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IP网络通信是网络通信技术最具代表性的一种通信方式,我们日常生活中所用的手机、电脑等电子设备都可以实现IP网络通信。并且IP网络通信是网络信息发展的一种产物,作为信息通信技术的一种,为人们的日常生活也提供了很大的便利,这种技术在生活中的很多方面也都有着非常广泛的应用。从技术应用方面来说,IP电话是按照国际互联网协议规定的网络技术内容来开通的电话业务,其传播途径需要通过互联网来加以实现,而互联网作为一种信息的通道,能够更好的降低电话通话的成本和费用。IP网络通信最为通信的一种方式,不仅有着价格低的优点,同时在长途通信过程中也可以使用IP电话来作为通信方式,这样就可以更好的节约通信成本,因此网络通信技术低价的特点也成了吸引人们应用的主要特点。IP电话主要由电话、网关以及网络管理者三个部分构成的。其中电话主要是指电话终端,而网关是Internet网络与电话网以及一线通网之间的接口设备,在通信过程中网关可以将通话信息进行压缩和传输,从而进行有效的呼叫和控制。网络管理者是进行IP通信的管理和维护,对IP用户进行管理并做出详细的记录,保证对用户的正确收费。虽然IP网络通信技术的迅速发展给人们的生活带来方便,但它却对对传统的电话业务造成强烈的冲击,且随着日后的发展更是影响传统电话业务的应用,这就需要考虑到双方的合作,能够使利益最大化,让两种业务能够达到动态平衡,然后随着技术的进一步发展,让IP网络通信技术逐步代替传统的电话业务,保证节约的经济生活。
2电力线路上网电力线路上网
也是网络通信技术中的一种,不仅是电话通信技术的巨大转变,计算机技术也作为一个重要通信设备而受到大家的欢迎。这其中的电力线作为通信载体,让上网更加方便,更加快速的进行联络。这种PLC通信技术,就是利用电力线来网上通信的。PLC通信技术的原理就是发送信息数据时,PLC技术使用规定范围的频带传输信号,利用FDM或者GMSK调制技术对信号数据进行调制,再进行传输,接受数据时,首先滤出调制信号,再还原成原通信信号。通信时,用户发出的信号数据先进入调制解调器调制,再通过电路线传输到局端设备,然后经过局端设备的调节,再传输到指定的外部INTERNET设备,这样就完成了整个的通信过程。现代的PLC通信技术与过去的有所不同,现代的多数采用多载波正交频分复用技术,简称为OFDM。OFDM是把高速串行信号数据转变成n路低速信号数据,再分别调制,然后合并为一并传输的调制效率较高的技术,其信号数据传输效率接近信道传输的上限。
3网络监控系统网络视频监控系统
层次化保护控制系统从体系架构上划分为就地层、站域层和广域层,如图1所示。三层保护协调配合,构成以就地层保护为基础,站域层保护与广域层保护为补充的多维度层次化继电保护系统。就地层保护是面向被保护对象分布配置的“贴身防护”,保护功能配置遵循现有的继电保护相关规范,其接入信息仅来自被保护对象所在间隔,强调的是保护相关回路简洁可靠和保护的速动性。站域保护控制系统配置单套保护的冗余保护、部分公用保护及相邻变电站元件后备保护。它能够充分利用全站信息,快速、可靠判别故障区域,加速后备保护动作,并可不经就地级保护及测控装置直接作用于断路器智能终端。同时,根据电压等级的不同及变电站承担任务的不同,站域保护也配置一些控制功能,包括备用自投、小电流接地选线、低频/低压减负荷等。此外,站域保护还作为广域保护服务子站为广域保护提供站内采样值和开关量信息,并接收、转发广域保护主站发出的控制命令。广域保护系统包括继电保护和安全自动控制两方面。广域保护基于广域信息实现广域后备保护;接收区域内及同步相量测量单元(PMU)数据,进行安全稳定评估分析;并依据稳态数据进行潮流分析、切负荷策略制定。
1.2各层次配合关系
如图2所示,当电力系统发生故障时,就地层保护作为第一时限保护,保护的速动性好,相关联回路少。就地保护整组动作时间一般为0~20ms。在就地保护工作的同时,站域保护与广域保护同时进入程序判别阶段,如果故障能够成功切除,则站域保护和广域保护自动返回;若就地保护未动作,站域保护基于站域信息的判断实现故障切除。在时间配合上,站域保护处理一般会增加一定延时。若站域保护仍未动作,则由广域保护实现故障切除。广域保护的跳闸延时较站域保护动作时间更长。根据国际大电网会议(CIGRE)的规定,广域控制的时间限定在0.1~100s的范围内。在极端情况下,如变电站直流消失,站域就地全部失效时,由广域保护通过跳其他变电站实现故障切除。
2层次化保护系统通信系统分析
2.1站域保护
站域保护装置涉及变电站的多个间隔信息,如:各间隔的采样值、GOOSE和对时信息等。因此对过程层通信系统有着较高的要求,包括网络流量、网络延迟。本文以某220kV典型配置为例进行分析。(1)网络流量分析根据文献[9]所述的计算方法,对于采样值流量,按照20个模拟量通道,以典型的每周波80点采样、每帧1个ASDU进行计算;再加上GOOSE流量最大约为1.2Mb/s,可以计算出每个间隔流量可达到8.33Mbps。220kV侧按9个间隔、110kV侧13个间隔、35kV侧3个间隔,共25个计算,可得到总带宽达到208.2Mbps。若带宽占有率不超过40%,过程层交换机带宽需达到520.5M。对于220kV电压等级(含35kV等级),可以得到带宽为99.96Mbps,对于110kV间隔,总带宽为108.29Mbps,需要多百兆网口或采用千兆网络。(2)网络时延分析根据文献[10]所述的计算方法,以图3所示的交换机配置方案,间隔交换机采用百兆光口,主干交换机采用千兆光口,考虑最极端的情况,站域保护装置连接的间隔数为25个来计算网络时延。一个IEC61850-9-2SV采样数据帧的最好和最坏情况下延时、抖动分别是27.992μs、71.24μs和43μs;一个GOOSE数据帧的最好和最坏情况延时、抖动分别是22.448μs、48.56μs和26μs。文献[11]规定微波通道(光纤通道参照执行)传输主保护信息时传输时延应不大于5ms。对于保护装置来讲,这样的延时和抖动在可接受的范围内。因此,从网络流量分析和网络时延分析两方面确定:对于一个典型的220kV的变电站,站域保护按全站配置或按照电压等级配置均可;但对于电压等级较高或者间隔较多的变电站来说,可采用按电压等级配置站域保护的方式,以保证充分的网络带宽。且在两种情况下,百兆口都难以满足数据传输的要求,均应采用千兆口以满足全站数据采集的需求。同时,由于就地保护已经备有主后备功能完善的保护,因此站域保护只需单配即可。
2.2广域保护
广域保护装置涉及多个变电站的信息,如:参与广域差动的各间隔的采样值、GOOSE和对时信息等。因此对广域通信系统有着更高的要求。按照本文的层次化保护系统方案,广域保护通过站域保护间接接收采样值信息,且站域保护将站内数据打包以24点上送到广域网络。本文仍然从网络流量与网络延迟两方面进行分析。它们与广域保护监管范围大小直接相关。本文以图4所示的区域范围为例进行分析。(1)网络流量分析广域保护实现基于差动原理和方向比较原理的站与站之间的后备保护。因此,它只需要接入差动区域内各个变电站与其他变电站相连间隔的信息形成广域保护的信息来源。接入广域网络的间隔数量=220kV站A3个间隔+220kV站B6个间隔+110kV站A1个间隔+110kV站B2个间隔+110kV站C1个间隔+110kV站D2个间隔+110kV站E2个间隔+110kV站F1个间隔=18个。按上节描述的计算方法,每个间隔的采样值流量S=223字节×8bit/字节×50周波/s×24帧/周波=2.14Mbps。GOOSE流量最大约为1.2Mb/s。每个间隔的总流量为3.34Mbps。按照18个间隔计算,广域网络的总流量可达到60.12Mbps。(2)网络时延分析由于站域保护送出的数据已根据广域时钟系统的时间将采样信息打上时间标签,然后通过广域通信网络转发至广域保护系统。因此,在计算网络时延时只需要计算从站域保护装置—广域保护装置之间的网络时延。此时,以平均传输100km,经过一级交换机设备计算。同样按照参考文献[10]所述的计算方法,可得网络延迟,计算结果满足广域保护对延时的技术要求。综上所述,从网络流量分析和网络时延分析两方面确定:按照每个间隔3.34Mbps流量分析,广域保护宜采用千兆网络。同时,由于广域保护控制系统的网络时延主要体现在各变电站信息的远距离传输上,在选择广域保护控制系统的配置地点时应考虑全局物理距离最近的变电站或调控中心。
3网络报文时延可测技术及应用
站域保护、广域保护需要采集多个间隔甚至整个变电站模拟量和相关开关量信息,宜采用网采网跳的实现方案。常见的同步解决方案是,跨间隔保护依赖于统一的外部时钟来保证采样数据的同步性,当失去外部时钟时,跨间隔保护将退出运行甚至误动,这也是网采方案被质疑的重要原因。根据交换机的存储转发特性,报文进入交换网络由交换机根据资源情况进行随机交换,交换路径随时可能发生变化,物理资源的竞争增加了报文在交换网络中时延的不确定性,难以满足同步的要求。如果交换机可以测量传输延时并将此延时发送给保护装置,保护装置再基于该延时通过软件重新采样来实现各路模拟量的同步,就可以实现保护装置不依赖于对时实现装置同步的目标。
3.1交换延时的计算方法
本文提出一种传输延时可测的技术,可准确获得交换机的延时,并写入SV报文,站域保护、广域保护可进行读取并补偿。以图3所示的间隔1的数据到达站域保护为例说明该技术的具体实现方式,如图5所示。交换机拥有硬件接收时间戳记录模块、硬件发送时间戳记录模块和驻留时间计算模块,用于记录报文接收和发送时的时间点和报文在当前交换机的驻留时间。当间隔1的报文第一比特进入间隔交换机1的P1端口时,交换机的硬件接收时间戳记录模块记录下此时的时间t1,然后硬件发送时间戳记录模块记录下此比特离开间隔交换机1的P2端口时的时间t2,驻留时间计算模块求得此时的驻留时间t1=t2-t1,并写入该报文中;同理,可得到该报文在过程层主干交换机中的驻留时间t2=t4-t3,并将其与在间隔交换机1中的驻留时间t1叠加得到当前报文总传输时延t=t1+t2。此时终端的保护装置可解析报文,从而得到网络总时延,并根据此时延计算出采样报文的原始时刻,然后通过重采样进行同步。多级交换机级联情况如上述步骤依次叠加报文在新交换机的驻留时间值并转发,直到报文到达保护或测控装置。
3.2交换延时的标记位置
智能变电站采样值报文采用以太网帧格式承载,交换延时的标记位置有两种方案,如图6所示。(1)采样值报文的保留字段(方案1)根据最新的第二版IEC61850协议规定,在报文中,SV和GOOSE报文以太网帧格式有4个字节的保留字段,分别为Reserved1和Reserved2,其中保留位1(Reserved1)0字节的第8个比特已经被定义,本方案使用了其余31个保留位之中的30个,因此可在不影响规范中定义的功能的基础上,使用该保留字段存储报文网络传输时延数值。存储方法是将t值转换为二进制数值,由最低位向最高位依次写入传输时延数值,如图7所示。该方案所存储的延时数值位置相对固定,交换机无需对整帧报文解码,资源开销小,不影响交换机的性能指标,但未来可能会与IEC62351标准的使用产生冲突。(2)通道延时的品质位(方案2)如图6所示,在报文中SavPdu中有4个字节的通道延迟品质位。本方案将延时值报文按照相同的方式写入报文中。但由于采样值不固定,导致延时数值的位置不固定,交换机需要对每个报文解码,资源开销大,但可通过改善交换机的性能来满足对时精度10μs的要求。本文推荐方案2,它具有更好的灵活性,且不会与IEC62351标准的使用产生冲突。
1、通信技术问题
这主要是由于网络故障引起的浏览器无法正常运行上网、网络通信中断等问题。对这样问题的解决办法则是通过运行网络故障修复的诊断命令或者根据提示的故障原因报修等。除此之外,计算机网络通信常常提示计算机设置错误等,则应该根据实际状况进行设置即可。
2、网络通信安全
网络通信安全问题越来越成为人们头疼的问题,尤其是计算机网络在电子商务、电子银行、电子购物等B2C、B2B领域的发展,使得计算机网络安全问题越来越受到关注。网络信息安全问题的出现,很大程度上是由当前技术发展过快、人们保护信息意识较差等原因造成的。这样的问题,虽然给计算机网络通信带来了一定的障碍,但是却可以在短时间内解决。
二、新时期计算机网络通信技术的发展趋势
1、多网融合技术
由于当前社会手机终端的发展、平板电脑的出现,在很大程度对传统笔记本或家用电脑产生了冲击。在这样的背景下,移动网络技术、光通信技术以及多媒体通信技术的融合发展,成为了人们在新时期新时代下的新要求。利用光通信技术的快速、移动通信技术的便利性以及多媒体技术的多样性等优势,融合成为一种快速、便利、多样的新技术,这样不仅可以满足人们对移动通信技术的要求,也可以促进人们在工作、生活中办公的效率,大大提升人们由于计算机网络通讯不便、不畅所带来的工作效率低下等问题的解决效率。而且,还可以满足不同人群、不同地点对计算机网络通信的不同要求,一举多得。
2、无线通信技术的跨越
在新时期网络通信的改革中,人们对于网络通信技术发展的便利性提出了越来越高的要求,因此,计算机网络技术向无线通信技术的发展越成为了必然的趋势。目前,无线通信技术主要是指WiFi技术,包括中国电信的chinanet、中国移动的CMCCauto等。这些率先使用无线通信技术的移动通信公司,在很大程度上是借鉴外国无线通信技术,缺少独立自主的开发。所以,完成无线通信技术的消化吸收,完成无线技术的跨越,成为了摆在当前网络通信技术公司的严峻问题。把无线网络技术的发展作为基础设施来建设,把便利性提高,惠泽民众,使得社会的发展更加得益于此,也是当前无线网络通信公司所要解决的重大问题之一。
3、移动通信技术的革新
现如今,移动通信技术的发展正在由2G向4G跨越。然而,就目前的状况来说,对4G移动网络通信技术的追求,是为了保护三家移动通讯巨头的市场占有率,并没有真正的做到方便民众,而是作为营销的策略才进行的通信技术革新。因此,在未来的移动网络通信中,如何做到通信技术革命真正的有益于使用者,这才是移动网络通信所需要解决的首要问题。
三、结语
目前最完成,最被大众接受的通信协议标准就是TCP/IP协议。它的存在能使不相同的硬件结构,操作系统的计算机互相通信。在20世纪60年代末,美国政府出资近资助了一个分组(包)交换网络研究项目ARPAnet,这就是TCP/IP的最初样貌。最初ARPAnet使用的是租用的以点对点为主的通信线路,在后面当通信网和卫星通信系统发展起来之后,它最初开发的网络协议在通信可靠性较差的通信子网络中产生了很多问题,为了解决这些问题,TCP/IP协议就应运而生。作为一个开放的协议,有很多不同的厂家生产了很多型号的计算机,他们各自有完全不同的操作系统,但是在TCP/IP协议组件下,他们能进行通信。在如今的社会,TCP/IP已经成为一个由成千上万的计算机和其使用者组成的全球化网络,此时的ARPAnet也就顺理成章的变成了Internet。TCP/IP是Internet的基础。TCP/IP协议是以套件的形式推出的,在这个套件中包括有一组互相补充、互相配合的协议。在TCP/IP协议族中就包含有IP(互联网协议)、TCP(传输控制协议)和其他协议,在网络通讯中,只有这些协议相互配合,才能实现网络上的信息传输。IP和TCP的组合不仅仅只是表示两个协议,还指整个协议套件,TCP和IP只是作为其中最主要的两个协议,读者应该更好省核此术语的真正含义。TCP/IP协议如果在严格上来说只是人们习惯的说法,更为专业的说法应该称其为Internet协议。同时在国际上,TCP/IP协议也不是ITU-T或OSI的标准,但是它作为一种事实的标准被执行着,并且完全独立于任何硬件或者软件厂商,可以运行在不同体系的计算机上。它采用通用的寻址方案,通过寻址的方法,一个系统能访问到任何其他系统,就算在Internet这样庞大的全球性网络内,寻址的运行也可以说是游刃有余。不管是局域网,还是广域网,TCP/IP都是其中的最大协议最广的使用协议。
二管理TCP/IP的组织机构
Internet因为其开放性,所以不受任何政府部门或者组织所拥有和控制,因此没有统一的管理机构,但是还有非营利机构管理其标准化过程。这些机构承担Internet的管理职责,建立和完善TCP/IP和相关协议标准。与TCP/IP协议相关的组织机构简介如下:
1ISOCISOC为Internet的国际化提供支持、并且是一个非营利性的组织,同时也作为上级组织管理所有Internet委员会及任务组。
2IABIAB是ISOC的技术顾问,主要负责处理Internet技术,协议和研究。
3IETF与IESGIETF制定草案,提出建议,维护Internet标准都是其负责的。IESG在Internet制定标准以及IETF的各项活动中负责。
4IRTF与IRSGIRTF,在Internet发展中所遇到的技术问题,并且处理与TCP/IP相关的协议和一般体系结构研究活动。IRSG则是作为IRTF的指导小组,指导其工作。
交通运输业在新的历史时期面临着新的机遇和挑战。必须以网络通信资源开发利用为主线,加快电子政务建设的步伐。
(一)通过全国联网,建立道路数据中心。建立公路、运输业户、运输车辆以及从业人员等大型基础信息资源库。推动各级交通管理部门的目录体系建设。采用数据交换技术,建立行业数据交换平台,形成完善的数据交换指标体系,推动道路运输服务系统的信息化建设。
(二)建立健全交通行业信息化标准体系。以电子政务应用系统数据元标准为核心,以推动标准应用为导向,加强交通运输业信息化建设的标准化工作,完善交通行业信息化标准体系,确保交通运输信息化建设“有标可依”。积极推动智能交通、现代物流、电子数据交换、交通通信与导航及电子地图等信息化推广应用工作。
(三)加大对物流信息化发展的组织和引导力度。积极引导RFID技术、集装箱多式联运等物流信息化研究成果的推广应用,开展公共服务模式的物流信息平台建设。建立和完善公路货运枢纽信息系统,推动农村物流系统、应急保障体系系统、大件运输和危险品运输系统等与人民群众关系密切或“市场失灵”的物流信息平台建设。
(四)建立完善的物流信息平台。以互联互通为目标,启动高速公路信息通信资源整合工程。倡导物流企业间的联合与协作,逐步形成若干具有较强的辐射功能和影响力的区域性物流信息平台。
二、威胁交通运输网络通信安全的因素分析
网络故障基本上都是硬件连接和软件设置问题,也可能是操作系统应用服务本身的问题。网络安全方面的问题有可能是因为电磁泄露、黑客非法入侵、线路干扰、传播病毒、搭线窃听、信息截获等,造成信息的泄露、假冒、篡改和非法信息渗透、非法享用网络信息资源等等。主要表现为计算机打开页面连接浏览器无法与互联网连接和局域网内机器互访信息共享受阻。来自网络安全的威胁因素,根据其攻击的目标和范围不同,对网络的危害程度也不同。网络安全可分为控制安全和信息安全两个层次。控制安全是指身份论证、授权和访问限制。信息安全是要保证有关信息的完整性、真实性、保密性、可用性、可控制性和可追溯等特性。造成对网络威胁的主要原因基本有三:人为的误操作;人为的恶意攻击;计算机网络软硬件的安全漏洞和缺陷。因为开放性、交互性、分散性、脆弱性和连接方式的多样性是计算机网络通讯的共有特征,计算机病毒和黑客入侵是威胁当今网络安全的最主要因素。针对屡屡出现一些技术故障和网络通讯安全方面的问题,探索和掌握一套行之有效的维护网络常见故障的技术和方法是确保网络管理安全运行的关键。
三、交通运输网络通信安全的保障内容
(一)链接网络的安全保障。其是指从技术上和管理上解决网络系统用户应用方面对网络基础设施漏洞、操作系统漏洞和通用基础应用程序漏洞的检测与修复;对网络系统安全性能的整体综合测试;防火墙等网络安全防病毒产品的部署,脆弱性扫描与安全优化;模拟入侵及入侵检测等。
(二)信息数据的安全保障。即是指从技术上和管理上解决信息数据方面和对载体与介质的安全保护和对数据访问的控制。
(三)通信应用的安全保障。指对通信线路的安全性测试与优化,设置通信加密软件、身份鉴别机制和安全通道。测试业务软件的程序安全性等系统自检通信安全的保障措施,对业务交往的防抵赖,业务资源的访问控制验证,业务实体的身份鉴别检测。测试各项网络协议运行漏洞等等。
(四)运行安全的保障。指以网络安全系统工程方法论为依据,提供应急处置机制和配套服务和系统升级补丁。网络系统及产品的安全性检测,跟踪最新漏洞,灾难恢复机制与预防,系统改造管理,网络安全专业技术咨询服务等。
(五)管理安全的保障。包括人员管理及培训,软件、数据、文档管理,应用系统及操作管理,机房、设备及运行管理等一系列安全管理的机制。
四、交通运输网络通信的安全防范措施
随着网络通信安全技术的日益产业化和网络通信安全的法律环境建设的日益完善,交通运输网络通信的安全防范技术也在日臻完善。
(一)保持高度警惕,保持主机和网络上结点计算机的安全。遵循多人负责、任期有限、职责分离三原则。切实提高网络通信安全的防范意识。
(二)控制访问权限,安全共享资源。使每个用户只能在自己的权限范围内使用网络资源。做到开机必查毒,发现必杀毒,经常对系统漏洞补丁升级更新。谨慎下载文档,对于来历不明的电子邮件及附件不轻易用Office软件打开。
(三)选用合格单位的防火墙和防火墙的规则设置、更新。将交通运输局域内网与因特网分隔开来。网络使用者要设置并经常变换口令。对所有进入内网的用户身份进行认证和对信息权限的控制,阻止非授权用户对信息的浏览、修改甚至破坏。对进出内网的数据进行鉴别,防止恶意或非法操作,严防有害信息的侵入。
(四)采用数据加密技术。以不易被人破解为目的,采用密码或计算法对数据进行转换。只有掌握密钥才能破解还原。实现对网络信息数据保密的目的。
五、结语