远动网络通信可靠性原理分析
当前还没有一套完善的、可以对多种需求进行满足的网络QoS体系结构被应用在电力系统的远动通信网络中。下面是小编搜集整理的远动网络通信可靠性原理分析的论文范文，欢迎大家阅读参考。
摘要：104规约是使用于网络方式的远动通讯协议，但网络层提供的是尽最大努力交付的数据报效劳，这种交付是不牢靠的。文章剖析讨论了爲克制网络通讯的“不牢靠性”，104规约使用层采取的保证报文正确收发的控制机制及网络通讯链路采用的冗余切换机制，阐明了104规约完成远动通讯牢靠性的原理。
关键词：104规约;牢靠性;冗余
基于IEC104规约的远动网络传输方式已在电力调度自动化零碎失掉普遍使用，相比拟传统的串口通讯形式，远动信息的网络传输具无效率高、扩展方便、节省资源(端口、通道、两头设备)等优点，可以更好地顺应以后调度自动化零碎的要求。北方电网基于现有的电力调度数据网和MSTP传输网络，所辖重要厂站与南网总调的远动传输均完成了采用104规约的主备通道配置。随着电网的不时建立开展，电网构造日趋复杂，对远动信息传输的实时性、牢靠性也提出了越来越高的要求，本文就基于104规约的远动通讯牢靠性原理停止剖析讨论。
一、IEC104规约体系构造引见
如表1所示爲终端零碎的104规约构造。IEC104规约采用了OSI7层构造中的5层，第5层和第6层未运用。经过图1可以看出，IEC104规约在停止远动数据传播输时的普通流程爲：104使用进程将远动业务数据按ASDU格式组织，再加上相应的控制信息APCI构成使用协议数据单元APDU，APDU格式的远动报文经过使用进程与TCP效劳之间的接口交付给上层的网络停止传输。使用协议控制信息APCI的格式如表2所示。由于上层的网络是“不牢靠的”，其交付给使用层的远动报文数据能够有丧失、反复，使用层必需有相应的反省确认机制，爲了保证携带远动数据的报文可以及时正确地被对端接纳，IEC104规约在APCI的控制域定义了维护报文不至丧失和反复传送的控制信息;当存在冗余链路时，爲了保证在用链路发作毛病时可以及时无效切换至备用，且保证数据的延续性和完好性，在APCI控制域定义了传输衔接的监视以及报文传输启动/中止的控制信息。APDU报文可分爲I格式、S格式、U格式3种，对应3品种型的APCI，辨别包括了上述的控制信息。上面将从从报文收发确实认机制和冗余链路的切换机制两方面来讨论IEC104规约保证传输牢靠性的机理。
二、报文收发确实认机制
IEC104规约采用基于TCP/IP协议的网络方式传输报文，相比串口形式下牢靠的点对点通讯，网络方式采取基于分组交流的虚电路衔接，使用层报文在网络上独立选择路由抵达目的主机，当网路负载发作变化或两头网络设备生效时，抵达目的主机的数据包能够发作延迟、丧失和反复。使用协议数据单元(ApplicationProtocolDataUnit,APDU)的I格式、S格式、U格式3种报文格式中，仅I格式报文包括使用效劳数据单元(ApplicationServiceDataUnit,ASDU)数据。爲维护携带使用效劳数据单元(ApplicationServiceDataUnit,ASDU)的I格式报文不至于丧失和反复传送，如表3—4所示，104规约在I格式报文的控制域中定义了发送序列号N(S)和接纳序列号N(R)，爲处理发送方停止双方向较长的数据发送，在S格式报文控制域中定义了接纳序列号N(R)，以使接纳方对已正确收到的I格式APDU停止确认。104规约避免报文丧失和重传的机制如下。新衔接树立后，通讯单方的N(S)和N(R)置0;发送方每发送一个APDU，其N(S)加1，并将尚未失掉接纳方确认的已发送APDU保管在缓存区里;接纳方将最初一个正确接纳的APDU的发送序列号加1作爲接纳序列号N(R)前往给发送方，标明小于该号的一切已发送APDU已失掉对方无效确认;发送方收到前往的接纳序列号N(R)，方可以将缓冲区里相应的APDU删除;在发送方超时未收到确认或接纳方发现APDU有丧失，均会自动断开衔接，随后自动翻开衔接重试。但爲了防止发送方反复发送报文，接纳方在自动封闭衔接之前会发送S格式报文停止确认。从以上可以看出，IEC104规约使用层经过对收发报文停止按序号确认的方式，克制了上层网络传输特性能够招致的报文丧失和反复传输的成绩，保证了远动报文可以有序精确地停止发送和接纳。
三、通讯链路的冗余切换机制
后面引见的报文收发确实认机制是基于单一通讯链路停止讨论的。随着电力零碎的建立开展，电网电压等级越来越高、电网构造越来越复杂，电网对远动信息传输的.牢靠性要求亦越来越高，在高电压等级的厂站普通都要求运用冗余通道来进步通讯零碎的可用性。随着通讯技术的提高，通讯网构造的不时优化，通讯链路冗余配置如今可以轻松完成。按南网现有已建通讯网络，厂站与总调之间的远动104通道普通采用调度数据网通道和MSTP专线通道主备方式。在装备冗余链路的状况下，通讯单方将同时维持多个通讯衔接，当停止远动数据的收发时，仅有一个衔接是无效的，调度数据网通道和专线通道平常爲主备用形态，当主用的网络通道发作毛病或因通道有其他任务招致通道不可用，备用通道应能正常切换至主用且不能毁坏数据的完好性。每条通讯通道对应控制站与被控站之间的一个TCP逻辑衔接，每个TCP衔接由收发端的IP地址+端口号独一确定。调度数据网通道和专线通道对应的两个逻辑衔接构成一个冗余组，远动数据由冗余组的两个逻辑衔接共享，但只要一个逻辑衔接是激活并无效的，远动数据只在被激活的链路上传输。爲了监测链路的形态，以便及时发现链路毛病并停止链路的及时无效切换，IEC104定义了U格式报文，其APCI控制域如表5所示。平常冗余组内的一切衔接由U格式的TESTFR_ACT和TESTFR_CON命令来监管，衔接的两端均可发起测试，一端发送测试APDU(TESTFR_ACT)并由接纳端发送TESTFR_CON来确定衔接形态，以便可以及时发现通讯毛病。激活衔接的选择和衔接的切换由控制站决议，经过STARTDT和STOPDT命令的激活/确认来控制。当在控制方向或监视方向APDU传输工夫超越设定的工夫时，此时便以为以后衔接不可用，控制站在备用衔接上发送一个STARTDT_ACT,被控站在相应衔接上发回一个STARTDT_CON确认，当控制站收到STARTDT_CON，备用衔接便被激活。随后的命令和用户数据都将在新激活的衔接上传输。至此，便完成了衔接之间的切换。由于冗余组内的逻辑衔接共享使用层数据，当备用衔接切换爲主用衔接时，可以保证数据的完好性和分歧性。尔后，毛病的衔接将被封闭，控制站将活期尝试重新翻开该衔接，当链路毛病消弭，该衔接将被重新树立，通讯衔接再次进入主备冗余形态。
四、结语
104规约现已失掉越来越普遍的使用，爲保证通讯数据的牢靠性传输，104规约在使用层引入了使用规约控制信息APCI，经过APCI控制域定义的控制信息可以无效地保证104规约通讯数据传输的牢靠性，本文按两种机制对此停止了剖析讨论。随着调度自动化对业务数据传输牢靠性要求越来越高，了解并掌握104规约完成牢靠通讯的原理，对我们在日常运维检修任务中剖析和处置毛病，将有重要的意义。
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