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【關鍵詞】CBTC 通信 可靠性

在城市軌道交通信號系統演化到無線CBTC系統后，面臨的干擾、頻譜資源沖突等一列挑戰，令其數據通信系統的冗余性、可靠性要求的研究也面臨全新的需求。提高CBTC中無線通信的可靠性問題，消除隱患，安全、可靠地承載CBTC的車地數據通信迫在眉睫。

城軌對CBTC系統的總體可用性指標一般為99.99%，平均修復時間MTTR為0.5小時。但考慮到故障發生時的復雜性，往往不能在0.5小時內排除所有隱患，有時甚至為了確保不影響正常運營，采取等待至運營結束后修復的策略。故作為其通信子系統要求設備的可靠性MTBF指標應盡可能高，盡量達到10萬小時以上，以使通信子系統的可用性指標達到99.9995%以上。

這就要求從CBTC通信設計采用高可靠性的硬件，搭建合理的冗余構架，提高系統整體可靠性，并對通信通道采取適當的鑒權和加密措施。在CBTC系統中的通信可靠性依賴以下幾個方面：

（1）基礎硬件可靠性；

（2）通信鑒權加密；

（3）有線骨干網可靠性；

（4）車地無線通信可靠性。

典型的基于WLAN技術的CBTC通信框架（如圖1所示）。

1 基礎硬件可靠性

數據通信系統的可靠性依賴于基礎硬件的可靠性。從服務器、工作站網卡，到接入層交換機、骨干網交換機，再到防火墻、路由器以及AP、車載無線電臺，這些底層硬件的組合模式，冗余性措施又很大程度上影響了通信系統，乃至整個CBTC系統的可靠性與可用性。

硬件設備的可靠性經典的模型是浴盆曲線，按時間的推移，分3個階段的故障模型：第1階段是早期失效期（Infant Mortality）；第2階段是偶然失效期，也稱隨機失效期（Random Failures）；第3階段是耗損失效期（Wearout）。三個階段的硬件失效率按先降、中平、后升的浴盆曲線規律變化。應根據各階段特點，做好先期的烤機測試，中期保養，以及后期的按計劃升級替換等工作。

1.1 控制中心硬件

控制中心（如圖2所示）匯聚了關鍵的ATS設備：

核心設備雙機熱備：中央ATS服務器、數據庫服務器等核心設備均至少部署2臺，采用熱備方式同時工作，要求故障切換時間均在1秒以內，對ATS運行圖不產生任何影響，用戶調度層面無感知。

重要設備多臺共存：調度工作站等承擔了指揮調控的重要使命，根據線路長路與管理的列車數量，配置3至4臺的是線路正常運營的必要保障。

單機設備網絡冗余：單機運行的設備，如網絡管理服務器、ATS維護工作站、數據備份服務器、記錄與回放工作站等設備適合于單機運行，故采用單臺主機利用雙網卡掛載到冗余的控制中心局域網絡，避免了單網卡故障或單根網線故障導致的單機設備通信故障。

更高層次上，一些先進城市都在探索或實施控制中心異地災備冗余，為控制中心。

信號系統與綜合監控、主時鐘、大屏、PIS、FAS、BAS等第三方外部系統接口有條件的情況下均應采用冗余的通道。

1.2 車載硬件

主流的CBTC車載構架為2oo3或2×2oo2安全計算機，目前2×2oo2（如圖3所示）在可維護性方面占優，受到地鐵運營及維保方的青睞。車載無線設備將為車載VOBC和經由無線接入點傳輸的軌旁ATC子系統提供不間斷的雙向傳輸通信。

車載網絡應當被設計成兩個互不相連的網絡，避免出現強耦合性的網絡導致兩個車載網絡同時出現故障的可能性。安裝在車頭和車尾車載電臺MR分別為兩個車載網絡提供車地無線通信。任一車載電臺或車載網絡的單點故障均不影響車地無線通信。

1.3 設備集中站硬件

典型的軌旁硬件（如圖4所示）主要是ATP/聯鎖、計軸、本地ATS等設備，一般采用2oo3或2×2oo2構架安全計算機，

通信層面普遍采用網絡IP化構架，采用網卡Teaming及應用層Active-Standby等冗余技術，配合冗余的本地接入網及骨干網，能有效克服信號設備及網絡的單點故障。

2 通信鑒權加密

CBTC的通信目前主流的協議仍停留在各信號集成商私有協議，或采用RSSP-I鐵路信號安全通信協議。對EN50159-2提出的重復、丟失、插入、錯序、錯碼、延遲、偽裝等7類威脅中的“偽裝”并不能提供完整的保護，故在車地無線通信層面，需要采用額外的安全措施，如采用LTE-M無線系統，或在WLAN無線系統上疊加安全保密器件（Security Device）來增加鑒權環節，防止非法用戶入侵后采用“偽裝”方式攻擊信號系統，模擬移動授權LMA等關鍵報文信息從而造成的蓄意碰撞等安全隱患。RSSP-II協議雖對偽裝等威脅具有協議層面的設計考慮，但由于其復雜性，秘鑰體系的非流行化，暫未成為主流。

安全保密器件（如圖5所示）在CBTC的應用程序之間起網關的作用，采用開放標準軟件和IPsec協議，并提供鑒權和數據加密服務。只有當數據有正確的鑒定信息時，才允許通信從一個邊界節點以加密的形式傳送到另一個節點，并被解密還原。

3 有線網絡可靠性

有線網絡的可靠性，主要是對網絡互聯通道的冗余性、備份及切換機制的考慮和設計，通過精心的規劃，保證在任意時刻節點間的路由可達，交換可達。

整個網絡體系在有線網絡層面（如圖6所示）應具有分布式結構，分布式結構可以分散故障風險、隔離故障、提供冗余配置，提高系統的自愈能力雖然在網絡中心節點，即控制中心不可避免的存在中央節點路由的匯聚，但可以在設計中盡量優化。在CBTC各子系統軟件支持的情況下，應首選具有熱備功能的控制中心異地備份方案。

4 車地無線通信可靠性

CBTC系統的車地無線通信主要是2.4GHz ISM頻段的WLAN技術（802.11）和1.8GHz專有頻段TD-LTE技術兩大分支。新建CBTC線路傾向于使用軌道交通協會力推的1.8GHz （1.785～1.805GHz）頻段的LTE-M標準，并在進一步摸索在此頻段內使用CBTC專有承載，或是與PIS、CCTV、無線列調等共用綜合承載。

WLAN技術由于每隔200米左右需布設AP點（如圖7所示），沿線設備數量較多，根據可靠性串聯模型，整體可靠性指標隨線路長度及設備數量的增加而急劇下降。且AP等大量設備位于隧道或高架區間，AP天線進水等故障頻發，維護時需要觸網停電檢修造成不便。且2.4GHz ISM頻段日益擁擠，干擾情況嚴重，某些城市甚至由于頻段設計冗余度不夠，發生了地鐵列車被乘客大量手持式2.4GHz MiFi設備干擾而逼停的尷尬場景。故在2.4GHz ISM頻段部署AP用于CBTC通信，應采用抗干擾能力較強的技術，如FHSS（調頻擴頻）技術，使載波中心頻點每隔幾十毫秒發生偽隨機跳躍，主動避開干擾源，并增強頻譜密度，在空口競爭中獲得優勢，優先確保CBTC業務不中斷。

在CBTC系統中引入TD-LTE，對相對低頻的1.8GHz合理利用，采用射頻泄露電纜作為傳輸介質，在異頻同站址部署的情況下，通過合理的鏈路預算設計，可以使LTE基站射頻單元（RRU）的部署間距達到1.8km。市區軌交線路基本可以做到兩站區間內無有源設備，郊區線路在1.8km以上區段可在線路中間位置適當增補RRU增強無線覆蓋。而漏纜的高可靠性可使其在幾十年內長期免維護。因此TD-LTE及漏纜在CBTC系統中的應用，可有效增強CBTC系統車地通信的可靠性。

如圖8所示，對擬采用TD-LTE承載CBTC業務的實際項目做的異頻同站址的單漏纜部署方案，采用雙核心網（EPC-A與EPC-B），兩套頻點獨立的TD-LTE網絡，車頭和車尾兩端獨立部署的列車接入單元（TAU）所構成的CBTC車地無線通信網絡。在成本允許的前提下，亦可在軌道上行和下行分別部署雙漏纜，構成MIMO系統，提高抗干擾能力，增強冗余度，提升邊緣帶寬，進一步保障車地無線通信的高可靠性。

5 結束語

從目前中國軌道交通行業的發展趨勢來看，無線CBTC系統已經成為主流，通信可靠性成為保障運營的重要基礎，對城軌CBTC設計、施工、調試、運營、維保等方面具有重要的意義，應重點關注。

參考文獻

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中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）17-0321-01

隨著通信設備越來越先進，集成度越來越高，其對溫度、濕度等方面的要求也越來越嚴格，所以為確保通信設備的正常穩定運行，便需要了解影響衛星通信設備正常穩定運行的環境因素，并采取有效措施減少環境的影響，提高衛星通信設備的可靠性。

1 衛星通信設備的可靠性

衛星通信作為現在應用相對廣泛的信號傳輸方式，它具有覆蓋廣、通信容量大、通信距離遠、質量優、不受地理環境限制等優點。由于衛星通信突出的通信特性，其近些年在中國的各個領域得到廣泛使用，成為我國現代遠距離通信不可替代的一種通信方式。不少企事業單位和公共場所安裝了衛星通信設備，一些個人用戶也越來越多，這使得衛星通信設備越來越普遍。不同的環境對衛星通信設備的使用性能和壽命影響巨大。對衛星通信設備的主要維護在于系統中的地球站。地球站也叫上行站，是衛星通信的重要環節，其主要任務向衛星發送信號和接收衛星發回的信號。地球站的核心設備是大功率發射機，是衛星信號傳輸和發射設備，保障其運行穩定、安全可靠，是整個工作的中心。高功放就是一種高頻、高壓、高能量設備，自身散熱大，需要對其進行嚴密的監控，并使其處于良好的運行環境，才能確保其運行穩定可靠，并延長設備的使用壽命。另外一些衛星通信設備，如電力互投柜、服務器、交換機和其它輔助設備，種類多，性能差異大，因而對機房環境要求格外嚴格，不僅要嚴格遵守衛星通信機房選址要求，還要對機房內部運行環境進行嚴格控制，以便保障設備運行可靠穩定。

2 衛星通信設備運行的影響因素

2.1 溫度對衛星通信設備可靠性的影響

所有通信設備根據自身特性都有其適合的運行溫度，溫度也是我們最常用的一種衡量環境的參數。由于衛星通信設備的多樣性，各個設備最佳運行溫度不一樣，取其都適合的溫度，所以對機房溫度要求比較高。設備運行環境溫度較高時容易造成設備散熱緩慢，部件老化加快，從而造成設備運行負荷變大，性能降低，影響電路的運行，造成元器件的不穩定或者損壞。

2.2 濕度對衛星通信設備可靠性的影響

濕度是設備運行的又一個基本指標，也是衡量衛星通信設備運行環境的重要參數。設備運行于高濕度環境，空氣中水汽大，容易造成設備金屬部件銹蝕，降低電路板和線纜的絕緣性，出現結露等現象時還會造成設備打火或電路短路等。設備運行于低濕度環境，空氣中水汽小，容易產生塵土，從而形成靜電浮塵，嚴重時會造成電路短路。

2.3 氣壓對衛星通信設備可靠性的影響

氣壓同樣對衛星通信設備運行有很大影響。例如機房中的主要設備為高功率發射機（高功放），其設計本身自帶風機冷卻。但機房由于潔凈度以及其他的要求，機房設計通常處于密封的狀態下，同時自帶新風系統為室內更換空氣，保障室內有新鮮空氣進入。經濟成本設計，采用小功率空調又不能完全實現室內溫度改善，所以高功放出口熱風通過排風管道直接排到室外，這就形成了室內外的空氣流動。新風系統的進風和高功放的出風要處于一個相對平衡狀態，才能維持通信設備運行環境的穩定，保障高功放的可靠運行，這時氣壓的數據值便十分重要了。

3 維持衛星通信設備運行可靠性

3.1 對衛星通信設備的溫度控制

衛星通信設備運行環境溫度的高低與恒定，會影響衛星設備運行的穩定性和設備的使用壽命。就目前來說，安裝空調是一種效果好且普遍的環境調節方法。而具體的溫度值控制，是隨著季節變更、晝夜交替而改變的。通常在監控衛星通信設備的溫度時，使用溫度傳感器測量敏感元件表面的溫度。影響溫度變化最重要的因素是空調和新風系統，外部環境對室內溫度影響不明顯。衛星通信機房的應該加強空調和新風系統的監控和調節，保障室內溫度正常穩定。另外，室內空調的溫度設置很重要，一般設定一個適當值，并使處于自動模式，便于自動調節冷熱， 保持良好環境，利于室內設備運行。

3.2 對衛星通信設備的濕度控制

保持機房適當的濕度非常重要，通常采用在機房內部增加加濕器或抽濕機的方法來實現衛星通信機房的相對濕度保持標準恒定。在保持衛星通信設備的濕度控制的同時，也要重視機房潔凈度的維持，否則保持機房適當濕度的功效便會大打折扣。這是由于機房中的灰塵太多，容易在通信設備內部電路板上積蓄，電路板上積蓄灰塵容易降低電子元器件的絕緣性，嚴重時還會形成靜電浮塵，造成器件擊穿或電路短路。保持機房潔凈度的常見做法便是密封機房，并安排工作人員定期維護。濕度受室外氣候影響巨大，這是由于小室為半內循環模式，既有一部分空氣通過外部新風系統提供，另一部分自我循環。機房內部需設置濕度調節裝置，保持室內濕度恒定，減小室外影響，保障設備正常運行。另外，濕度作為衛星機房環境監測的重要參數，需要設置告警門限。這個需要根據機房地理位置調節，最好經過長時間觀察記錄和總結分析，得到本地機房運行環境的平均值，根據這個平均值和設備環境來設置告警門限，并且在惡劣天氣時要加強溫濕度監控，適當手動調節門限，協調告警。

3.3 對衛星通信設備的氣壓控制

氣壓在衛星通信設備運行環境中也有一定要求。氣壓的高低直接反應衛星通信設備運行環境的正負壓狀態。氣壓作用于設備風冷效率的高低，散熱能力的大小，間接影響著設備運行的穩定性和使用壽命。在控制衛星通信設備的氣壓時，通常使用氣壓傳感器測量氣體的絕對壓強。氣壓無時無刻不在變化，對于衛星通信設備來說，掌握每天的氣壓變化和全年的氣壓變化有利于調節室內遜風量和改善設備運行環境。不然，室內空氣流量少、氣壓低或環境溫度過高都會導致設備故障報警。這就要求保障環境溫濕度的同時，空氣的流通量也就是室內氣壓也要有一定要求。

4. 結語

衛星通信設備的可靠性分析主要是針對環境因素。本文主要分析溫度、濕度和氣壓因素對衛星通信設備可靠性的影響以及增強設備可靠性的措施。但除了溫度、濕度和氣壓的監測外，還可以擴展到對所有輔助設備的監測，這需要建立衛星通信設備運行環境的網絡監控管理系統，來維持衛星通信設備的正常運行，提高可靠性。

參考文獻

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要提高網絡通信的可靠性，首先要選擇科學正確的技術，利用技術支持來保證網絡通信的正常運行。一般情況下，首先會采用余度設計、容錯技術，就是將整個網絡系統中的所有計算機設為彼此的后備機，這樣以來，如果其中一臺計算機發生故障，那么該臺計算機的任務便可以交由后備機，從而減少了網絡系統癱瘓的問題，進一步提高了網絡通信的可靠性。除此之外，我們還需要加強研究新技術，全面考慮網絡技術的發展情況、網絡設備的使用等因素，提高網絡的適應能力，使其能夠在較長的時間段內保持正常運轉，從而滿足業務需求。

（2）改善網絡結構體系

網絡結構選擇對保證網絡通信可靠性來說尤為重要，選擇網絡多層結構體系不僅能夠隔離故障，還能夠實現負荷分段并支持一般網路協議。多層結構由接入層、核心層、分布層組成，在網絡系統中，運用多層結構能夠簡化網絡運行，提高網絡通信的可靠性，下面分別了解一下這三層結構。①接入層。接入層為網絡提供了寬帶，給用戶提供了接入端口，是被允許接入網絡系統的起點，它能夠對網絡流量進行有效控制。在網絡系統中，接入層具有成本低、功能強等特點，對實現網絡結構的安全性來說尤為重要。②核心層。核心層是網絡結構中最重要的一部分，它不僅能夠對網絡進行劃分，使不同的交換區塊能夠進行連接，還能為交換區塊提供數據包，迅速的完成數據交換工作。需要注意的是：在網絡應用中，核心層在對網絡進行劃分時，不能夠對列表進行控制，也不能夠顧慮數據包。③分布層。在網絡中，分布層是用來計算接入層與核心層界點的，它既能劃分核心層，也能提供相應的數據處理。在網絡系統中，分布層的功能較多，它不僅能夠確定網絡中心聯網，還能夠實現工作組接入網絡中。

（3）加強設備的可靠性

要提高網絡通信的可靠性，一定要保證相關設備的安全性。首先在購買網絡設備時，既要確保設備質量能夠符合相關要求，又要保證購買的網絡設備具有較高的性價比。再就是做好設備的維護工作，在網絡系統的運行過程中，要定期對網絡設備進行檢查或者進行自動檢查，以便于提前發現設備故障，并及時給予維修，避免網絡系統因設備故障而發生癱瘓現象。

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從電力通信系統來講，它的可靠性意味著在實際的生產運行中，電力通信系統要具備滿足以及達到電力系統的通信需要，這是如今的電力系統可靠性研究中至關重要的部分。

一、電力通信系統可靠性

從電力系統來看，它的可靠性有著非常完備的理論體系和研究內容，涵蓋了電力系統根據能夠接受的質量標準以及所需要的相關數據，持續不斷地將相當量度的電力以及電量提供給用電客戶。在電力系統可靠性的研究內容中，涵蓋了充裕性以及安全性等若干方面。這些涵蓋了發電、輸電以及供電等若干系統。盡管沒有研究到電網控制系統，然而，通信系統卻成為了控制電網系統的中心網絡，它的可靠性是不可或缺的。

二、電力通信系統可靠性因素分析

從電力通信系統來看，研究它的可靠性主要就是為了清除影響和造成電力通信系統可靠性的任何類型的故障。這樣就能夠大幅度地提升通信網絡在運行過程中的服務質量，可以較好地達到電力系統的通信要求，而且還能夠確保電網在運行過程中的安全性和穩定性。從電力通信系統來看，它是整體性的神經網絡，在運行過程中，受到運行環境等多方面因素的影響， 特別是惡意攻擊或災害性破襲擊了電力通信系統時，難以避免地會降低通信節點以及鏈路的性能。這主要表現在以下方面：網絡節點以及鏈路都會失效、業務會中斷、或者可能造成網絡連通率、性能下降、呼損時延變大，另外還會出現數據網絡的擁塞現象。

和電網調度機構、變電站以及發電廠分布于全國各地一樣，電力通信系統具備了非常強大的復雜性，因而會有多種因素來影響它的可靠性。本文從通信網絡、網絡運行效果以及新技術發展等若干方面來分析影響電力通信系統可靠性的相關因素。

首先是網絡自身，這涵蓋了可控、不可控因素。前者涵蓋了在電力通信設備進行工作時的相關環境一起條件，例如溫度、防塵條件、電磁干擾等多種因素。此外也涵蓋了不可控因素，這些內容包括了人為破壞、自然災害以及突發事件等。內部因素意味著相關設備的可靠性能、系統工程的設計工作、維護和管理系統網絡的工作等。這些都是從系統的固有可靠性來分析，涵蓋了設備性能，例如MTBF指標。

從網絡運行效果來看，這在很大程度上依賴于系統網絡在設計結構方面的可靠性能、理性以及拓撲結構。從它的工作可靠性來看，這包括電網對業務性能的需求。這指的是能夠在多大程度上確保電網安全的質量以及滿意程度。不僅要維護、管理和組織系統網絡，還要做好分散設置相關設備、雙路電以及負載分擔等。

從新技術發展來看，它分別從有利因素和不利因素來分析。前者可以較大幅度地提升設備系統的可靠性能，這樣就可以更加有效地管理好網絡組織。不利因素方面在于它極大地提升了設備和系統的復雜程度，不得不依靠相關軟件，而且系統的規模比較大，一旦造成關鍵節點或鏈路的故障，就會影響較多方面，因此極大地加劇了運行管理的難度。

三、電力通信系統可靠性管理

在提升通信系統可靠性水平，不僅僅要做好很多通信系統可靠性試驗，而且還要在電力通信系統運行過程中切實做好這些工作。所以，電力系統通信單位要切實管理好通信系統中的可靠性工作。在電網多種運行環境中， 根據相關服務標準，通信系統要執行既定的功能和能力。這些問題存在于電力通信系統的多個環節，如分析、設計、建設、運行、維護和管理等。

1、分析設計階段。要根據實踐情況來設計出系統網絡的可靠性標準以及規程；而且還要提升具體通信系統可靠性的設計；切實規定好通信設備中的固有可靠性要求；而且還要切實討論和決定網絡組織中確保通信系統可靠性的相關措施。

2、建設實施階段。在此階段要組織以及確保多種可靠性及保障舉措，監督以及評價系統可靠性的建設結果；試驗、鑒定和驗收通信系統的建設部分。

3、運行維護階段。在此過程中，要對網絡運行的可靠性質量進行分析和評價，而且還要形成維護以及管理通信網絡的相關流程和機制，進一步形成維護管理的相關目標、需求以及舉措；研判故障規律，設計出具體的可靠性舉措；設定以及控制好可靠性的增長目標；如果出現了重大的異常故障，則應在原先制定好的應急通信制度以及保障措施基礎上，切實履行相關流程；此外還要對所執行的制度以及措施情況進行有效監督。

在通信網絡運行過程中，網絡運行者切實運行以及管理通信網絡，而且還全程管理著通信網的可靠性。他們的管理目標涵蓋了以下內容：設定可靠性目標；確保實現網絡建設的可靠性措施；在通信網絡的運行維護過程中，要切實維護以及提升通信網絡的可靠性水平。為了確保電力通信系統的可靠運行，不斷提升運行水平，要切實做好通信系統的可靠性管理工作，構建行之有效的可靠性反饋機制，這樣就具備了系統的可靠性管理機制，還能夠定期地跟蹤評價通信網絡的運行情況。

四、注意事項

1、電網對通信系統的要求。在電網運用過程中，要選擇與之相配的通信系統可靠性系統。這樣就能夠在很大程度上達到電網用戶的需求，盡可能多地掌握電網對通信可靠性的匹配程度和需要范圍。

2、網絡運行的可靠性。從電力通信運行來看，相關單位要充分地把握網絡運行的可靠性能。這就要求運用多種方法來反映網絡運行和變動的相關狀態，切實跟蹤以及評價網絡運行的可靠性能。

3、故障規律。相關單位要切實把握好通信系統出現故障的規律，而且還要做好預防工作，具備強大的解決故障問題能力。例如，部分故障的發生頻率較小，就需要專門積累此類故障的數據，此外還要做好數據處理和分析。

4、設備維護機制。為了確保設備以及網絡能夠可靠地運作，要進行必要的維護和修理。在這種情況下，要切實和故障聯系起來，而且還要根據不同的設備以及系統，采取與之對應的維護機制。

5、可靠性措施。

在網絡技術不斷發展的今天，可靠性技術也在飛速進步。因此，為了能夠確保電力系統通信網的可靠性，要切實運用多種可靠性舉措和方法。

五、結束語

在現代化的電力系統構架中，電力、信息以及通信系統已經密切地聯系起來。信息與通信系統的可靠性在很大程度上影響著電力系統的安全性能。因此相關的調度機構和電力部門高度重視電力通信系統的可靠性。伴隨著電力系統中通信網絡的應用水平越來越高，人們對電力通信系統的可靠性期望也會與日俱增，希望本文能夠為提升電力通信系統可靠性提供有益的參考。

參考文獻

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時下正是信息化與互聯網技術迅速發展的時代，在這個信息的時代，通信網也越來越普及，而民航空管通信網屬于通信網的小型專用通信網，其主要根據實際的需求來鋪設通信路線。主要受到民航空管通信行業的特性影響，對其可靠性也需要重視和加強

一、民航空管通信網的特性

在我國，由于民用航空的發展時間較短，所以還存在著一些缺陷。初期。民用航空只是作為航空公司內部專用的網絡，用來傳輸機密信息或者對內部活動進行調控和管理。所以我國通信網的公網起步較晚，使得民航的發展需求遠遠大于公網的功能性，也就導致了民航空管通信網是航空公司自行鋪設的專網。到了建設的初期，又收到人們認識水平的限制，民航空管多余通信專網的重視程度有所欠缺，所以過度專注于專網的自主性方面，希望通過這一方面的發展獲得社會收益。所以就目前的發展情況來看，通信網的可靠性需要進行進一步的研究，重視如何提高通信網的可靠性，確保民航事業的發展穩固而扎實。

二、民航空管通信網可靠性的影響因素

通信網作為一個整體性的系統有著它獨有的特性和結構。所謂可靠性，是指通信網在實際運行時保證用戶正常通信的能力，主要側重用戶的角度。所以影響民航空管通信網的可靠性的因素主要分為外部因素和內部因素：外部因素主要指通信網絡及其他通信設備所依存的環境條件，又可分為不可控因素與可控因素，不可控因素多指突發事件、緊急事件、自然災害等，而可控因素多指通信網運行時的工作條件，如溫度、濕度等；內部因素則多指通信網的可靠性、管維護等，由于通信網的可靠性主要通過抗毀性、生存性、有效性三個指標評估，所以即使在通信網的建設過程中，具備獨立的備份系統，但在實際操作過程中還是存在一些問題，所以通信網的可靠性還需要更多的重視和研究

三、民航空管通信網可靠性的提高的措施

3.1優化拓撲結構

民航空管通信網與常規的通信網相比在結構上更為復雜，其影響因素更多，因此在民航空管通信網的可靠性設計上應該考慮更過的方面。一是，通信網各部件自身的可靠性，通信網是由多個通信系統及設備和部件共同構成的，需要保證整個系統的可靠性則需要對各個組成部分的可靠性做出控制，才能降低部件在運行中出現問題的故障率。比如，在通信網絡設計時可以采用MTTF較小的產品，降低部件之間的串接；二是，對于拓撲結構的選擇和優化。拓撲結構在通信網絡中起著關鍵的作用，一般情況下，環形和網狀的拓撲結構更具有優勢，所以在民航空管通信網絡的結構進行設計時，應該選擇這兩種拓撲結構，盡可能的提高通信網的可靠性。在實行過程中需要注意的是拓撲結構的選擇必須符合實際情況，需要具備實用和經濟的特點，確保可行性。因此，在使用網狀或者環形的拓撲結構時，還需要選擇鏈型或樹形的結構構成復合型的結構，才能更好的保證通信網的可靠性，并且何以降低成本；三是路由的選擇。路由作為交換網絡的核心，在選擇方式和技術上也影響著通信網的可靠運行。

3.2提升通信網備份系統的可靠性

由于民航空管通信網的實際評估對象包括許多方面，有網絡通信設備、附件等， 起評價的基本思路為通過平均故障間隔、平均運行、平均修復的參數進行評估。所以對于通信網的可靠性的評估實際上是對真個通信系統和子系統的可靠性評估，近幾年采取的拓撲系統則大大提高了網絡系統的可靠性等級。隨著近幾年我國社會經濟的迅速發展和我國人民的生活水平提高，我們在空管行業的發展也越來越迅速，通信網的使用量大大增加，業務量也進一步的提升，所以對于通信網的可靠性的提高提出了更高的要求和標準。所以由此出現了備用系統，即在主要系統的創建中保留多個模塊或原件使得在系統在出現故障時，可以迅速的切斷故障源頭，使得備用的部件能夠繼續投入到運行中，從而保證了通信網的正常運行，這樣一來可以大大降低了故障率，并且提高了通信網的可靠性。所以民航空管通信網為了保證可靠性，采用了“兩地一空”的體系進行數據的傳輸與共享。這樣一來就大大提升了通信網的可靠性，相比常規的通信網，如果投入相同的元件，則已經無法滿足空管通信網的使用了。

四、結束語

綜上作者所說，對于空管通信網有著有別于常規通信網的特性核結構，所以對于影響其可靠性的因素也需要更多的考慮和反應，本文就對當下的民航空管通信網的特性做出分析，分析了影響空管通信網的可靠性的因素，并提出了提升可靠性的措施，希望為建設者提供可行性的一些建議，保證空管通信網的暢通運行。

參 考 文 獻

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電力通信系統基于電力線進行通信，電力線通信（Power LineCommunication，英文簡稱PLC）技術是指利用電力線傳輸數據和媒體信號的通信方式，把載有信息的高頻信號加載于電流，然后用電線傳輸給相應的適配器，再把高頻從電流中分離出來并傳送到處理端以實現信息傳遞。該技術最大的優勢是在現有電力線上實現數據語音和視頻等多業務的承載，以實現四網合一。通常電力通信的業務可分為關鍵運行業務和事務管理業務兩大類。關鍵運行業務是指遠動信號、數據采集與監視控制系統和調度電話等；其對通信的實時性、安全性和可靠性要求很高。而事務管理業務包括各種電話和電話會議，電視、信息數據等。其業務種類多、通信流量大，需要寬帶傳輸。

2 電力通信可靠性的需求

隨著電力通信網的發展，大量電力系統業務需要通過電力通信網進行傳輸，電力系統對于通信網的依賴性增大，通信網故障對電力系統的影響也越來越嚴重。因此，電力部門對電力通信網的質量要求也越來越高，不但要求電力通信網能夠提供足夠的通信能力，更要求電力通信網要具有很高的安全性、可靠性。而目前電力通信網管理體系不健全，可靠性評估手段不完整以及發展不平衡導致的設計水平低都是需要改進的地方。

所以確定電力通信網的可靠性，一般情況下，可以設定一個開放的標準模型進行評定。并且區別與傳統于通信網的可靠性要求，某些指標需要重新進行討論、修正，以滿足電力系統對通信網可靠性的要求。，增加電力系統特點的評價指標，這樣建立的可靠性評價體系才有實用價值。

3分層次設定項目指標的可靠性分析方法

分析電力通信網可靠性可以從理論和實用兩個主要方面進行入手。目前的研究中已經從實用化的角度提出“電力通信網的可靠性工程”。根據可靠性工程的內涵并結合電力通信網的構成，對電力通信網可靠性工程可劃分為6個層次，業務層、拓撲層、路由層、設備層、運行層、管理層。通過對各層次研究可知，電力通信網的可靠性研究主要是建立在上述各個層面的整合計算，并結合安全性進行具體的分析獲得的具體指標以及數據。

結合傳統網絡系統可靠性分析過程，可以采用一個螺旋式循環上升的過程進行分析。在可靠性要求基礎上提出問題和原因，并設定解決方案，利用對解決方案的跟蹤評估繼續設定可靠性要求。

結合電力通信網的運行方式首先提出可靠性指標體系，即建立數學模型分析可靠性加權效應。但是網絡應用領域不同，環境參數不容，可能的影響因素也不相同，所以使用的指標體系也會發生一定的變化。

選取的指標代替整個網絡中不同的模塊，會計算出不同情況下的理論數值，然后綜合評估，建立評價模型。模型中各個指標設定為相對的計算值。所以通過采用逐層線性加權的方式得到通信網可靠性的綜合指數。

上述目標使用的各個項目各不相同，結合現有通信網可以設定類似如下的項目：網絡物理設備穩定運行度量項目，包括3個指標，項目平均故障時間MTBF，平均修復時間MTTR，不可用度U。其中這三個指標的理論關系為U=MTTR/MTBF。若設定若干串聯單元則U為每個單元的可用度之和，若并聯設置，則U為每個單元的可用度之積。對于此項目的計算，最后獲得的值設定為一個KiGi值。網絡物理設備層面的計算項目可以包括硬件損耗和升級產生的硬件替換，數據庫備份產生的備份時間以及數據通信在物理層產生的傳輸延遲對業務的影響等。

網絡運行層側重于電網及設施環境對網絡運行的影響和故障的規律，此與網絡設備層類似，利用產品失效率，為已工作到時刻尚未失效的產品進行計算，例如設定實效概率，在某個時間端內的實效概率的倒數為平均故障時間，計算整個的平均故障時間之和，獲得運行層各個節點的項目指標。不可抗力，如地震和冰災的發生，盜竊等認為破壞的影響，都會直接導致可靠性下降。本文給出的解決方是設定各種災害的相對“有效”影響能力，即對應的加權值，即給出每個影響運行的情況的加權平均數值，以便計算合理的項目指標。

業務層和拓撲以及路由層對于電力通信網的影響普遍小于設備層和運行層，這和電力通信網能夠承載的帶寬以及目前使用的業務關系很緊密，但是我們仍然可以設定足夠的項目及項目指標獲得可靠性度量值，設定過程可以參考目前的運營商通信網絡的運行參數設定過程，包括業務鏈路帶寬延遲需要，服務器程序運行穩定性計算需求，管理人員和操作人員的錯誤發生率和正常工作持續時間需求，業務忙閑對應的話路擁塞等等。

篇（7）

為了滿足發電廠的發展生產，自動化的生產形勢逐漸興起并且逐漸投入用于實際的生產建設之中。變電站通信系統的發展就是為了實現變電站自動化，它屬于該項系統的關鍵組成部分，其性能的提升范圍會直接影響著整個變電站系統的自動化水平發展。

隨著技術的不斷完善，電力系統自動化改造越來越深入，變電站的科技水準不斷提升，廣泛的采用了微機繼電保護和數字化的測量監控裝置。根據電網信息化工程改造的基本要求，把各個變電站（單位）通過光纖進行連接，組成一個可實現內部通信的網絡，這樣就有利于把電話網絡、計算機網絡、智能設備、遠程監控管理網等有效連接起來，因此也就實現了電網信息化管理。變電站自動化系統中的高電壓等級的變電站中，由于站內規約和其所采用的通信介質多種多樣，無法進行統一管理，使得該技術在運行時出現不同程度的問題。為了更好地解決這一情況，提出了一種便于變電站內實現不同廠家設備之間多種規約、多種介質轉換的分層模塊化軟件，以便于加強變電站的通信可靠性。

一、變電站自動通信的發展中有待解決的問題

（一）各個裝置之間的連接不完善

由于早期技術的局限性，使得國內常規變電站的保護裝置和監控系統的技術還相對落后，更新緩慢，主要都是采用六、七十年代的機電和電子技術，隨著科技的發展和人們對技術要求的升高，就越來越暴露出其固有的缺陷和局限性。目前我國常用的變電站中，常規二次系統的各種硬件設備基本上是按功能獨立配置的，技術同國外相比有一定的滯后性，設備彼此間聯系很少、兼容性差，設備型號多種多樣不利于統一管理，缺乏一個標準的組合程序，雖然投入后能夠正常運行，但是不利于日后功能的升級。

（二）早期設備功能不全面

我國變電站自動化發展相對于發達國家來說起步較晚，一些設備的功能不完善。例如常規二次系統是個被動系統，缺乏提前預警裝置，因此這些裝置出現問題后，可能在無任何報警信息的情況下發生停工的現象，從而影響變電站的正常工作。就當前未進行全面自動化的條件下，目前遇到這樣的情況下，解決辦法就是對常規二次系統進行定期的測試和校驗，這樣的不利影響就是增加了維護人員的工作量，而且仍無法保證裝置在修復后可以絕對可靠的運行。另外維護人員在定期檢測中，有時因為細節的疏忽人為造成裝置誤動的情況也時有發生。

目前變電站中主要利用指示燈顯示監控操作，模擬量瞬時值則是利用各種各樣的模擬式表盤進行演示，這就需要人工對大量的數據進行記錄或是專業的儀器進行檢測，因此變電站中早起檢測的歷史數據、操作記錄和事件記錄等多數都是由手工完成或用專門的記錄器記錄的，這樣的檢測方法費時費力，同時稍有疏忽就會出現錯誤。

二、我國如何加強變電站通信可靠性

（一）通信的數字化、集成化、規范化

隨著科學技術的不斷進步，我國當前變電站自動化的發展趨勢會不斷地向著高集成化、數字化、標準化的趨勢發展。近幾年隨著集成電路和計算機技術的飛速發展，繼電保護和測控裝置上運用了許多新興的、大型的大規模集成電路，這些新器件的應用將使保護和測控裝置的電路板更加小型集成化。高集成化可以使裝置通信、數據存儲及處理能力更強，同時還有利于降低成本，降低故障的發生率，有利于實現統一的運行管理。

變電站自動化系統將逐步向產品標準化方向發展。具體表現在：產品基本功能設計和要求的標準化及產品的對外接口和通訊協議的標準化，變電站內不同廠家的設備可以做到互換互連，“即插即用”增加了用戶選擇變電站內各類設備和更換設備的自由度，同時不滿足標準化設計的廠商將被逐步淘汰，使變電站自動化專業逐步走向良性的發展。

（二）新興技術的應用

藍牙技術早期應用于手機等儀器之間的信息傳輸，是一種無線數據與語音通信相結合的新型技術，它的運行成本相對較低，主要是以近距離無線連接為基礎、為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接的短程無線電技術，同時還解決了以太網用于變電站自動化布線難的問題。該技術的優勢就是小功率、微型化、低成本。藍牙技術應用于變電站之中還處于起步階段，但由于藍牙技術標準統一、知識產權共享的優勢是非常明顯的，因此未來有極大的發展空間。

目前常見的以藍牙為技術基礎的自動化系統為XNR-800型微機綜合自動化系統，是在綜合國內外多家微機保護的基礎上，依照國外的先進技術發展而成，其核心是采用國際最新的DSP處理單元，研制成集保護、測控、遠動、通訊于一體的綜合自動化系統。該系統的功能十分全面，包含了保護、遙測、遙信、遙脈、遙調、遙控等功能，有利于實現對變電站全方位的控制和管理，減少了人工對變電站的實時監控。同時，該系統自投入市場以來，由于運行穩定、功能完善、采樣準確、開入開出正確、通訊可靠等優勢，正在廣泛的被應用于變電站的自動化控制技術中。該系統的CPU及獨立的操作回路，可以完成對變電站對應間隔的保護、測量、控制等功能，而且不依賴于通信網絡，減少了網絡連接的繁瑣工程。

結束語：綜上所述，要想實現變電站的自動化，就必須發現其中存在的問題，積極學習先進的國外技術，對老舊的設備進行更新換代，并結合先進的科技進行解決，這樣才有利于實現變電站的可靠性、自動化。

參考文獻：

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作者簡介：張永新（1976-），女，山東菏澤人，山東電力集團公司臨沂供電公司，工程師，高級技師；梁素杰（1978-），女，山東臨沂人，山東電力集團公司臨沂供電公司，工程師，高級技師。（山東 臨沂 276000）

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0194-02

變電站綜合自動化系統內部各子系統都為低電平的弱電系統，它們所工作的環境是電磁干擾極其嚴重的強電場所，很容易受到電磁干擾而不能正常工作，使調度自動化信息無法正確反映一次設備的正常運行狀態，影響監控中心遠方監控，在電網一次設備發生故障時，調度員無法在第一時間得到信息，給電力系統的安全、經濟運行帶來非常嚴重的影響。

一、綜合自動化變電站設備現狀分析

臨沂供電公司目前共有變電站78座，其中有60座變電站自動化設備為綜合自動化設備，18座變電站自動化設備為RTU設備。綜合自動化設備以南瑞科技NS2000、南瑞繼保RCS9700和RCS9000、深圳南瑞ISA300為主，通信方式采用串口式、總線式、網絡式三種方式。其中串口式主要為RS485和RS232，總線式為CAN網，網絡式為工業以太網。綜合自動化變電站設備情況統計如表1所示。

二、綜合自動化設備通信故障原因分析

通過對通信問題的統計分析發現，通信問題主要集中在串口通信方面，而于2007年后投運的以太網接口設備，通信穩定性較好。對于采用串口RS485及CAN網通信的設備，主要采用圖2的接線方式，該方式在一個節點（裝置）出現通信故障時，不影響其他節點（裝置）的通信。

2001-2007年間投運的綜合自動化設備，大部分采用串口RS485及CAN網通信的方式，占公司綜合自動化變電站總數的58.3%，這些設備在運行過程出現的通信問題不容忽視，具體原因分析如下：

1.抗干擾措施不力

根據設備通信不穩定的原因，筆者發現在干擾源方面存在以下問題：

材料方面：屏柜未使用接地銅排。經排查，有9個站的屏柜未使用接地銅排接地；電纜屏蔽層未接地，對通信不穩定的變電站的接線方式進行了檢查，此類變電站大多為無人值守時的改造站，有6個站的電纜未接屏蔽線。

施工方法：屏柜接地方法不正確。根據抗干擾措施要求，二次設備和二次電纜設專用接地銅排構造等電位面，屏柜應與等電位面用專用銅纜相連。經排查，有11個站的屏柜接地不符合要求；通信線屏蔽未接地，對九莊站等10座通信不穩定的變電站的接線方式進行了檢查，此類變電站大多為無人值守時的改造站，共有175根通信線，其中35根通信線未接屏蔽線，占總量的20%；通訊纜、控纜與電力纜混排，在電纜敷設時，嚴格按照施工工作以工藝要求將通訊纜、控纜、電力纜分層布置。

人員培訓不夠，部分班組成員對二次抗干擾措施不了解，沒有系統地掌握二次抗干擾知識，接線或施工工藝不規范。

外部干擾多。變電站本身就是電磁干擾極其嚴重的強電場所，外部干擾不可避免。

2.裝置通信芯片原因

2005年前的綜合自動化設備因其通信芯片受當時技術條件的限制，在運行過程中會出現無收發數據致使通信中斷現象，但該現象不影響裝置保護功能，僅影響自動化數據的傳輸。另有部分設備通信芯片由于通信線接線方式不規范，受到大電壓的沖擊后損壞。

3.裝置程序原因

2005年前的部分保護測控一體化設備在運行過程中出現遙測、遙信傳輸正常，但遙控無法執行的現象。原因為保護測控裝置存儲的信息量過多，雖然沒有達到裝置存儲信息量最大理論值，但受技術條件限制設備已無法正常運行，對某些請求無法響應。

主機單元在運行過程中起著“承上啟下”的作用，故變電站主機在配置時一般均為雙機，就是為減少因設備故障而引起全站信息中斷的現象。但某些設備在雙機主備切換過程中，出現均為備機的情況，兩臺主機均不發送信息導致信息無法傳輸。

部分變電站由于二次設備品牌眾多，通信規約不一致，不可避免地使用通信管理單元，在通信連接方面又增加了一個“中轉站”。通信管理機與總控單元之間的通信接口，也容易產生故障。本公司使用的通信管理機一般與總控單元不是同一廠家的產品，由于在通信規約等方面存在差異，設備運行過程中也容易出現通信中斷的問題，將影響通信管理機所接待的所有設備的信息傳輸。

三、對策及實施

對以上三個方面的問題進行統計分析后，筆者發現抗干擾措施不力是造成通信中斷的主要原因，為此制訂了一系列對策及措施，具體如下：

1.增加屏柜接地銅排并接地

有9個站的屏柜未使用接地銅排接地，在設備屏柜安裝60×30×4接地銅排，并將接地銅排用50平方毫米的多股接地線接地。

2.將電纜屏蔽層接地

有6個站的電纜屏蔽層未接地，把電纜重新剝皮露出屏蔽層，將6平方毫米的接地線焊接至屏蔽層，并用絕緣膠布裹好，用熱縮管重新做頭并將接地線接至屏柜接地銅排，使用正確的接地方法。

有11個站的屏柜接地方法不符合要求。本公司將這些變電站的屏柜用50平方毫米的銅纜相連，并將其中一個屏用50平方毫米的銅纜與變電站二次接地網相連。

3.將通信線屏蔽層接地

2004年前投運或改造的變電站，大部分通信線沒有屏蔽層，有的有屏蔽層但并未使用。本公司將原先不帶屏蔽層的通信線更換為帶屏蔽層的通信線并重新布線，將通信線穿PVC管進行了外部防護，統一使用了帶屏蔽的雙絞線，RS485、CAN網、LON網信號線使用其中的一對雙絞線，兩條線絞在一起，對通訊各種分布參數耦合過來的干擾信號平均地分配到這兩條線上，提高了通信網的抗干擾能力。

同時將RS485、CAN網、LON網的通信線屏蔽層利用端子排空端子進行等電位連接，并在總控單元處進行單端接地，如圖3所示。

4.嚴格制定并執行通信線施工工藝標準

為嚴格施工工藝，本公司制定了標準的接線方法，并寫入《自動化分站施工作業指導書》；同時要求新建變電站在施工過程中，為減少干擾通信線在敷設時必須外加PVC管，與控制電纜分開布置，分層排放。

5.完善通信芯片質量和通信程序

對早期的南瑞繼保公司RCS9600系列保護測控裝置，結合檢修停電計劃，對通信芯片進行了更換，升級了裝置程序。對通信接口不穩定的RCS9692設備，除對通信線接線方式整改外，同時對設備接地、通信芯片、二次隔離等方面進行了完善。

6.增加二次抗干擾措施方面的學習與培訓

篇（9）

1 系統最可靠優化概述

通信和電子系統本身就是一個較為復雜的應用系統，其工程的設計和實現中存在多種復雜的關系和約束條件，因此其優化問題就成為了通信和電子系統的重要設計基礎。在其設計和配合中，對系統的規劃就成為了整個系統良性運行的前提和基礎。從管理角度看，對系統的規劃就是合理的安排各種資源在系統構建中的分配和作用，對于大型的系統工程的實施作用明顯。系統越復雜其對其規劃的要求就越嚴格。同時在設計中還需要將可靠性作為系統規劃的前提，即在系統設計時不改變整個系統成本的前提下，實現最為可靠的運行配合 ，即合理的分配各個零部件的可靠度，保證其在各自功能范圍內體現出最佳性能，并保證系統運行的可靠性。這里的可靠性設計還應把經濟指標涵蓋在內，即從技術角度、經濟成本角度出發實現系統的可靠與經濟性雙贏。

在通信和電子系統的設計中，因為系統的復雜性，所以要求在技術指標得到滿足的條件下盡量使得設計成本最低。尤其對于某些特殊要求的復雜系統，利用傳統的設計方法很難達到此種目標，因此最優化的設計方法就成為了復雜通信和電子系統設計的重要手段。最優化問題對于通信和電子系統來說，就是指最優化的設計方案。即在指定的設計指標和元件、參數范圍條件下，確定獨立的設計參數，保證系統達到最經濟的技術指標和性能。

2 通信電子系統的最可靠性

通信和電子系統本身就是一個較為復雜的多層次系統，其復雜而精密的特點使其運行的可靠性成為了系統設計和實現的首要條件。通信系統的可靠性主要的標準就是其通信的質量，而系統可靠性具體的體現就是在正常工作中錯誤的概率最低，這個指標的實現取決于構成系統的各個部件的可靠性，以及系統本身的結構方式。主要設備結構的合理是提高可靠性的重要基礎，也是提高可靠性的途徑之一。通信系統的主要作用就是輸入和輸出，在完成這個數據處理的過程中，需要多個電氣元件進行參與，即一個主要設備中有多個子系統進行串聯組成一個工作系統。而主要系統和輔助系統將構成一個完整的通信系統，可見主要系統的可靠性將決定整個系統的可靠性，即只要主設備或者系統不出現故障該通信系統就正常。

在一個系統中，設計參數有兩種，一種為固定參數即系統需要滿足的基本性能，一種為設計參數，即待定的某些參數，固定參數是必須實現的，而待定參數則可以看做是優化變量，也就是通過設計參數的改變來影響整個系統運行的效果。此時，各種參數的變化范圍就會成為影響系統運行的基本條件，可以理解為目標函數中的設計指標可以構成優化變量的約束條件。因此，尋求系統的最佳性能就是對目標函數的最大或者最小。

3 通信和電子系統的最優化算法

通信電路或者通信網絡技術的實現都是在給定的技術指標前提下進行設計和實現的，對這些參數產生影響的條件有很多，如幅值、相位、頻率等等。如果電路滿足技術指標就可以看做為合格，否則為不合格。盡管初始設計保證所有的系統元件都為標準，即電路滿足使用指標要求，但是因為外部環境因素的影響，個元件的運行參數是在一個容差范圍內隨機變化的。這種元件的容差就有可能使得批量產品的合格率小于需要。如何在設計中，根據指定的技術指標要求，確定 合理的電路元件的標稱值和容差，使得產品合格率最大而成本最小，這就是優化設計的核心問題，這也是可靠性最優化計算需要解決的問題。

在對某通信系統進行優化計算中發現，可變容差法在接近可行區域收斂速度明顯出現大幅下降，大量的時間都將被浪費在可行性修正上，目標函數的下降較小，只能通過降低收斂精度才能實現收斂的目標。即使這樣最后的結果也還是會出現某個部件可靠性大于1的不理想狀況。實踐中SUMT法和乘子法均能得到滿意的結果，但是為了確保計算的穩定性，前者的懲罰因素增速不能過大，因此相對采用的迭代次數就會增加，所以采用采用乘子法進行優化設計，及時先沿著搜索方向向外推算出最小點所在的區間，然后在此范圍限定的情況下，二次插值，求得最優步長。

因為某系統價格模型中包含了正切函數，當完好率接近1的時候，函數值和導數值將急劇增加，尤其是導數值很有可能會溢出。通常采用的控制方法是：

（1）利用隨機格點搜索目標函數值相對小的域內點，進行乘子法的改善點。隨機搜索時都對部件可靠性的上線進行限制，即完好率在0.5-0.6之間。

（2）利用二點差分的近似計算價格函數的導數，以防止其產生溢出效果。根據目標函數的梯度和函數自動調整差分步長，保證導數估計值的截斷誤差和舍入值誤差相近似相等。

利用前面的兩種方式，求得某通信系統的兩種價格模型的最大可靠性問題和最小成本問題。如下式：

將著這些參數代入到可靠性公式中，就可以得到某通信系統的最優化結果。并根據具體的數據對系統的構成進行合理的修正。

4 結束語

通信和電子系統設計應處處體現最優化方法的思想,即在一定客觀條件制約下,選取最優路線(策略、方式、安排),以取得最好效益或實現既定目標。計算中應根據設計經驗選擇盡可能合理的初始點。然后用二階段算法,即在第一階段用一個簡單的算法在較大的空間搜尋,求得一個改進的初始點,第二階段再用比較高效的算法,從這個改進后的初始點出發,搜索求得問題的最優解。

參考文獻

［1］高山杰.基于最優化理論與算法的通信系統功能構建［J］.現代電子技術, 2010,(18) .

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1 高速公路通信系統的特點

 

高速公路現代化管理的支撐系統就是高速公路通信體系，是完成高速公路現代化管理不可或缺的基礎設施。它完成了監控體系與收費體系的數據、語音以及圖像等信息正確而及時地輸送，同時確保高速公路管理部門中間業務聯絡通訊的流暢，并為高速公路內部每一個部門和外界建設需要的聯系。關鍵有下面三個特點：

 

(1) 高速公路的每一級管理機構和沿線設施通常都建筑在公路兩側，沿公路呈線狀部署。通常通信站都安置在收費站或管理所的所在地，通信站的地理部位在公路建設時已基本決定，就是不可以隨意選址設站。

 

(2)高速公路的管理體制通常使用分級管理、集中掌控調度，高速公路通信網的網絡構造為樹形構造。另外，每一級管理機構和公路沿線各地相關部門和上級機關也一定要維持通信聯絡的流暢，以內部通信為主的是高速公路通信體系，并進入電信公用網。

 

(3)在高速公路管理處、管理所、服務區、收費站收費、監控分中心等機構中間和外場監控設備與監控分中心之間需實施語音、數據、圖像等每一類信息的輸送與交換。為及時解決交通事件，實施交通調度指揮，相關部門一定要與巡邏車等保持通信聯絡。

 

2 高速公路通信系統的結構與功能

 

2.1 通信管道與光電纜線路

 

通信管道通常敷設在高速公路的中央綠化帶下面，這種狀況頗多;在不安置中央綠化帶或者過隧道時，通信管道一般在路側敷設，兩者對比，在綠化用土填充前敷設中央綠化帶下的通信管道，這樣能減少開挖工程量，還能夠讓開路側很多的標志牌基礎更可靠，為此，通信管道敷設在高速公路的中央綠化帶下面有很多。光纜敷設在通信管道內，為通信體系信息傳輸供應通道。

 

2.2 光纖數字傳輸體系

 

光纖數字輸送體系包含通信傳輸設備與接入網設備，在收費站、通信中心與服務區的通信機房內安裝，其主要功能是接入監控數據、收費數據與辦公自動化等諸多信息，并輸送到路段通信分中心以及省通信中心，為高速公路的運營管理供應數據輸送及交換。

 

2.3 數字程控交換系統

 

系統的關鍵設備就是數字程控交換機，安裝在通信分中心，幫助沿線每一個管理部門開展指令電話、業務電話和傳真等相關通信業務。

 

2.4 通信電源

 

高頻開關組合電源在通信分中心與每一個通信站安裝，-48V 直流電源是為通信設備供需的，在市電停電期間，仍舊能供電 10h 以上。

 

3 信息系統可靠性模型

 

3.1 系統概念模型

 

理論上說，智能化集成監控和管理體系(IIMMS)屬于監控以及診斷系統的區域，計算機信息體系中軟硬件資源不一樣的地方在于 I-IMMS 系統監控以及診斷的對象。在探究現有的某些監控與診斷體系的基礎上，我們提出了 IIMMS 體系概念模型。IIMMS 系統的概念模型是這系統的體系構造、功能構造和其支持技術的概括性描述。

 

3.2 系統層次構造模型

 

基于 IIMMS 體系的概念模型，我們設計了監控和管理體系的構造模型。體系在邏輯上從底向上分為兩大功能體系：數據采集體系和集成管理體系，四個層次：采集數據層、管理數據層、數據分析層以及管理操作層。數據采集層實施兩方面功能：數據收集與自治性管理操作，并經過網絡通訊接口和上層集成管理體系通訊———傳送數據、接收命令或返回實施結果。

 

4 提高信息系統可靠性的策略

 

4.1 細化網絡安全措施

 

網絡與氣象業務信息體系息息相關，科技的不斷延伸，網絡連接區域不斷發展，偶爾網絡的不安全也會引起網絡的故障。提升網絡有五大方法：(1)業務網要與互聯網物理隔離。如果一定要訪問內網也一定要訪問外網的服務器，把內外網分開需要網閘。(2)辦公網和業務網要隔開。(3)要解決互聯網出口的網絡安全措施。兼具防病毒體系和流量控制，入侵檢驗，防火墻和保護體系。互聯網的內容逐步豐富，帶寬占用率很高，要施加約束，讓網絡順暢。(4)要縮小網絡規模。通過劃分 VLAN 的辦法，把廣播域縮小。通過選取性在網和網之間完成互通，確定需要后再開通。(5)在和外單位連接的出口處加上防火墻，經過訪問掌控列表約束對端網絡及對本地網絡的訪問。

 

4.2 體系管理人員要經過必然的方法加大對環境和設備的監控與管理

 

過多的業務系統設備，與環境的需求越來越強烈。人工監控與這一情況有沖突。如果把系統的可靠性不斷提高，對體系和環境要完成自動監控和報警，故障早發現就能早處理，縮短故障時間。機房環境監控體系，中心機房關鍵系統的正常運行可以保證，實時監測機房環境的每一項指標，遇到電源故障、機房停電、環境溫度過高非法火災、侵入及漏水等緊急突況，必須做好記錄、查詢和自動及時報警。

 

4.3 業務系統穩定運行的保障靠技術人員

 

科技和人才就是第一生產力。擁有開發的技術人員和體系管理維護，把新的技術及時融入到業務體系中，這樣就能及早發覺體系中存在的隱患，提出合理的處理方法。另外一方面，系統產生故障時，及時把故障恢復就要靠專業的技術人員。技術人員的知識在技術的進步更新中不斷創造有三個途徑：

 

4.3.1 定時參加相關的技術培訓班。《信息技術領域專業技術人才知識更新工程實施辦法》中詳細規定：每年信息專科技術人才參加包含“653 項目”在內的每一類繼續教育和培訓的時間共需要不低于12 天或 72 學時。

 

4.3.2 信息體系出現轉變時要舉辦跟這體系緊密有關的培訓補習班，讓技術人員對這系統的原理、構造、線路走向等一目了然。

 

4.3.3 公司內部要構成多些技術交流，使技術人員的專業水平不斷攀升進步。

 

5 結束語