時(shí)間：2023-03-14 15:18:11
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[論文摘要]寬帶通信技術(shù)和數(shù)字視頻處理技術(shù)的迅速發(fā)展，為視訊通信業(yè)務(wù)面向公眾廣泛運(yùn)營(yíng)已經(jīng)準(zhǔn)備好技術(shù)條件。結(jié)合當(dāng)前通信領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的出現(xiàn)的技術(shù)，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻通信進(jìn)行研究。
隨著人們對(duì)視頻和音頻信息的需求愈來(lái)愈強(qiáng)烈，追求遠(yuǎn)距離的視音頻的同步交互成為新的時(shí)尚。近些年來(lái)，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)條件的發(fā)展，集音頻、視頻、圖像、文字、數(shù)據(jù)為一體的多媒體信息，使越來(lái)越多的人開(kāi)始通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行各方面通訊，縮短了時(shí)區(qū)和地域的距離。
一、視頻通信概述
視頻通信實(shí)質(zhì)上是多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它通過(guò)多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的支持，為不同地域的人們提供了類似與面對(duì)面的交流方式，為身處異地的人們提供了一個(gè)相互討論問(wèn)題并可協(xié)同工作的環(huán)境，它集計(jì)算機(jī)的交互性、通信的分布性，以及電視的真實(shí)性為一體，具有明顯的優(yōu)越性。
二、視頻通信的組成
（一）組成
一個(gè)視頻通信系統(tǒng)包括節(jié)點(diǎn)機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)兩部分。典型的會(huì)議節(jié)點(diǎn)機(jī)主要由音/視頻獲取設(shè)備、回放設(shè)備、媒體編解碼器、通信接口卡和會(huì)議功能模塊構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)部分主要指支持實(shí)時(shí)多點(diǎn)傳輸?shù)木W(wǎng)關(guān)和信道。完整的視頻會(huì)議系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)模型由六大模塊構(gòu)成：（1）人際交互模塊，即視頻會(huì)議系統(tǒng)的人機(jī)界面。（2）會(huì)議文檔部件，包括會(huì)議文檔的自動(dòng)生成、管理和查詢等功能模塊以及與數(shù)據(jù)庫(kù)的接口模塊。（3）媒體處理部件，包括音、視頻信息的獲取、編碼、回放等處理模塊。（4）共享空間部件，包括共享空間管理模塊、電子白板及應(yīng)用過(guò)程共享功能模塊。（5）會(huì)議管理部件，包括會(huì)議的發(fā)起、與會(huì)人員的管理（加入/退出）、會(huì)話建立以及會(huì)議結(jié)束等處理模塊。
（二）軟硬件與網(wǎng)絡(luò)條件
要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻通信，需要一定的軟件和硬件設(shè)備作為支撐。
1．所需硬件環(huán)境。
要使用網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議，除了要有一臺(tái)較高性能的多媒體計(jì)算機(jī)或顯示屏外，還需要配備攝像頭、麥克風(fēng)、音箱或耳機(jī)等外部設(shè)備，其中最主要的設(shè)備為攝像頭，它是用來(lái)進(jìn)行視頻獲取的一個(gè)重要硬件，攝像頭分為模擬攝像頭和數(shù)字?jǐn)z像頭兩大類，前者捕獲的為模擬視頻信號(hào)，需要將其輸入到視頻捕捉設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化后方可轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)中使用。而數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像，然后通過(guò)串、并口或者USB接口傳到計(jì)算機(jī)里。
2．所需軟件環(huán)境。
（1）操作系統(tǒng)軟件：目前絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議軟件都支持Windows98/Me/2000/XP/2003系統(tǒng)，另外也可有一些視頻會(huì)議軟件支持在Linux等非Windows系統(tǒng)中運(yùn)行。
（2）網(wǎng)絡(luò)視頻軟件：要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議，必須借助于網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議軟件。網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議軟件支持點(diǎn)到多點(diǎn)的視頻會(huì)議應(yīng)用，即可以在用戶之間，也可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶進(jìn)行聯(lián)機(jī)視頻會(huì)議。
（3）其他軟件：音頻連接模塊、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、多媒體加速軟件、多媒體編碼/解碼軟件等。
3．承載網(wǎng)絡(luò)。
要在網(wǎng)絡(luò)視頻通信系統(tǒng)中使用視頻，用戶必須具有可供視頻流暢傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)鏈路，也就是說(shuō)用戶必須具有足夠帶寬的局域網(wǎng)環(huán)境和寬帶接入Internet的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
三、視頻通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
NetMeeting作為一款免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)電話與協(xié)作辦公工具，它除了支持視頻、音頻的實(shí)時(shí)交流外，還提供了文檔與應(yīng)用程序共享、電子白板和遠(yuǎn)程桌面共享等多種功能，是一款用于網(wǎng)絡(luò)視頻通信的優(yōu)秀軟件，使用它我們可以輕松的進(jìn)行網(wǎng)上視頻通信。
（一）安裝視頻軟件
首先，檢查需要進(jìn)行視頻通信的系統(tǒng)中是否安裝了視頻軟件，如果沒(méi)有安裝，可以通過(guò)填加組件的形式進(jìn)行安裝。
（二）連接信息設(shè)置
確認(rèn)NetMeeting已經(jīng)安裝在系統(tǒng)后，單擊“開(kāi)始”>“程序”>“附件”>“通信”>“NetMeeting”命令，啟動(dòng)程序。首次運(yùn)行NetMeeting，軟件會(huì)出現(xiàn)一個(gè)向?qū)В笥脩粜畔⑦M(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，單擊“下一步”按鈕，輸入個(gè)人信息。接下來(lái)，向?qū)б笥脩粼O(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接方式，可以根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)連接情況選擇ADSL、局域網(wǎng)等。單擊“下一步”按鈕跳過(guò)NetMeeting服務(wù)器設(shè)置，此時(shí)向?qū)?huì)要求對(duì)計(jì)算機(jī)聲卡和麥克風(fēng)進(jìn)行測(cè)試。單擊“下一步”按鈕完成向?qū)е?，即可進(jìn)入NetMeeting主界面。
（三）開(kāi)始視頻通信
1．新建視頻通信。單擊“呼叫”“主持會(huì)議”命令新建一個(gè)視頻會(huì)議，在彈出的“主持會(huì)議”對(duì)話框中設(shè)置會(huì)議名稱（不能使用中文名）和密碼，然后，將“會(huì)議工具”中的“共享”、“聊天”、“白板”、“文件傳送”四個(gè)復(fù)選框全選上，單擊“確定”按鈕。
2．呼叫主機(jī)。建立會(huì)議后，與會(huì)的計(jì)算機(jī)即可呼叫主持會(huì)議的主機(jī)，方法是單擊“呼叫”“新呼叫”命令，或單擊NetMeeting面板中的“呼叫”按鈕，打開(kāi)發(fā)出“呼叫”的對(duì)話框，輸入IP地址，并單擊“呼叫”按鈕即可對(duì)主機(jī)進(jìn)行呼叫。3．接入驗(yàn)證。此時(shí)，被呼叫方的計(jì)算機(jī)中會(huì)出現(xiàn)是否應(yīng)接呼叫的對(duì)話框，單擊“接受”按鈕。然后，撥入方計(jì)算機(jī)即可登錄會(huì)議，如果在“主持會(huì)議”對(duì)話框中設(shè)置了會(huì)議密碼，此時(shí)還會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框要求用戶提交驗(yàn)證密碼。
4．進(jìn)行視頻通信。各個(gè)不同地方的參與視頻通信的人員，只需要單擊主界面中的“開(kāi)始視頻”按鈕，即可發(fā)送視頻流。將發(fā)言請(qǐng)求發(fā)送到中心站的服務(wù)器上，由主會(huì)場(chǎng)主持人來(lái)確定允許還是否定發(fā)言請(qǐng)求，一旦確定可以發(fā)言，即可實(shí)現(xiàn)通話。
（四）其他功能
NetMeeting界面下方有四個(gè)按鈕，分別對(duì)應(yīng)了“共享”、“聊天”、“白板”和“文件傳送”四項(xiàng)主要功能（這四項(xiàng)功能需要在會(huì)議屬性中啟用，否則在非會(huì)議中處于不可用狀態(tài)）：
1．“共享”功能。通過(guò)共享功能可以便于同其他會(huì)議參加者在獲得授權(quán)后控制本地主機(jī)上的應(yīng)用軟件進(jìn)行演示與操作。
2．“聊天”功能。單擊“聊天”按鈕，NetMeeting會(huì)彈出一個(gè)聊天對(duì)話框，可以對(duì)所有或某一與會(huì)者發(fā)送聊天信息。
3．電子白板。系統(tǒng)提供多塊白板，與會(huì)人員都可通過(guò)白板進(jìn)行繪制矢量圖，可以進(jìn)行文字輸入、粘貼圖片等。在主控模式，主持可以禁止其他人使用白板。
4．傳送文件?！皞魉臀募惫δ苡脕?lái)在與會(huì)者之間傳送與接收文件。使用方法比較簡(jiǎn)單，只需單擊“文件傳送”按鈕并選擇需要傳送的文件即可。
四、結(jié)束語(yǔ)
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和視頻通信技術(shù)的進(jìn)一步完善，視頻通信技術(shù)將越來(lái)越多地被人們利用到工作及生活中，甚至改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?。人們根?jù)自身對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求的不同，自由選擇傳輸方式及終端設(shè)備，更多的行業(yè)、企業(yè)、個(gè)人都將享受到視頻通信所帶來(lái)的便利。
參考文獻(xiàn)：
目前，關(guān)于廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出不同的見(jiàn)解，一般可分為分布式、區(qū)域集中式、變電站集中式以及分層集中式。其中，在分布式廣域保護(hù)系統(tǒng)中，廣域保護(hù)算法內(nèi)置于每個(gè)裝設(shè)在變電站內(nèi)部的保護(hù)IED中，分布式廣域保護(hù)系統(tǒng)的廣域保護(hù)決策過(guò)程完全在單個(gè)保護(hù)IED中實(shí)現(xiàn)，這使得分布式廣域保護(hù)系統(tǒng)更適合于實(shí)現(xiàn)廣域繼電保護(hù)的功能。區(qū)域集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)其功能包括實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)繼電保護(hù)功能、通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與廣域保護(hù)決策中心設(shè)備交換信息等。變電站集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)主要是利用收集到的信息實(shí)現(xiàn)廣域保護(hù)算法，并向站內(nèi)相應(yīng)保護(hù)IED發(fā)送控制命令。分層集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)繼承了區(qū)域集中式和變電站集中式廣域保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，而且它既能夠與上層區(qū)域廣域保護(hù)決策中心設(shè)備通信又能夠與下層的保護(hù)IED通信，同時(shí)也能夠彌補(bǔ)變電站集中式存在的一些缺點(diǎn)。
2電力系統(tǒng)信息綜合傳輸調(diào)度算法研究
電力系統(tǒng)不同于其他系統(tǒng)的運(yùn)行，尤其是順利實(shí)現(xiàn)其信息的綜合傳輸不可避免的需要解決諸多潛在的問(wèn)題，尤其是信息業(yè)務(wù)綜合傳輸過(guò)程中存在的流量沖突問(wèn)題，特別需要注意的是不僅要保證實(shí)時(shí)信息業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)也不可忽視各類非實(shí)時(shí)信息服務(wù)質(zhì)量，這些非實(shí)時(shí)信息也是傳輸過(guò)程中重要的組成部分。實(shí)現(xiàn)基于IP技術(shù)和區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)模型的網(wǎng)絡(luò)通信模式的關(guān)鍵技術(shù)包括隊(duì)列調(diào)度法，本文主要對(duì)隊(duì)列調(diào)度算法進(jìn)行深入討論，使其在對(duì)電力系統(tǒng)信息綜合傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行解決時(shí)能夠發(fā)揮出關(guān)鍵的作用。WFQ算法的分組服務(wù)順序與GPS模型有很大差異，它是一種模擬通用處理器共享模型的隊(duì)列調(diào)度算法，本文在WFQ算法基礎(chǔ)上提出了WF2Q+算法，并通過(guò)將“虛擬延遲時(shí)間”引入WF2Q+算法解決了該算法在推遲傳輸高優(yōu)先級(jí)信息業(yè)務(wù)分組的問(wèn)題，進(jìn)而提出了提出以基于IWF2Q+算法的區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)模型實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息綜合傳輸。
2.1WF2Q+算法介紹及分析WF2Q+算法是一種基于GPS模型的分組公平隊(duì)列調(diào)度算法。在實(shí)際的信息業(yè)務(wù)傳輸過(guò)程中，分組到達(dá)各列隊(duì)頭部的時(shí)間會(huì)存在一定的微小差別，致使根據(jù)GPS模型得到的各隊(duì)列頭部分組服務(wù)順序也出現(xiàn)微小差別，從而也會(huì)影響到WF2Q+調(diào)度器先為高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列內(nèi)分組提供服務(wù)，還是為低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列提供服務(wù)。觀察圖1我們可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)先級(jí)較高的信息業(yè)務(wù)在電力系統(tǒng)分組傳輸過(guò)程中不能保證其實(shí)時(shí)性，關(guān)鍵在于優(yōu)先級(jí)較高的信息業(yè)務(wù)分組到達(dá)時(shí)間較晚，從而使得優(yōu)先級(jí)較低的信息業(yè)務(wù)“捷足先登”，到達(dá)時(shí)間稍快，影響了電力系統(tǒng)高優(yōu)先級(jí)信息業(yè)務(wù)分組傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。
2.2改進(jìn)的WF2Q+算法——IWF2Q基于上述問(wèn)題，為了保證電力系統(tǒng)信息綜合傳輸中高優(yōu)先級(jí)信息業(yè)務(wù)分組的實(shí)時(shí)性，本文采用了PQ調(diào)度算法，并用PQ算法原理對(duì)WF2Q+算法進(jìn)行改進(jìn)，按照這種方式獲得的算法非常有可能將高優(yōu)先級(jí)分組推遲傳輸問(wèn)題輕而易舉地解決，同時(shí)也能保持良好的公平性。具體操作如下：將優(yōu)先級(jí)最高隊(duì)列中傳輸個(gè)分組所需時(shí)間的倍定義為隊(duì)列的“虛擬延遲時(shí)間。IWF2Q+算法與WF2Q+算法都采用SEFF分組選擇策略，此時(shí)，不得大于系統(tǒng)虛擬時(shí)間，并且越小的隊(duì)列中的分組越優(yōu)先獲得調(diào)度器的服務(wù)，通過(guò)這種方式高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中所轉(zhuǎn)發(fā)分組的延時(shí)得到了降低。
3仿真分析
本文首先仿真對(duì)比電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)WFQ算法、WF2Q+算法和IWF2Q+算法情況下IEEE14母線系統(tǒng)各變電站與控制中心站之間變換信息時(shí)4類信息業(yè)務(wù)分組的平均延時(shí)，結(jié)果如圖2所示。觀察圖2可知，WF2Q+算法與WFQ算法在保證信息業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性方面的性能不相上下，而WF2Q+算法推遲傳輸高優(yōu)先級(jí)信息業(yè)務(wù)分組的問(wèn)題可通過(guò)IWF2Q+算法解決，并且能夠減小高優(yōu)先級(jí)信息業(yè)務(wù)分組延時(shí)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)信息業(yè)務(wù)分組延時(shí)變大。其次仿真對(duì)比電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)PQ算法、WF2Q+算法和IWF2Q+算法情況下得到的系統(tǒng)中各變電站與控制中心站之間傳輸四類信息業(yè)務(wù)的平均服務(wù)速率，如圖3所示。該結(jié)果說(shuō)明基于WF2Q+算法和IWF2Q+算法的區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)模型能夠較好地協(xié)調(diào)不同優(yōu)先級(jí)信息業(yè)務(wù)獲得的服務(wù)效率，達(dá)到了各類信息業(yè)務(wù)傳輸?shù)墓叫?，且性能相?dāng)。
4課題研究結(jié)論及展望
通信系統(tǒng)的信號(hào)傳輸質(zhì)量與信道的性能密切相關(guān)，與光纖等有線信道相比，無(wú)線信道處于開(kāi)放的電磁環(huán)境中，更容易受到衰落、干擾、噪聲等多種因素的影響。而DSRC通信信道除了具有一般無(wú)線信道的特征外，還存在快速移動(dòng)等特有情況。典型的DSRC通信有路車通信(R2V)和車車通信(V2V)兩種方式。R2V是指車輛和路邊設(shè)備進(jìn)行通信，屬于移動(dòng)設(shè)備和固定設(shè)備的通信過(guò)程。V2V是指車輛和車輛之間進(jìn)行通信，屬于移動(dòng)設(shè)備之間的通信。充分掌握DSRC系統(tǒng)無(wú)線信道的特征，可以為提出改善系統(tǒng)通信質(zhì)量的技術(shù)方案提供參考，從而保證R2V和V2V通信的可靠性。
1.1仿真測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)
基于AgilentN5106A基帶信號(hào)發(fā)生器與信道仿真器搭建的面向DSRC通信信道的仿真測(cè)試系統(tǒng)如圖2所示。N5106A具有120MHz的調(diào)制帶寬，能夠模擬各種通信信道。本儀器配備了8路實(shí)時(shí)衰落仿真器，支持的信道衰落類型包括Rayleigh、PureDoppler、Rician、Suzuki等，多普勒功率譜頻譜形狀有classical3db，classical6db，flat，rounded，jakeclassical和jakerounded。由圖2可見(jiàn)，該系統(tǒng)還包括了一臺(tái)矢量信號(hào)發(fā)生器E4438C和一臺(tái)信號(hào)分析儀N9020A，E4438C和N5106A之間的控制信號(hào)通過(guò)LAN口連接，數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)總線（DigitalBus）傳輸。 測(cè)試系統(tǒng)如圖2所示。首先使用Agilent的N7617BSignalStudio軟件生成符合IEEE802.11p協(xié)議的理想基帶信號(hào)數(shù)據(jù)文件，該數(shù)據(jù)文件經(jīng)過(guò)N5106A產(chǎn)生基帶信號(hào)，并通過(guò)信道模擬器得到包含信道特性的基帶信號(hào)。N5106A產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)DigitalBus輸入信號(hào)發(fā)生器E4438C，由該儀器將基帶信號(hào)調(diào)制到5.9GHz的載波上，經(jīng)過(guò)射頻輸出端輸出到信號(hào)分析儀N9020A進(jìn)行分析。
1.2仿真測(cè)試實(shí)例
DSRC系統(tǒng)信道模型如表2所示。圖3至圖6給出了不同信道條件下信號(hào)的測(cè)試結(jié)果。其中，圖3為信號(hào)通過(guò)白噪聲信道后產(chǎn)生的星座圖，其中EVM（誤差向量幅度）為-27.62dB，CPE（同相位誤差）為0.903%rms。由于車車通信，可能存在直射路徑，因此圖4給出了信號(hào)經(jīng)過(guò)信道3模型，即在單徑萊斯分布的作用下，多普勒頻移為1345Hz，路徑損耗為-14.2dB，K因子為5.7時(shí)的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果表明，此時(shí)EVM上升為-3.047dB，CPE上升為6.938%rms，說(shuō)明在該種信道作用下，信號(hào)的接收質(zhì)量顯著下降。圖5給出了信號(hào)經(jīng)過(guò)信道7模型，即在單徑瑞利衰落，多普勒頻移為1522Hz，路徑損耗為-27.9dB時(shí)的測(cè)試結(jié)果，此時(shí)，EVM為-16.791dB，CPE為5.542%rms。圖6給出了信號(hào)經(jīng)過(guò)信道11模型，即信號(hào)在單徑瑞利衰落，多普勒頻移為1562Hz，路徑損耗為-27.9dB時(shí)的測(cè)試結(jié)果，圖中EVM為-16.065dB，CPE為1.455%rms。比較圖5和圖6，說(shuō)明了在類似的信道作用下，信號(hào)接收質(zhì)量存在一定的隨機(jī)性。另外，這兩條路徑的延時(shí)分別為400ns和700ns，在幀結(jié)構(gòu)的保護(hù)時(shí)隙范圍之內(nèi)，因此可以通過(guò)均衡消除延時(shí)的影響。
2小結(jié)
同線通信系統(tǒng)構(gòu)建原理及方法
比如在應(yīng)急指揮系統(tǒng)就存在著應(yīng)用需求。應(yīng)急指揮系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)指揮功能，現(xiàn)有的應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)體制基于K口通信方式，存在一個(gè)中心控制盒和若干個(gè)信息終端，中心控制盒和每路信息終端之間通過(guò)K口有線連接?；贙口的應(yīng)急指揮系統(tǒng)必須具備一個(gè)中心控制盒，如果中心控制盒出現(xiàn)故障則整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法完成正常通信功能。在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，中心控制盒必須與每路信息終端拉線完成互通，信息終端相互之間拉線完成與友鄰之間的通信。這樣一來(lái)，如果系統(tǒng)存在n個(gè)信息終端，則全系統(tǒng)拉線數(shù)將達(dá)到2n-1路。由此可見(jiàn)，基于K口的應(yīng)急指揮系統(tǒng)存在可靠性低、布線繁瑣、控制方式復(fù)雜等缺陷。如果采用同線通信技術(shù)，則應(yīng)急指揮系統(tǒng)組網(wǎng)方式將大大簡(jiǎn)化，在一對(duì)被復(fù)線上可以同時(shí)掛接多個(gè)通信終端設(shè)備，設(shè)備之間共享物理鏈路和帶寬，相互之間完全獨(dú)立不受影響。基于同線口的應(yīng)急指揮系統(tǒng)終端設(shè)備之間通過(guò)一對(duì)被復(fù)線并線即可完成全部的連接，任意終端之間能夠相互訪問(wèn)，能夠完成話音數(shù)據(jù)的通播、選呼等功能。如果其中一路終端出現(xiàn)故障，并不會(huì)影響其他終端的通信功能。在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，所有信息終端共享公共的物理線路和帶寬，只須一對(duì)線即可完成系統(tǒng)的通信組網(wǎng)功能。
采用同線技術(shù)的應(yīng)急指揮系統(tǒng)具有可靠性高、布線簡(jiǎn)單、控制方式方便等優(yōu)點(diǎn)。同線通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要遵循電力線載波通信的基本體系結(jié)構(gòu)，在一對(duì)被復(fù)線上或二線電力線上同時(shí)掛接多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是半雙工通信的方式。
為了協(xié)調(diào)全系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間通信不沖突，設(shè)置其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)均設(shè)置為從節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)定時(shí)發(fā)送令牌給其余節(jié)點(diǎn)，令牌中帶有節(jié)點(diǎn)編號(hào)。如果從節(jié)點(diǎn)接收到的令牌編號(hào)與本節(jié)點(diǎn)編號(hào)相同，則發(fā)送本節(jié)點(diǎn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)包，定時(shí)時(shí)間到以后，主節(jié)點(diǎn)更改令牌節(jié)點(diǎn)編號(hào)，允許下一節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，循環(huán)往復(fù)，直到所有節(jié)點(diǎn)都涵蓋。受系統(tǒng)帶寬限制，通信節(jié)點(diǎn)最多10個(gè)。同線通信系統(tǒng)硬件平成整體功能框架的搭建，圖四是同線通信系統(tǒng)硬件原理框圖。，ARM7處理器LPC2388處于系統(tǒng)的核心，通過(guò)它完成各個(gè)芯片的初始化，接收并轉(zhuǎn)發(fā)語(yǔ)音編碼壓縮數(shù)據(jù)、RS232異步串口數(shù)據(jù)、線路載波通信數(shù)據(jù)等。
AMBE2000語(yǔ)音編解碼芯片完成將64KB的PCM編碼數(shù)據(jù)壓縮為2KB話音數(shù)據(jù)包；LPC2388處理器自帶UART串口，可以接收RS232數(shù)據(jù)信號(hào)；電力線載波芯片PL2000接收處理器的數(shù)據(jù)包，再通過(guò)信號(hào)的調(diào)制解調(diào)發(fā)送數(shù)據(jù)至電力線或被復(fù)線。同線通信系統(tǒng)的軟件主要完成芯片如AMBE2000、PL2000調(diào)制解調(diào)芯片的初始化，異步串口UART的數(shù)據(jù)收發(fā)，話音數(shù)據(jù)包、數(shù)傳數(shù)據(jù)包的合成和解析處理，通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)等。主要包括主控制模塊、語(yǔ)音處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、線路驅(qū)動(dòng)模塊、通信管理模塊等。圖五是軟件功能模塊圖。
高頻通信系統(tǒng)是工作在2-29.9999Mz的頻率范圍內(nèi)的，在排除CRJ-200飛機(jī)的高頻故障時(shí)有一些技巧，系統(tǒng)上電時(shí)能聽(tīng)到短暫的調(diào)諧聲，在RTU上調(diào)節(jié)一個(gè)高頻頻率瞬間按壓PTT能夠聽(tīng)到1000Hz的調(diào)諧聲，調(diào)諧周期大約在1-3秒鐘。如果該頻率已經(jīng)調(diào)諧過(guò)，再次按壓PTT時(shí)調(diào)諧聲的時(shí)間會(huì)變得非常短，大約為30ms，這個(gè)時(shí)間太短不容易聽(tīng)出來(lái)。高頻耦合器具有頻率存儲(chǔ)功能，耦合器的存儲(chǔ)空間被劃分為很多個(gè)站點(diǎn)，每次調(diào)諧完頻率后耦合器將回到起點(diǎn)，等待下一次的調(diào)諧指令。耦合器的工作性質(zhì)就決定了可能由于耦合器的某個(gè)調(diào)諧站點(diǎn)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致高頻系統(tǒng)在某個(gè)工作頻率時(shí)通信不正常，如果某個(gè)頻率點(diǎn)出現(xiàn)故障，按壓PTT后會(huì)出現(xiàn)調(diào)諧音，連續(xù)輸出不會(huì)中斷。在實(shí)際的運(yùn)行中，機(jī)組也反映過(guò)此類問(wèn)題。研究高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器的工作原理目的就是，根據(jù)故障現(xiàn)象來(lái)大致判斷是高頻收發(fā)機(jī)的故障還是高頻耦合器的故障。然而對(duì)于高頻收發(fā)機(jī)，其主要的工作過(guò)程是頻率合成，變頻以及功率放大，對(duì)高頻通信的話音質(zhì)量和通信距離都有著不同程度的影響。高頻收發(fā)機(jī)是由多個(gè)模塊所組成的，其中包括處理器模塊，射頻/中頻模塊，頻率合成器，頻率基準(zhǔn)器，電源/音頻模塊和功率放大器，其中處理器模塊控制著收/發(fā)單元的所有功能，由于模塊性能的下降將導(dǎo)致高頻通信出現(xiàn)通話效果不佳或者出現(xiàn)不能完成語(yǔ)音的接收和發(fā)射。在高頻收發(fā)機(jī)組件內(nèi)還有一個(gè)靜噪電路，這個(gè)電路在排故過(guò)程中也有一定的幫助作用，靜噪電路對(duì)高頻收發(fā)機(jī)有自檢的作用，特別是在對(duì)故障判斷很困難時(shí)，關(guān)閉靜噪電路去聽(tīng)噪音背景聲，這樣可以對(duì)高頻收發(fā)機(jī)的自身工作性能進(jìn)行判斷，這也是一種排除相關(guān)故障件的方法。
在排故過(guò)程中應(yīng)該還注意這樣一些問(wèn)題，在安裝高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器時(shí)應(yīng)該特別注意收發(fā)機(jī)和耦合器之間兩根同軸電纜的鏈接線，這兩跟線很容易接反而造成高頻通信系統(tǒng)不工作。高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器安裝在后設(shè)備艙內(nèi)，具置如圖2。
這種部件的布局可以說(shuō)是CRJ-200飛機(jī)設(shè)計(jì)上的缺陷，因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)鄰近APU，一號(hào)、二號(hào)液壓系統(tǒng)，滑油散熱系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)的ACM，這些系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)滑油和液壓油的滲漏，長(zhǎng)時(shí)間必然對(duì)該區(qū)域的安裝部件存在油污染的情況，高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器之間有同軸電纜的連接，還有波導(dǎo)管等部件，長(zhǎng)時(shí)間機(jī)器表面被大量的油污所覆蓋，這將會(huì)影響到機(jī)器的散熱，降低了機(jī)器本身的使用壽命。同軸電纜的接頭處也覆蓋了大量的油污，長(zhǎng)時(shí)間慢慢滲透進(jìn)入接頭內(nèi)，在實(shí)踐工作中也碰到拆裝高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器時(shí)，發(fā)現(xiàn)同軸電纜接頭內(nèi)有少量的油污，這將導(dǎo)致高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器信號(hào)傳輸出現(xiàn)衰減。這要求在安裝機(jī)器時(shí)對(duì)接頭的連接要特別注意。
對(duì)于CRJ-200飛機(jī)的高頻故障還可以根據(jù)FIM23-12-00來(lái)進(jìn)行排故，但是要根據(jù)FIM來(lái)進(jìn)行排故的話，在MDC（維護(hù)診斷計(jì)算機(jī)）的當(dāng)前狀態(tài)頁(yè)必須出現(xiàn)和高頻相關(guān)的故障信息才能依據(jù)FIM進(jìn)行排故，這也是CRJ-200飛機(jī)在FIM設(shè)計(jì)上存在的缺陷。在實(shí)際工作中大量的有關(guān)高頻的故障出現(xiàn)時(shí)，MDC的當(dāng)前狀態(tài)頁(yè)是沒(méi)有任何信息出現(xiàn)的，那么我們是不是就束手無(wú)策，失去排故得方向了？如果有相關(guān)的信息，利用FIM是可以很方便地解決問(wèn)題的，但是在沒(méi)有相關(guān)的信息指引時(shí)，就只能應(yīng)用上面筆者所總結(jié)的一些思路和經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行排故，也就是說(shuō)在故障現(xiàn)象很模糊的情況下，運(yùn)用高頻收發(fā)機(jī)和高頻耦合器的工作原理和自身特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行排故是一個(gè)很好的方法，能快速確認(rèn)故障點(diǎn)及時(shí)排除故障。
2總結(jié)
城際鐵路通信系統(tǒng)承載的主要業(yè)務(wù)，有電路域數(shù)據(jù)話音業(yè)務(wù)和分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。具體如表1所示。電路域數(shù)據(jù)話音業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，又要十分準(zhǔn)確地傳遞信息，具有最高或者較高的優(yōu)先級(jí)；分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低（與電路域業(yè)務(wù)相比），突發(fā)性強(qiáng)，有一定的數(shù)據(jù)量。本文將跨層設(shè)計(jì)應(yīng)用于城際鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)中，根據(jù)業(yè)務(wù)類型的不同，在物理層和鏈路層進(jìn)行AMC－HARQ跨層優(yōu)化設(shè)計(jì)。AMC－HARQ跨層自適應(yīng)傳輸?shù)南到y(tǒng)模型如圖1所示。
物理層釆用自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)，根據(jù)業(yè)務(wù)類型分類，制定M種調(diào)制方式和編碼方式。首先，接收端通過(guò)信道測(cè)量技術(shù)，估計(jì)出信道質(zhì)量信息，并通過(guò)反饋信道，將信道質(zhì)量信息反饋給發(fā)送端；然后，發(fā)送端根據(jù)接收到的信道質(zhì)量，選擇下次傳輸要使用的調(diào)制編碼階數(shù)。MAC層采用同步并行停等協(xié)議即HARQ協(xié)議。首先對(duì)各數(shù)據(jù)幀分別進(jìn)行CRC編碼，級(jí)聯(lián)構(gòu)成數(shù)據(jù)幀進(jìn)入物理層。物理層使用FEC編碼對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行編碼，然后存入緩存用以進(jìn)行重傳。接收端經(jīng)過(guò)譯碼、CRC校驗(yàn)后，回送確認(rèn)幀。確認(rèn)幀包含了幀確認(rèn)號(hào)和重傳比特向量。
幀確認(rèn)號(hào)表示鏈路層上一個(gè)按序接收的幀的序號(hào)，重傳比特向量比接收窗口長(zhǎng)度（W）小1的比特向量，即長(zhǎng)度為W－1。比特向量表示當(dāng)前接收窗口的所有幀接收情況，如“1”表示需要重傳，“0”表示接收成功。由于重傳比特向量是接收窗口的歷史移位記錄，即使當(dāng)前的確認(rèn)幀因信道變化而丟失，確認(rèn)幀也不應(yīng)重發(fā)，因?yàn)楹罄m(xù)的確認(rèn)幀包含歷史的接收記錄。確認(rèn)幀格式如圖2所示。收發(fā)雙方的鏈路層都緩存W個(gè)數(shù)據(jù)幀。發(fā)方維護(hù)發(fā)送緩存和重傳列表，發(fā)送緩存中保存著當(dāng)前發(fā)送窗口中未確認(rèn)的幀，重傳列表中保存了待重傳的幀序號(hào)。收方的接收緩存保存當(dāng)前接收窗口中亂序的數(shù)據(jù)幀，當(dāng)接收到的幀有序后，鏈路層向。
2AMC－HARQ跨層自適應(yīng)傳輸性能分析
本文使用Matlab仿真工具對(duì)基于AMC－HARQ跨層自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，模擬信道使用瑞利衰落信道模型，每個(gè)數(shù)據(jù)包中含信息位500bit，通過(guò)1／3碼率的卷積碼，仿真包數(shù)目每次1000個(gè)，結(jié)果取6次平均值，同時(shí)假設(shè)CRC能正確校驗(yàn)。在物理層，提供不調(diào)制、BPSK、QPSK、8PSK等4種傳輸模式，系統(tǒng)可以根據(jù)AMC中每種傳輸模式的瞬時(shí)誤包率（PER）和接收到的SNR在各種物理層傳輸模式之間的關(guān)系，自適應(yīng)地選擇合適的調(diào)制編碼方式。在鏈路層，要綜合考慮時(shí)延、誤包率和吞吐量，真正滿足城際鐵路不同業(yè)務(wù)的QoS要求。設(shè)置最大重傳次數(shù)為N＝0、1、2，測(cè)試在不同干擾條件下，不同的業(yè)務(wù)類型的成功率，見(jiàn)圖3，圖4，圖5?？梢?jiàn)，通過(guò)AMC－HARQ跨層自適應(yīng)傳輸方案，當(dāng)鏈路層重傳1次，可以在5％干擾情況下實(shí)現(xiàn)95％的接收成功率；鏈路層重傳2次，可以在5％干擾情況下實(shí)現(xiàn)99％的接收成功率，在10％干擾情況下實(shí)現(xiàn)94％以上的接收成功率。
（一）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組網(wǎng)技術(shù)
一般來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，組網(wǎng)方式的合理性，在一定程度上關(guān)系著以太網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和高效性。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展和我國(guó)電網(wǎng)的進(jìn)一步深化改革，變電站的智能化程度也越來(lái)越高，從當(dāng)前我國(guó)組網(wǎng)方式的運(yùn)用現(xiàn)狀來(lái)看，可以將其簡(jiǎn)單概括為：新組建的網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)的性能和功能要求作為基本前提，采用優(yōu)化節(jié)點(diǎn)分布和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方式，一方面可以有效提高變電站通信系統(tǒng)的信息化水平，另一方面還能實(shí)現(xiàn)投入與效能的均衡化。
（二）以太網(wǎng)交換技術(shù)
所謂以太網(wǎng)交換技術(shù)，主要指的是在以太網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，具有性能高、操作簡(jiǎn)單、密集高端口以及低價(jià)特點(diǎn)的一種交換產(chǎn)品，將這一技術(shù)運(yùn)用在變電站通信系統(tǒng)中，在一定程度上可以有效提高通信系統(tǒng)的安全性和可靠性。一般來(lái)說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，之所以會(huì)提出交換技術(shù)這一概念，主要是為了進(jìn)一步改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的共享工作模式。從當(dāng)前我國(guó)以太網(wǎng)交換技術(shù)的使用現(xiàn)狀來(lái)看，有三種交換技術(shù)被得到廣泛地推廣和運(yùn)用，分別是信元交換、幀交換以及端換。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在以太網(wǎng)運(yùn)用領(lǐng)域出現(xiàn)了三層交換技術(shù)，一方面改善了在明確劃分局域網(wǎng)中段之后，只能通過(guò)路由器對(duì)網(wǎng)絡(luò)中子網(wǎng)進(jìn)行全面監(jiān)督和管理的局面；另一方面也解決了由于傳統(tǒng)路由器的復(fù)雜、低速而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生瓶頸的問(wèn)題，有效提高通信系統(tǒng)的工作效率。
二、加強(qiáng)變電站通信系統(tǒng)可靠性的有效策略
（一）雙以太網(wǎng)冗余的實(shí)現(xiàn)
在對(duì)變電站結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面仔細(xì)地分析之后，我們可以知道，IED具備完全獨(dú)立的兩組隔離變壓器、控制器、通信電纜以及收發(fā)器等。一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)通信設(shè)備都具有個(gè)體差異性，在通信冗余協(xié)議的實(shí)現(xiàn)上也存在著一定的區(qū)別，但是具有相同的基本原理。所以，我們?cè)趯?shí)際的研究工作中，在解決一個(gè)通信設(shè)備的問(wèn)題之后，就可以解決其余通信設(shè)備的問(wèn)題。IED可以采用回環(huán)測(cè)試的方式，對(duì)系統(tǒng)中的鏈路進(jìn)行全面地檢測(cè)，確保通信系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際的工作中，可以將這兩個(gè)接口都與協(xié)議棧綁定，并且具備控制層訪問(wèn)的不同媒體地址。通常在完成以太網(wǎng)與熱備用的連接之后，系統(tǒng)是不具備信息發(fā)送功能的，但是由于充分考慮到鏈路會(huì)在發(fā)生故障時(shí)被切斷這一因素，所以需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行不斷地改進(jìn)，確保系統(tǒng)信息接收的通暢性。系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，利用工作接口IED設(shè)備可以在網(wǎng)絡(luò)中傳送信息，在進(jìn)行回環(huán)檢測(cè)時(shí)，如果IED發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，就可以馬上發(fā)出命令，對(duì)熱備用接口進(jìn)行設(shè)置，確保其通信控制器可以進(jìn)行信息發(fā)送，并且將全部信息從工作接口的主鏈路上轉(zhuǎn)移到熱備用接口的鏈路上，這樣一來(lái)，就算工作信息接口發(fā)生故障，備用接口也可以完成信息接收任務(wù)，在一定程度上可以為變電站通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性提供有效地保障。在變電站通信系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)將熱備用作為主要工作方式，在對(duì)鏈路進(jìn)行切換時(shí)，不可避免會(huì)發(fā)生延時(shí)的情況。同時(shí)，由于每個(gè)IED之間都存在著個(gè)體差異性，不同交換機(jī)和IED在進(jìn)行協(xié)議配合時(shí)，往往存在著一定的區(qū)別。所以，針對(duì)這一問(wèn)題，在實(shí)際的工作中，還需要不斷地研究和改進(jìn)，只有這樣，才能確保通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
（二）環(huán)網(wǎng)冗余的實(shí)現(xiàn)
從當(dāng)前我國(guó)雙以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)的運(yùn)用現(xiàn)狀來(lái)看，通信系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，主要是通過(guò)交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息接收和發(fā)送目的的。一般來(lái)說(shuō)，不同廠商生產(chǎn)出來(lái)的交換機(jī)具有一定的區(qū)別，為了確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，廠商在生產(chǎn)交換機(jī)時(shí)，可以采用生成樹(shù)系列的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，這樣一來(lái)，就可以通過(guò)交換機(jī)構(gòu)組成相應(yīng)的環(huán)路，為變電站通信系統(tǒng)可靠性的提高奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通信系統(tǒng)在運(yùn)用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，在信息傳輸?shù)倪^(guò)程中，為了避免環(huán)網(wǎng)中信息的循環(huán)傳輸，可以對(duì)交換機(jī)進(jìn)行重新設(shè)置，將兩個(gè)端口分別設(shè)置為阻塞態(tài)和轉(zhuǎn)發(fā)態(tài)，這樣一來(lái)，信息就可以在系統(tǒng)中進(jìn)行無(wú)障礙傳輸，在一定程度上可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。除此之外，通信線路在正常工作的過(guò)程中，系統(tǒng)在傳輸信息時(shí)，也需要通過(guò)諸多的交換機(jī)來(lái)完成，同時(shí)，將交換機(jī)的1、3、6端口設(shè)置為阻塞態(tài)，這樣一來(lái)，該端口就不能進(jìn)行信息傳送。站控單元可以利用交換機(jī)的7—3—1—2端口將控制信號(hào)傳送到保護(hù)單元，并且在傳送的過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)發(fā)送的現(xiàn)象，有效保障了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。在變電站通信系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，當(dāng)1、3這兩臺(tái)交換機(jī)的鏈路出現(xiàn)故障之后，3號(hào)交換機(jī)在接受到系統(tǒng)的命令之后，會(huì)自動(dòng)對(duì)環(huán)路進(jìn)行全面仔細(xì)地檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)該鏈路無(wú)法保持通暢狀態(tài)，則會(huì)對(duì)它的端口進(jìn)行重新設(shè)置，將阻塞態(tài)變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)態(tài)，并且及時(shí)通知其它的交換機(jī)，在進(jìn)行信息傳輸時(shí)，選擇其它的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，這樣一來(lái)，就不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槠渲幸慌_(tái)交換機(jī)故障，而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)信息被阻塞的現(xiàn)象。同時(shí)，在環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議中，延時(shí)的時(shí)間通常保持在1—3s，不僅可以確保整個(gè)通信系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在一定程度上還能有效提高工作效率。但是，通常在正常情況下，備用鏈路完全處于閑置狀態(tài)，端口和寬帶的利用率相對(duì)較低。
三、結(jié)束語(yǔ)
