遠動網(wǎng)絡通信可靠性原理分析

　　當前還沒有一套完善的、可以對多種需求進行滿足的網(wǎng)絡QoS體系結(jié)構被應用在電力系統(tǒng)的遠動通信網(wǎng)絡中。下面是小編搜集整理的遠動網(wǎng)絡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)絡方式的遠動通訊協(xié)議，但網(wǎng)絡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。文章剖析討論了爲克制網(wǎng)絡通訊的“不牢靠性”，104規(guī)約使用層采取的保證報文正確收發(fā)的控制機制及網(wǎng)絡通訊鏈路采用的冗余切換機制，闡明了104規(guī)約完成遠動通訊牢靠性的原理。

　　關鍵詞：104規(guī)約;牢靠性;冗余

　　基于IEC104規(guī)約的遠動網(wǎng)絡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，遠動信息的網(wǎng)絡傳輸具無效率高、擴展方便、節(jié)省資源(端口、通道、兩頭設備)等優(yōu)點，可以更好地順應以后調(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，所轄重要廠站與南網(wǎng)總調(diào)的遠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)構造日趨復雜，對遠動信息傳輸?shù)膶崟r性、牢靠性也提出了越來越高的要求，本文就基于104規(guī)約的遠動通訊牢靠性原理停止剖析討論。

　　一、IEC104規(guī)約體系構造引見

　　如表1所示爲終端零碎的104規(guī)約構造。IEC104規(guī)約采用了OSI7層構造中的5層，第5層和第6層未運用。經(jīng)過圖1可以看出，IEC104規(guī)約在停止遠動數(shù)據(jù)傳播輸時的普通流程爲：104使用進程將遠動業(yè)務數(shù)據(jù)按ASDU格式組織，再加上相應的控制信息APCI構成使用協(xié)議數(shù)據(jù)單元APDU，APDU格式的遠動報文經(jīng)過使用進程與TCP效勞之間的接口交付給上層的網(wǎng)絡停止傳輸。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)絡是“不牢靠的”，其交付給使用層的遠動報文數(shù)據(jù)能夠有喪失、反復，使用層必需有相應的反省確認機制，爲了保證攜帶遠動數(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報文不至喪失和反復傳送的控制信息;當存在冗余鏈路時，爲了保證在用鏈路發(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I格式、S格式、U格式3種，對應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)確實認機制和冗余鏈路的切換機制兩方面來討論IEC104規(guī)約保證傳輸牢靠性的機理。

　　二、報文收發(fā)確實認機制

　　IEC104規(guī)約采用基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡方式傳輸報文，相比串口形式下牢靠的點對點通訊，網(wǎng)絡方式采取基于分組交流的虛電路銜接，使用層報文在網(wǎng)絡上獨立選擇路由抵達目的主機，當網(wǎng)路負載發(fā)作變化或兩頭網(wǎng)絡設備生效時，抵達目的主機的數(shù)據(jù)包能夠發(fā)作延遲、喪失和反復。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)。爲維護攜帶使用效勞數(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。104規(guī)約避免報文喪失和重傳的機制如下。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作爲接納序列號N(R)前往給發(fā)送方，標明小于該號的一切已發(fā)送APDU已失掉對方無效確認;發(fā)送方收到前往的接納序列號N(R)，方可以將緩沖區(qū)里相應的APDU刪除;在發(fā)送方超時未收到確認或接納方發(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。但爲了防止發(fā)送方反復發(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。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的方式，克制了上層網(wǎng)絡傳輸特性能夠招致的報文喪失和反復傳輸?shù)某煽儯�保證了遠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制

　　后面引見的報文收發(fā)確實認機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)構造越來越復雜，電網(wǎng)對遠動信息傳輸?shù)?牢靠性要求亦越來越高，在高電壓等級的廠站普通都要求運用冗余通道來進步通訊零碎的可用性。隨著通訊技術的提高，通訊網(wǎng)構造的不時優(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，廠站與總調(diào)之間的遠動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，當停止遠動數(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主備用形態(tài)，當主用的網(wǎng)絡通道發(fā)作毛病或因通道有其他任務招致通道不可用，備用通道應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+端口號獨一確定。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道和專線通道對應的兩個邏輯銜接構成一個冗余組，遠動數(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，遠動數(shù)據(jù)只在被激活的鏈路上傳輸。爲了監(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/確認來控制。當在控制方向或監(jiān)視方向APDU傳輸工夫超越設定的工夫時，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,被控站在相應銜接上發(fā)回一個STARTDT_CON確認，當控制站收到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)，當備用銜接切換爲主用銜接時，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，當鏈路毛病消弭，該銜接將被重新樹立，通訊銜接再次進入主備冗余形態(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�，本文按兩種機制對此停止了剖析討論。隨著調(diào)度自動化對業(yè)務數(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，對我們在日常運維檢修任務中剖析和處置毛病，將有重要的意義。