配電網(wǎng)自動化通信方式-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（配電自動化）

配電網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信主要內(nèi)容3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)知識3.2配電網(wǎng)自動化通信方式3.3配電網(wǎng)自動化常用的通信規(guī)約3.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

12數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)34數(shù)據(jù)通信的差錯檢測數(shù)據(jù)傳輸方式和通信線路工作方式通信將一個地方的信息傳遞到另一個地方的過程計算機網(wǎng)絡(luò)通信烽火狼煙信電話電視3.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)通信將數(shù)據(jù)（實際上它們表示相應(yīng)的信息）從一個地方傳到另一個地方。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字設(shè)備（計算機或終端）之間信息交互的通信系統(tǒng)，是計算機與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。配電網(wǎng)數(shù)據(jù)：與配電網(wǎng)運行密切相關(guān)的狀態(tài)、數(shù)值、指令等數(shù)據(jù)（信息）怎么從一個地方跑到另一個地方？將其轉(zhuǎn)換為電信號3.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成信源是待傳輸數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)生者，信宿是信息的接收者發(fā)送設(shè)備：對信息變換為適合于信道上傳輸?shù)牡男盘柦邮赵O(shè)備：從信道接收信號，變換為信息信道：發(fā)送設(shè)備和接受設(shè)備之間用于傳輸信號的物理介質(zhì)通信系統(tǒng)的模型同軸電纜雙絞線光纖微波通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成配電終端計算機系統(tǒng)modem（調(diào)制解調(diào)器）、載波機、光波機數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)接收通信系統(tǒng)還需要軟件來實現(xiàn)的3.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成通信軟件報文和通信協(xié)議都屬于通信系統(tǒng)的軟件把需要傳送的信息，包括文本、命令、參數(shù)值、圖片、聲音等稱為報文，是經(jīng)過數(shù)字化后的信息。通信設(shè)備之間控制數(shù)據(jù)通信與理解通信數(shù)據(jù)意義的一組規(guī)則，稱為通信協(xié)議，協(xié)議約定了通信的內(nèi)容，通信何時進(jìn)行以及通信如何進(jìn)行等。應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層提供應(yīng)用程序間通信處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等建立、維護和管理會話建立主機端到端連接尋址和路由選擇提供介質(zhì)訪問、鏈路管理等比特流傳輸OSI參考模型幀（frame）包（packet）比特（bit）段（segment）報文面向用戶應(yīng)用面向數(shù)據(jù)通信DataData第7層頭+第7層頭+第6層頭Data第6

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層頭+第4層頭Data第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭+第3層頭Data第3層頭第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭+第2層頭Data第2層頭第3層頭第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭+第1層頭應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層Data第2層頭第3層頭第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭二進(jìn)制的數(shù)據(jù)流第1層頭Data第2層頭第3層頭第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭Data第3層頭第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭Data第4

層頭第5層頭第6層頭第7層頭Data第5

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層頭封裝解封裝數(shù)據(jù)傳輸3.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成通信協(xié)議的關(guān)鍵要素是語法、語義和時序。語法是指通信中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、格式及數(shù)據(jù)表達(dá)的順序。例如一個簡單的通信協(xié)議可以定義數(shù)據(jù)的前8位或16位是發(fā)送者的地址，接著的8位或16位是接收者的地址，后面緊跟著的是要傳送的指令或數(shù)據(jù)等。語義是指通信幀的位流中的每個部分的含義，收發(fā)雙方是根據(jù)語義來理解通信數(shù)據(jù)的意義。時序包括兩方面的特性：一是數(shù)據(jù)的發(fā)送時間；二是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率。電能表公變采集終端協(xié)議發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備傳輸介質(zhì)配電網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)示例數(shù)據(jù)通信技術(shù)主要涉及通信協(xié)議、信號編碼、接口、同步、數(shù)據(jù)交換、安全、通信控制與管理等問題。報文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實際上是一個軟硬件的結(jié)合體。3.1.2通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)有效性指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率：單位時間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量比特率（bit/s）單位時間內(nèi)傳送的二進(jìn)制代碼的有效位（bit）數(shù)例：在0.01ms內(nèi)傳輸了“1000011011”這樣一段有效數(shù)據(jù)。那么該傳輸?shù)谋忍芈剩?0bit/（0.01ms）=1Mbit/s3.1.2通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)波特率(baud)每秒傳輸?shù)拇a元(信號)數(shù)目每個碼元可以包含一個或多個二進(jìn)制位若單比特信號的傳輸速率為9600bit/s，其波特率為9600baud，意味著每秒傳輸9600個二進(jìn)制位如果每個碼元由兩個二進(jìn)制位組成，當(dāng)傳輸速率為9600bit/s，則波特率為？4800baud比特率和波特率的區(qū)別二進(jìn)制時數(shù)值相同非二進(jìn)制時不同3.1.2通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)頻帶利用率（bps/Hz）單位頻帶內(nèi)的傳輸速度，即每赫茲帶寬所能實現(xiàn)的比特率。某數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其傳輸率是9600bit/s，占用頻帶6kHz，其頻帶利用率是1.6bps/Hz協(xié)議效率協(xié)議效率是指所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中的有效數(shù)據(jù)位與整個數(shù)據(jù)包長度的比值。3.1.2通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)通信效率數(shù)據(jù)幀的傳輸時間同用于發(fā)送報文的所有時間之比可靠性指標(biāo)誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)。它是二進(jìn)制碼在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，數(shù)值上近似為N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總數(shù)；Ne為被傳輸錯的碼元數(shù)通信系統(tǒng)的有效性和可靠性兩者之間是相互聯(lián)系相互制約3.1.3數(shù)據(jù)傳輸方式和通信線路工作方式數(shù)據(jù)傳輸方式是指數(shù)據(jù)信號的傳輸順序和數(shù)據(jù)信號傳輸時的同步方式串形傳輸與并行傳輸A同步傳輸與異步傳輸B位同步、字符同步與幀同步C串形傳輸與并行傳輸串形傳輸數(shù)據(jù)流以串形方式逐位地在一條信道上傳輸并行傳輸數(shù)據(jù)以成組的方式在兩條以上的并行通道上同時傳輸串形傳輸與并行傳輸區(qū)別組成一個字符或字節(jié)的各數(shù)據(jù)位是依次順序逐位傳輸還是同時并行地傳輸并行傳輸數(shù)據(jù)線多，速度快，適合近距離傳輸串形傳輸數(shù)據(jù)線少，速度慢，適用于遠(yuǎn)距離、數(shù)據(jù)量少的傳輸并行傳輸不需要采取特別措施就可以實現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步選通

數(shù)據(jù)8位發(fā)送設(shè)備并行通信接收設(shè)備1001111110011111如何實現(xiàn)串行通信？10011111發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備

數(shù)據(jù)接收方如何正確按位區(qū)分？如何區(qū)分起始和結(jié)束？同步傳輸與異步傳輸同步傳輸發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備123456781001111110011111同步時鐘高位先送發(fā)送方和接收方使用一個共同的時鐘1位

數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備異步傳輸接收設(shè)備發(fā)送速率接收速率收發(fā)雙方獨立產(chǎn)生同步時鐘，但定期進(jìn)行校準(zhǔn)適合高速、短距離的傳輸造價高，需要額外的線傳輸時鐘信號，容易受干擾發(fā)送和接收速率保持一致通信效率會受影響異步傳輸在異步傳輸中，每傳送一個字符都要在字符前面加1個起始位，以表示字符代碼的開始；在字符代碼后面加停止位，表示字符結(jié)束位同步、幀同步和字符同步接收方基準(zhǔn)時鐘起始位置必須和收到的位串起始位置對準(zhǔn)，即幀同步、字符同步接收方基準(zhǔn)時鐘要和收到的位串每一位對準(zhǔn)，即位同步字符同步數(shù)據(jù)幀是一種事先約定將數(shù)據(jù)信息組織成組的形式通信線路工作方式單工通信信息始終朝著一個方向傳送，不進(jìn)行相反方向的傳送半雙工同一時刻只限于一個方向傳輸全雙工廣播電話對講機3.1.4數(shù)據(jù)通信的差錯檢測數(shù)據(jù)通信時接收端收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送端實際發(fā)出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象稱為差錯，差錯是不可避免的，因為信道上總是有噪聲，噪聲能夠干擾通信效果，降低通信可靠性。差錯檢測方法是差錯控制編碼。在向信道發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先按照某種關(guān)系附加一定的冗余位，構(gòu)成一個碼字后再發(fā)送，這個過程稱為差錯控制編碼過程。接收端收到該碼字后，檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系，以檢查傳輸過程中是否有差錯產(chǎn)生。差錯控制編碼可分為檢錯碼和糾錯碼。檢錯碼能自動發(fā)現(xiàn)差錯的編碼糾錯碼能判定差錯的位置并加以糾正傳送一個斷路器的開關(guān)狀態(tài)：1表示閉合，0表示斷開不可檢錯和糾錯11表示閉合，00表示斷開可檢錯和不可糾錯111表示閉合，000表示斷開可檢錯和可糾錯循環(huán)傳送檢錯優(yōu)點：不使用反饋信道，單工，檢錯簡單缺點：信道比較繁忙信息周期性循環(huán)傳送，接收端判斷，若無錯則用，否則丟棄不用，等待下一次循環(huán)送來該信息無錯再使用。信息反饋優(yōu)點：不需要檢錯糾錯譯碼器，控制設(shè)備簡單缺點：需要雙向信道；傳輸效率低遙控返送校核示意前向糾錯法(FEC)糾錯碼糾錯碼優(yōu)點：不需要反饋信道，通信效率較高缺點：譯碼器復(fù)雜且不能保證糾正成功能發(fā)現(xiàn)差錯，確定差錯位置，自動糾正自動要求重傳（ARQ）優(yōu)點：只檢錯，編碼譯碼比較簡單缺點：若干擾嚴(yán)重，則重傳顯著增多，通信效率下降混合糾錯法優(yōu)點：傳輸可靠性高，克服了前向糾錯法FEC譯碼設(shè)備復(fù)雜的缺點，避免自動要求重傳ARQ實時性差的不足缺點：實現(xiàn)比較復(fù)雜若錯碼較少，自動糾錯；錯碼較多，超出自動糾錯能力范圍，通過反向通道要求重發(fā)來實現(xiàn)糾錯常用檢錯碼奇偶校驗在原始數(shù)據(jù)字節(jié)中增加一個附加比特位，使結(jié)果中1的個數(shù)為奇數(shù)(奇校驗)或偶數(shù)(偶校驗)。增加的位稱為奇偶校驗位(用P表示)。b1b2b3b4b5b6b7check字符110001010字符211001011字符311011011奇校驗位偶校驗位常用檢錯碼水平一致校驗按列發(fā)送，先傳送第1列，再送第2列等，最后送第11列即校驗碼。對水平方向的每行進(jìn)行奇偶校驗，得到一列校驗碼元，附在各列之后。常用檢錯碼1000101字符1b1b2b3b4b5b6b71100101字符21101101字符31010101字符41000101字符51000101字符61110101字符70010000水平校驗碼元0101000垂直校驗碼元水平垂直一致校驗常用檢錯碼循環(huán)冗余校驗碼例：要發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列為“1010001”，選定的生成多項式為：G(x)=x4+x2+x+1