數字通訊原理論文

　　數字通訊是通訊技術的主要技術之一，其實現了通訊訊號的轉換，多應用在訊號輸入和輸出的環節中。下文是小編為大家整理的關於的範文，歡迎大家閱讀參考!

　　篇1

　　數字式通訊管理機的可靠通訊方法研究

　　【摘 要】在電力、能源與化工等自動化工業控制領域中，現有技術工業控制監控系統與智慧電子裝置***IED***之間的通訊組網方式是：將一定數量的智慧電子裝置串接為一組作為一個通訊匯流排，然後將該通訊匯流排連線到通訊管理機的通訊採集埠進行該通訊總線上各智慧電子裝置的資料採集，這種傳統通訊方式當匯流排因故中斷後，尤其當重要監控智慧電子裝置的通訊中斷後，對整個工業控制系統的可靠穩定執行造成極大影響。本研究旨在避免上述現有技術的不足之處，對現有技術工業控制系統中智慧電子裝置通訊網路組態進行改進，提出一種通訊穩定可靠、相容性強的智慧電子裝置可靠通訊的方法。

　　【關鍵詞】通訊管理機;菊花鏈冗餘;雙埠冗餘;雙協議冗餘

　　一、背景技術

　　在電力、能源與化工等自動化工業控制領域中，現有技術工業控制監控系統與智慧電子裝置***IED***之間的通訊組網方式是：將一定數量的智慧電子裝置串接為一組作為一個通訊匯流排，然後將該通訊匯流排連線到通訊管理機的通訊採集埠進行該通訊總線上各智慧電子裝置的資料採集，這種單通訊埠獨立匯流排執行的方式，常常由於通訊匯流排因故斷開後，導致該通訊埠上連線的所有智慧電子裝置通訊的中斷。如圖1所示，圖中各字母含義如下：

　　LANx，表示通訊管理機的第幾個乙太網口，如LAN1表示第一個乙太網口;

　　Px，表示通訊管理機的通訊串列埠編號，如P1表示第一個串列埠;

　　IEDxy，表示第幾個總線上的第幾個智慧電子裝置，如IED11表示匯流排1上的第1個智慧電子裝置;IED2n則表示匯流排2上的第n個智慧電子裝置;

　　Prx，表示埠協議，如Pr1表示埠協議1。

　　智慧電子裝置都是通過獨立序列匯流排連線通過通訊埠連線到通訊管理機上的，各匯流排之間沒有通訊，由於採用的是單協議單埠的通訊方式，當匯流排因故中斷後，尤其當重要監控智慧電子裝置的通訊中斷後，對整個工業控制系統的可靠穩定執行造成極大影響。

　　另外，如果通訊總線上各個智慧電子裝置有兩個不同通訊協議埠時，由於通訊協議不統一，導致通訊組網時難以將對不同通訊協議的智慧電子裝置採集到的資料進行整合，而只能採取接入其中一個協議埠的方案，這樣，就使得不同通訊協議埠的智慧電子裝置不能接入到一個通訊總線上來，導致相容性太差，且浪費了智慧電子裝置的資源。

　　二、原理研究

　　本研究旨在避免上述現有技術的不足之處，對現有技術工業控制系統中智慧電子裝置通訊網路組態進行改進，提出一種通訊穩定可靠、相容性強的智慧電子裝置可靠通訊的方法。

　　為實現本研究目的，提出一種智慧電子裝置可靠通訊的方法，智慧電子裝置監控網路包括後臺監控系統、交換機、通訊管理機和智慧電子裝置子網路;所述智慧電子裝置子網路包括至少一個智慧電子裝置IED;所述智慧電子裝置IED包括單協議埠裝置和雙協議埠裝置;尤其是，所述通訊管理機包括至少兩個通訊埠;所述後臺監控系統和所述智慧電子裝置子網路之間可靠通訊的方法包括如下步驟：

　　1、採集準備監控的所述智慧電子裝置子網路中智慧電子裝置IED的基本資訊;

　　2、將確定被監控的智慧電子裝置組成智慧電子裝置子網路，並將該智慧電子裝置子網路和所述通訊管理機的通訊埠連線;

　　3、根據步驟1中所述智慧電子裝置子網路中智慧電子裝置IED的基本資訊來確定監控網路的裝置組態;

　　4、建立包括監控網路裝置組態資訊的通訊網路工程檔案;

　　5、將步驟4所述的通訊網路工程檔案配置完成後即可生成通訊管理機主程式，根據監控網路的裝置組態確定監控網路的資料冗餘方式。所述的通訊埠為通訊管理機上的串列埠。

　　步驟1所述的採集準備監控的所述智慧電子裝置子網路中智慧電子裝置IED的基本資訊，包括採集所述智慧電子裝置子網路中智慧電子裝置IED的識別符號ID及其可執行的通訊協議、智慧電子裝置的數量、智慧電子裝置的重要程度。

　　步驟2所述的智慧電子裝置子網路連線方式為線型、星型、環網或菊花鏈式。所述的通訊管理機為兩個以上時，各通訊管理機之間用UDP方式連線進行資料交換、資料同步或切換控制。

　　步驟3所述確定監控網路的裝置組態包括如下步驟：如果所述智慧電子裝置子網路中智慧電子裝置IED均為單協議埠裝置，就採用通訊埠冗餘的方式;如果所述智慧電子裝置子網路中智慧電子裝置IED均為雙協議埠裝置，就採用協議冗餘或埠協議混合冗餘方式;根據所述智慧電子裝置子網路中智慧電子裝置IED數量及其監控的重要程度確定通訊管理機冗餘方式。

　　所述通訊埠冗餘是將通訊管理機上的通訊埠根據主/從通訊埠的先後順序進行通訊埠的通訊冗餘定義;所述協議冗餘是將所述具有雙協議埠的智慧電子裝置IED根據協議口的主/從協議口先後順序進行通訊冗餘定義;所述通訊管理機冗餘是為監控網路配置兩臺以上的通訊管理機來連線所述智慧電子裝置子網路。

　　步驟4所述的監控網路裝置組態資訊包括智慧電子裝置子網路資訊、通訊管理機資訊、通訊管理機通訊埠資訊、通訊埠執行的通訊協議和設定通訊管理機通訊埠的冗餘關係。

　　步驟5所述的監控網路的資料冗餘方式包括：單通訊管理機雙通訊埠冗餘方式、單管理機雙協議冗餘方式、雙通訊管理機雙通訊埠冗餘、雙通訊管理機雙協議冗餘和雙通訊管理機雙協議雙通訊埠冗餘方式。

　　與現有技術相比較，本研究具有以下有益效果：

　　1、智慧電子裝置和後臺監控系統通訊穩定可靠;本研究改變了現有技術智慧電子裝置通訊組網方式，將通訊管理機通訊埠的採集的資料進行冗餘處理，採用了單管理機雙埠冗餘、單管理機雙協議冗餘、雙管理機雙埠冗餘、雙管理機雙協議冗餘或雙管理機雙埠雙協議的冗餘模式，這種有效地組網策略和裝置組態，將智慧電子裝置按照通訊埠冗餘的方式擴充套件了智慧電子裝置和通訊管理機的通訊鏈路，形成了裝置通訊的熱備份，保證了智慧電子裝置和後臺監控系統通訊的可靠穩定。

　　2、相容性強;現有技術智慧電子裝置網路只能接入相同協議的智慧電子裝置，本研究為智慧電子裝置定義了兩套引數，組成埠協議冗餘模式，可以將具有兩個協議埠的智慧電子裝置同時接入同一通訊網路，使得任何種類的智慧電子裝置都能接入網路，相容性更強。

　　三、方案實施

　　具體實施方式 以下結合附圖所示之優選實施例作進一步詳述。根據工程實際情況，首先需要對準備建立通訊監控的智慧電子裝置進行基本資訊整理***包括採集的點及執行的通訊協議***，確立智慧電子裝置的組網方案。基本原則是：如果智慧電子裝置只有一個通訊協議口，那麼就採取埠主/從冗餘的方式;如果智慧電子裝置支援兩個協議埠，那麼就需要考慮埠協議冗餘或雙埠雙協議冗餘方式。另外，根據智慧電子裝置數量的多少及監控的重要程度，確定需要的管理機數量及管理機冗餘的方式。在工程設計中，針對不同的使用情況，將通訊管理機進行靈活的組網，可以配置為單管理機雙埠冗餘、單管理機雙協議冗餘、雙管理機雙埠冗餘、雙管理機雙協議冗餘、雙管理機雙協議雙埠冗餘的資料冗餘組網方式。

　　按照上述工程中的實際情況，本研究可有多個實施例，下面根據資料冗餘組網方式來對實施例進行描述。

　　實施例一：單管理機雙埠冗餘組網方式。

　　該組網方式將智慧電子裝置IED串接在一起，引出的兩根主幹線分別接到通訊管理機的兩個通訊串列埠上。通訊管理機的兩通訊串列埠是主/從工作方式，兩通訊串列埠不同時工作，分為工作口和備用口，工作口具備收發許可權，備用口無傳送許可權，處於埠資料流檢測狀態。當工作埠無資料流時，具備傳送許可權的工作埠停止傳送資料，將許可權交給備用口，由備用口啟動傳送許可權。P1口的主幹線因故斷開後，作為備用口德P2口不能檢測到埠的資料流，此時，P1口主動停止本埠的報文傳送，P2口停止資料流檢測接受傳送許可權，改由P2口去完成智慧電子裝置的通訊。這樣，當其中一個通訊主幹線因故斷開後，就可以很快地由備用埠進行通訊管理，保證了智慧電子裝置和後臺監控系統通訊的實時可靠。

　　實施例二：單管理機雙協議埠冗餘組網方式。

　　該組網方式的通訊主幹線同樣有兩路網路分支，不同的是兩路網路分支所執行的通訊協議可以不同，分主從協議口，每個智慧電子裝置資訊點包含兩套引數分別對應不同的兩種協議，智慧電子裝置兩個協議埠正常時都處於收發狀態，但只有主協議口可以完成引數設定或控制及事件處理，並且每一智慧電子裝置兩協議埠控制權限可以互動。當工作埠所有智慧電子裝置通訊都中斷後，則控制權限交給冗餘協議埠完成。如果某智慧電子裝置其中一個協議埠通訊中斷後，也可由該智慧電子裝置的另一個協議埠去完成通訊。當協議口P1的Pr1協議掛接的所有智慧電子裝置通訊中斷後，則可以通過協議埠P2的Pr2協議繼續進行通訊;如果智慧電子裝置IED11的Pr1協議埠故障不能通訊中斷後，IED11的資訊採集由Pr2協議口通過P2埠去完成。這樣解決了智慧電子裝置雙協議不能同時接入的問題。

　　實施例三：雙管理機雙埠冗餘組網方式。

　　該組網方式由兩臺通訊管理機組成，也即雙管理機方式;該組網方式將智慧電子裝置IED串接在一起，通訊主幹線同實施例一相同，也有兩路網路分支，但是兩路網路分支分別接入到兩臺通訊管理機通訊埠上，通訊管理機之間用UDP方式連線進行資料交換、資料同步或切換控制。在該種方式下，兩通訊管理機的智慧電子裝置資訊點完全一致，採用熱備份工作方式，可完成對多客戶端進行資料資訊的轉發，兩臺通訊管理機都可以進行資訊轉發。

　　通過以上四種埠型別的邏輯優先許可權的判斷，然後以UDP資訊同步的方式互動兩通訊管理機的資訊，以達到兩通訊管理機間不同埠型別的報文收發及控制權限的管理。兩通訊管理機的遙測、遙脈以變化率方式同步，事件、遙信變位和控制命令則實時同步。這樣有效地控制了網路流量，又由於兩通訊管理機間是以非連線的UDP方式進行資訊同步，可以很好地提高實時性，同時也起到了可靠通訊的目的。

　　通過以上五種實施例的組網方式，智慧電子裝置的通訊組網方式確定後，就需要配置該工程的裝置組態。在應用中，先建立一個工程檔案，以後該工程的裝置組態資訊都在該工程目錄中，然後在該工程節點下新增需要的通訊管理機，再為各通訊管理機新增通訊串列埠，並設定串列埠執行的通訊協議，接著設定通訊管理機串列埠間的冗餘關係***埠冗餘或協議冗餘***。

　　這樣，基本的組網策略就配置完成了。剩下的工作就是為通訊管理機的通訊口新增智慧電子裝置及裝置採集的資訊點。當智慧電子裝置的資訊點新增完成後，再為轉發協議埠新增需要轉發的資訊點。如果是雙通訊管理機冗餘方式，還需要配置好完成資料同步的乙太網埠的IP地址，這是完成雙通訊管理機冗餘的關鍵。這些配置都完成後，就可以生成通訊管理機執行所需的裝置配置檔案，然後下載到通訊管理機，引導通訊管理機協議程式執行，進行配置檔案正確性的基本檢測。

　　當通訊管理機的裝置配置檔案檢測正確後，根據前面確定的組網方案，就需要搭建整個網路的組網平臺。這時需要完成的工作是：連線智慧電子裝置的串列埠通訊線至對應的通訊管理機通訊埠;將智慧電子管理機的乙太網口連至相應的交換機，並與轉發監控端後臺或遠方排程連線起來。

　　四、結論

　　上述數字式通訊管理機的通訊方案的研究，提出了一種可靠性通訊的解決方法，能適應各種組網應用的可靠性要求，並已獲得了國家發明專利。該方法已廣泛應用於公司電力自動化工程的實施，執行穩定，贏得了使用者的一直好評。

　　篇2

　　數字通訊技術的優勢解析

　　摘 要：數字通訊是通訊技術的主要技術之一，其實現了通訊訊號的轉換，多應用在訊號輸入和輸出的環節中。在通訊技術中使用數字通訊技術是其他同類技術所不能比擬的，因為其能夠表現出更多的應用優勢，並且在未來數字通訊技術還將會有更大的發展，為提高通訊工程的執行效率做出更大貢獻。現本文就在分析數字通訊技術的主要應用體現的基礎上，來分析數字通訊的應用優勢，並探討其未來的發展趨勢。

　　關鍵詞：通訊技術;數字通訊;優勢;發展趨勢

　　數字技術和通訊技術都是新時期下主要的高科技先進技術，在提升資料資訊傳遞速度，增大資訊載體傳輸範圍的基礎上有著非常積極作用，尤其是在將數字技術和通訊技術結合在一起後所形成的數字通訊，更是掀起了通訊領域的一場革命，促使了現代通訊事業的發展。那麼在實際的工程中，數字通訊技術是如何實現的，其應用優勢又有哪些?以下本文就對這些問題進行解析。

　　1、數字通訊技術的實現

　　所謂數字通訊，就是指在計算機程式設計技術的基礎上，利用二進位制演算法對資訊進行數字處理，使其成為以“0”和“1”為主要形式的數字訊號，再將這些訊號傳輸出去。當這些訊號達到傳輸的另一端時，該端接收器就會感應到並接收這些訊號，然後再通過解碼器將數字訊號轉換為正常資訊，從而完成資訊傳輸。這種數字通訊方式只需要進行兩道工序就可以完成資訊傳遞，簡便易行，具有其他通訊技術所不具備的特性。

　　自數字通訊技術被應用在通訊行業以後，給其帶來了巨大的變革，為通訊行業的發展指出了新的發展方向。數字通訊技術的應用提高了資訊的傳輸速度，更是為人們傳遞資訊帶來了更方便的技術手段。具體來講，數字通訊是建立在數字技術基礎上的，其要求資訊源、資訊接收器、資訊傳送器以及資訊傳播媒介都要實現數字化，並通過的一定的數字除錯來最終實現數字通訊。

　　在對資訊源進行數字化處理時，採用量化的技術方法，對資訊源進行壓縮處理，但不破壞其原本的特性，使其能夠正常識別。而在接收器方，接收到數字訊號之後要進行解碼處理，解碼技術的可靠性與否，決定著資訊傳遞的質量。因為解碼中可能會出現錯碼，錯碼越多，資訊失真率越高。因此在對數字通訊技術進行完善優化時，要注重降低解位元速率。

　　2、數字通訊技術的應用優勢分析

　　2.1擴寬了資訊接受者的範圍。

　　與其他通訊技術相比，數字通訊的應用範圍更廣，因為其不需要特殊的裝置。只要接受者有接收裝置，就可以實現數字通訊。也就是說，只要具備了接收器、傳送器與傳輸媒介，在任何的地方的任何人都可以利用數字通訊來實現資訊傳遞和傳送。並且接收訊號時，可以由人來操作，也可以由機器操作，還可以實現人與機器的互相傳輸。值得一提的，在數字通訊中，不管是人是物，也不管是資訊的發出或接收，資訊的安全性都是可以得到保證的。其所具備的這些特點，不但使其在更寬的範圍內實現資訊傳遞，還能夠保證資訊的安全，這無疑是其最主要的應用優勢之一。

　　2.2通訊質量得到了一定的保證。

　　一是數字通訊的裝置比較簡單，而且傳播資訊的頻道比較窄，因此，在傳輸的過程中能避免一些干擾因素，不像模擬訊號容易受到其他訊號的干擾，而數字訊號就不容易出現這種情況，從而保證了通訊的質量和效果二是就算資訊在距離較遠的兩個地方進行傳輸，其資訊的質量也能得到保證，這是因為數字技術採用的技術能在傳輸的過程中將遠距離傳輸引起的雜音進行消除，在消除後還能繼續保持傳輸的形式，而且如果雜音積累到一定的程度，也能進行自動的清楚，從而保證了通訊資訊到達被接受者那裡時資訊的清晰度和質量。

　　2.3數字通訊技術能讓訊號更加容易分流。

　　由於數字訊號只有兩種形式，比較簡單，加上具有對訊號的除錯比較方面，裝置的可靠性較高的優點，因此，能讓資訊很容易進行分流。分流措施只需要在其訊號接收器或是傳送器的終端器和類比電路之間加一個接收器即可，這樣就能在己有的類比電路上進行新的資訊傳輸。

　　2.4數字通訊技術的保密性較好。

　　現階段隨著社會生產和經濟的發展，資訊變得越來越重要，因此，對資訊在傳輸過程中保密性要求也提高了，因此，像光通訊等場合，數字通訊成為了比較熱門的選擇這是因為數字訊號不像無限電波，只要接受的終端和傳送的終端連線好，都可以收到所傳播的內容，因此，資訊很容易被盜用，但數字通訊是依靠編碼器來進行傳輸，必須要經過解碼的程式才能獲取資訊的內容，這樣就能在一定程度上保護了資訊的內容。另外數字訊號還可以進行加密，而且這種加密方式是通過一些簡單的加減等運算，再通過一定的規律加入到加密程式中，從而完成了傳輸資訊的加密程式，也進一步保障了資訊傳播過程中的隱蔽性和保密性。

　　2.5數字通訊裝置的整合性較高。

　　數字通訊的裝置將以往需要的眾多裝置都集中到一個裝置上，較之前的裝置而言從體積上看大大減小了原有裝置的體積，提高了裝置的輕便性，另外從整體效率上來看還減少了裝置的耗能，節省成本，除此之外裝置的使用壽命也大大提高。

　　2.6數字通訊使用比較靈活。這裡的靈活性主要體現能與計算機想連線，因為都是採用“0”和“1”進行程式的運作，因此，與計算機聯合起來使用，藉助計算機的優勢，給傳輸的圖片、電報、語音或是其他文字性的資訊都帶來了一定的便捷性，也促使了數字通訊開展其他相關業務，比如朝更加智慧化的方向發展。

　　3、數字通訊技術的發展趨勢

　　數字通訊技術在未來的發展中，還將會在更多的領域中發揮應用，因此其也需要進一步的創新完善。當前的數字通訊主要是以短波傳輸為主，今後需要朝著數字衛星通訊、光纖通訊、微波通訊等方向發展。數字衛星通訊，這將來以後各個國家需要加強使用的領域之一;光纖通訊，這種通訊方式在國外使用的較多，我國也在慢慢的涉入，這也是我國通訊技術需要發展的方向之一;微波通訊。由於數字通訊技術具有無可比擬的優越性，需要加強對其的應用和發展根據現階段資訊發展步伐以及人們對資訊傳遞的要求，以後數字通訊將要在使用裝置上更加輕小、更加智慧化方面發展;在使用範圍方面開闢更為廣闊的應用市場，進行多網路的融合;在資訊傳遞方面向著更高的保密性、高精度以及寬頻率的方向發展。

　　4、結語

　　綜上所述，數字通訊技術在通訊行業領域有著不可取代的重要應用地位，其在通訊行業中所發揮的作用是非常明顯的，其應用的優越性也是大家有目共睹的。相信在未來的發展中，數字通訊技術還將會在通訊領域發揮更大的作用和功能，促進通訊事業的數字化發展。

　　參考文獻

　　[1] 裴延峰. 通訊技術中數字通訊的優勢解析[J]. 科技資訊. 2013***30***

　　[2] 林廣青. 軟交換及其在行動通訊網路中的應用[J]. 科技資訊. 2009***15***

　　[3] 常詠梅. 電力線通訊技術及其發展趨勢[J]. 中國電化教育. 2004***11***