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遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)通信可靠性原理分析
當(dāng)前還沒有一套完善的、可以對多種需求進(jìn)行滿足的網(wǎng)絡(luò)QoS體系結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)動通信網(wǎng)絡(luò)中。下面是小編搜集整理的遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)通信可靠性原理分析的論文范文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：104規(guī)約是使用于網(wǎng)絡(luò)方式的遠(yuǎn)動通訊協(xié)議，但網(wǎng)絡(luò)層提供的是盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報效勞，這種交付是不牢靠的。文章剖析討論了爲(wèi)克制網(wǎng)絡(luò)通訊的“不牢靠性”，104規(guī)約使用層采取的保證報文正確收發(fā)的控制機(jī)制及網(wǎng)絡(luò)通訊鏈路采用的冗余切換機(jī)制，闡明了104規(guī)約完成遠(yuǎn)動通訊牢靠性的原理。
關(guān)鍵詞：104規(guī)約;牢靠性;冗余
基于IEC104規(guī)約的遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)傳輸方式已在電力調(diào)度自動化零碎失掉普遍使用，相比擬傳統(tǒng)的串口通訊形式，遠(yuǎn)動信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸具無效率高、擴(kuò)展方便、節(jié)省資源(端口、通道、兩頭設(shè)備)等優(yōu)點(diǎn)，可以更好地順應(yīng)以后調(diào)度自動化零碎的要求。北方電網(wǎng)基于現(xiàn)有的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和MSTP傳輸網(wǎng)絡(luò)，所轄重要廠站與南網(wǎng)總調(diào)的遠(yuǎn)動傳輸均完成了采用104規(guī)約的主備通道配置。隨著電網(wǎng)的不時建立開展，電網(wǎng)構(gòu)造日趨復(fù)雜，對遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)膶?shí)時性、牢靠性也提出了越來越高的要求，本文就基于104規(guī)約的遠(yuǎn)動通訊牢靠性原理停止剖析討論。
一、IEC104規(guī)約體系構(gòu)造引見
如表1所示爲(wèi)終端零碎的104規(guī)約構(gòu)造。IEC104規(guī)約采用了OSI7層構(gòu)造中的5層，第5層和第6層未運(yùn)用。經(jīng)過圖1可以看出，IEC104規(guī)約在停止遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)傳播輸時的普通流程爲(wèi)：104使用進(jìn)程將遠(yuǎn)動業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按ASDU格式組織，再加上相應(yīng)的控制信息APCI構(gòu)成使用協(xié)議數(shù)據(jù)單元APDU，APDU格式的遠(yuǎn)動報文經(jīng)過使用進(jìn)程與TCP效勞之間的接口交付給上層的網(wǎng)絡(luò)停止傳輸。使用協(xié)議控制信息APCI的格式如表2所示。由于上層的網(wǎng)絡(luò)是“不牢靠的”，其交付給使用層的遠(yuǎn)動報文數(shù)據(jù)能夠有喪失、反復(fù)，使用層必需有相應(yīng)的反省確認(rèn)機(jī)制，爲(wèi)了保證攜帶遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)的報文可以及時正確地被對端接納，IEC104規(guī)約在APCI的控制域定義了維護(hù)報文不至喪失和反復(fù)傳送的控制信息;當(dāng)存在冗余鏈路時，爲(wèi)了保證在用鏈路發(fā)作毛病時可以及時無效切換至備用，且保證數(shù)據(jù)的延續(xù)性和完好性，在APCI控制域定義了傳輸銜接的監(jiān)視以及報文傳輸啟動/中止的控制信息。APDU報文可分爲(wèi)I格式、S格式、U格式3種，對應(yīng)3品種型的APCI，辨別包括了上述的控制信息。上面將從從報文收發(fā)確實(shí)認(rèn)機(jī)制和冗余鏈路的切換機(jī)制兩方面來討論IEC104規(guī)約保證傳輸牢靠性的機(jī)理。
二、報文收發(fā)確實(shí)認(rèn)機(jī)制
IEC104規(guī)約采用基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)方式傳輸報文，相比串口形式下牢靠的點(diǎn)對點(diǎn)通訊，網(wǎng)絡(luò)方式采取基于分組交流的虛電路銜接，使用層報文在網(wǎng)絡(luò)上獨(dú)立選擇路由抵達(dá)目的主機(jī)，當(dāng)網(wǎng)路負(fù)載發(fā)作變化或兩頭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生效時，抵達(dá)目的主機(jī)的數(shù)據(jù)包能夠發(fā)作延遲、喪失和反復(fù)。使用協(xié)議數(shù)據(jù)單元(ApplicationProtocolDataUnit,APDU)的I格式、S格式、U格式3種報文格式中，僅I格式報文包括使用效勞數(shù)據(jù)單元(ApplicationServiceDataUnit,ASDU)數(shù)據(jù)。爲(wèi)維護(hù)攜帶使用效勞數(shù)據(jù)單元(ApplicationServiceDataUnit,ASDU)的I格式報文不至于喪失和反復(fù)傳送，如表3—4所示，104規(guī)約在I格式報文的控制域中定義了發(fā)送序列號N(S)和接納序列號N(R)，爲(wèi)處理發(fā)送方停止雙方向較長的數(shù)據(jù)發(fā)送，在S格式報文控制域中定義了接納序列號N(R)，以使接納方對已正確收到的I格式APDU停止確認(rèn)。104規(guī)約避免報文喪失和重傳的機(jī)制如下。新銜接樹立后，通訊單方的N(S)和N(R)置0;發(fā)送方每發(fā)送一個APDU，其N(S)加1，并將尚未失掉接納方確認(rèn)的已發(fā)送APDU保管在緩存區(qū)里;接納方將最初一個正確接納的APDU的發(fā)送序列號加1作爲(wèi)接納序列號N(R)前往給發(fā)送方，標(biāo)明小于該號的一切已發(fā)送APDU已失掉對方無效確認(rèn);發(fā)送方收到前往的接納序列號N(R)，方可以將緩沖區(qū)里相應(yīng)的APDU刪除;在發(fā)送方超時未收到確認(rèn)或接納方發(fā)現(xiàn)APDU有喪失，均會自動斷開銜接，隨后自動翻開銜接重試。但爲(wèi)了防止發(fā)送方反復(fù)發(fā)送報文，接納方在自動封閉銜接之前會發(fā)送S格式報文停止確認(rèn)。從以上可以看出，IEC104規(guī)約使用層經(jīng)過對收發(fā)報文停止按序號確認(rèn)的方式，克制了上層網(wǎng)絡(luò)傳輸特性能夠招致的報文喪失和反復(fù)傳輸?shù)某煽�，保證了遠(yuǎn)動報文可以有序精確地停止發(fā)送和接納。
三、通訊鏈路的冗余切換機(jī)制
后面引見的報文收發(fā)確實(shí)認(rèn)機(jī)制是基于單一通訊鏈路停止討論的。隨著電力零碎的建立開展，電網(wǎng)電壓等級越來越高、電網(wǎng)構(gòu)造越來越復(fù)雜，電網(wǎng)對遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)睦慰啃砸笠嘣絹碓礁�，在高電壓等級的廠站普通都要求運(yùn)用冗余通道來進(jìn)步通訊零碎的可用性。隨著通訊技術(shù)的提高，通訊網(wǎng)構(gòu)造的不時優(yōu)化，通訊鏈路冗余配置如今可以輕松完成。按南網(wǎng)現(xiàn)有已建通訊網(wǎng)絡(luò)，廠站與總調(diào)之間的遠(yuǎn)動104通道普通采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道和MSTP專線通道主備方式。在裝備冗余鏈路的狀況下，通訊單方將同時維持多個通訊銜接，當(dāng)停止遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)的收發(fā)時，僅有一個銜接是無效的，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道和專線通道平常爲(wèi)主備用形態(tài)，當(dāng)主用的網(wǎng)絡(luò)通道發(fā)作毛病或因通道有其他任務(wù)招致通道不可用，備用通道應(yīng)能正常切換至主用且不能毀壞數(shù)據(jù)的完好性。每條通訊通道對應(yīng)控制站與被控站之間的一個TCP邏輯銜接，每個TCP銜接由收發(fā)端的IP地址+端口號獨(dú)一確定。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道和專線通道對應(yīng)的兩個邏輯銜接構(gòu)成一個冗余組，遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)由冗余組的兩個邏輯銜接共享，但只要一個邏輯銜接是激活并無效的，遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)只在被激活的鏈路上傳輸。爲(wèi)了監(jiān)測鏈路的形態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)鏈路毛病并停止鏈路的及時無效切換，IEC104定義了U格式報文，其APCI控制域如表5所示。平常冗余組內(nèi)的一切銜接由U格式的TESTFR_ACT和TESTFR_CON命令來監(jiān)管，銜接的兩端均可發(fā)起測試，一端發(fā)送測試APDU(TESTFR_ACT)并由接納端發(fā)送TESTFR_CON來確定銜接形態(tài)，以便可以及時發(fā)現(xiàn)通訊毛病。激活銜接的選擇和銜接的切換由控制站決議，經(jīng)過STARTDT和STOPDT命令的激活/確認(rèn)來控制。當(dāng)在控制方向或監(jiān)視方向APDU傳輸工夫超越設(shè)定的工夫時，此時便以為以后銜接不可用，控制站在備用銜接上發(fā)送一個STARTDT_ACT,被控站在相應(yīng)銜接上發(fā)回一個STARTDT_CON確認(rèn)，當(dāng)控制站收到STARTDT_CON，備用銜接便被激活。隨后的命令和用戶數(shù)據(jù)都將在新激活的銜接上傳輸。至此，便完成了銜接之間的切換。由于冗余組內(nèi)的邏輯銜接共享使用層數(shù)據(jù)，當(dāng)備用銜接切換爲(wèi)主用銜接時，可以保證數(shù)據(jù)的完好性和分歧性。爾后，毛病的銜接將被封閉，控制站將活期嘗試重新翻開該銜接，當(dāng)鏈路毛病消弭，該銜接將被重新樹立，通訊銜接再次進(jìn)入主備冗余形態(tài)。
四、結(jié)語
104規(guī)約現(xiàn)已失掉越來越普遍的使用，爲(wèi)保證通訊數(shù)據(jù)的牢靠性傳輸，104規(guī)約在使用層引入了使用規(guī)約控制信息APCI，經(jīng)過APCI控制域定義的控制信息可以無效地保證104規(guī)約通訊數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦慰啃�，本文按兩種機(jī)制對此停止了剖析討論。隨著調(diào)度自動化對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸牢靠性要求越來越高，了解并掌握104規(guī)約完成牢靠通訊的原理，對我們在日常運(yùn)維檢修任務(wù)中剖析和處置毛病，將有重要的意義。
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