专用移动通信网络

专用移动通信网络（共9篇）

专用移动通信网络 篇1

随着科技的发展, 网络不断应用于各个行业各个领域, 通信技术也逐渐发展成熟。现在通信技术已经涉及到了电力通信系统领域。为了满足电力系统的稳定, 安全, 高效生产的要求, 这就要求我们必须学习新技术, 不断的促进通信技术的发展, 使电力企业逐步的市场化, 走向国际与国际接轨。这就是通信技术有了很多新的技术, 更加完善的通讯设备和通讯系统, 像是SDH、光纤环路、数字程控、ATM等新的技术, 这些技术都不断地融入到电力通信网中, 是网络日益变得现代化、市场化, 整个网络变得更加的积极向上, 不断的向前发展, 面貌更加的日新月异。新设备的出现促进了通信网络向着智能化、科学化的方向发展, 功能日益提高, 配件变得更加的科学, 应用变得简单明了, 更加的方便。随着人们了解的深入, 很多的新科技不断的浮出水面, 市场上出现了跟种各样的配件、产品, 功能强大, 新的功能不断的提出, 可选择的范围扩大, 这就造成了电力通讯系统中设备种类的复杂化。随着这些技术的不断的发展, 很多的旧思想逐渐地被淘汰, 现在, 电力系统与计算机应用逐渐的结合在一起, 更加方便了系统的运行, 还有出现故障能够第一时间发现。这就使得传统的通讯网络交换、传输等领域发生了变化, 加入了计算机网络设备, 像是路由器、网络交换、ATM等设备。还有一些需要通过计算机网络来实现, 像是IP电话, 这就对计算机网络与通信网络的结合性要求非常的高。现在通信技术与计算机技术更加的不易区分, 很多地方都得到了应用。电力通信业务现在不断的发展, 向着高速化数字化、大容量的用户发展, 已经不再是那调度电话、低速率远动通道了, 现在更加的合理化, 科学化。像是在计算机的互联网、广域网、视频传输等方面都起到了重要的作用。电力通信的结构也不再单一, 现在是多中心的网状网络, 来保证电力通信网的发展与传输。

现在由于网络规模并没有形成很大, 我国仍然处于发展中, 电力通信系统的网络也是一个业务量不是很大的的网络规模。而通信网络的网域非常大, 数量也很多, 但是, 这么大的网域规模, 发展确实比较慢的。在通信网络的管理上, 仍然采用的是传统的方式, 不分专业的统一管理, 导致专业人才流失, 使网络的发展处于一个不正常的状态。同时, 这里的每一位管理人员都要管理很多的设备, 还有很多的细小的环节, 这就很可能导致混乱, 造成失误。每一位通信管理维护人员都必须管理包括网络中传输、交换、终端各环节上的设备, 还包括电源、机房、环境等网络辅助设备, 同时还要管理电路调配等网络业务。

1 电力通信系统的原则

1.1 TMN结构体系的广泛应用。

TMN是国际电信联盟ITU-T专门为电信网络管理而制定的若干建议书, 主要是为了适应通信网多厂商、多协议的环境, 解决网管系统可持续建设的问题。TMN的优点在于其成熟和完整性, 是目前国际上被广泛接受的体系中最为完整的通信网管标准体系;TMN的不足在于其复杂性和单一化的接口。

1.2 学习其他的网络系统标准。

在接受TMN的同时, 兼容其他流行的网管系统的标准以解决TMN接口单一的问题, 对电力通信网管系统的建设十分有好处, 尤其在强调技术经济效益的今天, 这一点更为重要。另外, 目前出现了新发展的网管体系和标准, 例如对象管理组织OMG的CORBA体系、基于Web的网管体系、分布式网络管理技术等, 这些新的技术都应当引起我们的重视。

1.3 使用TMN网管开发新的发展平台。

网络管理是一个巨大、复杂的工程, 涉及面广, 难度大, 特别是像TMN这样的系统, 而综合业务及综合接入功能的要求又增加了系统的难度。每一种商用系统都为建设通信网络管理系统提供了一整套管理、代理、协议接口及信息数据库开发的工具和方法。

1.4 网络化的通信系统。

网管系统互联组成网管网络这一点是不言而喻的。从长远来讲, 电力通信网管应接受异构网互联的观念, 即不同层次、不同厂商甚至不同体系结构的系统之间应不受阻碍的互联, 组成一个具有广泛容纳性的网管网络。

1.5 接入口的综合性。

TMN网管系统本身支持的标准接口有限, 能够直接接入TMN网管系统的通信系统和通信设备的并不多, 大量通信设备的接入依靠网管系统提供的代理转换机制, 网管系统通过协议适配器这样的网管部件, 实现网管对通信设备的接入。

1.6 使网络系统更加具有开放性。

应用功能的设置应该能由用户来选择, 用户的应用界面应该满足用户的要求。这要求网管系统除了具有根据用户要求定制的能力外, 重要的一点是网管系统的应用功能接口应具有开放性, 应能支持满足应用功能接口的第三方应用程序, 在不改变基础系统的情况下不断推出新的应用功能、用户界面, 满足用户的要求。

2 对电力通信系统的改革方案

2.1 因素分析。

在选择网管系统方案时各种因素都会影响最终的决定, 网络管理要求应是确定网管系统方案的首要因素。在完成监控功能方面, 监控系统的实时性能、准确程度都较复杂的网管系统要高。

2.2 网络管理系统的内容。

初期的网管系统一般只注重网络某些部分 (如通信设备) 的管理, 其主要原因是通信网管系统在发展初期一般依赖于通信设备生产厂商。网元数据采集层, 网元管理层, 网络管理层。

2.3 网络管理系统的功能。

一个完善的网络管理系统应具备如下功能:故障管理, 性能管理, 配置管理, 安全管理

2.4 网络系统的要求。

网管系统可采用IP级的网络实现系统中各硬件平台之间的互联, 利用现有的各种管理数据网络的路由, 组织四通八达的网管系统网络。数据服务器, 网管工作站, 浏览工作站, 协议适配器, 前置机代理, 网管系统的软件

结语

由于我国信息的开发与应用起步都比较晚, 导致很多的信息系统的发展也晚于其他的国家, 发展的没有那么迅速, 尤其是电力通信网络系统管理体系晚于公用网和一些其他专用的网络体系。现在, 在电力通信管理系统中仍然没有非常具有真正规模的管理体系, 网络的运行仍然依靠外力的监督, 像是依靠通信监督系统和一些随同信系统和通信设备引进的网元、网络管理系统。但是随着现在信息技术的不断的发展, 我国对网络的鼓励发展, 网络规模还有管理水平的提高, 电力通信系统的软肋逐渐的被重视, 很多地方在电力系统中都不适应, 这就要求电力通信系统跟随时代的发展, 不断的加强网络的建设。这就对从事电力通信管理的工作人员们提出了更高的要求, 来解决这个棘手的难题, 使电力通信网络得到更好的发展, 运行速度变快, 管理更加合理, 更加的科学。

参考文献

[1]汪晓岩.电力线系统模拟[Z].

[2]谭文恕.电力系统的通讯系统体系[Z].

[3]杨杰.电力线的通讯系统设计[Z].

专用移动通信网络 篇2

1专用通信网的含义及价值

专用网络通信指的是给予单独的部门运用通信网络，在我们国家的政府部门、各类机关、航空、铁路以及军事为主要运用、调度以及生产安全所必须的内部通信网，专用网大致可以分成按网络分布状况分类、按设备的所有权分类以及按拥有专网的机构分类三种。我们国家的通信系统的构成包含专用通信网以及公众通信网，专用通信网能够切实的使得专业部门对于通信的运用所需，保障公共安全部门进行反恐等一系列安全问题的必须，保障航空以及铁路正常工作的所需，符合各类企业，如燃气、电力线路勘察的所需。

2专用网与公众网的区别

公众网作为国家级通信系统的主要构成内容，由运营商加以进一步的负责及建设，给予相应的维护以及维修，专用通信的方式是确保应急主体能够开展指挥调度的主要凭借工具，由于国家应急平台整体体系的完善建立，如今国内主要包含公用无线通信系统、专用应急无线通信系统、应急卫星通信系统以及城市应急联动政府通信指挥调度系统，在我国，就各类重大突发事件的处置情况来说，应急无线通信的应用范围较大，而且整体有逐步扩大的趋势，其中包含政府及机关单位、交通系统、各类企业等，可是，应急无线通信系统就建立的整体机制以及组织运行、技术方法、法律法规的整体建设皆需要进一步的`加强及深化。

3应急通信

在我国，《国家通信保障应急预案》是严格的根据三大运营负责的公众电信网进而制定的应急方案，如今，应急通信更加是凭借公众通信网加以呈现，大多数的时候，公众网给予众多消费人群加以服务，现在存在的基站无法完全的阻挡地质灾害带来的进一步破坏，因此，就需要专用通信加以解决，应急通信包含政府通告、报警或预警以及应急联动或指挥调度。应急联动亦或者指挥调度是属于专网通信的范围之内，就突发事件产生的时候，政府应该及时把各类指挥口令加以传达，公安以及消防等相关的应急群体在指挥调度的过程中，运用内部专用通信方式，使得其能够同内部管理机制以及上级快速且有秩序的进行紧密联系。

4专网的不可替代性

如今，我们国家的公网就应急抢险以及现场通信保障的内容上取得了较大的飞跃，加配了各种各样的应急通信车，包含各类集群通信设备，可是，专用通信是需要积极的配合各级政府以及机关单位、交通运输及企业就紧急以及突发情况之下，可以灵活且合理的指挥调度管理的专用通信平台，绝对不是理想化简易的专用通信工具而已，目前，维护社会的整体安全以及和谐极为重要，国家“十三五”规划也提出相应的具体要求，需要给予各类复杂状况下的通信保障是政府急需应对的重大问题，一旦国家要求社会稳定、强制公网实施管制，专网将是保障政令畅通、应急指挥的重要通信手段。专用网则是专业部门使用的专用网络，只为某个系统服务，部分存在着需要公网接口，可以呼叫公网的用户。在网络设计上，本质的区别在于公网和专网不同的拓扑设计原则。公网的典型特征是不可能为每一个潜在的消费者都提供一个固定的通道。而专网的典型特征是业务模型相对稳定可控，采用的是非收敛的模式。专用的服务对象重点在公共安全、民航运输、轨道交通、电力等方面。

5具体案例

现代人在没有电的环境里的生活会是无法想象的，所以，应急通讯在电力网事故中的研究应用是现代电力建设中尤其重要的内容。，北京奥运会、汶川512大地震、中国南方特大冰灾一起构成了全中国人民的集体回忆。但是对于电力来说，最刻骨铭心的可能还要属20年初的特大灾。年年初，中国南方的特大冰灾中，南方地区电力设施损毁严重，电力中断，交通中断，物资匮乏，在应急通讯方面，当时由于没有完备的应急通讯措施，在组织电力抢修时时时遇阻，信息传达不及时甚至对现场情况知之甚少，导致整体抢修过程艰苦异常，在此种条件下，应急通信便显示出其独特的价值，发挥了其重要的作用。

参考文献

[1]邢贵川.对专用通信网的再认识―――从石化专用通信网的改革与发展谈起[J].电信技术，(11)：152.

[2]李青，杨树强，陈建辉，等.基于应急通信的多网融合信息安全网关设计与实现[J].移动通信，(8)：90.

[3]郑林会，陈山枝，毛旭.突发公共事件应急通信技术及其发展趋势[J].电信网技术.(7)：114.

专用移动通信网络 篇3

随着军队信息化建设的不断深入,当前部队通信网络建设取得很大的成绩,已经形成了覆盖各部队的综合通信网络,建设完成的综合通信网络为部队各单位、各部门的实时信息交流提供了可靠的传输基础平台,以计算机和网络手段处理和传输文电、进行视频交流已经逐渐普及。在当前网络环境下实现文电收发、流转和视频会议功能,基层部队要求迫切。系统结合部队军事训练网络化和机关办公自动化的建设要求,以满足部队各级指挥机构的网上训练、日常办公的实际需要,以实现文电可靠传输和和多路远程视频互动的系统开发目标,在系统整体设计上实现技术自主创新,最终形成具有自主知识产权和先进技术水平,可以满足部队实际需要的网上文电传输系统,为部队信息化建设服务。

2 系统功能

2.1 满足网络传输

为保证当前部队日常办公和进行演习活动的顺利进行,利用本系统可以快速便捷的发布各种导调信息、决心图、作战文书等,既可以进行传统方式的文电收发工作和召开网络视频会议,又可结合演习的需要定制发送策略,方便地进行文电、短信息和图片的群发,任意指定多个参演单位的同一作业席位收发文电,实时查看文电收发状态等。除了能实现文件的接收与发送的基本功能外,综合考虑了文件在传输过程中用户界面的正常操作;文件发送方可以直接将文件发送到接收方,不需要接收方同意即可进行文件传输;在文件在传输过程中,可以实时显示文件名、保存路径、文件大小、传输进度、完成的百分比、当前速率等信息;文件在传输过程中,接收方和发送方都可以取消该文件的传输;一个用户可以同时和多个用户进行文件传输,而且每两个用户之间,可以同时接收或发送多个文件,接收和发送可以同时进行等实际问题,确保开发的系统符合部队的实际需要,具有良好的应用效果。

2.2 传输各类文电信息安全可靠

如何可靠安全地传输各类信息,特别是在不稳定的网络状态下收发各类文电,是本系统重点考虑的问题,为此,系统采取了断点续传功能进行文件传输,确保网络传输效率,最大限度地满足用户传输文书需求。同时,为确保网络传输文件的安全,对传输的信息提供最安全的服务,通过技术手段对信息进行加密传输,解决网络信息传输中的不安全因素。采取多线程、断点续传技术进行数据传输,提高传输效率。加密过程是在传输之前对要传输的文件进行加密操作,然后进行传输,对方接收到信息后,先进行解密操作,恢复成原数据内容,实现数据的安全传输操作。

2.3 实现流畅的文电传递和视频会议

系统采用TCP/IP网络协议,为用户提供文字、图片、短信、文件、音频视频等多项服务,在网上各个用户之间搭建一座沟通的桥梁。采用读取“各自席位配置文件”等机制,保证演习过程合理有序的进行。方便用户之间文书传输和面对面地交流。能够在网上进行可视对讲的远程视频互动模块,解决导演提问时电话接通困难,通话质量不佳,啸叫声较大,不能观察各个作业室现场图像的问题,实现类似网上视频聊天程序和电视会议系统,具有实时传送视音频的功能。

2.4 功能更为强大的辅助工具

系统具有高度的集成性,是对部队现有各类应用软件的补充。系统具有的方便操作的功能,如增加收文台、减少发文台、直接打印、已经保存的添加保存列、快速回复信息、信息中字体的任意改变,甚至不用设置直接查看IP地址等。为用户提供网上演习文电收发统计、查询、席位是否在线监控等功能,其中文电收发部分实现算法、源代码公开、视频会议实现组件公开,实现为其他应用系统提供网络文电传输和视频会议功能的接口,可以方便地融入其他各类指挥训练软件的开发过程中,通过多次的试运行和测试验证,当前系统已经成为成熟的网络传输工具,使用效果良好。

3 功能实现

本系统在Windows XP环境下开发而成,系统整体结构采用COM组件设计,利用COM组件技术将应用程序分割成小的可复用的组件,在运行时将这些组件组装起来形成所需的应用程序。每一个组件都可以在不影响其他组件的情况下被升级,这使得应用程序可以随时向前发展。采用集中管理,对时延、抖动、丢包以及音视频同步等问题进行了控制,具有很高的实用价值,系统设计实现的主要功能有:

(1)点对点和点对多传输方式,用户可以任意选择接收用户,一次选择一个或多个接收用户,只要用户运行了本系统,则会自动进行文件和消息的传输。

(2)系统能够判断网络通断,实现网络断时传输文件和消息的本地存储,网络通时传输文件和消息的自动发送功能,支持短消息的文件和内存两种存储方式,支持大消息的断点续传,消息大小不受限制,只要机器A和机器B之间的逻辑通路有足够的时间处于联通状态,系统就能保证消息的可靠到达,实现文档、声音、图像、视频等文件的网络传输和文字、图片、图标等消息的实时发送。

(3)调用接口简单(队列创建/删除,消息发送/接收),支持TCP/IP网络协议,采取多线程方式进行数据传输。

(4)通过配置文件实现灵活的编组功能,可以灵活地选择接收,采取全选、单选、多选等试,并能保存选择的席位。

(5)文电发送后有信息提示功能,发送方知道是否发送成功和当前发送队列状态以及发送历史记录,文电接收后有信息提示功能:接收方知道有文件到达,收到的文件能即时够拆阅(打开Word文档、Bmp/Jpg图像、Avi/Rm视频)和回复以及收件箱中查阅功能。

(6)编组席位在线监控功能。系统以图标方式显示编组中的席位在线情况,如果席位在线其图标状态亮,不在线图标状态,显示结果直观明显,可以方便用户确定编组中当前席位的在线情况。

(7)视频、音频会议功能。利用低层音频函数实现音频数据实时传送,实现实时显示10路视频图像,随时切换任意视频窗口多路语音。

4 要解决的问题

4.1 安全

在Windows环境下传统的网络服务程序(如Ftp、Pop和Te Inet)等在本质上都是不安全的,因为它们在网络上用明文传送口令和数据。黑客非常容易就可以截获这些口令和数据。为此,需要采取一种安全的网络传输解决方案。系统采用相关技术手段和认证机制在本地先对文件进行加密,之后将加密完毕的文件传送给对方。对方接收到文件后进行解密。在整个过程中,保证了密钥不被破解,安全可靠。而且,经测试,正常加密100MB以下的文件消耗的系统资源在合理的范围中,认证300MB文件消耗的系统资源在合理的范围中。

4.2 多路视频同时传输

采用先进的MPEG4实时软件压缩视频算法,允许视频从25kbps到2Mbps的传输质量;带宽为512k时画质即可达全屏25帧(MPEG-I,VCD)效果;采用3D图像平滑技术,16路视频窗口任意排列、拉伸,绝无锯齿方格;更强的屏幕数据传输、动态屏幕捕捉和图像压缩技术,轻易地在互联网上完成桌面程序共享;动态窗口分配,节约内存,支持切换选择视频,节省带宽。

4.3 分类统计

由于系统上传输信息容量大,内容多,为统计查询往来文书,系统实现了传输过程中的各种文书分单位分门别类进行统计,如按时间、种类、名称,可以套打制式表格,可以根据任意条件对数据进行查询操作。

4.4 在线监控

系统设置了手动刷新和自动间隔一定时间段后刷新用户线列表两种方式,采用p Users保存一部分的用户信息,采用了数据结构,在启动服务器时,把所有用户的一部分信息读出放在内存里,把在On Timer里处理的事情放在一个线程里去做,当然,更新数据库数据时,这些在内存里的数据,也同时被更新了。从内存中取数据,速度较快,某用户不在线时,把判断用户是否在线的工作直接交给这个线程处理。

5 结语

专用移动通信网络 篇4

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专用移动通信网络 篇5

关于OTN系统已有不少文献介绍[1,2,3,4,5],但是,它们对OTN的帧结构、OTN如何构成地铁专用通信系统都没有具体分析。本文将结合地铁工程的实际情况,在分析OTN系统的特点、组成、功能和帧结构的基础上,进一步探讨OTN构成地铁专用通信系统的连接方式及工作原理,从而为地铁专用通信设备的运营和维护提供一定的理论依据。

1 OTN系统的特点

OTN系统具有以下特点:(1) OTN是综合传输接入系统 ,它集成了各种业务接口,无需额外的接入设备 (如视频/音频编解码器)。其接口包括:低速数据接口 (点对点、点对多点和共线),如RS-232、RS-422和RS-485接口;共线宽带音频 (宽带广播)接 口、共线宽带模拟视频接口、El 接口、 10/100 Mbit/s以 太 网 接 口 (遵 循IEEE802.3协议);VF2/4w、模拟电话、数字电话、综合业务数字网(ISDN)接口、信号处理模块(SPM)和磁悬浮专用接口。(2) OTN采用一步复用方式 ,即一次将业务流复用到帧结构中,不需要二次复用 。(3) 网络结构简单,整个网络只有 l层。(4) 具有统一的网络管理系统(OTN Management System,OMS)。

2 OTN系统的组成及功能

OTN系统由节点机箱、接口模块、宽带光纤环适配器和OMS组成。节点机箱是OTN系统完成接入和传输的基本设备,所有的接口模块和光收发器都在节点箱中完成信息交换和传输的工作。接口模块是各种应用子系统接入OTN系统,实现应用系统之间相互联系的重要设备。宽带光纤环适配器作为节点机箱中的主要部件,其主要功能是将各种业务模块的信息置入光信号中。基于Windows NT 的OMS通过图形化的界面使操作者易于理解、易于操作。

OTN是利用光纤技术建立的一种传输系统。它采用双环路方式,具有更高的网络可用性,而且在一个网络中综合了不同类型的服务,能实现几乎所有的传送任务,满足诸如语音、数据、局域网(LAN)、广播、视频和任何其他特殊的服务需求。

3 网络结构

OTN系统采用双环结构,在地铁中传输路由由架设在隧道两边的光缆组成环路网络。这些光纤构成了两个互为反向循环的环路。时分复用(TDM)数据帧在一个环网上不断地传递,这些帧包含了节点间的通信数据。顺时针方向传输数据的为主环,逆时针方向传输数据的为次(副)环。在正常工作时,所有数据都在主环上传送,而副环处于备用状态,副环的工作与主环同步,并时刻监视主环的工作状态。在紧急情况下,根据需要副环可以部分或全部代替主环,完成所有的数据传送任务。

采用双环结构可以在网络发生故障或网络配置变化时自动恢复正常工作。在实际地铁项目中,各个车站的分布往往是链状的。为了构成环路,通常采用跳转连接的方式。

4 帧结构

OTN系统目前有3个成员:OTN-36、OTN-150和OTN-600,它们可以满足不同的带宽需要,每种版本都可以升级到更高带宽的版本。OTN 帧结构如图1所示。

OTN系统采用块状的帧结构,其帧长有3种情况 :1 152 bit(OTN-36)、4 608 bit(OTN-150)和18 432 bit(OTN-600),3种情况下的帧周期均为31.25 μs。OTN-36的传输速率为36.864 Mbit/s,OTN-150的传输速率为147.456 Mbit/s,OTN-600的传输速率为589.824 Mbit/s。

OTN-36的帧结构如图2所示。

OTN-36的帧长为1 152 bit,其中11 bit用于系统控制 (0.352 Mbit/s),具体分配如下:6 bit用于各节点与主节点间的同步;4 bit用于网管中心(NCC)与各节点之间的信令传输;1 bit用于节点内部的通信。余下的1 141 bit可用于各种数据的传输 (36.512 Mbit/s)。

OTN-150的帧结构如图3所示。

OTN-150的帧长为4 608 bit,其中55 bit用于系统控制(1.760 Mbit/s),具体分配如下:32 bit用于各节点与主节点间的同步;18 bit用于NCC与各节点之间的信令传输;1 bit用于节点内部的通信;4 bit用于公务电话。余下的4 553 bit可用于各种数据的传输(145.696 Mbit/s)。

OTN-600的帧结构如图4所示。

OTN-600的帧长为18 432 bit,其中151 bit用于系统控制(4.832 Mbit/s),具体分配如下:128 bit用于各节点与主节点间的同步;18 bit用于NCC与各节点之间的信令传输;1 bit用于节点内部的通信;4 bit用于公务电话。余下的18 281 bit可用于各种数据的传输(584.992 Mbit/s)。

5 地铁专用通信系统

下面以南京地铁1号线工程为例,说明地铁专用通信系统的构成及工作过程。

(1) 列车调度电话

列车调度电话连接图如图5所示,车辆段和车站的专用电话交换机与控制中心的专用交换机设备之间分别通过一个E1(2.048 Mbit/s)通道点对点连接。OTN的每块El接口卡提供4路2.048 Mbit/s接口,并通过l20 Ω平衡双绞线与外部设备连接。对板卡上的每个电路,其信号丢失(LOS) 和发送器故障(TXZ)等告警可通过接口卡面板上的发光二极管(LED)显示,并发送给网络控制中心。

(2) 环控调度电话(BAS)

BAS连接图如图6所示。环控专业系统采用以太网进行信息传输。在OTN系统中,控制中心和各车站各配置了一块以太网接口板卡(ET100),所有的以太网接口板卡都共享OTN提供的一条10 Mbit/s的以太网总线。

(3) 有线广播系统

有线广播系统如图7所示。在控制中心有一个广播传声器,每个车站都有广播发声器,它们都连接到一条广播音频总线上。控制中心还有一个广播控制器,对各车站的广播进行控制,通过点对点的RS-422数据通道实现数据传输。

在OTN中,高保真音频(HQAUD)接口板卡在不影响模拟信号质量的前提下可以连接具有模拟接口的设备。与将音频信号带宽限制在300～3 400 Hz范围内的脉冲编码调制(PCM)(如PBX交换机)不同的是,HQAUD接口板卡能够在OTN环上传送带宽高达15 kHz的信号。于是,OTN被当作传送介质,可以替代公共广播系统中各部件之间的音频和控制总线,从而解决了模拟设备之间距离的限制。

(4) 信号系统(ATS)

ATS连接图如图8所示,在OTN系统中,控制中心、车辆段和各车站各配置了一块以太网接口板卡,所有的以太网接口板卡都共享OTN提供的一条以太网总线。另外,在控制中心、车辆段和各车站还配置了RS-422接口板卡,提供RS-422接口,采用的是点对点的连接方式。

6 结束语

由于篇幅所限,以上只分析了OTN在地铁专用通信系统中具有代表性的应用实例。总之,在地铁工程中,列车调度电话、列车无线调度电话和自动售检票系统(AFC)通过一个E1通道点对点地进行连接;环控调度电话、信号系统采用以太网进行信息传输;时钟系统、UPS电源集中网管采用RS-422数据共线通道进行数据传输;电力监控系统(SCADA)、直放站网管、高频开关电源集中网管和广播控制器对各车站的广播进行控制,通过点对点的RS-422数据通道实现数据传输;通过共线宽带音频 (宽带广播)接口和共线宽带模拟视频接口分别构成广播系统和视频监控系统。我们在实际的运营和维护工作中应当注意各专用通信系统的特点,对故障进行准确分析,以保证专用通信系统安全可靠。

参考文献

[1]蔡昌俊,徐明杰.广州地铁1号线通信传输系统——OTN传输网络[J].地铁与轻轨,2001,24(1):41-46.

[2]骆丽青.城市轨道交通建设中几种骨干传输网方案的综述与比较[J].地铁与轻轨,2003,26(4):12-17.

[3]龚小聪.地铁传输系统方案探讨[J].都市快轨交通,2005,18(2):60-62.

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[5]王邠.地铁OTN传输系统[J].铁道通信信号,2005,41(12):51-52.

[6]王邠.铁路通信技术[M].北京:中国铁道出版社,2008.

[7]李伟章.城市轨道交通通信[M].北京:中国铁道出版社,2008.

专用移动通信网络 篇6

智能变电站是变电站自动化技术的发展趋势,是智能电网的重要组成部分[1,2]。网络化的通信系统是智能变电站的重要特征,是变电站新技术发展及各种高级应用功能实现的基础。

随着近几年智能变电站的成功投运,基于工业以太网交换机技术的通信网络解决方案基本满足了变电站的通信需求。但是,工业以太网交换机仍然存在一些亟需解决的问题,如网络结构复杂、组网成本高[3,4,5]、信息共享受限[6]以及无法较好地纳入变电站统一监控平台[7,8]等。

本文研制的电力专用交换机解决了工业以太网交换机现存的问题,并满足新一代智能变电站提出的“共网共口”、“网采网跳”以及标准化网络配置与监控的需求[9,10]。以下将介绍电力专用交换机的设计架构以及电力专用交换机组建的过程层网络,并通过模拟测试系统对过程层网络传输的关键性能指标采样值(Sample Value,SV)离散度、面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substa tion Event,GOOSE)时延、时钟精度等进行研究和测评。

1 电力专用交换机

电力专用交换机是针对智能变电站中数据流的应用特点和实际的变电站工程应用情况而研制的[10],其架构如图1所示,主要功能部件有数据处理模块(FPGA)、交换模块(Switch)和微处理模块(CPU)等。

1)数据处理模块实现对变电站数据报文的处理,分析报文的虚拟连接关系,为每条报文分配恰当的独占资源,避免报文间的相互干扰,并实现报文的智能配置;记录报文的时间戳和计算报文的延时,标注到报文的适当字段,便于报文的同步跟踪,利于继电保护的网络化实现;对站内交换机的配置信息和状态信息等进行基于IEC61850的模型化处理,利于二次设备的统一监视、管理。

2)交换模块负责常规的二层以太网报文处理功能,如虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)、服务质量(Quality of Service,Qo S)、网络时间协议(Network Time Protocol,NTP)等。

3)微处理模块实现交换机的高级应用功能管理、配置以及资源的有效规划和对故障的诊断监测等。

与智能变电站目前采用的工业以太网交换机技术[11,12]相比,电力专用交换机可以把站内网络通信的特定需求实行固化操作,满足了新一代智能变电站的特殊需求。下面针对电力专用交换机在智能变电站过程层网络的应用性能指标进行测试研究。

2 通信网络的应用测试研究

为了验证电力专用交换机是否满足智能变电站过程层通信网络的应用需求,针对三网合一模式(SV、GOOSE和IEEE1588共网传输模式)和国家电网公司采用的直接采样组网模式分别进行了相关的应用性能测试研究。

根据某工程实际情况搭建测试平台,采用星型拓扑,220 k V为双母线接线、3台主变、6条出线,110 k V为双母线接线、28条出线、8组电容器、2个厂用变,系统网络如图2所示。全站由4台集中式保护装置完成保护测控功能,220 k V主干交换机1和9个间隔交换机各接5台合并单元(Merging Unit,MU),进行数据采集。集中式保护通过1 000 M接口与过程层交换数据,间隔内采用100 M接口通信。

测试设备包括用于模拟网络背景数据的美国福禄克(Fluke)报文发生仪2台,模拟GOOSE报文的母差保护装置2台以及过程层接口插件测试工具一套,网络报文记录分析仪一套,1588测试仪一套等。为便于描述,下文中的测试案例均从图2环境中截取。

2.1 SV报文抖动测试

测试SV报文经过电力专用交换机的离散度,测试案例如图3所示。MU发送的8路采样SV报文经过电力专用交换机,被网络记录分析仪捕获,并记录结果(见图4)。

从图4的测试结果可以看出,发送8组SV报文的离散度偏差在±5μs之内,并且主要集中在±1μs内,说明电力专用交换机的抖动和时延非常小,可以满足《智能变电站继电保护技术规范》中“MU采样值发送间隔离散度应小于10μs”的要求。

2.2 SV转发精确控制测试

SV报文对实时性和可靠性要求很高,文献[6]推荐SV报文采用点对点的光纤直接传输,虽然这样能保障SV报文的可信传输,但是增加了设备的接口数量和光纤数量,同时不利于SV报文的信息共享。因此,探索SV报文通过通信网络传输很有必要。

图5a使用电力专用交换机搭建通信平台测试SV报文网络传输时的时延及抖动。4台MU装置各自发送1路SV报文,SV报文经过2台通过100 M网口级联的电力专用交换机,最后传输到网络协议分析仪,网络协议分析仪捕捉SV报文并进行分析处理。经过长达72 h的拷机测试,电力专用交换机运行正常,SV报文传输通畅,没有丢包现象出现,100 M级联口也没有丢帧现象,测试统计结果如图6所示。

从图6的统计结果可以看出,电力专用交换机通过网络传输SV的均匀性误差小于1μs,满足了智能变电站过程层直采SV均匀性不大于1μs的要求。

为了模拟在有网络风暴的情况下测试网络传输SV报文,即SV报文的压力测试,设置了如图5b所示的测试案例。FLUKE1网络测试仪施加优先级高于SV报文的业务信息,并配置业务保障带宽为70 Mbit/s,3路SV正常的业务数据的保障带宽为10 Mbit/s。测试验证表明,施加背景流量100 M时,不会影响其他3路SV业务的传输,FLUKE2接收的背景流量带宽为70 M,说明FLUKE1的风暴没有影响到其他3路正常的SV业务传输。

2.3 GOOSE转发时延测试

测试GOOSE报文传输时延,测试案例如图7所示,模拟母差保护GOOSE报文网络跳闸情况。母差保护发出的GOOSE报文一分为二,一路经过主干电力专用交换机和间隔电力专用交换机到达智能接口装置,电力专用交换机的级联接口采用1 000 M光口,数据接口采用100 M光口,GOOSE报文传输到间隔电力专用交换机后被网络协议分析仪捕获并打上时间标记;另一路GOOSE报文被网络协议分析仪捕获并打上时间标记。

测试结果如图8所示,时延偏差值单位为μs。从图8中可知电力专用交换机传输GOOSE报文的时延偏差值大致在4.50μs以内,可以满足智能变电站过程层通信传输的应用需求,符合《智能变电站继电保护技术规范》中“传输各种帧长数据时交换机固有时延应小于10µs”的规定。

2.4 IEEE1588时钟精度测试

IEEE1588时钟精度将会影响到传输报文的同步,智能变电站中特别是SV报文的传输对报文的同步要求非常高,一旦报文失步,将引起保护装置闭锁乃至误动。通过IEEE1588测试仪对电力专用交换机发送测试报文,测试报文经过交换传输后返回到测试仪,测试仪对接收到的报文进行时间对比,通过连续测试72 h,测试结果如图9所示。从时钟相对主时钟时间偏差范围为±70 ns内,满足《QDW/429-2010网络交换机技术规范》中“P2P透明时钟单级传输精度小于±200 ns”的要求。

为了跟踪IEEE1588时钟同步稳定性,通过使用SV相位比较法长期拷机测试(见图10)。拷机72 h后,以MU1的通道为基准通道,各MU相应通道的最大相位误差为0.038°,约为2.28μs,该误差包含MU重采样,保护装置从80点抽成24点重采样带来的误差,此时电力专用交换机转发SV、GOOSE、IEEE1588时钟报文无异常现象。

3 结语

信息网络化传送是新一代智能变电站的重要特征,本文针对智能变电站过程层重点关注的SV离散度、GOOSE时延以及对时精度等性能指标进行了模拟测试研究,测试结果表明电力专用交换机在过程层网络的通信性能指标可以满足应用需求。为了确保电力专用交换机在新一代智能变电站中的可靠、安全应用,下一步将研究电力专用交换机在实际的变电站环境中的应用,为变电站通信网的建设做进一步的探索研究。

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无线通信装置专用大容量天线 篇7

1、市场机遇

美国通信行业协会最近报道, 美国的无线装置总体市场情况有望在2009年实现245亿美元。互联网协议电视的普及和多功能无线装置的出现提出了改良天线设计的要求, 以便提供高质量的可靠信号或高宽带流量。

2、牛津的发明

牛津研究人员已设计出一种小型天线, 这种天线由三个独立元件构成, 每个元件均可传输和接收电磁波三种可能的正交极化。与传统设计相比, 这种平面天线组件使消费性电子产品具备关键优势, 但由于尺寸限制, 这种天线不能用于更小的装置。

此外, 设计可通过各种方法对牛津天线进行配置, 具体取决于需要的连接是否可靠耐用或具。

3、备大容量

拟议的牛津天线设计将:节省空间, 降低成本, 且易于与无线装置集成, 如:移动电话、智能手机、移动电视、掌上电脑、手提电脑、汽车挡风玻璃、保健设备。

4、专利情况

专用移动通信网络 篇8

专用短程通信 (Dedicated Short Range Communication, 简称DSRC) 是一种新兴的短距离无线通信技术, 它具有传输速率高、延迟短等特点, 支持点对点、点对多点的通信。相对于传统的广域移动通信系统而言, 它可以实现小范围内数据、音频和视频信号的实时、准确和可靠的双向传输, 从而将车辆与车辆之间、车辆与道路之间有机地联系在一起, 因此成为智能运输系统 (Intelligent Transportation System, 简称ITS) 中重要的无线通信平台, 为ITS提供高效的无线通信服务。DSRC目前的典型应用包括电子不停车收费系统 (Electronic Toll Collection, 简称ETC) 和车辆的公共安全。

2、技术概述

2.1 结构体系

如图1所示, DSRC通信系统主要由车载单元 (OBU) 和路侧单元 (RSU) 两部分组成。

车载单元 (OBU) 是安装或放置于车辆上的嵌入式处理单元, 在整体结构中相当于移动终端。车载单元采用两片式电子标签, 由车载电子标签和双界面CPU卡两部分组成。电子标签和双界面CPU卡同时存储包括车主、车型、车辆物理参数等固定信息, 双界面CPU卡还存储有支付账户、余额、交易记录、出入口编号等信息。

路侧单元 (RSU) 是安装在道路的指定地点, 如车道旁边、车道上方等固定的通信设备。它保持着与不同OBU实时高效的通信, 实现信息的交互, 其有效的覆盖区域为3～30m。RSU的主要参数包括频率、发射功率以及通信接口等。

2.2 通信协议

DSRC的通信协议是参照开放系统互联参考模型OSI通信协议的第一、二、七层架构, 分别包括物理层 (PHY) 、数据链路层 (LLC) 和应用层 (Application) 。具体地:

物理层是底层协议, 主要提供帧传输控制服务和信道的激活/失效服务, 收发定时及同步功能, 并指示物理层状态。DSRC物理层采用的是OFDM (正交频分复用) 技术, 这是由于OFDM技术具有光谱效率高、抑制多径衰落、以及接收机设计简单等优点。

数据链路层负责信息的可靠传输, 提供差错和流量控制, 使之对上层提供一条无差错的链路。它规定了通信帧的结构和封装形式, 提供实现相应功能的程序和程序单元。数据链路层的主要模块是媒介控制子层 (MAC) 。在信号流的处理上, MAC层负责传输的可靠性和实现相应的控制操作。

应用层是在数据链路层提供服务的基础上提供特定的应用服务, 诸如实现通信初始化和释放程序、广播服务支持、远程应用相关操作等。

2.3 技术优势

DSRC技术应用于车车通信的环境, 其优势可以从和其他无线通信技术的比较中得出, 如表1所示。

由表1可以看出专用短程通信技术在性能上优于WiFi、蜂窝网络等无线通信技术;与WiMax技术相比, 在性能相当接近, 但是在实现的复杂度和成本上, DSRC远远比WiMax具有优势。

3、标准化

在DSRC的标准化方面, 目前国际上已形成以CEN/TC278, ASTM/IEEE, 和ISO/TC204为核心的DSRC标准化体系。其中,

ISO/TC 204国际标准化组织, 主要研究应用层L7的协议和资源管理, 制定中长距离通信标准。

欧洲CEN/TC 278 DSRC标准的主要特点是:5.8GHz被动式微波通信, 中等通信速率 (500Kb/s上行, 250Kb/s下行) , 调制方式为ASK和BPSK。

美国的ASTM和IEEE标准, 频率均为5.9GHz。在ASTM标准的基础上, 发展了IEEE802.11p协议组, 包括1609～1609.4标准。IEEE802.11p标准在车载环境下, 达到3～27Mb/s的传输速率, 大大改善了高速移动环境下的传输效果。

鉴于目前国际DSRC标准发展趋势和应用现状, 1998年5月, 中国ISO/TC204技术委员会向交通部无线电管理委员会提出将5.8GHz频段分配给智能交通运输系统的短程通信 (包括ETC收费系统) 。

4、关键应用

4.1 车路通信

车-路通信主要面向非安全性应用, 以ETC系统为代表。车辆经过特定的ETC车道, 通过车载OBU与路边RSU的通信, 不需停车和收费人员采取任何操作的情况下, 能自动完成收费过程。除此之外, 基于车-路通信的DSRC应用还可以用在电子地图的下载和交通调度等。路边的RSU接入后备网络与当地的交通信息网或因特网相连, 通过OBU与RSU的通信来获得电子地图和路况信息等, 从而可以选择最优路线, 能够缓解交通拥堵等。应用场景如图2所示。

4.2 车车通信

车-车通信方式主要用于车辆的公共安全方面。将DSRC技术应用于交通安全领域, 能够提高交通的安全系数, 作用是减少交通事故, 降低直接和非直接的经济损失, 以及减少地面交通网络的拥塞。如图3中所示, 当前面车辆检测到障碍物或车祸等情况时, 它将向后发送碰撞警告信息, 提醒后面的车辆潜在的危险。

5、展望

专用短程无线通信技术以其传输快速、实时、稳定、可靠的传输特点在智能运输系统中得到了广泛应用。从技术演进以及应用推广来看, 将DSRC技术的车车通信和新型车辆导航系统、紧急制动传感系统结合在一起, 是未来车辆驾驶安全的重要方面。通过DSRC技术, 路边的通信设备可以发送安全信息给车内安全信息系统, 也可以车辆之间相互传递路况信息, 实现车辆的自动巡航等先进技术。DSRC技术应用在车队管理上, 通过无线传输技术, 实现高速公路上的车队管理和无人驾驶技术。

专用移动通信网络 篇9

关键词：智能交通,交通专用短程通信,信道仿真

0 引言

近年来, 智能运输系统 (ITS:Intelligent Transportation System) 已成为世界交通运输领域发展的重要方向和前沿研究课题[1,2]。ITS系统的核心技术之一就是适用于交通领域车路信息交换的短程通信 (DSRC:Dedicated Short Range Communications) 系统[3,4]。自2007年以来, 国际标准化组织陆续发布了面向ITS应用的车用电子无线通信标准体系[5,6,7], 在IEEE802.11a的基础上形成针对车载通信特殊环境的IEEE802.11p标准[8]。

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

1 DSRC系统概述

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

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

2 信道特性仿真

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

2.1 仿真测试平台结构

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

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

2.2 仿真测试实例

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

3 小结

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

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