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【關鍵詞】軟件定義 能源互聯網 通信技術
軟件定義下的能源互聯網主要通過能源的形式進行分享、轉換，只有這樣才能保證能源在轉換過程中實現能源的分布，并在電網中進行應用，從而提升電網質量與效率，滿足現代社會的用電需求。隨著社會不斷的發展，能源分布范圍逐漸擴大，能源互聯網主要以互聯網分布式為基礎進行電網操作，從而保證電網在運行期間可以形成一定的能源信息系統，以開放對等的形式構建成對應的信息一體化架構，實現能源共享與傳輸。
1 信息能源基礎設施一體化
1.1 能源互聯網概述
能源互聯網主要以互聯網為基礎，其中包括了互聯網信息技術、計算機技術等，保證能源互聯網在運行期間可以更好的實現信息共享、傳輸、開放、交換等，只有這樣才能將能源互聯網中的真正價值體現出來。能源互聯網與互聯網本身的差距較低，但是二者之間又存在著一定的差距，主要體現在能源互聯網在信息共享、實現、交換過程中通過物理的形式進行信息融合、重組，實現能源信息的一體化。能源互聯網在實際運行期間主要通過能量路由器的形式進進行互聯網信息采集、共享，并形成信息網絡和能源網絡。這兩種網絡在實際運行期間可以有效的對數據信息與能量進行交換。
1.2 軟件定義互聯網
以軟件定義互聯網為基礎進行信息共享、傳輸，構建出一個全新的互聯網信息控制平面和傳輸平面，保證互聯網信息的共享與傳輸工作可以順利進行下去。在軟件定義下的互聯網還可以通過控制信道在數據平面上進進行數據共享，并以共享信息為基礎構建出一個全新的傳輸通道，保證其在實際傳輸過程中不會受到其他信息傳輸系統影響，提升信息傳輸質量與效率。在傳統的互聯網通信網絡中要想以軟件定義為基礎進行能源信息共享是不可能實現，要想從根本上解決這一問題，就應該將現有的互聯網信息通信技術創新、完善，形成全新的能源互聯網，保證其在使用過程中有著簡單、邏輯清晰等特點，保證其在使用過程中可以滿足現代人們的使用需求，提升人們的工作質量與效率。
1.3 軟件定義能源互網
軟件定義網絡和軟件定義能源互聯網之間存在著很大的差距，主要體現在控制對象的不同。軟件定義網絡主要對網絡中的信息流的傳輸全過程進行控制，并將其通過科學、合理的形式運行下去，提升后信息傳輸工作質量與效率。而軟件定義的能源互聯網主要對路由器的能量傳輸進行控制，提升信息在傳輸過程中的速度與質量，保證數據信息的傳輸工作可以順利進行下去。其中的能量路由器主要對一些能量線路進行連接，并將其通過動態互為的形式展現出來，從而提升能源互聯網的使用效率。
能量與信息之間存在著很大的差距，主要體現在能量傳播過程中會在一定程度上減少其中的能量含量，在對能量存儲過程中要比信息的存儲難度還要大，因此，在對能量存儲過程中，應該根據能源互聯網的運行現狀制定出對應的能源存儲方案，并嚴格遵守指定方案進行，這樣才能提升能量的存儲效率，保證能量可以被合理使用。
2 軟件定義的能源互聯網信息通信技術
能源互聯網在實際運行期間主要以能源路由器為基礎進行連接，只有這樣才能提升能源路由器的運行質量，保證能源信息的共享、交換工作可以順利進行下去。另外，在能源互聯網實際運行期間還應該合理控制其的運行規模，合理應用能源路由器，只有這樣才能將其中真正價值與功能體現出來，從而提升能源信息轉換質量與效率。
軟件定義下的能源互聯網可以通過SDN控制能量進行交換。要想實現交換過程可以通過以下幾種形式進行：
（1）通過控制器進行數據信息的收集整理工作，并對已經收集的信息進行分析、轉換，找出其中有價值的數據信息，只有這樣才能保證能源互聯網的信息轉換工作可以順利進行下去；
（2）當能源信息轉換工作完成之后，可以通過控制器的形式進進行能源形影控制，并將其發送到對應的能源主機中，形成全新的結合能源。新結合能源在實際傳輸過程中又有著一定的復雜性，要想提升能源的傳輸質量就可以通過UDP的形式進行傳輸，并將能源信息傳達到對應的IP地址中，保證能源穿傳輸工作可以順利進行下去；
（3）在對能源傳輸過程中，能源主機不會直接將其中的真實信息進行傳遞，而是對其中的數據信息進行全方面分析，并根據分析結果制定出對應的測試報文，只有這樣才能保證數據信息的合理性，保證能源互聯網信息轉換工作可以順利進行下去；
（4）在對能源數據信息測試過程中，可以根據已有的測試報文進行測試，當能源信息真實合理之后計算機系統可以對測試報文進行回復，找出其中存在的不足，并為其制定有效的解決對策。
3 總結
本文對軟件定義的能源互聯網信息通信技術進行了簡單的研究，文中還存在著一定的不足，希望我國專業技術人員加強對軟件定義的能源互聯網信息通信技術的研究，只有這樣才能將其中的真正價值體現出來，從而提升能源信息傳輸、交換、共享質量與效率。
參考文獻
[1]曹軍威，王繼業，明陽陽，楊明博，孟坤，高靈超，林闖.軟件定義的能源互聯網信息通信技術研究[J].中國電機工程學報，2015（14）：3649-3655.
[2]劉廣一，史迪，朱文東，陳晰，陳金祥.云霧協同優化控制和軟件定義應用技術[J].電力信息與通信技術，2016（03）：89-95.
[3]李建岐，石文浩，詹德翔.能源互聯網下用戶側信息通信網絡研究[J].電力信息與通信技術，2016（04）：13-17.
[4]潘孝強，李彬.支撐能源互聯網體系架構的SDN接口技術研究[J].智能電網，2016（06）：593-599.
[5]周軒.下一代移動通信網絡中的業務特征認知及服務機制研究[D].浙江大學，2015.
作者簡介
楊程（1982-），男，廣西壯族自治區桂平市人。大學本科學歷。畢業于廣西大學，現有職稱：中級工程師。主要研究方向為計算機應用技術。
[關鍵詞]移動；通信網絡；移動臺定位技術
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.20.101
[中圖分類號]TN929.5 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2016）20-0-02
0 引 言
現階段，我國移動通信技術取得了快速的發展，無線定位技術逐漸地被更多人所關注。在移動通信網絡快速發展的過程中，其數據業務以及增值業務逐漸的豐富，而移動定位正是移動通信網絡增值業務中的一種。在移動定位出現時，很多學者都將此技術稱為是通信領域中對通信方式最大的改革。現階段移，動通信業務的用戶中，使用移動定位增值業務的用戶數量列居前三，要比使用移動銀行、E-mail等業務的用戶多很多。所以，移動定位技術已經發展成了移動通信網絡中非常關鍵的支撐技術。
1 移動通信網絡中的定位技術
1.1 場強定位技術
場強定位技術是依照移動臺所收到的通信信號強度，和其距離信號發射基站的距離值呈現反比例關聯，對移動臺接收到的通信信號場強進行測試，得出相應的場強值，再結合已知的通信信號衰落函數和基站發射通信信號的強度大小，就能夠算得發射信號與接收信號兩點的距離值。而經過對不同距離測量數值大小，就能夠算出移動臺所處坐標。采用此項技術手段，其核心是怎樣構建可以較為精準的計算出位于信號傳播距離之內的信號衰落函數，此項工作在現實的應用中非常的困難。并且，因為小區設置的通信基站具有扇形特征，通信信號發射天線通常會存在一定的傾斜，并且基站天線通信系統也會進行調整，加之基站周圍的環境、車輛等多種因素均能影響到移動臺定位的精確性。移動通信過程中，電波的傳播過程是非常復雜的，因此采用場強定位技術所具有的精確度會受多方面因素的影響，使其使用具有較大的局限性。不過，場強定位技術相對操作便捷、易于實現，如果定位的精確性沒有較高的要求，則可以采用此種定位技術。而為了使場強定位技術擁有更優良的性能，目前逐漸的探討利用射線跟蹤的手段，以使移動臺定位的精確性得到提升。
1.2 基于電波傳播時間和傳播時間差的定位法
此種定位技術是依托于移動通信網絡的天線定位系統，在移動臺定位應用中最為廣泛，此技術測量通信信號由被定位移動臺發出在直線傳播的情況下傳輸到相應基站所需的時間值，依照電波所擁有的傳輸速率大小，能夠計算出移動臺和相應基站所具有距離值。移動臺則以基站為圓心，以相應電波傳輸距離值為半徑的圓上。而經由不同的基站對以上過程多此測量，可得到以不同移動臺為圓心的圓。而不同圓的交點（三個圓以上）則是移動臺所在的二維空間位置，如圖1所示。此技術需要相應的基站可以獲取到移動臺發射通信信號的時間點，同時也需要基站設置精度較高的時鐘，這樣才可以使測量數據更加精準。此后，又逐漸發展了基于傳播時間差的定位技術。利用移動臺發出的通信信號到達兩不同基站所具有的時間差來完成定位，如此便對時間同步的要求降低很多。
1.3 基于電波入射角（AOA）的定位法
電波入射角定位技術是通過基站中設置的陣列天線，并測量不同天線接收通信信號的入射角大小，建立移動臺和基站之間的徑向連線，而不同徑向連線交叉的位置則是移動臺所在的坐標位置，如圖2所示。因為兩個直線發生交叉時，僅有一個交點位置。所以，采用此種定位技術時相對精準。此定位技術要求相應的基站中要設置4～12組天線陣列，并且天線陣列要求同時工作，以測量出從移動臺所發出通信信號到基站天線位置的角度值。不過，當基站和移動臺之間的距離很遠時，對信號進行角度測量，很小的誤差就極可能使定位變得不精準。
1.4 混合定位技術
混合定位技術把兩種或者多種移動臺定位技術結合在一起，從而增加了定位的準確度，一般是通過A-GPS與其他定位技術相結合的方式。在站點密度不高區域，網絡通信性能和服務相對較差，不過GPS接收的信號卻相對要好。而在密集的市中區，GPS無法接受較多的信號，但用戶能夠接受多個基站的信號。所以，A-GPS和其他定位技術相互結合后，能夠將信號盲區更好的覆蓋，提升定位的準確性。
2 移動定位的應用
2.1 安全方面的應用：緊急救援和求助
人們的活動范圍逐步的擴大，使安全威脅問題也更為突出。所以，當遇到危險時，救援變得非常關鍵。當用戶使用的手機具有移動定位功能，用戶撥打求救電話時，移動通信網絡會把用戶所占的位置以及通話信息同時發送至救援中心，這樣就可以確保救援人員可以更加快速、精確地進行救援任務，使救援工作的成功概率極大提升。
2.2 追蹤方面的應用：汽車導航、車輛追蹤
隨著城鎮化進程不斷加快，城市中的人口密度急劇增加，城市交通壓力也尤為突顯。隨之，對車輛導航的功能及性能要求也不斷提高。所以，城市逐步的開發了智能交通系統。在智能交通系統中，車輛定位技術是整個系統的關鍵。利用此項技術，可以實現對交通的動態管理、定位導航、車輛追蹤以及交通調度等功能。通過定位技術，把定位通信以及信息處理等有機地融合在一起，使信息的覆蓋與管理更加的具有優勢。
2.3 計費方面的應用：基于位置和事件的計費系統
目前移動通信網絡運營企業為了拓寬自身的業務、吸納更多的用戶，逐步開展了基于用戶位置的計費體系。現階段，計費系統一般采取兩種收費方式：其一，依照使用頻率進行收費；其二，是依照使用的時段進行收費。而移動網絡定位業務不斷發展過程中，使收費的標準又有增加，即依照使用位置進行收費。用戶在家中或辦公區域進行通話，由于不具有較大的移動性，相應的收費標準較低。在特定的區域中進行通話，收費的標準會稍高。用戶如果處于漫游狀態時，需收取相對高的費用。
2.4 其他方面的應用：移動黃頁查詢、防止手機被盜打
通過互聯網和移動定位的有機結合，能夠很好地完成移動黃頁查詢。移動通信網絡可以隨時對用戶位置進行定位，再依照互聯網中包含的信息數據，篩選出用戶位置周圍的相關數據信息，并將這些信息提供給用戶，用戶可以實時進行查詢。而當移動通信公司發現用戶電話被盜打之后，在不禁止通話功能的基礎上，可以通過無線網絡來收集盜打電話的時間及位置，讓司法部門的執法工作擁有更直接的證據，避免用戶遭受較大的經濟損失。
3 結 語
用戶對移動定位業務的需求數量不斷增加，使無線定位技術所發揮的作用越來越凸顯。移動臺定位技術不僅能提供定位服務，同時也可以對通信網絡的維護及管理起到很好的輔助作用。人們能預見，在未來移動通信網絡定位技術定會得到快速的發展。
主要參考文獻
[1]殷燕南.移動通信系統中的無線定位技術及其應用[J].科技與創新，2016（3）.
關鍵詞：移動P2P；穩定組；互匿名通信；匿名通道；隨機漫步模型
中圖分類號：TP393.08
0引言
移動P2P（MobilePeer To Peer，MP2P）網絡由大量的移動節點組成，節點與節點之間通過無線連接相互通信。由于在MP2P環境下缺少固定的基礎設施的支持并且移動節點以不同的移動模式在網絡中運動，導致無線連接頻繁中斷且對節點的歷史行為信息大部分情況下只能部分已知或完全未知。
研究發現MP2P網絡中節點對等關系和網絡拓撲結構的動態變化與現實社會存在著一定的映射關系。網絡世界中，所有的網絡設備的使用者都是具有一定的興趣和愛好，如果兩個網絡設備的使用者具有相同或相似的興趣愛好，他們有很大的可能性進行連接和資源交換。移動網絡的拓撲結構的變化往往是由于網絡設備的使用者自身的興趣、位置等發生變化而引起的，因此能夠使用社會模型來解決MP2P網絡中存在的問題，提高網絡的穩定性。
不同于隨機漫步模型（RandomWalkModel）[1]，在Wang等[2]提出的RVGM（ReferenceVelocityGroupMobility）模型里，針對無線自組網中由于移動用戶的移動性而導致的自然分組加劇問題，設計了一個集合算法，通過節點的運動模式將網絡自適應地劃分為多個穩定組，相同組的成員在整個通信過程中都以相同的運動模型進行移動，避免了無線連接頻繁中斷的問題，同時由于同一組的移動節點交互的可能性遠遠大于不同組的移動節點，同一組內的移動節點較容易獲得彼此信任信息，因此節點在同一組內很容易建立穩定可靠的信任鏈。
本文受RVGM模型設計中按節點運動模式對網絡動態劃分思想的啟發，提出了基于穩定組的雙向匿名通信方案。該方案按MP2P環境中移動節點不同的運動模型自適應地建立移動節點穩定組并在穩定組的基礎上采用可控路長的隨機漫步模型建立匿名通信通道，由于穩定組的固有特性，匿名通道節點之間在不依賴于中心服務器的支持下能很容易建立穩定可靠的信任關系，極大地降低了通道節點選擇的通信開銷，具有較高的動態適應性，同時很大程度地避免了因匿名通道中間節點的失性而導致的匿名性失效。
1相關研究
關鍵詞：電力通信網；可靠性；影響因素；評價指標
中圖分類號：TN915.85文獻標識碼：A文章編號：1005-3824（2013）05-0031-03
0引言
隨著現代通信技術的發展，電力系統越來越依賴于通信網絡。電力通信網是現代電力系統的重要組成部分，是一個以數字載波為主，電力線載波通信為輔，包含了光傳輸網、微波傳輸網、程控交換網、調度數據網、綜合數據網和通信監測網等多種網絡的復雜系統[1]。電力通信網的故障會對電力系統造成非常嚴重的影響，因此，電力通信網的可靠性對于整個電力系統實現安全運行、平穩調度和綜合管理具有極其重要的意義。
目前，國內外學者針對通信網可靠性已經進行了大量的探索研究，提出了一系列可靠性評價方法，但是電力通信網可靠性與公共通信網相比，有一定的相似性，但也存在很多特殊的要求，電力通信網主要是為電力系統提供控制、調度、管理信息的傳輸服務，公共通信網的可靠性參數、評價指標并不適合電力通信網的要求，在建立電力通信網評價體系時需要充分考慮其實際運行狀況，因此，必須重視對電力通信網可靠性的研究。
1電力通信網可靠性影響因素
電力通信網是一個復雜的、開放的通信系統，影響其可靠性的因素有很多。從網絡本身的角度可以將可靠性影響因素分為外部因素和內部因素。外部因素是指通信設備和網絡周圍的環境，外部因素又能夠進一步分為可控制因素和不可控制因素。可控制因素是指通信設備周邊的自然條件，比如溫度、濕度、防震和防塵等；不可控制因素是指通信設備周邊的突發外部事件，比如自然災害、人為故障和突發事件等。內部因素是指通信設備可靠性、網絡的拓撲結構和網絡的組織和維護管理等，內部因素主要受通信技術發展的影響，隨著通信技術的快速發展，不斷地會有新設備和新技術投入使用，從而對電力通信網的可靠性產生影響。一方面，新設備和新技術的使用可以提高網絡運行和管理維護的效率，對電力通信網可靠性產生積極的影響；另一方面，新設備和新技術會提高網絡的復雜度，隨著網絡規模不斷擴大，必定會給網絡的維護和管理帶來一定困難，一旦發生故障，造成的后果會非常嚴重。
從網絡運行的角度可以將可靠性影響因素分為固有因素和性能因素。固有因素主要取決于通信設備可靠性和網絡拓撲可靠性，不論網絡本身多么復雜，網絡單元（節點和鏈路）發生故障是造成電力通信網性能下降的根本原因，網絡單元故障往往是因為設備本身老化（偶發故障）和設備運行環境的變化（異常故障），設備壽命的概率分布可以通過根據統計學原理研究得到，設備由于運行環境變化導致的故障往往原因復雜，缺乏基礎數據，難以建立對應的數學模型，一般采用定性描述；網絡拓撲結構也是影響電力通信網可靠性的重要因素，只有當網絡拓撲可靠性足夠高時，通信網絡中任意2點通信的可靠性才能夠高于通信設備可靠性決定的單鏈路通信可靠性，比如網狀或者環形的拓撲結構能夠有效提高網絡整體的可靠性。性能因素主要體現在網絡維護有效性和用戶需求2個方面，高效的網絡維護管理體系可以減少網絡故障發生次數和故障持續時間，提高網絡運行的效率，從而滿足用戶對于通信業務的需求。
從上述分析可以看出，影響電力通信網可靠性的因素有很多，一個高可靠性的電力通信網需要有符合技術標準的通信設備、光纜線路和電源系統，要有合理的、具有自愈能力的網絡拓撲結構，在此基礎上，全面完善的網絡維護管理也是必不可少的，只單純提高通信設備和網絡技術的可靠性，難以保證網絡可靠運行，還需要對通信設備和通信線路進行定期的故障檢測和排查，在網絡出現故障后，能夠及時準確地對故障進行定位和修復，提高網絡運行的可靠性水平和滿足用戶需求的能力，進而實現電力通信網的建設以及運行目標。
2電力通信網可靠性參數
對于一般系統而言，GB3187―1994給出了可靠性定義：某一系統在規定條件和時間內完成其應有功能的能力。關于通信網可靠性目前還沒有統一的定義[23]，比較科學的通信網可靠性定義是：在自然和人為的破壞作用下，通信網在規定條件和時間內實現用戶正常通信需求的能力。對于電力通信網而言，其可靠性定義應該能夠反映出電力系統的特殊要求，文獻[4]給出了電力通信網可靠性定義：電力通信網按照可接受的通信服務質量標準和通信業務需求，為電力系統提供持續性通信的能力。根據電力通信網的可靠性定義，可以歸納出電力通信網的可靠性參數如下。
1）可靠度。
可靠度是指系統在具體規定的條件和時間內完成預期功能的概率[5]，通常用R（t）來表示。根據可靠度定義，用公式（1）表示R（t）為R（t）=P（T>t）t≥0（1）式（1）中：T是指系統的壽命，它是一個隨機變量；P是指系統壽命大于t的概率。
2）平均故障間隔時間MTBF。
在電力通信網中，通信設備包括傳輸設備（如SDH、MSTP、PDH）、交換設備（如路由器）以及接入設備（如PCM）等。信道包括電力線載波、光纖電纜等。在計算可靠性時，通常將平均故障間隔時間MTBF作為系統無故障指標，它可以反映通信設備的質量和在特定時間內保持應有功能的能力。平均故障間隔時間MTBF是指2次相鄰故障之間的平均間隔時間，用公式（2）表示為MTBF=∫∞0R（t）dt。（2）因為電力通信網是一個具有可修復的系統，我們假設其設備的故障率是一個常數，則平均故障間隔時間MTBF可以用公式（3）表示為MTBF=1λ（3）式（3）中：λ是設備故障率。
如果對電力通信網進行可靠性測試的檢測時間為TR，在這段時間內發生故障的頻率為f，則平均故障間隔時間MTBF可以用公式（4）表示為MTBF=TRf=1λ。（4）3）平均修復時間MTTR。
平均修復時間MTTR是指系統完成故障修復的平均時間[6]，主要由故障定位時間和故障修復時間組成。我們設系統的故障修復率為η，則平均修復時間MTTR可以用公式（5）表示為MTTR=1η。（5）如果對電力通信網進行可靠性測試的檢測時間為TR，在這段時間內發生故障的頻率為f，每一次故障的修復時間為t1，t2，…，tf，則平均修復時間MTTR可以用公式（6）表示為MTTR=∑fi=1tif。（6）4）生存性。
電力通信網是一個可修復的系統，它反復經歷一個正常工作―發生故障―修復故障的過程[7]，如圖1所示。系統在運行時無故障時間的比例越高，系統的生存性就越高。系統生存性是指系統在任何隨機事件點都處于正常運行狀態的概率，用A（t）來表示。系統生存性可以用公式（7）表示為A（t）=ηλ+η=λλ+ηe-（λ+η）t。（7）圖1電力通信網生存性模型3電力通信網可靠性研究方法
傳統的單一系統可靠性具有明確的定義，并且有準確的數學模型，但是電力通信網包含了傳輸網、交換網、數據網和管理網等各種網絡，是一個復雜的系統，各個子網之間的關系復雜，網絡設備多種多樣，同時由于用戶分布的不確定性，網絡拓撲也具有很強的隨機性，因此在研究電力通信網可靠性問題時，需要從整體和宏觀去把握可靠性的影響因素，對電力通信網的可靠性做出全面準確的評估，從各個方面采取有效措施來保證電力通信網安全、穩定、可靠、高效的運行，最大限度地滿足電力系統的通信需求。為了實現這一目標，我們在對電力通信網進行可靠性評估時應當遵循自頂向下、從整體到局部的原則，采用逐層分析對電力通信網的可靠性進行研究。
1）細化研究對象，明確研究問題。
電力通信網包含了多種網絡，每一種網絡都可能具有不同的拓撲結構、不同的工作環境、不同的操作要求、不同的維護等級以及承載不同的通信數據，這些因素必然使得各個子網具有不同的可靠性要求，因此在對電力通信網可靠性進行整體把握的前提下，還需要對各個子網進行進一步的可靠性分析。我們可以將電力通信網可靠性的研究問題歸結為：人為或環境因素造成破壞的發生原因和規律、如何保證電力通信網的運行質量、如何提高網絡在異常情況下的自愈能力。
2）建立評價指標，確定指標權重。
通過上述對可靠性影響因素的分析和歸納，可以得到各種相應的評價指標，這是完成從定性評價到定量評價的關鍵環節，根據被評價目標可靠性影響因素的不同，需要將評價指標進行重要度的劃分，也就是為各個評價指標確定權重，首先完成各個單一評價指標的評估，得到電力通信網的相對可靠性，然后按照權重值將各個評價指標綜合起來，得到綜合的可靠性評估結果。
3）收集相關數據，得出評價結果。
以上步驟都是理論分析的過程，在確立了上述分析方法之后，在實際的可靠性評估過程中需要有大量的實測數據來得到準確的評估結果，這些數據包括：網絡運行數據和故障報告、運營商的統計數據，以及通信設備廠家提供的產品手冊等，在收集數據時需要注意避免出現由于網絡隨機問題導致的研究數據不準確、小樣本、基本信息缺失等問題。將這些實際的系統數據代入到評價指標計算中，從而完成對目標的定量描述，得到全面準確的可靠性評估結果。
4結束語
隨著電力系統的發展，電力信息化的進程也在不斷加快，電力通信網能否安全穩定的完成通信任務直接關系到電力系統的安全運行，電力通信網能否具有高可靠性，也直接關系到電力系統的現代化建設目標能否實現。在可靠性評價過程中，明確評價指標是進行可靠性研究和評估工作的前提和根本，電力通信網的特點決定了其可靠性研究不能照搬公共通信網現有的研究成果，而是應當從實際情況和需求出發，針對電力通信網的網絡結構和業務特點，對其進行分層、分類的深入研究，從而實現電力通信網高效可靠的運行。
參考文獻：
[1]陳劍濤. 全國電力通信網絡綜合監控管理系統的建立[J]. 電力系統通信， 2002（8）：310.
[2]張學淵， 梁雄健. 關于通信網可靠性定義的探討[J]. 北京郵電大學學報， 1997， 20（2）： 3035
[3]羅鵬程，金光.通信網可靠性研究綜述[J].小型微型計算機系統， 2000， 21（10）：10731074.
[4]黃邵遠，王斌，田森平.電力通信網可靠性工程的測度指標研究[J].電力系統通信， 2008， 29（10） ：6167.
[5]JIN Xing， HONG Yanji. Methods of system reliability and availability analysis[M]. Beijing： National Defense Industry Press， 2007.
【 關鍵詞 】 空管通信；可靠性；備份體系；管理方法
The Research of Air Traffic Communication Net
Pan Cheng Han Xuan-zong
(Airport NO.1, Nanming Distinct GuizhouGuiyang 550012)
【 Abstract 】 The factors affect the reliability of air traffic control communications systems run analysis, from the perspective of the air traffic control communications network characteristics, the ideas and methods of the air traffic control communication system reliability.And civil aviation communications network, for example, the structure of the communication network backup system, evaluation methods, steps and reliability management ideas.
【 Keywords 】 ATC communications;reliability;backup system;management system
0 引言
通信網絡就用途而言，主要分為專用通信網（專網）和公用通信網（公網）兩類，專網作為公網的一種補充，它主要指在一些行業、部門或單位內部，為滿足其進行組織管理、安全生產、調度指揮等需要所建設的通信網絡。全國各類專網有100多個，除鐵路、電力、石油、公路等大型專網為自建線路外，大多數專網為租用公網線路構建。大型專網均建立了專業管理，小型專網多為附屬管理，主干線路采用租用運營商線路的方式進行解決。民航空管專網屬于小型專用通信網絡，含自建部分線路。
在民航空管通信傳輸領域，由于其固有的生死攸關行業特性，對于通信網絡的傳輸可靠性提出了更多的要求，傳輸網絡的可靠性既需要體現出通用傳輸手段的層面，也需要針對民航空管行業獨特的需求進行相應的改進。
1 通信網絡可靠性定義
1.1 通信網絡可靠性定義
國標對產品的可靠性定義：產品在規定的條件下和規定的時間區間內完成規定功能的能力。通信網絡作為一個整體性的系統，它具有自身固有的特性，網絡的可靠性可以對其下的定義：通信網在實際連續運行過程中完成用戶的正常通信需求的能力。對一網絡的可靠性，更偏重于從用戶角度出發評判通信效果。
1.2 通信系統可靠性指標
通信系統可靠性是指在人為或非人為的外來破壞以及內在老化的作用下，網絡在規定條件下、規定時間內的生存能力。無論是在網絡的規劃設計還是運行維護階段，可靠性都是一個重要的技術性能指標。
抗毀性和生存性是最早提出的兩個與可靠性相關的網絡可靠性指標。網絡的抗毀性表征了網絡系統在人為作用下網絡的可靠性。網絡的生存性一般用連通概率表示。后期伴隨著通信行業的發展，有效性指標也越來越重要的體現在網絡傳輸網的構建過程當中，網絡的有效性是一個基于網絡性能的可靠性指標，表征了網絡系統在網絡部件失效條件下滿足通訊性能要求的程度。現階段對抗毀性、生存性和有效性的研究，主要集中于對于特性的研究，而解決這三大特性所面臨的問題的主要手段則主要為構建冗余系統、備份系統等。
通信系統可靠性評估，通常采用平均故障間隔時間MTBF（Mean Time Between Failure）、平均運行（無故障）時間MTTF（Mean Time to Failure）、平均修復時間MTTR（Mean Time to Restore）以及可用度A、不可用度U 來衡量，其關系為：
MTBFi=MTTFi+MTTRi
Ai=MTTFi / MTBFi
?滋i=MTTRi / MTBFi
為切實保障通信網絡的可靠性，通常通過構建冗余系統和獨立備份系統的方式對通信網絡進行保障，但構建中仍存在著一系列的問題亟待解決，諸如采取何種指標對冗余和備份系統進行構建，進行評估等，都是亟待解決的問題，也是本文的關注點所在。
1.3 影響通信網絡可靠性因素
通信網是由傳輸、交換、終端設施和信令過程、協議以及相應的運行支撐系統組成的復雜綜合系統, 影響其安全的因素很多。具體可分為內部因素和外部因素。
外部因素：通信設備和通信網所依存的環境條件, 可以進一步區分為可控因素和不可控因素: 可控因素指設備的工作條件(如溫度、濕度、供電、防震和防塵等)；不可控因素指影響通信設備和網絡正常運行的一些外部事件(包括自然災害、人為故障和突發事件等)。
內部因素：設備可靠性、網絡工程設計、組織和維護管理等。
2 民航空管通信網絡特性分析
關鍵詞：船聯網；通信網絡；互信認證體系；數據鏈路
0引言
近年來，互聯網技術和計算技術的發展促進了船舶通信網絡的技術升級，性能優越的處理芯片和網絡層次架構不僅提高了船舶通信網絡的信息處理效率，還為船舶通信軟件程序的開發提供了穩定、可靠的平臺。本文主要面向船舶的通信網絡，結合目前常用的無線網絡技術和網絡通信協議，在ZigBee和Wifi無線通信基礎上，設計一種新型的TCP/IP協議，并針對該協議實現了船舶通信網絡的互信認證體系設計[1]。
1船聯網的異構網絡體系設計
船聯網技術是建立在互聯網和物聯網的基礎之上的，不論是船聯網的異構網絡層次，還是網絡通信協議等技術，都具有技術先進性。船聯網的異構網絡體系具有重要的意義，一方面，異構網絡可以實現多種模式無線網絡的垂直切換；另一方面，異構網絡有效的促進了無線局域網與以太網的相互融合，大大提高了通信信息的時效性。
船聯網的異構網絡節點決定了通信網絡的性能，通常節點的有效通信需要滿足以下幾個方面的協同：
1）無線異構網絡的數據接入端口與無線自組網的協同；
2）無線網絡的通信協議具有不同的數據格式，不同格式的轉換需要協同操作；
3）應用層方案的共享協同。本文在傳統的船聯網異構通信網絡基礎上，充分利用Wifi網絡的高速傳輸通道和ZigBee網絡的自組網等功能模塊，設計一種新型的無線異構網絡架構模型。該新型無線異構網絡架構主要分為網絡層、傳輸層和數據鏈路層，可以實現數據的高速、無損流動。
本研究設計的船舶異構通信網絡架構的層次及功能模塊如下：
1）數據鏈路層和物理層船舶通信異構網絡的物理層主要包括802.1數據鏈路、802.15.4數據鏈路、802.15.1數據鏈路和802.11物理層等結構。該網絡架構的物理層和數據鏈路是基于IEEE802的ZigBee協議，該頻段的無線通道具有傳輸速度快、帶寬大等優點。
2）網絡層該異構通信網絡的傳輸層與網絡層主要包括TCP/IP網絡傳輸協議、ZigBee無線傳輸協議、RF-COMM協議和L2CAP鏈路邏輯控制協議。網絡傳輸層的多種協議為數據傳輸和處理提供了可靠的標準支持，同時，又保證了開發工具和程序的兼容特性，提高了船舶通信異構網絡的性能。
3）信息會話層在無線異構網絡中，信息會話層是內嵌在TCP/IP協議棧中的，該層次結構的主要功能有2個：其一，會話層為通信網絡的會話接入提供規范和維護功能；其二，會話層可以改善網絡中信息的交換方式，保障應用層軟件的正常運行。
4）應用層應用層是本研究設計的船舶通信異構網絡的核心層次，主要包括應用對象庫、數據管理模塊、顯示報文模塊、I/O端口和報文路徑管理模塊等。應用層的服務類型分為核心和非核心服務2種，其中非核心服務主要有FTP協議等標準協議；核心服務主要包括協議棧管理與應用服務、協議棧套接字服務等[3]。
2基于船聯網的通信網絡互信認證體系設計
2.1互信認證體系的報文處理與協議設計
在本研究設計的新型船舶通信異構網絡中，包含眾多種類不同的無線網絡技術，必然會存在多種無線網絡通信協議。這些網絡通信協議在異構網絡的傳輸層中起到的作用不同，相互之間的兼容性也需要重點考慮。為了實現多種無線網絡協議的相互兼容，使該新型船舶無線異構通信網絡的整體性得到保障，本研究重點對異構網絡的協議棧進行了優化設計，具體的協議棧優化包括如下：
1）網絡報文分類本研究設計的船舶無線異構網絡在對網絡報文分類時，充分考慮到不同場合下無線網絡協議的適用特性，將網絡報文分為顯性報文和隱性報文兩種。顯性報文的處理時效性要求高，比如I/O端口數據報文等；隱性報文的時效性要求較低，信息傳輸的要求較低，比如網絡硬件的故障報文、網絡時序更新報文和網絡配置報文等。
2）報文處理報文處理的優化是無線異構網絡協議棧設計的重點，對無線異構通信網絡的信號傳輸速度有重要影響。在報文處理過程中，套接字映射接口首先根據報文內容對報文分類，然后利用相應的功能模塊對報文處理。具體的報文處理流程如圖2所示。由圖2可知，網絡報文首先經過聯接套接字端口，然后根據報文內容分別進入應用層服務端口、管理功能端口和擴展端口中。應用層服務端口對報文信息進行判斷，如果報文符合應用服務信息類型，則進一步將該報文發送至應用層函數模塊中，否則將該報文舍棄；同樣，管理功能端口對報文內容進行判斷，如果報文屬于管理服務信息，則進一步發送至管理層處理函數模塊，同時舍棄不屬于該類型的報文。
3）模型定義與網絡連接在無線異構網絡的互信體系中，模型定義與網絡連接設計有重要意義。為了保障異構網絡中硬件設備與功能模塊之間的通信，網絡層連接設置需要將多種制式的通信協議整合，采用統一的連接標識符和IP節點。標識符的定義以目標節點為準，包括單向網絡連接標識符和雙向網絡連接標識符。連接標識符可以保障網絡連接的效率，提高無線異構網絡的整體性能。
2.2基于船聯網的通信網絡互信認證體系設計
本文充分利用船聯網的無線異構網絡，同時結合Wifi，ZigBee等制式的無線通信技術，設計了基于船聯網的通信網絡互信認證體系。該通信網絡互信認證體系主要分為以下3個結構層次：1）感知層：互信認證體系的感知層主要負責信息的采集，比如網絡連接請求等。本研究以ZigBee無線網絡為感知層網絡，建立信息采集的分布式無線感知層。2）控制層：該層次結構主要控制互信認證體系的信息接入和識別。3）信息層：該層主要包括信息存儲器、服務器、計算域和ZigBee節點等結構，負責互信認證體系的信息管理、存儲等功能。
3結語
近年來，船聯網技術引起了研究人員的廣泛關注。本文系統介紹了船聯網的異構網絡，并在此基礎上，結合Wifi和ZigBee無線網絡，設計和優化了船舶通信網絡的互信認證體系，并對其結構和網絡連接原理做了系統的介紹。
參考文獻：
[1]張博,朱璇,高熾揚.數字證書互信互認技術探討[J].網絡安全技術與應用,2012(9):35–37.
關鍵詞： 控制系統； 中間件； 異構通信； 通信協議
中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2012）12-11-03
Design of communication middleware and software in heterogeneous system
Huang Guanren1， Zhao Jianyong2
（1. Zhejiang Provincial Testing Institute of Electronic & Information Products， Hangzhou， Zhejiang 310012， China； 2. Hangzhou Dianzi University）
Abstract： Different industrial control systems have different communication interfaces， communication means and communication protocol， which is really inconvenient for application developpers. Middleware technologies are getting more attention as a solution to this problem. Starting with how to amalgamate heterogeneous structure of the communication protocol， based on certain theoretical and experimental research， heterogeneous communications network communication middleware solutions in industrial control systems are studied. The PLC heterogeneous communications network middleware system is designed and realized.
Key words： control system； middleware； heterogeneous communication； communication protocol
0 引言
PLC可編程邏輯控制器、DCS集散控制系統極大地推動了工業自動化的發展。然而，在采用這些控制系統的時候，出于對安全、經濟等多方面的考慮，往往會采用多個不同廠家生產的控制器。不同制造商提供的控制系統在結構設計、標準等方面自成體系，互不兼容，技術標準互不公開，這些異構的通信網絡環境由于訪問方法和機制各不相同，即通信協議各不相同，使得控制系統之間的通信連接不易實現[1-2]。
為了便捷地在不同的通信接口之間通信，更好地開發和運行異構平臺上的應用軟件，解決PC機與以嵌入式技術為基礎的控制系統之間的互通、互連和互操作問題，本文引入異構通信中間件HCM（Heterogeneous Communication Middleware）的概念，并設計了解決方案。該設計解決了異構通信網絡的互通、互連，方便了應用層用戶開發應用程序，提高了開發效率，縮短了開發周期。
1 異構通信中間件HCM總體設計
中間件技術近年來得到了廣泛地研究與實踐[3-4]，解決網絡異構問題的中間件[5-6]也是研究的熱點。根據異構通信網絡協議的需要，我們設計了異構通信中間件HCM的整體結構框架，為用戶提供了統一的數據訪問接口；完成應用層和底層以及底層和異構通信網絡間數據的傳輸和處理；提供適合各種編程模式的開放接口，并提供應用執行時的各種運行機制。
整個系統采用三層構架體系，HCM作為中間層構建在應用層和網絡層之間，它有兩個接口，分別為與應用服務器的接口（接口一）及與網絡資源實體的接口（接口二）。HCM中間件平臺的功能集包含以下主要功能模塊：協議調度模塊、通信模塊、數據處理模塊，如圖1所示。
協議調度模塊：在構建好的通信協議庫中調度適合當前通信網絡所需的通信協議。
通信模塊：包括組幀模塊（組裝讀/寫數據幀）和通信口操作模塊（讀/寫通信口）。其中組幀模塊是面向應用層的接口模塊，用來獲取應用層數據信息；通信口操作模塊是面向網絡層的接口模塊，用來根據組幀模塊的數據幀通過通信接口與通信網絡進行數據交互。
數據處理模塊：包括數據類型處理模塊、規則轉換模塊和有效驗證模塊。
2 系統各組成的研究與設計
對HCM系統的各組成部分及功能，從通信協議庫的數據結構模型、通信協議調度算法、共享內存訪問、通信線程狀態轉換、規則轉換算法幾個方面進行研究。
2.1 通信協議庫數據結構模型
對于通信協議庫ProtocodStore，可以把它看成是一片森林，ProtocodStore（Tree1，Tree2…Treei…TreeN），N≥0，森林中的每棵樹Treei（Child1，Child2，…，ChildN），N≥0，是由一個或多個子協議庫組成，按照森林的構建方法通信協議庫可以抽象為圖2所示的數據結構。
圖2中，節點A和H代表公司名，節點B、C、D代表隸屬于A的PLC類型，節點I、J代表隸屬于H的PLC類型，節點E、F、G、K、L分別代表隸屬于某個PLC型號的通信協議。
2.2 通信協議調度算法及調度模塊設計
2.2.1 協議調度算法
協議調度管理器根據應用層用戶提供的調度信息在通信協議庫中調度具體通信協議，按照先序遍歷ProtocodStore森林的算法來完成協議的調度，具體調度算法如下。
⑴ 取得調度元數據結構struct_Protocol；
⑵ 訪問ProtocodStore森林的第一棵樹的根節點A；
⑶ 先序遍歷第一棵樹Tree1中根節點的子樹森林；
⑷ 若找到Tree1中節點度為0的葉子節點符合要求則轉⑹；
⑸ 先序遍歷除去第一棵樹Tree1之后剩余的樹（Tree2…TreeN）構成的森林；
⑹ 若查找成功返回找到的葉子節點信息，否則返回NULL。
經過該算法得到圖2中所示森林中L節點的先序序列為：
ABECFDGHIKJL
2.2.2 協議調度的數學描述
定義1 設通信協議庫的所有通信協議的集合為Cprot：
Cprot={C1，C2，C3，…，CN} N≥0 ⑴
式⑴中，Ci為某個通信協議對象，對每個對象Ci的描述形式為：
Ci={Companyi，PLCTypei，CheckSumTypei，
ComInfoi，ConfirmCounti，Modei} ⑵
式⑵中的Companyi，PLCTypei，CheckSumTypei，ComInfoi，ConfirmCounti，Modei表示第i個協議對象的屬性。
定義2 設協議調度模塊調度集為：
Action={Choose，Fold} ⑶
式⑶中，動作Choose表示調度器調度通訊協議庫協議事件；動作Fold表示通信協議導入協議調度管理器事件。
定義3 通過定義1和定義2，協議庫中的單個通信協議可定義為協議集、調度和通信網絡的集合。
Mi={Ci，Actioni，CommunicationNetWorki} ⑷
式⑷中，Ci、Actioni和CommunicationNetWorki表示協議庫中的第i個通信協議、調度事件和對應于Ci的通信網絡。
通過以上三個定義描述了在HCM系統中的協議調度模塊集合。協議調度模塊主要由異構通信網絡所需的通信協議庫和協議調度器組成，協議調度模塊結構框圖如圖3所示。
2.3 共享內存訪問
共享內存作為一種進程間數據共享的方法，通過讓兩個或多個進程映射到同一個內存映射文件對象的視圖，實現不同的進程共享物理存儲器的相同頁面。當一個進程將數據寫入一個共享文件映射對象的視圖時，其他進程可以立即獲得該視圖中的數據變更情況。利用共享內存實現數據的共享訪問，能夠達到系統資源的高效利用。因此，采用共享內存訪問技術，通過HCM提供的接口ConstructReadData實現兩者之間的內存交互，如圖4所示。
在HCM中的共享內存方式不涉及內存互斥訪問的問題，是“半雙工”形式的內存共享，即：應用層動態開辟一塊內存區域通過接口ConstructReadData分配給HCM，應用層循環從該內存區域獲取信息，而HCM則通過數據處理模塊將處理好的數據添入該內存區域，從而完成應用層和中間件層的內存交互，達到數據傳遞的目的。
2.4 通信線程中三態轉換
在通信線程中涉及三個狀態間的轉換關系，分別為讀數據狀態、寫數據狀態以及空閑狀態。三者之間的轉換關系如圖5所示。
讀/寫狀態是在進行數據交互時的狀態，由于寫數據的優先級最高，所以無論是處于讀狀態還是空閑狀態，一旦寫數據事件產生，要立即轉為寫狀態。通訊時，若接收到有效命令，則根據具體協議進行譯碼，執行相應操作，并對命令做出響應；若檢查到錯誤，則說明接收字符不正確，予以丟棄，并保持通信口為接收狀態，開始下一次接收操作。設置空閑狀態的目的是為了釋放內存占用資源，防止產生資源獨占。在大多數情況下為讀數據狀態和空閑狀態間的轉換，只有在用戶傳遞寫數據時才發生讀狀態和寫狀態或空閑狀態和寫狀態間的狀態轉換關系。
2.5 HCM通信模塊設計實現
通信模塊在整個中間件系統中是一個交互層，包括與上層應用層的接口、與下層網絡層的接口。應用層需要讀寫數據時通過該模塊的應用層接口將讀寫指令傳遞給組幀處理器。處理器根據用戶給出的指令進行相應處理，處理后再通過該模塊與網絡層的接口進行通信，通信成功后得到需要的數據并交由數據處理模塊進行數據處理。
由于在通信過程中不同的通信協議（如波特率等）和應用環境會影響到系統運行速度，如果采用單線程來完成數據處理和通信等功能，系統整體響應速度會很慢。因此，采用異步多線程的處理方案，組幀模塊和通信口模塊分別采用各自獨立線程完成數據幀的組裝和與通信網絡的數據交互。通信操作時的獨立線程方式，可以減少系統的閑置時間，提高通信口的吞吐能力。
2.6 數據處理模塊的設計實現
數據處理模塊主要負責對通信得到的數據進行分析處理，包括數據有效性驗證、數據類型處理、規則轉換處理三個子模塊，如圖6所示。
⑴ 有效性驗證模塊，目的是為了獲得通信網絡中正確的數據信息，包括通信站號、數據字節個數、數據校驗等有效性驗證。如果驗證通過則進行數據類型和規則轉換的處理，如果有一項驗證失敗則整幀數據均丟棄。
⑵ 數據類型處理模塊，數據的基本類型包括：位（BIT）類型、字節（BYTE）類型、字（WORD）類型、雙字（DWORD）類型、浮點數（FLOAT）類型。
⑶ 規則轉換模塊，目的是對⑴和⑵處理后的數據按照不同的規則進行數據轉換，如果不需要轉換則將數據直接傳遞給應用層。數據處理時根據特定通信協議進行設置，對接收數據按照不同協議語法格式進行檢查和提取，包括數據有效性檢查、數據類型處理、轉換規則處理等操作。數據處理結束后，動態刷新接收緩沖區中的數據，該緩沖區與應用層實現內存共享。
3 系統仿真和測試
為了測試HCM系統的穩定性、可靠性等性能，通過建立仿真環境來進行性能測試和數據驗證。測試過程中仿真了西門子S7-200、三菱FX1N、歐姆龍CPM2A三種型號的PLC構成的異構通信網絡環境，在PC端生成對應的HCM系統并設計了應用層界面下載到Windows CE中運行，PC機模擬PLC運行環境。通過測試異構環境及通信數據，驗證了HCM系統的穩定性和可靠性。
參考文獻：
[1] Li Xiaoming， Li DongXiao. Protocol conversion of plant control
system consisted of different type PLCs[J].IEEE Trans on Software Engineering，2002.2：1509-1512
[2] 李男，黃永忠，陳海勇.一種嵌入式系統通信中間件的設計[J].微計算
機信息，2006.22（1-2）：48-50
[3] Richard Soley and the OMG Staff Strategy Group. Model Driven
Architecture：OMG White Paper Draft 3.2[EB/OL].http：///mda，2000，Nov 27th.
[4] 楊放春，龍湘明，趙耀.異構網絡中間件與開發式API技術[M].北京郵
電大學出版社，2007.
[5] Richard E. Schantz，Douglas C. Schmidt.Middleware for Distributed
Systems： Evolving the common Structure for Network-Centric Applications[M]. Chapter in The Encyclopedia of Software Engineering. John Wiley & Sons，2001.
關鍵詞：網絡管理；通信監控；信息數據庫
中圖分類號：TN915.853 文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2012）03－0032－02
1 通信監控功能分析
通信網絡的安全是保證通信網絡正常工作、提供服務的重要基礎系統，而網絡安全則涵蓋了多種需求與多層保護，需要解決多領域問題。因此一種規范化、思路清晰的控制方法是保證通信網絡安全的重要基礎，并以此解決層次性與多樣性的問題。針對這樣的需求，通信監控系統功能就需要為客戶創造一個相對安全的空間環境，即利用一個維度的映射來針對某類問題的安全需求，用空間中的映射點來針對某一個安全規則；用空間中的點集與子空間來映射用戶的安全規則集合。此種思路就是從安全空間的角度出發，定義一個相對完善且易于擴展的安全體系，構成一個涵蓋用戶與內容相對安全的不同層次上的安全性定義接口。并具備以下功能：對訪問者進行歸類處理，將某些特定的IP歸結起來，定義統一的安全規則；在安全監控中應考慮到對時間的限定，即對多級的時間單位進行規則定義；傳輸文件的結構體變量定義應涵蓋所有的文件。
2 INMS數據庫構成與管理模式
所謂的INMS就是管理信息數據庫，是建立在大型的商務數據庫的基礎上的，利用商用數據的性價比優勢和其可靠性，保證網絡管理監控系統處在較高的水平上。INMS本身沒有直接采用關系表的措施，而是以關系表為基礎建立一個面對數據管理的模式，以此為通信網絡提供一個智能化信息管理庫，此管理庫包括：管理信息樹方式的對象組織結構、互分方式的對象標識系統、對象關系、系統對象屬性、對象應用信息等。對象信息樹描述的是關于管理對象的組成、分類、結構的內容。通過信息樹可以方便的對屬性進行調用，對象的名稱、編號等數據將一目了然。通信網絡中對象為通信設備，則可以對設備的組成參數、結構等信息通過信息樹的形式描述出來。對象如果為電路、網絡等邏輯網元，則可以進一步描述其組成。此時INMS就可將通信網絡中的單元數據組織起來并實現系統化管理，這就形成了一個對象數據庫。
MIB數據管理形式實現了多種類型的對象之間的關系管理，如：繼承、派生、包含、復接、備份、對象與對象之間的關系等，實現了對網絡單元的組織，可以很好的描述通信網絡中各種物理單元與邏輯單元。利用MIB可以對管理對象的編號進行分點的長度擴充，這種方式的標示與信息樹相互結合，這樣就可以保證整個管理系統的擴展性。
3 通信監控系統功能的實用化與INMS的應用
3.1 監控系統實用化
在通信監控系統中如果設備不能百分百的完成任務，則監控系統就會認為設備處于故障狀態。如果業務模塊不能完成，其業務模塊故障。如果業務模塊之間存在互為備份的關系，其中任何一個設備故障都不能影響設備的功能性，只有當所有的模塊都出現故障時才能影響業務功能實現，因此，可以利用系統備份的關系來計算與分析網絡狀態，此時就會形成一個特定的模式，即設備處于沒有故障但是某些業務模塊則處于故障狀態，此時就需要對故障進行檢測與分析。
系統對對象應進行分區，否則在計算與分析的時候就會出現錯誤。實現分區定義的方法有兩種，基本業務對象與綜合業務對象，所有基本業務模塊都是從基本業務對象派生，所有綜合業務模塊都是從綜合業務對象派生。典型的E1端口作為基本業務模塊，E1卡是綜合模塊。網絡管理服務器在計算故障狀態時對基本業務與綜合業務模塊采用不同的計算方式，對基本業務模塊故障狀態利用人工與設備進行設置；綜合業務模塊的故障狀態則是計算得出，計算的準則為累加子對象的當前故障業務數量，得到其自身的當前故障業務數量值，如果此時為零，則沒有故障，否則為故障；另外也可設置一個綜合業務模塊的故障狀態為故障，將此作為遍歷綜合業務模塊為根的子樹，設置每一個基本業務模塊的故障為“故障”，然后從下而上的推算這個系統的對象樹的狀態。這就使得通信監控系統的功能得以進入到實用化。
3.2 INMS監控的應用
系統建模，主要創建的是對象的分類、對象類的組成、結構以及對象的屬性與數據類型。MIB提供的是對象的繼承，各種對象都可看作是一對象繼承相同的屬性。這樣對象組就會更加的合理，方便統計計算。對象建模軟件復雜建立起通信設備的信息模型，同時通過信息建模來完成對通信網絡設備單元的信息采集并形成數據庫。另外，利用軟件工具完成對數控的管理，包括對單元的創建、修改、維護、調用，并通過MIB工具添加各種設備的屬性，并形成準確數據，幫助管理。
4 結束語
通信監控網絡需要對多元化的業務功能進行監控，因此需要建立一個與之緊密聯系的管理型數據庫對其運行信息進行管理與監督，所以利用信息管理思路并將其實用化，并以此對故障進行分析計算，保證了系統安全。
參考文獻：
［1］伍淳華，王樅，左申正.智能目的地選擇服務系統的設計與實現［J］.微電子學與計算機，2007（12）.
［2］薛麗敏，陸小龍，劉春生.一種網絡監控實現方案研究［J］.現代電子技術，2007（18）.
［3］何光明，胡方明.基于Internet的網絡監控信息系統［J］.現代電子技術，2005（05）.
The Functional and Practical Method of Communication
Monitoring System and the Application of INMS Monitoring System
Tian Jun
【關鍵詞】 通信網絡協議 形式化方法 協議要素 描述技術
一、前言
隨著計算機網絡技術的不斷發展及廣泛應用，新一代的通信網絡逐漸向著數字化、智能化和個人化發展，網絡所提供的服務也開始由傳統的通信服務逐漸向信息服務轉變。隨著軟件的不斷增多，結構越來越復雜，通信網絡協議也面臨著越來越多的困難。與此同時，網絡系統在空間分布性、不穩定性及多樣性方面表現出來的復雜性對通信網絡協議的完整性、正確性、可靠性及標準化都提出了更高的要求。伴隨著通信網絡協議開發成本的增加，市場競爭的周期開始縮短，在通信網絡協議的開發和設計上采用協議工程技術和方法，并有效實現通信網絡設計合使用過程的規范化和自動化，成為當前通信網絡協議開發課題中的熱點及難點問題。本文就圍繞著通信網絡協議開發的形式化方法進行探究。
二、網絡協議的要素分析
能夠確保計算機網絡順利進行數據通信的通信網絡協議，其要素主要包括以下幾點：第一，網絡協議所能提供的服務；第二，網絡協議運行環境的假設；第三，實現網絡協議的詞匯信息及對每個詞匯信息進行的編碼；第四，控制消息保持一致性的規則。
能夠在計算機之間實現網絡數據通信自動化的協議，一般來說都是很復雜的，針對這種復雜的問題，采用分層結構來理解網路協議，具有重要作用。其中，“七層”協議結構模型是當前網絡協議中的標準結構，是網絡協議開發的基礎。
三、網絡協議形式化方法、形式化模型及描述
網絡協議形式化方法是采用數學方法對目標軟件的系統性質進行描述的一種技術方法。通過使用數學符號及數學法則就目標軟件系統的結構來進行綜合分析，研究，為網絡協議的開發和驗證提供一個利于發現目標軟件和系統需求不完整性、不一致性等問題的框架。網絡協議的形式化方法主要還是通過形式描述技術，即FDT技術來獲得支持，形式化方法描述與模型技術及形式描述語言息息相關。
網絡協議的形式化模式，其核心技術就是對協議進行分析和設計。形式化模型主要有以下幾種：第一，有限狀態機模型。這種模型主要在有限狀態集、輸入集和轉移規則集，其中，有限狀態集一般用于對系統不同狀態進行描述；輸入集則對系統接受的不同信息進行表征；狀態轉移規則集則主要是對表述系統在接受不同輸入時，轉移到下一個狀態的規則。第二，Petri網模型，此種模型是適用于并發、異步及分布式系統描述和分析的數學工具，是目前網絡協議中的典型模型之一，具有靜態結構和動態行為機制。第三，協議時態邏輯模型，此種模型在時間信息的事件、狀態及其關系命題中予以應用，對標識系統中的個體常量、定義變量等進行表達，進而對協議進行描述。
四、SDL
SDL產生于1976年，是由ITU-T發展的一種FDT，它是一種基于有限狀態機建立的數學模型，用于事件驅動、實時和通信系統的描述語言。其形式化方法主要是作為對開發結果進行驗證、測試的基礎，為設計和應用人員提供交流的途徑，進而為開發者提供一種分析、設計的方法。SDL著重從全局的視角來對系統結構進行描述，對系統中哪些是由子系統構成，各子系統之間如何相互作用等進行描述，進而遞歸式的對各子系統功能和結構進行描述。
SDL分為圖形和文本兩種形式，對系統功能進行說明，并對系統內部結構行為進行描述。純文本表示更容易被計算機處理；而圖形表示則更直觀，利于進行可視化建模。SDL對一種層次結構來進行描述說明，其結構和功能并明確劃分，功能塊之間通過信道相連；同時，各個功能塊還可以分為子功能塊或進程。SDL對一些基本數據類型和操作以及對構造新的類型進行了定義，因此可以用于系統設計和實現。對SDL的優缺點而言，SDL能夠通過全局視角，遞歸式的對各子系統功能及結構進行描述，并對硬件系統和其他各種人造或非人造系統進行描述。與此同時，SDL也具有一定的缺點，例如，SDL不適用于對需要大量進程的緊密協作，不能對并行處理和應用進行很好的處理；不能適應所有類型的實時系統等。
五、LOTOS
LOTOS產生于1989年，是用于詳細說明和通信系統的描述技術標準形式，適應協議工程、分布處理及并行處理技術的要求，進而形成的規范語言，充分引入抽象的數據類型，對進程行為及交互作用進行描述。LOTOS主要是針對分布式的開放系統規范，尤其對開放式系統連接計算機網絡架構的服務與協定，進行形式化的技術描述。LOTOS被用來對系統中事件發生順序來建立運作模式，通過衍生自過程的運作模式和引入抽象數據形態結構來分析，提供對特定抽象數據形態的對等描述。LOTOS中的一個系統可以當做多個相互通信的進程；同時，這些進程又可以由多個子進程構成，進行一個規范的層次結構。一個進程通過門徑和內部行為的時序關系來進行交互和定義；兩個進程通過一個門徑，可以對數值進行匹配，行程三種交互作用，這種進程行為為表達式描述。
六、ESTELLE
ESTELLE開始于1981年，由ISO發起，在1989年被批準為國際ISO標準，能夠實現完整、一致、簡練的描述分布，并對信息進行處理。ESTELLE使用的是Pascal語法和數據類型，基于擴展的通信有限狀態機理論，在事件驅動行為建模中進行數據處理方面，能夠準確描述并信息系統，因此，特別適合用于通信協議。ESTELLE是有許多相互通信的模塊分層構成的系統，在每一級別中可以有多個模塊，同時，每個模塊和子模塊中，都能通過通道以異步方式或凄然模塊進行通信，而通道則是在兩個實體之間相互傳送的結構化雙向路由。其本元素為模塊，由模塊頭和模塊體組成。其中，模塊頭被定義為外部交互點和輸出變量。模塊體則被定義為三個部分，即初始化部分，說明部分和躍遷部分。根據模塊中是否包含狀態變遷，可以分為三種類型，即活躍模塊。目前，在ESTELLE中，已經開發看多個用于設計、調試、測試的工具，形成了一套完整的ESTELLE開發工具套。ESTELLE與SDL的擴展基本一致，但在某些概念上有所不同，ESTELLE擴展主要體現在：用變量和變量型的表示狀態空間不一樣；所用參數表示交互的方式不一樣；操作與變遷相聯系的方式也不一樣。ESTELLE大部分主要集中在對ISO的應用協議進行描述。
七、Petri網
Petri網是在1962年，德國的Carl Adam Petri的博士論文中提出，是使用網狀結構模擬通信系統，研究信息系統及其相互關系的數學模型，用于并發和分布系統行為描述的建模技術，目前，Petri網還沒有明確的國際標準，但已經在分布式系統和通信協議的相關驗證機性能分析反面得到了廣泛應用。PN是對某一個系統狀態及變化所提供的圖形表達方式，通過可視描述功能，能夠對模擬系統的動態和活動行為進行標記。一組通信實體能夠被描述為單一的或相互通信的Petri網模型，由位置和躍遷表示通道實現，網絡的動態特征，例如控制和數據流等由標記進行分布描述。為了適應不同協議的需求，Petri模型逐漸擴展到多個模型系統。近年來，Petri網技術得到了極大發展，各種網系統被開發，例如，條件/事件網，變遷網，有色網等，這些網絡協同的開發對復雜系統的建模能力實現了很大的擴展作用。
Petri網對系統結構能夠較好的描述，對系統中并發、同步、沖突及順序等關系，可以用圖形等來表示組合模型，更具有直觀、易懂和易用的優勢。Petri網具有嚴格定義的數學對象，具備完善的數學理論為基礎。Petri網作為系統建模的工具，在系統設計和分析中，著眼于系統發生的變化，以及變化發生的條件和影響。因此，從組織結構的角度來看，其模擬系統不涉及系統所依賴的物理和化學原理；精確描述系統中事件的依賴關系與不依賴關系，這是事件之間的客觀存在，也不依賴與觀察的關系；Petri網還具有與應用環境無關的動態行為，作為可獨立的研究對象，且Petri網可以在具有不同應用領域中得到不同的解釋，進而起到溝通不同領域間橋梁的作用和效果。
八、結束語
形式化方法被用于描述復雜的系統，對通信系統的描述、實現和測試均變得十分容易，對此，在通信網絡協議的開發設計中，就應該積極采用一些形式化的方法，在網絡協議開發和使用效率及降低開發成本上做出貢獻。
綜上所述，通過對形式化方法在建模、驗證及性能分析方面的比較，在對某些性質或協議工程的某些階段的工作的秒速比較好，而在其他階段和方面則表現出一些缺陷。例如，SDL在分析技術方面較為缺乏，LOTOS對于所描述的協議抽象性級別比較高，Petri網則在復雜語義和時序方面進行擴展的描述到具體實現的差距較大。由此可見，通信網絡協議開發的形式化方法多有不同，尚沒有一個完全泛用型的方法。因此，在對通信網絡協議進行開發時就要在關鍵過程中引入形式化方法。
參考文獻
[1]魯來鳳，吳振強，馬建峰.基于PCL的改進型Helsinki協議的形式化分析[J].華中科技大學學報（自然科學版），2011（4）：34-36
[2]王惠斌.安全認證協議的設計與分析[D].信息工程大學，2010.11：111-113
[3]羅軍舟.從Petri網到形式描述技術和協議工程.軟件學報，2000，11（5）：606-615
