变电站综合自动化系统的数据通信-变电站综合自动化系统的通信网络

OSI七层模型OSI七层模型七层模型，亦称OSI。参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为七层模型。国际标准化组织（ISO）制定用于计算机或通信系统间互联的标准体系应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层模型的上三层主要与网络应用相关，负责对用户数据进行编码等操作。下四层主要是负责网络通讯，负责将用户的数据传递到目的地。

OSI七层模型与网络应用相关负责网络通讯应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层通过OSI层，信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。OSI七层模型第七层，应用层解决的是最高层次，即程序应用过程中的问题，它直接面对用户的具体应用。例如：打开浏览器，输入一个网址，就进入了相应的网站，这个浏览器就是浏览网页的应用工具，它工作在应用层。OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层提供应用程序间通信发送方接收方第六层，表示层用于数据管理的表示方式，表示层的功能如下：数据的编码、翻译、压缩、解压缩、加密、解密，将数据翻译为相对应的编码格式，然后展现到应用程序中。例如A电脑，向B电脑发了一张图片，格式为PNG，B电脑没有装识别PNG的解码工具，则无法打开这张图片。OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数据编码、翻译发送方接收方第五层，会话层利用传输层来提供会话服务，会话可能是一个用户通过网络登录到一个主机，或是一个正在建立的用于传输文件的会话。例如A、B两台电脑，A电脑想访问B电脑，连接时需要验证身份，输入A电脑的用户名和密码，就能够访问B电脑了。OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层建立、维护、终止对话发送方接收方第四层，传输层用于提高网络层服务质量，提供可靠的端到端的数据传输。这一层主要涉及的是网络传输协议，它提供的是一套网络数据传输标准，如TCP协议、UDP协议。OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层建立主机端到端连接发送方接收方网络传输协议第三层，网络层的主要功能即是提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传送数据包。OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层逻辑编址、寻址（路由）发送方接收方最佳路径第二层，数据链路层的主要任务是进行数据封装和数据链接的建立。常见的集线器和低档的交换机网络设备都是工作在这个层次上，Modem之类的拨号设备也是。OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层介质访问、链路管理发送方接收方路由器Modem第一层，物理层定义了网络通讯接口及介质的标准。它提供的是机械和电气接口。主要包括电缆、物理端口和附属设备，如双绞线、同轴电缆等。OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层介质、接口标准、比特流发送方接收方提供机械和电气接口同轴电缆双绞线局域网局域网以太网通信在变电站综合自动化系统中应用广泛。以太网是最常用最常见的局域网技术。在所有的网络连接中，80%都是基于以太网的。总线型局域网总线型局域网的网络拓扑结构是总线型。所有的结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线，也可以是光纤。总线型局域网

总线型网络采用广播通信方式，即任何一个结点发送的信号都可以沿着介质传播，而且能被网络上其他所有结点所接收，但在同一时间内，只允许一个结点发送数据。总线型局域网局域网硬件包括以下一些主要设备：服务器是整个网络系统的核心，它为网络用户提供服务并管理整个网络。工作站是网络各用户的工作场所，用户通过它可以与网络交换信息，共享网络资源。网卡是局域网中最基本、最重要的连接设备，计算机通过网卡接入局域网络。集线器是一种特殊的中继器，，其主要作用是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。目前已经逐渐被交换机替代。服务器工作站网卡交换机总线型局域网局域网中常用的传输介质主要有同轴电缆、双绞线和光纤。外设主要是指网络上可供网络用户共享的外部设备，包括打印机、绘图仪、扫描仪等。同轴电缆双绞线光纤总线型局域网总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式；所有结点可以通过总线以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突”不可避免；“冲突”会造成传输失败，必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。

总线型局域网以太网使用带有冲突检测的载波侦听多路访问（简称CSMA/CD）介质访问控制方法，该方法有效地解决了多个结点如何共享公共总线的问题。CSMA/CD后来成为了IEEE802标准之一，即IEEE802.3标准。

解决方法：冲突检测载波侦听多路访问

总线型局域网CSMA/CD的发送流程可以概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。采用CSMA/CD协议的以太网中，各结点通过竞争的方法抢占对介质的访问权利，出现冲突后，必须随机延迟一段时间后重发。因此，它不适合于实时性数据的传输。环型局域网环形局域网的拓扑结构是环形，是用一条传输链路将一系列结点连成一个封闭的环路。所有的通信共享一条物理通道，网络中的信息流只能单方向进行传输，每个收到信息包的结点都向它的下游结点转发该信息包。环型局域网环形拓扑的特点：1.结点使用点-点线路连接，构成闭合的物理环型结构；2.环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；3.多个结点共享一条环通路；4.容错性差，扩展不便，一个结点故障会导致整个网络崩溃。环型局域网环网中各结点间是直接串联，这样任何一个结点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，而且故障查找起来也非常困难。另外，如果要添加或移动结点，就必须中断整个网络，在环的两端作好连接器后才能连接。环型局域网令牌环网是目前除以太网之外的一种局域网组网技术。环型局域网令牌环中，各工作站以串行方式顺序相连，形成一个封闭的环路。后来引入了一种被称为多站访问单元（简称MSAU）的设备，工作站先连接到MSAU上，多台MSAU再连接在一起，形成一个大的圆形环路。环型局域网组建令牌环网所需的基本部件有：多站访问单元（MSAU）、网卡、服务器、工作站、传输介质（双绞线）和连接附加设备等服务器网卡多站访问单元工作站双绞线环型局域网在令牌环介质访问控制方法中，使用了一种沿着环路循环流动的特殊数据包——“令牌”。网络中的结点只有截获了令牌后才能发送数据，没有获取令牌的结点不能发送数据。因此，令牌环网中不会产生冲突。环型局域网令牌环网的工作过程可分为以下四个步骤：首先结点A截获空闲令牌；然后结点A将数据帧附在令牌上发送到结点C；C将数据拷贝至自己的缓冲区，令牌继续环行；数据循环一周后，结点A将其收回；最后结点A解除令牌的忙状态，令牌又向下一个结点发送，过程重新开始。令牌环网的主要缺点是：有较复杂的令牌维护要求。空闲令牌的丢失将降低环路的利用率，令牌重复也会破坏网络的正常运行。综自系统的现场总线电力系统常用的现场总线现场总线是将自动化系统最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通信网络。电力系统常用的现场总线包括LonWorks现场总线和CAN总线。LonWorks现场总线LonWorks现场总线技术是由美国埃施朗（Echelon）公司推出并与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1990年正式公布。美国埃施朗摩托罗拉东芝公司LonWorks现场总线LonWorks的核心部件是神经元（Neuron）通信处理芯片、收发器模块和Lontalk通信协议。传感器和控制设备收发器I/O口网络通信端口Neuron芯片电源网络晶振LonWorks现场总线LonTalk协议遵循OSI模型，并提供了OSI所定义的全部7层服务。它的特点如下：LonWorks现场总线LonTalk协议遵循OSI模型，并提供了OSI所定义的全部7层服务。它的特点如下：（1）LonWorks现场总线支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种通信介质。LonWorks现场总线LonTalk协议遵循OSI模型，并提供了OSI所定义的全部7层服务。它的特点如下：（2）可以运行在任何主处理器；（3）LonTalk协议支持总线型、星型等多种拓扑结构类型。LonWorks现场总线LonTalk协议遵循OSI模型，并提供了OSI所定义的全部7层服务。它的特点如下：（4）LonTalk寻址体系按照域、子网、节点进行分级。LonWorks数据包中的源地址一般由域字段（长度为0，1或3字节）、子网号（2~255）和节点号（1~127）组成。域子网1子网255……….节点1节点2….节点127节点1节点2….节点127三层：域、子网、节点LonWorks现场总线第1层结构是域。域是一个或多个信道上节点的逻辑集合，一个域就是一个实际意义上的网络。域地址用域标识符ID来表示。第3层结构是节点。子网内每一个节点被赋予一个在该子网内惟一的节点号。第2层结构是子网。若干个子网组成一个域，一个域最多包含255个子网。CAN总线CAN总线是控制局域网络的简称，最早由德国博世（BOSCH）公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。CAN总线CAN协议也是建立在OSI模型基础上，只取底层的物理层、数据链路层和顶层的应用层。CAN总线CAN总线的特点如下：1.CAN总线为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从。CAN总线2.CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求。CAN总线3.CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动退出发送，最高优先级的节点不受影响继续传输数据。CAN总线4.CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。CAN总线5.CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证数据出错率极低。CRC检测

CRC错误节点计算的CRC序列与接收到的CRC序列不同格式检测

格式错误固定格式位场（如CRC界定符、ACK界定符、帧结束等）含有一个或更多非法位ACK检测

ACK错误发送节点在ACK位期间未检测到“显性”位CRC检测位检测填充检测格式检测ACK检测CAN总线5.CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证数据出错率极低。位检测位错误节点检测到的位与自身送出的位数值不同仲裁或ACK位期间送出“隐性”位，而检测到“显性”位不导致位错误 填充检测填充错误在使用位填充编码的帧场（帧起始至CRC序列）中，不允许出现六个连续相同的电平位填充检测位检测现场总线存在问题1.大信息量传输时实时性一般LonWor