金光磊 廣東中山電力工業(yè)局
摘要:本文分析了遠(yuǎn)動信息在通道上傳送的規(guī)律，和通道上的干擾對遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)挠绊�。討論了通道的誤碼率與遠(yuǎn)動通道的實(shí)際可用性之間的定量關(guān)系，以及遠(yuǎn)動信息傳輸上抗干擾提高遠(yuǎn)動通道的可用性的方法。
關(guān)鍵詞:遠(yuǎn)動通道 誤碼率 可用性
在遠(yuǎn)動系統(tǒng)中，通信通道是連接主站與RTU的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。RTU所采集的所有數(shù)據(jù)都要通過通道上傳主站，供主站分析和使用。而主站對廠站設(shè)備的操作命令也是通過通道下達(dá)到RTU的。所以說，通道是連接主站與RTU的神經(jīng)，遠(yuǎn)動系統(tǒng)能否可靠穩(wěn)定地運(yùn)行，在很大程度上取決于遠(yuǎn)動通道是否可以很好地工作。本文針對通信通道受干擾、有誤碼，這一無法回避的事實(shí)，討論通信傳輸中的誤碼問題對于遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)挠绊憽?
1、遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)奶卣?
遠(yuǎn)動信息是指遠(yuǎn)動主站發(fā)給RTU的各種指令，以及RTU上送主站的所有信息的總稱。按照遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)姆绞剑煞譃閱柎鹗胶妥园l(fā)式兩種。問答式即主站發(fā)出一個(gè)主動的詢問或操作命令，然后RTU回答一個(gè)被動的信息或響應(yīng)，由此一問一答構(gòu)成一個(gè)完整的傳輸過程。自發(fā)式即RTU主動地向主站發(fā)出有關(guān)的信息，主站在需要操作時(shí)也主動發(fā)出操作指令給RTU。目前問答式傳輸方式已逐漸在許多遠(yuǎn)動系統(tǒng)中得到應(yīng)用，而且成為今后發(fā)展的趨勢。
衡量通信誤碼率是以位(bit)為單位的，而遠(yuǎn)動信息的傳輸作為一種串行方式，不是以位或字節(jié)(byte)為單位傳輸?shù)�。它是以�?frame)為單位的。一幀電文由若干字節(jié)組成，幀尾有校驗(yàn)碼，校驗(yàn)該幀數(shù)據(jù)的正確性，以防傳輸過程中的丟碼與錯(cuò)碼。一幀中任何一個(gè)位的錯(cuò)誤都將導(dǎo)致該幀傳輸失敗，并且該幀中所有的信息都是無效的。
一般情況下，一幀信息的位數(shù)為102～103數(shù)量級。
2、通道誤碼對遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)挠绊?
通道傳輸過程中的誤碼一般是隨機(jī)發(fā)生的。按統(tǒng)計(jì)規(guī)律，誤碼的發(fā)生屬于均勻分布。每個(gè)位(bit)在通道上傳輸時(shí)發(fā)生誤碼的概率，被稱為誤碼率。通道誤碼率是由通道的性質(zhì)和工作狀態(tài)決定的，是通道性能的一個(gè)重要指標(biāo)。它與傳輸介質(zhì)、通信設(shè)備、傳輸方式(技術(shù))和傳輸速率(波特率)有關(guān)。對于遠(yuǎn)動通道常用的600bps和1200bps的波特率，載波通道的誤碼率一般為10-4數(shù)量級，微波通道的誤碼率一般為10-6數(shù)量級。對于一個(gè)幀來說，由于幀中任一位的錯(cuò)誤都將導(dǎo)致整個(gè)幀出錯(cuò)，所以出錯(cuò)的可能性(概率)為：幀長×誤碼率。出錯(cuò)率小于1才可使該幀在通道上順利傳送，而且出錯(cuò)率越小傳輸越可靠。
若傳輸報(bào)文的幀較長(103位)，即使使用較好的微波通道(10-6誤碼率)，其信息丟失的概率仍有10-3之多。對遠(yuǎn)動通道來說，按每秒傳送一幀計(jì)，每小時(shí)傳送的幀數(shù)達(dá)3600幀，所以10-3的故障率是不能令人滿意的。
3、提高遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)目煽啃缘姆椒?
誤碼率為10-6，對微波通道來說，在正常情況下可達(dá)到，而對載波通道來說已屬不易。若要在這兩種傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，大幅度地降低誤碼率提高可靠性是很困難的。因此，要想提高遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)目煽啃裕瑑H從通信方面著手是不夠的，還應(yīng)從信息傳輸方式上想辦法，一個(gè)重要的方法就是出錯(cuò)后的重發(fā)技術(shù)。出錯(cuò)重發(fā)技術(shù)是建立在主站和RTU雙方都能互相確認(rèn)對方所送信息的正確性的基礎(chǔ)上。它相當(dāng)于polling的問答方式：在給定的時(shí)間間隔內(nèi)未收到對方的確認(rèn)電文，則認(rèn)為所發(fā)信息受到干擾未能被對方收到。即使對方已收到信息，而回送的確認(rèn)電文被干擾，使得發(fā)送方不能得到正確的確認(rèn)信息，也認(rèn)為該信息傳送失敗。此時(shí)，則由發(fā)送方再次發(fā)出一個(gè)相同的電文(重發(fā))。
在此，我們記發(fā)送方的信息幀長為MSG，接收方的確認(rèn)幀長為ACK，通道的誤碼率為W，重發(fā)次數(shù)為T。因此，發(fā)送幀的出錯(cuò)率(MSG×W)，加上回送的確認(rèn)幀的出錯(cuò)率(ACK×W)，才是一次完整的傳送的出錯(cuò)率
MSG×W+ACK×W=(MSG+ACK)×W
若有一次重發(fā)，則兩次都出錯(cuò)的概率為［(MSG+ACK)×W］2。
因此，對于具有T次重發(fā)能力的信息傳送，發(fā)送(包括重發(fā))不成功的概率為［(MSG+ACK)×W］T。
上式中，(MSG+ACK)×W是一個(gè)小于1的小數(shù)，T則是自然數(shù)。所以降低發(fā)送(包括重發(fā))不成功的概率，可通過減小誤碼率W和增加T來達(dá)到。
對于多次傳送的平均故障率，式中(MSG+ACK)項(xiàng)應(yīng)取多次傳輸?shù)钠骄�。由于ACK相對于MSG很小，可略去不計(jì)，所以平均故障率為
均故障率=(平均幀長×誤碼率)重發(fā)次數(shù)
4、結(jié)論
通信誤碼率與遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)目煽啃杂幸欢ǖ臄?shù)量關(guān)系，出錯(cuò)重發(fā)技術(shù)在同樣的通道特性下可大大改善傳輸可靠性。
