通信標準與規(guī)范精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L(fēng)格的5篇通信標準與規(guī)范，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

【關(guān)鍵詞】：電力通信；存在問題；標準體系；發(fā)展趨勢

引言

電力通信是保障電網(wǎng)安全生產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)運行的重要支撐，電力通信網(wǎng)建設(shè)水平關(guān)系到電網(wǎng)堅強智能。在智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)“兩化融合”大力推進的形勢下，電力通信作為推動電力企業(yè)集約化經(jīng)營與精細化管理的重要基礎(chǔ)，迎來新的機遇和挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)信息化、數(shù)字化、自動化、互動化建設(shè)，將實現(xiàn)在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、生產(chǎn)過程自動化、業(yè)務(wù)處理互動化、經(jīng)營管理信息化、戰(zhàn)略決策科學(xué)化，開創(chuàng)電力智能化新時代。

1、電力系統(tǒng)通信標準現(xiàn)狀

我國電力通信技術(shù)標準體系起步于20世紀90年代左右，是隨著電力企業(yè)的整頓、安全文明生產(chǎn)達標、創(chuàng)一流活動的開展而進行，特別是在創(chuàng)一流的時候?qū)νㄐ诺燃夹g(shù)標準有了一個明確的要求，從此電力通信的技術(shù)標準逐漸在電力企業(yè)當(dāng)中逐步推廣實施，在電力通信技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。相關(guān)技術(shù)標準也從較為單一的通信電纜和電力線載波通信技術(shù)標準到包含光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星等多種通信手段并用，從局部點線通信方式到覆蓋全國的干線通信網(wǎng)和以程控交換為主的全國電話網(wǎng)、移動電話網(wǎng)、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)相關(guān)標準。

2電力通信標準體系方案研究

2.1設(shè)計目標

緊密結(jié)合電力行業(yè)和通信技術(shù)發(fā)展趨勢，建立電力通信技術(shù)標準體系框架和頂層設(shè)計，適時組建相關(guān)標委會或工作組，為電力行業(yè)通信領(lǐng)域發(fā)展提供技術(shù)支持；依據(jù)電網(wǎng)發(fā)展方向和工作重點，持續(xù)推進重點領(lǐng)域和重點標準突破，提高標準水平；通過政策引導(dǎo)和市場推動加強標準宣貫，為電力通信領(lǐng)域發(fā)展提供標準化技術(shù)支撐。

2.2設(shè)計要求

電力通信標準體系應(yīng)服務(wù)于電力行業(yè)發(fā)展需求、突出電力行業(yè)特色，除了具有標準體系的繼承性、完整性、先進性、可操作性等基本要求外，還需考慮以下要求：（1）覆蓋廣泛。電力通信標準體系構(gòu)建是一個綜合化的過程，覆蓋電力通信全過程，需要滿足電力行業(yè)各專業(yè)的通信需求，這是由電力通信服務(wù)于電力生產(chǎn)的本質(zhì)所決定的。此外，電力通信網(wǎng)絡(luò)自身的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、運維與管理等工作也是電力通信標準體系中的重要組成部分。因此電力通信標準體系需要兼顧各環(huán)節(jié)、各類業(yè)務(wù)類型的需求，形成最佳的體系方案，使每個環(huán)節(jié)、每類業(yè)務(wù)的需求都能夠在標準體系中得到充分體現(xiàn)。（2）協(xié)調(diào)推進。電力通信標準體系雖然涉及領(lǐng)域廣泛，但作為體系而言，其功能更強調(diào)并反映出整體性。電力通信標準體系內(nèi)各個具體通信標準的功能是相互協(xié)調(diào)、銜接的，不協(xié)調(diào)之處應(yīng)及時調(diào)整，以利于功能互補，形成合力，共同推進電力通信領(lǐng)域乃至電力行業(yè)的全面發(fā)展。

2.3設(shè)計特征

電力通信標準體系旨在加強科學(xué)管理、提高規(guī)劃效率、促進通信網(wǎng)安全穩(wěn)定、推進電力通信領(lǐng)域標準化工作，需具備以下特征：（1）充分考慮國行標體系要求，與現(xiàn)有的電力標準體系和信息通信標準體系具有良好的集成性。已有的通信標準分散于其他標準體系的不同分支中，該標準體系能夠與其他的標準體系進行匹配，便于標準的管理與應(yīng)用。（2）根據(jù)電力通信業(yè)務(wù)流程進行分類，便于電力通信專業(yè)理解和使用。各個標準子系統(tǒng)有利于在本專業(yè)內(nèi)實行有序化管理，利于各企業(yè)采用標準來規(guī)范各區(qū)域電力通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)、運維管理，有利于網(wǎng)絡(luò)資源的合理有效配置以及規(guī)范化操作，從而減少重復(fù)性、不必要的技術(shù)浪費，從整體上提高電力通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)運維水平。（3）借鑒國際通信標準研究成果，重點開展電力通信需求研究。電力通信標準體系中的通用技術(shù)標準將引用國際通信標準組織的研究成果，重點開展電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、運行中的技術(shù)研究，進一步降低技術(shù)風(fēng)險，突出重點方向。

3、標準體系發(fā)展方向

3.1實時可靠

特高壓、大電網(wǎng)的建設(shè)，對駕馭大電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的能力提出了更高的要求，“電網(wǎng)運行分析在線化、動態(tài)化、全過程化，電網(wǎng)調(diào)度智能化，電網(wǎng)運行管理精益化，主備調(diào)運行一體化”，需要電力通信網(wǎng)提供更可靠、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

3.2靈活泛在

（1）在能源開發(fā)方式變革方面。未來電力系統(tǒng)的一次能源將轉(zhuǎn)變?yōu)橐燥L(fēng)能、太陽能等可再生能源為主的能源開發(fā)方式，家庭、樓宇、工廠中的分布式可再生能源成為重要的能源供給方式。能源開發(fā)方式的變革，對電網(wǎng)的可再生能源消納能力提出了更高要求，覆蓋更廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)、面向復(fù)雜負荷預(yù)測的分析能力，是支持能源開發(fā)方式變革的必不可少信息通信環(huán)節(jié)。（2）在能源配置方式變革方面。未來電力系統(tǒng)的生產(chǎn)方式，從發(fā)、用分開的長距離電能配置方式，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艽笠?guī)模輸送和就地平衡相結(jié)合的電能配置模式，電網(wǎng)調(diào)度將向配用電側(cè)延伸，為用戶側(cè)電源及就地消納提供管控支持。能源配置方式的變革要求電網(wǎng)信息通信需要完善用戶側(cè)的接入與終端間信息交互能力，加強通信的實時性，在電網(wǎng)全面數(shù)據(jù)采集、分析的支持下，實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的更加精確的電網(wǎng)調(diào)度新模式。（3）在能源消費變革方面。未來電力系統(tǒng)將徹底改變電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)售的盈利模式，電網(wǎng)成為開放的能源配置和交易平臺，豐富多彩的能源交易業(yè)務(wù)在該平臺上得以實現(xiàn)。電網(wǎng)信息通信需要對未來更加廣泛、實時的雙向電能計量提供支持，同時，必須依托電網(wǎng)信息能力，構(gòu)建能源交易平臺，為能源交易各參與方提供開放、公平的交易環(huán)境，在此基礎(chǔ)上，海量的用電、交易數(shù)據(jù)將成為電網(wǎng)寶貴的資產(chǎn)，對數(shù)據(jù)的挖掘、分析和利用，將成為營銷場景中的最重要的業(yè)務(wù)，形成不可估量的價值。

結(jié)語

電力通信標準化工作對于支撐電力行業(yè)可靠、安全、優(yōu)質(zhì)、智能發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

篇2

作為智能ODN產(chǎn)品通信標準制定的參與者，江蘇亨通光網(wǎng)科技有限公司產(chǎn)品線高級工程師雷非日前在接受《通信產(chǎn)業(yè)報》（網(wǎng)）記者獨家專訪時表示，智能ODN通信標準已經(jīng)陸續(xù)確定下來了，其中設(shè)備類的三個標準已經(jīng)；接口類的六個標準中已有五個通過審查，待。

然而，據(jù)了解，接口類仍有一個通信標準尚未通過審查，有待標準制定和評審部門進一步討論。

技術(shù)方案難分高下

尚未審查通過的這條通信標準是接口類六大標準之一，主要規(guī)定了光纖活動連接器上的智能標簽與插座之間的接口標準。據(jù)介紹，該標準候選方案主要有兩個，分別是插頭簧片方案和插頭金手指方案，它們的優(yōu)劣勢正好形成互補，勢均力敵，但是又不能相互兼容，使得標準制定和評審專家組分歧嚴重，至今未能形成統(tǒng)一意見。

另外，在接口協(xié)議方面也存在爭議。華為、中興等廠商主推的1-wire接口標簽的接口觸點只有兩個，而亨通等廠商主推的I2C接口標簽的接口觸點有四個。

雷非指出，華為方案的優(yōu)勢在于接口觸點少，可靠性高，但是該方案所使用的芯片目前全球僅有一家供應(yīng)商，產(chǎn)量低、成本高，市場吸引力有限；而亨通方案所使用的芯片供應(yīng)商較多，成本不到前者的1/4，而且隨著工藝進步，未來還有更大的下降空間。

事實上，目前制約智能ODN產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要原因之一就是成本過高，如果能夠有效降低成本，對智能ODN產(chǎn)品的推廣是非常有利的。然而從目前國內(nèi)智能ODN產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，盡管產(chǎn)業(yè)鏈希望能夠制定出統(tǒng)一的通信標準，但是由于目前智能ODN廠商眾多，制作方法各異，且均投入了大量資金，因而都希望自己的方案成為通信標準。不過從目前幾大主流方案來看，并沒有哪一個方案具有絕對優(yōu)勢能脫穎而出，從而導(dǎo)致通信標準遲遲無法最終確定。

在雷非看來，標準制定初期不需要設(shè)置更多限制，應(yīng)給予幾大方案平等競爭的機會，最終由市場決定孰優(yōu)孰劣。

其實，在通信行業(yè)，統(tǒng)一標準下存在多技術(shù)方案的案例屢見不鮮。例如，4G通信標準就包括TD-LTE、LTE FDD等多個標準制式。

亨通智能ODN進行時

通信標準不能落地，對國內(nèi)智能ODN產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會產(chǎn)生很大影響。雷非表示，原則上各運營商招標都需要一個技術(shù)規(guī)范，廠商可以根據(jù)運營商的規(guī)范生產(chǎn)供貨，但是廠商還是希望有一個統(tǒng)一的行業(yè)標準來指導(dǎo)生產(chǎn)。

目前，國內(nèi)ODN產(chǎn)業(yè)基本形成兩大陣營，分別是以華為、中興為代表的大型設(shè)備商，以及以亨通為代表的線纜廠商，其中以華為的技術(shù)實力最為強大。在這一背景下，作為該行業(yè)的新兵，亨通沒有選擇與華為正面競爭，而是主推成本較低的I2C接口標簽。而且值得注意的是，在采用該方案的同時，亨通的智能ODN產(chǎn)品還采用了集中控制方案這一設(shè)備架構(gòu)體系。雷非表示，該方案具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、功耗低等特點，在行業(yè)內(nèi)同樣具備很強的競爭力。

目前，亨通正在全力研發(fā)自有的智能ODN產(chǎn)品。據(jù)介紹，該產(chǎn)品由設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器、智能終端三部分組成，其中設(shè)備分成三類，分別是智能光配線架、智能光纜交接箱和智能光纜分纖箱。目前，該產(chǎn)品的硬件部分已經(jīng)研發(fā)完畢，亨通正在研發(fā)其軟件部分，預(yù)計2015年年底開發(fā)完畢。

智能ODN市場需要培育

近兩年來，中國寬帶發(fā)展如火如荼，國內(nèi)智能ODN產(chǎn)業(yè)也一直在進步，但是由于成本過高，并沒有得到運營商大規(guī)模部署。事實上，國內(nèi)三大運營商對智能ODN的態(tài)度始終沒有同步。

據(jù)了解，中國電信對智能ODN一直持觀望態(tài)度，因為中國電信現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)起步較早，運維管理流程較為完善，但是現(xiàn)網(wǎng)光纖基礎(chǔ)設(shè)施存量大，智能化改造成本較高。

中國移動則是智能ODN積極響應(yīng)者。據(jù)悉，隨著大規(guī)模光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，中國移動在今年年初規(guī)劃全年ODN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中有1/3采用智能ODN設(shè)備，而且起標已經(jīng)全部完成，部分地方子公司已經(jīng)進行了設(shè)備招標，然而從目前發(fā)展來看，仍沒有大規(guī)模部署智能ODN。

中國聯(lián)通對智能ODN的態(tài)度一直比較曖昧。盡管現(xiàn)在已經(jīng)開始起標，進行了網(wǎng)絡(luò)測試，但是由于智能ODN成本過高，中國聯(lián)通也沒有實現(xiàn)大規(guī)模部署，不過明年會有FTTH方面的大規(guī)模投資，而ODN則是FTTH中的基礎(chǔ)設(shè)備之一。

篇3

當(dāng)然，它的前提是，只討論大國技術(shù)的抉擇，不涉及行業(yè)管理與政策制度。

1999年，經(jīng)過投票推選，原中國郵電部代表中國政府，向國際電信聯(lián)盟（ITU）提出的TD-SCDMA正式成為第三代國際通信標準。

TD-SCDMA純屬技術(shù)名詞，但在草擬人李世鶴（原郵電部科學(xué)技術(shù)研究院副院長，大唐電信集團首席科學(xué)家）在美國向周寰（原郵電部科技司司長，后調(diào)任大唐電信集團董事長）介紹時，它被賦予了另外一個涵義：超越（Super）CDMA。

CDMA也是國際第三代通信標準，這個由高通公司提出的技術(shù)規(guī)范，是到目前為止，全球通信行業(yè)唯一一個由公司技術(shù)，越過了企業(yè)標準、行業(yè)標準、國家標準，直接一步上升為國際標準的技術(shù)規(guī)范。

CDMA給高通公司帶來的成功，一直延續(xù)到今天。但在4G時代，CDMA將退出主流市場。盡管從CDMA技術(shù)向LTE FDD仍然存在平滑演進途徑，但最佳的平滑演進技術(shù)，仍然屬于WCDMA—由歐洲陣營主導(dǎo)的3G標準。

TD-SCDMA的起步較晚，是無法回避的事實。WCDMA的早期性研究，從1988年就開始了；而CDMA更是起源于第二次世界大戰(zhàn)，高通公司將其引入蜂窩通信技術(shù)領(lǐng)域，并早在1995年就實現(xiàn)商用組網(wǎng)。而TD-SCDMA真正意義上的規(guī)范起草是在1998年，第一個試驗網(wǎng)組建則已經(jīng)是2005年了，還只是由高校研究實驗室所實施。

起步較晚和產(chǎn)業(yè)鏈的滯后，成為TD-SCDMA被業(yè)界詬病的重要原因，中國也為此付出了巨大的代價。即使全球范圍內(nèi)盈利能力最強的中國移動承擔(dān)其建設(shè)和運營，也沒有獲得足夠成功，曾經(jīng)試圖進行的全球化推廣，也舉步維艱。

但這并不妨礙中國通信業(yè)在TDD制式和技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)取得成就的決心。

2010年，在確定由TD-SCDMA延續(xù)的TD-LTE成為第四代國際標準之后，在3G時代感覺彷徨無依、后退無路的中國移動，選擇了大干快上，在4G牌照尚未發(fā)放前，就已在全國范圍內(nèi)，建成了通信史上前所未有的大規(guī)模的“試驗網(wǎng)”：多達20萬個基站。

要知道，美國最大的移動通信運營商Verizon，其3G基站總數(shù)也只有20萬個左右，其4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)號稱大手筆，在2013年部署的LTE基站數(shù)量，也只有5000個左右。

在這個通信技術(shù)標準專利高度分散的時代，通信標準的興衰，看似已經(jīng)失去以舉國之力支撐其發(fā)展的意義。

但事實上，由于電信設(shè)備提供商以運營商合同為主要訴求，所以往往正是這種國家主導(dǎo)的機制，成為電信設(shè)備市場格局與發(fā)展軌跡的決定性因素。

正因如此，我們看到了北電網(wǎng)絡(luò)的破產(chǎn)，美國朗訊科技被來自歐洲的阿爾卡特合并，北美電信設(shè)備商逐漸失去在全球角逐競技的活力。

同樣失去昔日光芒的，還有日本電信設(shè)備商們。因為采取和全世界都不一樣的3G制式，又缺乏如中國市場這般廣闊的容量，使得NEC、富士通、三菱等企業(yè)已成往日煙云。

與此同時，來自中國的華為，成為和全球領(lǐng)頭羊愛立信一爭高下的新貴，而同樣來自中國的中興通訊，也逐步打開了全球化局面。

要知道，包括美國（3.15億）、法國（6400萬）、英國（6300萬）、俄羅斯（1.44億）、日本（1.26億）、德國（8500萬）在內(nèi)，總共也只有不到8億人口，而2013年10月底，中國移動電話總用戶數(shù)已然高達12.16億（以號碼計算）。如此龐大的用戶基數(shù)，成為中國將TD-LTE這一由中國主導(dǎo)的4G標準打入商業(yè)主流，甚至全球主流市場的底氣所在。

篇4

關(guān)鍵詞 動環(huán)；集中；監(jiān)控；樞紐

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0137-02

1 概述

面對分布各地的核心樞紐機房電源室改為無人值守的實際情況，單純依靠傳統(tǒng)的人工輪巡維護方式已經(jīng)無法滿足高質(zhì)量維護的需求。通過動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)故障，提示維護人員采取必要的措施解決問題，大大提高了維護質(zhì)量，成為動力維護一種必要而且有效的手段。

針對鐵通網(wǎng)絡(luò)維護集中化工作要求和目前監(jiān)控手段落后的實際情況，要實現(xiàn)對地市核心通信樞紐機房的動力環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)控，以實現(xiàn)地市網(wǎng)管由7×24h值守向5×8h值守轉(zhuǎn)變，因此，需要新建樞紐機房集中化動力設(shè)備及環(huán)境參數(shù)的集中監(jiān)控系統(tǒng)，對各地市的電源引入、電源設(shè)備、各機房溫濕度環(huán)境、各機房配電柜引入、空調(diào)、蓄電池組等設(shè)備的各種參數(shù)進行實時監(jiān)測，記錄和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，從而保證網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運行，達到落實質(zhì)量戰(zhàn)略，提升管理水平，促進網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提高，支撐網(wǎng)絡(luò)運行良好的目的。

2 系統(tǒng)組成與范圍

一般一個地區(qū)建設(shè)一個三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（監(jiān)控單元SU，區(qū)域監(jiān)控中心SS，地區(qū)監(jiān)控中心SC），河北鐵通全省11個地市分公司，共計57個核心樞紐機房需要納入集中監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)由以下3部分組成如圖1所示。

1）接入層部分：每處樞紐樓作為一個或幾個監(jiān)控點，包括實現(xiàn)采樣、采集、預(yù)處理及接入的設(shè)備或器件（包括智能設(shè)備接入、非智能設(shè)備采集、環(huán)境量采集、圖像等）。

2）傳輸層部分：機房（SU）與監(jiān)控中心（SC或SS）之間的監(jiān)控系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)必須與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)分離，形成獨立的監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡(luò)。傳輸網(wǎng)絡(luò)可靈活采用采用既有IP傳輸（MPLS VPN）。

3）業(yè)務(wù)層部分：省中心采用本地網(wǎng)SC，包括監(jiān)控所需的軟硬件，地市監(jiān)控終端（PC），系統(tǒng)與省監(jiān)控管理中心（PSC）平臺的接口。監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部以及監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控對象、與其他系統(tǒng)之間接口的定義（A接口、B接口、C接口、D接口）遵循YD/T 1363-2005.1要求。

每個樞紐樓定義為1個或幾個監(jiān)控單元（SU），安裝1套或幾套采集接入設(shè)備和若干傳感器、變送器、采集器、f議轉(zhuǎn)換器等，用以實現(xiàn)對電源、空調(diào)、環(huán)境量等監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)采集，并向監(jiān)控對象發(fā)出控制命令；1臺傳輸接入設(shè)備，用以將采集到的數(shù)據(jù)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心（SC或SS），并接收監(jiān)控中心發(fā)出的命令，傳給采集接入設(shè)備。在實際應(yīng)用中，也可將采集接入功能集成于傳輸接入設(shè)備中，或?qū)鬏斏下?lián)功能集成于采集接入設(shè)備上。

電源機房要監(jiān)控全部動力環(huán)境參數(shù)，電池室、總配室可只監(jiān)控環(huán)境參數(shù)，其他機房監(jiān)控直流電源參數(shù)和環(huán)境參數(shù)。提供GSM短信發(fā)送設(shè)備，由系統(tǒng)根據(jù)告警級別、內(nèi)容進行自動短信發(fā)送。

3 系統(tǒng)性能要求

基站內(nèi)所有監(jiān)控系統(tǒng)硬件應(yīng)能滿足下列工作環(huán)境要求：工作溫度：-10℃～+50℃；相對濕度：0%～95%RH（+20℃）；海拔高度：≤2 000m。

系統(tǒng)遙測精度要求為：直流電壓測量相對誤差應(yīng)≤0.5%，蓄電池2V單體電壓測量絕對誤差應(yīng)≤5mV，12V單體電池電壓測量絕對誤差應(yīng)≤20mV，其他電量測量相對誤差應(yīng)≤2%；非電量測量相對誤差應(yīng)≤5%，其中當(dāng)被測溫度≤20℃時，溫度測量絕對誤差應(yīng)≤1℃。

監(jiān)控系統(tǒng)硬件可靠性指標MTBF應(yīng)不低于100 000h，MTTR應(yīng)小于0.5h，整個系統(tǒng)的MTBF應(yīng)不低于20 000h。

4 告警的處理

處理告警是集中監(jiān)控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，處理的快慢直接影響設(shè)備安全。當(dāng)一系列相關(guān)聯(lián)的告警信息同時（或先后）出現(xiàn)時，只顯示關(guān)鍵告警信息（父告警，如市電停電），而將其余關(guān)聯(lián)告警信息（子告警，如整流器告警、蓄電池電壓低等）進行過濾（不顯示或以提示方式顯示）；被過濾的告警仍可以被查詢、統(tǒng)計，但應(yīng)作為系統(tǒng)提示性事件處理。當(dāng)對父告警信息進行確認時，系統(tǒng)能同時對子告警信息進行自動確認；也可選擇只確認父告警，或僅對部分子告警進行確認。當(dāng)父告警恢復(fù)后，子告警通常會自動恢復(fù)。

根據(jù)告警等級和內(nèi)容設(shè)置，當(dāng)特定告警發(fā)生時，系統(tǒng)可自動撥打預(yù)設(shè)電話（固定電話、手機等均可），播放語音告警信息。支持GSM/CDMA短信告警功能；可按告警等級和內(nèi)容、按區(qū)域及監(jiān)控局向、按單個特定告警信號等方式配置短信告警；可自定義短信格式、內(nèi)容；可接收短信回復(fù)確認。

此監(jiān)控項目實現(xiàn)了河北鐵通全省樞紐機房動環(huán)信息監(jiān)控集中化，進一步提升河北鐵通網(wǎng)絡(luò)的集中化和專業(yè)化管理水平，釋放的人力資源，提高運營效率。

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篇5

關(guān)鍵字:嵌入式;低功耗;網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號:TP212文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 09-0000-02

Embedded Low-power Wireless Sensor Network

Yang Yuhong

(Heilongjiang Institute of Architectural Technology,Harbin150000,China)

Abstract:Wireless sensor network is an integration of sensor technology,computer technology and wireless communication technology of the twenty-first century communications network has great value and important research value.Wireless sensor network consists a large number of integrated sensors,data processing unit and the wireless communication module node through self-organization structure,environmental information can be timely and effective manner through the network to transmit to the receiver.As the energy of the node power supply unit with limited and difficult to change,the energy consumption of a wireless sensor network,the core of the problem.There are two ways to solve the problem:One is to increase the energy supply;second is through the low-power design techniques to improve the energy efficiency of the network.However,due to increased energy supply bottlenecks,improve the energy efficiency of the network to extend the network lifetime is the solution to the problem.

Keywords:Embedded;Low-power;Network protocol;Wireless sensor networks

一、研究意義

近年來隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、微機電系統(tǒng)技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展,具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器開始出現(xiàn),這些微型傳感器通過組網(wǎng)構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠協(xié)同實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息,并對這些信息進行處理,獲得詳盡而準確的信息,傳送給需要這些信息的用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境與軍事監(jiān)控,地震與氣候預(yù)測、地下、深水以及外層空間探索等許多方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。可以說無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是信息感知和采集的一場革命,是21世紀最重要的技術(shù)之一。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集中的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)以及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種技術(shù)領(lǐng)域,通過各類集成化的微型傳感器對目標信息進行實時監(jiān)測,通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息,并發(fā)送給終端用戶。人們可以通過傳感器網(wǎng)絡(luò)直接感知客觀世界,從而極大地擴展了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的功能和人類認識世界的能力

二、IEEE802.15.4/ZigBee標準概述

為了滿足低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)的要求,任務(wù)就是開發(fā)一個低數(shù)據(jù)速率WPAN(LR-WPAN,Low Rate wireless Personal Area Network)標準。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用目標多種多樣,這要求IEEE 802.15.4標準要非常靈活,應(yīng)能夠支持個人工作空間中無限多種可能的應(yīng)用需求。

三、協(xié)議架構(gòu)

ZigBee標準定義了一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,這種協(xié)議能夠確保無線設(shè)備在低成本、低功耗和低數(shù)據(jù)速率網(wǎng)絡(luò)中的互操作性。ZigBee協(xié)議棧構(gòu)建在IEEE 802.15.4標準基礎(chǔ)之上,IEEE 802.15.4標準定義了物理層(PHY)和媒體訪問控制層(MAC),PHY和MAC層定義了射頻以及相鄰的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通訊標準;ZigBee聯(lián)盟則定義了ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)和安全服務(wù)層的標準。ZigBee協(xié)議棧的每層為其上層提供一套服務(wù)功能:數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),管理實體提供其他服務(wù)。每個服務(wù)實體和上層之間的接口稱作“服務(wù)訪問電(SAP)”,通過SAP交換一組服務(wù)原語為上層提供相關(guān)的服務(wù)功能。

物理層提供兩類服務(wù):物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù)。PHY層功能包括無線收發(fā)信機的開啟和關(guān)閉、能量檢測(ED)、鏈路質(zhì)量指示(LQI)、信道評估(CCA)和通過物理媒體收發(fā)數(shù)據(jù)包。

MAC層提供MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)和MAC層管理服務(wù),其主要功能包括采用CSMA/CA進行信道訪問控制、信標幀發(fā)送、同步服務(wù)和提供MAC層可靠傳輸機制。

網(wǎng)絡(luò)層提供設(shè)備加入/退出網(wǎng)絡(luò)的機制、幀安全機制、路由發(fā)現(xiàn)以及維護機制。ZigBee協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)層還負責(zé)新網(wǎng)絡(luò)并為新關(guān)聯(lián)的設(shè)備分配地址。

應(yīng)用層包括應(yīng)用支持子層(APS)、ZigBe設(shè)備對象(ZDO)以及設(shè)備商自定義的應(yīng)用對象。APS子層負責(zé)維護綁定列表,根據(jù)設(shè)備的服務(wù)和需求對設(shè)備進行匹配,并在綁定的設(shè)備之間傳遞信息。ZDO負責(zé)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備并明確其提供的應(yīng)用服務(wù)。

四、MAC層規(guī)范

介質(zhì)訪問控制(MAC)層是物理層上面的第一層,因此,MAC協(xié)議的性能受到物理層的強烈影響。MAC協(xié)議的主要任務(wù)是解決無線信道的合理共享,通常要保證某些特定的性能或應(yīng)用相關(guān)的性能得到滿足,這包括一些傳統(tǒng)的性能準則,例如延遲、吞吐量和公平性等。而對于WSN網(wǎng)絡(luò)來說,能量消耗問題更為重要。

(一)信道訪問機制

1.信道的時段分配。

PAN中的協(xié)調(diào)器可選用超幀結(jié)構(gòu)來對信道進行劃分。超幀通過發(fā)送的信標幀來標定,并且一個超幀可分為活動區(qū)和非活動區(qū)兩部分。超幀活動區(qū)間由三部分構(gòu)成:信標、競爭訪問機制(CAP)和無競爭周期(CFP)。協(xié)調(diào)器只在活動區(qū)間才和PAN交互信息,而在非活動區(qū)間則處于低功耗的睡眠模式。信標幀在時隙0開始時發(fā)送,不使用CSMA機制,信標之后就是CAP,如果存在CFP,則CFP緊跟在CAP之后直到活動區(qū)間結(jié)束。CFP由所分配的GTS構(gòu)成。除了確認幀和緊跟在數(shù)據(jù)請求命令確認之后的數(shù)據(jù)幀外,在CAP內(nèi)傳輸所有其他幀都需要采用時隙CSMA-CA機制來訪問信道。在CAP內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備必須保證其事務(wù)(包括接收確認幀)在CAP結(jié)束前一個幀間隔(IFS)完成,否則事務(wù)就需要推遲到下一個超幀的CAP中處理。MAC命令幀總是在CAP內(nèi)發(fā)送的。

2.CSMA-CA算法。

除了緊隨數(shù)據(jù)請求命令的確認之后能夠馬上發(fā)送的幀,在CAP內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)幀和MAC命令幀之前都需要使用CSMA-CA算法來訪問信道。信標幀、確認幀和CFP內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀不需要使用CSMA-CA算法。

在使用信標的PAN中,MAC層采用時隙型CSMA-CA算法在CAP內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。相反,如果在不使用信標的PAN中,或在使用信標的PAN中無法定位信標,則MAC層采用非時隙CSMA-CA算法。兩種形式的CSMA-CA算法的時間計算都以“退避周期”作為時間單位,可以理解位將整個CAP時段離散劃分成多個退避周期,然后CSMA-CA里面的所有時間長度都以多少個退避周期來度量。

在時隙CSMA-CA算法中,PAN每個設(shè)備退避周期的邊界都應(yīng)該與PAN協(xié)調(diào)器超幀時隙的邊界對齊,即每個設(shè)備的第一個退避周期的開始位置總是和信標的開始位置對齊的。使用時隙CSMA-CA算法時,MAC層應(yīng)保證物理層的所有發(fā)送開始于退避周期的邊界處;使用非時隙CSMA-CA算法時,PAN中一個設(shè)備的退避周期在時間上與任何其他設(shè)備的退避周期是不相關(guān)的。

為減少沖突以提高整個網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,有兩種特殊情況是不采用CSMA-CA算法進行發(fā)送的,一是應(yīng)答幀,另一個是緊接在數(shù)據(jù)請求幀之后的數(shù)據(jù)幀。它們可以直接發(fā)送。

(二)MAC層幀結(jié)構(gòu)

MAC層幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標是在保持低復(fù)雜度的前提下實現(xiàn)在噪聲信道上的可靠數(shù)據(jù)傳輸。所有的MAC幀由以下三部分組成:

幀頭(MHR,MAC header)包括幀控制字段、幀序列號、地址信息域和附加安全頭部。

MCPS-SAP支持在兩個SSCS實體之間的數(shù)據(jù)傳輸。MAC子層的管理服務(wù)主要體現(xiàn)在:PAN的建立與維護、關(guān)聯(lián)請求與取消、與協(xié)調(diào)器的同步、數(shù)據(jù)的間接傳輸、GTS的分配與管理、幀安全及安全套件和MAC子層PIB的維護方面。

五、網(wǎng)絡(luò)層規(guī)范

ISO定義的開放式系統(tǒng)互連模型指出網(wǎng)絡(luò)層:“通過網(wǎng)絡(luò)連接在兩個傳輸層實體之間提供函數(shù)化的和過程化的方法來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)據(jù)單元的交換,使傳輸層實體不必考慮路由和交換問題”。網(wǎng)絡(luò)層控制網(wǎng)絡(luò)的運作,負責(zé)路由數(shù)據(jù)包,還完成流量控制功能。

(一)網(wǎng)絡(luò)層幀格式

一個NWK幀(即NPDU)由兩個基本部分組成:NWK頭和NWK有效負載。NWK頭部分包含幀控制、地址和序號信息;NWK有效負載部分包含的信息因幀類型的不同而不同,它是可變長度的。NWK頭中的字段按固定的順序排列,但不是每個NWK幀都包含完整的地址和序號信息字段。

(二)網(wǎng)絡(luò)層功能實現(xiàn)

ZigBee標準確定了ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的三種設(shè)備:ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee路由器和ZigBee終端設(shè)備。每個網(wǎng)絡(luò)都必須包括一臺ZigBee協(xié)調(diào)器,負責(zé)建立并啟動一個網(wǎng)絡(luò),其中包括選擇合適的射頻信道、唯一的網(wǎng)絡(luò)標識符等一系列操作。ZigBee路由器作為遠程設(shè)備之間的中繼器來進行通信,能夠用來拓展網(wǎng)絡(luò)的范圍,負責(zé)搜尋網(wǎng)絡(luò)路徑在任意兩個設(shè)備之間建立端到端的傳輸。ZigBee終端設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點,負責(zé)數(shù)據(jù)采集。

六、應(yīng)用層規(guī)范簡介

ZigBee應(yīng)用層有三個組成部分:應(yīng)用支持(APS)子層、ZigBee設(shè)備對象(ZDO)和制造商定義的應(yīng)用對象。APS子層只要負責(zé)以下方面:維護綁定表,從而實現(xiàn)兩個匹配設(shè)備之間的需求和服務(wù),以及在兩個綁定的設(shè)備之間傳輸信息。ZDO的主要職能包括定義網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的角色是ZigBee coordinator、ZigBee router還是End device,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備并且判定這些設(shè)備提供何種服務(wù),初始化和相應(yīng)綁定請求,并保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信安全。

APS通過ZDO和制造商定義的應(yīng)用對象所使用的通用服務(wù)集在NWK層和APL之間提供了接口,其接口功能是通過ZDO和廠商定義的應(yīng)用對象都可以使用的一組服務(wù)來實現(xiàn)的。該服務(wù)由兩個實體實現(xiàn):APS數(shù)據(jù)實體(APSDE,APS Data Entity)和APS管理實體(APSME,APS Management Entity)。APSDE提供在同一網(wǎng)絡(luò)中兩個和多個設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

七、小結(jié)

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,最關(guān)鍵的技術(shù)是實現(xiàn)節(jié)點間的通信。低成本、低功耗、應(yīng)用簡單的IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的誕生為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及大量基于微控制器的應(yīng)用提供了互聯(lián)互通的國際標準,也為這些應(yīng)用及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一個契機。

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