时的测试结果，图中EVM为-16.065dB，CPE为1.455%rms。比较图5和图6，说明了在类似的信道作用下，信号接收质量存在一定的随机性。另外，这两条路径的延时分别为400ns和700ns，在帧结构的保护时隙范围之内，因此可以通过均衡消除延时的影响。

3小结

本文搭建了面向DSRC应用的无线信道仿真和测试系统，介绍了系统的工作流程和测试方法，根据DSRC信道模型，给出4种典型信道的测试结果。本文工作为ITS系统设计提供了参考。

参考文献

［1］王笑京,沈鸿飞,马林,等,编.中国智能交通系统发展战略[M]. 人民交通出版社, 2006

［2］H. D.Lee, M.G.Kim, C.H.Kim, S.Hong. A Temperature-Independent Transmitter IC for 5.8-GHz DSRC Applications[J].IEEE Transactions on Regular Papers: Circuits and Systems I, 2008 6(55):1733-1741.

［3］Roberto A.U.,Gulielmo A.M..Wave:a tutorial[J].IEEE Communications Magazine, 2009, 47:126-133.

［4］陈联连,孙玲.基于开关电容阵列的5.8GHz全集成LC压控振荡器设计[J].微电子学与计算机,2012,29(5):152-155.

［5］Intelligent Transportation Systems Committee. IEEE Trial-Use Standard for Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE), 2007[S].

［6］IEEE P802.11p/D5.0, Nov. 2008,Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Amendment 7: Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE)[S].

［7］IEEE Std.802.11-2007,Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications, IEEE Std. 802.11, 2007[S].（下转第27页）

（上接第26页）［8］金纯, 柳兴, 万宝红, 周晓军. IEEE 802.11p: 车载环境下的无线局域网[J]. 通信技术, 2009, 42(01): 323-325.

［9］范庆彬, 孙健淞, 牟红光.DSRC技术及其通信机制的研究[J].电信科学, 2010, 8:99-101.

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关键词：城市轨道交通；信号系统；CBTC

Abstract: Urban Transit system is an extensive use of public transport, and its security is directly related to the personal safety of commuters. The signaling system is to ensure the safety of the train, comfortable, run by high-density technology and equipment, its reliability and security continue to improve and perfect, so as to effectively guarantee the safe operation of the rail transportation. In this paper, the design of Urban Transit signal system and CBTC is analyzed。

Keywords: Urban Transit; signal system; CBTC

中图分类号：U239.5 文献标识码：A

1轨道交通系统信号系统

城市轨道交通信号系统是保证列车安全运行，实现行车指挥和列车现代化运行，提高高效运输的关键系统设备。城市轨道交通信号系统一般由列车自动控制系统（Automatic Train Control，ATC）组成。ATC系统由列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，ATS）、列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，ATP）和列车自动运行系统（Automatic Train Operation， ATO）三个子系统组成。

由列车自动防护系统来完全保证行车安全。列车自动运行系统可以完成列车站间自动运行、定位停车、接收控制中心运行指令从而实现列车运行速度的自动调整，使整套信号系统能够满足列车高速和高密度运行的需求。

2 CBTC信号系统

基于通信的列车自动控制系统CBTC（communication based train control system）是一种连续的列车自动控制系统，采用高精度的列车定位，独立于轨道电路，连续、大容量、双向车-地数据通信，车载及轨旁处理器能够实施安全功能的信号控制系统。ATS子系统包括中央至车站的数据传输子系统，通常分布在运营控制中心OCC (operation control center)及车站。ATP/ATO子系统包括车-地传输子系统，ATP子系统设备由联锁和列控设备组成。ATP/ATO子系统设备分布在车站、轨旁及列车上。

2.1 CBTC系统的列控原理

基于系统确定的列车移动授权、列车运行的速度、列车运行的线路等数据，CBTC系统实现对列车的控制。CBTC系统对列车的控制是由地面设备和车载设备共同完成，其基本原理如下：

（1）地面设备（轨旁设备）周期性地接收本控制范围内所有列车传来的列车识别号、列车位置、列车运行方向和速度信息，通过计算确定各列车的移动授权，并向本控制范围内的每列列车周期性地发送移动授权(安全防护点)的信息。由前行列车的位置及运行速度来确定移动授权，随着前行列车的移动，移动授权将逐渐前移。

（2）车载设备接收到由地面设备发送的列车移动授权信息以及列车运行的最大限制速度命令、线路技术参数、紧急制动的建立和反应时间等数据，根据这些数据计算出列车的紧急制动触发曲线和紧急制动曲线，从而控制列车在紧急制动曲线下运行，以确保列车的运行安全。

2.2 CBTC系统的闭塞原理

在CBTC系统中，基于对最大运行速度、制动曲线和线路上相邻列车的动态位置计算出列车间的安全间隔距离。因为列车频繁的向地面设备发送其位置，地面设备频繁的向列车传送更新的移动授权信息，系统对列车的定位分辨率可以达到10m以下的精度。随着前行列车的移动，后续列车运行的移动授权的范围总是实时变化。基于相关区段的最大允许速度、在安全制动距离范同内安全地靠近前一列车尾部最后一次确定的位置，车载设备制定列车的运行曲线，从而尽可能缩短追踪列车的运行间隔。将随前行列车的运行位置和运行状态而变化追踪运行列车间的安全间隔距离的闭塞方式称为移动闭塞。

信号系统通过在车载和地面设备之间连续和高速的数据通讯来实现移动闭塞。在CBTC系统中，随前行列车的移动，列车从地面设备获得的移动授权的目标点总是变化，其后续列车运行的安全保护停车点总是在前行列车占用的闭塞分区轨道电路入口的前方。从而移动闭塞信号系统可大大缩短运行间隔，提高列车的运输效率。

2.4 CBTC系统的分类

随着数据通信技术的快速发展和应用，以及城市轨道交通对信号系统设备标准化的要求，通用数据通信系统快速应用于CBTC系统中，CBTC系统的车-地信息主要有交叉感应电缆环线、漏泄电缆、漏泄波导管和无线电台等传输媒介。

采用交叉感应电缆环线作为车-地数据通信媒介，车-地间直接通过电磁感应方式交换信息。采用漏泄电缆、漏泄波导管、无线电台作为传输媒介的车地数据通信系统，一般采用通用的无线扩频通信技术，因此CBTC系统按车-地数据通信媒介可分为：

（1）基于交叉感应电缆环线的CBTC系统，即CBTC-IL(inductive loop)；

（2）基于无线扩频通信技术的CBTC系统，即CBTC-RF(radio frequency)。

基于交叉感应电缆环线传输车-地信息的CBTC-IL系统有传输特性好，抗干扰能力强等优点。基于交叉感应电缆环线传输方式的缺点：需要在道床上安装感应电缆环线，受土建安装条件限制；数据传输速率比较低；数据传输需采用专用通信协议。

基于漏泄电缆、漏泄波导管、无线电台传输车地信息的CBTC-RF系统，其车-地间的无线扩频传输采用通用的IEEE 802.11系列标准，无线扩频传输是将要传输的数据信号转换为无线信号，当接收方接收到无线信号后将其还原为数据信号，数据信号和无线信号间的转换由无线网卡来实现。

3 CBTC应用现状及存在的问题

CBTC系统中采用当前先进的计算机技术和数据通信技术。与基于轨道电路的传统信号系统相比，CBTC信号系统有自动化程度高、轨旁设备少、运营能力大、高安全性和高可靠性等特点。其优点还有不与牵引供电争轨道，有利于牵引供电设备的合理布置；不需要在轨道上安装设备，易于形成疏散通道。正是由于CBTC系统的诸多优势，其开发和应用正在朝着互联互通和兼容性的方向发展，代表着城市轨道交通信号系统的发展方向。目前国内城市轨道交通信号系统选型采用CBTC信号系统作为主流制式，在轨道交通建设和改造过程中得到了广泛应用。

目前国外厂商都在结合工程实践不断完善CBTC系统，开通投入商业运营的线路并不多。开通和运营过程中主要存在以下技术问题，需要在今后的研制和工程实施中加以解决。

（1）由于CBTC系统中的列车定位和移动授权依赖于无线信息传输。如果某列车或地面某点发生无线通信中断或故障，就会失去对列车的定位，将对运营造成较大的影响，而且故障处理将比原来的轨道电路系统复杂。因此一旦发生通信故障时，如何保障行车安全和减小对运营的影响是一个技术瓶颈。为此绝大多数采用CBTC系统的工程都配置了后备信号系统，以解决上述问题。

（2）目前CBTC系统采用的IEEE 802.11系列的WLAN标准使用的是一个开放的无线频段。该频段不限制其他用户使用，因此用户较多时容易造成相互干扰。特别是在高架开放区段，抗外部干扰问题也是一个技术难题。

（3）从地面的一个AP切换到另一个AP时，列车信息传输会有中断，导致了一定程度的丢包现象，如何提高信息传输的可靠性也有待继续研究。

3 结束语

随着我国城镇化过程的不断深入，城市交通拥堵和环境问题与城市现代化发展的矛盾日益尖锐。城市轨道交通作为一种大容量、环保的交通方式，逐步成为解决此类问题的关键。CBTC系统为保障城市轨道交通运营的安全和高效至关重要。随着各大城市轨道交通基础设施的建设，CBTC系统将得到更大的完善和更广泛的应用。

参考文献

[1] 杜平.城市轨道交通信号系统的发展[J].铁道通信信号，2010，46(5).

[2] 周富彬，范永华.探析城市轨道交通信号控制系统[J] . 民营科技，2010(10).

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关键词 电力工程；电力抢修监控调度系统；通信方式

中图分类号TM73 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）82-0205-02

0 引言

当前，我国城镇化发展步伐逐渐变快，电力配电建设数量和范围不断增多，对其的合理有序管理也成为一项极大的挑战。通过制定配置一个全能型的、安全可靠的、具备领先技术的配电地理信息系统CIS完善电力通信管理，防止出现过多的电网事故，电力抢修监控调度系统的建设则成为一项迫在眉睫且极具必要性的任务。GPS的工作原理是通过导航卫星对地球上的物体进行跟踪，测量其时间和空间距离，从而完成对物体的定位。

1 全球定位系统主要特点

无时间和空间限制，任意时间和地点为用户提供准确的三维位置，能够拥有最精确的时间数据和最快速的反馈时间，且天气和人为对其影响极少；具备极高的定位准确率。使用单机定位即可保持精度≥15m，若使用差分方式定位，则可突破米级到毫米级[1]。结合配电地理信息系统（CIS）和全球定位系统（GPS）对电力抢修车辆进行全程监控，对安装有定位系统的修理车辆采集到的所有数据传输至配电信息系统，配电信息系统对数据进行分析，CIS调出调度功能，通过电子地图显示的发生异常和故障的车辆的地理位置、故障问题程度做分析，提出解决方案并进行指挥，对故障车辆进行抢修帮助。

2 当前的各种通信通道方式

2.1 频段800MHz的无线集群系统

常见使用800MHz 集群的行业主要为一些大型且内部使用专网的机构，如公路铁路、公安交警、电力活力等系统。这种通道优点在于一次性组建完成，缺点是长期不更新的设备损坏老化，重新购买的设备价高且数量少、无从寻找，通信质量无法满足需要且效率低。

2.2 无线电台

由于无线电台防干扰能力较弱，其230频率的工作频率使受寻呼台在工作时受多种因素的影响，常造成通信效果极差，质量无法满足需要，如城市高层建筑物和山脉阻隔等。同时，无线电台的投资比较大，且相近之间需要安装的设备较多，若出现同一时间较多车辆在同一地点出现，则其检测速度和效率将无法满足监控调度需要的数量、速度和质量。因此，无线电台目前国内使用较少。

2.3 蜂窝数字分组数据CDPD（Cellular Digital Packet Data）

CDPD网是一种类似蜂窝式的移动通信设备，组建成网络的移动性的无线数据通信网，它的优点在于短小方便，只需在车辆上安装一个无线调制解调器，即可不受车辆时速的影响正常上网。且其在处理突发性和较小的报文以及移动通信的终端有很大的有效性。但是目前由于3G系统的广泛普及，使原来仅在国内几个大城市如长沙、上海等使用的 CDPD网市场更加不济，未来发展市场渺茫，目前仅有公交在使用。

2.4 全球移动通信系统 GSM（global system for mobile communications ）

GSM相对其他通信通道有明显的优越性：（1）安全性强。GSM通信系统性能包含对数据的校验和错误数据包重新发送的功能，因此，在出现问题是能够及时处理，且错包重发的功能使系统错误引发的错误警报无法形成，避免错误的报警造成人力资源浪费；（2）效益好。GSM网络先进在以覆盖全球，因此使用这一通信方式可以减少网络建设支出，且输出的短信息在网络范围内无需支出话费；（3）覆盖面积大。全球移动通信系统是为全民服务的通信系统，因此在电力监控运行过程中不受漫游等范围的影响，目前少数大中城市（如、深圳）在使用GSM。

2.5 通用分组无线服务技术GPRS和码分多址CDMA

这两种通信方式属于现在最具效率的3G系统，具有高效率、耗能小、强信号以及收费合理的优势，这两种方式将成为未来电力抢修监控调度的主要通信方式[2]。

3 GPS系统的工作原理分析

整个系统的构成部分有：无线通信系统（GSM无线电话网）、监控中心、车载单元（GPS接收24颗卫星数据）。

3.1 监控中心组成部分

主要有路由器以及GSM移动通话管理机，主要工作原理为：路由器通过已设的通道接收车载单元发回的GPS信号定位数据信息，监控中心进行分析后下发调度命令。为了保证车载单元数据传输的可靠性，需在GPS监控中心和GSM交换中心装置通信配备软件（短信息服务系统 SMSC），两处通信管理设备相互合作、协调，保障车载单元调度工作的顺利进行。

3.2 监控中心模块组成

组成模块有：1）消息模块。对短消息分析处理，定位物体信息和状况；2）人机接口，监控人机接口的主要人机关机交接部分；3）中心数据库。包含车胎信息、人网单位信息等各种存储信息，供查询所用；4）web地图服务和因特网接入服务，主要为用户提供查询服务。监控中心模块结构（见图 1）

3.3 车载单元结构

一般车载单元完成工作流程所需设备有：终端主机、通话手柄、GSM和GPS天线、报警按钮、电池、无线遥控、耳机等。一般标准工作电压为24V或12V，实际浮动为9V~6V（DC）。电流在400mA~600mA之间浮动，根据工作或是通话状态适度调整；GPS功过频率控制在1575.42MHz左右，且在差分状态下为≤5m，无差分状态时，定位精度需在20m以下；接收板的电源使用安全牌25mA，5V DC；极限速度545m/s，极限加速4g[3]。系统的整体网络拓扑结构组成见图 2。

4 结论

通过使用GPS通信方式在电力抢修监控调度的管理过程中，能够对车辆故障及时反映、及时处理，保障电网的安全和数据的可靠。本文通过分析列举几种通信通道，其中，重点分析GSM网，明确GSM通信和GPS定位在今后的电力抢修监控中值得推广使用。

图 2 整体网络拓扑结构组成

参考文献

[1]卫栋，宁静.计算机技术在电力系统自动化应用发展[J].科技与企业，2012，6(17)：112-113.

篇6

关键词： 蔡氏电路； 混沌同步； 保密通信； 加法器

中图分类号： TN918?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）21?0074?04

0 引 言

混沌保密通信在国际上起源于20世纪90年代初期，目前已成为信息科学界关注和研究的热点之一。混沌信号有着优良的特性，如宽频带、复杂性、正交性等，对保密通信有非常重要的意义。实现利用同步的混沌进行保密通信的基础是需建立一个同步的混沌系统 [1]。

在Multisim仿真平台上建立两种不同的蔡氏混沌保密通信系统。在通信系统的发端加入要调制的信号，把要传输的信号调制进系统产生的混沌信号中，利用混沌系统的同步系统，在接收端会产生和驱动系统同步的混沌信号，通过加在接收端的减法器解调出原信号。

1 蔡氏混沌同步的仿真研究

混沌同步是指从不同的初始条件出发的两个混沌系统，随着时间推移，他们的轨迹逐渐一致并保持下去。同步的方法有多种，主要有驱动?响应同步、输出反馈同步、自适应同步、脉冲同步等。同步是实现通信的关键条件。混沌掩盖保密通信应用驱动?响应同步法[2] 。

图1是驱动?响应同步方式的原理图[3]。

由图2得驱动电路和响应电路都处于蔡氏双卷吸引子的状态，从图2（b）的波形看出两波形跟随性很好，能够实现混沌同步，蔡氏混沌能够用于保密通信系统。

2 两种不同的混沌通信系统的仿真对比

首先在Multisim中建立一种基于传统蔡氏混沌的混沌同步通信系统，系统采用驱动?响应控制法，电路原理图如图3所示。接着在Multisim中建立基于环形蔡氏电路的混沌通信系统[5]，电路原理图如图4所示。在两个系统中分别加入方波信号，输入和输出波形如图5所示。 在图3中信号通过一个电压跟随器加入驱动系统中，被调制进系统产生的混沌信号中，称之为信号输入方法二。图4通过一个加法器输入信号，称之为方法一。

从图5（a）输入和输出的波形可以看出对于第一个通信系统，波形有幅度上的失真。从图5（b）看到第二个通信系统，在输出信号的上升沿和下降沿有过冲现象。基于传统蔡氏的通信系统电路简单，电路中有一个可调的电阻[R]，通过调节电阻[R]来实现通信系统的保密性。基于环路蔡氏混沌的通信系统有两个独立可调的分岔参数电阻[6]，这样通过改变两个电阻及环路系数，都能改变电路，这样一来，电路的可变性大大的提高了。因此，基于环路蔡氏混沌的保密通信系统的性能要优于基于传统蔡氏的通信系统。

在混沌通信系统中加入信号的方式有多种，这里分析本文中用到的加入信号的两种方式，如图6所示。

基于环形蔡氏的系统的输入和输出波形

图7（a）为基于传统蔡氏混沌的保密通信系统采用方法一加入信号的系统交流小信号分析，图7（b）为该系统用方法二加入信号的系统交流小信号分析。图7（c）为基于环形蔡氏混沌的通信系统用方法一加入输入信号的系统交流小信号分析，图7（d）为该系统用方法二加入信号的系统交流小信号分析。

对比图7（a）和（b），得到对于传统蔡氏混沌保密通信系统用方法一加入信号时，系统的频域传输特性较好。对比图7（c）和（d）可以看出，环形蔡氏混沌保密通信系统中用方法一加入信号相比方法二加入信号，该系统的频域传输特性更好。同时，观察并分析对比图7（a）和（c），就很容易解释图5（b）中输出信号出现的过冲现象。综上用方法一加入信号，系统的性能更好一些。

3 结 论

蔡氏混沌系统能够用驱动?响应控制法来实现系统的同步。建立的基于环形蔡氏混沌的通信系统的保密性和系统的高频传输特性优于基于传统蔡氏混沌的通信系统。在蔡氏混沌通信系统中用加法器加入信号的方式优于没有加法器加入信号的方式。

参考文献

[1] 姚洁.混沌保密通信的发展与研究[J].廊坊师范学院学报，2012，12（1）：38?41.

[2] 邹恩，李祥飞，陈建国.混沌控制及其优化应用[M].长沙：国防科技大学出版社，2002.

[3] 瞿少成.混沌同步技术在保密通信中的仿真研究[J].华中师范大学学报，2008，42（4）：553?556.

[4] 禹思敏.混沌系统与混沌电路：原理、设计及其在通信中的应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[5] 高见芳.一种蔡氏硬件电路系统的研究[J].电子设计工程，2011，19（17）：117?119.

[6] 禹思敏，丘水生.一种语音混沌保密通信方案的研究与硬件实现[J].通信学报，2002，23（8）：105?112.

[7] 关兴平.混沌控制及其在保密通信中的应用[M].北京：国防工业出版社，2002.

[8] 宫蕴瑞，朱建良.基于仿真电感的蔡氏混沌电路的实验研究[J].哈尔滨理工大学学报，2005，10（4）：78?80.

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【关键词】 农田 监控系统 通讯技术 信息传输 数据

一、引言

农作物的生长、发育和产量形成，同农田环境各因素之间有着密切的关系，尤其是土壤墒情和农作物生长关键期的气象参数，其中温度和湿度影响农作物的发育速度，光照影响作物的光合作用。

通过合理的调节这些因子，可以有效的增加农作物的产量或降低极端情况对作物产量的影响。通过获得土壤墒情和农作物生长关键期的气象参数并进行远程传输，可为农作物的精细化生产和产量预估提供坚实的数据支持，有效提高农田管理的信息化和自动化水平。

二、 各种通讯技术的对比

1、通信技术的快速发展，为农田信息化管理提供了一个良好的平台和技术支持。从最初的模拟信号方式全面升级到数字信号方式，通信的方式也越来越多元化。根据信号传输介质，农田信息传输方式可分为有线通信方式和无线通信方式，在有线通信方式之中，RS485、CAN总线通信方式和基于掌上电脑的通信方式是其主要形式，已被应用于农业机械多传感器集成和农田信息采集。

无线通信方式可分类为长距离通信（GSM、GPRS等）和短距离通信（蓝牙、ZIGBEE等）。显然的，由于有线通信方式传输距离有限、布线难、不易维护等局限性在农业监测领域得不到广泛应用，因此，采用无线通信方式成为进行远程监控的首选。

分析这几种通信方式，蓝牙、ZIGBEE和RFID等无线传输方式因为传输距离的不足主要用于温室环境监控、农业物流识别等方面；而无线广播系统等传播的是模拟信号并且单向传输，显然不适合应用于精准农业系统；专用数据传输网能达到通信要求，但是费用过于昂贵，工程过于庞大，可操作性太差；其它方式中无线局域网只能覆盖小范围地方，并且短波电台也是费用昂贵；而采用无线传感器网络[3]，需要考虑节点携带能量，以及传感器网络的部署和监测及覆盖与连接的关系等方面问题，如果能量供应和相应的协议问题得不到解决，通常会导致网络崩溃。

三、通讯技术的原理及选择

GSM 是一个蜂窝型网络，可以运行在不同的无线电频率上，目前工作的两个主要频段分别是 900MHz 和1800MHz，其中 GSM900 频段的双工间隔是 45MHz，有效带宽是 25MHz，载频数为 124 个，每个载频拥有 8 个信道；GSM1800 频段的双工间隔是95MHz，有效带宽是 75MHz，载频数为 374 个，每个载频拥有 8 个信道。作为 GSM 技术的延续，GPRS 技术[4]应用 TDMA 信道，不必使用现行无线通信应用所需的中介转换器，就可以实现通信连接和数据中速传输。

在 GPRS 分组交换的通信过程中，无需提前分配信道建立连接，而是根据到达的数据包头信息临时寻找信道进行数据发送，这种共享使用信道的方式可以实现信道资源的合理利用。

四、方案设计与实现

数据信息传输模块的硬件包括CP1L-M30DT-D、CP1W-CIF01、GPRS DTU。监测区内农田环境数据信息经由相应的传感器模块采集和CP1W-AD041模拟量接收模块的AD转换，并将转换后的数字形式的数据信息存储到CP1LM30DT-D的数据存储区（DM）。CP1W-CIF01模块可以扩展CP1L-M30DT-D的功能，使CP1L-M30DT-D实现RS-32C数据通信，从而实现CP1L-M30DT-D模块与GPRS DTU模块的连接和数据通信，再由GPRS DTU模块将数据信息经无线网络上传至上位机。

五、结束语

以野外农田环境为研究对象，设计了一种基于 GPRS 技术的远程农田信息采集系统。试验证明：该系统实现了对农田的土壤墒情以及农作物周围的温度、湿度、光照强度和CO2浓度等环境信息的全面连续自动监测，大大提高了工作效率，提高了农业管理的自动化和信息化水平，都农业生产和科学试验具有一定的指导作用。

参 考 文 献

[1] 郜向阳，王库，李墨雪.GPRS无线数据传送在农情监测系统中的应用[J].农机化研究，2006（6）：186-188.

[2] 杨玮，李民赞，王秀.农田信息传输方式现状及研究进展[J].农业工程学报，2008，24（5）：297-300.

[3] 刘慧韬.基于GPRS的环境监测网络系统研究与实现[D].武汉：华中科技大学，2006.

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关键字：高清视频会议、高清会场、统一通信、应急指挥

中图分类号：E271 文献标识码： A

摘要：This article focuses on HD Conference Room Hall renovation of Shandong entry-exit inspection and Quarantine Bureau and multipoint HD Video Conference construction of branches Bureau. By analyzing the composition and layout of the current HD video conferencing system, research based on both wired and wireless, and the various media of communication technology application in video conference system, realization of various functions such as conferencing, unified communications, and emergency command. This article also to focus on the key technical analysis provides details of key technology enablers.

Keywords: HD video conferencing system, HD Conference Room Hall, unified communications, emergency command

随着宽带接入的飞速发展和无线网络技术的日益成熟，用户通信需求正在从单纯以语音为主的通信方式向即时消息、语音、视频、会议、协同等多种通信方式融合的方向发展。其中视频会议系统集合了多种通信系统，并逐步发展成为政府、企业等日常办公必不可少的组成部分。近年来，随着技术的发展，视频会议从标清时代转为高清时代，网络从有线网络扩展到无线网络，会议现场从会议室扩展到移动办公[1]。高清视频会议系统远不止是简单地提高视频分辨率，也不是指一款产品，而是一个系统，包括现场会议、视频会议、视频监控、统一通信等内容。

根据国家质检总局的要求，山东局改造标清视频会议系统成为高清视频会议系统。这次改造不仅完成了高清会场和高清多点会议的改造，还兼容了原有标清系统，并互为备份，同时扩展了基于无线网络的移动办公系统，实现移动视频会议；还扩展了音频系统和视频监控系统，实现视频监控和视频会议一体的应急指挥系统。高清视频会议系统提供丰富的多媒体业务，能全面满足会议室会议、统一通信、应急指挥三位于一体的各种需求。

应急指挥平台集内部通信、外部通信、应急调度、视频业务于一体。平台利用计算机通信集成技术，交互语音问答、自动呼叫分配、数据仓库和分析，IP-PBX，通过多媒体网关，融合了电话网、互联网、移动设备（电话，笔记本等）等多种通讯手段，实现多种通信手段的统一入口，提供增值业务功能、呼叫中心、调度指挥等众多的集成应用功能，实现电话、传真、短信、Email、电话会议、语音信箱、协同工作平台、视频等多种的沟通方式，还可以根据部门和权限划分为工作人员提供有部门特色的办公系统、CIQ2000及其外挂系统和其他业务系统的统一入口。

图 1 高清视频会议及统一通信系统架构图

高清多点视频会议方案及关键技术研究

高清视频系统由摄像机、信号源、屏幕显示器、切换控制设备、监视器、录像编辑设备和编解码器等主要部分组成，以上所有设备均要求能达到高清标准。以1080P标准为例，要想达到真正1080P高清视频会议显示效果，要求视频信号流经的每个环节都能支持1080P高清。[2]

山东局高清视频会议系统整网分成三层结构，国家总局和山东局采用2M的SDH专网连接，省局跟各地方分支局采用10M专网连接。山东局作为山东省视频会议控制中心，负责接收和转发总局的视频信号，并采集山东局信号上传至国家局。山东局主控中心部署在山东出入境检验检疫局中心机房，负责整体高清视频会议系统的运行、操作、控制和管理工作；实现参与国家部总局召开的视频会议，并负责山东省内系统会议及各分支局多点会议管理工作。

图 2 山东局视频会议网络拓扑图

山东局高清视频会议系统与各分支局采用专网MSTP（多服务传送平台）专线连接，与普通办公网络并行并互为备份。山东局内部网络拓扑图如图3所示，第一会议室和第二会议室作为两个并行的高清会场，两个高清会场通过专网连接国家总局视频会议系统，并转播到其他各分会场，会场也可以各自独立召集会议。两个会场同时又互为备份、互相控制，提高了系统的稳定性。高清MCU可以实现省内各分支局视频会议控制，高清录播服务器基于网络实现对高清视频会议的录制和播放功能，与内网的会场高清录播服务器分开，专门针对网络上视频会议，提高了录播稳定性。综合管理服务器提供桌面客户端、远程呈现功能，为会议室、个人办公和移动办公提供统一可扩展的视频环境。视频监控系统通过网络获取各地监控视频信息，并传送到会议室会场，以VGA信号源的方式进入视频会议终端，视频会议终端把这路信号切入视频会议系统。

图 3 山东局多点会议网络拓扑图

高清视频会议系统由省局会议室视频会议主控终端发起会议，通过MCU连接省局内网中各分会议室如党组会议室、局领导办公室会议、监控子系统等；通过专网连接省内各分支局的会议终端系统，由会议室视频终端系统实现点对点的控制，从而控制整个会议的发言、画面切换等功能。通过综合管理服务器可以扩展实现网络中的办公电脑接入会议，通过在办公电脑中安装会议终端软件，可以实现与会场会议连接，作为会议的一个终端。同时移动办公系统通过私有转往和内网网关的安全管理，通过统一通信的方式访问会议终端系统，也可以作为会议的一个移动终端参加。

视频会议传输中经常出现丢包现象，影响视频会议质量。针对这个现象，山东局采用丢包恢复技术和动态带宽分配技术。针对随机或突发性的丢包环境，采用丢包恢复技术。对于丢包率相对固定的环境，采用动态带宽分配技术和丢包恢复技术结合的方法。视频会议终端监控所在通话的呼入丢包信息，一旦检测到丢包，视频会议终端就会采用丢包恢复技术或动态带宽分配技术。

丢包恢复采用前向纠错方法，是一种差错恢复方法，由发送方系统为发出的数据流添加冗余数据，使接收方系统可以侦测并纠正错误，而无需请求发送方系统重新传送丢失的信息。动态带宽分配技术是一种算法，可以在视频通话过程中自动且动态的调整视频码率，以消除或避免丢包。当检测到丢包后，动态带宽分配会降低码率，然后观察是否还存在丢包现象。如果丢包只是暂时的，动态带宽分配会逐渐增加码率；如果持续检测到丢包，则会再进一步降低码率，直到数秒内不再出现丢包。

统一通信方案设计

统一通信是指把计算机技术与传统通信技术融为一体的新通信模式，作为一种解决方案和应用，其核心内容是：让人们无论任何时间、任何地点，都可以通过任何设备、任何网络，获得数据、图像和声音的自由通信。也就是说，统一通信系统将语音、传真、电子邮件、移动短消息、多媒体和数据等所有信息类型合为一体，从而为人们带来选择的自由和效率的提升[基于统一通信的指挥调度系统研究与实现 上海交通大学 徐瑞卿]。

统一通信方案采用cisco的CUCM（Cisco® Unified Communications Manager）作为协作服务的核心，统一对视频、语音、消息传送、移动性、即时消息 (IM) 和在线状态实现会话和呼叫控制。CUCM中的桥接系统利用网络与其他基于标准的解决方案和设备透明协作以提高互操作性：会话发起协议 (SIP) 规范化与透明度的增强可提高不同终端和解决方案之间的互操作性。呼叫准入控制 (CAC) 可启用智能视频带宽管理。通过赋予到达互联网可寻址用户和设备的能力，电邮使最终用户拨号选项有助确保呼叫控制平台与以后的版本兼容。协作通信的架构主要分为：

1，核心呼叫控制层面，包括CUCM（统一通信服务器），CUCM IM （即时消息）

2，应用层面，包括提供会议服务的CWMS，WebEx服务；提供语音留言的UnityConnect; 提供客户协作联络中心的UCCE，UCCX等产品；

3，终端及网关层面，包括各种IP电话终端，Jabber软件终端，网关等等；

4，管理层面，包括Prime Collaboration;

图 4 统一通信系统架构图

山东据统一通信增加了企业通讯录功能。统一通信企业通信录客户端负责向服务端发起数据查询、创建、插入、替换及删除请求，支持企业用户的相关应用。为了满足统一通信企业通讯录相关业务需求，统一通信企业通信录需要为其提供对应的接口。在统一通信中企业通信录业务可以作为其它统一通信业务的入口，并辅助其它业务获得通信相关的信息。目前山东据通讯录实现了通讯录与业务网通讯录互联并及时更新的功能。

质检系统作为政府部分，信息安全尤为重要，所以一直都采用内网与外网物理隔离的方式。移动办公网络与内网连接，为保证网络安全采取了一系列措施。首先，采用3G虚拟拨号专网（VPDN）线路，实现移动办公3G网络与互联网的物理隔离。再者，建立安全专区，其中采用虚拟化技术，虚拟化服务器和虚拟桌面系统，仅将内网终端的屏幕画面镜像到移动终端上；并采用SSL VPN（安全套接层虚拟专用网）设备，在移动终端和业务应用服务间进行数据再加密。然后，内网与安全专区的数据资源的交互由网闸负责，只有合法的请求网闸才会将数据摆渡给内网。

图 5 移动办公网络拓扑图

统一通信方案采用微软的软件实现方案，基于普通办公网络、视频网络以及移动办公网络。把微软的服务器架设在虚拟服务器上，视频会议的MCU、会议终端等直接采用SIP（信令控制协议）协议注册到统一通信服务器上，客户端就可以在地址簿中选择会议终端，实现点对点的视频会议功能。

总结

高清视频会议系统正逐步取代标清会议系统，通过兼容无线网络和有线网络上的相关其他多种媒体，高清视频会议正逐渐成为信息化控制的核心。通过研究山东局的视频会议会场设计及全省系统的视频会议网络及移动办公网络，为政府视频会议专网中实现会场高清视频会议及移动视频会议提供了解决方案。并对视频监控、视频会议、移动办公等信息化系统集中控制进行研究，促进了政府信息系统一体化进展的研究。

参考文献：

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关键词：配网自动化通信

0前言

配电系统自动化是利用现代电子技术、通信技术、计算机技术及网络技术，将配电网在线路数据和离线数据即配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。

1配网自动化通信系统

1．1配网自动化通信系统的特点

配电网和输电网不同，输电网由于终点节点数量有限，加上通道距离较长，对通信效率和可靠性的要求均较高，因此输电网通信大多采专用通道点点或无线通信方式，而不采用广播通信放式。而配电网往由于其数量极大，形式繁多，寻址量可达百万级以上．，而且两节点之间距高较短，正是由于配电网网架的特殊性，决定了配网自动化通信系统的特点是测点多、分散、覆盖面，中间距离短，通信效率求不是很高；并且随着城市建设的发展，配电网整体上具有确定的拓扑结构，网此配自动化通信系统还应具有不断适应配电网络发展的特点。

1．2配网通信系统的网络结构配网自动化通信网络根据配电网的规模和特点分为3级

第l级，各个变电所到配调主站的通信网络，利用现有SDH刚络。

第2级，由变电所(配网子站)到各个开关站RTU、住上开关FTC之的通信组织，这过我们主要研究的部分，它是整个配网自功化通信系统的核心。

第3级，由于开关站RT、柱上开关FTC通信控制器之间的通信，将FT乙、RTU采集的信息发送至通信控制器，并输送至通信主站，我们采用RS131或RS-485接口。

1．3配网白动化通信系统应满足的技术要求

由于配网自动化涉及的功能众多，自动读表、负荷控制、馈线开台、故障隔离，其系统的复杂程度、自动化综合程度决定配网自动化通信系统直满足以下要求：

(1)具有RS-232或RS485串行接口，能满足配网自动化系统的数据传输速率；(2)通信的高可靠性，抗干扰能力强，误码率小于l0-9；(3)通信系统的性能价格比，必须与配网自动化系统的投资成比例；(4)具有可靠的交、直流工作电源；(5)能提供双向通信能力，在配电停电区和故障时仍有通信能力；(6)便于运行和维护，适户外运行的温度和湿度环境。(7)配置灵活，扩展方便；根据以上要求，配网自动化通信系统，必须具有一个高效、可靠、成本合理的双向通信系统。

2光纤通信方式

光纤通信作为现在最热门的通信手段，技术已经相当成熟。同时由于电力系统有着独特而丰富的资源一电力线路和电力电缆沟道，充分利用这些资源可以节省大量投资，又可大大提高]工作进程。因此光纤通信应作为配网自动化通信的主要方式。

2．1光纤通信配置方式

光纤作为配网通信的主要方式，就要对它的网络结构和光端设备配置方法作一详细地研究，选择一种适合市区配网自动化要求的通信网络结构。

当一个光纤通信网中节点比较多时，为防止光缆或光端设备损坏等因素引起光纤环路通信故障，造成整个环路通信中断，可采用光纤双向环路通信(见图2)就可避免．上述现象。若双环的光端设备都具有自愈功能，相邻的两光端设备各自利用其备用环路将信息沿反向传输到主站，保证信息传输中断。图2中信息传输有2条途径即A环和B环，实线图示为A环，虚线所示为B环，2条途径方向相反。在正常情况下，仅使用主环(A环)，B环作备用。当光纤环路出现故障时，信息将存到达故障点之前折回，并且利用备用路径形成完整通信链路，使故障两端的节点继续保证与主站通信。如在A环中D点发现中断，A环中断，子站3的信息通过A环的收发光纤折回到主站，同时使环路主通道切换到B环。此种方式下，在不要求自愈功能或仅有一条光纤时，此光端设备可设置成单环工作模式。

用上述方式组网，命令下发和状态上报可以任意进行，而且允许2个或2个以上分站同时上报，成本较高，但网络有自愈功能，系统存活性好。

2．2光纤环路的设计

在设计光纤环路时将按变电所分区原则，即每一个变电所为一区，每一区接入20-3台FTU，住每一中再分为几个环路，根据备开关站、住上开关FTU分布就近接人的原则，在考虑环路时，须统一规划，既要考虑目前现有的测点，叉要考虑将来的发展。根据电缆沟和架空线路的走向，以选择最小路径为原则，合理设计光纤环合路路由。通信主站建在变电所内，通信主站到调度主站的主干道可利用市局的SDH光纤系统，组成士、备双通道形式，确保通信的可靠性。

在实际应用中，以一个变电所为起点和终点，沿一条l0kV馈线出发，按地理位置将一些开关站、FTU接人环路，然后沿另外‘条l0KV线路返回到变电所。

3GPRS技术

3．1GPRS介绍

GPRS(Genera1PacketRa―dioService)即通用分组无线业务，是一种基于包的无线分组交换技术，它突破了GSM只能提供电路交换的思维模式，是在现有GSM网络移动基站和基站控制全面升级的基础上，通过叠加GPRS核心网络(SGSN+GGSN)来实现无线数据的分组交换，提供端到端或端和互联网(包括专用网络)的广域无线IP连接。GPRS采用无线分组交换技术具有以下优点：

(1)资源利用率高。在GSM网络中，GPRS首先引入厂分组交换的

传输模式，对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现厂“得到多少、支付多少”的原则，目前最高单价为0．03元／kb，GPRS的单位字节费率仅为短消息的几十分之一。实际上，GPRS用户的连接时间可能长达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。这点非常适合配网自动化通信的特点。

(2)传输速率高。通信数据经压缩后，GPRS町提供高达115kb／s的传输速率(最高值为171．2kb／s，不包括FEC)。

(3)接人时间短。分组交换接人时间缩短为少于1s，能提供快速即时的连接，每次使用只要一个短暂的激活过程。

(4)支持IP协议和x．25协议。GPRS支持Internet上应用最广泛的IP协议和x．25协议。

(5)覆盖面广。GPRS系统建网方便、无需布线，只要有移动信号的地方，就能实现GPRS信息的传输，受区域限制。

GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，使用无需电路交换的网络资源。提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，同时也遁用偶尔的大数据量传输。GPRS技术采用分组交换方式，提供了灵活的差错控制和流量控制，在端到端的高层进行，减少了中间网络低层环节小必要的开销，并在网络部分环节上增加控制，提高了安全性。通过设置服务等级QoS等手段，可有效控制和分配延时、带宽等性能，非常适用于数据应用，在配网自动化的应用具有无可比拟的性价比优势。

3．2实际应用中的构成

GPRS网络是基于现有GSM网络实现的。GPRS也是由移动台(MS)、基站子系统(BSS)和网络子系统(NSS)构成。由于配电系统大量采用远方控制，对控制系统和数据网络的安全性、可靠性、实时性的要求很高，同时移动GPRS又是一个全球性、开放性、不可管理的国际互联网络，基于Internet、存在信息威胁、和安全隐患。为确保电力数据互联网络的安全，保证数据的正确传递、配电网络的控制可靠，防止对电力一次设备进行非法破坏性操作，必须设计一个专用的网络。在技术上采用GPRS+VPN的通信传输通道。

3．3配网信息的管理方式

改造现有RTU的数据采集系统，安装GPRS终端，完成配电RTU与GPRS终端的接口工作，安装开发配网主站的控系统和监控软件，是实现GPRS传递配网信息的主要工作。主站开发时要将主站做成数据采集、分析、转发一体的数据仓模式。应遵循开放性、通用性原则，一是标准的采集数据库，适用于不同厂家GPRS终端入网；二是根据不同的通信规约及标准的通信函数，开发主站通信模块，实现管理人员实时召测不同类型终端的数据，通过MIS系统、调度自动化、配网自动化系统、地理信息系统的数据共享，实现采集的配电变压器信息，得到二次利用。其网络拓扑图如图3所示。

3．4实现成果

通过移动GPRs的电力专用网，将原来没有远程通信的自动化开关站纳入配网调度实时监控范围，确保了电网信息的正确性和安全性，GPRS技术能适应配闱系统点多、面广、环境复杂的实际情况，其设备安装方便，组网简单，具有较强的通信保障能力和环境适心能力，与原有的光纤通信方式相比，具有初期投资省、运行成本低、布置灵活，见效快的优点，可作为光纤通信方式的有效补充，而且随着电网的不断扩大，站点数量不断增多，长远考虑须采用光纤通信，一旦光纤通信建成后，相应GPRS设备可以立即移到另外急需的站点上去，大大节省了经济成本，同时也使整个配网自动化的管理水平得到了较大的提高。

4结语

篇10

【关键词】信息机房；综合防雷；SPD

1.办公大楼的一般现状

1.1国税系统信息机房防雷现状

在实际工程环境中，雷电防护设备的安装配置缺乏系统性、前瞻性，防雷产品的防护参数选择、安装方式、各部件之间的配合等方面尚存在较大的改善余地。防雷行业最新产品和技术的应用也显得不足。在这种状况下，国税系统设备雷电防护研究与设计，研究国税信息机房系统的综合雷电防护，对国税信息机房系统的雷电防护提供理论分析及切实可行的工程实施指导，对国税信息机房系统雷击防护具有广泛的应用价值。

2.雷击过电压侵入信息中心机房的途径分析

2.1 电源线引入雷电

雷电引起的瞬时高电压，如果不遏制，直接由电源线引入机房信息系统，会影响其电源模块正常工作，使各功能模块的工作电压升高而工作不正常，加快设备老化，严重时甚至会损坏模块，烧坏元器件。

2.2 信号线引入雷电

由雷电引起信号线两端设备之间电位差直接作用于相对脆弱的信号通道接口，会损坏机房信息系统及其通信的设备端口，严重时会损坏整个功能板。

2.3 布线不规范

由于布线不规范，布线未尽量减小由信号和电源线路自身形成的电磁感应环路面积，信号线路与防雷引下线及其他管道未达到有效间隔距离，或者电源与信号线路未分开布设或间隔距离不够，容易造成电磁感应上过电压、过电流等，干扰信息系统设备工作受，严重时会损坏设备的正常运行。

3.昭通国税局办公大楼信息中心机房现状

信息机房的交流工作电源取自地下配电室，其中一个配电柜出线端供信息机房用电，进入UPS柜内为两路AC380V交流市电电源，动力电缆沿大楼强电井长距离敷设引入。一般来说，信息机房的雷电事故一般都是由电力电源回路引入，其方式有两种：一是雷击过电压沿高压线路通过变压器耦合侵入低压配电系统，再经过各电力电缆分散侵入各用电设备；另外是大楼直击雷系统接闪雷电通过引下线向大楼接地装置（基础地）泄放，会在该主柱主钢筋四周形成一个极强的瞬态电磁场，经过该电磁场的动力线路就会二次感应到雷击过电压而引入雷电，造成设备二次损坏。

机房静电地板下没有设置等电位接地均压铜排，机房内所有设备没有统一的等电位参考点，设备金属外壳均未做接地处理，存在雷击事故安全隐患。

4.雷电过电压保护设计

4.1一般规定

为了减少电磁干扰的感应效应，宜采取以下的基本屏蔽措施：建筑物和房间的外部屏蔽措施，以合适的路径敷设线路，线路屏蔽。

应注意对电涌保护器SPD的合理设置，其保护水平应小于被保护设备的绝缘耐压等级，以达到逐级保护系统设备的目的；

SPD的接地线应尽可能短，连接线路长度应不大于0.5米。

4.2现代综合防雷

综合防雷的概念一般包括建筑物的外部防护（接闪器、引下线等）和内部防护（接地、屏蔽、等电位连接等）。

第一级：LPZ0～1区（电源系统总开关处）通常采用大通流量电涌保护器（SPD），作为第一级防雷。按照相关要求，第一级防雷必须泄放掉侵入电源系统雷电能量的50%左右，因此，该级防雷器件一般采用开关型避雷器件或大通流容量（≥60KA8/20us波形）的限压型避雷器件；第二级：LPZ1～2区（机房总电源处）采用限压型（8/20us波形）避雷器，该级要求泄放掉雷电流能量的35%左右，同时对雷击过电压值进行初步限制，要求其电压限制在2.5kV以内，其通流容量一般为20～40kA（8/20us波形）；最后通常在设备端采用第三级避雷器，作为设备的细保护，该级防雷器主要起限制雷击过电压作用，把雷击产生的过电压限制在设备能承受的范围内，一般要求泄放掉雷电能量的10%左右，限制电压根据设备的用电等级来确定，其通流容量为10kA～20 kA（8/20us波形）。另外，对于机房别重要的设备，还可以增加一级精密保护，以确保重要设备或数据损坏（丢失）的可能性减到最小。

4.3具体设计方案

4.3.1屏蔽

地板屏蔽：机房内的地板采用全钢防静电铝合金地板，地板的钢架和金属地板有良好的导电性能，为了保证静电地板的良好屏蔽作用，在静电地板下的金属框架下面布设3×40mm接地回流紫铜排，静电地板金属部分采用BVR6mm2多股铜线缆与接地汇流排进行多处可靠连接，以保证防静电地板能起到电磁屏蔽和消除静电积聚的作用。

4.3.2 等电位连接

接地汇流排：室内等电位连接采用M型接地方式，将室内静电地板下设置环形等电位接地汇流排。接地汇流排在室内做网状分布，网格大小以方便设备接地为准。接地汇流排与大楼楼层总接地点通过2条以上的BVR50mm2多股铜线缆进行对称可靠连接，并且在机房四周建筑物主柱内柱钢筋连成一体，形成良好的等电位均压环。

4.3.3 设备接地网

为了保证办公大楼信息机房设备的安稳运行，减少机房内零地电位，必须完善机房接地系统。根据国税系统机房技术要求及国家防雷设计规范要求信息机房的接地电阻≤1.0Ω。本机房利用原机房内的接地系统，不做新的改造。

4.3.4 电源SPD安装

鉴于信息系统设备对雷电、浪涌等过电压非常敏感，而电源线路容易受到外部类电磁波的感应而传导雷电浪涌高压，因此，对该机房电源线路进行多级防护。

具体方案如下：

第一级在地下配电室供机房UPS用电的配电柜内进线处设计各安装一台通流量为60KA（8/20）防雷器，作为信息机房设备电源的第一级防雷。

第二级在信息机房UPS电源配电室的两台UPS设备AC电源进线端子上设计各并联安装一套通流量为40KA三相交流电源防雷模块，作为信息机房设备电源的第二级防雷。

第三级在信息机房UPS电源配电室的UPS电源配线柜输出母排上设计并联安装一套通流量为10KA三相交流电源防雷模块。

防雷模块串联20A/3P空气开关安装，相线、零线连接线采用10 mm2的多股铜线，接地线采用16 mm2的多股铜线，引线长度

4.3.5 信号SPD的选择

进出办公大楼的通信线路采用的是光缆，光缆本身不导电，但光缆里面的金属加强芯能感应上雷电流，因此应将光缆金属加强芯连接到机柜汇流排上；由于信号线等在布线会产生感应环路以及与其他管线的间隔距离偏小等原因，会因电磁感应造成信号线路上感应上过电压、过电流等，因此在5楼信息机房交换机柜内的引出以太网信号线路上安装16口或24口信号通道防雷器，所有引出的以太网络信号线均先通过防雷器，再分配到各用户端。防止这些信号线在布线过程中感应到二次过电压，侵入柜内造成设备损坏。

参考文献

[1].GB50057―2010，建筑物防雷设计规范