通信可靠性（精选9篇）
通信可靠性 篇1
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全球交通通信系统, 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挥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全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。
3 展望
通信系统系统可靠性研究必将成为可靠性研究领域的重点和难点, 通信系统系统可靠性研究也必将成为多个学科领域共同关注的焦点和热点。通信系统系统可靠性研究方兴未艾但仍有很多需要进一步研究解决的问题。
摘要：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。文章通过分析通信系统可靠性程度参数, 解析了通信系统可靠性分析方法, 从精确解析法、近似解析法、仿真分析法详细介绍了提高通信网络可靠性的方法和需要注意的问题。
关键词：通信网络,可靠性,拓扑结构算法分析
参考文献
[1]刘有恒.通信网可靠性研究的新进展[M].中国通信学会第四届学术年会论文集, 北京:中国建材工业出版社, 1995:172～176.
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[3]王秀君, 干新华.基于服务质量的链路不相交路由算法[J].山东师范大学学报 (自然科学版) , 2008, 23 (1) :27.29.
[4]周联红, 伍翔, 王一超, 等.一种光纤通信系统可川性的算法及分析.电子学报, 2001, 29 (12) :1713, 1716.
计算机通信网络可靠性分析研究 篇2
关键词：通信网络；设计；信息技术
中图分类号：TP393.06
计算机通信技术作为现今社会发展所必须的技术手段之一，一起相对安全稳定性，等到了人们的关注与重视，如何针对于计算机网络通信进行合理的制定，并设计出合理的计划方针，成为了现今主要研究的课题之一，故合理的提出相应的战略方针政策，优化设计理念，才能保证网络通信的可靠性。
1 计算机通信网络的可靠性理念
就计算机通信网络可靠性而言，是指根据信息网络系统的安全性的需求，在规定的网络设计环境及网络规定时间内，达到指定的功能需求及相关能力的培养，从根本上反映计算机通信系统的有效性及高效性，并且确保计算机通信网络的可靠性，能够直接影响计算机通信系统在运转上的系统应用有效性，是维护计算机通信系统能够正常使用及运转上的关键前提，也是基础理论说明。
计算机通信系统的可靠性主要包括计算机网络安全对恶性攻击的抗破坏能力，计算机网络安全的生存性以及计算机在使用过程中的各零部件在多样化的使用环境中的工作有效性及稳定性，基于此内容的说明，在对计算机进行相关网络通信设备的维护与结合时，要合理的考虑到各方面所带来的影响因素，确保对用户网络进行终端维护时能够提供有效的使用链条，保证计算机在正常环境下，安全运行，同时确保计算机具有一定的安全性能。对于实际应用方面来说，计算机通信网络中的可靠程度主要分为两大方面，即对计算机通信网络的可靠性及可靠度，因为对于计算机而言，可靠性就是计算机在网络通信方面上能够保证信息的通畅传输，同时还需满足通信网络所需要的各项使用要求，提高网络通信的使用效率，是合理的表达计算机网络通信中的网络通信设计、网络通信规划及网络通信运行的重要参考依据之一，对于计算机方面的网络通信而言，可靠性就是要通过对数据信息在规定的时间内，进行额定使用功率，完成额定的概率，确保整个计算机网络通信就有高度的安全性与稳定性。
2 计算机网络通信的可靠性影响因素
2.1 计算机使用用户对计算机网络通信设备的影响因素。计算机用户在对计算机进行使用过程中，用户在终端上的设置直接影响了所有面向用户的程序设备，这种现象直接突出了计算机通信设备整体的网络通信安全可靠性，保证计算机在使用时具有良好的运行状态，同时保证了计算机在对终端进行后期维护时的高效性，总而言之，对于计算机使用用户终端来说，交互能力与网络通信的安全可靠性呈正比例关系，值得后期借鉴和学习。
2.2 计算机在进行网络信息传送过程中运输设备对网络通信的可靠性影响。计算机通讯网络在进行建设时，为了提高日后发展的速率及日后发展的经济需要，必须在方案制定时，密切关注方案的各项环节，避免出现实质性质的错误，同时还要考虑到通信网络的容错能力，以顾及到日后计算机在后续的运行过程，基于此，这就需要在对线路进行安装时，要采用双线的方式，合理的对线进行布局处理，以便于在计算机网络出现错误时，造成国家上经济存在一定程度的损失。
同时对于网络集线器来讲，应同时将若干个计算机使用用户的终端进行集中处理，通过对线进行拆分与集中，将所有可能连接的设备及计算机通信设备进行接入网络处理，同时还应注意要注意与通信网路的连接具有时效性，构成保护计算机网络信息的第一道防护线，但由于计算机网络集线器是一种单点失效的设备，一旦发生任何方式的故障，都会导致相连接的用户的无法到场，因此，可以看出：“网络集线器”对于提高网络安全，增强网络可靠性具有重要的社会意义与国际意义。
2.3 计算机网络安全管理对网络通信可靠性的影响。对于计算机通信网络而言，在设计方面不同于普通的网络产品及网络设备的设计方式，在设计上，具有复杂性、规模设计大等特点，故为维护计算机通信网络的高度可靠性，需要在设计过程中，尽量降低计算技事故的发生率、通信信息的丢失率与差错率，最大程度上保证网络通信信息的数据完整，实现数据的可靠性，达到计算机通信网络可靠性的提升，就这方面设计来说，在先期设计时，就要通过采用先进的计算机网络通信管理技术，结合网络运行所需参数，加以网络信息的调查结果相分析，共同来维护计算机通信网络运行状态，排除一切可能存在的安全隐患。
2.4 计算机网络拓扑结构对计算机网络通信的可靠性的影响。在对计算机网络规划与设计中，其主要作用并在其作为主要核心指导思想的网络拓扑结构在整体计算机网络通信中起到决定性作用，就自身特点来说，网络拓扑结构在各个环节和各个领域都有这着不同的作用与功能，在维护计算机网络通信的可靠性这一方面来说，影响尤为重要。在网络通信建立初期，由于固有的容错性及有效性，限制了网络通信的发展，但随后网络拓扑结构的出现，对计算机网络通信的可靠性提供了理论帮助和实际解决方案，具有划时代的意义。
3 计算机网络通信可靠性设计理念
3.1 设计方案符合国家规定。在对计算机网络通信进行设计时，在原则上要要严格按照国家规定的标准来进行设计，采用开放式设计结构，支持异构系统与异构设备的有效连接，提升计算机的扩展能力，同时确保计算机的实用性及先进性，稳定计算机的整体系统。
3.2 高度的互联能力。计算机网络通信系统在具有高度的互联能力之后，就可支持多种网络通信协议，确保计算机在使用时，存在高度的安全性与稳定性，提高计算机本身的容错性，保证计算机的主干网的宽带网速稳定提升，增强整个网络的响应速度。
3.3 网络通信管理条例的制定。在保证设计上不存在任何问题的前提下，要制定合理的网络通信管理条例，增强网络维护人员，对网络进行维护与检修，为计算机网络提供良好的运营环境，同时，作为维护人员，要保持良好的工作作风与工作态度，提高自身的工作素养与职业技能，为网络通信系统提供良好的技术帮助。
4 计算机网络通信系统可靠性方法分析
4.1 最优设计方案。在对计算机网络通信系统进行设计时，要选出符合计算机网络通信系统的最优设计方案，再进行最优设计方案的优化设计，确保计算机网络通信系统在后续使用时能够避免由于安全隐患而引发的经济上的损失，确实保证计算机整体的可靠性与稳定性。
4.2 容错性系统设计。在计算机网络信息系统中，一旦出现故障，网络系统就不可能正常运行，导致一定程度上的经济损失，针对此现象，对计算机进行多级容错性系统的设计，就可在最大程度上避免这一问题的出现，多级容错系统其自身具有的自保能力和自愈能力，能够在计算机网络系统出现错误时，还能保证计算机的正常运行，故障不必立即修复，最大限度的减少了计算机在维护方面的成本比重，减少了网络管理方面对维护人员的需求。
4.3 分层级信息处理。对计算机网络通信系统进行分层级信息处理，通过定义系统层、网络服务层、逻辑管理层等不同层次，加强计算机网络通信系统的可靠性，实现计算机网络通信系统的最优化状态，建立和谐的适合于整体的网络信息通信环境。
5结束语
在信息化时代里，保证计算机网络通信技术得到飞速的发展，这就需要对于计算机通信网络的可靠性应该提出更多的要求和新的认识层面，基于此，就需要充分认识到计算机网络通信的安全缺陷，在保证安全性的前提下，对计算机网络通信系统进行优化设计，加强计算机通信网络的可靠性，整体提高我国在计算机发展领域的高水平发展。
参考文献
[1]林闯，李寅，万剑雄.计算机网络服务质量优化方法研究综述[J].计算机学报，2011（01）：25-26.
[2]罗景峰，刘艳秋.遗传算法在全终端网络可靠性优化中的应用[J].计算机应用与软件，2008（05）：09-10.
智能通信网可靠性评估 篇3
通信网可靠性评价的研究工作已越来越受到重视。对电力通信网进行可靠性评估, 可从整体上了解网络运行状况, 提出改进措施, 将设备的可能出现的故障防范于未然。电力通信网的可靠性涉及设备单元的可靠性、网络可靠性等不同层面。
2 通信网可靠性评估
设备的硬件和软件决定了通信网络设备单位是否能够正常工作。只有当它们同时正常工作 (当有软件和硬件备用冗余时, 进行相应重新可靠性建模即可) , 网络设备才能可靠运行。因此, 网络设备元件的可靠性模型可表示为:
式中, R 1是设备可靠度, R 2是设备硬件可靠性度, R 3是软件可靠度, 是硬件失效率, 是平均失效率。
一个由硬件和软件构成的设备, 其可用度为:
A=A (硬件) ×A (软件∣硬件)
式中, A (硬件) 指网络设备硬件可用度, A (软件∣硬件) 指网络设备硬件正常工作条件下软件可靠度。由于假设硬件与软件的失效独立, 因此通信网络设备的可用度为:
A=A (硬件) ×A (软件)
首先介绍关于通信网络可靠性计算的相关概念:
1) 网络平均寿命:失效前平均工作时间 (对于不可修复的网络而言) , 平均故障间隔时间 (对于可修复网络部件而言) ;
2) 网络设备故障率:尚未发生故障的节点或链路在任何时刻发生故障的概率;
3) 网络连通性可靠度:网络发生故障的概率 (在给定条件下和规定时间内) 。
4) 网络设备可靠度:网络中节点或链路正常工作的概率 (在规定条件和时间内) ;
5) 网络加权可靠性:网络各状态的概率再加上其加权因子的乘积。当该状态下网络源点s至汇点t端容量大于给定需求容量C r时, 加权因子为1, 否则为该状态下网络源点s至汇点t端容量与需求容量C r的比值。
通信网各层次的可靠性测度指标可用于定量评价通信网可靠性的性能。目前, 有4类主要的通信网可靠性测度指标, 即抗毁性 (Invulnerability) 、生存性 (Survivability) 、有效性 (A vailability) 和多模式测度。通信网各层次的可靠性研究内容和指标为以下6层:
1) 设备层:研究内容为对设备提出可靠性要求并对其运行中的问题进行分析, 指标是设备可靠性;
2) 基础层:研究内容为网络环境和异常故障的规律及对通信设施的影响, 指标是可用性;
3) 管理层:研究内容为网络维护和管理体制及提高维护管理水平的措施;
4) 路由层:研究内容为分析网络路由算法的效率、流量控制、路由管理等;
5) 拓扑层:研究内容为网络拓扑结构的可靠性及网络组织的要求和改进措施;指标为抗毁性、生存性;
6) 业务层:研究内容为分析网络通信能力及服务质量, 对网络性能可靠性进行综合评价, 指标为完成性。
从可靠性方法角度, 通信网可靠性评估方法可分位;基于网络拓扑结构的评估模型、基于最小路集和布尔代数的评估模型、基于模糊层次分析和变异系数的综合评估模型等。其基本思想为:在网络中, 连通源点和汇点的一组链路的集合是网络中的一个路集。如果发生故障就会不能连通源汇点, 称为此路集是一个最小路集, 但这个最小路集不是唯一的路集。
式中, A i (i=1, 2, …, m) 表示第i个最小路集。如果一个源汇点对s和t间存在m个最小路集、A1、A2、…、Am, 那么网络的可靠度R可以用此源汇点对的连通可靠度R来表示, 即:
R=P{从源点s到汇点t至少有一个最小路集}=P{A1∪A2∪…∪Am}
式中:P为s和t间存在最小路集的概率。先将源汇点对之间的所有最小路集计算出来, 再计算这些最小路集得出源汇点对的连通可靠度, 相同的道理可计算出网络中各个源汇点对的连通度, 用这样的方法来评估网络的连通性可靠度等指标。
经过上述评估, 可得到网络不同的可靠性指标。这些指标从不同侧面反映了网络的可靠性性能, 但是, 对一个系统而言, 也需要一个综合的指标实线网络可靠性的综合评判。因此, 需要确定各项指标的权重。确定权重时, 可应用统计分析法、模糊层次分析法 (FA H P) 、专家打分法等进行计算分析。
3 智能通信网可靠性
智能电网是未来电力发展的重要方向, 无论是在国外, 还是在国家电网公司内部都是发展趋势, 而电力通信网在智能电网中又起到支撑保障作用, 智能通信网的可靠性水平影响着智能电网的安全、稳定、优质运行, 要了解智能电网的可靠性水平, 就必须要制定严谨的制度标准和规范, 作为评估智能通信网可靠性情况的依据, 本文介绍了智能通信网可靠性计算的相关概念, 又将通信网的层次研究内容和指标情况加以研究, 得出不同网络的可靠性指标, 通过这些不同的指标, 反映出网络的可靠性水平, 但是在确定权重时, 仍需要用不同的分析方法进行分析, 通过模糊层次分析法、应用统计分析法以及专家打分的方法确定孰轻孰重, 通过这样的方法减少权重指标的主观性, 提高权重指标的客观性和可信度, 评估结果符合人的思维习惯, 更容易被接受。同时, 我们也注意到智能电网引入了大量的新型设备和各类原件, 也带来了诸如网络重构、运行模式多样化的问题。
目前, 世界上对智能电网的研究和实践尚处于起步阶段, 关于整个智能电网可靠性评估的研究成果几乎没有。但是, 随着对智能电器设备、智能电力设备、智能二次设备、智能信息网等可靠性的深入研究, 易于形成智能电网的可靠性理论体系。
摘要：电力通信网的可靠性直接影响到智能电网的可靠运行。本文主要是通过建立数学模型对智能通信网可靠性评估进行一次研究。经过评估, 可得到网络不同的可靠性指标。这些指标从不同侧面反映了网络的可靠性性能。
关键词：智能电网,可靠性评估
参考文献
[1]邱昌涛.电力系统可靠性[M].武汉:华中理工大学出版社, 1992.
[2]供电系统用户可靠性评价规程[S].北京:国家能源局, 2010.
通信可靠性 篇4
摘要：当前，移动通信信息系统可靠度的优化问题，成为很多相关领域的专家学者乐于研究的重点方向。鉴于此，本文首先着重研究了无线侧通信的可靠性问题，分析了通过拆分合并编码组合信息可以影响无线侧通信的可靠性，引入HARQ技术也可以提升系统的可靠性。随后通过理论分析证明采用合适的组合信息编码可以提高可靠性，但增加了用户功耗；使用HARQ机制可以提高无线侧通信的可靠性。最后提出了一些影响无线侧通信可靠性的因素，并逐一分析，提出了解决方法。
关键词：5G；可靠性；HARQ；无线网络技术
一、可靠性通信原理
1、功率代价
为了得到高可靠性，可以考虑将控制信息与数据信息混合编码，通过m n条信道传输的误码率为Q e，d，使得整个通信系统的正确接收率为1-Q e，d，（1-Q e，d）>（1-P e，h）（1-P e，d），提高了可靠性。但是使用混合编码引发了一个问题：假如接收端为两个实体，采用控制信息与数据信息混合编码时，接收端必须将全部数据接收完毕并解码后才能区分数据是否为发送端发送到目的端，因此提高传输可靠性的代价是增加了功率消耗，这是功耗与可靠性间的一个矛盾。
2、时延代价
另外一个提升可靠性的方法可以从牺牲时延为代价的均衡中找到，假设用户最大下行速率为100Mbps，考虑单一用户情况，在QoE指标较好的情况下，传输100M bit数据所用时间最大可为2s。那么在此QoE指标下整包数据最大重传次数可以达到1次，单包数据的误码率为P e，连续两包数据出现错误的误码率为P 2 e，使得误码率指标呈指数级别递减。但随着重传次数的增加，传输时间的增加会导致QoE指标急剧下降。
二、提升可靠性方法
1、可靠服务组合
一个通信系统最终的设计目的是在可靠数据传输的基础上支持某些应用或服务，如果需要建立一个简单的标准来评判这个系统是否达到设计指标，那么转换到数字层面就是在99%的传输次数中以小于L秒、延迟D秒内传输B byte数据。但是当可靠性没有达到指标时，却难以将这次服务评判为失败。在具体业务中，可能有些业务就可以评判为成功，可靠服务组合（RSC，Reliable Service Composition）可以根据不同业务类型的QoE指标对应不同的可靠性指标，以此来代替二元服务指标“服务可用或服务不可用”。可靠性服务组合的目的是针对不同的业务类型设计出不同等级的可靠性要求，而不是用一个可靠性指标来代替所有的业务可靠性要求，如图1所示：
图1中数据仅作为V2V服务的示例，在基础的数据传输中可以使用95%的传输可靠性指标，这些数据仅包括一些数据包比较小的安全或告警信息；当V2V服务需要传输一些低级别确认或者授权消息时，系统需要提供98%的数据传输指标；最终当V2V服务涉及到安全决策，需要传输全部的授权或确认消息时，系统需要提供99.999%的可靠性指标。以一个V2V数据传输流程为基础模式-增强模式-安全模式为例，假设各模式下信噪比门限分别为γ1、γ2、γ3，根据业务流程所需时间，规定基础模式下占用时间为T 1，增强模式下用时间为T 2，安全模式下为
T 3，则V2V服务过程的通信中断的概率为：
根据上式可以看出各服务阶段所占用过程的时间长度以及各过程的最低信噪比门限是影响系统中断的重要因素。
使RSC具有实际操作性的重要因素是如何确定一个关键指标，使其在给定时间内可以用来评定业务需要系统提供何种可靠性服务组合，因此如何使用编码技术降低信噪比门限是一个值得研究的课题。
2、使用markov过程决策的RSC
由上节的RSC组合可知，假设每个状态的可靠度为R si，则由不同状态转换到其他状态的转移概率矩阵为：
其中α为RSC基础模式转换为增强模式的概率；β为RSC增强模式转换为安全模式的概率；κ为安全模式转换到增强模式的概率。切换图如图2所示：
当状态转换策略集S、行动集A i为有限集时，采用折扣指标和平均指标模型，存在最优的确定性平稳策略。本文采用平均可靠度作为衡量指标，对于基础模式直接跳跃到安全模式的路径可靠度为（1-α）×R s 2，基础模式-增强模式-安全模式的路径可靠度为α×R s 1+β×R s 2，最优策略为选取max（（1-α）R s 2，αR s 1+βR s 2）的路径。
3、未来移动通信系统的关键技术
3.1多入多出技术
多入多出技术是无线通信行业的关键技术之一，利用多个天线在发送端和接收端解决无线信道的衰落，实现就算不增加系统宽带和天线发射功率的情况下也能使无线系统的容量得到有效提高。
3.2先进的信号处理及传输技术
OFDM是无线环境下高速传输技术，将频率分给子信道之后实现各子载波并行传输，能抗多径干扰与窄带干扰；自适应传输技术是未来移动通信系统基带信号处理的核心技术，根据无线网络不同情况选取不同传输方式保证无线传输的效果，在信道状况较差时也能采用很好的调制方案。
3.3智能天线技术
智能天线技术是基于自适应天线原理的移動通信新技术，能抑制信号的干扰并自动跟踪和数字调节波束。智能天线形成波束在空间范围内交互穿插，形成干扰流，增强特殊范围内想要的信号，既能改善信号质量，又能增加传输容量。
3.4软件无线电技术
软件无线电是利用数字信号进行处理的技术，在编程平台上对无线电的标准、模块等硬件进行软件加载方式来实现开放式结构。软件无线电的核心思想是在靠近天线的地方使用宽带变换器，用软件定义无线功能，其软件系统包括无线信令规则与处理软件、信号流变换软件等多个软件类别。
3.5认知无线电技术
现代电力通信网可靠性研究 篇5
1.1通信网可靠信的定义。所谓通信网的可靠性就是指通信网络系统为了对用户的需求进行满足, 在实际情况中进行的连续运行。同时在电力系统运行的过程中, 会对许多的连接点的传输链路以及节点之间进行有效的结合, 并对2个节点或者是多个节点之间的信息传输系统进行实现, 当电力通信网的节点和链路发生问题时, 电力通信网的连通性就会受到严重的损伤, 从而造成电力通信信号的薄弱以及传输速度的缓慢, 使得通信网络的可靠性不断的降低。
1.2现代电力通信系统可靠性的概念。电力的通信系统具有一般通信系统和电力系统的两个特征, 对电力的通信网络进行建立, 主要是对电力系统运行的要求和目标进行实现。根据电力通信系统的自身情况来看, 电力通信系统归属于通信网络系统, 不仅服务于电力系统, 而且还使其具有通信网络的本质和内涵。从而可以得知, 电力通信系统的可靠性就是指通过接收到的信息和要求为电力系统提供量度。
二、电力通信网可靠性较差的原因
在开放、复杂的通信系统中, 依旧存在着影响电力系统可靠性的许多原因, 根据影响的因素, 我们可以将其分为内部的影响因素和外部的影响因素。而所谓的内部影响因素就是通信技术在实施的过程中, 对电力设备的可靠性、网络的组织以及管理等方面有着强烈的影响。同时, 随着电力通信技术的快速发展, 许多全新的设备和新技术也不断地被应用到了电力通信网络中, 而新设备和新技术的使用不仅提高了网络运行和管理的效率, 而且也提高了通信网络的复杂度, 并给电力通信网络维护人员的工作带来了较大的难度。而外部因素则是指电力通信设备对周围环境的影响。我们可以将外部影响因素分为可控制因素和不可控制因素。可控制因素就是对通信设备周边发生的自然条件进行一定程度的控制, 并将损坏率控制在可接受的范围之内;不可控制因素就是指电力通信设备在运行过程中由于突发的情况, 无法对电力通信系统进行控制和管理, 造成严重的危害。
另外, 我们还可以将影响电力通信网络的可靠性因素分为性能因素和固有因素。电力通信的性能因素主要表现在用户的要求和网络有效性的维护两个方面, 对电力系统进行高效的维护不仅可以对网络运行的故障进行减少, 而且还能对够网络的运行效率进行不断的提高, 并对消费者的要求进行满足;而电力通信网络的固有因素不仅取决于网络的拓扑而且还取决于通信设备的可靠性, 由此可见, 电力通信网络在电力系统中有着十分重要的意义。
三、提高电力通信网可靠性的措施
3.1对电力通信网的理论研究进行加强。在电力通信系统中, 其包含着很多种类的网络, 这些网络在相同的条件下却有着不同的工作环境, 不同的操作方法以及对不同的通信数据进行负荷, 而这些不同的因素又将会给电力通信的可靠信带来不同的要求, 所以在电力通信系统运行的过程中, 我们不仅要对它的可靠性进行整体的认知和了解, 而且还需要我们把研究的对象进行细化, 从而根据不同的网络, 采取针对性的措施提高其可靠性。
3.2建立可靠性评价指标。在对影响电力通信网络可靠性的因素进行分析、研究和归纳时, 我们可以根据不同的影响因素得到针对性的评价目标, 并根据不同的评价目标, 对电力通信网络的评价指标进行新的划分, 对电力通信网络评价指标的重要性进行明确的指出。首先要对电力通信网络的单一指标进行评估, 通过评估的结果得到网络的可靠性, 然后按照指标的重要性将所有的评估结果进行综合, 从而得到电力通信网络的可靠性的准确评价。
3.3对电力通信网络的数据进行收集。当我们在对电力通信网络的可靠性进行评估时, 我们不仅要对电力通信网络的理论过程进行分析, 而且还需要对大量的数据进行实地的测验。同时, 在对这些数据进行收集时要注意因为网络故障而导致的错误数据, 保证数据的准确性和完整性, 从而得出全面准确的可靠性评估结果。
四、结语
面临着我国电力系统的快速发展, 以及人们对电力通信网络系统的超高要求, 就需要我们对电力通信网络的可靠性进行深刻的研究和分析, 并与电力系统的实际运行情况进行有效的结合, 对其进行全面、科学、合理的评估, 然后根据评估的结果, 对电力通信网络系统的额可靠性采取相对应的提高措施和方法。
参考文献
[1]高会生.电力通信网可靠性研究[J].华北电力大学学报, 2009 (4) .
无线通信系统可靠性技术研究 篇6
一、影响无线通信可靠性因素分析
无线通信中, 信号靠电磁波在空中传播, 电磁波的传播也需要媒介, 这一媒介受到多种环境因素影响。
通信距离最远的是海平面及陆地无障碍的平直开阔地, 这也是通常用来评估无线通信设备的通信距离时使用的地理条件。其次是郊区农村、丘陵、河床等半障碍、半开阔环境, 通信距离最近的是城市楼群中或群山中, 总之, 障碍物越密集, 对无线通信距离的影响就越大。
空气干燥时通信距离较远, 空气潮湿 (特别是雨、雪天气) 通信距离较近, 在产品容许的环境工作温度范围内, 温度升高会导致发射功率减小及接收灵敏度降低, 从而减小了通信距离。发射机等设备对无线通信设备的通信距离均有不同程度的影响。
发射机的射频输出功率发射功率越大, 通信距离越大;从理论上说发射功率可无限制地增加, 但实际上由于受成本或技规的限制, 发射机的输出功率也是有限的。接收机的接收灵敏度接收灵敏度反映了接收机捕捉微弱信号的功能, 接收灵敏度越高, 通信距离也越远。在各种条件相同的前提下, 天线距离地平面的高度越高, 通信距离越远, 特别是在城市环境下, 提高天线的高度比增大发射功率对通信距离的影响要大得多。
实际的通信环境总是存在着各种干扰源, 比如直流电机、高压电网、开关电源、电焊机、高频电子设备、电脑、单片机等设备对无线通信设备的通信距离均有不同程度的影响。在同样的发射功率和同样的接收灵敏度的前提下, 系统的抗干扰能力越强, 实际通信距离也越远。影响无线通信系统抗干扰能力的因素也很多, 主要与调制, 解调方式, 工作带宽, 电路设计PCB板布局和退耦及屏蔽措施是否得当有关, 一般而言, 调频系统的抗干扰能力优于调幅系统, 而窄带系统的抗干扰能力优于宽带系统, 因此, 带宽越窄, 抗干扰能力就越强, 在同一发射功率和接收灵敏度条件下, 通信距离也越远。
二、无线通信距离的估算
无线通信系统中, 地理环境、电磁环境、气侯条件对无线通信距离的影响是由用户的使用条件决定的, 难以改变, 也很难用一个数学表达式描述出来, 只有那些能量化的因素才能用一个数学表达式描述。对于工作频率范围在300MHZ-3GHZ之间的无线通信设备, 在视距范围 (又称自由空间) 内, 已知发射功率P (W) 、接收灵敏度E (uv) 、发射天线R的有效高度Ht (m) 及接收天线有效高度Hr (m) 、发射天线增益Gt及接收天线增益Gr (单位均为倍, 而不是d B) 、载频波长λ (m) , 则通信距离d (m) 可由下:
设发射功率为P (W) , 发射天线及接收天线增益分别为Gt和Gr单位均为倍) , 发射天线及接收天线的有效高度分别为ht和hr (单位均为米) , 发射机与接收机之间的距离为d (m) , 射频信号波长为λ (m) , 提高发射及接收天线的有效高度对信号台场强的提高影响最显著。
公式中的结果是一个纯理论值, 只考虑了电磁波在自由空间中传播过程中随着距离的增加, 能量扩散到更大空间后能量密度减小后导致信号场强减小的结果, 而没有考虑空气及地面等介质对电磁波吸收、衰减的影响;其次是没有考虑发射天线的发射效率和接收天线的接收效率 (理论上可以做到100%但实际上达不到) 的影响, 最后是也没有考虑各种电磁干扰及接收机的抗干扰能力的影响, 从而导致了实际结果与理论计算值有较大的误差。
三、提高通信可靠性的措施
当地理环境和电磁环境一定时, 为了保证无线通信的稳定和可靠, 并充分挖掘低电压微功率无线通信设备的潜力, 又要做到经济实用, 在工程设计中可考虑以下措施。
1. 尽可能提高天线的有效高度
从计算通信距离的公式中可以看出, 通信距离与收/发天线有效高度之积的平方根成正比, 提高天线的有效高度能显著扩大通信距离, 特别是在城市环境中, 将天线设在楼顶时能避开很多障碍并远离干扰源, 从而扩大通信范围。
2. 采用高增益天线
天线是无源器件, 其本身不能放大信号, 但高增益天线能显著提高通信方向上的能量密度, 提高信号/噪声比, 从而扩大通信范围, 其作用就与手电筒或是探照灯上的聚光镜相似。但高增益天线的成本较高, 几何尺寸及重量都比较大, 只适合于固定安装使用, 因此, 在一定对多点或多点对一点的无线通信组网中可考虑主机用高增益的全向天线, 分机则根据距主机距离的不同选用不同增益的天线, 对于固定安装并且距离主机特别远的分机还可选用高增益的定向天线, 而距离主机较近的分机可选用低成本的普通鞭状天线, 以降低系统成本。发射机采用高增益定向天线可显著提高通信方向上的信号强度, 而接收机采用高增益定向天线可显著提高通信方向上的接收信号场强和信号/噪声之比, 从而大幅度地扩大通信距离, 但只适合于同一个方向上的通信, 并且成本也较高, 天线的几何尺寸大, 重量也较重, 只适合于固定安装使用。
3. 尽量缩短射频电缆的长度
用于连接无线通信机与室外天线的射频同轴电缆对射频信号也有一定的损耗, 例如:50-3型电缆的损耗为0.2d B/m, 50-7型电缆的损耗为0.1d B/m, 50-9型电缆的损耗为0.07d B/m, 电缆越长, 损耗就越大, 对所传输的射频信号的损耗的增大又会导致通信距离的下降, 所以必要时可将射频组件直接装在室外天线的底部, 而射频组件与用户系统间的连线则采用多芯屏蔽电缆连接。
4. 尽量远离各种干扰源
距干扰源越近, 信号/噪声比就越低, 也会导致通信距离下降。必要时可分别对数传模块和会产生电磁干扰的部件采取屏蔽措施, 并用特性阻抗为50Ω的射频同轴电缆将天线引到远离干扰源的地方, 同时与射频组件相连的电源线、信号线也采用屏蔽电缆, 并增加必要的滤波网络, 以最大降度地抑制干扰, 充分发挥接收机高灵敏度的优势。
5. 优先采用抗干扰能力强的无线通信产品
当无线通信接收机处在电磁干扰较大的环境中工作时, 如果抗干扰能力跟不上, 接收灵敏度高将变得毫无意义, 此时应优先采用抗干扰能力较强的产品, 如果是数字通信系统还应优先采用有软件纠错功能的产品。
6. 防雷、防水、防潮
对于采用室外天线的系统, 必须采取避雷、防雷措施, 如加装避雷针、避雷器, 同时, 对于露天架空的供电电源线、信号传输线也要采取避雷防雷措施, 以防雷电从电缆串入机器。对于露天安装的射频组件还应采取防水措施, 以防下雨时雨水进入机器, 如果设备不是长期通电或不经常使用, 而空气又比较潮湿, 则还应采取防潮措施, 例如在机壳内适当地方放置并定期更换干燥剂, 总之, 要防止机器进水和受潮, 以免电路组件发霉、生锈而失效。
四、总结
在移动通信系统中, 为了提高通信系统可靠性, 必须综合考虑各方面的因素。本文提出的在系统设计中的方法在实际工程应用中具有一定的价值。H
参考文献
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民航空管通信网可靠性初探 篇7
通信网络就用途而言,主要分为专用通信网(专网)和公用通信网(公网)两类,专网作为公网的一种补充,它主要指在一些行业、部门或单位内部,为满足其进行组织管理、安全生产、调度指挥等需要所建设的通信网络。全国各类专网有100多个,除铁路、电力、石油、公路等大型专网为自建线路外,大多数专网为租用公网线路构建。大型专网均建立了专业管理,小型专网多为附属管理,主干线路采用租用运营商线路的方式进行解决。民航空管专网属于小型专用通信网络,含自建部分线路。
在民航空管通信传输领域,由于其固有的生死攸关行业特性,对于通信网络的传输可靠性提出了更多的要求,传输网络的可靠性既需要体现出通用传输手段的层面,也需要针对民航空管行业独特的需求进行相应的改进。
1 通信网络可靠性定义
1.1 通信网络可靠性定义
国标对产品的可靠性定义:产品在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。通信网络作为一个整体性的系统,它具有自身固有的特性,网络的可靠性可以对其下的定义:通信网在实际连续运行过程中完成用户的正常通信需求的能力。对一网络的可靠性,更偏重于从用户角度出发评判通信效果。
1.2 通信系统可靠性指标
通信系统可靠性是指在人为或非人为的外来破坏以及内在老化的作用下,网络在规定条件下、规定时间内的生存能力。无论是在网络的规划设计还是运行维护阶段,可靠性都是一个重要的技术性能指标。
抗毁性和生存性是最早提出的两个与可靠性相关的网络可靠性指标。网络的抗毁性表征了网络系统在人为作用下网络的可靠性。网络的生存性一般用连通概率表示。后期伴随着通信行业的发展,有效性指标也越来越重要的体现在网络传输网的构建过程当中,网络的有效性是一个基于网络性能的可靠性指标,表征了网络系统在网络部件失效条件下满足通讯性能要求的程度。现阶段对抗毁性、生存性和有效性的研究,主要集中于对于特性的研究,而解决这三大特性所面临的问题的主要手段则主要为构建冗余系统、备份系统等。
通信系统可靠性评估,通常采用平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)、平均运行(无故障)时间MTTF(Mean Time to Failure)、平均修复时间MTTR(Mean Time to Restore)以及可用度A、不可用度U来衡量,其关系为:
为切实保障通信网络的可靠性,通常通过构建冗余系统和独立备份系统的方式对通信网络进行保障,但构建中仍存在着一系列的问题亟待解决,诸如采取何种指标对冗余和备份系统进行构建,进行评估等,都是亟待解决的问题,也是本文的关注点所在。
1.3 影响通信网络可靠性因素
通信网是由传输、交换、终端设施和信令过程、协议以及相应的运行支撑系统组成的复杂综合系统,影响其安全的因素很多。具体可分为内部因素和外部因素。
外部因素:通信设备和通信网所依存的环境条件,可以进一步区分为可控因素和不可控因素:可控因素指设备的工作条件(如温度、湿度、供电、防震和防尘等);不可控因素指影响通信设备和网络正常运行的一些外部事件(包括自然灾害、人为故障和突发事件等)。
内部因素:设备可靠性、网络工程设计、组织和维护管理等。
2 民航空管通信网络特性分析
2.1 民航通信网特性
民航空管行业自建的专网,主要用于传递安全机密信息,进行实时的内部组织生产、实时调度指挥管理。其产生主要由于早期我国的公网发展较缓慢,不能满足行业业务的需求,民航内部就自建小型通信网,以满足生产之需;民航空管行业对专用通信网的投资效益并不敏感,更多的是考虑自主性。关注的是通信网络构建后产生的社会效益。因此通信网络的可靠性远比效益更为受到空管行业的关注,如何有效地提高空管通信网运行过程中的可靠性,是通信网络技术发展过程中亟待解决的关键性问题。目前对于网络可靠性的研究主要集中于相关的可靠性指标和计算上,对于提高可靠性的研究较少,因此如何合理地在研究空管通信网可靠性的标准上建立有效的提高可靠性的系统体系,对于提高网络的可靠性、改善空管运营质量有着一定的重要意义。
2.2 空管通信传输业务特点
民航空管通信网与一般的通信专网相比,有其固有的特性,与电力、铁路、石油等部门不同,空管承载的业务数据除了通用性的计算机网络数据外,还有着各类专用设备的数据传输,例如雷达数据、VHF甚高频数据、自动转报数据、气象数据、情报数据、信息系统联网数据等。雷达数据等专有格式的数据需要有专用的传输设备和传输接口来对其加以保障。
由于民航通信网的特殊性,其目前的传输保障与其它行业存在一定的差异,主要包括几个方面的特点。
2.2.1 小颗粒
关键业务如雷达、VHF、转报、设备监控等多为64K带宽以内的业务,即便是数据业务,2M的带宽对大多数业务而言均可满足。
2.2.2 点对点,辐射状网络
从目前台站的管理体制均为按省级行政区域分块管理,网络结构呈星形,分局航管楼为中心辐射至各台站点对点传输。地区管理局区域内才形成环形保护网络进行业务交换。
2.2.3 接入为主,传输为辅
至航管楼附近台站有自建传输网络,至外台均为租用运营商电路,且由于业务的小颗粒性,在整个通信网络中,接入设备占据了主要地位,传输上的保护冗余仅限于本场附近台站。
2.2.4 关键业务地域特征明显
雷达站、VHF遥控台的作用范围有限,且空管管制区域的划分使得空管业务传输地域特征极为明显,本区域内能使用的雷达、VHF信号仅需要本区域及周边的台站提供,超出覆盖范围的台站信号不需要,需要管理的台站也仅限于本省。
2.2.5 安全性要求高于其他特性
由于空中交通管制的特点,安全性始终是第一位的,对于通信网络也带来同样的要求,因此,不间断的业务信号传输是空管通信的必然要求,如何提高业务信号传输的可靠性,确保业务信号的正常传递也是空管通信的研究方向。
2.3 民航空管通信网络层面特性
为了有效分析民航空管业务通信网络的运行保障,根据通信网络的特点和民航空管实际运行情况,通信网运行大致可分为运行层面和控制层面的管理,其中运行层面包括基础层、设备层和网络层,控制层面包括业务层、管理层和系统层。
2.3.1 空管通信网运行层面
基础层:研究网络环境和异常故障的规律及对通信设施的影响。
设备层:对设备提出可靠性要求并对其运行中发生的问题进行分析。
网络层:研究网络拓扑结构的健壮性及网络组织的要求和改进措施。
2.3.2 空管通信网控制层面
业务层:从用户需求对业务完成性进行分析和评判。
管理层:确定指标,研究网络维护和管理体制及提高维护管理水平的措施等。
系统层:研究技术标准,网络总体规划和发展方向。
3 提高民航通信网可靠性的方法
民航通信系统可靠性问题既有一般通信系统的共性,又有其自身特点。国内的研究主要集中在通信电源系统的可靠性研究、总线系统的可靠性研究以及通信中数据传输的可靠性研究;国外则主要集中在通信系统可靠性算法的研究(包括布尔代数法、神经网络法、递归算法等)和系统的可靠性分析。
为更好地提高空管通信网络的可靠性,本文在研究民航通信网络可靠性的基础上,分析空管通信网“两地一空”主备系统的可靠性计算模型,为后期民航空管行业通信网络的发展提供参考。
3.1 合理优化空管通信系统拓扑结构
由于影响通信网的可靠性的因素很多,在进行网的可靠性设计时,可以从构成网络部件的可靠性、网络的拓扑结构、路由选择方式等方面来考虑。
网络部件的可靠性。通信网是由基本的部件或子系统等构成的,提高网的可靠性必须首先尽量降低部件或子系统的故障率。如在进行系统设计时,应采用MTTF较小的产品,避免过多部件的串接,对可靠性要求高的系统采用备份形成并接系统等。
网络的拓扑结构。合理的拓扑结构是通信网络可靠性的保障。一般来说,环形网和网状网的可靠性总是要好于链形网和树形网。因此,在网络设计时多使用网状结构和环形结构是提高网络可靠性的有效办法。当然一味追求网络结构最优化也不可取,还必须考虑到网络的建设成本是否合理。
规模较大的通信网通常可分为核心网和接入网,相应地网络中的节点也分为核心节点和接入节点。核心网处于整个通信网络的核心,承载的业务量大,对网络可靠性的影响也比较大。因此,综合考虑网络可靠性和建设成本,可以在核心网采用网状或环形结构,接入网采用链形或树形结构,组成复合型的拓扑结构。
路由的选择方式。路由选择方式是交换网络的核心技术,不同的路由选择方式给网络带来的可靠性有很大的差别。如无级选路比有级选路具有更高的可靠性,动态路由比固定路由具有更高的可靠性。
3.2 民航通信网的备份系统可靠性研究
民航空管通信网络系统的可靠性评价的基本思路:采用MTBF、MTTF、MTTR等参数评估基础产品(包括设备、仪器、硬软件平台)的可靠性,采用非冗余系统、完全冗余系统、部分冗余系统以及备用系统来评估系统或分系统的可靠性,然后根据系统的拓扑结构评价整个网络系统的可靠性水平。
随着空管行业的飞速发展,通信网承载的重要业务也日益增加,提高通信网可靠性的任务日益迫切,采用“两地一空”的备用系统传输方式已成为空管常用的保障手段。备用系统是指系统中存在多个完全功能相同的元件或任务功能模块,当其中一个失效后,通过故障监测或转换装置使得另外一个承接失效元件功能而投入运行;只有主用系统与所有备用系统的同时故障导致整个系统的失效。系统寿命为所有元件或任务功能模块的寿命之和。
空管行业采用备用系统的方式来对业务进行保障,当前链路上主要使用“两地一空”方式对通信网络进行传输(包括卫星链路和地面两条独立链路),接入设备也采用各自独立的系统。假设各个元件相同,则系统的可靠度为:
以两备用(记做1和2)为例,系统可用度AS、MTTFS为:
4 结束语
通信网的可靠性是各种因素的综合反映,是管理和技术的结合。本文仅提出空管通信可靠性的概念并对民航空管常用的主备用传输方式进行分析。空管做为安全行业,需要从可靠性的各个层面对网络进行分析,逐步加强通信网硬件建设和网络拓扑的优化。同时必须提升通信网的安全管理,随着系统的大型化和复杂化,人对于可靠性的影响越来越大,必须加强人员可靠性和人机工程的研究,使网络的管理水平同网络的技术水平相适应,以实现技术先进性和管理科学性的统一。最终目标是为航空管制服务提供一个高性能、高效率、高可靠性的通信网。
参考文献
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[2]丁开盛,张学渊,梁雄健.通信网可靠性的定义及其综合测度指标[J].通信学报,1999,20(10):75278.
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通信可靠性 篇8
通信系统是靶场的中枢神经, 其可靠性指标往往要求很高, 平均无故障时间 (MTBF) 一般要求达到几千小时。如何通过较少的试验时间来评定这样高的可靠性指标, 是亟待解决的问题。若按照以往采用的经典统计方法进行试验评定, 即使选用高风险检验方案, 至少也需要上千小时的试验时间, 这样将使现场试验时间拖得很长, 其可靠性评定和验收难度很大。但在同样风险情况下, 如果采用Bayes序贯截尾检验方法, 充分利用各通信子系统或设备出所鉴定和进场验收的试验数据, 作为验前数据, 可大大减少系统现场试验时间, 节省大量试验经费。
1 可靠性验收试验评定的基本过程
采用Bayes序贯截尾检验方法进行通信系统可靠性验收试验评定, 其基本过程是:在可靠性逻辑框图设计的基础上, 先进行大量通信系统的设备和子系统的验前可靠性数据的收集、统计和分析, 再对验前信息进行综合 (也称折合) , 求出系统平均无故障时间的验前概率, 再根据选定的Bayes序贯截尾检验方案进行通信系统可靠性评定。
2 可靠性逻辑框图设计
通信系统根据其组成关系, 可以划分为多个层次:系统、子系统、设备等。各个层次又对应不同的可靠性框图, 上一级可靠性框图中的一个方框, 代表下一级的一个可靠性框图。因此, 通过逐渐分解, 可靠性框图将变得越来越复杂。但如果按照功能进行合理归类、简化, 合理设计可靠性逻辑框图, 则复杂的系统看起来并不复杂。例如对于某一系统支线, 将信道、切换设备、末端设备分别归类, 则可简化可靠性逻辑框图, 如图1所示。
3验前信息统计与综合
验前信息统计以图1为例进行说明。分别对主用信道、备用信道、切换设备、末端设备的出所鉴定、进场验收等连续可靠性考核试验时间和失效数进行统计。这里需要说明的是, 对于配置基本相同的n条支路, 同时进行m小时验前连续可靠性考核试验, 则可认为每条支线总的试验时间等于m×n h。通信系统在出所鉴定、进场验收等过程中, 大部分可靠性试验是各子系统试验和设备级试验, 由此得到的可靠性试验数据是一系列分散数据。只有将这些分散数据综合成系统的等效数据, 才能作为系统的验前信息使用。
通信系统的可靠性试验数据综合方法, 其思路是根据λ=-lnR/tr (其中R为系统可靠度, λ为失效率, tr为完成任务时间) , 当λ的验前密度给定时, 确定R的验前密度, 由此计算R出的验后密度及一、二阶原点距。通过串联系统和并联系统的可靠性指标综合公式, 建立起等效系统的 (N0, η0) 和各单元的 (Ni, ηi) 之间的关系, 从而解出验前等效失效数N0、等效任务数η0和等效试验时间t0, 最终求出验前概率。
3.1求解N0、η0和t0
根据杰弗莱规则, 无验前信息时, 失效率λ的验前密度
于是, R的验后密度为:
式中, η0=t/tr。
R的验后密度为负对数Gamma密度函数
对于串联系统, 设有m个相互独立的指数寿命型通信单元组成的串联通信系统, 每个单元的可靠度为Ri, 系统的可靠度为
将式 (3) 、式 (4) 、式 (5) 、式 (6) 联立解得N0和η0, 再由η0=t0/tr, 解得t0。其中 (N0, η0) 为m个单元组成的串联系统综合后的等效系统的等效失效数和任务数。
对于并联系统, 设有m个相互独立的单元组成的并联系统, 其可靠性指标综合公式为
对Q的验后密度作Mellin变换, 可得:
式中, Rj的一阶和二阶验后原点距E (Rj/Nj, ηj) 、E (R2j/Nj, ηj) 由 (3) 、式 (4) 给出, 于是有:
由R=1-Q, R2=1-2Q+Q2, 可得:
E[R/N0, η0]=1-A, (11)
E[R2/N0, η0]=1-2A+B, (12)
等效系统的可靠性R的验后密度为
对于串并联复杂系统, 以图1为例说明。根据图1, 有:
式中, N并和η并由式 (15) 和式 (16) 解得:
由上式可以解得如图1所示的串并联复杂系统t0和N0。
3.2求解验前概率π0
无验前信息可用时, 令π0=0.5;若有验前信息, 结合t0和N0, 则有:
式中, θ0=MTBF (因为通信系统为可修复系统) , MTBF值可由近似公式求得:
4 选定检验方案并判决
综合考虑可利用的验前信息、允许的平均试验时间、截尾数 (即试验失效数) 及实际风险等因素, 可选定表1中的4种Bayes序贯截尾检验方案。图2为方案判决标准图。表2为方案1～方案4的判决标准。
注:表中t为总试验时间, t对应的值为≤θ1的倍数, 如方案1中, 总试验时间t≤1.3863θ1, 失效数为3时拒收。
5 结束语
Bayes序贯截尾检验方案中若π0=0.5, 即无验前信息可用, 相当于经典统计方案。在取αNπ0=βNπ1=0.15, d=2.5, N=0的情况下, 要求现场试验时间应>1.4122θ1, 若在充分获取可信的验前信息条件下, 例如验前概率为0.7, 则对于相同的αNπ0、βNπ1、d、N, 要求现场试验时间应>0.6541θ1, 显然采用Bayes序贯截尾检验方案比经典统计方法大大缩短了试验时间, 并节省了大量试验经费。这种方法不仅适用于通信系统可靠性评定, 对其他电子系统的可靠性评定也有较好的推广价值。
摘要：按照经典方法, 靶场通信系统可靠性验收试验需要相当长的时间, 实现起来难度较大。详述了如何采用Bayes序贯截尾检验方法, 在充分利用可信的验前信息条件下, 进行通信系统可靠性评定, 重点给出了求解验前等效失效数、验前等效试验时间和验前概率的方法, 并选定Bayes序贯截尾检验方案进行可靠性判决。Bayes序贯截尾检验方法可大大缩短现场试验时间, 对工程实践有一定的指导意义并具有一定的推广价值。
关键词：通信系统,可靠性,评定,Bayes法,序贯截尾检验
参考文献
[1]张金槐, 唐雪梅.Bayes方法[M].长沙:国防科技大学出版社, 1993.
[2]张尧庭, 陈汉峰.贝叶斯统计推断[M].北京:科学出版社, 1991.
电力通信网及可靠性问题分析 篇9
关键词：电力系统,电力通信网,可靠性,继电保护,移动通信,网络技术
0 引言
电力系统通信网是由发电厂及变电所等各级电力部门相互连接的传输系统和设在这些部门的交换系统或终端设备构成, 是电网重要组成部分, 由电网结构、运行管理模式、经济性等因素决定。电力通信网作为专业的通信网, 其对可靠性的要求有一定的特殊性。目前, 随着电力企业信息化、现代化管理水平的不断提高, 电力通信业务要全面服务于调度自动化、继电保护、电站控制、市场营销、财务管理以及MIS等电力系统业务, 这些业务都离不开电力通信网络的可靠性。
1 电力通信网
1.1 电力通信传输网
1.1.1 电力通信传输网架构
电力通信网作为电力系统的支撑和保障系统, 不仅承担着电力系统的生产指挥和调度, 同时也为行政管理和自动化信息传输提供服务。由于电力系统在国民经济中的重要地位, 电力通信网一般采用专用通信网, 电力系统服务整个国家, 因此电力通信网是全国性网络, 同其他的全国性网络一样, 也分为干线传输网和本地/城域传输网。干线传输网络主要承担区域级电力公司间的业务调度和管理, 实现大容量的业务承载, 要求网络具有高度的可靠性。根据国家大小和行政区域划分的不同, 干线网络可进一步划分为国家干线和省级干线。本地/城域网主要承担区域电力公司和其所辖区域内的直属单位之间的信息传送。这些直属单位包括:电厂、电力配送站、变电站、变电所、供电公司等。本地/城域网分为核心网和接入网, 核心网主要完成收敛汇聚、大颗粒调度等;接入网主要完成各站点的多业务接入和适配。基于电力系统本身的特点, 接入网的接口种类相当丰富, 数量相对较少, 不同的接口有不同的技术要求, 相同的业务也可能有不同的实现方式, 总的要求是综合能力强, 维护使用简单。
1.1.2 电力通信传输网业务特点
目前电力系统通信网业务按功能分主要有以下几种:
(1) 自动化业务:包括调度自动化、电能计量系统、变电站综合自动化、调度生产MIS和电力市场技术支持系统等。
(2) 保护业务:包括故障录波系统、电网安全稳定控制系统、雷电检测系统和继电保护系统等。
(3) 话音业务:电力系统话音业务主要包括调度电话、行政电话、会议电话。调度电话主要用于各级调度中心与变电站、电厂之间的语音通讯, 保障电网安全稳定运行;行政电话系统主要服务于电力内部的生产和管理;会议电话系统实现多方语音通信的功能。
(4) 管理信息业务:包括各种用电MIS、财务MIS, 电力基建项目管理系统、电力生产及安全管理系统、人事管理、运营管理、OA、GIS系统等。
(5) 视频业务:视频业务主要包括会议电视系统及变电站自动监控系统。
1.2 电力通信数据网
随着电力系统的日益发展, 电力系统的全面信息化要求越来越迫切。电力通信数据网的建设将是电力系统信息化建设的重要部分。各省电力公司将在现有通信网络的基础上, 建设一个覆盖省公司和全省各地区供电公司及省属直调厂站的数据网络, 实现全省电力系统生产管理信息资源的共享。
1.2.1 国家电力数据通信网
国家电力数据通信网是电力通信网的重要业务网络之一, 是电力系统内各种计算机应用系统实现网络化的公共平台, 是实现电力信息化的基础。
国家电力数据通信网承载的主要业务有:
(1) 企业管理信息及办公自动化 (含DMIS、通信MIS等) 。
(2) 电力市场信息发布。
(3) IP会议电视 (会议电视、远程教育、视频监视、协同工作等) 。
(4) 网络通用服务 (WEB浏览、E-mail、文件传输、GIS、电子商务等) 。
(5) IP电话及IP电话会议系统。
(6) 通信网网管数据通信通道 (DCN) 的备用传输。
国家电力数据通信网的建成, 形成了电力专用通信网IP业务的综合平台。
1.2.2 国家电力调度数据网
电力调度数据网, 是指各级电力调度专用广域数据网络、电力生产专用拨号网络等, 是电力生产实时信息传输的网络, 是电力指挥安全生产和调度自动化的重要基础, 网络传输的主要信息是电力调度实时数据、生产管理数据、通信监测数据等。为了确保各调度中心之间以及调度中心与厂站之间计算机监控系统等实时数据通信的可靠性和安全性, 依照国家经贸委令[2002]第30号《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》, 建设全国性的统一的国家电力调度数据网, 按照“统一规划设计、统一技术体制、统一路由策略、统一组织实施”的原则进行网络工程建设。
2 电力通信网技术
电力系统通信网主要由传输、交换、终端三大部分组成。其中传输与交换部分组成通信网络, 传输部分为网络的线, 交换设备为网络的节点。目前常见的交换方式有电路交换、分组交换、ATM异步传送模式和帧中继。传输系统以光纤、数字微波传输为主, 卫星、电力线载波、电缆、移动通信等多种通信方式并存, 实现了对除台湾外所有省 (自治区) 、直辖市的覆盖, 承载的业务涉及语音、数据、远动、继电保护、电力监控、移动通信等领域。
电力系统通信技术主要有以下几种:
2.1 电力线载波通信
2.2 光纤通信
2.3 微波通信
2.4 卫星通信
2.5 移动通信
2.6 现代交换方式
3 通信网的可靠性
通信网一般是由一定数量的节点和连接节点的传输链路有机地结合在一起, 实现两个或多个规定点间信息传输的系统。通信网络的节点或链路有故障时, 将会直接导致通信网络的连通性变差, 并会造成网络的呼损、吞吐量等业务性能指标下降, 进而使得通信网络的可靠性降低。
通信网是一个复杂的综合的大系统, 是许多电信系统集合的整体, 从概念上可分为基础网、业务网和支撑网, 基础网是由用户终端、交换系统、传输系统等电信设备组成的实体结构, 是通信网的物质基础。业务网是疏通各类电信业务的网络, 是指电信网的服务功能。支撑网是为保证业务网正常运行、增强网络功能、提高全网服务质量而形成的网络。有人的地方就有通信的需求, 所以通信网的覆盖面很广, 而且通信生产具有消费过程和生产过程不可分割、全程全网联合作业的性质。因此, 根据通信网的组成和功能要求, 它具有如下的特点:整体性、系统性、连续性、比例性、多样性、层次性、复杂性。
4 结束语
电力通信网的安全性、可靠性直接关系到电力系统生产运行的安全可靠。随着电力通信网的发展, 大量电力系统业务需要通过电力通信网进行传输, 电力系统对于通信网的依赖性增大, 通信网故障对电力系统的影响也愈加严重。因而, 通信网可靠性评价的研究工作越来越受到重视。在可靠性评价的过程中, 评价指标是整个评价工作的重要基础, 评价指标体系构建的是否科学, 直接影响到评价结果的优劣, 因此对评价指标体系的研究具有重要的现实意义。S
参考文献
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