时间：2022-10-25 02:15:39
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篇通信系统，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光纤通信技术内涵
光纤通信技术主要是借助高频光波，借助光纤的通信媒介进行信号的传递。在实际应用体系建立后，相关技术人员要利用光纤技术进行通信操作，也要着重了解光纤通信技术的特征。不仅能保证低损耗，也能提高整体传导速度，确保其自身具有很强的抗电磁干扰能力，实现信息和数据传输项目的实际需求。而从19世纪到当下，光纤通信技术也实现了多样化发展，不仅传播速度有所提升，整体容量也翻了一万倍之多，真正实现了技术和市场内行业的融合，也为新技术的推广和应用提供了非常有效的发展背景。
2光纤通信技术要点分析
在对光纤通信技术进行综合性分析的过程中，要对技术模型的运行要点进行统筹分析，确保技术处理效果和应用模型的有效性，也为管理体系的综合性升级奠定坚实基础。2.1光纤通信技术要点之光纤连接技术光纤通信技术在实际管理模型建立过程中，需要借助相关问题进行统筹处理，正是基于此，光纤通信体系中，光纤连接成为了信息高速管理和运转的重要组成部分。光纤连接技术能一定程度上提高信息的传播速度预计传播方式，在满足人们对信息需求的基础上，保证信息处理效果符合预期。需要注意的是，在光纤通信技术中，宽带主干线路的传播效果是非常关键性的项目，对于用户最后光纤连接方式产生影响。正是由于光纤通信技术的普遍性和有效性，人们能在借助光纤通信提高上网速度的同时，真正体会高速信息的传播效果。由于光纤通信技术的接入口位置不同，其实际应用结构也分为FTTB模型、FTTC模型以及FTTH模型等，其中FTTH模型能实现光纤到户，借助光纤宽带的优势和特征，为用户提供更加具有实效性的管控模型，能在保证宽带连接技术需求的基础上，实现整体管理效果的综合性优化。2.2光纤通信技术要点之波分复用技术光纤通信技术中，波分复用技术是现行应用较为广泛的技术模型，主要是针对不同的光波频率，借助单模光纤低损耗区的宽带资源，建立健全完整的处理机制和控制措施，并且结合低损耗趋势，将其发展为不同通道。其中，将光波作为光纤信号的传递媒介，实现整体信号传输和管理模型的综合性升级，并且借助复用技术对不同波长承载信号的光纤结构进行分析，由于不同波长的光载波信号具有自身的独立性，在实际应用体系建立后，能借助一根光纤实现多线路信号传递。
3通信系统中的光纤通信技术分析
正是基于光纤通信技术的多元化发展模型，在实际管理机制和项目应用体系建立过程中，针对具体问题要进行综合性分析。本文以铁路运输项目为例，对其通信系统中应用光纤通信技术的路径进行了集中分析和阐释。值得一提的是，在铁路通信系统中应用光纤通信技术，能在优化传播速度的同时，保证传播质量符合需求。目前。铁路运输通信系统中，光纤通信技术主要分为以下三个阶段。第一阶段是PDH阶段，最开始使用的PDH技术铺设的是短波光纤，实现了二次群系统的开启和维持。例如，大秦铁路通信系统中，就将八芯单模短波光纤应用在重载双线电气化项目中，主要使用的设备是36Mb/sPDH二芯结构，实现了车站和区域网络通信的便捷化升级，为设备管理结构的综合性优化奠定坚实基础。正是基于此，也实现了铁路通信系统的跨越式发展，从传统的通信模式转变为光纤通信结构。由于这一成功转型，实现了整体技术结构和项目的综合性升级，也为通信系统的综合性升级奠定坚实基础，实现管理机制和信息传递效果的综合性优化。第二阶段是SDH光纤通信系统运行阶段，由于整体系统相对于其他系统更加的完善，在实际管理机制运行过程中，能有效弥补传统管理机制中的不足，也实现了整体铁路通信技术的全面升级，在实际技术应用体系中，SDH光纤通信技术能保证信号的稳定性，不仅仅能简化网络体系中的支路字节，也能创造不同设备互联网的互联。SDH光纤通信系统能实现更加系统化的自我管理，保证信息传输和通信的完整程度，建立健全更加系统化的完整管控模型，确保通信功能和安全得以全面提高和系统性优化。先进的SDH光纤通信技术将有效替代传统技术模型，保证应用效果的稳定性。第三阶段是DWDM光纤通信系统，在技术建立过程中，技术特性逐渐增强，能借助单模光纤宽带分析实现损耗降低的目的，并且保证发送端光发射机同时发射不同稳定度和精度的波长光信号，在信号放大后，实现信号传输，借助信号分解功能，保证技术优势得以全面升级。在实际应用体系建立过程中，DWDM技术能一定程度上提高通信传输速度，并且保证信息传输容量符合标准，为信息升级和项目管理提供便利，也为铁路信息服务管理系统的综合性优化奠定坚实基础。技术最大的优势就是能满足网络用户的实际需求，并且能实现信息的更稳定化传播和升级，保证信息管理效果和同时优化信息服务价值。
4结语
总而言之，在对光纤通信技术进行综合性分析的过程中，要结合管理模型和控制措施进行统筹分析，保证管理体系的完整性和稳定性，也为技术结构的发展以及进步提供动力，确保技术应用效果和管理体系的综合性升级，实现通信技术模型的综合性优化。在光纤技术不断发展的基础上，克服相关问题和困难，满足市场需求的同时，实现光纤通信技术的可持续发展。
作者:曲艳 单位:郑州联勤保障中心
参考文献：
[1]张钺,赵毅.光纤通信技术在工业电视上的应用[C].第二十六届中国(天津)2013，IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集.2013:200-203.
[2]邱琪,宋玉娥,阳树宗等.空间站信息系统与光纤通信技术[J].电子科技大学学报,2013,29(04):365-368.
[3]张韬,尹项根,刘革明等.GPRS技术在馈线自动化通信系统中的应用[C].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十一届学术年会论文集.2015:1610-1613.
[4]刘锋,潘永湘,毛芳仁等.基于GPRS配电网自动化通信系统终端的设计工程与实现[C].2014全国电力系统自动化学术交流研讨大会论文集.2014:178-182.
【关键词】光纤通信系统构成性能指标
一、引言
作为信息产业基础的通信网建设，光纤通信网的建设规模与水平，已成为衡量国家综合实力的重要方面。未来，我国的高速宽带骨干网络，特别是城域网、光纤用户接入网以及有线电视分配网的建设规模将进一步发展，光纤网络将覆盖全国城乡，并最终进入办公室与家庭。
二、光纤通信的特点
（1）巨大的传输容量；（2）极低的传输衰耗；（3）抗电磁干扰；（4）信道串音小、保密性好；（5）光缆尺寸小、重量轻、可挠性好。
三、光纤通信系统的主要构成部分
3.1光纤通信系统的基本构成
光纤通信是以光波为信号载频、光纤为传输介质的通信方式。光纤通信系统采用由多根光纤构成光缆作为传输线路。为了在光纤中以光的形式来传送信号，分别在发送端装有将电信号变换为光信号的光发送机，在接收端装有将线路送来的光信号还原成电信号的光接收机。
由于光纤传输带宽极大，特别适用于数字化通信网，图1为光纤数字通信系统简图。
3.2光纤通信辅助系统
（1）监控告警系统。首先，通信设备的每块机盘上都有机盘工作状态的监测电路，监测结果一方面用本机盘上的指示灯显示，同时又向外提供监测部位和接收本身和外来控制信号的控制。安装在同一机架上的所有机盘的监测结果又予以汇总，并通过安装在机架上的信号灯和铃响显示出本机架的工作状态。
（2）公务联络系统。公务系统是供值守人员在局、站间为日常维护、管理进行联络使用的，分为选址呼叫、同线呼叫和分组呼叫三种通信方式。选址呼叫适用于数字段或维护段内或段间的公务联络，沿途各局站编为不同的号码，维护人员可以有选择地呼叫某个局站。同线呼叫又称为广播呼叫，适用于所有局站以群呼方式进行公务联络。分组呼叫是对部分局站进行同时呼叫的联络方式。
（3）主备倒换系统。为了确保光纤通信长途干线的可靠性，光纤通信系统的线路终端设备应具有利用系统本身光纤提供辅助信道的自动倒换设备。在主系统出现线路故障或者系统误码率超过指标时，用备用系统代替主系统。运行统计资料表明，通信中断故障的90%～95%出自光缆线路和光电器件，5%～10%出自系统的终端设备。因此只对线路传输系统设有备用系统，数字终端设备出现故障时，用更换机盘的方式解决。
（4）供电系统。端局一般设在市内，市内机房有专门的电力室向所有通信设备供电。考虑到市电停电问题，端局应配有大容量蓄电池采取浮充方式供电，只有电力不足的地方，才需配备油机发电。
四、光纤通信系统的主要性能指标
（1）系统参考模型。目前广泛采用的SDH传输系统，采用假设参考数字连接来分配系统的性能指标，然后直接考核复用段、再生段的性能。
（2）误码特性。造成误码的原因有系统内部噪声及定位抖动，还有色散引起的码间干扰等。工程上常采用平均误码率BER，即在一段相当长的测试时间内（>24h）出现误码个数与传输的总码元数的比值，可表示为：
（3）抖动与漂移性能。抖动是指数字信号的有效瞬间与其理想时间位置的短时间偏离，是数字传输中的一种信号受到损伤的现象，严重时会出现误码和信号失真。漂移为数字信号在特定时刻相对其理想参考时间位置的长时间偏移，所谓长时间是指变化频率低于10Hz的相位变化。漂移是一种与信号频率无关的参数，因而亦可称为时间间隔误差。与抖动相比，漂移无论从产生机理、本身特性及网络影响均有所不同。
参考文献
【关键词】：地铁；应急通信系统；电能质量
中图分类号：U231+.2 文献标识码：A 文章编号：
引言
地铁在交通工具当中占据着非常重要的地位，每天的乘客吞吐量都是非常的大，大批的人员进进出出，是有各种潜在的威胁存在的，其中火灾消防就是一个比较高发的意外在地铁事故当中。在出现火灾情况之后，消防的现场指挥和通信工作对于抢险救灾是起着一个关键性的作用的。现如今，在我国已经建成的地铁当中，公安的无线通信已经渗入到地铁的消防通信网络当中去了，为了保证在事故发生的时候，公安干警能够及时的对事故作出快速的反应和准确动作，目前已经有各种类型的无线通信系统大约350M，将地铁公安的无线通信系统完全的兼容。
地铁应急通信组网的设计
1.1地铁专用通信体系的准备工作
地铁专用的通信系统包括了多个方面，广播、电话、时钟等等都包括在其中。地铁专用通信体系当中的广播是通过了控制中心和车站进行两极控制的，一般情况下都是由车站控制作为主导，一旦发生紧急状况的话，就会由控制中心进行统一的调控。事故现场的情况通过地铁站内的工作人员由电话的形式传递给控制中心，让控制中心对现场的情况能有一个具体的了解，然后再通过控制中心向外求助。非工作人员可以直接的拨打消防热线或是公安热线寻求帮助，让相关的工作人员做好灾情救援工作。
1.2地下信号中断时的紧急应急措施
地铁的构成主要是上下通道。在平时的通信系统主要是吸顶式天线，也就是用在地铁内部的无线信号的发射和接收的工作；漏缆，指的是用在隧道范围内和上下通道的信号发射及接收。一旦发生事故，现场的通道、隧道等地的无线信号发射装置都可能会受到各种程度的破坏。这种时候，应急输入输出接口的设备为事故现场的信号通信设备的恢复提供了非常大的支持。
1.3事故现场的应急组网分析
地铁站内一旦发生大型的事故，情况都会比较的严峻。比如说在上下班的高峰时段，这个时候的人员比较密集，救灾工作和人员的疏散工作都离不开中心有序的调度。这种时候，一般两种情况会让已经建立的应急救灾网络出现问题：
A 通道、隧道等多处的信号收发装置出现损坏的情况，这和上文当中提到的个别的装置出现破损的情况不一样，个别的装置出现问题可以启用备用的装置，多处损坏的情况就要严重的多。
B 发生火灾的话，因为各种物质的燃烧，使得各种通信线路上的装置发生性质的变化，造成整个的运行系统瘫痪，没有办法做出正常的工作反应。这个时候，相关的应急工作部门就需要布设临时的网络点，以保证各方面的工作能够正常有序进行。
布网的方案可以参考以下的模式。利用集群同播的形式，外部的救援团队携带移动便携式的链路基站，在车间的各个通道入口设置一个主发站和多个次发站，并由专门的工作人员进行监控。外部的救援人员通过移动通信设备和内部的工作人员进行沟通，内部的工作人员及时的将事故情况告之外部的救援人员。同时，临时组网的无线同步播报系统和公安的350M无线集群通信体系进行联网通信，可以将事故的情况和救援的情况及时的通知到内外的工作人员。
1.4将公安无线通信导入到系统当中去
每个城市的公安建网情况都是不一样的，把公安无线通信网导入到地铁的通信网络当中，是为了充分的满足公安的350M警用的自动极体系的建设要求，以保证能够和公安的多种通信能力与多样化的警种相互配合，整个通信体系依靠350M的公安电台从地表将信号传递到地下，从一个地铁站传递到另外一个地铁站，实现全网内的自动漫游，在明确了何种的组网体系之后，将公安系统已经建立的350M的警用通信系统作为基础条件，能够充分的体现整个通信系统的先进性、实用性、经济性和可扩展性，将能够和本地的公安体系相协调的模式导入到预设方案当中去。
另外，结合本地的公安系统和消防系统的通信手段的不同标准，也可以建立起和地铁同播的350M同播模式，当成是城市当中已经建立好的地面无线通信网到地铁每个不同的地下车站的一个扩展，以达到在整个地铁区间之内无线通讯的扩充，也可以降低成本。在深圳市采取的就是这种模式，同播系统就是结合了各种不同的传播模式的组网体系，通过地面网。地铁内部网和交换控制中心与已经建立起的链路部分进行整合。
2.组网方案的分析和探究
一个好的无线通信体系，一定有一个好的组网方案。组网方案的好坏对于地铁的开通过程当中设备的维护和通信系统的扩容都有着非常大的影响。只有选择优良的整体操作办法才可以将当前的建设工作和以后的发展工作之间的关系良好的平衡。在我国的城市地体通信体系当中，专门的无线调控通信系统作为运行中的列车上的工作人员和车下的运营管理人员之间唯一的一个沟通方式，担负的责任也是非常的大的，运营的效率、列车的行车安全和乘客的生命安全等等都是依靠在这个无线通信方式的畅通上的。同时，无线通信的畅通也是保障列车的整体宏观调度、列车的维修调度和防灾救灾的调度工作的有序进行的。
消防无线通信导入到整个体系当中去
结合每个不同的城市的组织和管理方式的不同，有的模式就可以和本地的公安模式进行共用，有的则是和本地的消防模式建立一个独立的350M普通无线通信模式。应该结合用户对于通信模式的需求，使用和本地的消防无线模式相对应的体系。
3.1应急通信接口
救援车队的车上应该要配置移动无线设备，每个地下车站都应该为这些救援体系的车队提供相应的应急接口，用来满足救援组在紧急环境下的通信系统进行紧急的救援工作的需求。公安无线体系和消防无线通信体系应该进行结合，在出现救援工作的时候两者才能够有良好的合作，在出现紧急状况的时候无线通信系统才能够有准确的信号接入和输出。
3.2独立性要求
地铁的无线通信专用网其自身本来就有不同于其他网络的特点，所以在安全性和独立性上会有更高的要求，伴随着我国的经济发展和社会需求的增加，结合发展的预见性和渐进性，将地铁的无线通信专网引入到将来的数字集群共网平台，一方面能够满足社会效益，另一方面也可以获得更好的经济效益。
结语
人口数量的不断增多，土地面积的利用出现了前所未有的紧张状态，为了应对这种人多地少的尴尬局面，地下空间的利用迅速的发展起来。在近些年，地铁的通信工程覆盖的范围是越来越广，在功能上和需求上也得到了扩大和增加，将公共安全、地铁的运行进行结合，不但能够促使城市地铁不断发展，还能够为人们的出行增添一份保障。各种应急通信系统的建立也是防患于未然，做到有备无患，才能够在事故发生的时候将损失降到最低。
参考文献
[1]:宋峰.浅析地铁火灾现场消防应急通信系统[J].城市建设理论研究.2011（17）
[关键词]通信 系统 需求
中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0139-01
1 系统概述
通信系统是一套可运营、可管理、可运维、高可靠性和具备开放性、标准化的电信级视频监控业务解决方案。本系统重点关注电信级平台软硬件架构、新业务功能支持、大容量组网、综合网管、电信级存储、系统和运营安全等方面的内容。系统基于NGN体系，采用模块化结构设计，提供电信级的可运营系统，可满足不同应用业务类型的各种需求。
荆州电信远程图像监控系统总体架构为“一个平台，一个监控中心”。一个平台是指建设一套视频监控平台，一个监控中心指在公安局建设监控中心。
监控中心：在市公安局建设监控中心，建设一套电视墙。监控中心主要设备有DVR服务器（含存储）、视频矩阵、监控墙、监控客户端、平台、网络交换机等设备组成。
视频监控点：对于视频监控点，在前端具体监控点布放摄像头、云台、箱体、防雷和接地等设备。
传输方式：采用点对点光纤和视频光端机方式，将视频信号全部接入市公安局监控中心。实现整个辖区监控图像的实时传输和管理，从网络和系统的安全性上能得到充分的保障。
存储方式：前端接入的视频监控点，全部采用本地存储策略。即在DVR服务器中加存储硬盘，实现对监控点的图像存储。在充分考虑平安城市有关技术要求上的基础上，力求做到经济实用易扩展。
中心平台：中心平台设计在功能上实现平安城市监控中心和各监控点分级控制、显示点位图像、图像分发并发访问等功能，各模块各司其职。
系统可以根据将来的扩展需求和系统规模的要求进行平滑的系统扩容，实现资源共享、整体授权、分级管理的模式。
2 系统设计原则
本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则：
2.1 先进性与适用性
采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念，系统集成化、模块化程度高。设计合理，架构简洁，功能完备，切合实际，能有效控制和提高工作效率，满足动态监控和业务工作的实际需求。系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时展的要求。
2.2 经济性与实用性
在先进、可靠和充分满足系统功能的前提下，体现高性价比。采用经济实用的技术和设备，充分利用现有资源，综合考虑系统的设计、建设、升级和维护。充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
2.3 可靠性与安全性
系统采用成熟的、稳定的、完善技术设备，系统具有一致性、升级能力，能够保证全天候长期稳定运行。在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
2.4 开放性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以与消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。
2.5 可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。方案中设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
2.6 追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。
2.7 提高监管力度与综合管理水平
本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。
3 通信系统平台功能需求
通信系统在网络技术和性能方面的需求主要体现在以下几个方面：
3.1、整个系统可以实现远程实时监控、历史记录存储查询、远程控制管理等功能，通过远程监管系统都一一记录在案，即：具备传统监控系统的所有功能，使监督突破了时间和空间的限制，真正实现全程的有效监管；
3.2、视频图像的长时间存储，管理人员可随时调看；
3.3、系统能提供现场最直观、最精确、最有效、最及时7*24小时不间断和不可更改的实时图像和信息，并通过系统提醒、纠正和指挥一线人员，节省大量人力，提高出警的准确性，提高工作效率提高监管质量；
3.4、系统可以连接大量报警设备，配合当地的安防系统；
参考文献：
[1] 鲁宏伟，汪厚祥，多媒体计算机技术（第2版）[M]，电子工业出版社.
如今,3G 无线网络和手持终端设备已经开始大规模部署,下一代无线通信协议标准,俗称4G,也已经基本制定完成。3GPP 的长期演进(LTE) 被大多数国家接受为4G 标准。LTE 的支持者宣称只需对现有的网络基础设施更新部分关键部件就可以完成升级,因此LTE 得到了业界的广泛认同。2008 年12 月11 日,3GPP 批准并冻结了LTE Release 8,这一里程碑式的事件开启了研发兼容新协议的产品的大幕。移动WiMAX(802.16) 作为4G 的另一个候选方案,与LTE 在物理层应用上有许多相同的概念,只是实现细节上存在不同。这也为开发同时支持WiMAX 和LTE 方案的产品提供了可能。在物理层设计上,LTE 和WiMAX 的复杂度相差不多。对LTE 的研究为我们重提调制解调算法设计和验证过程的重要性提供了机会。在算法设计阶段犯下的错误很难在硬件设计或者嵌入式软件开发阶段弥补回来。对算法的验证是为了检测设计能否满足协议标准的要求。例如,需要检测不同信道环境下的最大误包率。协议标准的很大一部分内容都被用来定义测试环境。当选择某种工具或者方法来进行有效的算法设计时,工程设计者需要从整个设计流程的角度来考虑算法复杂度的要求。针对一些简单设计的解决方案对更大更复杂的系统来说可能完全不适用。而如果每一个项目都采用独特的工具和方法,项目的维护就会成为噩梦。一些表面上看成本很小的解决方案,后续可能需要购买其他昂贵的工具。而如果工具某些基础功能缺失,也会耗费工程师更多的时间和精力。本文主要探讨从3G 转向4G 的物理层设计过程中的仿真工具效率问题。这些关于效率的准则也可以用于其他信号处理领域。
2LTE 和WiMAX:物理层关键技术
LTE 和WiMAX 都是基于正交频分复用(OFDM) 的多载波调制方案,通过多输入输出天线(MIMO) 进行信号传输。这与3G基于码分复用(CDMA) 的概念有很大不同。3G 与4G 系统的物理层基带处理算法有着本质区别。
物理层概念的不同直接导致了仿真复杂度的增加。相比3G而言,4G系统的物理层仿真复杂度大概有100倍的增长。部分原因在于4G系统中,每个数据采样点都需要更多的操作:更复杂的编码/解码算法,需要同时在平行的多个信道上传输,采用了更复杂的信道均衡技术。针对不同频带上的不同信道模型,还有多输入多输出(MIMO)的不同配置(见图1),需要增加大量的测试方案。在此基础上,还需要考虑不同量化精度对系统性能的影响。因此算法的验证工作越来越艰巨也就不足为奇了。
下文的例子都会以LTE为基础。所有的结论也适用于WiMAX和其他需要大规模仿真的信号处理系统。
3设计和验证流程
制定一个新的通信协议标准的目的,是以最小的成本实现用户和网络运营商对高速信号传输的要求,同时也要符合市场化的预期。一个LTE调制解调系统往往同时包含了ASIC和DSP或者微控制器,整个工程需要实现复杂的硬件设计和软件算法。因此,制定一个覆盖算法设计、软硬件实现、以及系统验证的高效流程显得尤为重要。
算法设计的初始阶段,一般都需要首先为算法创建一个浮点模型。一旦这个浮点模型验证通过,下一步就会开始对算法的定点转换,最后再移植到硬件及软件平台上进行验证。
3.1 算法的浮点模型
在设计目标确定以后,系统工程师就需要针对几种备选算法进行测试和优化,然后在蒙特卡洛仿真结果的基础上确定最优的算法。图2给出了以误比特率(BER)或者误块率(BLER)为指标,进行性能仿真的蒙特卡洛仿真平台框图(蒙特卡洛仿真是指激励信号由随机或者伪随机数据源产生的一类仿真)。此时仿真模型并不需要考虑最后的实现细节,所有的算法都可以用浮点模型来表示。
建模效率是反映创建仿真平台难易程度的一个概念。决定建模效率的一个关键因素就是可重用的模型数量。这些可重用的模型可能来自厂商提供的库,也可能是从以前的项目继承得来(也称为重用效率)。当然并不是所有的模型都能从库里面找到,有些模型也需要用户自己开发。开发的模式有多种,比如可以由一些基本的模型组合成一个复杂的模型(分层设计),或者从零开始,根据新的功能需求创建新的模型。
仿真时还需要考虑的一个因素是仿真效率。以前面提到的LTE和WiMAX为例,由于涉及到许多设计参数,因此为了得到最优的算法,就需要仿真大量的参数组合。仿真效率成为制约整个过程的关键。
3.2 从浮点算法到定点算法的转换
考虑到成本的因素,算法的主要部分最后都需要以定点而不是浮点来实现,除非选择浮点DSP。因此,当算法从设计到应用的转换过程中,需要分析量化精度的影响。字长的选择直接关系到实现的性能,字长太短会使系统质量有很大损失。算法本身可能很好理解,但是量化噪声对算法的影响可能很难评估,因此需要小心对待。
一般来说,对算法进行定点转换是一个递归的过程。首先需要创建一个浮点模型,然后将变量逐个进行转换。每个变量定点化后,都需要将仿真结果与浮点模型进行比较。仿真工具应该仅仅通过修改模型参数就实现这一过程,而不需要每次都重写模型。另外,工具对常用的定点数据类型的支持也很重要。因为如果仅仅依靠以整型位移来实现定点,调试的时候会非常麻烦。仿真工具的选择应该在项目的初期就考虑好。如果在项目开始几个月后才意识到问题,此时要更换工具几乎是不可能的。
人们往往会低估定点化过程需要的时间。定点转换其实非常繁琐,花费的时间可能并不比算法设计来得短。因此选择合适的仿真工具显得尤其重要。
3.3 软硬件实现和验证
当算法的定点转换完成以后,定点模型就是系统实现的参考模型,因为它定义了系统的算法性能。一般来说,从算法模型到硬件实现的过程会出现很多错误。这是因为算法开发和硬件实现所遵循的设计原则是不同的,使用的工具也做不到紧密结合。算法工程师往往需要给硬件工程师提供激励信号,作为HDL仿真的输入,然后将HDL仿真的结果与算法仿真做比较。这种方法实现起来会有许多困难:
针对每一组参数配置和测试方案都会有一个仿真结果,为了比较所有的这些参数组合,需要保存大量的激励信号和参考结果文件,既费时又费力
每一个新创建的HDL测试案例都需要算法工程师和硬件工程师一起进行验证,工作量很大
当HDL仿真和参考仿真结果不同时,很难确定错误发生的位置和原因
这种方法已经逐渐被淘汰。现在流行的方法是不同部门之间通过一个可执行平台来传递设计定义。算法部门、RTL硬件部门、以及采用虚拟平台做软件开发的部门可以共享一个仿真平台。算法部门创建的浮点或定点模型作为一个可执行的参考模型文件,可以直接用到HDL代码和软件验证中去。
实现这种设计共享存在两种途径。第一,在算法设计工具中直接导入RTL代码,实现RTL和算法模型的联合仿真。第二,由算法设计工具导出算法模型,以标准库的形式集成到硬件验证工具中去。硬件验证工程师往往更愿意采用熟悉的工作环境,所以第二种途径更为常用。SystemC是大多数HDL仿真工具都能识别的一种标准接口,因此算法设计工具导出的模型一般会采用SystemC的格式。这些SystemC模型也可以直接在虚拟平台中表示一个硬件模型或者激励信号源,对开发的软件进行验证。SystemC模型是在软硬件开发中实现算法模型重用的关键。
图3给出了利用算法设计工具导出的模型来验证接收机实现模块的一个例子。信号源与传输信道模型封装了SystemC接口,产生的激励信号作为定点算法参考模型和实现模型(也采用SystemC封装)的输入。
4算法设计效率
上述的例子表明,从算法设计的角度来看,工具效率是由多个方面组成的。从算法构思到最后的软硬件实现,效率的提升需要工具的各个方面紧密结合,共同完成。
效率包括多个方面:
建模效率
仿真效率
重用效率
验证效率
在设计的开始阶段,选择工具时常犯的错误是只注重某一个方面的影响,而忽视了其他。这并不奇怪。首先,面对复杂的应用环境,传统的思维方式往往只考虑设计环节,即创建浮点模型。其次,项目的压力使得人们急于看到成果,迫使工程师们追求尽快获得一个初步的模型。这些因素导致了大家更倾向于选择浮点优化能力强的工具,因为只有这样才能更快的完成一个设计雏形。而当项目逐渐深入,实现变得越来越重要的时候,这种工具选择的短视才会显现出来。
4.1 建模效率
建模效率是反映创建模型难易程度的一个概念,这其中既包含了创建浮点算法模型,也包含从浮点到定点的转换。算法的最初形式是一些数学表达式,把这些抽象的表达式转换成仿真模型的过程应该是越简单越好。利用标准接口以及遵循一定的代码规则可以提高模型的互操作性。如果工具有好的调试和分析能力,也能改善建模的效率。
建模效率是衡量浮点到定点转换过程的一个关键因素。浮点到定点的转换要求尽可能的保留设计的关键部分,不对代码做大的改动。因此,工具需要支持一些特殊的数据类型、常用运算符、模板、以及运算符重载等。
4.2 仿真效率
工具的仿真效率主要体现在仿真速度上。仿真平台的运行速度对项目周期的每一个阶段都有很大影响。比如在算法设计阶段,需要反复测试算法的有效性,而在定点转换过程中,需要不断调整量化字长。这些都需要很高的仿真速度支持,否则整个项目周期会拉长。
在诸如LTE之类的通信系统接收机设计中,利用接收机算法模型得到衰落信道下的一个误比特率值可能需要好几个小时,有时甚至是几天的仿真时间。而不同的仿真工具之间也可能存在100x的速度差异。如今,通信标准越来越多的采用复杂算法模块,比如多天线发送接收,turbo编解码等等,需要做的一致性测试也大量增加。为了避免项目延迟,保证设计符合预期,我们应该在设计和验证的每一个阶段都仔细考虑工具的仿真效率问题。
仿真效率的提高还体现在工具的批处理能力和平行仿真能力上。虽然工具仿真效率的重要性不言而喻,但是由于在设计开始阶段往往只有一些简单的测试案例,工具效率的差别无法充分体现,从而导致选择工具时不够慎重。随着项目深入,设计越来越复杂,效率的瓶颈会变得日益明显。所以我们需要在一开始就仔细考虑仿真效率的问题。
4.3 重用效率
在通信系统的开发过程中,我们可以重用一些以前的设计。这些设计可能来自其他设计部门。为了能有效的将它们整合到现有的系统中,工具需要提供版本控制、标准接口、以及自动管理设计文档的特性。
4.4 验证效率
从算法设计的角度来讲,验证效率是指算法模型能否直接集成进软硬件架构的验证流程中。理想情况下,算法设计工具应该是从系统到芯片的验证流程中的一个组成部分。这要求设计工具能将算法模型导出为SystemC模型,在HDL仿真器和虚拟平台中重用。
5仿真技术
如今市面上存在很多设计工具,但是所使用的仿真技术可以归为以下三类:
时间驱动的仿真
事件驱动的仿真
数据流驱动的仿真
这些仿真技术的主要差别在于顶层模块是如何调用子模块与子函数的。在数字通信和信号处理系统中,不同的仿真技术将导致仿真速度的巨大差异。
在数字通信和信号处理系统中,信号可以分为数据信号和控制信号,也称为数据流和控制流。
数字通信接收机利用数据信号来检测和解调发送的符号。这些数据信号承载着有用信息,数值在每个采样时间点是变化的。数据信号既可以用无限精度(实数)的离散时间信号来表示,也可以看作有限精度的数字信号。任何一种表示方法都可以附带离散时间索引作为参量。这个参量也可以忽略,因为它仅仅表示信号在时间轴上的位置关系。位置关系要么是已知的,要么可以随时重建。因此离散时间数据信号可以看作是由采样点组成的数据流。
控制信号则是一些逻辑值或者标志,用来对通信或者信号处理系统中的数据链路进行控制和配置。例如,控制信号可以指示信道解码器采用什么样的码表。控制信号的值一般很少改变。因此控制信号可以看作是低速数据流或者离散的事件。在算法设计的开始阶段,控制信号可以首先以参数的形式存在。在后续过程中,比如架构设计阶段,再重新以信号的形式建模(参看图5的例子)。
数据流和控制流在系统的设计验证中发挥了重要作用,系统设计工具需要提供对其建模的要求。下文将对三种建模技术做一个比较。
5.1 时间驱动的仿真
固定步长的时间驱动仿真技术最简单。全局仿真时钟在固定的时间间隔更新,仿真器跟踪全局时钟,在每一次时钟更新后调用模块,读取输入,更新内部状态,计算输出信号。这种方法对所有的模块使用了相同的采样速率。然而,即使在同一个通信系统中,不同信号的带宽也有可能是不同的,扩频系统就是一个例子。此时仿真器需要对低速信号做过采样,这将带来极大的开销,仿真效率也很低。所以固定采用率的仿真方法不适合对通信系统的仿真。
也有一些改进的措施,比如可以对每个模块都标注采样时间,当全局仿真时钟等于采样时间的某个倍数时,才调用该模块。但是这种方法存在很大的局限性,例如当模块的几个输入或者输出信号采样时间不一致时,就无法实现。因此,利用该方法不能建模既有数据输入又有控制输入的模型。
其他的改进方法包括以帧为单位来处理信号,这也称为向量化的处理,就是将顺序的采样值用向量来表示。但是这种方法提高了对内存的要求,也不能用于反馈环路。向量化操作是导致仿真死锁的主要原因,而且一旦发生很难定位错误。总之,时间驱动的仿真方法通常很慢,对通信系统中的数据流和控制流建模效率不高。
5.2 事件驱动的仿真
事件驱动的仿真是指调度算法根据事件序列的发生顺序来指示状态更新的一种仿真技术。当事件发生时,只有那些与事件相关的模块会被调用。对一个事件的处理可能会触发其他的事件,因此事件序列在仿真过程中需要不断调整。当事件的发生在时间轴上分布不均匀时,比如像网络之类的异步系统或者逻辑系统,事件驱动的仿真效率优势才能体现出来。因此这种方法主要用于针对控制流的仿真。
如果是同步系统,比如基于数据流的通信或者信号处理系统,每产生一个采样点都对应发生一个事件,需要更新事件队列,这在运行时的开销就非常大。因此,基于事件驱动的仿真技术不适用于针对数字通信系统之类的系统级设计工具。
5.3 数据流驱动的仿真
模块的调度由输入端口的采样数据数量决定,这就是数据流驱动的仿真技术特性。模块被调用时,会从输入端口读取一定数量的采样数据,同时将一定数量的数据输出。消耗和产生的采样点个数分别对应输入输出端口的速率。当输入端口累积的数据量超过端口速率时,模块就会被调用。
模块的各个端口速率不要求一致,因此建模多速率系统和模块都很方便。
模块调度的顺序又称为调度算法。如果端口速率恒定,或者说端口速率在仿真时间内不变,调度算法就可以在仿真开始之前确定。这称为静态调度,也叫同步数据流。如果模块的端口速率不是常数,而是在每一次调用时都不相同,调度算法就无法预先确定,需要在仿真运行时动态的调整。这称为动态调度或者动态数据流。动态调度会增加额外的运行时开销,但是比起静态调度更灵活。而且在某些数字信号接收机算法中,比如定时恢复或者不固定的采样速率转换模块,只能采用动态数据流来建模。信号的传输可以用带方向的线网来表示。模块的输出端口会与其他模块的输入端口相连。有些端口连接需要特别关注,因为如果端口速率不匹配,可能会造成调度算法的内存问题。另外,反馈环路中需要包含延迟模块。需要特别说明的是,这些问题并不是数据流驱动的仿真造成的,而是离散信号系统本身不可避免的。比如两个离散信号的加法或者乘法操作需要信号有相同的采样速率,而离散信号系统中的反馈环路必须包含延迟。只有遵循了特定的规则,对离散信号系统的仿真才能保证内存不会溢出。而仿真工具应该提供帮助用户定位速率不匹配和死锁的功能。
由于离散时间数字信号可以用数据流和多速率模块来表示,因此采用数据流驱动的仿真器对数据信号和控制信号流建模就有很高的效率。图5给出了数据流驱动的仿真模型的例子。图的上半部分是动态多速率模型,带有高速端口的模块主要用来处理数据链路。图的下半部分是低速的控制模块,用来指示每一帧的符号数或者比特数。由此可见,数据流驱动的仿真是数字通信系统中最常用,也是最有效的仿真方法。
6优化的系统级设计解决方案
对于物理层算法的仿真,我们有多种方案可以选择。包括直接利用C/C++编译信号处理函数库,以及采用商业化工具提供的建模和仿真模式。本节以Synopsys System Studio为例,说明在无线设计领域,商业化工具相比C/C++在各方面的优势。
6.1 仿真模式
上文提及,Synopsys System Studio采用了数据流驱动的仿真模式,能够自动处理静态和动态数据流,特别适合针对复杂通信系统的设计需求。
时间驱动的仿真技术需要在仿真性能(使用向量处理)和仿真灵活性(反馈回路,时域和频域切换)之间取得折中,而且对动态系统模型仿真的支持不够。
C/C++没有专门的仿真模式,开发者需要自己设计调度算法。因此在C/C++中可以使用数据流驱动的概念。SystemC仿真器采用事件驱动的方式,考虑到对仿真性能的影响,应该尽量避免使用。
6.2 建模效率
System Studio对模型接口有严格的定义,支持基于模块的设计方法(见图6),对模型的使用简单明了,文档管理也很清晰。System Studio支持SystemC定点数据类型,允许数据类型重载,从而大大简化了浮点到定点的转换过程。对于商业化的工具,我们需要了解它们的发展历程。一般来说,每种工具及其建模方式都有各自的应用范围。比如针对控制信号的建模方式并不适合通信系统中常见的数据流模型。在浮点到定点的转换过程中,应该避免重复建模,而应采用支持参数的模型,通过参数修改来逐步转换。
C/C++的建模效率很低,因为除了需要设计功能模块,还需要同时开发专门的调度算法来管理这些模块。一旦修改了设计,调度算法也需要做相应的调整。这不但要求所有的研发人员都遵循严格的代码风格,也加大了项目维护的难度。SystemC建模也存在同样的问题,仅有的改进包括增加了对定点数据类型的支持,模型间可以利用FIFO完成数据交换。
6.3 仿真效率
System Studio采用了优化的数据流驱动概念,支持自动分析和产生静态调度算法,必要的时候又保持了动态调度的灵活性,因此仿真效率很高。System Studio针对定点仿真还采用了特殊的优化技术,使得包含SystemC定点数据类型的仿真平台有接近浮点平台的运算速度。
对定点算法的建模与仿真有两种常用的模式。一种是高建模效率(使用一些通用的定点数据类型)加低仿真速度,另一种是低建模效率(使用整型数据类型、移位及与或操作)加高仿真速度。如果选择了适当的调度算法,使用固有的数据类型,C/C++的仿真效率是很高的。从设计复杂度的角度来讲,C/C++仿真的主要工作是设计一个有效的调度算法。商业化的工具由于内置了优化的调度算法,在仿真效率上的优势明显。SystemC仿真内核采用了基于事件驱动的仿真技术,不适用于通信系统的仿真。采用C/C++仿真还需要额外开发的分布式仿真模式和增加数据管理功能,这本身也是一项艰巨的任务。
6.4 重用效率
System Studio极高的重用效率得益于其严格定义的接口规范,这保证了不同来源的模型可以有效整合在一起。而基于模块的设计输入和自动生成HTML格式文档的能力也使得模型重用效率极大提高。C/C++模型接口没有严格的规范,接口定义有很大的自由度,不支持图形设计界面,也不支持文档生成和管理,因此重用效率很低。
6.5 验证效率
System Studio的验证效率很高,内置的HDL导入特性支持所有主流的HDL仿真器。同时System Studio可以导出SystemC模型,因此System Studio开发的模型可以在SystemC仿真环境中使用。
其他的商业化的解决方案多数不提供硬件仿真的接口,或者需要额外购买昂贵的工具。C/C++的验证效率很不错,因为C/C++函数可以与HDL仿真平台或虚拟平台进行集成。SystemC的验证效率也很高,SystemC 模型可以直接在HDL仿真器以及SystemC兼容的虚拟平台中使用。SystemC模型还可以利用时钟和并发的概念来创建适配器,这一点与C/C++不同。
7总结
对于现代通信系统的开发,比如LTE和WiMAX,算法设计验证工具的选择对设计质量和能否早日实现商用都有着非常重要的影响。LTE和WiMAX系统都需要支持极高的数据速率,同时也要满足频谱效率的要求,这些都会导致非常复杂的信号处理算法。4G标准定义了很多应用场景,要求系统在这些场景中都能很好的工作,因此在算法设计阶段需要仿真大量的测试案例。复杂度和项目周期的压力要求算法与结构设计能与软硬件实现工作完全整合在一起。因此,系统设计变成了一项更宽泛的工程,不止需要工程师之间横向的合作,也需要按照项目进展的情况纵向的管理。
设计流程或者方法的选择对设计效率有很大的影响。对于算法工程师来讲,效率体现在使用的工具上,具体包括四个方面的因素:建模效率,仿真效率,重用效率和验证效率。当选择某种工具或者方法来进行有效的算法设计时,工程设计者需要从整个设计流程的角度来考虑算法复杂度的要求。针对一些简单设计的解决方案对更大更复杂的系统来说可能完全不适用。而如果每一个项目都采用独特的工具和方法,项目的维护就会成为噩梦。一些表面上看成本很小的解决方案,后续可能需要购买其他昂贵的工具。而如果工具某些基础功能缺失,也会耗费工程师更多的时间和精力。
Synopsys的 System Studio作为业界领先的仿真工具,针对通信系统设计者面临的挑战给出了完善的解决方案。System Studio的特点包括:
支持算法设计的标准化流程:标准模型接口、自动生成和管理文档、代码检查、版本控制系统接口。
【关键词】 高速公路 通信系统 IP通信网
一、前言
在设计高速公路的时候，可以将工程设施分成通信系统、监控系统以及收费系统。通常情况下，我们将高速公路中着三个系统都叫做公路机电系统。在快速发展的网络信息技术下，收费系统以及监控系统都是根据它的基础去运行的，但是在通信系统中，主要就是业务电话网系统以及紧急电话系统。目前，在快速发展的信息技术下，高速公路通信系统也在不断地进行提升，其业务包括办办公数据传输业务、监控图像传出业务、语音传输业务以及数据传输业务等。
二、通信系统目前的设计
高速公路通信系统的主要传输平台有：办公自动化、会议电视、监控系统、收费系统以及业务联络等。其通信系统通常是由紧急电话系统、数据传输通路、光纤数字传输系统等组成的。一般通信系统被分成三级管理体制：通信站、通信分中心以及省通信总中心。在高速公路的通信系统中，在每一个路段设立有人和无人的通信站，都是其通信中心进行管理的。
在现如今的高速公路中，已经建好的通信系统都是烽火、中兴以及华为等设备，按照实际的情况，选择不同的产品当做干线网，用通道保护自愈环或者是两纤双向复用环等形式去将数据的传输平台进行实现。
在高速公路中所有路段的低速录数据传输以及语音通讯都是在语音通话系统的帮助下完成的。所以，这个系统在建设高速公路上被大家开始广泛的使用，而且这个系统是中兴以及华为等公司制造出来的数字交换机。
三、高速公路通信系统全IP通信设计
1、设计方案。这个设计是对现如今高速公路在成本上和网络的发展上提出的方案，这个方案是将其通信系统发展成网络而提出来的，它会使高速公路的收费项目以及通信管理提供一个比较好的系统那个。这样会在一定的条件下，将通信系统网络化。
2、以太网传输设计。高速公路需要传输的信息有：电话系统、会议电视系统、办公自动化、监控数据以及收费数据等。现如今除了电话系统，别的都是通过光纤数字传输网的方式进行传输的，这个设计会使其变得更加合理，并对系统的稳定性以及传输的可靠性作出一定的保证。
以太网的帧结构：
3、交换机配置方案。在每个通信站中交换机都是用来承载业务的应用的，每个交换机都应该有一个自己的VLAN，网管业务有一个自己的VLAN，利用ACL设置区队每个VLAN的访问权限进行限制，其中收费网络和办公网应该通过流量的形式去进行限制，将电话业务的QOS设为最高。在分中心建立一个路由器去联通省中心和别的分中心。
4、软件换系统方案。在现如今的电信系统核心网中，软件换网络属于一种主流系统。他通过控制和承载的分离，在各个承载网络上建立一个以这种方案作为核心的网络，这将使其不会再去依赖传统网络。并且它还能够按照目前的实际情况去分阶段的进行实现。在电信核心网络中，这种网络是首选的系统，利用分离控制和承载，采取不同的承载网络建立一个通过软件化技术为中心的网络，根据实际情况将其进行分阶段、有选择的实施，而不是依靠一种交换技术。它不同于传统交换网络的结构，软交换网络技术的控制核心比较集中，通过通用协议以及开放接口的方式，建立以低成本的网络，大大提升业务的部署能力。软交换技术让网络互连变得简单，并且可以更加容易的对网络进行管理，还使得软交换设备的处理能力得到了一定的优化，使其降低了对供电的要求。
四、结语
在高速公路中，通信系统是非常重要的一个传输平台，这是传输各种数据信息的心脏，所以，要严格对其进行把关。通过优化其通信系统的设计方案，使得数据传输的稳定性以及可靠性得到了有效的提升。现如今在通信系统的基础上做出的优化就是全IP通信系统，这使得投资的成本在一定程度上得到了降低，并且将网络的稳定性以及数据传输的可靠性进行了大大的提升。这个设计方案实施在各种高速公路的通信系统当中，其效果非常的可靠稳定，并且大大减少了投资的成本。将高速公路原来的通信系统以及新建的通信系统都进行了优化。实践证明，这种方案得出的结果可靠且稳定，对将来高速公路的发展非常有利的帮助。
参 考 文 献
【关键词】无线通信；消防通信；应用；发展
【中图分类号】TN914【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2016）01-0053-01
在我国的消防通信系统中应用无线通信技术对于通信系统的发展与建设来说是一项重要的变革与创新，通过无线技术的应用，可以更加快捷的接收到相关的信息，大大缩短了信息通讯的时间。在无线通信技术中，主要包含了两项主要的内容：①微波通信；②卫星通信，这两项通信技术都为消防系统的发展提供了重要的保障。
1消防通信系统的现状和存在问题
在通信消防系统中，消防人员主要通过这一系统接收信息，完成信号的传输，开展指挥调度以及实施消防的救援工作，可以说，消防系统的建立贯穿着消防救援工作的始终，为城市的发展与建设提供了重要的保障，由此可见，要想进一步实现更加快捷的救援工作，首先应该以通信系统的建立为前提，从当前的形势来看，关于这方面的工作依然存在较多的不足之处。
（1）在经济建设与发展的今天，消防安全就更加重要了，如果不能实现通信的全覆盖，就无法有效的开展消防工作的建设，这是当前工作中主要存在的问题，消防盲区的居高不下不仅会影响到人们的生命财产安全，更重要的是会对现代化事业的发展产生严重的影响，因此，要想降低消防盲区，就要在无线通信技术上多下功夫。
（2）在过去的消防通信过程中，手段比较单一，因为无线通信技术是在近几年才应用在消防通信系统中的，因此适用范围上还没有得到大面积的推广应用，仅仅在局部地区进行试点。此外，消防部门对这一技术应用的积极性不高也是主要的问题，不具备相应的应用意识就不能将其应用在实践之中，更不会获得相应的成果，因此这是限制消防通信系统得到发展的限制性因素，要想实现这一目标，就需要在意识管理上加强对无线通信技术的推广，以实现消防通信的现代化建设。
（3）传统的消防通信系统在救援的工作中作用不大，因为在实施救援工作的过程中，经常处在一种高温的状态之下，这时消防通信系统就无法发挥其功能，电子信号不能进行传输，在一定程度上影响到救援工作的实施，但是无线通信技术就不会具有这样的问题，这也是无线通信技术的优势所在，为了保证在消防救援工作中第一线的人员的安全，更加有必要开展无线通信技术的应用，实时了解救援的实际情况，为保障消防人员的安全性提供重要的基础。
2无线通信技术在消防通信系统中的应用
在现代化发展的今天，无线通信技术的应用在我国已经具有了悠久的历史，但是在实际使用方面却没有较大的成效，在近几年间，相关的研究人员对这一问题开展了深刻的研究，最终发现其所具有的真正价值，并且应用在的各个领域中，其中消防领域就是其中之一，在消防通信系统中应用无线通信技术具有重要的作用，其应用性的价值主要体现在如下几个方面：
（1）在消防现场中的应用。众所周知，无线通信技术具有较多的优点，在这方面的应用中，主要利用了无线通信技术具有高传播性的特点，通过高频率的传播速度而与消防现场达到了契合的效果，通过消防人员在救援现象进行实时信息的传播，有助于总指挥处在第一时间作出决定，从而为消防工作的顺利实施节省大量的时间，并且无线通信技术在火灾现场的实际覆盖面上具有较高的要求，不得低于95%的覆盖面，最大化的保证了该技术在现场中的应用。根据我国对消防救援的相关规定，在5min之内要完成初步的救援措施，而传统的消防通信系统由于具有滞后性是无法有效的完成的，因此无线通信技术的作用是十分重要的。
（2）在消防信号的反馈方面上，无线通信技术可以做到及时、高效，这在现代化的消防通信系统的建设中具有重要的实践价值，能够有效的促进预警水平的提高。反应机制的建立可以降低火灾造成的损失，减少人身伤亡的风险，反馈系统作为消防通信系统中重要的组成部分之一，采用无线通信技术可以提高反馈的效率，从而实现消防现场与消防控制室的联系，在短时间内就能实现信号的通信。除此之外，消防通信信号的反馈系统大多有自身专用的通信线路，现场消防人员可以通过现场设置的无线通信装置和消防控制室进行联络与沟通，这对于火灾的及时预防有着重要的影响。除此之外消防系统通过建立无线中继站和无线基站发射功率提升等手段的合理应用可以有效减少在消防通信信号反馈过程中信号衰弱、信号不稳定等现象的发生并能有效减少干扰因素对消防通信信号及时反馈的影响，从而更好地促进我国消防工作的高效进行。
3结语
综上所述，无线通信技术在消防通信系统中的应用具有重要的影响力，是现代化发展的成果，通过本文的论述可以得知在消防火灾的现场以及在信号的反馈方面，无线通信技术均具有良好的效果，因此在今后的工作中需要人们的进一步推广。
参考文献
[1]张琦.浅析目前无线通信存在的问题及解决对策[J].民营科技，2012（08）.
[2]杨宇林，白日昌.利用动态TDMA无线通信网络技术实现建筑物内部消防警报系统的联动监控[J].辽宁建材，2011（12）.
关键词：光纤通信技术；铁路通信系统；应用
中图分类号：TN913文献标识码： A
一、光纤通信技术的特点
(一)通信容量较大
光纤通信在使用的过程中传输速度及质量远远高于一般的铜线或电缆，具有非常高的特殊性及有效性。光纤通信技术借助光源调制的特殊性、调制的方式及光纤的色散特性，有效提升了光纤通信的质量。除此之外，在光纤通信技术应用的过程中，单波长光纤通信系统能够最大限度地发挥光纤宽带的新效果，大大提升了传输容量，已经从根本上提升了密集波分复用效果及传输质量。
(二)损耗较低
传统石英光纤损耗可低于0~20dB/km，这种传输损耗远远低于其他介质，是一种高效的低消耗材料。在对上述光纤进行研究应用的过程中，光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离，降低损耗可下降的程度。随着当前中继站数目的逐渐减少，系统的成本及复杂性可以大幅降低，能够在长途传输线路中发挥最大效益，减少经济成本的损失。
(三)保密性较高
光波在光纤中传输，可以明显提升光波导结构的各项效果。光纤通信技术能够将信号完整地限制在光波导结构中，将任何泄漏的射线都通过环绕光纤的不透明包皮吸收。该种方法基本不会漏出光波。上述光纤在传输的过程中相邻的通道不会出现串音干扰，根本无法窃听到当前的光纤信息传输内容。
(四)抗电磁干扰能力较高
光纤通信技术中光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。通过上述材料可以明显提升光波导对电磁干扰的免疫力，降低自然界中雷电干扰、电离层等变化的效果。光纤传输的过程中可以明显降低释放的电磁干扰，对强电领域的通信具有非常好的促进作用。
二、目前光纤技术的分析
(一)波分复用的技术使用
光纤通信最新加入波分复用，能够充分将单模光纤中低损耗区域的带宽资源进行利用，每一道光波在传输过程中，波长也会出现各有不同的情况，在此过程中，如若能够将低损耗区域划分成多个通信通道，并且将其中光波作为载波进行通信传输，在发送端采用波分复用的方式，将不同波段载送的信号合入一条光纤之中。在接收之时，再用波分复用，将不同波段的信息进行区分。以这样的技术，可以将每一个波段看做是单独个体，实现一条光纤中的多路信号传输。
(二)光纤接入
光纤通信技术的发展，领航国际通信的发展渠道，而光纤接入是信息高速之中最后一段里程碑。将光纤接入投入真正的使用，能够将信息传输进入高速化通道，满足大众在信息时代传输需求。在此过程中，宽带主干线很重要，用户在接入宽带之时，也占据技术关键。将光纤接入真正投入正常运营之中，那么千家万户都可以使用高速信息，宽带进入高速时代。宽带接入之时，光纤所需要达到的地方有差距，因此，FTTU、TTB、FTTC 在应用过程上，差距也是相当大。在FTTX之中，FTTH是在整个宽带技术中的终端环节，提供全光接入模式，光纤宽带特性在此技术中被充分利用起来，让用户在宽带使用过程中，可以感受畅通无阻的宽带运行。
三、光纤通信技术在铁路通信系统中的应用
(一)PDH 光纤通信
光纤通信技术，其之所以能够对铁路通信系统产生一定的影响，主要原因是，当前对光纤通信技术的划分已经相当的详细了，对于不同的光纤技术可以被应用于不同的铁路通信系统。其中，非常重要的一方面就是PDH光纤通信，PDH光纤通信能将铁路通信系统中存在的漏洞以及隐患能够有效的进行清除，并且协助铁路通信系统能够运作正常。但是，PDH复用结构复杂、标准不统一以及缺乏强大的网络管理功能的固有缺陷，使其越来越不能使用光纤通信系统的飞速发展，在这样的状况下，SDH应运而生。
(二)SDH 光纤通信
在现阶段的发展中。SDH光纤通信的应用较为广泛，同时得到了很高的认可。
在铁路通信系统当中的应用，过去PDH光纤通信的不足不仅弥补了，而且还获得了一定的突破，使得铁路通信系统运行的更加流畅，为人们带来了很大的方便。SDH光纤通信具有非常明显的有点，比方说:统一的接口标准，统一的比特率，为不同厂家设备间的互联提供了可能。附图是SDH和PDH在复用等级及标准上的比较。网络管理能力大大加强。提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时，通过自愈网自动恢复正常通信。对铁路通信系统这些都产生了较大的积极意义，在将来的发展中，相信还会有一个更大的突破。
(三)DWDM 光纤通信
宽带有单模光纤、损耗极低等主要特性，将这些特性进行利用，致力于得到最高的使用效果，采用不同波段进行信息传输，并且将这些不同波段的载波合并在一条光纤中进行传输。在同样的信息传输之下，可以节省光纤数量，也不耽误使用效果，切实符合现今对光纤通信要求。铁路通信之中，这项改善，对通信质量的提升可想而知。DWDM技术的使用，能够将光纤传输所产生的数据流量上升至500GB/S。在如此庞大的信息传输容量之下，对传输质量的使用也是在安全安装状态中进行，切实满足用户对网络运行需求。
这个技术有一个特有的优势，那就是协议与实际传输不相关，以这样的形式，最大化满足大家在使用过程中所对速度形成的需求。DWDM使用IP、ATM 、SENT 进行数据传输，传输数据速度可以达到110Mb/s到2.4Gb/s，在此基础上完成数据传输。在一个激光轨迹里，可以采用不同速度对数据进行传递，这也是DWDM的特性之一。这项光纤技术最大化实现数字传输制定的国际标准，在一条管线之中，承载诸多信息，并且具有良好的兼容性，这点非一般技术可以与之媲美。形成最为灵活的网络运行方式，形成组网，可以在面对外界各种故障发生之前，进行自我防御，也可以自我修复。在降低成本的同时，将网络容量最大化，满足各种全新业务拓展需要，为整个通信行业都带来全新的跨越。
四、光纤通信技术的前景
随着当前光纤通信技术的逐渐完善和当前电信市场的逐渐改革，相关人员要对各项光纤通信发展进行深入研究和应用，依照数字化及网络化要求，从根本上改善主体的通信网络建设，当前光纤通信逐渐朝着以下几方面发展：
(1)通信信道容量不断增加。光纤通信技术在应用的过程中各项技术及系统设备已经得到了非常明显的转变，尤其是在系统核心技术方面。当前光纤通信技术lOGbps 系统已开始大批量装备网络，该系统对光缆极化模色散的敏感性较高，已经明显提升了光纤通信的传输效果。但是当前的光纤电缆与10Gbps 系统还存在较多不匹配的地方，当对上述内容进行优化后可以进一步提升光纤通信的速度及容量。除此之外，在上述发展的过程中光通信系统从PDH 发展到SDH，光纤速度已经由155Mb/s发展10Gb/s。在今后系统中通过波分复用信息通道技术能够明显提升阁下纪念馆商用现象，对骨干网的传输具有至关重要的作用。
(2)信号传输距离不断延伸。光纤通信技术在传输的过程中传输距离越远，传输效果越好。因此，在对上述传输进行提升的过程中，相关人员要对光纤通信技术机构进行转变，对各项跨距进行提升。要最大限度对拉曼光纤放大器进行使用，对上述光纤放大器应用质量进行提升，从根本上提升光纤通信的传输质量。与此同时，相关人员还要对有利于长距离传送的线路编码进行合理应用，采用FEC、EFEC或SFEC等技术提高接收灵敏度，使用补偿技术提升光纤及光器件使用的效益。
(3)实现光联网的发展。随着通信逐渐由骨干网转移到城域网，光纤也逐渐开始接近业务点。在上述光纤发展的过程中，人们开始将其作为一种业务手段，希望对传输业务进行提升，将传输功能效果及接入功能作用结合在一起。当前SDH已经得到了非常明显的提升，实现了对各项TDM 及ATM 的传输及传送。美国、日本等国家已经实现了光联网项目，完成了对骨干网的转移，但是国内现在发展水平较低，还需要不断进行完善。
结语
在铁路通信之中，光纤技术是信息传递系统核心，在铁路通信的发展中扮演着重要角色。从最开始的光纤技术，不断转换，克服原本存在的诸多难题，一点点进行改善，力求最大化促进通信时代的前进步伐。市场需求不断增加，也将是推动光纤技术发展的最大力量。
参考文献
[1]李. 浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J]. 科技信息，2011，05:500-501.
关键词：微机保护；通信系统；串行通信；以太网
1 引言
变电站自动化技术经过10多年的发展已经达到很高的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220 kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价。随着计算机技术、网络技术的迅猛发展，以太网技术在工业领域得到了广泛应用[1，2]。以太网具有良好的开发性、稳定性、易维护性、传输速度快、价格低廉、易于实现与上层管理信息网络的无缝连接，而且为不同厂商的产品提供了一个统一的接口，便于实现互联和互操作[3，4]。因而，在微机保护中可采用以太网构建通信系统，同时，为了兼顾传统的通信模式，设计中仍然保留了串行通信接口。本文以串行通信与以太网通信相结合的通信系统为出发点，就相关问题进行阐述。
2 硬件构成
2.1 串行通信接口
装置中，考虑到需要处理的数据较多，数字算法的计算量大，因此在保护CPU的选择上采用的是TI公司的新一代高性能32位浮点DSP芯片TMS320VC33。由于在VC33的内部结构中没有集成通用异步接收发送器（UART），所以当保护系统与厂站局域网、远方调度进行数据通信，并要求有较高的实时性时，就必须扩展异步通用芯片，以求得到较高的通信速度。本装置采用的通用异步接收发送器芯片是TI公司的TL16C752，它具有低功耗、高速度的特点，最大数据传输速率可达1.5Mb/s，且接收器与发送器相互独立，可进行DMA操作，控制灵活方便。同时还具有回读功能，可以在线诊断，它提供了两组增强型的独立UART接口，具有16字节的发送和接收FIFO、MODEM控制接口和通信状态寄存器。它与DSP芯片的结构示意图如图1所示。
在装置中设置了两个串行通信口，其中串口1固定为RS-232，在实际应用中用来实现串口打印实时数据和各种参数，串口2可以通过跳线选择为RS-232或RS-485模式，用来组网通信。装置中的CPLD芯片主要是用来产生片选、读写等控制逻辑，它采用的是XILINX公司生产的XC95144；加入光隔则提高了通信的抗干扰能力；电平转换芯片MAX232ACSE与MAX490ESA的作用是使信号电平（TTL电平）转换为RS-232或RS-485电平，或进行二者之间的逆转换。
2.2 以太网接口
在装置中选择RTL8019AS作为以太网控制芯片。选择好DSP芯片和网络芯片之后，要以TMS320VC33和RTL8019AS构建以太网，关键在于DSP 处理器与网卡控制芯片之间的接口设计。下面就讨论TMS320VC33芯片与RTL8019AS芯片之间如何进行连接，从而实现有效的数据通信。
在TMS320VC33和RTL8019AS之间通过XILINX公司生产的CPLD芯片XC95144进行连接，硬件结构的示意图如图2所示，其中XC95144在接口电路中起逻辑转换的作用，存储芯片AM29F400B75EC用来存储网卡芯片初始化等信息。
基于DSP与RTL8019AS组成的以太网，DSP主处理器与网卡之间的接口主要实现的功能有[5-7]：
(1) 主处理器通过接口电路对网卡芯片进行控制，包括对网卡的逻辑控制、读写控制、复位等;
(2) 主处理器与网卡之间的数据交换，DSP通过接口电路对网卡接收数据进行读取，将需要发送的数据写入网卡缓存。
3 通信功能的软件实现
3.1 串行通信的软件设计
3.1.1 UART的驱动程序设计
对于通用异步接收发送器（UART）TL16C752的驱动程序设计，就是对与DSP芯片通信相关的内部寄存器进行操作，下面就简要介绍一下相关的寄存器的情况与设置。
3.1.1.1 线路控制寄存器（LCR）
线路控制寄存器(LCR) 存放串口传送的二进制位串数据格式，LCR 是一个8位的寄存器，各位的定义如下：d0d1是字长选择位，若d0d1=00，传送的字长为5 位; d0d1=1 时字长为6；d0d1=0时字长为7；d0d1=11 时字长为8。d2位是停止位选择，d2=0 时停止位为1位；d2=1时停止位为1.5位。d3=0 时校验有效；d3=1 时检验无效。d4是校验类型位， d4=0 时进行奇校验；d4=1 时进行偶校验。d7位(DLAB) 是锁定波特率发生器位， d7=1 时访问波特率因子寄存器; d7=0 时访问其他寄存器。
在本系统中，使d0d1=11，选择的8位字长；d2=0，选择1位停止位；d3=0，校验有效；d4=1，选择进行偶校验。
3.1.1.2 波特率因子寄存器（DLL&DLH）
两个8位的波特率因子寄存器构成一个16位的波特率因子寄存器。在TL16C752的内部具有波特率发生器， 产生发送数据的时钟信号。波特率因子可以通过下列算式求出:
波特率因子=基准时钟频率/ (16×波特率)
在本系统中，我们采用的基准时钟频率为1.8432MHZ，先将LCR中的d7置1以便访问波特率因子寄存器，再将波特率因子寄存器写为16，将波特率设为9600。接着将LCR中的d7写回0，以便访问其它寄存器。
3.1.1.3 FIFO控制寄存器（FCR）
这个寄存器用来设置FIFO的允许/禁止、清除FIFO、设置接收FIFO的触发级别和选择DMA模式。先将FIFO的d0写1，以使能接收与发送FIFO；将它的d0d1全写1，用于复位接收与发送FIFO；将d6d7两位写1，设置接收器FIFO中断的触发标准为60characters。
3.1.2 通信的软件设计
除了发送接收程序段在定时器中断中执行以保证稳定的通讯速率外，保护软件通讯模块的大部分工作在主程序初始化后的死循环中进行。使用了串口芯片的FIFO功能以提高通讯的速度。
在约定的监控系统与保护系统之间采用主从方式进行通讯，因而保护系统总是被动接收指令，即始终为从动站。保护系统的通讯模块在完成初始化工作后随即进入接收状态。当通讯接口收到完整的链路规约数据单元（LPDU）时将对其进行校错，出错丢弃这个数据单元。保护系统收到的LPDU有3种类型：第一种是2级数据请求帧，保护系统将以测量值LPDU作为回答；第二种是1级数据请求帧，此时先判断FCB是否变化，有变化则以新的ASDU形成LPDU并填充发送缓冲区，否则重发上一个LPDU；第三种是命令帧或下传数据帧。在这里我们将2级数据与1级数据同时召唤，使用户进程得以简化。当保护系统完成监控命令或准备好应答数据时，将形成发送数据包的若干个ASDU等待传送，然后发送规定格式的命令确认帧以通知监控系统接收命令执行结果或反馈数据。另外，有启动事件或故障事件发生时，保护系统会将上传LPDU的ACD位置位，以通知监控系统建立启动/故障数据传输过程。保护系统的程序流程图如图3所示。
3.2 以太网通信的软件设计
通过对DSP编程， 来实现RTL8019AS初始化、发送数据、接受数据，嵌入式TCP/IP协议等功能，在处理数据步骤之前，还需要对网络控制器进行必要的检测、复位和初始化。网络接口通过2个DMA操作来完成数据的接收和发送。本地DMA完成RTL8019A S与其内部FIFO队列之间的数据传送，远程DMA 完成RTL8019AS与CPU之间的数据传送。
3.2.1 RTL8019AS的初始化
要进行网络通信就必须对网络控制芯片初始化，初始化比较烦琐，但是它有着非常重要的地位，往往决定着网络通信的一些重要参数。为了使RTL8019AS启动并处于准备接收或准备发送数据的状态，必须对相关的寄存器进行初始化。这些寄存器主要包括指令寄存器CR，数据结构寄存器DCR，远程字节数寄存器RBCR，页面开始寄存器PSTART，页面停止寄存器PSTOP，中断状态寄存器ISR，中断屏蔽寄存器IMR，实际地址寄存器PAR0-5，多点地址寄存器MAR0-7，当前页面寄存器CURR，传输配置寄存器TCR，接收结构寄存器RCR等。
3.2.2 数据的收发
通过对地址及数据口的读写来完成以太网帧的接收与发送。要接收或发送数据包就必须读写网络控制卡RTL8019AS内部的16KB的RAM，必须通过DMA进行读和写，网络接口通过2个DMA操作来完成数据的接收和发送。即本地DMA完成RTL8019A S与其内部FIFO队列之间的数据传送，远程DMA 完成RTL8019AS与CPU之间的数据传送。
3.2.2.1 数据包的发送
数据包的接收大体包括三个步骤：数据包的封装，通过远程DMA将数据包送到数据发送缓存区，通过RTL8019AS的本地DMA将数据送入FIFO进行发送。下面讲述发送的具体操作：
(1)数据包在发送前按规定的格式封装好，在封装时我们采用的是一个标准的IEEE802.3以太网物理传输帧格式，它的基本封装格式如表1所示。
(2)把按以太网帧格式封装好的数据包通过远程DMA写入RTL8019AS的数据发送缓存区。具体操作是首先主机设置好远端DMA开始地址(RSAR0，1)和远端DMA数据字节数(RBCR0，1)，并在CR中设置为“写数据”，就可以从远端DMA口寄存器里把数据写入芯片RAM。
(3)启动本地DMA将缓存区内的数据发送出去。即待发送的数据包存入芯片RAM后，给出发送缓冲区首地址和数据包长度(写入TPSR、TBCR0，1)，然后启动发送命令(CR=0x3E)即可实现8019AS发送功能。8019AS芯片会自动按以太网协议完成发送并将结果写入状态寄存器。
3.2.2.2 数据包的接收
以太网数据包的接收过程和数据包的发送过程刚好相反。首先是将网络上的电信号变成数据存入芯片的接收缓存中，然后主机设置好远端DMA开始地址(RSAR0，1)和远端DMA数据字节数(RBCR0，1)，并在CR中设置“写数据”，从远端DMA口寄存器里把数据从芯片RAM读到系统RAM中。接收缓冲区构成一个循环FIFO队列，PSTART、PSTOP两个寄存器限定了循环队列的开始和结束页，这两个寄存器的设置是在以太网控制芯片的初始化中完成的。CURR为写入指针，受芯片控制，BNRY为读出指针，由主机程序控制，根据表达式“CURR=BNRY+1?”可以判断是否收到新的数据包，新收到的数据包按表2的格式存于以CURR指出的地址为首址的RAM中。当CURR=BNRY时芯片停止接收数据包。
3.2.3 嵌入式TCP/IP协议选择
TCP/IP协议实质上是一系列协议的总称，TCP/IP协议是一组不同层次上的多个协议的组合，包含十几个协议标准[8]。本文介绍的以太网接口是专门为继电保护而设计的，不要求实现所有的TCP/IP协议，所以选择的嵌入式TCP/IP是对TCP/IP协议族进行选择并简化而形成的协议集合。本设计实现的协议如图4所示，通常分为四层（物理层除外）。
(1)链路层中实现了ARP（地址解析）协议。它主要是将32位的IP地址动态地映射为48位的以太网地址，从而保证网络的正确传输。另外，在设计中把IP地址存储于本地存储器中，不必从其他服务器得到IP地址，这样就无需实现RARP（逆地址解析）协议。
(2)在网络层中主要实现了IP（网际）协议和ICMP（网络控制报文）协议。IP协议是TCP/IP 协议簇中最核心的协议，它提供无连接的数据报传送服务，所有上层协议都要以IP数据包格式传输。ICMP协议负责传递差错报文以及其它需要注意的信息，在设计中只实现了对回显请求（类型代码为0）报文的处理，从IP层收到ICMP包后，判断其类型代码段是否为0，如果是，将类型字段与代码字段设置为00（回显应答），计算检验和，再交给IP层发送；如果不是，则予以丢弃。从而实现了对ping功能的支持。
(3)在运输层实现了UDP（用户数据报）协议。运输层中包括两种不同的协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。TCP是一种面向连接的、可靠的传输层协议，但其时延难以把握，不利于实时数据的传输；UDP协议是一种不面向连接的协议，它只是简单地把数据报从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端，可靠性必须由应用层来提供，但其有实时性强的特点，能在同一时间将信息传递给所有节点。因此，在微机保护装置中考虑快速性的要求，选择了UDP协议。
(4)应用层主要指用户进程，在保护装置中采用的是国际电工委员会新制定的IEC61850标准，它可以用来实现面向对象和设备的无缝联接通信。
4 结束语
本文介绍了微机保护的一种通信系统，该通信系统采用以太网通信与串行通信相结合的方式构成。文章设计了通信系统的硬件结构、编写了驱动程序与功能软件。设计的通信系统不仅可以满足以太网组网的要求，也可以兼容传统的串行通信要求，将大大地促进电厂和变电站综合自动化的进程。
参考文献：
[1] 习伟.新型高压线路保护装置的管理与通讯系统的研究[D].华中科技大学硕士学位论文，2003.
[2] 李正天.新型发电机保护装置及其通信系统的研究[D].华中科技大学硕士学位论文，2005.
[3] 吴在军，胡敏强，杜炎森.嵌入式以太网在变电站通信系统中的应用[J].电网技术，2003，27(1):71-75.
[4] 杨刚，杨仁刚，郭喜庆.嵌入式以太网在变电站自动化系统智能化电气设备的实现[J].电力系统自动化，2004，28(3):74-77.
[5] 卢虎.基于DSP的以太网技术及其实现[D].西北工业大学硕士学位论文，2003.
[6] 郭胜江，陈朝阳.一种基于DSP的可插拔式以太网接口的设计与实现[J].电子工程师，2004，33(3):41-44.
关键词：配网自动化；通讯方式
中图分类号：F416文献标识码： A
配网自动化是集计算机技术、自动控制技术、数据通信技术、数据库技术以及相关电力系统技术于一身的信息管理系统。通常把从变电到用户用电全程的监视、控制和管理综合自动化系统称为配电管理系统，其内容包括：配电网络数据采集和监控（SCADA）、地理信息系统、网络分析和优化、工作管理系统、负荷管理和远方抄表以及计费自动化和调度员培训模拟系统。配电自动化是通过自动化系统，全面掌握、了解配电网的运行情况，如接线方式、开关状态、负荷电流等，可以快速切断故障恢复供电，改善供电服务质量，缩短事故抢修时间，减少工作量。配电自动化的目的在于提高供电的可靠性，提高供电服务质量，提高企业的经济效益并提高配电网络的管理水平。
在城市供电网络中，我们习惯于把35KV及以下的电压等级称为配电网络。随着农、城网改造的进一步深入，110KV及35KV电压等级的建设已十分完备，自动化水平也较高，调度管理、运行管理也比较规范。目前在城市供电网络中主要是以10KV供电为主，占整个供电用户数量的90%以上。但是10KV供电网络由于历史的原因，自动化水平基本上还很低，处于长期被忽视状态，且线路复杂线损率高，供电可靠性差，故障率高。为了适应市场经济的发展，加大力度进行电网建设的同时，加强10KV配电网络的配电自动化工作，也是当前的一项重要任务。
1、配电自动化中的几种通信方式
通信系统是建设配电自动化系统的关键技术，通信系统的好坏从很大程度上决定了自动化系统的优劣，配电自动化要借助可靠的通信手段，将控制中心的控制命令下发到各执行机构或远方终端，同时将各远方监控单元（RTU）所采集的各种信息上传至控制中心。
随着通信手段的不断出新，目前可供使用、选择的通信方式有多种多样。按照传统的分类方法，可简单地分为有线方式和无线方式，其中有线方式包括：架空明线或电缆、配电线载波、邮电本地网、租用电话线、光纤、有线电视网（CATV）、现场总线和RS-485、专线等；无线方式包括：一点多址微波、传统无线电通信（AM、FM、PM等）、无线扩频、卫星通信、无线寻呼、数控电台等。配电自动化对通信系统的要求，取决于配电网的规模和要求实现的具体希望水平，总体比较各种通信方式的优劣应综合考虑如下几点：（1）通信的可靠性，（2）通信技术的先进性，（3）可行性和使用维护的方便性，（4）配电通信的实时性，（5）通信系统的可扩充性。
2、配电自动化使用的通信方式及比较
（1）架空明线或电缆。其特点是建设简单，线路衰耗大，频带窄，容易受到干扰，电力系统自动化中只能做近距离传输信道。
（2）配电载波。从目前的技术水平上看，典型的配电载波机的传输率可达到150-300bit/s，可满足双向通信的要求，对远方抄表和监测线路数据比较经济。但对于停电区数据如何用配电载波上传仍然是一个技术难题，有待进一步研究。配电载波系统数据传输速率较低，容易受到干扰，由于反射使得配电载波在馈线的某些部分存在盲
点，其优点是技术相对简单。配电载波有两种变形即脉动控制技术和工频控制技术，它们都是利用电力线路作为信号的传输途径，在国外这两种技术都有很好的应用实例。此外，扩频载波机也在电力系统开始应用，它根据山农信息理论，用加大带宽来换取传输的可靠性，将话音带宽扩展到整个输电线路频谱，提高了传输率。
（3）光纤通信。光纤通信与其他通信比较有以下优点：光纤传输频带宽、通信容量大，传输损耗小，光电隔离，不受电磁干扰，组网方便、灵活。在配电自动化中，可以利用已建成的变电站到主控中心的光纤电话网络进行数据传输，此时，光纤通过MODEM将数字脉冲转换成话音频带占用一路或几路话音通道进行传输。也可以架设专门
的光纤网络进行数据传输，比如，可以光纤以太网或光纤自愈环网来进行传输，这在许多地区都有成功的经验。
（4）现场总线和RS-485。现场总线（FIELD BUS）是近二十年发展起来的新技术，它是连接智能化的现场设备
和自动化系统的双向传输、多分支结构的通信网络，它适合于FTU和附近区域工作站的通信，以及变电站内部各个智能模块之间的内部通信，现场总线可分为CANBUS(Controller Area Network)、LON WORKS(Local Operating Networks)和PROFI BUS(process Field Bus)等，对于一些实时性要求不高的场合，可以利用RS-485代替现场总线进行数据信号的传输。
（5）微波通道。电力系统微波在电力通信中发挥着重要的作用，对于调度自动化和变电站综合自动化数据的传输有重要意义，微波频率为1GHz以上，属视距传输，传输容量大，稳定性能好，同时由于微波通信在电力系统运行多年，运行维护人员积累了丰富的经验。但是，微波为点对点传输，而配电系统点多面广，显然不适合应用。但
值得一提的是一点多址小微波系统，它应用多址技术和统计复用技术，信道利用率高，稳定性好，适合于多点传输，其缺点是路由选择比较困难。
（6）无线电通信。传统的无线通信方式有：AM、FM、PM、无线寻呼等也可以应用到配电系统自动化的数据传输，但它们只能进行单向发送，如果需要进行双向数据传输，它们就无能为力了，如果进行改造，使用双向信道，该设备还是具有很大的应用价值。800MHz通信为无线数据通信频段，对于配电系统通信是比较合适的一种方式。
关键词；通信网络 可靠性 拓扑结构算法分析
中图分类号：TN914 献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)01(c)-0028-01
神经系统可以看作大量神经细胞通过神经纤维相互连接形成的通信系统，从大型电力通信系统到垒球交通通信系统，几乎所有的复杂系统都可以抽象成通信通信系统模型，从生物体中的大脑到各种新陈代谢通信系统，这些通信系统往往有着大量的节点，从科研合作通信系统到各种经济、政治、社会关系通信系统等，节点之间的连接关系可以通过通信系统部件的相互作用描述，人们已经生活在一个充满着各种各样通信系统的世界中。
通信系统化给人类社会生产和生活带来了极大的便利，人类社会的日益通信系统化需要人类对各种人工和自然的复杂通信系统的行为有更好的认识，提高了人类生产效率和生活质量，对通信网可靠性研究的重大理论意义和应用价值也日益凸显出来。但也给人类社会生活带来了一定的负面冲击，人们需要关注，如传染病和计算机病毒的快速传播以及大面积的停电事故等。
可靠性是通信系统最直接的影响因素。从实际情况来看，而运营部门在具体实施方面却又缺乏综合考虑。通信系统技术的发展为提高通信网可靠性提供了条件和可能，通信网可靠性的研究还有待作进一步深入。
1 通信系统系统可靠性度量参数
1.1基本可靠性
在随机性破坏作用下，基于统计物理的抗毁性参数通过观察节点或边移除过程中通信系统性能的变化，能够保持通信系统连通的概率。基于统计物理的通信系统抗毁性参数，用通信系统状态发生相变时的临界节点(边)移除比例来刻画通信系统的抗毁性，生存性参数是概率性的。近年来通信系统抗毁性研究的焦点出现了一个重要的新变迁，它不仅和通信系统的拓扑结构有关，常用的通信系统性能指标，也和通信系统部件的故障概率、外部故障以及维修策略等有关。从研究小规模简单通信系统的精确性质转变为研究大规模复杂通信系统的统计属性，常用的度量参数包括端端可靠度、K端可靠度和全端可靠度。统计物理的很多方法开始被广泛应用到复杂通信系统研究中，描述了随机性破坏以及通信系统拓扑结构对通信系统可靠性的影响。
1.2任务可靠性
对于承载一定任务的通信系统系统来说，基于连通性能的基本可靠性是通信系统可靠性的一个基本要求，是决定通信系统系统发撺其性能的决定性要素，也是检验通信系统系统在任务执行过程中可靠性水平的准绳。但通信系统系统一旦投入使用，从而不能完成预定任务，与通信系统所承载的任务相结合，就要承载一定的业务负荷，通信系统系统任务可靠性作为一个综合反映通信系统系统可靠性的参数更加具有实际意义。输电通信系统的电传送量，通信系统部件发生故障时会引起通信系统性能下降甚至瘫痪，交通通信系统的运输量与流量等，在这种情况下通信系统实际上是不可靠的。
2 解析分析方法
2.1精确解析方法
状态空间法是计算通信系统可靠性最简单的方法，一个路集对应着通信系统的一个工作状态，通过枚举出通信系统正常工作的所有互斥的状态而计算相应的可靠度。容斥原理法是按照组合数学的容斥原理公式求通信系统的可靠度，通信系统系统环境的复杂性和任务的不确定性等因素，一个割集对应着通信系统的一个故障状态，使得利用数学模型和方法来分析求解通信系统任务可靠性很难，因此该方法将通信系统可靠度表示为全部最小路集的并。不交积和法是运用不交积和定理来计算通信系统可靠度，然后采用容斥原理去掉相容事件相交的部分，状态空间法就成为了评估通信系统任务可靠性的有效方法之一，进而计算相应的可靠度。
2.2近似解析方法
图变换法是一种牺牲精度而降低计算难度的方法，由于通信系统规模的增大，结构的复杂化、部件随机性的增强等因素，先按照某种规则简化通信系统，精确算法都具有指数复杂性，定界法是通过组合数学方法研究通信系统可靠性问题的代数结构，因此研究者对高效率的近似算法进行了大量的研究，再进行可靠度计算。在串并联通信系统中可以完垒解决通信系统的可靠性计算问题，计算出绝对的边界值来近似通信系统可靠度的精确值，而对一般的非串并联通信系统可以起到充分简化的作用。
2.3仿真分析方法
此计算机仿真成为了分析通信系统可靠性的重要方法。利用它的自适应机制和学习能力，通过计算机对通信系统进行模拟，不断逼近可靠性与通信系统结构等参数之间复杂的映射关系，并获取抽样信息。进而对通信系统可靠性作出近似估计。不同的抽样方式对通信系统可靠性的估计精度有很大的影响，通信系统可靠性是关于通信系统结构以及通信系统部件可靠度的高度非线性映射，神经通信系统法受通信系统结构复杂度和样本精确度的影响较大，而神经通信系统可以实现输入空间到输出空间的非线性映射，而确定通信系统结构和精确的样本存在困难，因此，需要大量的训练样本才能保证得到好的结果。神经通信系统技术在通信系统可靠性研究中得到了广泛的应用，在通信系统可靠性分析和建模方面有很大的潜力。
关键词 OFDMA技术；电力应急；通信系统
中图分类号TN915 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0178-02
0 引言
近年来，我国突发性灾害发生较为频繁，为了保证电力应急通信系统的安全运行，提高我国抗灾能力，国家电网部门明确提出了改善电力应急通信系统的要求。随着通信技术的不断发展和进步，无线通信技术慢慢取代了原有的有线通信技术，具有布局灵活、成本较低、稳定性好等优点，并在电力应急通信系统中得到广泛的运用。OFDMA技术作为无线通信技术最新研究成果，具有易操作、抗衰落性强等优点，受到了人们的高度关注。如何在OFDMA技术的基础上，完善我国的电力应急通信系统成为当今急需解决的重要课题。
1 OFDMA技术的运用优点
1.1 频谱可用率较高
OFDMA技术中具有特殊的OFDM信号，能够将两个相邻的子载波重叠在一起，因此OFDMA技术的频谱可用率是非常高的，甚至与奈奎斯特极限非常接近。在缺乏频谱资源的无线通信环境下，频谱可用率就显得尤为重要。一方面提高了通信系统的覆盖率，另一方面提高了宽带运作的效率和安全性。
1.2 抗衰落性比较强
OFDMA技术可以把宽带传输模式转变成为多个子载波形式的窄带传输模式，电力应急通信操作人员可以从每条子载波通信管道中观察到电力应急通信系统的衰落通信管道，并在循环前缀的辅助下，利用较为简单的均衡或者单相抽头来纠正其已经扭曲的通信管道，以提高通信接收机的效率[1]。
1.3 系统运行效率高
单一的OFDMA系统能够利用每个子载波的通信管道，每个符号中的比特值和每个子载波通信管道内功率，让电力应急通信系统总比特率达到最大值。每个子载波的通信管道功率都是平均分配的，通过不同系统用户衰落通信管道，为系统用户提供最佳的子载波，使得系统得到分集增益，大大提高了系统的运行效率。
1.4 频宽扩展能力强
系统子载波的使用数量是由OFDMA系统中的信号频宽决定的，所以OFDMA系统频宽具有较强的扩展能力，其扩展范围从几百Hz至几百MHz。随着移动通信宽带技术的不断发展和进步，OFDMA系统为大频宽的发展提供了重要的技术支持，实现了单载波的功能。
2 OFDMA技术在电力应急通信系统中的运用
随着OFDMA技术的不断完善，为电力应急通信系统提供了重要的技术保障，满足了电力应急通信系统的要求，提高了电力应急通信系统的运行效率。以下是在OFDMA技术基础上的电力应急通信系统设计和完善。
2.1 电力应急通信基站、卫星定位
在OFDMA技术的支持下建立的系统基站，不仅能够实现从有线宽带转变成无线宽带的功能，同时可以形成无线宽带的接收通信系统，大大提高了电力应急通信系统的工作效率。当出现电力安全经济事故的时候，能够把系统基站立即部署于存在宽带条件的变电站或者通信站中，与通信站中的通信网相连接，为电力系统故障维护人员提供重要依据。系统中的卫星定位功能，为电力故障维护人员提供立体化的地图，使得电力应急通信车能够及时赶到事故现场，进行相应的维修工作。
2.2 电力应急通信车载系统
当电力事故发展时，车载系统能够特殊的情况下，快速赶到事故现场，并实行应急通信系统，把事故现场的信息传输到电力指挥中心，保证电力指挥中心在第一时间获取事故现象信息，及时制定应急措施，降低事故危害性。车载系统功能主要包括以下三个部分：
1）视频采集功能
车载系统中的视频采集功能具有低成本、易建设、稳定性好、灵活性高的优点，成为电力应急视频监视的重要手段。它既可以采用单兵系统进行视频采集，也可以采用通信车进行视频采集[2]。单兵系统适用于各种环境，采集信息图像较为详细，并利用OFDMA系统将采集到的信息传到通信车。通信车再通过无线网络传输的方式，将其传输至应急指挥中心。
2）数据传输功能
OFDMA技术的支持上，车载系统能够实现无线数据传输的功能，并通过无线网络、光纤链路或者卫星定位系统，与电力应急指挥中心相连接，满足不同环境下宽带IP数据传输的要求。手机、计算机等设备终端可以利用无线网络与电力应急通信车所需数据传输相连接，以满足系统的需求。由于OFDMA 具有较高的抗衰落能力，可以依据子载波信号情况来判断和分配通信管道，防止通信渠受到干扰，提高了数据传输的质量。
3）视频会议功能
车载系统中的视频会议功能为电力应急措施的决策提供一个会议空间，系统用户可以通过视频会议设备进行现场会议，并进行现场决策及辅助办公。但是视频信息的数据量较大、稳定性较弱、算法较为复杂。在OFDMA 技术支持下的WiMAX 系统有效的提高视频信息的清晰度、流畅度及传输速率。
2.3 电力应急通信指挥系统
所谓的电力应急通信指挥系统主要是当电力系统出现重要安全事故时，通过收集和分析数据，对电力应急指挥提供重要的决策依据，并按照应急方案进行一系列的应急控制措施，以形成预警、预防、处理及善后的应急体系。而在OFDMA 技术支持上形成的无线电力应急通信指挥系统，可以实现人控制车，车控制应急指挥中心的运行程序[3]。当然也可以在电力控制部门成立总的电力应急指挥中心，并在各个部门成立分支指挥中心，构成一个电力应急无线网。事故救援队伍可利用电力应急通信系统采集事故现场的画面和数据，并通过卫星、通信车等设备，将采集的信息传输至电力应急指挥中心。救援专家可以利用电力应急通信系统为救援小组提供解决对策，以保证电力故障的有效处理。
3 结论
随着OFDMA技术在电力通信的应用，其易操作、频谱可用率高、抗衰落性强等优点，大大提高了电力应急通信系统运行效率和安全性，为我国无线电力应急通信系统的实现提供重要的技术支持，促进我国电力应急通信系统的发展。
参考文献
[1]付重，肖行诠.电力应急通信系统应用研究[J].电力系统通信，2011，8（5）：67-68.
