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遠動(dòng)網(wǎng)絡(luò )通信可靠性原理分析
當前還沒(méi)有一套完善的、可以對多種需求進(jìn)行滿(mǎn)足的網(wǎng)絡(luò )QoS體系結構被應用在電力系統的遠動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )中。下面是小編搜集整理的遠動(dòng)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規約是使用于網(wǎng)絡(luò )方式的遠動(dòng)通訊協(xié)議，但網(wǎng)絡(luò )層提供的是盡最大努力交付的數據報效勞，這種交付是不牢靠的。文章剖析討論了爲克制網(wǎng)絡(luò )通訊的“不牢靠性”，104規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(luò )通訊鏈路采用的冗余切換機制，闡明了104規約完成遠動(dòng)通訊牢靠性的原理。
關(guān)鍵詞：104規約;牢靠性;冗余
基于IEC104規約的遠動(dòng)網(wǎng)絡(luò )傳輸方式已在電力調度自動(dòng)化零碎失掉普遍使用，相比擬傳統的串口通訊形式，遠動(dòng)信息的網(wǎng)絡(luò )傳輸具無(wú)效率高、擴展方便、節省資源(端口、通道、兩頭設備)等優(yōu)點(diǎn)，可以更好地順應以后調度自動(dòng)化零碎的要求。北方電網(wǎng)基于現有的電力調度數據網(wǎng)和MSTP傳輸網(wǎng)絡(luò )，所轄重要廠(chǎng)站與南網(wǎng)總調的遠動(dòng)傳輸均完成了采用104規約的主備通道配置。隨著(zhù)電網(wǎng)的不時(shí)建立開(kāi)展，電網(wǎng)構造日趨復雜，對遠動(dòng)信息傳輸的實(shí)時(shí)性、牢靠性也提出了越來(lái)越高的要求，本文就基于104規約的遠動(dòng)通訊牢靠性原理停止剖析討論。
一、IEC104規約體系構造引見(jiàn)
如表1所示爲終端零碎的104規約構造。IEC104規約采用了OSI7層構造中的5層，第5層和第6層未運用。經(jīng)過(guò)圖1可以看出，IEC104規約在停止遠動(dòng)數據傳播輸時(shí)的普通流程爲：104使用進(jìn)程將遠動(dòng)業(yè)務(wù)數據按ASDU格式組織，再加上相應的控制信息APCI構成使用協(xié)議數據單元APDU，APDU格式的遠動(dòng)報文經(jīng)過(guò)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動(dòng)報文數據能夠有喪失、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(dòng)數據的報文可以及時(shí)正確地被對端接納，IEC104規約在A(yíng)PCI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(shí)，爲了保證在用鏈路發(fā)作毛病時(shí)可以及時(shí)無(wú)效切換至備用，且保證數據的延續性和完好性，在A(yíng)PCI控制域定義了傳輸銜接的監視以及報文傳輸啟動(dòng)/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(shí)認機制和冗余鏈路的切換機制兩方面來(lái)討論IEC104規約保證傳輸牢靠性的機理。
二、報文收發(fā)確實(shí)認機制
IEC104規約采用基于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(luò )設備生效時(shí)，抵達目的主機的數據包能夠發(fā)作延遲、喪失和反復。使用協(xié)議數據單元(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據單元(ApplicationServiceDataUnit,ASDU)數據。爲維護攜帶使用效勞數據單元(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(cháng)的數據發(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規約避免報文喪失和重傳的機制如下。新銜接樹(shù)立后，通訊單方的N(S)和N(R)置0;發(fā)送方每發(fā)送一個(gè)APDU，其N(xiāo)(S)加1，并將尚未失掉接納方確認的已發(fā)送APDU保管在緩存區里;接納方將最初一個(gè)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(wú)效確認;發(fā)送方收到前往的接納序列號N(R)，方可以將緩沖區里相應的APDU刪除;在發(fā)送方超時(shí)未收到確認或接納方發(fā)現APDU有喪失，均會(huì )自動(dòng)斷開(kāi)銜接，隨后自動(dòng)翻開(kāi)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(dòng)封閉銜接之前會(huì )發(fā)送S格式報文停止確認。從以上可以看出，IEC104規約使用層經(jīng)過(guò)對收發(fā)報文停止按序號確認的方式，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傳輸的成績(jì)，保證了遠動(dòng)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(jiàn)的報文收發(fā)確實(shí)認機制是基于單一通訊鏈路停止討論的。隨著(zhù)電力零碎的建立開(kāi)展，電網(wǎng)電壓等級越來(lái)越高、電網(wǎng)構造越來(lái)越復雜，電網(wǎng)對遠動(dòng)信息傳輸的牢靠性要求亦越來(lái)越高，在高電壓等級的廠(chǎng)站普通都要求運用冗余通道來(lái)進(jìn)步通訊零碎的可用性。隨著(zhù)通訊技術(shù)的提高，通訊網(wǎng)構造的不時(shí)優(yōu)化，通訊鏈路冗余配置如今可以輕松完成。按南網(wǎng)現有已建通訊網(wǎng)絡(luò )，廠(chǎng)站與總調之間的遠動(dòng)104通道普通采用調度數據網(wǎng)通道和MSTP專(zhuān)線(xiàn)通道主備方式。在裝備冗余鏈路的狀況下，通訊單方將同時(shí)維持多個(gè)通訊銜接，當停止遠動(dòng)數據的收發(fā)時(shí)，僅有一個(gè)銜接是無(wú)效的，調度數據網(wǎng)通道和專(zhuān)線(xiàn)通道平常爲主備用形態(tài)，當主用的網(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，備用通道應能正常切換至主用且不能毀壞數據的完好性。每條通訊通道對應控制站與被控站之間的一個(gè)TCP邏輯銜接，每個(gè)TCP銜接由收發(fā)端的IP地址+端口號獨一確定。調度數據網(wǎng)通道和專(zhuān)線(xiàn)通道對應的兩個(gè)邏輯銜接構成一個(gè)冗余組，遠動(dòng)數據由冗余組的兩個(gè)邏輯銜接共享，但只要一個(gè)邏輯銜接是激活并無(wú)效的，遠動(dòng)數據只在被激活的鏈路上傳輸。爲了監測鏈路的形態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現鏈路毛病并停止鏈路的及時(shí)無(wú)效切換，IEC104定義了U格式報文，其APCI控制域如表5所示。平常冗余組內的一切銜接由U格式的TESTFR_ACT和TESTFR_CON命令來(lái)監管，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(lái)確定銜接形態(tài)，以便可以及時(shí)發(fā)現通訊毛病。激活銜接的選擇和銜接的切換由控制站決議，經(jīng)過(guò)STARTDT和STOPDT命令的激活/確認來(lái)控制。當在控制方向或監視方向APDU傳輸工夫超越設定的工夫時(shí)，此時(shí)便以為以后銜接不可用，控制站在備用銜接上發(fā)送一個(gè)STARTDT_ACT,被控站在相應銜接上發(fā)回一個(gè)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(hù)數據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。由于冗余組內的邏輯銜接共享使用層數據，當備用銜接切換爲主用銜接時(shí)，可以保證數據的完好性和分歧性。爾后，毛病的銜接將被封閉，控制站將活期嘗試重新翻開(kāi)該銜接，當鏈路毛病消弭，該銜接將被重新樹(shù)立，通訊銜接再次進(jìn)入主備冗余形態(tài)。
四、結語(yǔ)
104規約現已失掉越來(lái)越普遍的使用，爲保證通訊數據的牢靠性傳輸，104規約在使用層引入了使用規約控制信息APCI，經(jīng)過(guò)APCI控制域定義的控制信息可以無(wú)效地保證104規約通訊數據傳輸的牢靠性，本文按兩種機制對此停止了剖析討論。隨著(zhù)調度自動(dòng)化對業(yè)務(wù)數據傳輸牢靠性要求越來(lái)越高，了解并掌握104規約完成牢靠通訊的原理，對我們在日常運維檢修任務(wù)中剖析和處置毛病，將有重要的意義。
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