通信网的定义模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇通信网的定义，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

软件定义下的能源互联网主要通过能源的形式进行分享、转换，只有这样才能保证能源在转换过程中实现能源的分布，并在电网中进行应用，从而提升电网质量与效率，满足现代社会的用电需求。随着社会不断的发展，能源分布范围逐渐扩大，能源互联网主要以互联网分布式为基础进行电网操作，从而保证电网在运行期间可以形成一定的能源信息系统，以开放对等的形式构建成对应的信息一体化架构，实现能源共享与传输。

1 信息能源基础设施一体化

1.1 能源互联网概述

能源互联网主要以互联网为基础，其中包括了互联网信息技术、计算机技术等，保证能源互联网在运行期间可以更好的实现信息共享、传输、开放、交换等，只有这样才能将能源互联网中的真正价值体现出来。能源互联网与互联网本身的差距较低，但是二者之间又存在着一定的差距，主要体现在能源互联网在信息共享、实现、交换过程中通过物理的形式进行信息融合、重组，实现能源信息的一体化。能源互联网在实际运行期间主要通过能量路由器的形式进进行互联网信息采集、共享，并形成信息网络和能源网络。这两种网络在实际运行期间可以有效的对数据信息与能量进行交换。

1.2 软件定义互联网

以软件定义互联网为基础进行信息共享、传输，构建出一个全新的互联网信息控制平面和传输平面，保证互联网信息的共享与传输工作可以顺利进行下去。在软件定义下的互联网还可以通过控制信道在数据平面上进进行数据共享，并以共享信息为基础构建出一个全新的传输通道，保证其在实际传输过程中不会受到其他信息传输系统影响，提升信息传输质量与效率。在传统的互联网通信网络中要想以软件定义为基础进行能源信息共享是不可能实现，要想从根本上解决这一问题，就应该将现有的互联网信息通信技术创新、完善，形成全新的能源互联网，保证其在使用过程中有着简单、逻辑清晰等特点，保证其在使用过程中可以满足现代人们的使用需求，提升人们的工作质量与效率。

1.3 软件定义能源互网

软件定义网络和软件定义能源互联网之间存在着很大的差距，主要体现在控制对象的不同。软件定义网络主要对网络中的信息流的传输全过程进行控制，并将其通过科学、合理的形式运行下去，提升后信息传输工作质量与效率。而软件定义的能源互联网主要对路由器的能量传输进行控制，提升信息在传输过程中的速度与质量，保证数据信息的传输工作可以顺利进行下去。其中的能量路由器主要对一些能量线路进行连接，并将其通过动态互为的形式展现出来，从而提升能源互联网的使用效率。

能量与信息之间存在着很大的差距，主要体现在能量传播过程中会在一定程度上减少其中的能量含量，在对能量存储过程中要比信息的存储难度还要大，因此，在对能量存储过程中，应该根据能源互联网的运行现状制定出对应的能源存储方案，并严格遵守指定方案进行，这样才能提升能量的存储效率，保证能量可以被合理使用。

2 软件定义的能源互联网信息通信技术

能源互联网在实际运行期间主要以能源路由器为基础进行连接，只有这样才能提升能源路由器的运行质量，保证能源信息的共享、交换工作可以顺利进行下去。另外，在能源互联网实际运行期间还应该合理控制其的运行规模，合理应用能源路由器，只有这样才能将其中真正价值与功能体现出来，从而提升能源信息转换质量与效率。

软件定义下的能源互联网可以通过SDN控制能量进行交换。要想实现交换过程可以通过以下几种形式进行：

（1）通过控制器进行数据信息的收集整理工作，并对已经收集的信息进行分析、转换，找出其中有价值的数据信息，只有这样才能保证能源互联网的信息转换工作可以顺利进行下去；

（2）当能源信息转换工作完成之后，可以通过控制器的形式进进行能源形影控制，并将其发送到对应的能源主机中，形成全新的结合能源。新结合能源在实际传输过程中又有着一定的复杂性，要想提升能源的传输质量就可以通过UDP的形式进行传输，并将能源信息传达到对应的IP地址中，保证能源穿传输工作可以顺利进行下去；

（3）在对能源传输过程中，能源主机不会直接将其中的真实信息进行传递，而是对其中的数据信息进行全方面分析，并根据分析结果制定出对应的测试报文，只有这样才能保证数据信息的合理性，保证能源互联网信息转换工作可以顺利进行下去；

（4）在对能源数据信息测试过程中，可以根据已有的测试报文进行测试，当能源信息真实合理之后计算机系统可以对测试报文进行回复，找出其中存在的不足，并为其制定有效的解决对策。

3 总结

本文对软件定义的能源互联网信息通信技术进行了简单的研究，文中还存在着一定的不足，希望我国专业技术人员加强对软件定义的能源互联网信息通信技术的研究，只有这样才能将其中的真正价值体现出来，从而提升能源信息传输、交换、共享质量与效率。

参考文献

[1]曹军威，王继业，明阳阳，杨明博，孟坤，高灵超，林闯.软件定义的能源互联网信息通信技术研究[J].中国电机工程学报，2015（14）：3649-3655.

[2]刘广一，史迪，朱文东，陈晰，陈金祥.云雾协同优化控制和软件定义应用技术[J].电力信息与通信技术，2016（03）：89-95.

[3]李建岐，石文浩，詹德翔.能源互联网下用户侧信息通信网络研究[J].电力信息与通信技术，2016（04）：13-17.

[4]潘孝强，李彬.支撑能源互联网体系架构的SDN接口技术研究[J].智能电网，2016（06）：593-599.

[5]周轩.下一代移动通信网络中的业务特征认知及服务机制研究[D].浙江大学，2015.

作者简介

篇2

1）自主访问控制（Discretionary Access Control， DAC）与强制访问控制（Mandatory Access Control， MAC）。访问控制是保护用户数据隐私性的常用手段之一，主要通过访问权限控制来实现对系统信息和资源的保护，防止非授权的访问。传统的访问控制机制主要分为自主访问控制（Discretionary Access Control， DAC）和强制访问控制（Mandatory Access Control， MAC）[1]。经典的访问控制模型，如BLP（BellLaPudula）[2]、Biba模型都具有各自的优缺点。BLP模型有效解决了信息机密性的问题，却忽略了信息的完整性。而Biba模型在完整性标签的确认上相对困难，其分类和分级没有相应的标准支持，在保护数据一致性方面不充分。另外，BLP[2]模型、Biba模型的访问控制粒度都是用户级，粒度较粗。 

2）信息流控制（Information Flow Control， IFC）与非集中式信息流控制（Decentralized Information Flow Control， DIFC）。为了解决经典访问控制模型对数据隐私性保护粒度过粗的问题，研究者提出了信息流控制（Information Flow Control， IFC）模型[3]，但其采用的是集中式的授权和控制策略，灵活性较低；非集中式信息流控制（Decentralized Information Flow Control， DIFC）[1]机制是基于IFC提出的，它摒弃了IFC集中式的授权和控制，由分散的数据所有者控制。数据所有者以标签的方式设置数据的安全级和完整级，并利用可信程序将对数据进行操作的权力下放给其他程序，根据访问控制规则对数据流进行仲裁，拦截不安全的数据流，放行安全的数据流并更新数据流涉及的数据和程序的安全状态。 

信息的泄漏不只发生在主机，网络中敏感信息泄漏的问题同样严重。但是传统的信息流控制在网络中并没有像在主机中那样快速发展，大多采用单一的防火墙策略，缺乏可控性与灵活性。造成这种现象的主要原因在于网络主客体定义的困难性以及网络与主机系统的自治性。例如传统网络控制代码与转发信息都存放在交换机等设备中，开发者无法灵活地对信息流进行监控。 

近几年软件定义网络（Software Defined Network， SDN）技术的出现，为更好地实现敏感信息流控制提供了良好契机。SDN的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，逻辑上集中的控制平面能够支持网络资源的灵活调度，灵活的开放接口能够支持网络能力的按需调用，并实现可编程化控制，支持网络业务的创新。SDN的众多优点促使其迅速发展，众多企业与机构参与了对SDN的研究，并构建了商业网络，其中最著名的是Google的B4网络[4]。基于SDN，研究者可以利用灵活的控制策略实现对敏感信息的监控。 

以上研究在一定程度上实现了对敏感信息的监控，然而主机端和网络端敏感信息的监控是相对独立的，并没有形成一体化的监控系统，例如：主机端可以利用DIFC监控文件、进程等信息，当发送机密文件到网络的时候，却不得不放弃这些信息的机密性，而在网络信息流流向主机时，信息流所携带的敏感性同样遭到抛弃，这是不可以接受的。 

篇3

1 概述

随着精度要求的不断提高，要求平差理论更加精确、严密，实用上更合理的数据处理方法得到了越来越广泛的应用，而且这种趋势仍将长期保持下去。监测分析方法与模型的变化有时难免会产生一些问题，其中两期或多期监测网平差重心基准条件不一致问题在诸多文献中未曾考虑，其原因是一般情况下认为各期监测网点位移量是随机、无固定方向的，其数值服从统计上的正态分布，这种条件也限制了其应用范围，本文就是围绕这一问题展开分析的。

2 常规变形监测平差的基本原理

一般情况下做监测网平差计算时，由于测量误差的存在，使各期网点的相对位置产生误差，这部分位移事实上不存在，称之为“伪位移”。若不考虑系统误差，这些点的“位移”应具有偶然误差的特性，其和接近于零，此时相对稳定点的重心与真实重心一致。

在两期或者多期监测网平差时，考虑了每期之间重心基准不完全相同，即每期平差结果相当于在不同参考系统下平差计算得出的，此时求得的两期基准点位移量是在两个不同参考系统下的坐标差值，严格来说此时所求的位移量是无意义的，因此，有必要根据不同周期观测资料，进行监测网稳定性分析，判断网中点的稳定性，为变形分析建立一个切实合理的参考系，从而求取最真实的两期监测网点位移量。

在变形监测网中，如果有足够多的稳定点在平差时做起算数据，以这些数据为基准，相当于在平差计算时确定了参考系统，进而可以确定其它监测网点的坐标。

设误差方程为：

（2.1）

此时在函数模型中， 必为列满秩阵，即 ，其中 为必要起算数据个数。

按最小二乘原理解此误差方程，其解为：

（2.2）

设 ，当监测网有足够起算数据时 列满秩，存在逆矩阵，所以上式为常见的经典满秩自由网平差，存在唯一解[2]。

3 统一重心基准的变形监测网点平差分析

常规的两期或者多期重心基准条件监测网平差，一般情况下我们对各期进行平差计算时，各期所采用的重心基准不统一，此时求出的点位移未包含两期之间重心的微小偏移量，在满足精度要求的前提下，这一微小变化近似忽略不计。以两期平差重心基准为例：

设第一期平差基准方程为：

（3.1）

第二期平差基准方程为：

（3.2）

两期不同基准方程分别平差后得到：

， （3.3）

其中 为平差未知数的个数。所以按常规方法利用重心基准平差法求解时已假定前提条件：两期或者多期监测网之间进行秩亏网平差前后重心未发生改变。事实上除第一期外，后期的重心与第一期相比一般会发生一定程度的偏移，在精度要求较高或重心基准位置相对观测精度变化较大的情况下，再分别利用本期的各个基准点做重心基准自由网平差，其平差值与第一期平差值之差会缺失重心基准位移这一偏差，此时所求两期位移量是在两个不同坐标系统下求得的位移，严格来说是没有意义的。

基于上节分析，各期之间的重心难免会发生改变，为解决两期监测网平差时重心基准不一致的问题，采用第一期重心基准条件为原始基准，保持第一期自由网平差的误差方程及基准条件不变，仍旧采用重心基准条件的监测网平差方法进行计算；后期自由网平差时的误差方程保持与原误差方程相同，但基准不再采用该期的基准，而是以第一期的基准替换该期的基准条件，此时各期基准条件一致。在这种平差思路下保证了在各期网形与原网形一致的同时，又统一了各期参考系统，计算出的两期或者多期平差值就是在同一基准下（同一参考系统）的高程或坐标改正值，此时进行两期或多期位移量的计算才是反映实际两期之间的坐标改变量。

假设各期监测点概略坐标值相同，按间接平差方法列出该函数模型误差方程及重心基准方程为：

（3.4）

其中各参数和系数意义同上。

第二期平差误差方程及基准条件方程为：

（3.5）

其中 （假设两期网型相同）。

设两期的监测点真实位移量为 ，但是真值一般情况下是很难得到，因此不防以两期常规重心基准条件的秩亏网平差值函数表示，设：

（3.6）

选定第一期重心基准条件为标准，代替第二期的重心基准条件。为区别于（3.5）式中未考虑统一重心基准条件的 ，以 代替 ，

则（3.5）式变为：

（3.7）

根据最小二乘法所得法方程知，式（3.7）的法方程及基准方程为：

（3.8）

其中 ，且R（ ）= 。

（3.8）式法方程的系数 秩亏，且秩亏数R（ ）= ，所以其法方程不存在凯利逆矩阵，即不存在唯一解。为使（3.8）两式的系数具有相同的行列数，且使方程系数 列满秩，用 两边同时左乘第二式，并与第一式相加得到：

由于 满秩，所以其存在凯利逆矩阵，存在唯一解：

（3.9）

上式即为第二期基准方程统一后的未知数平差解。

监测网无论是经典自由网平差、秩亏网平差还是采用拟稳平差，虽然最小二乘估计不同，但所求的残差 是唯一不变的[3]，所以 值的选取对该期网形是没有任何影响的，亦即一个 和普通秩亏网平差时的重心基准条件作用一样，只起到网形固定的作用。又单位权中误差仅与误差方程改正数带权平方和及自由度有关，因此常规两期单位权中误差与考虑基准统一后的结果相比前后不变。

4 改进方法平差结果的分析

根据矩阵反演公式[4]：

我们可以得到：

（4.1）

（4.2）

将（4.2）式代入（4.1）得：

（4.3）

将 （4.3）式代入（3.9）式可得：

将（3.6）式代入上式可知

（4.4）

此式即为考虑两期重心基准不一致时所求得的平差值。

对于 的协因数阵，我们不能根据上式求出，因为在求得的上式中用到了近似计算 ，事实上我们假设 为已知的常数阵，只是这个常数阵一般情况下我们很难精确求知，所以用两期平差值的差值近似代替。又因统一重心基准条件后对误差方程改正数没有任何影响，所以 的值用要用常规重心基准条件的秩亏网平差值代替，而不是用改进方法求得的 代入。两期之间的基准点位移量为：

（4.5）

为考虑两期重心基准条件不一致时的位移，与未考虑两期重心基准条件不一致时相比增加了 这一改正项。

事实上其值非常的小，以至在精度要求相对不高的情况下可以乎略。这也说明一般基准网的重心位移量是很小的，以至在满足精度要求的前提下可以忽略这一位移量，这也就是常规重心基准的秩亏网平差方法。但是，当在某些对精度要求比较高的条件下，这一改正项是不可忽略的，它对精度的提高及变形监测的准确性起到关键作用。

可见在考虑实际情况下，本文所探讨的采用统一重心基准的变形监测网稳定性分析理论，在精度要求较高的情况下是适用的，主要应用在多期变形监测条件下，其本质是对采用重心基准条件的秩亏网平差一种改进。

参考文献：

[1]黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2003.

篇4

中图分类号：TN915.85文献标识码：A文章编号：1005-3824（2013）05-0031-03

0引言

随着现代通信技术的发展，电力系统越来越依赖于通信网络。电力通信网是现代电力系统的重要组成部分，是一个以数字载波为主，电力线载波通信为辅，包含了光传输网、微波传输网、程控交换网、调度数据网、综合数据网和通信监测网等多种网络的复杂系统[1]。电力通信网的故障会对电力系统造成非常严重的影响，因此，电力通信网的可靠性对于整个电力系统实现安全运行、平稳调度和综合管理具有极其重要的意义。

目前，国内外学者针对通信网可靠性已经进行了大量的探索研究，提出了一系列可靠性评价方法，但是电力通信网可靠性与公共通信网相比，有一定的相似性，但也存在很多特殊的要求，电力通信网主要是为电力系统提供控制、调度、管理信息的传输服务，公共通信网的可靠性参数、评价指标并不适合电力通信网的要求，在建立电力通信网评价体系时需要充分考虑其实际运行状况，因此，必须重视对电力通信网可靠性的研究。

1电力通信网可靠性影响因素

电力通信网是一个复杂的、开放的通信系统，影响其可靠性的因素有很多。从网络本身的角度可以将可靠性影响因素分为外部因素和内部因素。外部因素是指通信设备和网络周围的环境，外部因素又能够进一步分为可控制因素和不可控制因素。可控制因素是指通信设备周边的自然条件，比如温度、湿度、防震和防尘等；不可控制因素是指通信设备周边的突发外部事件，比如自然灾害、人为故障和突发事件等。内部因素是指通信设备可靠性、网络的拓扑结构和网络的组织和维护管理等，内部因素主要受通信技术发展的影响，随着通信技术的快速发展，不断地会有新设备和新技术投入使用，从而对电力通信网的可靠性产生影响。一方面，新设备和新技术的使用可以提高网络运行和管理维护的效率，对电力通信网可靠性产生积极的影响；另一方面，新设备和新技术会提高网络的复杂度，随着网络规模不断扩大，必定会给网络的维护和管理带来一定困难，一旦发生故障，造成的后果会非常严重。

从网络运行的角度可以将可靠性影响因素分为固有因素和性能因素。固有因素主要取决于通信设备可靠性和网络拓扑可靠性，不论网络本身多么复杂，网络单元（节点和链路）发生故障是造成电力通信网性能下降的根本原因，网络单元故障往往是因为设备本身老化（偶发故障）和设备运行环境的变化（异常故障），设备寿命的概率分布可以通过根据统计学原理研究得到，设备由于运行环境变化导致的故障往往原因复杂，缺乏基础数据，难以建立对应的数学模型，一般采用定性描述；网络拓扑结构也是影响电力通信网可靠性的重要因素，只有当网络拓扑可靠性足够高时，通信网络中任意2点通信的可靠性才能够高于通信设备可靠性决定的单链路通信可靠性，比如网状或者环形的拓扑结构能够有效提高网络整体的可靠性。性能因素主要体现在网络维护有效性和用户需求2个方面，高效的网络维护管理体系可以减少网络故障发生次数和故障持续时间，提高网络运行的效率，从而满足用户对于通信业务的需求。

从上述分析可以看出，影响电力通信网可靠性的因素有很多，一个高可靠性的电力通信网需要有符合技术标准的通信设备、光缆线路和电源系统，要有合理的、具有自愈能力的网络拓扑结构，在此基础上，全面完善的网络维护管理也是必不可少的，只单纯提高通信设备和网络技术的可靠性，难以保证网络可靠运行，还需要对通信设备和通信线路进行定期的故障检测和排查，在网络出现故障后，能够及时准确地对故障进行定位和修复，提高网络运行的可靠性水平和满足用户需求的能力，进而实现电力通信网的建设以及运行目标。

2电力通信网可靠性参数

对于一般系统而言，GB3187―1994给出了可靠性定义：某一系统在规定条件和时间内完成其应有功能的能力。关于通信网可靠性目前还没有统一的定义[23]，比较科学的通信网可靠性定义是：在自然和人为的破坏作用下，通信网在规定条件和时间内实现用户正常通信需求的能力。对于电力通信网而言，其可靠性定义应该能够反映出电力系统的特殊要求，文献[4]给出了电力通信网可靠性定义：电力通信网按照可接受的通信服务质量标准和通信业务需求，为电力系统提供持续性通信的能力。根据电力通信网的可靠性定义，可以归纳出电力通信网的可靠性参数如下。

1）可靠度。

可靠度是指系统在具体规定的条件和时间内完成预期功能的概率[5]，通常用R（t）来表示。根据可靠度定义，用公式（1）表示R（t）为R（t）=P（T>t）t≥0（1）式（1）中：T是指系统的寿命，它是一个随机变量；P是指系统寿命大于t的概率。

2）平均故障间隔时间MTBF。

在电力通信网中，通信设备包括传输设备（如SDH、MSTP、PDH）、交换设备（如路由器）以及接入设备（如PCM）等。信道包括电力线载波、光纤电缆等。在计算可靠性时，通常将平均故障间隔时间MTBF作为系统无故障指标，它可以反映通信设备的质量和在特定时间内保持应有功能的能力。平均故障间隔时间MTBF是指2次相邻故障之间的平均间隔时间，用公式（2）表示为MTBF=∫∞0R（t）dt。（2）因为电力通信网是一个具有可修复的系统，我们假设其设备的故障率是一个常数，则平均故障间隔时间MTBF可以用公式（3）表示为MTBF=1λ（3）式（3）中：λ是设备故障率。

如果对电力通信网进行可靠性测试的检测时间为TR，在这段时间内发生故障的频率为f，则平均故障间隔时间MTBF可以用公式（4）表示为MTBF=TRf=1λ。（4）3）平均修复时间MTTR。

平均修复时间MTTR是指系统完成故障修复的平均时间[6]，主要由故障定位时间和故障修复时间组成。我们设系统的故障修复率为η，则平均修复时间MTTR可以用公式（5）表示为MTTR=1η。（5）如果对电力通信网进行可靠性测试的检测时间为TR，在这段时间内发生故障的频率为f，每一次故障的修复时间为t1，t2，…，tf，则平均修复时间MTTR可以用公式（6）表示为MTTR=∑fi=1tif。（6）4）生存性。

电力通信网是一个可修复的系统，它反复经历一个正常工作―发生故障―修复故障的过程[7]，如图1所示。系统在运行时无故障时间的比例越高，系统的生存性就越高。系统生存性是指系统在任何随机事件点都处于正常运行状态的概率，用A（t）来表示。系统生存性可以用公式（7）表示为A（t）=ηλ+η=λλ+ηe-（λ+η）t。（7）图1电力通信网生存性模型3电力通信网可靠性研究方法

传统的单一系统可靠性具有明确的定义，并且有准确的数学模型，但是电力通信网包含了传输网、交换网、数据网和管理网等各种网络，是一个复杂的系统，各个子网之间的关系复杂，网络设备多种多样，同时由于用户分布的不确定性，网络拓扑也具有很强的随机性，因此在研究电力通信网可靠性问题时，需要从整体和宏观去把握可靠性的影响因素，对电力通信网的可靠性做出全面准确的评估，从各个方面采取有效措施来保证电力通信网安全、稳定、可靠、高效的运行，最大限度地满足电力系统的通信需求。为了实现这一目标，我们在对电力通信网进行可靠性评估时应当遵循自顶向下、从整体到局部的原则，采用逐层分析对电力通信网的可靠性进行研究。

1）细化研究对象，明确研究问题。

电力通信网包含了多种网络，每一种网络都可能具有不同的拓扑结构、不同的工作环境、不同的操作要求、不同的维护等级以及承载不同的通信数据，这些因素必然使得各个子网具有不同的可靠性要求，因此在对电力通信网可靠性进行整体把握的前提下，还需要对各个子网进行进一步的可靠性分析。我们可以将电力通信网可靠性的研究问题归结为：人为或环境因素造成破坏的发生原因和规律、如何保证电力通信网的运行质量、如何提高网络在异常情况下的自愈能力。

2）建立评价指标，确定指标权重。

通过上述对可靠性影响因素的分析和归纳，可以得到各种相应的评价指标，这是完成从定性评价到定量评价的关键环节，根据被评价目标可靠性影响因素的不同，需要将评价指标进行重要度的划分，也就是为各个评价指标确定权重，首先完成各个单一评价指标的评估，得到电力通信网的相对可靠性，然后按照权重值将各个评价指标综合起来，得到综合的可靠性评估结果。

3）收集相关数据，得出评价结果。

以上步骤都是理论分析的过程，在确立了上述分析方法之后，在实际的可靠性评估过程中需要有大量的实测数据来得到准确的评估结果，这些数据包括：网络运行数据和故障报告、运营商的统计数据，以及通信设备厂家提供的产品手册等，在收集数据时需要注意避免出现由于网络随机问题导致的研究数据不准确、小样本、基本信息缺失等问题。将这些实际的系统数据代入到评价指标计算中，从而完成对目标的定量描述，得到全面准确的可靠性评估结果。

4结束语

随着电力系统的发展，电力信息化的进程也在不断加快，电力通信网能否安全稳定的完成通信任务直接关系到电力系统的安全运行，电力通信网能否具有高可靠性，也直接关系到电力系统的现代化建设目标能否实现。在可靠性评价过程中，明确评价指标是进行可靠性研究和评估工作的前提和根本，电力通信网的特点决定了其可靠性研究不能照搬公共通信网现有的研究成果，而是应当从实际情况和需求出发，针对电力通信网的网络结构和业务特点，对其进行分层、分类的深入研究，从而实现电力通信网高效可靠的运行。

参考文献：

[1]陈剑涛. 全国电力通信网络综合监控管理系统的建立[J]. 电力系统通信， 2002（8）：310.

[2]张学渊， 梁雄健. 关于通信网可靠性定义的探讨[J]. 北京邮电大学学报， 1997， 20（2）： 3035

[3]罗鹏程，金光.通信网可靠性研究综述[J].小型微型计算机系统， 2000， 21（10）：10731074.

[4]黄邵远，王斌，田森平.电力通信网可靠性工程的测度指标研究[J].电力系统通信， 2008， 29（10） ：6167.

篇5

二、SDN网络存在的不足

现阶段SDN网络和OpenFlow发展势头十分迅猛，但若要应用于高规模，成熟期的商业运营中仍然存有一定的差距，其存在的典型不足有几点：第一，SDN的核心主要是让网络和应用相互结合并产生关联，换言之便是需要利用网络资源、数据转发等低端网络要和其使用标准无缝连接，完全匹配，网络才可以完成按需服务。但是如今SDN在此方面的技术完善与研究仍处于滞后阶段，诸多研究范围仍然停留于网络控制与数据转发的接口协议中，例如联合OpenFlow；第二，SDN网络集中系统依然保留替代方案，当前网管系统依靠升级开发，可以完成对底层网络设备的控制；第三，从安全性的视角而言，集中化网络控制不可避免的存在单点失效的可能，倘若一旦其控制系统功能遭遇攻击，则会引起整个网络功能的丧失。

篇6

中途分类号：U665.12文献标识码：A文章编号：

引言:

随着电网的发展，电力通信广泛应用于电网生产控制、管理、经营等各个环节，并已成为电力系统的有机组成部分。同时，随着电力体制改革深化，电网安全、优质运行的要求进一步提高，电力工业技术和通信技术的进一步发展，也推动现代电网正在从半自动人工控制逐步向全智能控制演进。智能电网是当前世界范围内从政府到企业乃至社会公众被广泛关注的一个话题，是全球经济和技术发展的必然趋势，也是国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择。然而，目前并没有成熟的通信架构和相应的通信技术能满足智能电网对于通信的这种要求。

1、电力通信系统可靠性概念的提出

在电力行业,电力系统可靠性已经有了成熟的理论和研究体系，电力行业标准DL/T861-2004中给出了电力系统可靠性定义，即:电力系统按可接受的质量标准和所需数据不间断的向电力用户提供电力和电量的能力的量度。

电力系统可靠性包括充裕性和安全性两个方面。包括发电系统的可靠性、输电系统的可靠性和供电系统的可靠性。对于大电网而言,重点指大电网的发输电系统可靠性。

以上电力系统可靠性的概念，主要从发、输、供三个环节进行分析，而没有提到对电网控制系统，作为电网控制系统的神经网络，通信系统的可靠性至关重要。

2、通信网可靠性的定义

通信网一般是由一定数量的节点和连接节点的传输链路有机结合在一起实现两个或多个规定点间信息传输的系统。通信网络的节点或链路有故障时，会直接导致通信网络的连通性变坏，导致网络的呼损、吞吐量等业务性能指标下降，使得通信网络的可靠性降低。

从目前的通信网可靠性的研究成果来看，较为科学的定义是：通信网可靠性是指通信网在实际连续运行过程中，完成用户的正常通信需求的能力。在这一定义中包括了可靠性的六大要素，即可靠性主体、规定条件、规定时间、规定功能、能力测度和故障等。这里可靠性主体是通信网，规定条件是通信网运行中的各种破坏性因素，规定时间就是通信网连续运行的过程，规定功能就是保证用户的通信需求能得到完成。“完成用户通信需求的能力”是通过通信网可靠性测度来体现的。故障则是在影响通信网可靠性的行为。这一定义体现了通信网“以用户为中心”的服务宗旨。它既包含了通信网络的生存能力和可用性，也反映了通信网络对用户需求的适应能力。它是对整个通信网络运行过程的综合测度。

3、电力通信系统可靠性工程研究方法

电力通信系统可靠性工程是为提高电力通信系统的可靠性和运行服务质量而在前期规划设计、工程实施和运行维护中所进行的各项工程和管理活动的总括。电力通信系统可靠性工程的因果关系，电力通信系统可靠性工程的目标就是针对电力通信系统存在的问题及主要影响因素，在可靠性工程的各阶段从各个方面采取可行的措施来保证系统安全、可靠、经济、高效地完成电网通信任务，最大限度地满足电力系统对通信的需求。因此，对电力通信系统可靠性进行研究，仅从全网的角度对可靠性进行分析是远不够的，应当从电力通信系统可靠性研究的需要出发，对电力通信系统进行网络分层，虽然不同的网络研究的侧重点和可靠性。

4、电力通信系统可靠性指标体系和评价方法

4.1电力通信系统可靠性综合评价的指标体系

电力通信系统可靠性不仅要研究系统的设计方法、网络结构，而且要研究影响通信系统网络运行可靠性的其他方面，也要通过对电力通信系统可靠性研究的目标进行分析，结合电力系统对通信可靠性的要求，建立测定电力通信系统可靠性的指标体系和综合评价方法，反映电力通信系统可靠性的整体情况。一般的思路是寻找一种方法，利用各种运行统计指标进行综合分析而得到系统网络的可靠性水平。由此得到的是电力通信系统可靠性的实际水平，但从可用性角度对系统网络每年的不可用时间，中断时间，进行统计分析，往往不能全面反映网络的运行情况。事实上，研究可靠性的目的是希望不断提高电力通信系统的可靠性，满足电网对通信可靠性的需求。因此，评价通信系统可靠性的增长水平比评价实际水平更有意义。

可靠性增长是一个动态指标，反映的是工作成效。因此，电力通信系统可靠性综合评价的基本思路应该从电力通信系统运行过程的有关统计指标出发，将对通信网可靠性的综合评价转化为对其增长水平的评价。这样能将评价问题得以简化，评价的结果有助于掌握通信网可靠性增长变动情况。要进行评价，就必须有相应的测度指标，因此，笔者试提出“电力通信系统可靠性综合指数”这一概念，它是由若干反映电力通信系统网络运行情况的指标，进行无量纲化后经线性加权组合所得到的综合评价指标，是一个包容量很大的动态相对数指标。考虑到统计工作的复杂性和艰巨性，我们将现有的统计指标进行科学合理的筛选，建立起综合评价通信网运行可靠性的指标体系。

4.2 综合评价模型

为了对前述指标体系进行合理的综合评价，我们必须建立起相应的评价模型。由于这些指标反映了调度交换网运行中不同系统、不同方面的统计信息，为了便于对它们进行分析，笔者建议先将它们进行分类，再加以综合，按照目标、项目、指标三个层次，形成一个多层次的分析结构系统模型。

4.3 可靠性综合评价方法

我们可以搜集数据对某区域电网的调度交换网可靠性进行综合评价。提出的几个基本步骤如下：

①基础数据的搜集和整理

②可靠性综合指数的测算 

a确定各指标相对于评价目标的权重 

b各指标的指数化，即取其相对值

c可靠性综合指数的计算 

③评价与分析 

a可靠性综合指数的变动分析

b可靠性综合指数与网络发展其他指标的相关适应性分析。 这种综合评价方法着眼于对网络运行过程的描述，而部署某一瞬间或某一次通信的描述。因此，我们基于一般统计规律和便于操作的考虑，统计指标一般采取以“年”为基础的统计结果。在整个评价过程中，指标的指数化、权重的确定、变动分析和相关适应性分析是其工作核心，可以借助计算机辅助计算。各指标的权重表明了该指标对调度交换网可靠性综合指数的相对重要程度。根据我们建立的评价模型的特点，可以采用直接给出法和层次分析法，来确定各指标的权重值。

5、结语

可靠性问题在电力系统安全体系研究中是一个非常重要的方面，电力通信系统的可靠性作为现代电网控制系统的神经网络，很多专家对该问题进行了专门的研究。电力通信系统可靠性是完成电力系统正常通信需求的能力表现，是现代电力系统可靠性研究的一个重要部分。

参考文献:

[1] 梁雄健,孙青华.通信网可靠性管理[M].北京邮电大学出版社：北京.2004

[2] 李凡.通信网工作可靠性的综合评价模型及方法研究[J].沈阳工业大学.2008（1）

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中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2012）12-11-03

Design of communication middleware and software in heterogeneous system

Huang Guanren1， Zhao Jianyong2

（1. Zhejiang Provincial Testing Institute of Electronic & Information Products， Hangzhou， Zhejiang 310012， China； 2. Hangzhou Dianzi University）

Abstract： Different industrial control systems have different communication interfaces， communication means and communication protocol， which is really inconvenient for application developpers. Middleware technologies are getting more attention as a solution to this problem. Starting with how to amalgamate heterogeneous structure of the communication protocol， based on certain theoretical and experimental research， heterogeneous communications network communication middleware solutions in industrial control systems are studied. The PLC heterogeneous communications network middleware system is designed and realized.

Key words： control system； middleware； heterogeneous communication； communication protocol

0 引言

PLC可编程逻辑控制器、DCS集散控制系统极大地推动了工业自动化的发展。然而，在采用这些控制系统的时候，出于对安全、经济等多方面的考虑，往往会采用多个不同厂家生产的控制器。不同制造商提供的控制系统在结构设计、标准等方面自成体系，互不兼容，技术标准互不公开，这些异构的通信网络环境由于访问方法和机制各不相同，即通信协议各不相同，使得控制系统之间的通信连接不易实现[1-2]。

为了便捷地在不同的通信接口之间通信，更好地开发和运行异构平台上的应用软件，解决PC机与以嵌入式技术为基础的控制系统之间的互通、互连和互操作问题，本文引入异构通信中间件HCM（Heterogeneous Communication Middleware）的概念，并设计了解决方案。该设计解决了异构通信网络的互通、互连，方便了应用层用户开发应用程序，提高了开发效率，缩短了开发周期。

1 异构通信中间件HCM总体设计

中间件技术近年来得到了广泛地研究与实践[3-4]，解决网络异构问题的中间件[5-6]也是研究的热点。根据异构通信网络协议的需要，我们设计了异构通信中间件HCM的整体结构框架，为用户提供了统一的数据访问接口；完成应用层和底层以及底层和异构通信网络间数据的传输和处理；提供适合各种编程模式的开放接口，并提供应用执行时的各种运行机制。

整个系统采用三层构架体系，HCM作为中间层构建在应用层和网络层之间，它有两个接口，分别为与应用服务器的接口（接口一）及与网络资源实体的接口（接口二）。HCM中间件平台的功能集包含以下主要功能模块：协议调度模块、通信模块、数据处理模块，如图1所示。

协议调度模块：在构建好的通信协议库中调度适合当前通信网络所需的通信协议。

通信模块：包括组帧模块（组装读/写数据帧）和通信口操作模块（读/写通信口）。其中组帧模块是面向应用层的接口模块，用来获取应用层数据信息；通信口操作模块是面向网络层的接口模块，用来根据组帧模块的数据帧通过通信接口与通信网络进行数据交互。

数据处理模块：包括数据类型处理模块、规则转换模块和有效验证模块。

2 系统各组成的研究与设计

对HCM系统的各组成部分及功能，从通信协议库的数据结构模型、通信协议调度算法、共享内存访问、通信线程状态转换、规则转换算法几个方面进行研究。

2.1 通信协议库数据结构模型

对于通信协议库ProtocodStore，可以把它看成是一片森林，ProtocodStore（Tree1，Tree2…Treei…TreeN），N≥0，森林中的每棵树Treei（Child1，Child2，…，ChildN），N≥0，是由一个或多个子协议库组成，按照森林的构建方法通信协议库可以抽象为图2所示的数据结构。

图2中，节点A和H代表公司名，节点B、C、D代表隶属于A的PLC类型，节点I、J代表隶属于H的PLC类型，节点E、F、G、K、L分别代表隶属于某个PLC型号的通信协议。

2.2 通信协议调度算法及调度模块设计

2.2.1 协议调度算法

协议调度管理器根据应用层用户提供的调度信息在通信协议库中调度具体通信协议，按照先序遍历ProtocodStore森林的算法来完成协议的调度，具体调度算法如下。

⑴ 取得调度元数据结构struct_Protocol；

⑵ 访问ProtocodStore森林的第一棵树的根节点A；

⑶ 先序遍历第一棵树Tree1中根节点的子树森林；

⑷ 若找到Tree1中节点度为0的叶子节点符合要求则转⑹；

⑸ 先序遍历除去第一棵树Tree1之后剩余的树（Tree2…TreeN）构成的森林；

⑹ 若查找成功返回找到的叶子节点信息，否则返回NULL。

经过该算法得到图2中所示森林中L节点的先序序列为：

ABECFDGHIKJL

2.2.2 协议调度的数学描述

定义1 设通信协议库的所有通信协议的集合为Cprot：

Cprot={C1，C2，C3，…，CN} N≥0 ⑴

式⑴中，Ci为某个通信协议对象，对每个对象Ci的描述形式为：

Ci={Companyi，PLCTypei，CheckSumTypei，

ComInfoi，ConfirmCounti，Modei} ⑵

式⑵中的Companyi，PLCTypei，CheckSumTypei，ComInfoi，ConfirmCounti，Modei表示第i个协议对象的属性。

定义2 设协议调度模块调度集为：

Action={Choose，Fold} ⑶

式⑶中，动作Choose表示调度器调度通讯协议库协议事件；动作Fold表示通信协议导入协议调度管理器事件。

定义3 通过定义1和定义2，协议库中的单个通信协议可定义为协议集、调度和通信网络的集合。

Mi={Ci，Actioni，CommunicationNetWorki} ⑷

式⑷中，Ci、Actioni和CommunicationNetWorki表示协议库中的第i个通信协议、调度事件和对应于Ci的通信网络。

通过以上三个定义描述了在HCM系统中的协议调度模块集合。协议调度模块主要由异构通信网络所需的通信协议库和协议调度器组成，协议调度模块结构框图如图3所示。

2.3 共享内存访问

共享内存作为一种进程间数据共享的方法，通过让两个或多个进程映射到同一个内存映射文件对象的视图，实现不同的进程共享物理存储器的相同页面。当一个进程将数据写入一个共享文件映射对象的视图时，其他进程可以立即获得该视图中的数据变更情况。利用共享内存实现数据的共享访问，能够达到系统资源的高效利用。因此，采用共享内存访问技术，通过HCM提供的接口ConstructReadData实现两者之间的内存交互，如图4所示。

在HCM中的共享内存方式不涉及内存互斥访问的问题，是“半双工”形式的内存共享，即：应用层动态开辟一块内存区域通过接口ConstructReadData分配给HCM，应用层循环从该内存区域获取信息，而HCM则通过数据处理模块将处理好的数据添入该内存区域，从而完成应用层和中间件层的内存交互，达到数据传递的目的。

2.4 通信线程中三态转换

在通信线程中涉及三个状态间的转换关系，分别为读数据状态、写数据状态以及空闲状态。三者之间的转换关系如图5所示。

读/写状态是在进行数据交互时的状态，由于写数据的优先级最高，所以无论是处于读状态还是空闲状态，一旦写数据事件产生，要立即转为写状态。通讯时，若接收到有效命令，则根据具体协议进行译码，执行相应操作，并对命令做出响应；若检查到错误，则说明接收字符不正确，予以丢弃，并保持通信口为接收状态，开始下一次接收操作。设置空闲状态的目的是为了释放内存占用资源，防止产生资源独占。在大多数情况下为读数据状态和空闲状态间的转换，只有在用户传递写数据时才发生读状态和写状态或空闲状态和写状态间的状态转换关系。

2.5 HCM通信模块设计实现

通信模块在整个中间件系统中是一个交互层，包括与上层应用层的接口、与下层网络层的接口。应用层需要读写数据时通过该模块的应用层接口将读写指令传递给组帧处理器。处理器根据用户给出的指令进行相应处理，处理后再通过该模块与网络层的接口进行通信，通信成功后得到需要的数据并交由数据处理模块进行数据处理。

由于在通信过程中不同的通信协议（如波特率等）和应用环境会影响到系统运行速度，如果采用单线程来完成数据处理和通信等功能，系统整体响应速度会很慢。因此，采用异步多线程的处理方案，组帧模块和通信口模块分别采用各自独立线程完成数据帧的组装和与通信网络的数据交互。通信操作时的独立线程方式，可以减少系统的闲置时间，提高通信口的吞吐能力。

2.6 数据处理模块的设计实现

数据处理模块主要负责对通信得到的数据进行分析处理，包括数据有效性验证、数据类型处理、规则转换处理三个子模块，如图6所示。

⑴ 有效性验证模块，目的是为了获得通信网络中正确的数据信息，包括通信站号、数据字节个数、数据校验等有效性验证。如果验证通过则进行数据类型和规则转换的处理，如果有一项验证失败则整帧数据均丢弃。

⑵ 数据类型处理模块，数据的基本类型包括：位（BIT）类型、字节（BYTE）类型、字（WORD）类型、双字（DWORD）类型、浮点数（FLOAT）类型。

⑶ 规则转换模块，目的是对⑴和⑵处理后的数据按照不同的规则进行数据转换，如果不需要转换则将数据直接传递给应用层。数据处理时根据特定通信协议进行设置，对接收数据按照不同协议语法格式进行检查和提取，包括数据有效性检查、数据类型处理、转换规则处理等操作。数据处理结束后，动态刷新接收缓冲区中的数据，该缓冲区与应用层实现内存共享。

3 系统仿真和测试

为了测试HCM系统的稳定性、可靠性等性能，通过建立仿真环境来进行性能测试和数据验证。测试过程中仿真了西门子S7-200、三菱FX1N、欧姆龙CPM2A三种型号的PLC构成的异构通信网络环境，在PC端生成对应的HCM系统并设计了应用层界面下载到Windows CE中运行，PC机模拟PLC运行环境。通过测试异构环境及通信数据，验证了HCM系统的稳定性和可靠性。

参考文献：

[1] Li Xiaoming， Li DongXiao. Protocol conversion of plant control

system consisted of different type PLCs[J].IEEE Trans on Software Engineering，2002.2：1509-1512

[2] 李男，黄永忠，陈海勇.一种嵌入式系统通信中间件的设计[J].微计算

机信息，2006.22（1-2）：48-50

[3] Richard Soley and the OMG Staff Strategy Group. Model Driven

Architecture：OMG White Paper Draft 3.2[EB/OL].http：///mda，2000，Nov 27th.

[4] 杨放春，龙湘明，赵耀.异构网络中间件与开发式API技术[M].北京邮

电大学出版社，2007.

[5] Richard E. Schantz，Douglas C. Schmidt.Middleware for Distributed

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1、引言

在移动通信网络工作中，路测是优化过程中非常重要的日常工作，即通过路测以及分析方式的应用对网络当中存在的问题进行发现，并在分析结果的基础上对网络质量优化的方案与方式进行制定与改进。而就现有系统而言，其在应用中仅仅能够提供二维地图信息，因网络地理环境信息方面支持的缺乏，使其在分析结果方面存在较大的误差，并因此对优化方案的成效产生影响。为了能够实现该问题的解决，GoogleEarth可以说是一个较好的切入点，该软件能够以迅速、便利的方式实现地球上任一点的定位，并在定位后实现目标地理环境信息的返回，其提供的全球地貌影像能够在生成三维视图的情况下根据实际需求进行旋转，以此实现不同视角的提供。有效分辨率为30m左右，而对于著名风景区以及大城市，还将提供更高精度的影像，为1m左右，而对于我国地级城市以及县级市，精度则在5m左右。正是考虑到其所具有的开放性以及高精度特征，在本文中，将在同GoogleEarth进行结合的基础上实现系统设计，并对通信质量数据以及网络质量分析进行集成，以此形成具有集成特征的可视化网络优化系统。

2、系统结构与实现

在GoogleEarth中，具有特定的嵌入式工件，该工件能够实现地理环境信息浏览功能同系统的集成，并通过Hook以及API方式的应用同现有路测软件实现交互，进而实现两者间的信息融合。在该系统中，其主要包括有强大部分：第一部分即以KML为模型的无线网络以及基站环境查询表示模块，不仅在其中具有不同三维地貌图以及影像要素，且能够实现相关数据的实时更新。第二部分即COMPI接口为基础上对地理环境信息浏览操作以及在三维环境中回放功能的提供，且在回放过程中提供视距、缩放以视角等方面的调整。

2.1无线网络地理信息定义

在客观世界当中，不同复杂的地理对象都能够将其抽闲为点线面等几何类型，在GoogleEarth当中，即通过抽象元素的方式对集中最为基本的几何元素进行了定义，包括有点、线、多边形以及三位模型等，同时也能够对不同形态的几何图形进行聚合，以此实现更为复杂几何实体的定义。在该系统中，其应用到的KML模型定义元素有：第一，placemar元素，对单个的地理对象进行定义；第二，Point定义点对象，在不同元素中，都具有单独Coordinates元素的包括；第三，Polygon对多边形对象进行定义，主要是对连接的平面表示。根据面域间包含关系的不同，可以将其分为有岛以及无岛面域，且不同多边形对象具有特定元素定义；第四，LinearRing能够对环对象进行定义，即是对线性闭合环的表示，其由一序列坐标组成直线段进行连接而形成；第五，Coordinates是对坐标序列对的定义，在一个地理坐标中，包括有高度以及经纬度这三个值。

2.2信息融合过程

在信息融合过程中，主要以GPS数据值的方式关联GoogleEarth所提供的地理数据以及网络路测数据，在地理环境中，其中存在的GPS数据值为自定义、预先计算生成的，而路测数据当中的数据值则为动态提取，并根据软件定义数据格式实现GPS数据经纬度至的计算。具体机制方面，为了能够对用户在现有系统操作习惯进行遵循，在信息融合实现过程中，即对Hook以及API技术进行了应用，在此过程中，并不需要对现有的路测软件进行更改，也不需要对额外的操作流程以及步骤进行增加。API注入方面，即通过系统动态链接库函数调用实现拦截，以此对软件目前即将加载分析的数据文件名进行获取。在完成文件名获取后，即对其数据内容进行读取，根据NMEA协议对其中对应的GPS值进行提取，包括有经纬度以及高度等，在形成KML文件后将其倒入系统初始化，对其卫星影像资料以及位置进行缓存处理。Hook技术方面，其功能即是对现有路测软件当中的鼠标操作事件进行记录，以此对用户对路测软件的操作进行获取，并形成对GoogleEarth的操作控制，进而完成地理环境信息以及地理位置变化的显示。具体流程方面，当将路测数据导入到路测软件后，系统将在获得数据文件名后将其导入到其中，从中对相应的GPS数据值进行提取，且同系统预先以KML为定义的环境信息相结合，并形成网络地理信息文件，通过该文件的应用，即能够对GoogleEarth形成驱动，做好相应地理环境信息的读取并在窗口当中显示。而当用户对路测软件实际操纵时，也将根据截取到的事件对系统形成驱动，即对信息的更新进行完成。

3、系统应用

3.1网络通信质量可视化

在该系统中，不仅能够对存在的实时路测数据值进行查看，且能够从窗口当中了解到以三维图形所展示的地理环境信息，即在实现实际地理地貌观察的同时做好路测轨迹信息的掌握，这部分信息在三维图当中以红色线形表示，而线上的方块即表示目前所处的测量位置。

3.2基站可视化管理

在GoogleEarth为基础的标签功能中对所辖境内基站数据的显示、分析以及修改等功能提供支持。在实际应用中，系统将能够对用户投诉数据实现实时的可视化管理，并在显示信息后将其集成到网络分析系统当中。在具体分析中，即能够做好目前基站所辖网络相关信息的随时查看，在对相关数据自动接收的情况下实现更新操作的接收与更新。

4、结束语

在上文中，我们对基于信息融合的移动通信网络优化分析系统进行了一定的研究，在将地理环境浏览以及路测回放功能集成到其中的基础上对系统同路测软件的交互进行实现，通过该系统的建立，则能够为工作开展提供了可视化的质量分析以及数据的可视化管理，具有较好的应用价值。

作者:王雷 单位:中建三局集团有限公司

参考文献

[1]通信网络优化及其安全分析[J].徐大平.信息安全与技术.2015(01)

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020年必将是不平凡的一年，这一年，各国的5G将全面商用，5G超高速的通信体验将带给人们不同以往的感受，一个大的万物联网时代即将来临，那这一技术将对通信网络结构本身有何影响呢?现从通信网现状、5G关键技术、对未来通信网结构三方面做如下分析。

 

1 通信网络现状

 

现阶段通信网络主要的传输载体为电、光和电磁波，电通过双绞线电缆或同轴电缆传输，光通过光纤传输，电磁波为空气传输。光纤的通信容量不同于电缆的，电缆已很难再有所提高，但光纤随着技术提高，它的容量在不断刷新着记录。从容量上看光纤传输的优势巨大，是其他传输方式无法比拟的，自然而然地担负起了通信主干网络传输的重担。同轴电缆虽然也能达到1G或2G的容量，但受长度限制，并且其造价成本高，占用空间大，对于缠绕、压力和大幅度弯曲承受能力差，所以现在同轴电缆主要应用于闭路电视或是视频监控系统的视频信息传输，不再应用于现代的主干通信网络，而且也不再应用于局域网络环境当中。相对于同轴电缆，双绞线电缆就很好地解决了后面的问题，所以在现在的局域网络中，以太网的物理层也基本为双绞线电缆所取代。另一方面，相对于光纤，双绞线电缆的造价成本也较高。基于国家通信发展战略，光纤不单应用于主干通信网络，还在向用户终端的最后一公里发展。现在的光纤接入已基本成熟，如光纤到路边，光纤到小区，光纤到大楼，光纤入户。无线通信技术无论是哪种都由于其稳定性差、容量小、保密性差等缺点限制，主要应用于移动终端或室内区域性通信。

 

综上所述，现代通信网络是光纤作为主干通信网络，用户终端以光纤、双绞线电缆、无线传输相结合的方式接入主网络，而且是光纤正逐渐取代双绞线电缆，双绞线正逐渐只剩下终端所需的网络接口部分，无线通信现只是满足对通信容量、延时和稳定性要求不高的远程终端的需要，以及局域内终端无线接入的需要。这种网络的灵活性差，维护周期长，维护困难，不能满足未来终端发展的需要。

 

2 5G技术

 

5G技术即第五代移动通信，它是4G技术之后的延伸。5G技术的最大特点就是高速度，各种技术由于存在差异性，最高传输速率各不相同，但平均每秒最高传输速率也有10Gbit，是现有4G技术的100倍，英国于2015年3月公布的100米内测试结果为125GB，是4G网络的万倍有余。5G同时具有低延时、低能耗及多接入点等特点，可满足未来终端的小型化、简单化、集中化、多元化的发展需要。

 

2.1 高频传输技术 现代无线通信技术多工作在低频段，而高频段至今尚未开发。FBMC(基于录波器组的多载波技术)是一种在发送端和接收端调制、解调滤波器组的载波技术，滤波器组的成员是并行的关系，均是由原型滤波器经载波调制而得到的调制滤波器。与OFDM技术不同，各载波间不再是必须是正交的，因此无须循环前缀，便能对各载波间的重合度进行灵活控制，减少载波间干扰，进而增加频谱的利用率。OFDM相对于OFDM更加灵活、效率，频谱利用率更高。

 

2.2 多天线传输技术 多天线传输技术是提高传输可靠性的有效措施。现在4G技术的天线采用4根或是8根，而5G将采用几十或几百根，形成天线矩阵。天线矩阵可以在现有基站和带宽的环境中显著增加频谱的效率，并且可以大幅度地降低干扰，增加传输的可靠性，降低发射功率，进而降低功耗。

 

2.3 同时同频全双工技术 现行的TDD和FDD由于不能使用这一技术，浪费了一半的频率和时间。5G充分利用这一技术，可提高了频谱的利用率近一倍，问题是如何解决同时同频全双工的自干扰。5G的研究人员采用了放置特定位置天线和模拟端干扰抵销等方式对这一问题进行了解决。现在全双工系统的理论容量可达90%，但现在都是基于少量基站和终端的，对于大量的基站和终端还需进一步研究。

 

2.4 设备到设备技术 设备到设备技术是一种无须中间基站便可实现端到端的通信方式，有别于现在的蜂窝通信系统，传统的蜂窝区域内有一个到3个基站作为中间的倒手来传递两个终端之间的信息。利用这一技术可提高组网的灵活性，以较低的功耗便可实现较高的传输速率。

 

2.5 密集网络技术 无线通信网络是一个逐步演进和更替的过程，在过去为适应业务增长的需要，原来的小区被一次又一次的划分，最后形成了现在的高密集网络小区，高密集网络极易出现相邻小区频率重合的问题，而且在未来终端数量十分巨大，终端间也极易出现频率重合现象。无线回传是解决这一问题的有效方式，无线回传是利用自身的传输能力将终端的通信情况(如频率、质量等)回传给系统，以利于系统计算出最合理的频率分配。

 

2.6 软件定义网络技术 传统的网络是基于路由器、交换机的本地控制和转发，控制和转发在一起会使网络控制复杂，网络的开发难度加大，而且不灵活。过去由于控制的分散导致各运营商不能共享基础设施，增加了运营成本，采用软件定义网络后，运营商可通过各自的中央控制器对同一网络设备进行控制，实现基础设施共享。这对用户来说是利好信息，将降低无线网络使用资费。

 

3 5G对未来通信网络影响

 

5G改变未来的产业格局是毋庸质疑的，届时终端的种类会更加多样化，应用更加多元化、智能化，但最根本的改变还是通信网络本身。由于5G采用了软件定义网络，运营商可以共享基础设施，无须各自重复建设，成本降低，资费自然降低，这两点也使用户更倾向于选择5G通信。

 

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1 移动通信实验室硬件配置

该移动通信实验室的硬件配置是HLR+MSC/VLR+BSC+BTS，已经实现移动呼叫功能，以下是各个节点的介绍：

⑴HLR（归属位置寄存器）：一个静态数据库，用于存储本地用户的资料信息；

⑵MSC（移动业务交换中心）：GSM网络的核心节点，是对位于其覆盖区域中的MS进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信网之间的接口；

⑶VLR（拜访位置寄存器）：用于寄存所有进入本交换机服务区域用户的信息，VLR与MSC配对合置于一个物理实体中能够大大减低信令链路的负荷；

⑷BSC（基站控制器）：处理与MS的连接，管理小区数据及话音编码与速率适配等；

⑸BTS（无线基站）：提供MS与系统的无线接口。

2 MSC与HLR合设实现双功能

在实验室的研究过程中，通过对MSC进行双功能改造，MSC具有HLR所需的所有功能模块，理论是可以实现在同一物理实体MSC上同时实现MSC和HLR的双功能。

MSC与HLR合设大大增加通信网络的风险，安全性能极低，因此这样的组网结构在移动通信网络中都几乎完全没有应用，由于没有参照的网络结构和配置数据，大大加大了MSC与HLR合设难度。

通过实验室各专家的联合研究讨论分析，最终定为该组网架构的难度主要在核心网局数据设置上。通过多次讨论分析研究，在几个重要的局数据点上作了改造，从而实现MSC与HLR合设实现双功能。

MSC与HLR合设实现双功能是此次实验研究中的创新亮点，其实施过程中的关键点改造及数据配置情况具体如下：

⑴改造MSC硬件结构，把原先定义为普通信令终端的RPG3板改造成实现鉴权功能的AGEN版，提供用户鉴权功能；

⑵在MSC上精确定义HLR专用的局数据（HGFSI，HGBDI，HGRCI，HGSPC，HGRCI，HGAPI，HGEQI，HGCAC，HGEPC，HGGSI，HGNSI，HGPAI，HGSFI，HGZNI）；

⑶在MSC上定义用户数据；

⑷在MSC上定义GT表，同时，把用户数据指向OWNSP（正常情况下用户数据指向相应的HLR的GTRC），增加定义TT=2、NP=6、NA=4局数据，用于提供鉴权。

⑸由于HLR对用户的鉴权涉及最高密钥等机密数据，经协商后决定取消HLR的鉴权功能，使用户在进行登记时只核对用户数据，不进行鉴权检查。

⑹基站数据方面为在测试时能方便准确登记在测试小区内，因此测试小区数据定义上将CGI定义成460-99-9999-12345，以便在搜索网络时能够精确搜索到460-99的测试网络。而且小区数据不做任何切换数据，保证测试时能准确登记，并且不会因为基站信号问题而切换出测试网络。

3 实验研究成果演示

实验研究改造组网完成后，进行了移动通信手机在实验室里的呼叫演示，条件是需要2张普通SIM卡，2台普通手机。

（1）首先通过查询得sim卡msisdn对应的imsi码；

（2）在合设后的MSC中通过指令hgsui定义并添加相应的用户数据至合设后的MSC中，并取消合设后的MSC的鉴权功能；

（3）插入sim卡并开机登记选择进入测试实验室网络，用户完成网络注册及登记后，即可开始进行正常呼叫。

（4）通过反复的测试实验，呼叫通话质量清晰，有效信号距离至信号发射器半径50M。

本次移动通信实验室MSC与HLR合设实现双功能的研究是核心网组网改造研究的又一突破，利旧现有设备进行重新组建新网络，采用MSC与HLR合设实现双功能，以最少的设备建设投入实现移动通信网络，这一功能性研究的突破对以后核心网实验室建设研究具有实际的参考意义。

[参考文献]