通信知识整理080307课件

1、一、基本概念1通信通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。2离散消息也称为数字消息，是指消息的状态是可数的或离散型的，比如符号、文字或数据等。3连续消息指其状态是连续变化的消息，如连续变化的语言、图像等，也称为模拟消息。4基带信号通常我们将发送端调制前和接收端解调后的信号称为基带信号5频带信号经过调制的信号称为已调信号，也称为频带信号。6串行传输将数字信号码元序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输。7并行传输将数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输。8通信规约分为循环传送式规约、应答式规约、对等式规约。9GPRS/CDMAGPRS：Gerneral Packer

2、 Radio Service，中文译为通用无线分组业务。提供端到端的、广域的无线IP连接。CDMA：Code Division multiple Access。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。10电力线载波通信PLC（Power Ling Carrier）是利用了现成的电力线构成信息通道，不必考虑架设专用线路，并且不必经过无线电管理委员会（FC

3、C）的许可而建立起来的一种特有的通信方式，具有高度的可靠性和经济性，而且与电网调度分级管理的分布基本一致，已经成熟而有效地应用于电力系统，成为电力系统的主要通信信道。主要服务于用电力传输线传输继电保护、SCADA和语音通信所需的信息。按电力线载波通信所采用的通信线的不同，PLC分为输电线载波通信TLC（Transmition Line Carrier）、配电线载波通信DLC（Distribution Line Carrier）和低压配电线载波通信（又称为入户线载波通信）三类。11脉动控制技术（Ripple Control）工作原理类似于输电线载波通信，也是将高频信号注入到电力传输线上，对信息的

4、调制方式是通过让脉动有或无实现。它的频率较低，低于2kHz（一般为100-500Hz）。主要适用于单向通信的场合如负荷控制。12工频控制技术是一种双向通信方式，利用电力传输线作为信号传输途径，并利用电压过零的时机进行信号调制。目前被美国和加拿大广泛应用于远方自动抄表和零散负荷控制等。13电缆通信使用专用的或工业的通信电缆作为设备之间的信道，是一种质量高的信息传送方式。14光纤通信以光波为信息载体，以光导纤维作为传输介质的先进的通信手段。15现场总线和RS-485接口现场总线（Field Bus）是连接只能现场设备和自动化系统的数字式双向传输多分支结构的通信网络，适合于用来满足RTU和附近区域工

5、作站间的通信，以及发电厂、变电站自动化中智能模块之间的通信。在一些对实时性要求不高的场合如远方抄表，也可采用RS-485方式通信代替现场总线。16无线电通信系统利用电磁波在空间传播信息，是一种覆盖面广的通信方式，不需传输线，可构成双向通信系统，可与停电区域通信。包括调幅（AM）广播、调频（FM）广播、无线寻呼网、高频通信、特高频通信。17无线扩频通信对于任意给定的信噪比，可用增大传输带宽来获得较低的信息差错率。利用此原理可开展无线扩频通信。较适用于构成10kV开闭所、小区变或用于集结分散测控对象的区域工作站对配电自动化SCADA控制中心间的数据通信。由于成本原因，配电自动化系统中不便于采用此方

6、式为数目众多的分散测控点（如RTU）通信。18电话线广泛应用于SCADA和继电保护中，是一种成熟的通信方式，可以达到较高的波特率，易于实现双向通信。但租用费用高、无法掌握维护。可分为租用电话专线和公用电话网拨号两种方式。19微波中继通信优点：频带宽，可容纳数量很多的无线电频道而不致互相干扰；微波收发信机的通频带可以做得很宽，一套设备可做多套通信；受外界干扰小，通信稳定；方向性强，保密性好，每公里话路成本比有线通信低。目前广泛应用于高压电网调度自动化系统中。20卫星通信利用位于同步轨道的通信卫星作为中继站来转发或反射无线电信号，在两国或多个地面站之间进行通信。不受地形和距离限制、通信容量大、不受

7、大气层骚动的影响，通信可靠。另一用途是利用GPS全球定位系统来统一系统时间，提高SOE站间分辨率指标。（SOE：Sequence Of Events 顺序事件记录）21节：转接节点和访问节点（1）转接节点：通信控制处理机和集中器通信控制处理机的主要任务是信息差错控制与处理；信息传送路径的选择、建立与拆除；数据报文的分组和装配等，其作用是路中的信息传输和数据流的控制。集中器：当某一地点有多个终端存在时，为了简化网络，把这些终端通过短线路接入一个集中器，然后通过12条线路接入主机或通信控制处理机上，再通过高速线路接入网络，以提高通信效率与降低成本。（2）访问节点：包括主计算机和信息终端，具有信源和

8、信宿的作用主计算机：在网络中负责数据的处理和分析，以数据库的形式成为网络的数据共享资源。信息终端：负责信息的采集、控制命令的执行及信息的显示与打印。终端与通信控制处理机或主机直接相连的称为近程终端，通过集中器与通信控制处理机相连的称为远程终端。22路：分为链路和通路链路：两个节点之间承载信息流的线路或信道，使用的介质可以是电话线、光纤、微波等。链路容量：单位时间内链路上可承载的最大信息量。通路：由从信源到信宿的若干节点和链路组成。指由路由建立起来的穿越通信网络的“信源-信宿”链路。23AM/FM/PMAM：Amplitude Modulation，调幅FM：Fequency Modulatio

9、n，调频PM：Phase Modulation，调相24基本调制技术：ASK/FSK/PSKASK：幅移键控FSK：频移键控PSK：相移键控，使用更广泛25PCM/DMPCM：Pulse Code Modulation，即脉冲编码调制。是为了用数字方式传输或存储模拟信号，对模拟信号进行数字化的一种方法。PCM被广泛用于电话通信中的语音传递和利用无线电传输的遥测系统中。它把模拟信号变为一系列在时间和幅度上都离散化的数字信号，然后再进一步把已离散的信号以一定的编码方法将其变为二进制代码。其编码过程分为抽样、量化、压缩、编码几个步骤。DM：Delta Modulation，增量调制。一种预测编码技术

10、，是PCM编码的一种变形。PCM是对每个采样信号的整个幅度进行量化编码，因此它具有对任意波形进行编码的能力；DM是对实际的采样信号与预测的采样信号之差的极性进行编码，将极性变成“0”和“1”这两种可能的取值之一。如果实际的采样信号与预测的采样信号之差的极性为“正”，则用“1”表示；相反则用“0”表示，或者相反。由于DM编码只须用1位对话音信号进行编码，所以DM编码系统又称为“1位系统”。26双边带调制DSB27单边带调制SSB28残留边带调制VSB29频分复用FDM（Frequency Division Multiplex）频率分割制。将传输信号经过处理，安排在互不重叠的频段内，经相加器合成后

11、在一个信道上传输。用频谱搬移的方法使不同的信号占据不同的频律范围。30时分复用TDM（Time Division Multiplex）时间分割制。各个不同信号按先后顺序安排在不同的时间间隔内，接受端用时间电子开关切换各个信号，即在固定的一个时间间隔内开放一个固定的通路对应的一个信号通过，下一个时间间隔内开放另一通路，依次循环。用抽样或脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间。31码分复用CDM（Code Division Multiplex）靠不同的编码来区分各路原始信号。用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。32波分复用WDM（Wave Division Multiplex）是指在一

12、根光纤上不只是传送一个光载波而是同时传送多个波长不同的光载波.这样一来原来在一根光纤上只能传送一个光载波的单一光信道变为可传送多个不同波长光载波的光信道使得光纤的传输能力成倍增加33常用调制方式及用途调制方式用途举例载波调制线性调制常规双边带调幅AM广播单边带调制SSB载波通信，短波无线电话通信双边带调制DSB立体声广播非线性调制频率调制FM微波中继、卫星通信相位调制TM中间调制方式数字调制振幅键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输相位键控PSK、DPSK数据传输其它高效数字调制QAM、MSK数字微波、空间通信脉冲调制脉冲模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式、遥测脉宽调制PDM中间调制方式脉位

13、调制PPM遥测、光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话中继线、卫星、空间通信增量调制DM军用、民用数字电话差分脉码调制DPCM电视电话、图像编码其它编码方式ADPCM中速数字电话34单工通信（Simplex）消息只能单方向传输的工作方式。如遥测、遥控等。35半双工通信（Half Duplex）通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发的工作方式。如使用同一载频工作的无线电对讲机。36全双工通信（Full Duplex）通信双方可同时进行收发消息的工作方式。如普通电话。37异步通信通信中，收发两端的时钟不同步38同步通信通信中，收发两端的时钟一致39数据传输的差错控制循环检错法；检错重发法；反馈检

14、验法；前向纠错法40厂站内系统站级通信总线和间隔级通信总线都采用基于以太网的IEC61850系列标准。41主站与厂站之间数据通信可采用IEC69870-6TASE.2或扩展的IEC61850系列标准。42主站侧系统主站侧各应用系统遵从IEC61970系列标准（CIM/CIS）。43通信规约种类可分为循环传送式规约、应答式规约、对等式规约。44循环传送式规约特点1）以现场端为主，不断循环上报现场数据给主站，主站被动接受，即使暂时通信失败仍不致丢失信息造成显著危害。2）信息字校验，大大提高传输数据的利用率。3）遥信变位优先插入传送的方式，重要数据发送周期短，提高事故信息传送的相应速度，实时性强。数

15、据发送周期长，实时性差，主站对一般遥测量变化的相应速度慢。4）容量较应答式规约大5）允许多个从站和多个主站间进行数据交换，通道须全双工，多台RTU只能采用点对点的方式连接。45应答式规约（1）特点：1）允许多台RTU以共线方式共用一个通道，有助于节省通道，提高通道占用率。2）可采用变化信息传送策略，大大压缩了数据块的长度，提高了传送速度。3）可采用全双工或半双工通道，可采用点对点或一点多址或环形结构，通道适应性强。（2）不足：1）非主动上报规约，主站对数据的采集速度慢，尤其是当通道的传输速率较低时；2）通信失败会带来较大损失，补发次数有限，通道质量较差时仍容易发生重要信息丢失的现象。3）采用整

16、帧校验，由于一帧信息出错率较大，校验出错后需整帧丢弃并阻止重发，降低了实时性。4）出错弃帧时需经重新询问，RTU才重发前面所丢弃的数据帧。46对等式规约47计算机网络的拓扑结构主要有总线网、树形网、星形网、环形网和分布式结构。（1）星形结构的特点是集中式控制。（2）总线结构任一个时刻指由一个节点可以占用总线发送数据，其它节点只能接收数据，应由控制机制解决总线争用问题。总线大多采用同轴电缆或双绞线或扁平电缆，两端用终端匹配器实现阻抗匹配。特点是结构简单，需要增加节点时只要增加一个分支接口即可；总线可延长，但受到长度限制；总线上无控制装置，需要控制机制确定节点的发送权儿变得复杂 ，有时可能造成关键

17、信息的延时发送。（3）树形结构：分级的集中控制式网络。与星形网络相比，通信线路总长度较短、成本低、易于扩展、路由确定较方便，但这种形式的网络中人一个节点或主干线路发生故障，将影响整个网络。（4）环形结构：由封闭的环组成、每个节点接到一个转发器。报文按一个方向沿着环一站一站地传送。任何一个节点故障，都将导致整个环的通信中断。（5）分布式结构：主机或用户终端以及通信控制机相互固定连接，通信控制机相连构成通信子网，通信子网中每个节点至少有两条线路与其它节点相连。一般的广域网均采用分布式结构。二、通信过程（规划相关）1通信系统的简化模型信息源发送设备信道接收设备受信者噪声源（发送端）（接收端）2通信方

18、式载波、光纤、无线3信道全双工、半双工、单工通信4信号传输规约循环、应答、对等5辅助系统调制、差错控制、信号中继6组网局域网、星形、环形、三、光纤通信1光纤通信原理（流程）图电端机中继输入部分电光转换接收部分脉冲分离输出部分电端机2光纤分类按纤芯折射率变化情况，分为阶跃光纤和渐变光纤；按传输模式，分为单模光纤和多模光纤；3光纤通信系统分类按传输的光波长划分：（1）短波长光纤通信，工作波长0.80.9um，中继距离短于10km（2）长波长光纤通信，1.01.6um，中继距离可大于100km（3）超长波长光纤通信，2.0um以上，中继距离可达1000km以上按光纤种类划分：（1）多模光纤通信，传输容量小，一般在140Mbit/s以下（2）单模光纤通信，传输容量大，一般在140Mbit/s以上按传输信号形式划分：（1）数字通信系统，传输数字信号，抗干扰能力强（2）模拟通信系统，传输模拟信号，仅适用于短距离传输按网络形式划分（1）点对点，一般用于设备内部通信（如用于联系分布式RTU内各智能模块的内