时间：2023-06-08 10:57:01
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇通信协议的要素，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1通信协议的分类
在智能电网调度自动化中,通信协议主要分为这样两种:一是主流通信协议,二是通信协议集成。
1.1主流通信协议
经过长期的研究与探索,我们发现传统的循环式远动协议(CDT)已经远远不能满足如今的应用,因此,1EC60870—5—101、IEC60870—5—10的诞生逐渐将CDT取而代之,顺利成为EMS和RTU之间的主流远动通信协议。而对于电力系统实时数据通信应用层协议(DIA76—92)与EMS之间的主流计算机通信协议,如今已被新诞生的1EC60870—6TASE所取代。1EC60870—6TASE的出现实际上是以RS232的串口通信远东协议作为基础,其传送信息的方式主要是通过规定的报文格式。远动通信报文主要包含这样三个要素:报文头、报文长度以及信息对象。这里,报文头具体是指信息的类型,报文长度主要是指信息对象的数目,信息对象主要包括地址、数值和质量代码。EMS和RTU通过组装和解析通信报文,进行高效率的信息传输。通常,远动通信协议传送的信息对象是具有一定限制的,例如IEC60870—5—101,该通信协议的报文长度通常不会超过二百二十五个字节。在传送的信息发生变化时,通信协议可以在第一时间进行优先传送。例如,IEC60870—5—104IEC60870—5—101一般用在TCP/IP网络协议之上。TASE.2也是一种新型的通信协议,但是TASE.2协议仅仅是应用层的网络协议,对于TASE.2协议,我们对其进行了对象模型和方法的定义,这样就为EMS提供了系统互联的解决方案。对于不同厂家的EMS系统,TASE.2协议不再需要追究其数据格式以及一些细节,可以与EMS进行自由的通信。TASE.2协议的建立在MMS协议的基础之上,还实现了之前所不能完成的许多功能,像是按英文名进行信息的传输。而我国的TASE.2协议通信软件的开发通常是建立在美国国SISCO公司提供的ICCPTool—kitforMMS—EASE协议之上,充分利用ICCP的功能,对回调函数进行发送和收集。
1.2通信协议集成
过去,对于计算机的使用具有十分多的限制,人们经常习惯性的将远动通信和计算机通信进行区分,将前者称之为前置机,后者称之为SCADA通信机。由于计算机技术迅速发展,网络通信技术也越来越先进,因此,运动通信和计算机通信协议便有了强大的软硬件的物质基础。关于电网自动化系统的实时数据接口,主要是通过远动通信协议和计算机通信协议的集成所完成的,这也使得电网调度自动化系统的应用层次更加鲜明,内部结构更加清晰,有利于电网调度自动化的统一和维护,实现多种通信介质、协议和方式的相互作用。
1.3电网调度自动化内部的PMU
对于信息的采集,RTU主要采集的是相对稳定、密度较低的电网时间断层面的数据,这样能够保证电网的安全优质的运行;PMU采集的一般是高密度(25—100帧/s)和时间相对精确的断层面的同步数据,通过这样的严密的方式,工作人员可以根据该监控进行电网动态的控制。而关于RTU、PMU和暂态信息为电网的调度自动化的监控和控制做出了相应的延伸,对电网起到了保护的作用。在WAMS中,主要包括WARMAP(电网安全防御及实施预警系统)与PMU。PMU的报文主要包括四种类型:数据帧、配置帧、头帧和命令帧。PMU在发出前三种帧之后,后一种帧就会与调度汇总新进行双向的通信,给予PMU充分的支持。所谓数据帧,也就是PMU测量出的结果,其中包含了模拟量、开关量等等。一般,头帧由使用者提供,需要热工对其数据进行读取,在命令帧里,PMU的控制和相关的配置信息也都在里头有所记载。这里,所有的帧都以2字节作为开头,帧的类型主要是通过同步字来决定。一般来讲,同步字为4—6位,以CRCl6校对字完结。通过对PMU的数据采集进行分解与剖析,我们发现其数据具有这样两个特点:1.高密度,2.带时标。由于WAMS的前置数据设计采用的是二维数据,而其寻址方法采用的是哈希方程,因此,数据对象在进行时标时,则呈现为哈希函数的自变量。
2总结
综上所述,随着时代的发展,科学技术的进步,如今人们对于电网建设的要求也越来越高,因此,为了满足广大人民的用电需求,保证群众用电安全,同时也为了促进我国的经济繁荣发展,社会稳定和谐,智能电网的建设已经成为国家的基本发展战略,智能电网(smartpowergrids),也就是我们通常所说的电网2.0,它还是一种高集成、高速度的双向通信技术,它的应用可以实现电网的安全可靠、经济高效以及环保节约的目标,因此,我们要不断完善电网调度的自动化系统,创造更加美好的生活。其次是传输技术中的改进点。自动化系统中的传输,大部分以光纤为主,光纤本身的传输能力有限,其对系统中的传输也会造成一定的局限性,导致大量通信信息被迫停滞,可在传输技术中引入网络通信的概念,网络通信可有效对通信进行传输、验证,同时还可实现挣脱通信过程的跟踪,不仅可解决传输技术中的通信限制问题,还可以为检修人员提供可靠的设备运行信息。最后是互感技术中的改进点。目前我国大部分电力企业的变电站自动化系统中,互感装置在获取信息实行保护行为之前,都必须实行远距离供电,大幅度降低了互感技术的时效性,同时还会降低互感装置的使用寿命,为保障互感技术在使用中的准确性,可预先测量互感装置的功率,进而匹配相应的阈值,实际互感装置工作时,可以保持在合理的功率下,有效避免了远距离供电。
【关键词】 智能电网 配用电 通信网络
我国电力产业在最近几年的发展速度很快，配用电网是我国电网的重要组成部分，而且它是实现电能分配的重要途径。不过配用电通信网还存在一定的问题，问题主要表现为配用电通信系统缺乏整体规划、通信网兼容性较差、通信资源浪费严重等。随着社会经济和科技的发展，智能电网已慢慢成为提高供电质量的重要手段。智能电网配用电业务具有特定的分布以及多种网络建设模式，加强智能电网配用电通信网络的研究是促进电力系统发展的关键。
一、智能配电业务分析
智能配电业务是电力系统中的重要组成部分。智能配用电业务具有很多特点，首先，智能配电网业务种类多、节点多、覆盖面广且分散、运行环境较差；其次，智能配电网非常容易受到城建和扩容的影响；第三，智能配电网通信距离远，信息总量大但单点容量小；第四，智能配电网运行维护工作量大、管理问题多以及建设复杂。要实现智能配电网业务就意味着大量业务的传输，但传统的通信模式已经不能满足此业务实现的条件，因此必须采用网络的概念融合更多的业务，这样才能更好地保证业务的服务质量。另外，智能配电业务涉及了很多内容，其中包含了新型充电站业务、分布式能源业务、传统自动化业务、电网状态分析业务等[1]。
二、配用电业务网模型
2.1高级配电自动化系统
配电自动化系统是配电网业务的重要组成，它可以完成现场配电终端与主站之间的业务数据交互工作。在此之前，配电网通信主要依靠专线通信，而通信协议主要采用串行通信协议，这种情况下的线路资源利用率比较低。目前，变电站网络正向着更高级的通信协议发展，并且已经基本实现站层级的网络标准。新时期实现自动化业务比较有效的方式是建立基于以太网技术的高级配电自动化业务系统。经过大量的实践证明，网络设备在30%负载的情况下才具有最好的实时性和可靠性。在配电自动化系统发展中，推广应用的通信协议需要满足一定要求，即通信协议要能满足自动化业务的实时性、通道带宽、通信节点数量、新型配电业务，只有这样才能最终实现调度自动化和基于以太网配电自动化的综合管理[2]。
2.2用电负荷管理系统
目前，我国电力用户的电量信息采集已经向着自动化、全覆盖以及全预付费的方向发展。当前电量信息采集主要采用了通用无线分组业务网络，这是一种对带有GPRS 模块的集中器汇集局部区域的用电信息进行间接采集的手段，用电信息是经电信专网接入电力公司主站。但这种手段存在一定的弊端，即被采用的GPRS设备在线率较低，因此不能实现实时电价和用户的需求，而且这种网络费用比较高。
其实解决用电负荷管理业务可以通过建立以太通信专网来实现，以太通信专网可以连接用电信息管理主站与各个电力用户终端；而本地通信则可通过总线、载波、无线传感器网络来实现[2]。
2.3用能服务网络
用能服务网络是为了满足用户用电需求定制、多样化服务以及多种用能策略而产生的一种服务网络。这个网络服务设计到的业务有语音、视频、数据业务，这种服务网络对带宽的要求很高，需要制定一种特殊的网络方式来满足服务网络发展的需求。用能服务网络发挥作用过程中通常会利用到公共互联网和电力通信网，具体来说就是用户将需求通过公共互联网传输到电力服务网站，最终用户定制的服务由电力通信网传输至用户的表计和用户终端。
2.4环境辅助监测网络
视频或环境辅助监测系统在配电网中发挥着至关重要的作用，比如说它通常被应用在无人值守变电站的监视中或者被应用在重要开关设备的监视中，又或者被应用在现场维修安全监视和事故抢修现场分析中。最关键的是电力公司监控中心科员对所有视频信息进行统一处理。总之，环节辅助监测系统在电网服务中占有一席之地。
三、配用电通信网关键要素
配用电通信网能够支撑多种业务的关键在于它本身涉及的一些重要技术，比如说无源光网络等多种通信技术、融合的数据网络技术、综合网管技术、通信协议结构以及网络安全技术等。这些关键技术在配用电通信网中各自发挥着不同的作用。具体说来，我国配电网的发展经历了很多阶段，而且每个阶段所应用的主要技术都不一样，然而配电通信网的构建必须综合使用这些技术；为了满足配用电多业务网络发展就必然要采用数据融合技术，但数据融合技术必须要满足安全性要求和可靠性要求；通信网络发展特点是将通信结构和多种通信技术应用到同一个网络中，这样不仅扩大了网络的规模，而且增加了网络的复杂性，这最终给网络的运行和维护增加了很多困难。为了解决这一问题就需要建立统一的网络管理系统，通过这种统一的网络系统来实现网络的集中管理。统一网络管理系统的优势在于它可以结合地理信息系统对通信网络的故障进行准确的定位，这样就可以提高运行维护人员工作效率；当前我国配用电方面的通信规约类型非常多，但是并没有一个完整的解决体系。在这些通信规约中有些是用于点对点连接的专线或数字传输通道，这些规约只有三个层次，即物理层、链路层和应用层；还有一些规约是用于数据通信网络中，这类规约在物理层、链路层和应用层的基础上又增加了网络层和传输层；配电通信网融合了多种通信技术而形成了一个开放的网络，这个网络拥有大量的终端设备的接入，但与此同时网络安全及数据的保密性就成为了值得关注的问题。然而，在配电通信网络中采用了一些安全技术，比如在应用层、网络层、物理层应用认证加密过滤技术，同时应用安全测试评估技术、安全存储技术、主动实施防护技术、网络安全事件监控技术、恶意代码防范与应急响应技术来保障配电通信网的安全[3]。
四、典型配用电通信技术混合组网示例
在配用电通信技术使用过程中，由于考虑到充分发挥各种通信技术的优点，从而克服某些技术的缺点，所以建立起以光纤网络为骨干，无线技术、载波为补充的网络结构。这种结构能够更好地满足很多业务的需求，如用电信息采集。环境监测、临时应急通信以及用能服务和配调自动化等。这种混合组网结构主要分为三个层和一个综合网管系统，三个层分别为骨干传输层、远程接入网络、本地接入网络，每个层发挥各自不同的功能，它们在配用电通信技术混合组网中发挥了重要的作用。不过在这个混合组网中网管系统的作用更为重要，这个网管系统的任务是管理以太网、无线专网、通信设备、网络设置管理以及其它网络管理[3]。
五、结语
总之，配用电通信网的建设意义重大，而且它涉及众多因素，所以要全面地、综合地规划才能做出最合理的建设方案。如何建设出最为科学的通信网是重中之重。本研究对配用电通信网的相关内容作出的阐述为配用电通信网的建设提出了一定的建议。
参 考 文 献
[1] 黄盛.智能配电网通信业务需求分析及技术方案[J].电力系统通信. 2010（06）：12-14
1 智能建筑系统的组成
智能建筑系统的组成由四大部分组成：楼宇自动化系统(BAS)、通信自动化系统(CAS)、办公自动化系统(OAS)和结构化综合布线系统(SCS)。
1.1 楼宇自动化系统(BAS)
楼宇自动化系统(BAS)采用传感器技术、图形图象技术、计算机和现代通信技术对建筑的电力、空调、电梯、冷水机组、热力站、给排水、消防系统、保安监控、出入门控制等设备实行全自动的综合监控管理。包括楼宇自动化管理、出入管理、磁卡识别系统、保安监控系统、防火系统以及各种设备控制与监视系统等。它们建立在综合布线系统之上，将完成如下基本功能：各类参数的实时控制和监视、各种动力设备的起停控制与监视、各种设备运行状态显示、设备非正常状态的报警、动力设备的节能控制。BAS按建筑设备和设施的功能划分为十个子系统:1)变配电控制子系统;2)照明控制子系统;3)通风空调控制子系统;4)交通运输控制子系统;5)给排水设备控制子系统;6)停车库自动化子系统;7)消防自动化子系统;8)安保自动化子系统;9)公共广播与背景音乐系统;10)多媒体音像系统。
1. 2 通信自动化系统(CAS)
通信自动化系统(CAS)提供建筑内外的一切语言和数据通信，CAS是在保证建筑物内语音、数据、图像传输的基础上，同时与外部通信网(如电话网、数据网、计算机网、卫星以及广电网)相连，与世界各地互通信息的系统。主要包括：1)以程控交换机为核心的电话，传真等为主的通讯网络。2)建筑内的局域网，把建筑内的各种终端、微机、工作站、主计算机与数据库等联网，实现数据通信。3)与国内外建立远程数据通信网络。
CAS按功能划分为八个子系统: 1) 固定电话通信系统，设PABX或采用公网的集中小交换机;2)声讯服务通信系统(语音信箱和语音应答系统) ;3)无线通信系统，具备选择呼叫和群呼功能;4)卫星通信系统，楼顶安装卫星收发天线和 VAST通信系统，与外部构成语音和数据通道，实现远距离通信的目的;5)多媒体通信系统;6)视讯服务系统;7)有线电视系统;8)计算机通信网络系统。
1. 3 办公自动化系统(OAS)
办公自动化系统(OAS)由高性能的传真机、各种终端、微机、文字处理机、主计算机、声像设备等现代化办公设备与相应的软件组成。主要用于文字处理、办公服务、公文文档等综合管理，以及电子票务、电子邮件、电视会议以及电子数据交换等。
1. 4 结构化综合布线系统(SCS)
SCS又称综合布线系统 ( Premises Dist ribution System，简称PDS)，它是建筑物或建筑群内部之间的传输网络。它把建筑物内部的语音交换、智能数据处理设备及其广义的数据通信设施相互连接起来，并采用必要的设备同建筑物外部数据网络或电话局线路相连接。其系统包括所有建筑物与建筑群内部用以连接以上设备的电缆和相关的布线器件。
2 智能建筑的现场总线技术
20 世纪 80 年代后期起 ,伴随着计算机可靠性提高 ,价格大幅下降 ,出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(Dist ributed Cont rol System ,简称 DCS) 。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。DCS在工业自动化控制领域获得了广泛的应用 ,也开始应用到楼宇自动化控制领域 ,但是 DCS存在一些缺点 ,如系统互换与互操作性差等。20 世纪 90 年代后期 ,出现了基于现场总线的控制系统( Field Cont rol System ,简称 FCS) ,FCS克服了 DCS的缺点 ,它是一种全数字化的、全分散的、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。目前 ,现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点 ,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。FCS极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量 ,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS(分布式控制系统)相比 ,FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。随着建筑业的智能化和信息化需求的迅速增长 ,出现了一些专门针对智能建筑的总线和通信协议 ,如美国的 BACnet和 EBus、 日本的HBS、 欧洲的 EIB 等。其中 ,以 LonWorks、EIB在国内应用最为广泛 ,它们在智能建筑中的应用各有侧重。
2.1LonWorks总线
LonWorks是一种具有强劲实力的现场总线技术 ,它是由美国 Ecelon公司推出并与摩托罗拉、东芝公司共同倡导 ,于 1990 年正式公布而形成的。它采用了 ISO/ OSI模型的全部七层通讯协议 ,采用了面向对象的设计方法 ,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置 ,其通讯速率从 300 bps～15 Mbps不等 ,直接通信距离可达到 2 700 m(78 kbps ,双绞线) ,支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质 ,并开发相应的本安防爆产品 ,被誉为通用控制网络。
2.1.1LonTalk协议
LonTalk协议是LonWorks技术的通信协议，采用短帧报文 ,可靠性高、 实时性好。LonTalk协议使用网络变量与其他节点通信。网络变量可以是任何单个数据项 ,也可以是结构体 ,并都有一个由应用程序说明的数据类型。网络变量的概念大大简化了复杂的分布式应用的编程 ,降低了开发人员的工作量。该协议提供一套通信服务，使装置中的应用程序能在网络中对其他装置接受或发送数据而无需知道网络拓扑、名称、地址或其他装置的功能。该协议能有选择的提供端对端的报文确认、报文证实和优先级确认，是一个分层的以数据包为基础的对等的通信协议，使用类似于以太网所用的“CSMA”算法来处理网上报文冲突。
LonTalk协议支持总线型、 星型、 自由拓扑等多种拓扑结构 ,极大地方便了控制网络的构建。LonTalk协议支持包括双绞线、 电力线、 无线、 红外线、 同轴电缆和光纤在内的多种传输介质。Lon2Talk采用一种基于载波侦听多路访问 /介质访问控制 (CS MA /MAC)的算法 ,提供介质访问协议 ,使得可以根据预测网络业务量发送优先级报文和动态调整时间槽的数目 ,称为带预测的 P2 persis2tent CS MA算法。通过动态调整网络带宽,使网络能在极高网络业务量出现时继续运行 ,而在业务量较小时期不降低网络速度。最大通信速率为1 . 25Mb / s (有效距离为 130 m) ,支持非屏蔽双绞线 (UTP)的通信距离达 2 700 m (通信速率为728 . 125 kb / s)。
2.1.2 神经元芯片
LonWorks技术的神经元芯片内部装有3个微处理器:MAC处理器完成介质访问控制;网络处理器完成OSI的3～6层网络协议;应用处理器完成用户现场控制应用。它们之间通过公用存储器传递数据。
在控制单元中需要采集和控制功能,为此,神经元芯片特设置11个I/O口。这些I/O口可根据需求不同来灵活配置与设备的接口,如RS232、并口、定时/计数、间隔处理、位I / O等。
神经元芯片还有一个时间计数器,从而能完成Watchdog、多任务调度和定时功能。神经元芯片支持节电方式,在节电方式下系统时钟和计数器关闭,但状态信息(包括RAM中的信息) 不会改变。一旦I/O状态变化或网线上信息有变,系统便会激活。其内部还有一个最高1.25 Mbps、独立于介质的收发器。由此可见,一个小小的神经元芯片不仅具有强大的通信功能, 更集采集、控制于一体。在理想情况下,一个神经元芯片加上几个分离元件便可成为DCS系统中一个独立的控制单元。
2EI B总线
EIB（European Installation Bus），是电气布线领域使用范围最广的行业规范和产品标准。现已成为国际标准ISO/IEC 14543-3，并于2007年正式成为中国国标GB/Z 20965-2007。
EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆，并确保各开关可以互传控制指令，因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设，方便扩容与改装。元件的智能化使其可以通过编程来改变功能，既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作，也可根据要求进行不同的组合。与传统安装方式比较，EIB不增加元件数量而实现了功能倍增，从而具有了高度的灵活性。它的开放性更使得不同公司基于EIB协议开发的电气设备可以完全兼容，并为后续公司进入EIB市场提供可能。
EIB系统既是一个面向使用者、体现个性的系统又是一个面向管理者的系统，使用者可根据个人的喜好任意修改系统的功能，达到自己所需要的效果，并可通过操作探测器（如按钮开关等）来控制系统的动作；另一方面， EIB系统还提供基于Windows的软件平台，管理者（如小区物业中心、大楼管理中心、车库管理处等）将安装此套软件的计算机连接至EIB系统即可对EIB系统进行控制并进行管理，从而达到集中管理的功能。
3 结束语
智能建筑的特点是测控点分散 ,几乎遍及建筑物各个角落 ,而且被控设备种类多 ,包括暖通空调、 电梯、 给排水、 安防、 照明、 变配电等 ,这些设备往往本身配有控制系统 ,将这些控制子系统融合为一个综合的 BAS就需要用到通信协议或现场总线。
LonWorks最大的优点是开放性、 分散性和互换性。一个具有 LonMark标志的节点 (Node)可以互操作。由于 LonWorks是低速现场总线 (最大传输速率为 1 . 25Mb / s) ,对现场仪表和设备的计算能力以及信息处理能力相对较弱 ,主要用于数据采集和控制信号的输出 , 因此 LonWorks适合于子系统级的远距离现场数据的采集和实时控制。在智能建筑中 ,主要应用于建筑物自控系统中传感器与执行器之间的网络化、 互操作性 ,实现一种成本低、 对分散设备可以实现互操作的测控系统 ,如安全防范子系统、 智能消防子系统、 智能抄表子系统、 暖通空调子系统、 给排水子系统等。
关键词：矿山；工程机械设备；远程监控终端；技术
引言
在实际应用中，基于矿山和工程机械设备的远程监控终端要能够满足多种通信接口的需要，并且要对设备具有良好的兼容性。另外，基于工程设备对远程监控终端的特殊要求，其系统要支持远程的固件升级、数据保存等。同时具备工作效率高、成本消耗低的特点，才能确保远程监控终端发挥出最大的作用。
1远程监控终端的组成及功能
远程监控终端是远程监控系统中重要的组成部分，其主要由GPRS通信模块、GPS定位模块、本地通信模块以及嵌入主板组成（图1）。采集监视功能：①各种泵运行、停止、故障、远程/本地状态，电流，电压；②一次供、回水压力，温度，流量参数；③二次供、回水压力，温度，流量参数；④配电系统参数，总电源三相电压，三相电流，有功功率，无功功率；⑤监测管网末端的温度或压力。控制功能：①通过监控画面可以远程启、停循环泵组；②实现补水泵自动补水；③自动调节一次供水阀；④深井泵自动加水。报警功能：①当循环泵、补水泵、深井泵出现故障时上报到监控中心；②水箱水位、压力、温度等超低超高时报警，并将报警信息上报到监控中心。通信功能：①通过GPRS无线网络向供热公司调度中心传输数据；②通过RJ45接口方式向分中心传输数据；③通过RS485接口与现场仪表通信。GPRS通信模块：将所采集到的各类信息通过实时数据传输到远程监控中心，同时接收远程监控中心的数据内容。GPS定位模块：准确、及时地对各种信号进行定位，如对全球卫星的位置、运作轨迹、时间、速度等进行实时跟踪，确保所接收到数据信息的准确性和及时性。本地通信模块：连接GPRS模块、GPS模块、嵌入主板模块之间的数据传输，协助完成远程监控终端与矿山和工程机械设备之间的数据交换。嵌入主板模块：对工程数据进行存储，并且通过定位对数据进行分析、传输等。远程监控终端还具有以下4个功能特点：①远程监控终端同采集中心收集数据信息，并且具有回放和转发数据的功能；②远程监控终端具有远程控制的功能，可以通过GPRS通信模块接收采集站的各种报警信号，并将接收到的信息及时传送给远程监控中心；③远程监控终端具有对数据的配置及存储功能，对系统内用户的权限进行管理；④远程监控终端控制中心可以向任何一个远程客户端发送控制指令，同时控制中心还具有对各客户端调度及查询功能。
2远程监控终端的技术原理
远程监控终端技术是在传统的监控技术基础之上，结合计算机网络数据输入输出、视频无线传输技术而创新出的一种更高效的远程监控技术。目前该技术被广泛地应用于各行业中。远程监控技术主要的工作原理是结合互联网技术、视频传输技术对设备进行实时监控，从而完成对机械设备的跟踪、监督、控制、诊断、分析、处理、存储、维修功能。远程监控技术是由远程监测和控制两个方面组成的，例如目前我国常用的BS远程监控终端系统，就可以实现数据信息在同一个平台内的转换和处理功能。因此，在对矿山和工程机械设备的应用中，能够同时完成对机械设备数据的传输、处理、诊断、维修功能，大大降低了人工维修工作量，同时也避免了因工作人员技术原因造成的各种问题，大幅度提高了机械设备的工作效率。
3远程监控终端的设计
3.1硬件模块的设计
远程监控终端的硬件设备是系统构成最基本的要素。在设计时，首先要对矿山和工程机械设备的使用需求进行分析，以确定监控终端要实现的功能形态。而后对硬件结构进行设计，其中包括了对电源模块、GPRS通信模块、GPS定位模块、信号测试模块、嵌入主板模块、CPU模块、CAN通信模块、调试模块、充电模块、CPU辅助模块等几大模块进行结构化整合。在硬件设计中，电源模块的设计主要是对监控终端进行过压保护及欠压保护、断电保护，保证供电设备的安全性。而通信模式的设计是为了通过通信协议标准串连口的准确连接来实现数据的传输和接收，从而保证数据信息的实效性。定位模块的设计是为了对设备能够有一个精准的定位，便于及于对设备的位置、运行状态等数据进行采集和反馈，为提高对设备的管理能力有着十分重要的意义。信号检测模块的设计是为了实现对少量外接开关量的模拟量进行数据采集的目的。嵌入主板模块的设计实现了终端数据读写、定位、总线传输及各种接线服务功能。满足了监控终端程序写入、数据采集、通信代码输出等数据处理的需求。CAN通信模块的设计更多的是考虑有效支持数据分布以及实时控制串连通信接口的数据转换。调试接口模块的设计是为了满足对远程监控终端运行时的故障进行诊断和调试，从而保障监控终端运行的安全性。充电模块的设计可以说是一个备用电源，主要用于工程机械设备断电维修后，设备所需的电量支持，该模块主要应用在监控终端休眠时间段中。CPU辅助模块的设计主要是对CPU主板断电后的设备辅助，保持设备的基本功能正常运转，保证设备中数据交换、存储等功能不受影响。
3.2工作模式的设计
在远程监控终端硬件结构设计完成后，要对终端的工作模式进行设计，监控终端的工作模式设计是整个监控终端的关键环节。矿山和机械设备在生产作业中，经常会出现工作状态异常、停机、检修情况，需要对监控终端的工作模式和休眠模式下终端的工作流程进行科学的设计和规划。在工程机械设备的正常运作下，需要时刻保证其对数据信息的采集、处理及分析能力不受影响。因此，在工作模式中要设计标准化工作模式，标准化工作模式主要负责数据信息的采集和处理。某工程企业在对远程监控终端进行工作模式设计时，为了最大限度提高矿山和工程机械设备的工作效率，该企业采用了标准工作模式设计，该设计最大的优点就在于使用率高，通电即可激活使用，大大节省了设备预启动时间。同时，设计该模式的优点还在于当设备处于停机或维修状态下时，标准工作下的休眠模式设计，可以对无数据生产状态下的设备终端进行监控。另外，远程监控终端在判断了设备处于允许休眠设计状态下时，将自动关闭GPS定模块，同时断开网络连接开关，使设备进入完全休眠状态，保证监控终端所传输的设备信息准确性。
3.3通信协议的设计
通信协议是保证远程监控终端数据传输准时性及准确性的关键，在工作模式设计完成后，要根据矿山和工程机械设备的需求，设计出合理的通信协议，提高对PLC等设备数据信息采集处理的能力。目前我国基于矿山主和工程机械设备远程监控终端最常用的通信协议是数据传输—应答模式设计。该种模式采用的工作流程主要是先由远程监控终端向客户端发送数据请求，然后由客户终端对所采集到的PLC数据信息进行加密处理，并返回到远程监控终端中。
3.4软件设计
硬件完成后，要进行软件的设计。软件设备也称为程序设计，是确保实现远程监控终端数据采集、传输、分析、处理功能的重要因素。程序的设计不仅要能够驱动终端设备最底层的硬件，还要根据工程机械设备的工作流程和工作状态设计出运作模式。同时要根据矿山和工程机械设备实际工作中对数据信息的需求及协议的监控需求，设计出以代码形式来展现的监控流程，从而实现对设备的远程监控功能。设备依据现代工程机械设备发展需求，CPU嵌入式ARMCOPTEX-M3系统处理器LPC1778是目前远程监控终端应用电广泛的系统。其具有结构简单、系统集成率高、内核轻薄、功率低、损耗小等优点。而采用支持Cortex-M3/M1/M0等内核处理器，则具有任务处理速度快、初始化速度化、时间与任务同步处理等功能。此外，该程序还具有在μCOS-Ⅱ操作系统下开发的主函数主要进行了系统硬件初始化的特点，同时具备操作系统初始化、初始任务的创建以及多任务处理的开启功能。
4远程监控终端的重要性
远程监控终端被广泛地应用在各行业中，尤其是近年来，远程监控终端被大量地用于矿山和工程机械设备生产中。在矿山作业中，大多生产环境较为复杂，机械设备较为繁重，为了保证机械设备运行的稳定性，保障矿山生产的安全性，采用远程监控终端对其进行监控是十分必要的。通过远程监控终端传输的数据参数，管理人员可以清楚分析出机械设备工作的状态，便于及时对设备的运行模式进行调整。同时，通过远程监控终端传输的数据，可以控制工程工期，确保工程在规定时间内保质保量完成。其次，远程监控终端技术是矿山和工程机械设备生产发展的必然趋势，这主是要因为工程机械设备在远程监控终端技术支持下，能够快速将设备的运行数据传送到监控中心，实现了对工程机械设备实时监控的功能，避免因设备故障无法得到及时处理而造成的损失。
关键词：交换技术；信息通信；计算机技术；优势
一、引言
近年来，随着信息通信技术不断发展，各种相关配置技术措施日益提高和应用，交换技术作为当前信息通信技术的前提和关键，其在使用的过程中是不可忽视的信息技术措施。在信息通信技术发展过程中，交换的概念被越来越多的应用，并且在其中发挥着不可替代的重大作用。是通过将传统的交换设备的部分元件部件化，分别进行控制与媒体的处理模式，使得而这之间能够进行综合统一的工作，这种概念一经提出就受到了业界的广泛认同和重视，并逐渐被推广。伴随着当前科学技术的日益发展，各种信息设备和通信设施的不断完善，其在应用的过程中是不可忽视和避免的通信技术措施。
二、概念
网络技术发展迅猛，以太网占据了统治地位。为了适应网络应用深化带来的挑战，网络的规模和速度都在急剧发展，局域网的速度已从最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s，千兆以太网技术也已得到了普遍应用。在大规模局域网中，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成多个小局域网，这样必然导致不同子网间的大量互访，而单纯使用第2层交换技术，却无法实现子网间的互访。为了从技术上解决这个问题，网络厂商利用第3层交换技术开发了3层交换机，也叫做路由交换机，它是传统交换机与路由器的智能结合。
对于用户来说，在减低成本的前提下，保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展，与采用何种组网技术密切相关；对于设备厂商来说，在保证用户网络功能实现的基础上，如何能够取得更为可观的利润，采用组网技术的优劣，成为提高利润的一个手段。
交换技术正朝着智能化的方向演进，从最初的第2层交换发展到第3层交换，目前已经演进到网络的第7层应用层的交换。其根本目的就是在降低成本的前提下，保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展，最终达到网络的智能化管理。
三、交换技术在信息通信中的应用
（一）信息通信交换技术的基本要素
在信息交换技术处理中，各种元件和设备都存在着相应的优点与劣势，是当前信息技术发展的前提关键，更是其应用过程中的主要方式和方法。这些特点主要表现在技术的基本要素中，在信息通信技术的应用中也不外乎其以下的几点：第一，开放的业务生成接口。开放业务的生产结构在当前信息交换技术的应用和处理中有着不可忽视的作用，更是提高当前信息技术应用的前提关键。第二，综合的设备接入能力。信息通信中的交换协议能够支持多种协议，因此更加宽泛的接受各种设备接入；第三，基于策略的运行支持系统。与其他信息交换技术不同，件换技术重要是基于策略的运行来反馈和运行系统，这就保证了整体系统运行的稳定性。
（二）信息通信交换技术的设计原理及实现目标分析
独特的设计原理以及广泛的应用领域是交换技术在信息通信中广泛应用的主要优势。交换能够兼容各种协议，这就保证了其应用能力的广泛性。信息通信交换技术的基本原理是设法创建一个具有很好的伸缩性、接口标准性、业务开放性等特点的分布式件系统，它独立于特定的底层硬件/操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。独特的设计原理使得交换技术在信息通信中能够得到最大限度的应用，其主要实现目标包括以下几个方面。独立于协议和设备的呼叫处理和/同步会晤管理应用的开发等7个方面的应用，几乎涵盖了信息通信所有的领域。
（三）信息通信交换技术优势分析
与其他信息通信技术相比，交换技术最大限度的兼容和开发了更多的信息交换领域，促进了信息通信技术的发展。其优势概括而言，主要体现在三个方面。首先，集中化的管理。由于可以兼容各种协议，因此，在系统管理是可以通过很少的服务器管理进行通信管理；其次，减少成本。在传统的信息通信技术中，由于需要更多的IP以及服务器进行技术支持，使得无论从硬件成本还是件成本上都需要付出相当大的成本，而件换技术恰恰客服了这一缺点；第三，较高的可靠性。件换系统运行于可靠性高、容错能力较强且符合业内标准的电信级服务其上，其出错率以及系能稳定上都大大提高，保障了信息通信的连续性。
（四）交换技术应用的必要性
传统路由器的主要功能是实现路由选择与网络互联，即通过一定途径获得子网的拓扑信息与各物理线路的网络特性，并通过一定的路由算法得到到达各子网的最佳路径。建立相应的路由表，从而将每个IP包跳到跳（hoptohop）传到目的地；其次，它必须处理不同的链路协议。IP包途经每个路由器时，需经过排队、协议处理和寻址选择路由等件处理环节，造成延时增大。同时路由器采用共享总线方式，总的吞吐量受到限制，当用户数量增大时，每个用户的接入速率降低。路由器更注重对多种介质类型和多种传输速度的支持，而目前数据缓冲和转换能力比线速吞吐能力和低时延更为重要。
与路由技术相比，交换技术的好处就是速度快，当网络规模很大时，高速、大容量路由器是十分必要的。另一方面，由于现代通信网络大都采用光纤技术，所以目前数据网络的主要瓶颈是结点路由器。现在的第三层交换、路由交换或其他相关名词都是这种思路的体现。虽然第三层交换最初是为了局域网而设计的，它采用目的IP地址进行交换，但是现在这种技术也已经开始在广域网中使用。它不需要将广播封包扩散，而是直接利用动态建立的MAC地址来通信，如IP地址、ARP等，具有多路广播和虚拟网间基于IP和IPX等协议的路由功能。这方面功能的顺利实现，主要依靠专用集成电路ASIC把传统路由件处理的指令改为ASIC芯片的嵌入式指令，从而加速了对包的存储转发和过滤，使得高速下的线性路由和服务质量都有了很高的保证。
14G移动通信技术的基础性内涵机理
所谓4G，即第四代移动通信技术的简称，其高度整合3G与WLAN等技术优势，能够确保快速传输高质量的视频、图像等资源基础上，赋予人们更加便利的信息服务并彰显出更加理想的应用价值地位。归结来讲，4G适用于一切移动通信用户，并且有助于贯彻落实无线网络、局域网、电视卫星通信等媒介的无缝衔接目标，因此如今在我国工业、交通运输等产业领域之中全面性推广沿用。
24G移动通信技术涉猎的主要技术要素
2.1时域与频域同步技术
该类技术原理，就是配合OFDM调制的传输系统和有关设备，在时域和频域空间进行信息同步传输，为了避免OFDM符号初始形态和设备内部振荡器频率误差等因素交织化影响，有关技术人员开始将这部分技术要素贯穿于相同电网相连设备之间的电网之中，使得电网传输的同步序列可以同步融入到发送数据的相同信道之上。至于这部分信道将主要借用设备之间的连接模式加以确认，即在合理分解数据和同步序列等接收信号基础上，划分为不同类型的频带和频率队列之中，并且借助时间上的同步算法在单位频带之中校验认证OFDM符号的初始形态，以及本地振荡器频率上的误差迹象，进一步将检测完毕的频率范围和频带内部的同步序列等予以估值和组合处理。
2.2信道估计技术
信道估计，即为了确认物理信道对输入信号的影响效应而开展的定性研究活动，具体来讲，就是为了清晰化演算确认发送和接收天线之间无线信道的频率数值。需要加以强调的是，无线通信系统在工业领域推广沿用过程中，容易遭受山脉、森林、河流，以及建筑物的影响，尤其是经过反射、衍射、多径衰落等状况交织化作用之后，使得最终接收端获取的信号幅值、相位都会发生突变，无法予以精确化识别认证。在此期间，为了大幅度改善移动通信的抗干扰效果，有关技术人员便有必要针对发射和接收装置之间的无线信道加以精准化估计，借此贯彻落实4G移动通信信号的无失真传输目标。
34G通信技术在工业领域中的应用细节
3.1工业内部安全机制创建方面
即时刻彰显出4G移动通信技术的安全性，避免相关工业机构中的重要数据信息被随意窃取。如借由该类移动通信技术构成的混合密码校验体系，能够满足日后工业主管人员不同等级层次的安全服务需求，在灵活性选取私钥-公钥密码混合体系的同时，创建无线公钥的基础性设施，以及以中国移动信息服务系统为核心的安全认证机制。特别是经过4G网络安全体系逐步透明化之后，有关工业领域中的信息安全控制中心，便实现了独立于系统存在的目标，在提供开放接口进行端到端信息加密的同时，确保网络内部各类工作主体均处于完全透明的状态。
3.2工业可持续改革发展推动方面
4G移动通信技术在工业领域之中持续推广沿用期间，始终存在一些有待解决的挑战困境。笔者在此主要结合诸多实际状况和丰富实践经验，整理出后续处理措施：第一，持续强化4G通信技术在研究开发力度，在试运营环节中不断获取关键性数据信息，为日后该类技术创新化发展和推广应用，提供丰富的指导性线索。第二，全面处理好网络IP与通信协议的协调管制事务，保证全国范围内工业的统一化控制前提下，真正贯彻落实4G网络的普及目标。经过上述技术改革措施交互式辅助，使得不同区域工业之间能够实时流改革发展心得，并结合诸多实地考察结果制定富有针对性的控制方案，进一步为特定工业机构可持续改革发展，提供坚实的推动力。
4结语
综上所述，关于4G移动通信技术在工业领域中的应用，原本就是一类繁琐的工程项目。笔者在此提供的建议必然存在一定的局限性，因此希望日后相关工作人员结合丰富实践经验予以持续完善改进，争取为日后工业和通信技术同步发展，以及我国综合国力大幅度提升，做足过渡准备工作。
作者:赵新亚 单位:沈阳职业技术学院
参考文献：
[1]纪国涛.中国移动通信市场价格博弈影响因素分析及对策[J].企业经济，2012，16（03）：133-143.
中图分类号:TN915-34文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)16-0091-03
Implementation and Application of IP Trap
FENG Guo-liang
(Xi’an Railway Vocational & Technical Institute, Xi’an 710016, China)
Abstract:The computer network with its fast development makes the network security become the focus. IP Trap(IP data interception )as the data source and basis for network security analysis becomes one of the most important research subjects. IP Trap is a kind of software used for intercepting TCP/IP level data message, which may conserve the data message that joint the initiate extremity to the terminal end without mending for administrator to analysis. IP Trap software was designed with socket programming by studying, summarizing and researching IP Trap technique and the network protocol. The software adopts C/S(Client-Server)pattern to capture dynamic IP address,the server can exactly intercept and conserve the data associated to the client, and improve the performance of network security analysis. Keywords: socket; IP address; server; protocol
收稿日期:2010-04-26
计算机网络的飞速发展,使得网络安全已成为业内关注的焦点[1],IP数据截获(IP Trap)作为网络安全分析的数据来源和基础,自然成为研究的重点之一。
网络中任一结点的身份标识与结点之间的信息交流都要通过IP地址,这使得IP地址成为非常重要的网络资源,给网络安全及网络配置[2-3]带来极大的影响。尽管现在有不少软件介绍了如何防止其他人随意更改IP地址,防止通过 IP地址进行非法攻击[4],但是对IP地址的动态活动情况以及数据捕获和及时分析方面还存在很大差距,这就使IP Trap的研究迫在眉睫。
IP Trap是用来截获TCP/IP层数据信息的软件,可以把连接发起端和终端的数据信息无修改地保存下来供分析。通过研究IP Trap,可以从服务器端清楚地统计出网络用户的数量,准确地查找出进行安全攻击的主机地址信息,提高网络的安全度。
1 相关基础知识的介绍
1.1 TCP/IP协议的介绍
传输控制/网际协议(transfer controln protocol/internet protocol,TCP/IP协议)又称网络通信协议,这个协议是Internet国际互联网络的基础。
TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议,传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但实际上TCP/IP是一组协议,它包括上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件等,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议族[5],而不单是TCP和IP,包括TCP,IP,UDP,ICMP,RIP,TELNETFTP,SMTP,ARP,TFTP等许多协议。
1.2 点对点TCP/IP连接
一个运行TCP/IP协议接入因特网的计算机必须拥有一个惟一的IP地址,才能与网上的其他计算机进行网络通信。实际上,在任何时刻,Internet连接都能由4个要素来描述: 源IP地址、源地址端口号、目的IP地址和目的地址端口号。
(1) 点对点TCP/IP连接的间接实现
由于大多数上网用户每次上网都自动获得一个动态IP地址,这就使两台计算机之间建立直接、方便的点对点TCP/IP连接存在一定障碍。解决的办法是通过间接的方式进行连接,即通信双方同时登录到某个提供服务的主机上,由该主机建立双方的间接连接,网络电话、网络寻呼、网络游戏大都使用这一方法。随着技术的成熟和发展,这种网络连接服务可以提供诸如网络会议、多方通话、多方游戏等服务,已经突破了双机连接的局限。
(2) 点对点TCP/IP连接的直接实现
支持直接TCP/IP连接的软件很多,例如微软的网络电话软件NetMeeting,惟一的前提就是双方必须在联网时相互获得对方的动态IP地址,或者更简单地,只要知道被呼叫方的IP地址即可,这类似于知道被叫方的电话号码即可建立电话联系。于是关键问题就是捕捉和交换各自的动态IP地址,或者捕捉和自己的动态IP地址,以等待呼叫进而建立连接。
1.3 动态IP地址的捕捉
有许多方法和工具来实现动态IP地址的捕捉[6-7],Windows 系统提供了一个IP配置 (WINIPCFG) 实用程序。使用方法是单击“开始运行”,在“打开”框中键入:winipcfg,出现程序窗口后,可以单击“详细信息”进行查看。IP配置实用程序允许用户或管理员查看当前IP地址和其他与网络配置有关的有用信息。有关配置信息包括主机名、DNS 服务器、IP地址、网络掩码等。可以重置一个或多个IP地址。“释放”或“更新”按钮分别释放或更新一个IP地址。如果希望释放或更新所有IP地址,可单击“全部释放”或“全部更新”。其他工具也可以实现本机IP地址的查询。
2 软件的总体设计
2.1 软件设计思想
本软件用套接字[8](API)嵌套C语言编程创建突Х务器连接,使用TCP/IP协议创建一个循环的、面向连接的服务器。
在创建主套接字后,服务器主程序进入一个无限循环。在每次循环中,服务器调用accept从主套接字上获得下一个请求。为了防止服务器在等待客户的连接时耗费资源,accept调用将阻塞服务器直到有一个连接到来。当有连接到来时,TCP协议进行三次握手来建立连接,在握手过程完成时,服务器端的主程序已抓获了来访的数据包,并对其进行分析,以获得终端的IP地址,但不给终端任何回应;并且系统为到来的连接分配了┮桓霆新的套接字后,accept调用返回新套接字的描述符,并允许服务器继续执行。如果没有连接到达,服务器线程就在accept调用处一直阻塞。
2.2 软件的主要功能
本软件的主要功能是在服务器端抓获终端的来访数据包,并对其进行分析,以提取并记录下终端数据包的IP地址。
2.3 软件的设计构架
(1) 设计构架
软件的设计架构如图1所示,客户端(网络中有很多)在访问服务器时,发送数据包到服务器,服务器通过截获数据包,对其分析[9-10]从中获得客户端的IP地址,并记录其IP地址和访问次数,将数据保存下来供管理员分析。
图1 网络物理图
(2) 软件数据流向
客户端发送数据包给服务器端,服务器端截获数据包将其存储在数据库中并对其进行数据分析,以获得终端的IP地址,数据流向如图2所示。
图2 软件数据流向
3 软件设计实现
程序用套接字创建客户/服务器模式,主体用C语言编写,最后在VC++环境中编译运行。
3.1 套接字API的简介
应用层通过传输层进行数据通信时,TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同┮桓霆TCP协议端口传输数据,为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了称为套接字(socket)的接口。
区分不同应用程序进程间的网络通信和连接,主要有3个参数:通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。socket原意是“插座”。通过将这3个参数结合起来,与一个“插座”socket绑定,应用层就可以和传输层通过套接字接口区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。
3.2 程序中使用的套接字调用
图3说明了使用TCP的客户端和服务器在各自使用套接字调用时的顺序。客户端创建套接字后调用connnect连接到服务器,然后调用send发送请求,调用recv 接收响应。使用完该连接后,调用closesocket,而服务器调用bind 指定将要使用的本地协议端口,调用 listen 设置队列的长度,然后进入循环。
在该循环里,服务器调用 accept 等待下一个连接请求,调用 recv和send与客户交互,最后调用closesocket终止该连接。然后,服务器返回到调用accept处,等待下一个连接。
图3 使用TCP的客户端和服务器的
套接字系统调用的使用序列
3.3 客户端设计及算法实现
构建户软件往往比构建服务器软件容易的多,因为TCP处理了所有的可能性和流量控制问题。TCP客户程序使用如下算法建立和服务器的连接,并与它进行通信。步骤如下:
(1) 找到要与其通信的服务器IP地址和协议端口号;
(2) 分配套接字;
(3) 指明此连接需要本地机器中的任意的、未使用的协议端口,并允许TCP选择其中一个;
(4) 将套接字连接到服务器;
(5) 使用应用层协议与服务器通信(这往往包含发送请求和等待响应);
(6) 关闭连接。
3.4 服务器端设计及算法实现
TCP面向连接传输的循环服务器算法步骤如下:
(1) 创建套接字,并将其绑定到服务所使用的熟知地址上;
(2) 将套接字设置为被动模式,使其准备为服务器所用;
(3) 从该套接子上接收下一个连接请求,获取该连接中新的套接字;
(4) 重复地接受客户的请求,构造应答,按照应用协议向客户发回响应;
(5) 完成与某个客户的交互后,关闭连接,回到步骤(3),以接受新的连接;
4 结 语
本文从网络互联协议的介绍开始,通过对网络安全的分析,以及对IP Trap技术的总结和研究,采用套接字编程,设计了IP Trap算法,实现了IP地址的动态捕获,使服务器端能准确、高效地截获并保存客户端的入侵数据信息,为网络安全分析提供了有力的支持。
参考文献
[1]中国互联网络消息中心.第18 次中国互联网络发展状况统计报告[ EB/OL ].[2008 - 05 - 11 ]..cn.
[2]王石.局域网安全与攻防[M].北京:电子工业出版社,2006.
[3]麦克劳尔,措哈.黑客攻击与防御[M].技桥,译.北京:清华大学出版社,2004.
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[5]凌力.网络协议与网络安全[M].北京:清华大学出版社,2007.
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作者：顾伟民 单位：中国人民信息工程大学信息工程学院
AMOSMail由全球最大的国际移动卫星地面站荷兰12站和SPECTEC船舶管理软件公司专门为海运行业设计的船用通信电子邮件方案。通过船岸之间的卫星信道，高效、迅速地传输数据，可以为用户节省85%的时间和金钱。AMOSMail适用于GSM、HF-radio、INMARSAT-B、F、M和C站，主要提供传真、电子邮件和电传业务，在使用INMARSAT高速数据HSD（64Kbps）时可以节省50%的费用。此外，AMOSMail系统使用最先进的卫星通信协议，包括纠错功能，并详尽设计了船到岸的通信。由于AMOSMAIL软件对拨号协议进行了优化，使得通过AMOSMAIL进行卫星电话的数据拨号时间大大缩短了移动端与中心端（另一终端）的握手时间，提高了使用效率，节省了通信费用。
对于文件传输，AMOSMAIL使用的压缩功能对文本文件的压缩比高达80%~90%，对于大多数数据文件的压缩比为60%。AMOSMAIL同时提供断点续传功能，如果在发送邮件的过程中因为意外而发生中断，下次再连的时候可以在上一次中断的位置继续传输。这是一般的邮件传输软件所不具备的。在使用一般的邮件软件（如OUTLOOK）时，如果通过卫星设备上网，在发送或接收一封比较大的邮件时（如：使用MINI-M的2.4K带宽接收/发送大于100K的数据时）可能发生与邮件服务器发生中断的可能。而AMOSMAIL的邮件服务器是专为卫星通信网络设计的，考虑到卫星系统的延时和纠错功能与一般网络的差异，从而确保了通信过程中的信道稳定性。通过AMOSMAIL还可以发送传真，用户计算机中的文档文件可以以传真的形式发送。或通过AMOSMAIL编辑一段文字以传真的形式发送。电传功能，只要知道对方电传号码，编辑一段文字即可通过AMOSMAIL发送给对方十分方便。短信功能，AMOSMAIL可以向手机发送短信（英文）。当用户向某人发送邮件后可以通过短信的形式提醒接收方查收。此外，AMOSMAIL还有信息跟踪功能，当信息（邮件、短信、电传、传真）从本地正常发出时有一个确认信息；当发出邮件被阅读后有一个确认信息，这些信息在软件中以对话框显示，便于用户掌握所发邮件的状态。如果用户使用的是局域网系统，局域网内各台安装AMOSMAIL软件的计算机也可以通过局域网内的服务器发送信息。综上所述，该系统主要具有以下5大特点：1）完全双向同步接收/发送信息；2）数据压缩功能，对于大多数数据类型压缩比为60%，对于文本文件或数据库文件的压缩效果将更好；3）缩短调制解调器同步时间和握手时间，从而缩短连接时间，节省费用；4）自动断点续传功能；5）记录所连接的服务器，以便下次再连时节省时间。
SKYFILE邮件系统
SKYEFILE是由法国电信（FRANCETELECOM）利用船舶卫星终端，经法国地面站进行船岸双向通信的E-MAIL软件。该系统具有发送邮件、传真、电传及数据功能，还能同时收发信息并进行数据压缩,方便了长电文信息、无法用文字表达的图片信息的收发，从而提高了传输速度,节省了大量的时间和通信费用。该系统可提供INMARSAT-B、F、MINI-M站的E-MAIL业务等。经研究该系统具有以下6大特点：1）数据压缩：SKYFILEMail内置了数据压缩功能，能够提供高达90%的压缩率，大大减少了连接时间；2）全双工方式：用户可以同时收发邮件；3）高效的链接：与铱星地面站做直接对接，减少了50%的链接耗时，服务更有保障；4）自动恢复：如果连接中断，程序将自动保存当前邮件和设置；5）电子传真（e-Fax）：能够将您的电子文档传真到世界上任意一台传真机上；6）简单的操作界面：和常规邮件工具，OUTLOOK、FOXMAIL等，类似的使用习惯，您一定可以很快上手。
从对以上3种船岸电子邮件系统的分析研究可得出，船岸电子邮件系统的基本要素包括支持快速连接、数据压缩、错误判断、断点续传等功能，具备了这些基本功能，船岸通信基本就达到了通信畅通安全、通信费用低的要求。同时各系统也开发了一些其它实用的功能，各具特色，相比之下，荷兰12站的AMOSMail系统更受用户的青睐。
【关键词】 自动化控制 网络结构
宋庄泵站是山东省胶东调水工程的首级泵站，位于寿光市北部，设有35Kv变电所1座，装有7台720kw同步电动机组，水泵为1400mm轴流泵，扬程9.0m，断流方式为真空破坏阀断流，1989年投入运行。随着工程设施的老化，该泵站在冬季运行季节，需要加大巡视密度及次数，这就加大了运行人员的工作强度。为了满足工程需求，解决工作强度矛盾，增加设备可靠性，2005年采用GE30系列PLC（可编程序逻辑控制器）对水机、供电、变电设备进行了自动化系统改造，实现了后台遥测、遥信，提高了可靠性，减轻了劳动强度，提高了管理水平。
1 网络结构
计算机网络体系结构：是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合。它广泛采用的是国际标准化组织（ISO）在1979年提出的开放系统互连（OSI-Open System Interconnection）的参考模型。OSI参考模型用物理层、数据链路层、网络层、传送层、对话层、表示层和应用层七个层次描述网络的结构，它的规范对所有的厂商是开放的，具有知道国际网络结构和开放系统走向的作用。它直接影响总线、接口和网络的性能。目前常见的网络体系结构有FDDI、以太网、令牌环网和快速以太网等。从网络互连的角度看，网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。OSI/RM的配置管理主要目标就是网络适应系统的要求。
国际标准化组织（ISO）所制定的开放系统互联参考模型OSI/ RM（Open System Interconnection Reference Model）是1977年建立的一个分委员进行专门研究以后所提出的。这是一个定义连接异种计算机标准的主体结构。
OSI/ RM 所定义的网络体系结构具有7个层次，也就是人们所常说的7层模型，七层模型（从下至上）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。物理层是最下面的一个层次。
物理层的目的在于提供可靠的比特传输。物理层的作用在于提供DET和DCE之间比特传输的条件。为此，通信线路要有建立、保持和断开物理连接三个过程，要有为实现这些过程所需的机械的、电气的、功能的和过程的特性的规定。换句话说，物理层是对实际的通信线路及其工作过程的描述。因而从功能上讲，物理层要实现实体之间的按位（bit）传输，保证按位传输的正确性，并向数据链路层提供一个透明的比特流传输，在数据终端设备、数据通信和交换设备等之间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作。例如，在物理层中要描述实际通信线路的插口尺寸、几何形状、各个插脚的功能、信号电压的方向和幅度、信号传输速度和持续时间、信号的序列及各位的含义等等赞同。
2 网络结构形式
宋庄泵站自动化系统的主干通信网络为光纤自愈环型网，PLC及测控设备以星型方式接入主干网，即自愈式环型以太网和星型网络混合组网的方式。如图1所示。通信协议采用了IEC60870-5-103和IEC60870-5-104两个国际标准通讯规约，网络层协议为TCP/IP协议，应用层协议采用103和104协议。104协议用于监控信息，103协议用于保护信息。103协议应用层ASDU与TCP/IP网络组合方式，完全采用104协议组合101协议的方式，即103协议具有与104协议完全相同的APCI传输接口，相同的应答和重发机制，这就保证了不同的协议共享相同的物理网络。
（1）NWJ801网关 网关采用RTOS嵌入式操作系统，通过C语言编程实现规约转换功能，如图2所示。可使原本不具备以太网接口的现地层智能设备比如保护装置、直流装置、电度表、PLC等其它厂家的外设可以通过网关进行规约转换后接入到以太网。网关的串口接线采用RJ45接口。根据跳线方式的不同，既可采用RS232接线，也可采用RS485接线。在图1左侧的网关起到PLC处理的监控信息与后台组态软件的之间的协议转换作用；图中右侧的电机保护、变压器保护（限于尺寸未在此图画出）等信息经过RS485线连接后通过网关直接接入以太网。
（2）智能多串口卡MCU-801 MCU-801具有以太网和串口两种功能，此系统采用的是串口功能，利用RS485通讯。MCU-801起规约转换的作用，将电度表及温度巡检、励磁装置、调速器装置本身的规约转换成Modbus规约，然后由PLC进行数据保存，将数据存放在固有缓冲区内。最后PLC与网关连接（网关起规约转换作用），网关将Modbus/TCP规约转换成104规约上送后台，如图2中左侧所示。MCU-801程序设置时要注意设置本身IP地址及所连接装置的地址，由于PLC要读取MCU-801所带装置的遥测和遥信，要把装置的遥测和遥信配置成转发表写入MCU-801中。
关键词：WSDL；XML；SOAP；Web Service；HTTP
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)17-31257-02
Study Of Web Service Technology
SHENG Hong-yan
(Institute of Physics & Electronic Engineering,Ludong University,Yantai 264025,China)
Abstract:This paper discusses relative technologies and standards of Web Service, and enters into the system framework, applied fields and further development of Web Service.
Key words:WSDL;XML;SOAP;Web Service;HTTP
1 引言
Web Service 使用标准技术，通过它，应用程序资源在各网络上均可用。因为 Web Service 基于标准接口，所以各应用程序即使是以不同的语言编写并且在不同的操作系统上运行，它们也可以进行通信[1]。因此，Web Service 是生成适用于网络上不同系统的分布式应用程序的极好方法。
2 标准技术
Web Service 使用的标准技术包括：公开描述其自身功能的WSDL 文件；与其他应用程序进行通信的XML消息（通常使用 SOAP 格式）；标准网络协议HTTP。
2.1WSDL 文件
Web Service 描述语言 (Web Service Description Language,简称 WSDL) 使用标准 XML 格式描述 Web Service的接口信息。通过描述，客户端可以了解Web Service 的功能，而无需知道 Web Service 的实现细节。如果某个 Web Service 将英语句子翻译成中文，则其 WSDL 文件将说明应该如何将英语句子发送到此 Web Service，以及中文译文将以那种数据类型以及如何返回到请求的客户端。
WSDL 文件包含了客户端调用 Web Service方法所必需的所有信息：
(1)方法参数和返回值的数据类型
(2)单个的方法名和签名（WSDL 将方法称为“操作”）
(3)每个方法可以使用的协议和消息格式
(4)用来访问 Web Service 的 URL
另外，通过公共和专用的 UDDI(Universal Description, Discovery and Integration通用描述,发现和集成)注册表可以找到 WSDL 文件[2]。
2.2 XML和SOAP
2.2.1 XML概述
可扩展标记语言（Extensible Markup Language，简称 XML）提供了一种公共语言，通过它，不同的应用程序可以在网络上彼此进行交互。大多数 Web Service 通过 XML 进行通信。客户端将包含请求的 XML 消息发送到 Web Service提供商那里，然后 Web Service提供商使用包含操作结果的 XML 消息进行响应。大多数情况下，这些 XML 消息将根据 SOAP 语法设置格式。
2.2.2 SOAP概述
Simple Object Access Protocol (SOAP) 指定了一种标准格式，使应用程序可以调用彼此的方法，在彼此之间传递数据。请注意，Web Service 可以使用非 SOAP 格式的 XML 消息进行通信。特定的 Web Service 支持的消息类型在其 WSDL 文件中进行描述。
2.3网络协议
Web Service 利用广泛使用的协议，如超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol，简称 HTTP）和 Java 消息服务（Java Message Service，简称 JMS），接收请求并发送响应。Web Service 可以支持多个协议，它的不同方法可以支持不同的协议[3]。Web Service 支持的协议在 WSDL 文件中进行。
3 Web Service 体系结构
图1显示了 Web Service、其客户端软件应用程序及其使用的资源（包括数据库、其他 Web Service 等）之间的关系。Web Service 通过使用标准协议（如 HTTP）交换 XML 消息来与客户端和各种资源进行通信。
图1 Web Service体系结构
4 Web Service的应用
4.1在电子商务中的应用
Web Service已经得到了广泛的认同，可视为是电子商务发展的下一个阶段。它把一切都看作服务，这种服务可以在网络上动态地被发现和组织。利用Web Service的动态特性，企业可以通过自己的 Web Service来动态地出售它们的服务或者调整其应用和业务流程，在市场上抢得先机。
动态电子商务是一种新的企业对企业(B2B)的交易模式。而推动动态电子商务发展的关键是Web Service。目前一些大的平台提供商已经实现了全方位支持动态电子商务所需要的开放标准，从而使企业可以创建、、安全地部署、拥有和管理Web Service。
4.2其他方面的应用
除了Web Service的直接使用以外，在对等 (P2P) 计算领域中，它还有许多精彩的应用。例如，一个 eBay 的 P2P 版本。消费者将一个简单的拍卖 Web Service安装到他们的家庭计算机或智能电话上，一旦告诉了拍卖服务您的买卖意向后，它就与世界范围内的其它拍卖服务联系，帮您找到适当的买家和卖家。交易在消费者的设备之间直接发生，不需要任何服务器。
一个更大胆的想法是 P2P电话蜂窝网络，它使用其它中间消费者的电话，而不是基站，进行通信。当您拨打电话时，通话沿着相邻的蜂窝电话进行路由，到达它的最终目的地。使用这种体系结构，从理论上说，将1万个蜂窝电话投放到某一区域中，就可以立即在不使用基站或其它传统电话网络基础设施的情况下拨打电话！
5 Web Service的未来发展
5.1完善标准
Web Service所依托的关键技术XML，提供了用于定义Web文档标记(即描述文档不同部分的要素)和标记之间关系的专用词汇。数据交换各方的开发人员可以在使用通用标记集合上达成一致。因此，XML具有无与伦比的灵活性和通用性。但它还不是一种很好标准化的技术，由于每次XML传送包括大量的说明信息，文件长度会迅速膨胀。目前像W3C等业内企业正致力于对XML数据发展标准的定义。
5.2安全和可靠性
Web Service安全方面的标准仍然还在完善的过程中。它缺乏事务完整性、安全、数据队列、多数据格式支持等基础部件，不能支持Web的可扩展性以及处理混和的XML语句等[4]。这些问题都急需解决。
6 结束语
Web Service是一种非常有效的工具，它使我们能够通过互联网为我们的合作伙伴和客户提供非专有的、开放的服务和数据访问。它在现有企业网络站点和Internet基础上，通过对原有网络通信协议（HTTP/SMTP）及XML的封装，提供集成的分布式网络模式，为新型的电子商务发展提供了依托。 Web Service的应用无论对Internet还是对电子商务都将带来革命性的变化。
参考文献：
[1]Ethan Cerami(美).Web Services Essentials.O'Reilly,2003,5.
1系统设计目标
综合运用自动化控制技术、网络通信技术、计算机软硬件技术建设设备远程故障诊断处理和运行保障系统。通过这个系统，技术人员可在任何时间、任何地点快速处理远程客户现场的设备问题和故障，可以随时全面掌握客户现场设备的运行状况和运行数据，可以建立已售出设备在生命周期内的全面数字档案。具体目标有以下三个方面:1)能够在设备研发企业或任意地点远程判断和解决客户现场的设备故障，能够进行现场设备运行数据的实时获取、现场运行情况的实时监控、PLC程序的调试和上传下载;2)能够随时对客户现场的设备运行情况进行获知，浏览客户现场的设备运行状况和数据，对设备的健康情况进行检查，提供设备检维修建议，将设备的问题和故障消除在萌芽状态;3)能够获取并建立设备在客户现场的生命周期内的运行档案，这些运行档案包括历史运行数据、检维修情况、客户反馈等，相关人员通过对这些数据的分析，形成产品的升级方案和新产品设计方案。
2系统结构设计
本系统分为实时监控与管理系统、工程师站及OPC服务器、操作站及PLC设备三个部分，通过Internet(专线、电话线或2G/3G/4G无线接入)进行连接。如图1所示(图中省略了必须的工业交换机、防火墙等网络设备)。1)实时监控与管理系统。通过OPC服务器将采集的PLC数据进行存储，并实时显示远程设备数据，包括实时状态、实时数据、报警信息等;2)工程师站。通过Internet对PLC、操作站进行通讯，可对PLC和操作站进行远程编程和远程调试;3)OPC服务器。通过Internet对PLC数据进行采集，不进行控制;4)安全路由器。将PLC、操作站接入Internet，可与远程工程师站、OPC服务器进行通讯，满足数据传输的需要;5)操作站。位于设备现场，对设备进行实际操作;6)PLC(含以太网模块)。位于设备中的可编程逻辑控制器，需要附带以太网模块，可通过以太网进行通讯。
3实时监控与管理系统功能设计
1)ACO数据采集ACO数据采集套件能够将实时数据从前端生产设备或控制系统等数据源采集到ADC数据库中;2)ADC数据库系统以某个对象(如某个工位点)为单位，可实时、连续存储该对象的所有属性值，支持大量对象同时存储，数据存储格式高度压缩;3)设备台账以ADC数据库为依托，将企业所有远程设备台账信息集中存放，并在相应页面可进行针对性查询;4)设备监视该模块以ADC数据库为依托，对各装置的情况进行实时监视和集中监视。可查询某工位(设备)的各种数据，查询接口包括COM派发接口和自定义接口以及Web服务接口(以Asp．NetWeb服务的方式)、SQL接口等，可使各种上层应用组件方便地查询到生产过程数据的实时值等;5)数据报表系统能够方便生成各种数据报表，所反映的数据真实而且准确。系统生成报表后，根据日期可以通过网络较快速地进行查询;6)趋势分析该模块能够显示出某段时间内数据变化的情况。实时趋势能够反映出当前的数据变化情况，历史趋势的数据从历史数据库中取出，能够查看任何时间段内数据的变化情况。通过查看历史趋势，可以了解长时间的生产情况;7)报警信息系统利用报警分析模型及时统计历史报警信息。设备发生故障时，系统有自动报警功能，提供报警级别设置、报警限设置，提供事故追忆功能。当事故发生时，系统产生报警，启动事故记录，记录报警点、报警事件、报警时间等关键信息，根据记录的相关信息，系统可以进行事故原因追忆分析。提供事故追忆的管理功能，管理员及有权限的用户可以进行事故管理的设定、修改、取消、删除等操作。系统报警功能的及时性和准确性为生产事故提供分析和决策依据;8)系统管理该模块是任何一个软件系统都不可或缺的，用于维护系统的正常运行。系统管理模块由以下几个子模块组成:数据字典模块为其它模块在数据记录新增、修改时提供字段的输入选择项，用来规范数据录入、加快数据录入速度。数据字典按照企业的实际需要进行分类管理;用户管理模块对系统的用户和用户组进行管理，用户和用户组可根据企业的组织层次和活动目录用户体系进行建立;角色权限设置模块在系统中建立起基于角色的访问控制机制(BRAC)，使用户在系统中的操作权限完全依据其关联的角色的权限设定;系统操作日志模块中，任何系统登录用户的任何操作均被系统登记在案，在本模块中，可以进行查询或查看。当操作特定的关键数据时，会将操作人员、操作时间、原值、新值等记录下来，方便进行数据的回溯;系统备份模块可对系统数据库及文件进行备份。设定系统数据库、文件的自动备份操作的时间、存放路径等，可自动备份。
4关键技术
1)系统通用性和标准化由于现场设备所使用的自动化控制系统种类繁多，不同厂商、不同型号的控制系统接口类型、通信方式、通信协议、诊断方法不尽相同，严重影响了设备远程诊断的兼容性，为实现远程诊断和处理方法的统一，必须建立通用的诊断标准，包括诊断分析标准、通信接口标准和通信协议标准等;2)数据压缩与传输技术远程故障诊断处理和运行保障系统在应用过程中需要将大量的远程设备数据进行传输和存储。这些数据在远距离传输时对网络的带宽、稳定性和可靠性要求较高，但由于设备现场Internet接入条件参差不齐，有许多现场具备了专线或3G、4G无线接入条件，而仍有现场仅具备2G无线网络或56KModem电话线接入条件，这就需要寻求一种有效的压缩算法，以期将设备数据压缩到最低进行传输，这是一个关键的技术问题;3)网络传输的安全性远程故障诊断处理和运行保障系统所传输的设备数据中包含远程控制指令，如果网络传输的安全性得不到保障，远程故障诊断处理和运行保障将失去意义。网络传输中信息的安全性包括完整性、保密性和可用性三个要素。信息的完整性是指存储和传输过程中不被非法修改、破坏甚至丢失;信息的保密性是指保护信息不受非授权用户越权使用;信息的可用性是指当需要时能否正常存取所需信息，保障传输信息准确无误。通常采取的安全措施有在Internet入口处设置防火墙、对传输数据进行加密处理等。
5结束语
本系统的开发与实施，提高了制造企业设备故障处理响应速度和处理能力，并为提前感知、发现设备故障或问题提供了可能，降低了故障停机给客户造成的损失，提升客户对产品质量的满意度。同时，对制造企业来说，不仅大幅减少了到客户现场进行设备故障处理的差旅费用，而且建立起了所售设备在生命周期内的运行档案和检修、维修档案，实现这些产品数据的数字化管理，形成宝贵的知识资产，对产品运行档案、故障处理档案、检维修档案进行综合分析，为产品改进和新产品设计提供有效的数据支持。
作者：王鹏 单位：中色科技股份有限公司
Abstract: This paper introduces the structure, test method of remote fiber monitoring system (RFTS) andits combination circumstances with telecommunications management network (TMN), and outlines some typical RFTS systems to clarify its application and development trends. At the same time, it discusses the elements influencing the test accuracy of optical time domain reflectometer (OTDR) and measures for eliminating test error.
关键词: 远程光纤监测系统;光时域反射仪;光纤测试方法;测试误差
Key words: remote fiber monitoring system;optical time domain reflectometer;fiber testing methods;test error
中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0153-01
0引言
光缆线路自动监测系统是一种利用计算机和通信技术以及光纤特性测试技术,对光纤传输网进行远程分布式实时监测,并将光缆线路的状态信息集中收集、处理和存储的自动化测控系统。光缆线路自动监测系统有两种:一种是对光缆线路的金属钢带或铝带的破损情况进行监测;另一种是对光缆线路的纤芯进行检测,是目前推广使用的方法.本文仅讨论后者。
1远程光纤监测系统(RFTS)
RFTS是用光时域反射仪(OTDR)来监测光纤网络的一套智能型、模块化、分布式监测系统。该系统通过远程测试单元(RTU,Remote TestUnit),在预定的时间里,对被监测光纤网络进行OTDR测量。测量结果与基准测量值比较,如果偏移超过阀值,则实时告警并传送到RFTS中心局的控制部分。由于应用了开放式通信协议,因而易于集成在用户的网络系统之中。
1.1 系统组成RFTS由中央监测台、RTU、光路测试切换装置(OTAU)及光纤耦合模块(FCM)四个子系统组成,除了FCM是被动设备外,其它三项子系统均具有自我诊断与维护功能。
1.1.1 中央监测台(TSC)TSC是系统的操作中心,监测各机房RTU的测试资料。通过它监视各子系统,也可进一步通过连线上的RTU,针对特定光纤进行更仔细的测试。提供FAX、传呼机等多种告警方式。
1.1.2 远程测试单元(RTU)RTU可根据管理人员预先设定的程序或操作,24h测量光纤网络品质。RTU还配有新式的OTDR,具有高的动态测试范围,低的事件盲区。提供1.31、1.55、1.625μm的测试波长,满足目前业界对离线测试或在线测试的需求。
1.1.3 光路测试切换装置(OTAU)在星状与树状结构的光纤网络中,OTAU可将RTU的测试信号切换到不同的受测光纤上。
1.1.4 光纤耦合模块(FCM)FCM是在线测试应用中的一个专用子系统,提供受测光纤与RTU测试光波的耦合与分解,并具有高隔离度、低损失、低反射的特性。FCM采用模块化单体设计,可以内装不同的光分波多功能单元(WDW)和光滤波器等光纤被动单元。
1.2 测试方法使用RFTS进行光纤链路的自动测试,主要有三种方法:第一种是暗光纤离线测试。即只测试光缆内的空闲(备用)光纤。该方法只能监测影响整个光纤的灾难性故障,而不提供每根工作光纤芯线的信息,不能用于一级干线。第二种是利用WDM技术对工作光纤进行有源光纤在线测试,提供每根在用光纤的质量和可用性信息,检测机械应力或化学损伤引起的缓慢恶化,并作预防性修理.该方法断线判断准确。第三种是测试中断业务的工作光纤。该方法仅需一台可综合系统信号和测量信号的设备(一个与波长无关的耦合器或是一个光交换模块)。业务可以通过另一个环路迂回,工作波长可等于传输波长,比较适合于双向环结构。
1.3 RFTS与电信管理网(TMN)的结合ITU-T已经规定了TMN的全球标准。光纤本身是一个完全的无源网元,不能直接按照TMN的含义进行管理。为将光纤纳入TMN框架,RFTS将完全综合于一个标准的TMN环境中,与RTU和光纤一起构成能被管理的网元。作为网元管理器,操纵和控制所有RTU的TSC经Q3接口与其它的网络管理机构对话。Q3接口不仅规定通信用协议和消息,还包括管理信息库(MIB)和与信息有关的对象结构。
2典型的光缆自动化监测系统
目前运用最多的光缆自动化监测系统是HP系列的RFTS。以下将分代论述。
2.1 RFTS100RFTS100是HP81700系列的第一代产品,包括一至多个OTDR、一个光交换模块(用于多纤共享OTDR)和一台控制用PC机。使用调制解调器通过普通电话网可接入几个OTDR,故障定位快速、准确,并可用作日常维护。还可通过自动周期性测量分析长期退化。
2.2 HP第二代RFTS系统由TSC、RTU、告警接口单元(AIU,Alarm Interface Unit)和相应的系统软件组成,采用模块化、分布式体系结构,通过开放式通信协议可以非常方便地集成到网络中。它可监测整个光缆网的运行状态,及时发现线路劣化趋势并做预防性维护。作为一个网元管理系统,它符合TMN架构,具备了Q3标准接口,可与其它网管系统在Q3上实现互联,避免了将来建设TMN的重复投资。
2.3 最新发展HP公司新一代光缆网络管理系统Access Fiber,它以数据库为核心,采用客户/服务器结构,提供基于Windows NT的图形用户界面,是集网络规划、维护和管理于一身的网络信息管理系统。一个中心数据库可连接多台图形用户终端,便于数据共享和不同的维护需求。
3光时域反射仪(OTDR)
OTDR是RFTS不可缺少的测试设备,其精度受各种因素的影响。
3.1 OTDR的测试误差及其原因分析OTDR通常测试的基本参数为:距离、光纤损耗、事件损耗、链路损耗、回波损耗和链路回波损耗.这里仅谈距离测试。距离测试指两点间的光学距离。
影响距离测试误差的原因有:①光纤长度与光缆皮长不同。②直埋光缆的长度与地面长度存在误差。③架空光缆与杆路长度之间存在着偏差。④单向测量误差。⑤仪表操作员对光纤折射率取值不对产生偏差。⑥仪表操作员本身会产生误差。
