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篇1

電力通信是保障電網安全生產、優質運行的重要支撐，電力通信網建設水平關系到電網堅強智能。在智能電網和能源互聯網“兩化融合”大力推進的形勢下，電力通信作為推動電力企業集約化經營與精細化管理的重要基礎，迎來新的機遇和挑戰。電力系統信息化、數字化、自動化、互動化建設，將實現在發電、輸電、變電、配電、用電和調度等各個環節的數據采集數字化、生產過程自動化、業務處理互動化、經營管理信息化、戰略決策科學化，開創電力智能化新時代。

1、電力系統通信標準現狀

我國電力通信技術標準體系起步于20世紀90年代左右，是隨著電力企業的整頓、安全文明生產達標、創一流活動的開展而進行，特別是在創一流的時候對通信等技術標準有了一個明確的要求，從此電力通信的技術標準逐漸在電力企業當中逐步推廣實施，在電力通信技術的發展中發揮著至關重要的作用。相關技術標準也從較為單一的通信電纜和電力線載波通信技術標準到包含光纖、數字微波、衛星等多種通信手段并用，從局部點線通信方式到覆蓋全國的干線通信網和以程控交換為主的全國電話網、移動電話網、數字數據網相關標準。

2電力通信標準體系方案研究

2.1設計目標

緊密結合電力行業和通信技術發展趨勢，建立電力通信技術標準體系框架和頂層設計，適時組建相關標委會或工作組，為電力行業通信領域發展提供技術支持；依據電網發展方向和工作重點，持續推進重點領域和重點標準突破，提高標準水平；通過政策引導和市場推動加強標準宣貫，為電力通信領域發展提供標準化技術支撐。

2.2設計要求

電力通信標準體系應服務于電力行業發展需求、突出電力行業特色，除了具有標準體系的繼承性、完整性、先進性、可操作性等基本要求外，還需考慮以下要求：（1）覆蓋廣泛。電力通信標準體系構建是一個綜合化的過程，覆蓋電力通信全過程，需要滿足電力行業各專業的通信需求，這是由電力通信服務于電力生產的本質所決定的。此外，電力通信網絡自身的網絡規劃、建設、運維與管理等工作也是電力通信標準體系中的重要組成部分。因此電力通信標準體系需要兼顧各環節、各類業務類型的需求，形成最佳的體系方案，使每個環節、每類業務的需求都能夠在標準體系中得到充分體現。（2）協調推進。電力通信標準體系雖然涉及領域廣泛，但作為體系而言，其功能更強調并反映出整體性。電力通信標準體系內各個具體通信標準的功能是相互協調、銜接的，不協調之處應及時調整，以利于功能互補，形成合力，共同推進電力通信領域乃至電力行業的全面發展。

2.3設計特征

電力通信標準體系旨在加強科學管理、提高規劃效率、促進通信網安全穩定、推進電力通信領域標準化工作，需具備以下特征：（1）充分考慮國行標體系要求，與現有的電力標準體系和信息通信標準體系具有良好的集成性。已有的通信標準分散于其他標準體系的不同分支中，該標準體系能夠與其他的標準體系進行匹配，便于標準的管理與應用。（2）根據電力通信業務流程進行分類，便于電力通信專業理解和使用。各個標準子系統有利于在本專業內實行有序化管理，利于各企業采用標準來規范各區域電力通信網絡的規劃建設、運維管理，有利于網絡資源的合理有效配置以及規范化操作，從而減少重復性、不必要的技術浪費，從整體上提高電力通信網絡的建設運維水平。（3）借鑒國際通信標準研究成果，重點開展電力通信需求研究。電力通信標準體系中的通用技術標準將引用國際通信標準組織的研究成果，重點開展電力通信網絡規劃、建設、運行中的技術研究，進一步降低技術風險，突出重點方向。

3、標準體系發展方向

3.1實時可靠

特高壓、大電網的建設，對駕馭大電網安全、穩定、經濟運行的能力提出了更高的要求，“電網運行分析在線化、動態化、全過程化，電網調度智能化，電網運行管理精益化，主備調運行一體化”，需要電力通信網提供更可靠、更優質的服務。

3.2靈活泛在

（1）在能源開發方式變革方面。未來電力系統的一次能源將轉變為以風能、太陽能等可再生能源為主的能源開發方式，家庭、樓宇、工廠中的分布式可再生能源成為重要的能源供給方式。能源開發方式的變革，對電網的可再生能源消納能力提出了更高要求，覆蓋更廣泛的通信網絡、面向復雜負荷預測的分析能力，是支持能源開發方式變革的必不可少信息通信環節。（2）在能源配置方式變革方面。未來電力系統的生產方式，從發、用分開的長距離電能配置方式，轉變為電能大規模輸送和就地平衡相結合的電能配置模式，電網調度將向配用電側延伸，為用戶側電源及就地消納提供管控支持。能源配置方式的變革要求電網信息通信需要完善用戶側的接入與終端間信息交互能力，加強通信的實時性，在電網全面數據采集、分析的支持下，實現基于數據驅動的更加精確的電網調度新模式。（3）在能源消費變革方面。未來電力系統將徹底改變電網電能轉售的盈利模式，電網成為開放的能源配置和交易平臺，豐富多彩的能源交易業務在該平臺上得以實現。電網信息通信需要對未來更加廣泛、實時的雙向電能計量提供支持，同時，必須依托電網信息能力，構建能源交易平臺，為能源交易各參與方提供開放、公平的交易環境，在此基礎上，海量的用電、交易數據將成為電網寶貴的資產，對數據的挖掘、分析和利用，將成為營銷場景中的最重要的業務，形成不可估量的價值。

結語

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一、背景

為規范運行，加強溝通協調，充分挖掘現有設備保障能力，民航空管各級部門紛紛建立了適于本地的設備運行信息管理系統或設備運行電子值班系統。民航局空管局也建設了設備運行監控電子值班系統和設備集中監控系統。這些系統的建立有力地提升了各地的運行保障能力和上下級間的協調工作能力。

但對各系統數據信息進行分析和交互的過程中，我們可發現了存在以下不足：

1、空管設備分類標準不完善。現有的設備分類通常參考民航局的電信人員執照管理規定中執照所對應設備的分類標準，且分類比較粗，只能初步定為到設備，不能定位到部件、模塊、元器件。

2、空管設備故障分類分級不健全。空管設備故障的分類分級標準采用民航局空管局于2008年下發的《空管設備故障分類等級標準（試行）》（以下簡稱《故障分類標準》），但隨著空管設備種類不斷增加，分類需要補充完善。原有的故障分類標準中故障分類只定義到設備級，隨著故障分析的深入，需要故障能定位到部件、板件甚至元件。

3、故障信息描述指標不完善。在《故障分類標準》中規定了故障信息數據的組成包括設備系統種類、設備配置屬性、設備故障技術分類、設備故障影響評估分級、設備故障部件屬性和其它相關屬性等信息段。但對于故障信息描述，這些屬性信息不夠全面、規范，增加了建立數據分析模型的難度，不利于深入挖掘利用設備故障數據，總結維護維修經驗，形成科學全面的運行態勢分析報告。

4、無線電干擾分類分級規范仍為空白。目前電磁環境日益復雜，無線電干擾對民航設備正常工作的影響也日益加大，但至今空管系統沒有對無線電干擾分類分級的定義與標準。

5、設備停機數據分類無標準。大量的停機數據如果沒有統一的規范，既不利于用戶單位查閱，也不利于設備運保單位對設備的維護狀態的統計分析。

上述是由于缺乏統一的設備運行數據分類規范，各個系統往往基于本地，甚至本單位的業務工作設計開發，數據分類不全，方法各種各樣。“十二五”期間，民航空管系統將開展全國范圍的設備運維系統建設工作，并對集中監控系統進行升級，這些系統建設后，各地運行數據的互聯互通、上傳下達、統計分析將成為進一步提升設備運行保障能力的關鍵；而使用統一規范的設備運行數據分類標準，是保證各地方各系統順暢互聯和有效統計分析的必備條件。因此，建立空管設備運行數據分類規范勢在必行，且應盡早實施。

二、空管設備運行數據規范化研究內容

空管設備運行數據化規范的研究應至少包括設備分類規范、故障分類分級規范、無線電干擾分類分級規范、設備停機維護數據分類規范等內容。

1、設備分類規范。將目前空管設備進行分類，同時建立統一規范的設備模型，給出設備模塊級、板件級分類規范，即同廠家同型號的設備其模塊級組件，以及組成模塊的板件信息規范化。

2、故障分類分級。依托設備分類，實現將故障信息定位至板件級或元件級，細化故障分類，便于分類統計和分析總結。

3、備件和元器件的分類。建立與設備相關又獨立的備件、元器件分類規范。便于備件的規范管理。

4、無線電干擾分類分級。根據干擾發生地、干擾程度、干擾特征、干擾對管制運行產生的影響等判斷標準對干擾信息進行歸類描述。

5、設備運行基礎信息統計規范。包括設備臺站名稱、設備位置、設備用途、故障分類、故障分級等設備運行基礎信息，規范基礎信息包括的內容和格式，制定統一的命名規則。

6、設備停機維護數據分類規范。對于大中型空管單位，每天有許多設備停機維護在實施，需合理規范停機信息，準確停機信息。

7、建立接口標準，定義各業務系統間數據交換格式與基礎數據規范。

三、空管設備運行數據規范化研究舉例

以空管設備分類為例說明空管設備運行數據規范化研究的內容。空管設備可以采取以下分類方案：（表1）

設備分類需說明的事項：

1、空管設備根據設備提供的功能不同來分類，共分為“通信、導航、監視、輔助、信息、其它”6大類。

2、“通信類”設備包括各種地地、地空通信設備、語音及數據信息的傳輸和交換設備、語音及數據信息的記錄設備。根據設備的功能不同又分為：甚高頻地空通信系統、高頻地空通信系統、地空數據鏈系統（上述3類設備實現地空的信息交互）、語音通信交換系統、自動轉報系統（上述2類設備實現信息的交換）、地面通信系統、衛星通信系統（上述2類設備實現信息的傳輸）、記錄系統（此類設備實現信息的記錄）。

“導航類”設備包括各種為飛行器提供導航定位信息的地面設備。根據設備的功能及技術不同分為全向信標、測距設備、無方向性信標、指點信標、航向信標、下滑信標、衛星導航地面設備。

“監視類”設備包括各種飛行目標探測、飛行計劃處理和綜合監視信息顯示系統。根據設備的功能及技術不同分為自動化系統、一次雷達、二次雷達、場面監視雷達系統、自動相關監視、多點相關定位系統。

“輔助類”設備包括各種動力、時鐘、防雷等輔助設備。根據設備的功能不同分為不間斷電源系統、油機、配電設施、時鐘系統、防雷設施。

“信息類”設備包括各種為提高空中交通管制工作質量和工作效率而研制開發的，直接面向管制部門的，為安全生產服務的，未包括在上述通信類、導航類、監視類、輔助類中的信息輔助系統。根據設備的功能不同分為塔臺輔助信息、區管輔助信息、飛行計劃處理、流量管理、協同決策系統。

“其它類”設備指各種不包含在上述分類、但保障部門為方便管理而錄入的設備。根據設備的功能不同分為電子值班系統、集中監控系統、雜項。

3、“通信、導航、監視”類設備為局方要求須申請開放備案的主體空管設備。

4、“信息類設”備包含FIPS、TOMS、CDM、流量管理、SIPDS（第四網）等管制信息應用系統，這類設備在現實應用中地位越來越重要，但不須向局方申請開放備案，故將信息設備作為獨立一類與通信、導航、監視并行的分類。

5、“其它類”設備主要是不納入設備信息通報要求的非安全生產、但屬于技術保障部門維護的系統設備。

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    2ARL定位機制

    2?1定位機制概述為解決基于距離矢量路由的定位方法所面臨的女巫攻擊和蟲洞攻擊問題,本文提出了ARL安全定位機制,該機制主要包括以下3個步驟:步驟1.利用經過認證的位置信息估算信標節點之間的最小跳數,以及平均每跳的距離.步驟2.檢測網絡中的女巫及蟲洞攻擊節點.步驟3.估算未知節點的位置坐標.在步驟1中,為了防范女巫攻擊引入密碼和身份認證機制,對位置信息的安全性提供保障.在步驟2中,對蟲洞攻擊進行檢測,從而使步驟3中估算出的定位結果更加準確.ARL定位方法的實施對網絡環境進行以下的假設:每個節點都有唯一的ID號;合法的信標節點共享一個密鑰K;每個合法信標節點的ID號所對應的哈希值H(ID)對網絡中所有節點是公開的.該定位方法的功能框架如圖2所示.由此可以看出ARL定位算法在基于距離矢量路由原理的定位方法中引進了有效的安全機制,從而通過由合法到可靠逐級深入的方式,篩選出值得信任的位置信息用

    2?2ARL定位算法1)估算節點的平均每跳距離.以無線傳感器網絡中的信標節點i為例,節點i將消息{IDi(xi,yi)hop-countts}K進行廣播,其中IDi表示節點i的ID號,(xi,yi)表示節點i的二維坐標,hop-count表示該消息經過的節點跳數(初始值為0),ts表示該消息發出的時刻,{}K表示將括號內的信息用密鑰K進行加密.收到此消息信息包的所有節點將跳數值加1,并將自身ID寫入信息包,然后繼續轉發該消息.由于信標節點的坐標信息被加密,因此在轉發過程中未知節點無法隨意篡改坐標信息,直到被合法的信標節點接收,并用密鑰K解密后才能獲得信標節點的坐標信息.信標節點按照下式估算節點間的平均跳距式中:ci表示信標節點i與其他信標節點之間的平均跳距;hi表示信標節點i到其他信標節點的跳數;(xi,yi)表示信標節點i的二維坐標;(xj,yj)表示能與i建立通信的信標節點的二維坐標.2)獲得位置信息并驗證信息的可靠性.以信標節點p和未知節點q為例,當p得到平均跳距后,向周圍節點廣播信息:{IDp(xp,yp)cptsH(IDp(xp,yp)cpH(IDp)ts)}.其中IDp表示信標節點p的ID號,(xp,yp)表示信標節點p的坐標,cp表示信標節點p與周圍信標節點之間的平均跳距,H()表示對括號內的信息進行哈希運算,ts為已將哈希運算時間預留出來的消息發出時間.未知節點q接收到此信息后首先驗證信息的可靠性.由于未知節點q事先知道H(IDp),結合接收到的信息可計算H(IDp(xp,yp)cpH(IDp)ts)并與信息包中的哈希值進行比較.如果一致,則說明收到的信標位置及平均跳距信息是可信的.未知節點q則根據前面步驟中得到的與信標節點p之間的跳數,按照下面公式估算出它們之間的距離L=cq?hqp(2)式中:cq表示未知節點q接收到的平均跳距;hqp表示它與信標節點p之間的最小跳數.如果不一致,則將信息包拋棄,并將發出該消息的節點判定為女巫攻擊節點發出警報.以上措施可以有效抵御女巫攻擊,并且不給節點帶來過多的計算負擔.本文采用了運算快速的哈希函數代替運算緩慢的公鑰加密來完成對于位置信息的認證,既節省了節點儲存密鑰的空間,也降低了信息認證過程中的計算代價.另外ARL還能夠檢測出蟲洞攻擊節點.本文按照是否隱藏自身身份,將蟲洞攻擊節點分為以下兩類:i)對于不隱藏自身的存在,正常收發消息,只是通過私有通信信道得到更少跳數的蟲洞攻擊節點,可以通過節點間距離來進行判斷.由于蟲洞攻擊節點的本質是拉長串謀節點之間的距離,以此在同樣的信標節點之間獲得更少的跳數,因此攻擊節點之間的距離一定大于普通傳感器節點之間的通信距離.將前一階段中得到的平均跳距c與節點的通信半徑R進行比較,如果c>R,則說明存在蟲洞攻擊.在發現存在蟲洞攻擊后,用式(3)計算每個節點之間的距離并與節點通信半徑R進行比較,從而確定路徑中究竟哪兩個節點為攻擊節點并進行隔離.d=v?Δt(3)式中:d為節點間信號傳輸的實際距離;v為信號在空氣中的傳播速度;Δt為信號在空中傳播的時間.ii)對于隱藏自身存在,不將自身信息寫入路由的蟲洞攻擊節點.本文利用全路徑檢測方法,即每個節點在收到路由中前一個節點發來的消息后都檢查該節點是否將自身信息寫入消息中,如果沒有如實登記,則認為前一節點為蟲洞攻擊節點并發出警報.3)通過前面步驟,未知節點得到周邊信標節點的坐標及與它們之間的距離,然后利用極大似然估計法[11]來計算自身的坐標.假設未知節點U(x,y)周圍的信標節點個數為n,坐標分別為(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn),與該未知節點之間的距離分別為d1,d2,…,dn,則根據以下公式建立方程組3結果驗證本文提出的ARL定位算法的性能通過仿真進行驗證.實驗環境如下:在一個600m×400m的矩形區域中隨機部署100個傳感器節點作為未知節點,節點的通信半徑設為100m.為了驗證ARL在不安全環境中用于無線傳感器節點定位的效果,需要將其與普通的基于距離矢量路由的定位方法DV-Hop進行比較.平均定位誤差的計算方法如下式中:(xi,yi)表示未知節點i的定位坐標;(xi′,yi′)表示未知節點i的真實坐標;R表示定位節點的通信半徑;N表示未知節點的個數.在矩形區域中隨機部署30個信標節點及10個攻擊節點.將此實驗重復10次,計算100個未知節點的平均定位誤差,實驗結果見圖3,可以看出,ARL定位方法與DV-Hop定位方法相比有效降低了平均定位誤差,且穩定保持在0?2~0?4之間.為了進一步了解ARL定位方法的性能,在實驗中還分別檢測了節點平均定位誤差與信標節點個數及半徑之間的關系.

    3結語

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1 概述

面對分布各地的核心樞紐機房電源室改為無人值守的實際情況，單純依靠傳統的人工輪巡維護方式已經無法滿足高質量維護的需求。通過動力環境監控系統可以及時發現故障，提示維護人員采取必要的措施解決問題，大大提高了維護質量，成為動力維護一種必要而且有效的手段。

針對鐵通網絡維護集中化工作要求和目前監控手段落后的實際情況，要實現對地市核心通信樞紐機房的動力環境參數進行監控，以實現地市網管由7×24h值守向5×8h值守轉變，因此，需要新建樞紐機房集中化動力設備及環境參數的集中監控系統，對各地市的電源引入、電源設備、各機房溫濕度環境、各機房配電柜引入、空調、蓄電池組等設備的各種參數進行實時監測，記錄和分析相關數據，從而保證網絡的安全穩定運行，達到落實質量戰略，提升管理水平，促進網絡質量提高，支撐網絡運行良好的目的。

2 系統組成與范圍

一般一個地區建設一個三級網絡結構（監控單元SU，區域監控中心SS，地區監控中心SC），河北鐵通全省11個地市分公司，共計57個核心樞紐機房需要納入集中監控系統。監控系統由以下3部分組成如圖1所示。

1）接入層部分：每處樞紐樓作為一個或幾個監控點，包括實現采樣、采集、預處理及接入的設備或器件（包括智能設備接入、非智能設備采集、環境量采集、圖像等）。

2）傳輸層部分：機房（SU）與監控中心（SC或SS）之間的監控系統傳輸網絡必須與業務網絡分離，形成獨立的監控傳輸網絡。傳輸網絡可靈活采用采用既有IP傳輸（MPLS VPN）。

3）業務層部分：省中心采用本地網SC，包括監控所需的軟硬件，地市監控終端（PC），系統與省監控管理中心（PSC）平臺的接口。監控系統內部以及監控系統與監控對象、與其他系統之間接口的定義（A接口、B接口、C接口、D接口）遵循YD/T 1363-2005.1要求。

每個樞紐樓定義為1個或幾個監控單元（SU），安裝1套或幾套采集接入設備和若干傳感器、變送器、采集器、f議轉換器等，用以實現對電源、空調、環境量等監控對象的數據采集，并向監控對象發出控制命令；1臺傳輸接入設備，用以將采集到的數據通過傳輸網絡上傳到監控中心（SC或SS），并接收監控中心發出的命令，傳給采集接入設備。在實際應用中，也可將采集接入功能集成于傳輸接入設備中，或將傳輸上聯功能集成于采集接入設備上。

電源機房要監控全部動力環境參數，電池室、總配室可只監控環境參數，其他機房監控直流電源參數和環境參數。提供GSM短信發送設備，由系統根據告警級別、內容進行自動短信發送。

3 系統性能要求

基站內所有監控系統硬件應能滿足下列工作環境要求：工作溫度：-10℃～+50℃；相對濕度：0%～95%RH（+20℃）；海拔高度：≤2 000m。

系統遙測精度要求為：直流電壓測量相對誤差應≤0.5%，蓄電池2V單體電壓測量絕對誤差應≤5mV，12V單體電池電壓測量絕對誤差應≤20mV，其他電量測量相對誤差應≤2%；非電量測量相對誤差應≤5%，其中當被測溫度≤20℃時，溫度測量絕對誤差應≤1℃。

監控系統硬件可靠性指標MTBF應不低于100 000h，MTTR應小于0.5h，整個系統的MTBF應不低于20 000h。

4 告警的處理

處理告警是集中監控的關鍵環節，處理的快慢直接影響設備安全。當一系列相關聯的告警信息同時（或先后）出現時，只顯示關鍵告警信息（父告警，如市電停電），而將其余關聯告警信息（子告警，如整流器告警、蓄電池電壓低等）進行過濾（不顯示或以提示方式顯示）；被過濾的告警仍可以被查詢、統計，但應作為系統提示性事件處理。當對父告警信息進行確認時，系統能同時對子告警信息進行自動確認；也可選擇只確認父告警，或僅對部分子告警進行確認。當父告警恢復后，子告警通常會自動恢復。

根據告警等級和內容設置，當特定告警發生時，系統可自動撥打預設電話（固定電話、手機等均可），播放語音告警信息。支持GSM/CDMA短信告警功能；可按告警等級和內容、按區域及監控局向、按單個特定告警信號等方式配置短信告警；可自定義短信格式、內容；可接收短信回復確認。

此監控項目實現了河北鐵通全省樞紐機房動環信息監控集中化，進一步提升河北鐵通網絡的集中化和專業化管理水平，釋放的人力資源，提高運營效率。

參考文獻

[1]中國通信標準化協會.YD/T 1622-2007通信局（站）門禁集中監控系統技術要求[S].北京：中國標準出版社，2007.

[2]中國通信標準化協會.YD/T 1623-2007通信局（站）圖像集中監控系統技術要求[S].北京：中國標準出版社，2007.

[3]中國通信標準化協會.YD/T 1051-2010通信局（站）電源系統總技術要求[S].北京：中國標準出版社，2010.

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通信技術屬于積累性演進技術。新技術的發展是在原有技術基礎上進行補充、完善、改進或與其它現有技術結合,從而獲得更完善的功能或更好的性能。因此在通信技術領域,可以產生的創新點非常非常多,IPR數量巨大,且增長速度十分顯著。據WIPO數據顯示,近些年通信類專利正以每年15%左右的速度高速增長。

與此同時,這種積累性技術演進也使得通信領域的基礎性專利或思想性專利具有較寬的權利保護范圍,在技術演進過程中具有極強的主導性和控制力。換句話說,在這些基礎性專利或思想性專利的技術思想上衍生出的專利技術大都落入其專利保護范圍內。而若想尋找可以替代的技術演進路線,就需要重新建立一套技術思想或體系,這意味著必須承受非常昂貴的研發代價,包括資金投入和時間投入。在競爭激烈的通信領域,幾乎沒有任何一個廠家能夠承受因此而導致坐失市場機遇的沉重代價。

通信標準是指在使用有線電、無線電、光或其它電磁系統的通信系統中,對設備制造商、網絡運營商、服務提供商和最終用戶之間的重復性事物或概念制定一種規范或協議,通過制訂、和實施標準,達到統一,以獲取最佳秩序和社會效益。標準被認為是一種代表公共利益的公共品,專利制度則是為了保護私有成果的一種制度。

因此,對于通信行業來講,如果企業能夠把自有專利納入通信標準,就意味著這種專利“私權”搭上了標準這輛“公車”,為企業實現從技術領域提前搶占利潤空間提供保障。在標準實施過程中,無論企業自身能夠搶占多大市場份額,都可以通過選擇在適當時機收取專利費的方式獲取高額回報,同時可以在一定程度上起到排擠直接競爭對手、控制市場規模的作用。

2我國通信企業的技術標準和專利現狀

(1)2G時代,中國企業幾乎沒有話語權

在2G時代,蜂窩移動通信領域有兩大標準:一個是歐洲通信巨頭們主推的GSM標準,另一個是美國高通主推的CDMA標準。當時我國通信設備制造業剛剛處于起步階段,技術研發力量十分薄弱,基本上沒有企業有能力參與相關標準的制定,更不要說將自有專利技術納入到標準中去。

因此,在2G時代,我國通信企業在知識產權領域一直處于極其被動的地位,在2G標準實施后,市場發展中后期,許多通信設備制造企業,尤其是手機生產企業倒閉或關閉生產線,大多都是專利持有者“大棒”政策產生的惡果。

(2)3G時代,中國企業努力扭轉被動局面

在3G時代,中國通信企業的研發實力與2G時代企業自身相比,有了較大提高,但與國外先導性企業的實力相比依然相差甚遠。因此,盡管類似于華為、中興這樣已經躋身國際市場的通信設備制造商,參與了由美國高通公司主導的CDMA2000標準及歐洲通信巨頭主導的WCDMA標準制定過程,但基于當時中國企業的技術地位和專利積累,想把相關專利技術推入到由國外巨頭主導的標準中實非易事。在我國通信企業的積極投入和努力下,我國通信企業開始有一些專利技術納入到了CDMA2000及WCDMA標準中。如圖1所示,根據ETSI披露數據顯示,華為在WCDMA標準中的基本專利量約占全部披露量的6.15%,排名第五。

近幾年,在工業和信息化部的指導下,在中國通信標準化協會和我國通信企業的共同努力下,我國通信技術研發能力不斷增強,研發水平日益提高,與國際通信巨頭的差距逐漸縮小,在部分技術領域取得實質性的突破,并將一些關鍵技術推入到國際標準中。其中,將具有自主知識產權的TD-SCDMA技術推入國際標準成為三大3G主流技術之一,就是各方共同努力的結果。

將TD-SCDMA技術推入國際標準,在一定程度上扭轉了我國通信企業在國際通信標準中基本專利持有量非常低的被動局面。在TD-SCDMA關鍵技術領域,我國通信企業所持有的基本專利數量高達70%～80%,相關專利的所占份額則更高,達90%左右。

(3)4G時代,中國企業地位顯著改善

近10年來,我國通信企業及研發機構日漸認識到將自有專利技術納入通信標準中的戰略意義及重要性,于是在許多重要技術領域開展了廣泛深入的研究,使研發實力不斷增強,專利保護意識日益提高。同時,在諸多關鍵技術領域通力合作,建立了具有一定研發實力的團隊,不斷積累尋求突破,產生了大量的技術研發成果,并將這些技術成果通過專利的形式保護起來。

與此同時,國內通信企業和研發機構還通過各種形式積極參與標準的制定,向3GPP、3GPP2、ITU、ETSI等標準組織提交大量的技術提案,力求將相關技術納入到未來的國際標準中。

研發實力的增強和積極參與標準制定使得我國通信企業的專利發展取得了非常顯著的進步。在4G標準中,我國通信企業的專利占有量顯著提升。尤其類似于華為、中興、大唐等具有國際影響力的通信設備企業,已經具備了或基本具備了與國外通信巨頭進行專利談判的資本。

如圖2所示,根據ETSI披露的LTE基本專利顯示,截至2009年底,共有27家企業在ETSI披露了1864件LTE基本專利,其中我國華為公司的專利披露量高達168件,占全部披露量的9%,在披露企業中披露量排名第四,僅比排名第三的三星公司少2件。當然需要特別指出的是,這些專利是企業認為的基本專利,并非是經過專業評估認定的基本專利。

與此同時,中興、大唐、北郵也有部分自有專利推入4G標準中,但由于專利戰略和策略不同,并未在ETSI進行披露。

3我國通信企業在國際“專利池”的進展和地位

相對于國外企業,我國通信企業在大多數國際標準基礎技術或關鍵技術領域投入研發較晚,實際擁有的底層技術專利或基本專利數量仍然有限,因此,除華為已加入WiMAX的OPA專利池成為許可方外,其它現有國際專利池中很少能看到我國通信企業的身影。但隨著我國企業在國際標準中的專利地位日益增強,未來的國際專利池中一定會有更多我國企業的身影。或許有些企業因為自身發展戰略或策略的原因,作出不加入專利池的抉擇,但是如果想加入,一定會有可以加入的理由。

4我國通信業在標準及專利方面的未來發展前景分析

從目前的發展趨勢來看,經過近10年的發展,我國已經儲備了大量的通信技術研發人員,同時在許多關鍵通信技術領域也有了大量的技術積累及專利儲備,甚至在部分技術領域擁有自己的原創技術,其中部分技術思想是非常超前的,極有可能在未來的通信標準中被采納。

與此同時,政府也通過重大專項的方式支持、鼓勵具有研發實力的企業和研究院所共同合作,在“新一代寬帶無線移動通信”領域大量投入研發,并把提高在未來標準中的專利數量作為重要的考核目標之一。

此外,我國參加國際標準組織中的人數也不斷增多,越來越多的人逐步了解標準制定的程序和規則,已經開始有組織、有策略、有針對性地提交技術提案,力求將相關技術納入到未來的國際標準中。

在這種形式下,我們有理由相信,在未來的國際標準制定中,我國通信企業將逐步縮小與國外通信巨頭的技術研發實力差距,將在更多關鍵技術領域展現我國通信技術研發實力,將在更多的國際標準中納入具有我國自主知識產權的專利技術。

篇6

為了掌握各區域用電的實時情報，電力線通信的涵蓋范圍非常廣，從最底層的家庭用電到跨越電表至變電站的信息集中器(concentrator)，或是更高的中壓層通信都必需完整掌控，因此，更要確保不同電壓段的通信質量，以提升系統的穩定性。

因為技術日漸成熟，電力線的通信質量有著飛躍性的增長。隨著應用不同，可以分成可遠距離傳送的窄頻PLC(NarrowBandPower line communication)及短距離但高速度的寬帶PLC(BroadBandpower line communication)，目前寬帶PLC的物理層(PHY rate)傳輸速度己可達到200M(bps)。因此，智能家庭的應用又再次搬上臺面，不僅從室外即可遠程操控家中的電器，電費也不再只能依靠每兩個月一次的賬單，家中所有電器的用電信息可以隨時掌控，再者，只要使用家中的插座即可直接上網，透過有線傳輸讓家里通信不再有死角。

可靠的長程通信工具

窄頻電力線，是電力線通信發展初期即存在的技術，適合用在較長距離的電力線通信技術。因通信使用500k(Hz)以下頻帶，較不易受到電力線先天環境的衰減，所以可以傳送較長的距離，但也因此傳輸速率較慢，大多使用在電力監控，圖1即為先進讀表系統(AMI)的架構圖。意大利ENEL電力公司采用一個基于FSK和BPSK調制的窄帶PLC系統，建構一個3500萬用戶的自動電表管理系統即為經典的成功案例。

圖2即為自動讀表系統的通信環境示意圖，臺灣的電力系統大多是由變電站提供220v電源至各住戶，所以數據集中器適合設置于變電站，再由光纖將各家的用電信息傳至管理服務器，所以數字電表的電力信息必需透過圖中紅色電纜傳到變電站的集中器，但此部分電纜建構時大多埋在地底下，難以評估其長度，以及是否連接其他電力設備，因此最適合使用窄頻PLC作為解決方案。

如上述，窄頻電力線通信雖然并非新一代的技術，但隨著通信技術增長，不論是通信速度或是對抗噪聲的調變技術都有大幅增長。當下已有許多國家有制定自己的窄頻通信規范，例如北美的美國聯邦通信委員會FCC(9k-490kHz)，在歐洲，則由1 976年成立于比利時的CENELEC制定其規范(3kHz～148.5kHz)，以及日本電波產業會ARIB(10kHz～450kHz)等等。

近來，許多之前使用在數字通信的調變技術都被拿到電力線通信上使用例如FSK、PSK、展頻等等，其中最熱門的莫過于使用多載波的OFDM調變技術，主要原因在于其抗信道衰減及噪聲干擾的優異表現，也因此，歐洲的G3及PRIME兩個窄頻電力線解決方案都是采用這個技術。無所不在的高速通信

因為芯片制程技術進步及新調變技術表現優異，PLC通信的速度成功突破瓶頸，2006年，新的HomePlug AV規范使速度達到189M(bps)。自此，PLC通信技術不再被局限只能用于自動控制，而是真正進入高速信息通信的殿堂。

目前，HomePlug聯盟正積極制定下一代新的通信標準HomeP AV2，預期傳輸速率可達，1G(bps)，且支持多重串流的1080p高畫質影音、3D影音等等主流應用，預期在今年第3季問世。此外，在智能家庭方面，該組織日前擬定的HomePlug Green PHY(GP)窄頻標準已獲選為美國家電制造商協會(AHAM)智能電網產品的主要通信協議，使得未來家庭電網的兼容性又大大提升。

目前PLC業界有3個比較大的標準組織，分別是HomePllag、UPA及CEPCA。HomePlug是由HomePlug Power Alliance業界標準組織制定，主要成員是由美國PLC制造業者組成。UPA，全名Universal Powerline Association，是另一個寬帶電力線通信標準，由西班牙DS2公司為中心所成立的業界標準組織。CEPCA消費電子電力線通信聯盟，Panasonic為主的業界聯盟組織，使用Wavelet OFDM調變技術是與前兩者最大的不同之處。上述三個寬帶電力線規范以市場分布及聯盟成員來區別大致可以分成HomePlug(美規)、UPA(歐規)、CEPCA(日規)。

由于當下并沒有一個全球通用的業界標準，國際電信聯盟(ITU-T)、IEEE便著手于此，希望不久將來寬帶PLc可以像Ethernet或WiFi一樣有一個通用的標準流通于市面上。

新一代整合界面標準-G.hn

G.hn是由ITU―T制定，并由HomeGrid論壇推動的新標準，目的在于統一PLC及其他所有家用的高速通信規格。G.hn能在短時間內迅速竄起除了可以同時兼容電力線、同軸電纜與電話線之外，在使用同軸電纜作為傳輸媒介時傳輸速率更可達到700M(bps)，其通信速度可用在更廣泛且熱門的應用之中也是業界看好其發展性的重點之一。

電力線通信先天的阻礙

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隨著移動通信產業的發展，越來越多的企業參與到國際移動通信標準的制定中，相應的移動通信標準必要專利的持有人也越來也多。到了4G階段，已經有超過30家企業向ETSI（European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標準化協會）披露其擁有和4G相關的必要標準專利。具有公權性質的標準和具有私權性質的專利在移動通信產業結合得越來越緊密，企業的利益導向使得圍繞標準必要專利許可的爭論逐漸成為移動通信產業的常態。標準必要專利許可不僅引起了企業的廣泛關注，也引起了各國政府的關注。

以美國高通公司（Qualcomm Incorporated）為例，標準必要專利許可是其主要業務之一，大約70%的凈利潤來自專利許可，其標準必要專利許可模式也備受關注。以高通公司的專利授權模式為主要內容，中國、歐盟和韓國的相關政府部門對高通公司進行了反壟斷調查，其中，在2015年中國公布了對高通公司的處罰結果：“高通公司在CDMA、WCDMA、LTE無線通信標準必要專利許可市場和基帶芯片市場具有市場支配地位，實施了包括收取不公平的高價專利許可費在內的濫用市場支配地位的行為”。2015年11月，韓國公平貿易委員會也指控高通公司的技術授權方式違反該國反壟斷法，并計劃對高通進行處罰，并強迫其調整商業行為。在中國的反壟斷處罰結束后，高通公司也陸續與中國企業進行專利授權談判，并且和部分企業簽署了專利授權協議。但是由于產業缺乏統一的標準必要專利授權規則，不僅高通公司在許可過程耗費了很多的精力，被許可企業對許可模式和許可條款上也爭議很多，這也導致國內終端銷售量排名靠前的一些企業還在就專利許可問題與高通公司進行談判。

由此可見，移動通信產業缺乏統一的標準必要專利許可規則，不僅會出現專利權濫用行為，還會導致專利許可雙方的激烈對抗，使雙方利益受損。而專利許可雙方的對抗實質上仍是對標準必要專利許可規則統一理解的缺乏。

2 標準必要專利許可糾紛分析

2016年6月，由于對標準必要專利許可規則存在分歧，高通公司對魅族公司發起了訴訟，包括向北京知識產權法院“請求法院判決Qualcomm向魅族提供的專利許可條件符合《中華人民共和國反壟斷法》的規定和Qualcomm所承擔的公平、合理和非歧視的許可義務。同時請求法院判決Qualcomm向魅族提供的專利許可條件，構成Qualcomm與魅族之間針對移動終端中所實施的Qualcomm中國基本專利的專利許可協議的基礎。前述Qualcomm中國基本專利包括與3G（WCDMA和CDMA2000）及4G（LTE）無線通信標準相關的專利”；以及向北京和上海知識產權法院分別指控魅族侵犯了Qualcomm覆蓋智能手機多種功能和技術的多項專利，包括與3G（WCDMA和CDMA2000）及4G（LTE）無線通信標準相關的專利。

以往和FRAND（Fair， Reasonable and Non-Discriminatory，公平、合理和不帶歧視性的條款）原則有關的案件上，通常是被許可人認為專利權人違法FRAND原則，從而向法院發起訴訟，請求法院來判決標準必要專利的持有人在許可時是否違法FRAND原則。而本案中，高通公司則以專利權人作為原告，請求法院來判決高通公司的專利許可條件符合FRAND原則，即希望獲得官方證明其專利許可的合法性和合理性，也防止魅族以違反FRAND原則進行反訴。另外一個則是典型的以專利許可為目的的專利侵權訴訟案件，屬于歐美公司經常使用的策略，例如，當年美國知名的計算機巨頭對不接受其專利許可的企業經常憑借其專利數量和資金的優勢，反復對許可對象發起專利訴訟，實力弱小的企業通常會疲于奔命，最終接受對方的許可條件。從訴訟標準可以看出，高通公司和魅族糾紛的根源就在于標準必要專利許可規則，雙方由于在許可規則上存在分歧導致不能在專利許可上達成一致。高通公司一方面希望通過司法的方式證明其專利許可規則的合理性，同時也憑借其強大的專利實力迫使對手就范。

FRAND原則是各標準組織對標準必要專利許可的一個要求，就是要求進行公平、合理、非歧視的許可，公平和非歧視在行業沒有太多爭議，基本上就是專利權人給所有人的許可條件都是基本一致的。但是在合理的判斷上產業一直存在很大的爭議。高通公司的專利許可協議的主要內容包括：（1）收取專利許可費的基數最低為設備凈價的65%；（2）在中國對3G設備（包括3G/4G多模設備）收取5%的許可費，對包括3模LTE-TDD在內的4G設備如不實施CDMA或WCDMA則收取3.5%的許可費；（3）要求許可對象除中國外，在高通公司有專利布局的國家或地區按照設備凈價的100%繳納許可費，在無專利布局的地方按照設備凈價的65%繳納許可費。在此規則下，以魅族為例，魅族2015年的銷售量是2500萬臺，以各種機型的綜合平均價格為1000元計算，銷售額大約在250億左右，如果按照高通公司的收費標準，魅族需要支付的專利費在8億元左右。國內移動終端廠商的毛利潤最高一般在5%左右，如果以此為標準，那么魅族在2015年的毛利潤為12.5億。

眾所周知，高通公司的主要產品是基帶芯片，目前基帶芯片價格占整機的10%～20%。高通公司認為他的專利技術對移動通信的發展作出了巨大的貢獻，不能簡單的以基帶芯片的價值來衡量，因此要以整機價格的65%為基礎收取專利費。而終端廠商，例如魅族，認為其產品的整體價值不僅是基帶芯片等移動通信產品的集合，還包括屏幕、外殼、電池等其它成本較高的部件，這部分價值和高通公司的專利無關，不應也算在收費基數里面。并且部分企業長期以來主要使用MTK等公司研發的基帶芯片，對高通公司的芯片依賴程度低，在專利許可中把自己定位為元器件的使用者，對按整機價格比例收費的方式不能接受。

綜上可以看出，專利糾紛的根源就是專利許可規則的矛盾，由于沒有統一的專利許可規則，各方都會有各自的理解，以及支持自身的理由。但標準必要專利的許可規則問題是否是司法訴訟能夠解決的，這也是一個值得探討的問題。

3 標準必要專利許可規則需要多方參與

專利許可協議中包含了相當多的商業條款和專利收費條款，從根本上來說屬于商業協議。從法律依據上來說，通常只有當標準必要專利權人的專利許可存在市場壟斷、違反《反壟斷法》的情況時，政府部門才會對其進行反壟斷調查，要求進行整改等。法院受理的與FRAND相關的案件，也通常是專利權人的專利侵權賠償和被許可人申訴專利權人濫用專利權為主。例如，被許可人請求法院判決專利權人違法FRAND，法院會給予專利權人既有的專利許可協議，類似于“既然你要別人10塊錢，為什么要他20塊錢，這樣不合理”來進行判決，是請求法院來處理一個公平性的問題。高通公司作為專利權人請求法院說“我這東西要20塊錢，有些人接受了，他覺得貴就不給，法院你讓他給了吧”，這成了要法院不僅要判定公平性，還要判定專利許可費用是否合理。高通公司相當于把市場難題交給法院，希望能夠通過司法行為來解決市場難題。

這種做法顯然不利于產業形成規范化的標準必要專利許可規則。在不涉及市場壟斷的情況下，許可條款和收費方式等標準必要專利規則屬于許可雙方的商業行為，更多時候是通過許可雙方的協商來確定的，哪怕是強制許可，通常也是由許可雙方協商許可條件為主，裁定為輔。因此，在專利許可規則中，政府通常會監督不合理和違法的行為，例如專利權濫用，如果企業之間達成許可協議，則是企業之間的商業行為，而不是官方認定其專利許可條件是合理的。如果專利權人和很多被許可人簽署了專利許可協議，但是也不代表其許可協議的條件一定是合理或合法的，如果有企業反映其專利許可條件是不合理或違法的，政府部門也會對專利權人進行調查。

篇8

隨著社會技術水平的進步以及人們對生活水準要求的不斷提高，目前以銅纜為傳輸媒介、基于不對稱ADSL技術為基礎的寬帶接入建設方式將不能適應未來安全監控、大文件傳輸、存儲倉庫以及高清視頻等高速寬帶的業務需求。光纖傳輸技術在提高接入寬帶，提升網絡的業務能力，增強運營商的核心競爭力將發揮重要的作用。基于以太網技術的EPON技術的出現，將有效緩解目前銅纜被盜嚴重、銅價格上漲較快以及建設成本過高的不利狀況。EPON技術就是將以太網技術和無源光網絡技術（PON）結合起來，其最終的目的是用最簡單的方式實現一個點到多點拓撲結構的千兆光纖接入網絡。本文主要對EPON技術的發展概況、技術優勢及其應用前景進行了介紹。

二、EPON技術的發展概況

早在上世紀90年代初期就出現了無源光網絡技術，也即PON技術，1996年，國際電信聯盟遠程通信標準化組織（ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector）完成了對G.982的標準化，從而為對2 Mbit /s 以下接入速率的窄帶PON系統的定義邁出了重要的一步。

1998年，國際電信聯盟遠程通信標準化組織正式通過了“基于無源光網絡（PON）的寬帶接入網”的建議（G.983.1建議），同時也對基于無源光網絡的信元傳輸協議（APON）系統作了詳盡的規范。G.983.1建議主要規定了光網絡的要求、網絡分層的結構、物理媒質層的要求、會聚層的要求、標稱線路的速率、測距的方法和傳輸性能的要求等。

1999年，國際電信聯盟遠程通信標準化組織又提出了“APON的ONT管理和控制接口規范”的建議（G.983.2建議），該條建議主要從信息模型和網絡管理上對APON系統進行了定義，從而保證不同廠商生產的設備可以實現互相操作。

隨著互聯網的高速發展，以及用戶對網絡需求的不斷提高，各種新的寬帶技術已經成為當前通信領域的研究熱點。在此背景下，電氣和電子工程師協會（IEEE）為引入EPON技術，在2000年底，成立了EFM工作小組（Ethernet in the First Mile Study Group）。除IEEE成立的工作小組外，還有其他如ITU-T和IETF工作小組也大力提倡EPON技術。

三、EPON技術的工作原理

EPON技術使用了IEEE802.3ah技術標準，同時延用了以太網和TDM的一些特性。從網絡層協議上來看，EPON屬于L2的協議。對于物理層，技術標準規定采用單纖波分復用技術來實現單纖雙向傳輸，同時又定義了1000 BASE-PX-10U/D和1000 BASE-PX-20U/D兩種PON光接口，用以分別支持10km和20km的最大距離傳輸。在物理編碼子層，EPON技術采用8B/10B線路編碼和標準的上下行對稱1Gbit/ s數據速率。在數據鏈路層上，EPON技術采用了基于TDM思想的全新控制協議，通過對時間進行分片，然后將不同的時間片制定給不同的ONU設備來使用，從而避免數據傳輸過程中的沖突問題。EPON技術實現了點對多點的通信方式，同時實現了上行時分匯聚和下行廣播分發的無源操作，從而實現單纖雙向傳輸機制。

四、EPON技術的優勢

1、較好的兼容性。迄今為止最成功和成熟的局域網技術是以太網技術，而EPON技術基本上與以太網技術是兼容的。隨著未來EPON技術標準的制定及其EPON技術的使用，在廣域網（WAN）和局域網（LAN）連接時將減少APON在ATM和IP協議間轉換的需要。2、低成本，維護簡單，容易擴展，易于升級。EPON技術在傳輸途中不需電源，并且沒有電子部件，因此，線路容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的成本相對很小。EPON技術對局端資源占用的比較少，模塊化程度高，系統初期投入低，擴展容易，投資回報率高。EPON技術是面向未來的新技術，由于多數EPON技術具有多業務接入功能，故EPON技術也是向全IP網絡過渡是一個很好的選擇。3、適應性強。無源光網絡是純介質網絡，因此，EPON技術可以徹底避免電磁干擾和雷電的影響，能在惡劣的自然條件下使用。4、高寬帶，且帶寬分配靈活。目前，EPON技術可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，而且隨著以太技術的發展可以升級到10Gb/s。EPON技術對帶寬的分配和保證也有一套完整的體系，它可以通過DiffServ、PQ/WFQ、WRED等來實現對每個用戶進行帶寬分配，并保證每個用戶的QoS功能。

結語：隨著電子信息、計算機以及通信等技術的發展，寬帶時代的到來是必然的，對寬帶的市場需求必定會達到一個更高的制高點。作為極有發展潛力的EPON技術，將會與市場相互促進，同時給用戶、通信運營商以及通信設備供應商帶來新的機會。

參 考 文 獻

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Keywords: exchange swap; CBTC system; MODURBAN; city track traffic

中圖分類號：U284.48文獻標識碼：A

一、城市軌道交通互通互換的需求分析

迄今為止，全國獲批軌道交通建設規劃的城市已達36個，運營總里程約6000公里，其中17個已開通城市，軌道交通運營里程總計約2100公里。預計到2020年，全國布局軌道交通的城市將達到50個，城市軌道交通線路的網絡化和智能化的趨勢愈加明顯。

1、運營網絡化：從目前國內城市軌道交通成網建設來看，若不同線路列車能夠實現聯通聯運，通過同一個控制中心統一調度，增加調度靈活性，體現人性化地鐵理念，有利于軌道交通的運營、維護，減少地鐵運營成本。

2、車輛資源共享：（1）合理調配線路間現有車輛，提高車輛的利用率。（2）減少車輛配置數，檢修車、備用車可統一配備。（3）縮短車輛供貨周期，確保新線試運營需要的車輛。（4）減少車輛檢修設備的投入，提高設備的利用率。

3、停車場、車輛段的資源共享：（1）車輛架大修、定修資源共享，減少廠房及設備投資。（2）段場合建資源共享，取消部分試車線，將極大減少投資和占用土地。（3）信號設備綜合維修基地、培訓中心實現資源共享。（4）實現最大范圍的備品備件共享，降低人員培訓成本。（5）車輛零部件、車載設備實施通用化、標準化，使維修設備的利用率最大化。

4、避免壟斷，公平競爭的意義：既有開通運營線路延伸出二期、三期等遠期工程，通常受一期信號系統供貨商制約性較大，互通互換可以選擇多家供貨商或多種設備，實現延伸線其他信號供貨商提供的CBTC設備與既有線CBTC系統之間兼容，并構成完整統一的CBTC系統。

網絡化和互通互換是當前我國城市軌道交通發展面臨的重大課題，新建的線路在建設之初，就要考慮到建成后的網絡化和互通互換。

二、城市軌道交通互通互換的可實施性分析

軌道交通包括了地鐵、輕軌、有軌電車和磁懸浮列車等多種制式，這些不同軌道交通制式相互之間相互不能聯通。其次不同線路上跑的列車的信號制式不同, 固定閉塞、準移動閉塞或基于感應環線/波道裂縫移動閉塞ATC系統，由于供貨商都是各自獨立研制的產品，其關鍵的傳輸信息代碼、設計方法、接口協議等均屬保密不開放，不同供貨商的系統間無法做到線路間的列車運營互通互換。

基于無線通信的列車控制系統采用當今世界有線通信、無線通信、以太網和局域網的相關標準，這些標準都是公開、公平的，只需對ATC系統安全信息的頻率、編碼格式、碼的含義、傳輸速率、接口協議等統一到一個標準上，就能實現真正意義上的兼容。基于無線通信的列車控制（CBTC）系統是最易實現的。

通過對城市新建軌道交通工程的信號制式的選擇和標準化，并借鑒國外實施互通互換的成功案例,同制式信號CBTC系統能夠解決國內城市城市軌道交通互通互換的問題。

三、城市軌道交通互通互換現狀：

國內互通互換現狀：從信號制式來看，在我國已經開通運營的17個城市約2100公里的城市軌道交通運營線路中，尚無城市實現互通互換的案例。

國外互通互換案例：

1、OURAGAN（法語颶風）3,5,9,10,12號線采用OCTYS(列車互換及綜合系統開放控制)CBTC系統在2010年3月開始載客運營。

2、歐洲MODURBAN樣板工程：2009年在馬德里地鐵網絡通過測試和驗證。

四、OCTYS CBTC系統介紹：

1、OCTYS是在2004年3月由巴黎運輸局（RATP）確定的一個CBTC系統 ，OCTYS的目標是在超過15年的時間內，使巴黎地鐵3、5、9、10、12的列車控制系統現代化 ，RATP的主要目標為：允許未來的升級例如安裝屏蔽門，線路延伸等；更新所有線路的列車控制系統，更新陳舊的信號設備，用新的交通控制中心使操作管理改進 ；減少列車間的間隔長度；提高服務質量和安全性；這就要求百分之百的技術保證來確保互換性。

2、在2004年三月三十號，RATA授予安薩爾多法國，西門子交通系統和Technicatome (Areva)公司3,5,9,10,12號線的總共價值9500萬歐元的設備提供合同，這些工作分別為：安薩爾多為3,10,12號線提供區域控制器和系統集成；AREVA 和Siemens TS公司提供車載設備；西門子公司為5,9號線提供ZC和系統集成.合同范圍和責任結構如下圖：

3、OURAGAN（法語颶風）委員會，作為一個系統大集成商和協調者。安薩爾多作為列車軌旁控制設備的提供商，同時也被分配了系統集成任務。系統集成商安薩爾多有以下責任：

（1）滿足客戶需求=>在客戶和供應商之間確保專業和公平的關系

（2）給其他供貨商確定一個明確的CBTC系統= >嚴謹和清晰的方法

（3）和其他供應商進行現場和實驗室的測試=>和他們積極的接觸

（4）在每個系統設備和它的環境組成之間建立一個獨特的基線來處理他們復雜的關系：通過功能規格書、接口規范書、測試規格書、RAMS分析

（5）指定：開發和測試設備是遵循互換性原則的。

4、這5條線的項目定位于提高性能，并集中體現在現有聯鎖和CTC基礎架構上增加ATP/ATO/ATS解決方案。信號系統是基于CBTC（基于通信的列車控制系統）概念，同時要求不同的供貨商之間要有互換性和互操作性。ATC系統是符合MODURBAN歐洲工作組的要求的，安全的硬件和計算機架構是基于ASTS CSD DIVA 平臺構建的，該架構提供非常可靠的3取2應用平臺/計算機，CBTC ZC 在這些硬件和軟件內核里面執行，車載ATC設備 用叫MTORs的安全遠程控制單元（VRCU）與外部設備接口（聯鎖、軌道電路等）。

列車自動控制系統（ATC）在三個主要的位置進行了分散式的裝備，在每一列車，控制中心，和軌旁集中站信號設備室。系統是覆蓋在現有的信號基礎架構（聯鎖、轉轍機、軌道電路）上的。系統主要接口圖如下：

五、互通互換在設計方面的初步探討

互通互換CBTC系統能夠滿足地鐵運營商的預期要求，系統模塊化的特點能讓運營商更大程度地掌握自己的系統，由不同的廠商組成的小組和業主合作共同制定出技術規范，應由業主指定一家系統供貨商為牽頭，承擔系統集成商的責任，制定功能需求規格書、接口規范書，通過在試驗段上的實際運行方式進行驗證。

1、互通互換在設計方面的要求：

確保系統持久有效；

可以選擇多家供貨商或多種可互通互換的設備；

對供貨商系統之間的接口進行標準化，而他們各自的技術方案可以是相互獨立的；

數據傳輸系統的功能和技術方案之間是相互獨立的；

在子系統層面就產生競爭，更好地控制成本;

參數化設計便于運營及系統升級;

輔助維護一體化的設計；

符合CENELEC 50.126, 50.128 和 50.129 安全標準(SIL 4級)；

遵守基于通信的列控標準（CBTC）性能和功能要(IEEE 1474.1)。

2、互通互換的CBTC的設計解決方案:

（1）結合成熟的獲得SIL4級認證的安全技術的概念，使用標準的技術：

通過SIL4級認證的安全計算機；

TCP/IP型通信網絡；

基于IEEE 802.11b/g等標準的車地無線通信。

（2）開放的、模塊化的結構并具備:

子系統間的互通互換的接口；

標準化的外部接口，能夠把合作伙伴提供的信號子系統整合到一起（ATS、聯鎖、計軸設備、應答器等）。

（3） 通用及參數化的設置以滿足每條地鐵線路的特點（借助參數化工具通過數據進行設置）。

（4）以下子系統可互通互換:

車載ATC子系統；

地面ATC子系統；

數據傳輸子系統(DCS)：地-車無線通信、地面傳輸網；

通過應答器實現的重新定位子系統 ：車載天線及應答器讀取器、地面無源應答器；

ATS子系統： 和聯鎖系統及地面信號設備的接口。

3、設計的系統結構：以下以1,2號線為例探討同信號制式CBTC的互通互換設計方案，1號線與2號線采用不同供貨商的CBTC信號設備。系統參考設計結構如下：

（1）控制中心

1、2號線實現互通互換，兩條線的調度需要統一操作，調度大廳大屏顯示需滿足兩條線的顯示，同時編制更加完善的時刻表，指引旅客乘車的旅客向導信息需統一考慮。各線信標（包括動態和靜態信標）的ID是唯一的。各線車站ID是唯一的，各線設備IP地址唯一，車輛ID必須是唯一的。

（2）ATS子系統

列車的車組號PVID、目的地號DID、時刻表編輯以及車載控制器CC信息的識別等基礎數據都需納入要將各條線路的系統內。

1,2號線統一設計規劃，1,2號線每個不同的運行交路和服務必須有唯一的目的地號DID；需要考慮1,2號線互通互換后的運行沖突，能修改時刻表編輯軟件；

ATS需根據1,2號線統一配置的CC識別號修改ATS數據配置。

（3）軌旁ATP設備

軌旁區域控制器ZC需要能夠識別1,2號線的所有列車，反之1,2號線的列車也要能夠識別每條線的ZC。1，2號線ZC和數據存儲單元將包含兩條線的車載控制器的ID。

（4）車載ATP設備

車輛上固定的線路信息需統一修改。根據2號線車輛的具體參數，如牽引、制動、加速率、減速率、命令響應時間等，并結合1號線車輛的情況綜合調整各種參數的取值以進一步修改車載控制器CC軟件，并更新加入2號線的線路地圖；2號線車輛同樣如此。

CC配置的數據能夠識別1,2號線所有的ZC，并與之進行信息交換。車載無線通信設備需統一配置標準的接口，使能夠接入共享的DCS子系統。

TOD、車輛TMS（列車管理系統）將會包含兩條線的所有車站ID。通過CC發送車站ID到TOD，TOD能夠顯示準確的車站信息。

車輛TMS（列車管理系統）將會包含兩條線的所有車站ID。TMS能夠基于來自CC的車站ID，傳輸準確的車站信息至PIS。

車輛PIS（乘客信息顯示系統）將會包含兩條線所有車站ID。PIS能夠基于來自TMS的車站ID，顯示準確的車站信息。

1、2號線的車門和車載查詢天線TIA的相對位置是相同的。

（5）軌旁聯鎖設備

涉及軌旁信標的布置、與屏蔽門的接口；信標的布置需綜合考慮1,2號線的列車性能參數、信標天線的安裝位置等因素，

（6）DCS數據通信子系統

確定了合適的無線通信技術，工業廠商根據共同互通互換技術規范指定信息傳送格式，統一規劃車載控制器的地址分配，使能夠識別1、2號線的列車。

（7）綜合調試

考慮互通互換，不同供貨商的車載和軌旁設備根據標準接口和協議不可避免的要進行修改，需要在兩條線執行CC現場調試，以確認信標讀取，車站停車，系統集成測試等。

六、結束語

綜上所述，通過使用成熟技術、可靠設備和冗余結構，設計和實施具備互通互換CBTC系統能夠滿足地鐵運營商的需求，信號CBTC系統互通互換的解決方案能夠在新線或要改造的線路上方便地使用模塊化、緊湊的系統，能夠對新舊信號系統臨時混合運營進行管理 ，并采購、運營和維修成本優化，使系統易于升級、具備標準化的接口，優化能耗，實現車輛共享及輔助維護一體化，有利于CBTC子系統的技術轉讓，是現代網絡化、智能化城市軌道交通領域的一個重要發展方向。

參考文獻

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ZigBee協議棧結構如圖1所示。

ZigBee協議物理層和媒體訪問控制層采用了IEEE 802.15.4 2003協議規范。物理層無線頻段為全球通用的2.4GHz、歐洲適用的868MHz、美國適用的915MHz，使用直接序列擴頻技術，提供27個信道，20Kb/s、40Kb/s、250Kb/s三種數據速率用于數據收發。物理層功能包括了激活和休眠射頻收發器、信道能量檢測、信道接收數據包的鏈路質量指示、空閑信道評估、收發數據等。

ZigBee的MAC層負責設備間無線數據鏈路的建立、維護和結束，確認模式的數據傳送和接收，采用載波偵聽多址/沖突避免接入方式，數據包的最大長度為127字節，每個數據包均由頭字節和16位CRC校驗值組成。

網絡層為ZigBee協議棧的核心部分，實現節點接入或離開網絡、路由查找及傳送數據等功能，支持星形、樹形、網絡三種拓撲結構，網絡拓撲結構根據具體的ZigBee應用來選擇。節點按功能分為全功能設備(FFD)、簡化功能設備(RFD)、協調器(ZcRD)和路由器，協調器與路由器通常也是全功能設備。

ZigBee的應用層包括了應用支持子層(APS)、ZigBee設備對象(ZDO)和制造商制訂的應用對象。應用支持子層負責維護綁定表，根據服務和需求在兩個綁定實體間傳遞信息。ZDO負責定義設備節點在網絡中的角色，并負責網絡設備的發現，決定提供何種應用服務，還負責初始化或響應綁定請求及建立網絡設備間安全關系。

ZigBee網絡采用多點接入，有使能信標網絡或不使能信標網絡兩種類型。使能信標的網絡中，協調器在預定義的時隙周期性發送信標幀用于節點關聯、加入網絡、同步傳送數據。在不使能信標的網絡中，協調器也周期性發送信號，但這只用于終端設備并檢測協調器的存在，設備要隨時準備好進行點對點通信，通過發送數據請求和應答進行通信。

ZigBee支持兩種類型的數據格式：KVP關鍵值對及MSG消息幀。一般KVP幀采用命令響應機制，用于傳輸一個簡單的屬性變量值；而MSG幀還沒有一個具體格式上的規定，通常用于多信息，復雜信息的傳輸，其支持二進制數據傳輸，數據大小受支持的幀大小限制。

在安全方面，ZigBee采用IEEE802.15.4媒體訪問控制子層的安全模型，其規范了四個方面的安全服務，即訪問控制、數據加密、幀完整性檢查及采用順序更新值防止幀重放。

ZigBee單芯片方案――KM250

EM250是Ember公司推出的ZigBee片上系統，它集成了一個符合IEEE 802.15.4標準的2.4GHz射頻收發器和一個功能強大的高速率16位微處理器，支持網絡級的調試，系統的軟件開發簡便。微處理器主頻為12MHz，滿足作為協調器、全功能設備或簡化功能設備的要求。

EM250可以進入三種不同的狀態：工作狀態、待機狀態和深度睡眠狀態。在工作狀態時可執行程序代碼，典型情況電流為8.5mA。在待機狀態，處理器不再工作，但允許中斷喚醒，器件及射頻收發器正常工作。在深度睡眠狀態，處理器和射頻收發器都不再工作，直至有外部中斷或定時中斷喚醒，典型情況電流僅為1.5μA。深度睡眠狀態不適用于全功能設備，但對于簡化功能設備節省耗電而言，則必不可少。

EM250具有4路模路轉換，兩路可用作數據轉換單元的模擬信號捕捉。數字中斷可在睡眠或待機狀態接收一位的數字數據。其通用同步和異步串行接收器及轉發器模塊可配置成為通用異步接收器/發送器或串行接口SPI及12C總線接口。

EM250集成的射頻收發器支持四種功率工作模式，即爆發模式、高功率模式、正常模式和最小功率模式，可根據設備類型及相鄰節點距離，利用功率管理來合理設置工作模式。

硬件組成及設計

EM250集成了MCU、射頻收發器、內存以及通信端口，只需要極少的元器件就可構成ZigBee網絡節點硬件，以作為全功能設備、簡化功能設備以及協調器。參考設計功能模塊見圖2。

元器件包括：射頻不平衡到平衡轉換器(RF BALUN 50/200Ω)、諧波濾波、晶振與負載電容構成的振蕩器、電源去耦電容電路、電源板阻容濾波、上拉和下拉電阻、異步復位信號的阻容濾波、諧波濾波的輸出端外接的50Ω非平衡天線等。

網絡節點采用Future技術設備公司USB轉UART芯片FT232R作為與PC通信接口。FT232R無須編程即可完成USB協議到RS232串口通信協議的轉換，FT232R驅動可以支持在以PC端建立起虛擬通信端口(VPC)，VPC驅動將完成USB信號與RS232信號的自動轉換。系統的電源可由3～3，3V直流源提供或由USB接口5V電源經FT232R轉換為3.3V電源提供，3～3.3V直流源可以是電池或AC/DC變換器。兩種電源可由跳線來進行選擇。

系統的軟件設計

一個ZigBee只能有唯一的協調器，其主要功能是初始化及維護整個ZigBee網絡，其維護著所有直接連接的節點及未直接連接但允許加入網絡的節點的表，加入到此ZigBee網絡的設備必須得到協調器的批準。協調器需要不間斷地監聽其他節點加入或退出網絡請求及消息，在不發送消息時就需進入接收狀態，因此協調器不能進入“睡眠”模式。典型的協調器軟件功能模塊設計見圖3。

ZigBee網絡中的路由器為全功能設備，它完成各個全功能設備、簡化功能設備、協調器等節點間數據的路由，是構建網絡結構ZigBee網絡所必須的，同協調器一樣，全功能設備也維護著網絡中節點的相關信息表，且由于它必須連續不斷的監聽路由消息，所以也不可進入“睡眠”模式。全功能設備的軟件功能模塊設計見圖4。

簡化功能設備是ZigBee網絡的終端設備，它可以同協調器和路由器進行通信，但不能作為中間路由器，RFD可以進入睡眠模式，以減少功率消耗，大大延長電源使用時間。

在簡化功能設備進入睡眠模式時，相鄰的協調器或路由器會緩存發送它的相關數據。在退出睡眠模式時，它會向相鄰的協調器或路由器詢問是否有發送到它的數據，相鄰的協調器或路由器則返回是否有其數據包的響應。簡化功能設備在處理完發送到它的數據后，可重新進入睡眠模式。簡化功能設備的軟件功能模塊設計見圖5。

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1．2智能電網用戶端通信技術

智能電網用戶端涉及的領域較廣，在不同的應用領域有不同的通信技術存在，這是由于各種通信技術在不同時間階段不同行業發展有各自不同特點所形成。隨著新技術的發展，多元化的通信技術在智能電網用戶端系統中得到廣泛的應用。

（1）InternetIP使用IP基礎網絡的優勢在于與互聯網的有效銜接。用戶端通信采用基于TCP／IP的網絡，可以非常便捷地與現有網絡互聯互通。其好處還在于大量IP成熟標準、有效工具能直接應用到用戶端的應用軟件。此外，IP基礎網絡支持帶寬共享和動態路由能力，在智能電網用戶端中對最小存取延遲，最大丟包率或最小帶寬現狀等有特殊要求的應用，一些IP如多協議標簽交換（MPLS）技術可滿足此特殊要求。

（2）光纖以太網通信它采用光纖介質運行以太網LAN數據包。物理層和數據鏈路層以任何標準的以太網速度運行，也可以實現交換機的速率限制功能，以非標準的以太網速度運行，最高可以達到10Gbit／s。目前光纖以太網通信在電力監控系統中已有商業化產品投入運行。

（3）電力線寬帶（BPL）該技術采用電力線傳輸數據。通過電力調制解調器可以在一定區域內任意的電源插座上實現網絡接入。電力線寬帶在缺少其它通信網絡的地區有著廣闊的應用前景，其優點在于利用現有電力線上網而無新增通信線纜鋪設投資。但目前的BPL能夠提供的最大帶寬為4MB。因為電力網使用的大多是非屏蔽線，電磁兼容性的問題嚴重影響網絡的傳輸速度。

（4）3G移動通信利用現有3G移動通信可以避免建立專門的無線網絡所需的大量投資，使用方便、靈活。但若大量使用成本投入會較高，且日常的運行、管理、維護費用較高。故此通信技術適用于重要、且節點數少的遠距離智能電網用戶端通信場合。

（5）無線通信（ZigBee、WiMedia、Wi－Fi）Wi－Fi技術具有較高的成本效益，能夠進行升級擴展以覆蓋大型地域和多個端點，且無需鋪設電纜。ZigBee通信使用跳頻擴頻無線技術，該技術具有可靠性高、傳輸速率低、傳輸距離遠的優點，由此解決了傳輸堵塞和干擾。WiMedia通信的物理層采用超寬帶標準，其解決方案的射頻覆蓋水平與ZigBee相似，其數據傳輸速率高，并具有網狀網絡功能。

（6）現場總線通信20世紀80年代中期產生的現場總線技術，相比傳統控制系統，其特征為：數字化、全雙工傳輸、分支結構多。現場總線技術實現了工業控制系統的分散化、網絡化和智能化，導致其體系結構和功能產生重大發展。

（7）通用工業協議（CIP）CIP是面向對象的工業網絡控制協議。根據OSI／ISO七層協議模型，DeviceNet協議定義了七層模型中的物理層、數據鏈路層和應用層。而CIP協議是七層模型中的最上層———應用層。CIP協議是De－viceNet的應用層，同時是ControlNet、EtherNet／IP、CompoNet的應用層。DeviceNet和ControlNet、Eth－erNet／IP、CompoNet共用同一個應用層協議CIP，但它們有各自的數據鏈路層和物理層。

（8）工業以太網技術當前，工業以太網技術的性能不斷提高，成本不斷下降，其在工業自動化領域的發展非常迅速。相比其它現場總線技術，以太網技術優勢有：1）數據傳輸速率高，達到100Mbit／s；2）不同的傳輸協議能在相同總線上共存；3）在以太網中，數據存取技術采用變互式和開放式；4）不同的拓樸結構和不同的物理介質得以存在和運用。

2走向集成的智能電網用戶端通信技術

2．1集成的通信技術

在智能電網設備端，目前仍然是多種現場總線并存。從用戶角度，希望通過通信技術集成以實現各種智能元器件與控制器之間的互聯互通，但并非必須用一個通信網絡來實現所有的功能。例如：Internet網絡并非同結構的單一網絡，但用戶確能實現電子郵件、文件下載、網絡瀏覽、網上游戲等不同類型的服務。從通訊協議的構筑模型角度，大多數用戶端通訊協議均根據OSI的七層模型。當前，自底層向上定義構筑統一整體的通信協議大量存在，這使得在相同層次上的互聯性在各標準協議之間較難集成。其實，定義OSI分層模型是為了讓不同構架、不同發展階段的通訊協議能相互獨立，使其能在獨立發展的同時具備良好的互相配合、結合，增加其相互間成為一個端對端完整協議的可能。比如，以TCP／IP協議棧為核心的Inter－net網絡協議中，不同的應用層協議可以在上層網絡存在，而大量的不同局域網、廣域網可以在下層網絡平臺上實現。隨著通信技術的發展，通信集成將應運而生。通信集成是指一個集成的通信軟硬件平臺融合多種通信協議及通信接口，實現不同通信技術的互通互聯。

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1 電能信息采集在營銷業務中背景及意義

隨著電力事業的發展及電力企業實行商業化運營的轉變，電力管理逐步走向規范化、市場化；各級電力市場逐步建立，勢必對電網的運營和管理提出新的要求，目前電力營銷部門單純依靠人工抄表，人員配置多、效率低、準確性差、抄表周期長，難以適應電力發展和客戶的要求；為滿足電力市場的運營要求，提高服務質量和經濟效益，筆者所在的電力公司按照“以市場為導向，以服務為宗旨，以效益為中心”的原則，分階段、有步驟地建立了營銷管理信息系統，它為實現營銷的集約化、精細化管理，加大對購供售電環節的可控、在控力度，降低經營成本，增強贏利能力。在此框架下將建設電能信息采集與管理系統，以實現電能信息自動化采集與管理，改變人工抄表、手工錄入的現狀，使多個工作流程結合一起，一步到位，實現分戶分時打印電費單，提高營銷部門的工作效率，且對大用戶實現負荷管理、線損分析統計和母線平衡的動態監測以及電量的統計、結算、計費和考核，電能信息采集與管理系統在電力營銷上的應用分析，對供電企業電力營銷工作具有十分重要的意義。

電力企業的電力營銷業務是從傳統的用電營業業務演變而來的。傳統的用電營業業務主要包括計劃用電、節約用電、安全用電、營業(裝表接電、抄表、核算、收費)和電能計量管理等內容，是電能銷售與使用的管理環節。隨著市場經濟的深入和電力買方市場的形成，電力企業的內外部環境都發生了深刻的變化，近幾年來，全國各電力企業都開始重視和加強市場營銷工作，以滿足客戶需求和最大限度增供擴銷為主的市場營銷體系開始建立，更新營銷觀念、提高營銷技術水平、提高服務水平已成電力企業的當務之急。但是由于長期缺乏投入而造成的營銷裝備和技術落后的問題開始嚴重影響營銷工作的正常開展，限制管理水平和服務水平的提高，主要表現在：一是數據采集和傳輸手段落后，二是數據加工和處理手段落后，三是服務手段落后。

基于以上諸多問題，近年來，自動抄表系統己開始在國內普及應用，這是社會和電力系統本身發展的需要。隨著電力系統生產和管理自動化程度的日益提高，以及城鄉同網同價電網的改造需要，建立電能信息采集與管理系統，己經成為一種趨勢，并且由于計算機技術與通信技術的發展，將眾多的計量點數據進行采集、傳輸、處理己經成為可能，而且已在電力領域廣泛應用，并不斷發展和完善。而隨著電子技術的高速發展，電能信息采集系統也呈現出數據分析與數據采集分離的發展趨勢，采集設備要求自適應多種數據源接口；傳輸通道要求配置靈活，用戶可選用無線，有線MODEM、GSM、寬帶等多種通道信息；采集設備要求處理速度更快、數據精確性更高、存儲容量更大，設備可靠性更高。而相應的采集系統也必然要求適應這種數據源的多樣性。

在如上的背景下，我們需要一個全面的電能采集平臺，其能夠為營銷業務提供大量準確的數據；以達到使電力生產的整個過程流程化、工業化的目的。

2 電能采集的相關新技術

系統利用數據交換設備并通過通信網絡讀取用戶計量儀表中的計量數據，計量數據包括實時計量數據和歷史計量數據，并具有實時隨機召讀及按地址選抄功能。可凍結令，實現指定時間計量儀表累計電能量的凍結。系統關口數據通過現有已建系統獲取。這就是電力行業的電能數據采集。

2.1 電能采集系統設計

電能信息采集系統一般是由采集系統、通信系統和中心處理系統等三部分組成(如圖1所示)。而這三部分中，包含了兩種理論和學科的應用:數據采樣技術和通信標準。

2.2 電能信息采集系統主要內容及創新點

2.2.1 采用先進的數據通信標準體系:確保系統建設具有優良的互操作性，開放性系統建成后實現設備的互操作；保證數據含意不會出現二義性，確保了數據的溯源性和一致性；支持多用戶訪問，具有多重身份驗證和訪問權限機制，確保數據的安全性；做到與通信介質無關性，因而可以廣泛選擇通信介質，無需改變模型和數據采集系統的應用程序。系統建成具備易于安裝、易于維護及強大兼容性的特點，無論是數據采集，還是主站系統，都是平臺化的系統，可以根據需求通過該平臺靈活構建自動抄表系統，具有良好的可擴展性和開放性，滿足用戶分階段實施，適應未來擴展的需求。

2.2.2 采用合理的主站層次結構設計:整個系統架構設計合理，省、分中心的2層結構設計，既兼顧了數據屬地化管理，又保證了數據大集中思想的實施。

2.2.3 采用模塊化、標準化的通信組件設計:采用通信模塊化設計，可熱插拔，實現了通信信道與采集設備無關聯使用，適應未來通信技術的發展和終端產品技術升級。

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隨著信息科學技術和通信技術的不斷快速發展，基于互聯網的網絡通信應用在社會各個領域中的應用越來越廣泛，使得互聯網通信應用成為現代人日常生產生生活不可或缺的一部分，通過互聯網絡通信，網絡用戶之間可以實現數據傳輸、信息共享，從而極大地提高了人們的生活質量。然而，互聯網絡中的數據傳輸過程，并不是雜亂無章的隨機傳送，而是在計算機網絡通信協議的基礎上，雙方都按照協議的內容和機制，來發送數據信息和讀取分析數據信息，進而實現互聯網絡的數據傳輸和信息共享的功能，TCP/IP協議就是互聯網絡中重要的通信協議，它的存在奠定了整個互聯網絡通信的基礎，所以對于TCP/IP通信協議的學習對于理解互聯網通信機制來輔助互聯網學習和工作具有很大的幫助。

2 計算機網絡的TCP/IP通信協議

TCP/IP協議是“Transmission Control Protocol / Internet Protocol”的簡寫，是Internet網絡基本的協議，它為計算機通訊的數據打包傳輸以及網絡尋址提供了標準的方法。由于TCP/IP協議的優越性，使得越來越多的通信設備支持TCP/IP協議，使互聯網絡逐步走向規范化，最終TCP/IP協議成為了當前網絡通信協議標準中最基本的網絡通信協議、Internet國際互聯網絡的基礎。

2.1 計算機網絡TCP/IP協議

針對計算機互聯網絡的通信協議，國際標準組織ISO創立了七層OSI網絡模型，自上而下，分別為應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層。而TCP/IP協議則是應用在傳輸層和網絡層的數據傳輸控制協議，來規定網絡設備接入互聯網絡以及設備間數據通信的標準。在通信設備經過互聯網絡進行數據傳輸時，通信設備數據發送端，發送TCP/IP通信報文，此時TCP/IP協議攜帶著通信設備發送端的傳輸數據內容以及目標通信設備的地址標示在互聯網絡中進行尋址，從而正確地傳送到目標通信設備。當目標通信設備接收到TCP/IP通信報文后，按照協議內容，去除通信標示，來獲取傳輸數據內容，并加以校驗，如果經校驗后發生差錯，目標通信設備會發出TCP/IP信息重發報文，讓發送通信設備再次將TCP/IP通信報文發展目標通信設備，去掉通信標示來獲取傳輸數據信息。

2.2 TCP/IP通信協議報文格式

在互聯網絡中，基于TCP/IP通信協議傳輸的數據內容都是以通信報文的形式在互聯網絡內部進行傳輸，通信報文實質上就是一串二進制字符串，而字符串內不同位置的二進制字符標示不同的含義。從TCP/IP通信協議的主要報文格式可以看出，IP協議是基于TCP協議至上的，TCP協議報文時作為IP通信報文的數據部分來進行傳輸的。實際上，互聯網內傳輸的通信字符串還有其他的通信協議，TCP/IP通信報文也是作為其外層協議的通信數據部分嵌入到通信報文中在互聯網內進行傳輸。

在IP協議首部，包含了一些關于IP協議的標示、通信地址等信息，主要包括數據字符串總長度的信息、通信標示號、源IP地址和目標IP地址等信息，當IP通信報文經過路由尋址時，會根據首部內記錄的目標IP地址來選擇傳輸方向，最終根據目標IP地址傳輸至目標通信設備。此外，IP通信報文首部還包含其他信息，比如IP協議版本號、首部長度、校驗信息、該IP通信報文生存時間（即該報文經過多少個路由后自動取消傳輸）等與IP通信報文相關的信息，以確保IP報文傳輸的正確性和安全性。TCP協議通信報文是作為IP通信報文數據內容存在的，TCP協議也分為TCP報文首部和TCP通信數據。TCP通信報文首部主要包括了源端口號和目標端口號等信息，當TCP/IP通信報文經過互聯網絡到達目標通過新設備后，通信設備會根據TCP報文首部的目的端口號選擇設備端口號來接受該數據信息，進而實現互聯網絡的數據傳輸。

2.3 TCP/IP協議通信過程

互聯網絡的通信設備基于TCP/IP協議建立通信過程，也是根據TCP/IP協議來實現的。當源通信設備想向目標設備發送數據時，首先會發送一個TCP/IP通信報文來確認連接，該通信報文在互聯網絡中經過尋找傳輸后找到目標設備，目標設備也會向源通信設備發送一個TCP/IP報文以確認建立通信連接，此時，源通信設備就會將通信數據以TCP/IP通信報文的形式進行數據打包，然后向目標數據進行傳輸，在收到數據后，目標設備同樣會發送TCP/IP報文以確認收到信息。當然，TCP/IP通信數據長度是一定的，當通信數據超過報文長度時，源通信設備會將其分段發送，而目標設備則會根據IP報文首部的標識號進行數據重組來重現傳輸數據信息，進而完成互聯網絡通信設備數據傳輸。

3 總結

TCP/IP網絡協議是當前互聯網絡最基本的通信協議。根據TCP/IP網絡協議，連接在互聯網內的通信設備可以根據TCP/IP通信報文格式的內容將傳輸數據打包在TCP/IP通信報文內，并以其規定的通信流程進行數據傳輸，從而實現互聯網絡內的數據高效安全的傳輸。

參考文獻：

[1]楊紹文.談計算機網絡的TCP/IP協議[J].科技信息.2011（02）

[2]查東輝.試論計算機網絡通信協議[J].電腦知識與技術.2013（14）