数字通讯原理论文
数字通讯是通讯技术的主要技术之一，其实现了通讯信号的转换，多应用在信号输入和输出的环节中。下文是学习啦小编为大家整理的关于数字通讯原理论文的范文，欢迎大家阅读参考!
数字通讯原理论文篇1
数字式通讯管理机的可靠通讯方法研究
【摘 要】在电力、能源与化工等自动化工业控制领域中，现有技术工业控制监控系统与智能电子设备(IED)之间的通讯组网方式是：将一定数量的智能电子设备串接为一组作为一个通讯总线，然后将该通讯总线连接到通讯管理机的通讯采集端口进行该通讯总线上各智能电子设备的数据采集，这种传统通讯方式当总线因故中断后，尤其当重要监控智能电子设备的通讯中断后，对整个工业控制系统的可靠稳定运行造成极大影响。本研究旨在避免上述现有技术的不足之处，对现有技术工业控制系统中智能电子设备通讯网络组态进行改进，提出一种通讯稳定可靠、兼容性强的智能电子设备可靠通讯的方法。
【关键词】通讯管理机;菊花链冗余;双端口冗余;双协议冗余
一、背景技术
在电力、能源与化工等自动化工业控制领域中，现有技术工业控制监控系统与智能电子设备(IED)之间的通讯组网方式是：将一定数量的智能电子设备串接为一组作为一个通讯总线，然后将该通讯总线连接到通讯管理机的通讯采集端口进行该通讯总线上各智能电子设备的数据采集，这种单通讯端口独立总线运行的方式，常常由于通讯总线因故断开后，导致该通讯端口上连接的所有智能电子设备通讯的中断。如图1所示，图中各字母含义如下：
LANx，表示通讯管理机的第几个以太网口，如LAN1表示第一个以太网口;
Px，表示通讯管理机的通讯串口编号，如P1表示第一个串口;
IEDxy，表示第几个总线上的第几个智能电子设备，如IED11表示总线1上的第1个智能电子设备;IED2n则表示总线2上的第n个智能电子设备;
Prx，表示端口协议，如Pr1表示端口协议1。
智能电子设备都是通过独立串行总线连接通过通讯端口连接到通讯管理机上的，各总线之间没有通讯，由于采用的是单协议单端口的通讯方式，当总线因故中断后，尤其当重要监控智能电子设备的通讯中断后，对整个工业控制系统的可靠稳定运行造成极大影响。
另外，如果通讯总线上各个智能电子设备有两个不同通讯协议端口时，由于通讯协议不统一，导致通讯组网时难以将对不同通讯协议的智能电子设备采集到的数据进行整合，而只能采取接入其中一个协议端口的方案，这样，就使得不同通讯协议端口的智能电子设备不能接入到一个通讯总线上来，导致兼容性太差，且浪费了智能电子设备的资源。
二、原理研究
本研究旨在避免上述现有技术的不足之处，对现有技术工业控制系统中智能电子设备通讯网络组态进行改进，提出一种通讯稳定可靠、兼容性强的智能电子设备可靠通讯的方法。
为实现本研究目的，提出一种智能电子设备可靠通讯的方法，智能电子设备监控网络包括后台监控系统、交换机、通讯管理机和智能电子设备子网络;所述智能电子设备子网络包括至少一个智能电子设备IED;所述智能电子设备IED包括单协议端口设备和双协议端口设备;尤其是，所述通讯管理机包括至少两个通讯端口;所述后台监控系统和所述智能电子设备子网络之间可靠通讯的方法包括如下步骤：
1、采集准备监控的所述智能电子设备子网络中智能电子设备IED的基本信息;
2、将确定被监控的智能电子设备组成智能电子设备子网络，并将该智能电子设备子网络和所述通讯管理机的通讯端口连接;
3、根据步骤1中所述智能电子设备子网络中智能电子设备IED的基本信息来确定监控网络的设备组态;
4、建立包括监控网络设备组态信息的通讯网络工程文件;
5、将步骤4所述的通讯网络工程文件配置完成后即可生成通讯管理机主程序，根据监控网络的设备组态确定监控网络的数据冗余方式。所述的通讯端口为通讯管理机上的串口。
步骤1所述的采集准备监控的所述智能电子设备子网络中智能电子设备IED的基本信息，包括采集所述智能电子设备子网络中智能电子设备IED的标识符ID及其可运行的通讯协议、智能电子设备的数量、智能电子设备的重要程度。
步骤2所述的智能电子设备子网络连接方式为线型、星型、环网或菊花链式。所述的通讯管理机为两个以上时，各通讯管理机之间用UDP方式连接进行数据交换、数据同步或切换控制。
步骤3所述确定监控网络的设备组态包括如下步骤：如果所述智能电子设备子网络中智能电子设备IED均为单协议端口设备，就采用通讯端口冗余的方式;如果所述智能电子设备子网络中智能电子设备IED均为双协议端口设备，就采用协议冗余或端口协议混合冗余方式;根据所述智能电子设备子网络中智能电子设备IED数量及其监控的重要程度确定通讯管理机冗余方式。
所述通讯端口冗余是将通讯管理机上的通讯端口根据主/从通讯端口的先后顺序进行通讯端口的通讯冗余定义;所述协议冗余是将所述具有双协议端口的智能电子设备IED根据协议口的主/从协议口先后顺序进行通讯冗余定义;所述通讯管理机冗余是为监控网络配置两台以上的通讯管理机来连接所述智能电子设备子网络。
步骤4所述的监控网络设备组态信息包括智能电子设备子网络信息、通讯管理机信息、通讯管理机通讯端口信息、通讯端口运行的通讯协议和设置通讯管理机通讯端口的冗余关系。
步骤5所述的监控网络的数据冗余方式包括：单通讯管理机双通讯端口冗余方式、单管理机双协议冗余方式、双通讯管理机双通讯端口冗余、双通讯管理机双协议冗余和双通讯管理机双协议双通讯端口冗余方式。
与现有技术相比较，本研究具有以下有益效果：
1、智能电子设备和后台监控系统通讯稳定可靠;本研究改变了现有技术智能电子设备通讯组网方式，将通讯管理机通讯端口的采集的数据进行冗余处理，采用了单管理机双端口冗余、单管理机双协议冗余、双管理机双端口冗余、双管理机双协议冗余或双管理机双端口双协议的冗余模式，这种有效地组网策略和设备组态，将智能电子设备按照通讯端口冗余的方式扩展了智能电子设备和通讯管理机的通讯链路，形成了设备通讯的热备份，保证了智能电子设备和后台监控系统通讯的可靠稳定。
2、兼容性强;现有技术智能电子设备网络只能接入相同协议的智能电子设备，本研究为智能电子设备定义了两套参数，组成端口协议冗余模式，可以将具有两个协议端口的智能电子设备同时接入同一通讯网络，使得任何种类的智能电子设备都能接入网络，兼容性更强。
三、方案实施
具体实施方式 以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。根据工程实际情况，首先需要对准备建立通讯监控的智能电子设备进行基本信息整理(包括采集的点及运行的通讯协议)，确立智能电子设备的组网方案。基本原则是：如果智能电子设备只有一个通讯协议口，那么就采取端口主/从冗余的方式;如果智能电子设备支持两个协议端口，那么就需要考虑端口协议冗余或双端口双协议冗余方式。另外，根据智能电子设备数量的多少及监控的重要程度，确定需要的管理机数量及管理机冗余的方式。在工程设计中，针对不同的使用情况，将通讯管理机进行灵活的组网，可以配置为单管理机双端口冗余、单管理机双协议冗余、双管理机双端口冗余、双管理机双协议冗余、双管理机双协议双端口冗余的数据冗余组网方式。
按照上述工程中的实际情况，本研究可有多个实施例，下面根据数据冗余组网方式来对实施例进行描述。
实施例一：单管理机双端口冗余组网方式。
该组网方式将智能电子设备IED串接在一起，引出的两根主干线分别接到通讯管理机的两个通讯串口上。通讯管理机的两通讯串口是主/从工作方式，两通讯串口不同时工作，分为工作口和备用口，工作口具备收发权限，备用口无发送权限，处于端口数据流检测状态。当工作端口无数据流时，具备发送权限的工作端口停止发送数据，将权限交给备用口，由备用口启动发送权限。P1口的主干线因故断开后，作为备用口德P2口不能检测到端口的数据流，此时，P1口主动停止本端口的报文发送，P2口停止数据流检测接受发送权限，改由P2口去完成智能电子设备的通讯。这样，当其中一个通讯主干线因故断开后，就可以很快地由备用端口进行通讯管理，保证了智能电子设备和后台监控系统通讯的实时可靠。
实施例二：单管理机双协议端口冗余组网方式。
该组网方式的通讯主干线同样有两路网络分支，不同的是两路网络分支所运行的通讯协议可以不同，分主从协议口，每个智能电子设备信息点包含两套参数分别对应不同的两种协议，智能电子设备两个协议端口正常时都处于收发状态，但只有主协议口可以完成参数设置或控制及事件处理，并且每一智能电子设备两协议端口控制权限可以交互。当工作端口所有智能电子设备通讯都中断后，则控制权限交给冗余协议端口完成。如果某智能电子设备其中一个协议端口通讯中断后，也可由该智能电子设备的另一个协议端口去完成通讯。当协议口P1的Pr1协议挂接的所有智能电子设备通讯中断后，则可以通过协议端口P2的Pr2协议继续进行通讯;如果智能电子设备IED11的Pr1协议端口故障不能通讯中断后，IED11的信息采集由Pr2协议口通过P2端口去完成。这样解决了智能电子设备双协议不能同时接入的问题。
实施例三：双管理机双端口冗余组网方式。
该组网方式由两台通讯管理机组成，也即双管理机方式;该组网方式将智能电子设备IED串接在一起，通讯主干线同实施例一相同，也有两路网络分支，但是两路网络分支分别接入到两台通讯管理机通讯端口上，通讯管理机之间用UDP方式连接进行数据交换、数据同步或切换控制。在该种方式下，两通讯管理机的智能电子设备信息点完全一致，采用热备份工作方式，可完成对多客户端进行数据信息的转发，两台通讯管理机都可以进行信息转发。
通过以上四种端口类型的逻辑优先权限的判断，然后以UDP信息同步的方式交互两通讯管理机的信息，以达到两通讯管理机间不同端口类型的报文收发及控制权限的管理。两通讯管理机的遥测、遥脉以变化率方式同步，事件、遥信变位和控制命令则实时同步。这样有效地控制了网络流量，又由于两通讯管理机间是以非连接的UDP方式进行信息同步，可以很好地提高实时性，同时也起到了可靠通讯的目的。
通过以上五种实施例的组网方式，智能电子设备的通讯组网方式确定后，就需要配置该工程的设备组态。在应用中，先建立一个工程文件，以后该工程的设备组态信息都在该工程目录中，然后在该工程节点下添加需要的通讯管理机，再为各通讯管理机添加通讯串口，并设置串口运行的通讯协议，接着设置通讯管理机串口间的冗余关系(端口冗余或协议冗余)。
这样，基本的组网策略就配置完成了。剩下的工作就是为通讯管理机的通讯口添加智能电子设备及设备采集的信息点。当智能电子设备的信息点添加完成后，再为转发协议端口添加需要转发的信息点。如果是双通讯管理机冗余方式，还需要配置好完成数据同步的以太网端口的IP地址，这是完成双通讯管理机冗余的关键。这些配置都完成后，就可以生成通讯管理机运行所需的设备配置文件，然后下载到通讯管理机，引导通讯管理机协议程序运行，进行配置文件正确性的基本检测。
当通讯管理机的设备配置文件检测正确后，根据前面确定的组网方案，就需要搭建整个网络的组网平台。这时需要完成的工作是：连接智能电子设备的串口通讯线至对应的通讯管理机通讯端口;将智能电子管理机的以太网口连至相应的交换机，并与转发监控端后台或远方调度连接起来。
四、结论
上述数字式通讯管理机的通讯方案的研究，提出了一种可靠性通讯的解决方法，能适应各种组网应用的可靠性要求，并已获得了国家发明专利。该方法已广泛应用于公司电力自动化工程的实施，运行稳定，赢得了用户的一直好评。
数字通讯原理论文篇2
数字通讯技术的优势解析
摘 要：数字通讯是通讯技术的主要技术之一，其实现了通讯信号的转换，多应用在信号输入和输出的环节中。在通讯技术中使用数字通讯技术是其他同类技术所不能比拟的，因为其能够表现出更多的应用优势，并且在未来数字通讯技术还将会有更大的发展，为提高通讯工程的运行效率做出更大贡献。现本文就在分析数字通讯技术的主要应用体现的基础上，来分析数字通讯的应用优势，并探讨其未来的发展趋势。
关键词：通讯技术;数字通讯;优势;发展趋势
数字技术和通讯技术都是新时期下主要的高科技先进技术，在提升数据信息传递速度，增大信息载体传输范围的基础上有着非常积极作用，尤其是在将数字技术和通讯技术结合在一起后所形成的数字通讯，更是掀起了通讯领域的一场革命，促使了现代通讯事业的发展。那么在实际的工程中，数字通讯技术是如何实现的，其应用优势又有哪些?以下本文就对这些问题进行解析。
1、数字通讯技术的实现
所谓数字通讯，就是指在计算机编程技术的基础上，利用二进制算法对信息进行数字处理，使其成为以“0”和“1”为主要形式的数字信号，再将这些信号传输出去。当这些信号达到传输的另一端时，该端接收器就会感应到并接收这些信号，然后再通过解码器将数字信号转换为正常信息，从而完成信息传输。这种数字通讯方式只需要进行两道工序就可以完成信息传递，简便易行，具有其他通讯技术所不具备的特性。
自数字通讯技术被应用在通讯行业以后，给其带来了巨大的变革，为通讯行业的发展指出了新的发展方向。数字通讯技术的应用提高了信息的传输速度，更是为人们传递信息带来了更方便的技术手段。具体来讲，数字通讯是建立在数字技术基础上的，其要求信息源、信息接收器、信息发送器以及信息传播媒介都要实现数字化，并通过的一定的数字调试来最终实现数字通讯。
在对信息源进行数字化处理时，采用量化的技术方法，对信息源进行压缩处理，但不破坏其原本的特性，使其能够正常识别。而在接收器方，接收到数字信号之后要进行解码处理，解码技术的可靠性与否，决定着信息传递的质量。因为解码中可能会出现错码，错码越多，信息失真率越高。因此在对数字通讯技术进行完善优化时，要注重降低解码率。
2、数字通讯技术的应用优势分析
2.1扩宽了信息接受者的范围。
与其他通讯技术相比，数字通讯的应用范围更广，因为其不需要特殊的设备。只要接受者有接收设备，就可以实现数字通讯。也就是说，只要具备了接收器、发送器与传输媒介，在任何的地方的任何人都可以利用数字通讯来实现信息传递和发送。并且接收信号时，可以由人来操作，也可以由机器操作，还可以实现人与机器的互相传输。值得一提的，在数字通讯中，不管是人是物，也不管是信息的发出或接收，信息的安全性都是可以得到保证的。其所具备的这些特点，不但使其在更宽的范围内实现信息传递，还能够保证信息的安全，这无疑是其最主要的应用优势之一。
2.2通讯质量得到了一定的保证。
一是数字通讯的设备比较简单，而且传播信息的频道比较窄，因此，在传输的过程中能避免一些干扰因素，不像模拟信号容易受到其他信号的干扰，而数字信号就不容易出现这种情况，从而保证了通讯的质量和效果二是就算信息在距离较远的两个地方进行传输，其信息的质量也能得到保证，这是因为数字技术采用的技术能在传输的过程中将远距离传输引起的杂音进行消除，在消除后还能继续保持传输的形式，而且如果杂音积累到一定的程度，也能进行自动的清楚，从而保证了通讯信息到达被接受者那里时信息的清晰度和质量。
2.3数字通讯技术能让信号更加容易分流。
由于数字信号只有两种形式，比较简单，加上具有对信号的调试比较方面，设备的可靠性较高的优点，因此，能让信息很容易进行分流。分流措施只需要在其信号接收器或是发送器的终端器和模拟电路之间加一个接收器即可，这样就能在己有的模拟电路上进行新的信息传输。
2.4数字通讯技术的保密性较好。
现阶段随着社会生产和经济的发展，信息变得越来越重要，因此，对信息在传输过程中保密性要求也提高了，因此，像光通信等场合，数字通讯成为了比较热门的选择这是因为数字信号不像无限电波，只要接受的终端和发送的终端连接好，都可以收到所传播的内容，因此，信息很容易被盗用，但数字通讯是依靠编码器来进行传输，必须要经过解码的程序才能获取信息的内容，这样就能在一定程度上保护了信息的内容。另外数字信号还可以进行加密，而且这种加密方式是通过一些简单的加减等运算，再通过一定的规律加入到加密程序中，从而完成了传输信息的加密程序，也进一步保障了信息传播过程中的隐蔽性和保密性。
2.5数字通讯设备的集成性较高。
数字通讯的设备将以往需要的众多设备都集中到一个设备上，较之前的设备而言从体积上看大大减小了原有设备的体积，提高了设备的轻便性，另外从整体效率上来看还减少了设备的耗能，节省成本，除此之外设备的使用寿命也大大提高。
2.6数字通讯使用比较灵活。这里的灵活性主要体现能与计算机想连接，因为都是采用“0”和“1”进行程序的运作，因此，与计算机联合起来使用，借助计算机的优势，给传输的图片、电报、语音或是其他文字性的信息都带来了一定的便捷性，也促使了数字通讯开展其他相关业务，比如朝更加智能化的方向发展。
3、数字通讯技术的发展趋势
数字通讯技术在未来的发展中，还将会在更多的领域中发挥应用，因此其也需要进一步的创新完善。当前的数字通讯主要是以短波传输为主，今后需要朝着数字卫星通讯、光纤通讯、微波通讯等方向发展。数字卫星通讯，这将来以后各个国家需要加强使用的领域之一;光纤通讯，这种通讯方式在国外使用的较多，我国也在慢慢的涉入，这也是我国通讯技术需要发展的方向之一;微波通讯。由于数字通讯技术具有无可比拟的优越性，需要加强对其的应用和发展根据现阶段信息发展步伐以及人们对信息传递的要求，以后数字通讯将要在使用设备上更加轻小、更加智能化方面发展;在使用范围方面开辟更为广阔的应用市场，进行多网络的融合;在信息传递方面向着更高的保密性、高精度以及宽频率的方向发展。
4、结语
综上所述，数字通讯技术在通讯行业领域有着不可取代的重要应用地位，其在通讯行业中所发挥的作用是非常明显的，其应用的优越性也是大家有目共睹的。相信在未来的发展中，数字通讯技术还将会在通讯领域发挥更大的作用和功能，促进通讯事业的数字化发展。
参考文献
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