前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的通信網的定義主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
近年來,數據泄漏事件層出不窮,2011年3月,谷歌郵箱爆發大規模的用戶數據泄漏事件,大約15萬Gmail用戶所有郵件被刪,部分用戶賬戶被重置。2013年3月,Evernote遭到黑客入侵,用戶名、用戶郵箱地址及加密后的密碼等信息被黑客竊取,Evernote還因此迫使約5000萬名用戶重置密碼。敏感信息的丟失給用戶和企業帶來了巨大的損失,因此保護敏感信息的機密性和完整性是研究者急需解決的問題。針對主機中敏感信息的保護,研究者作了如下研究。
1)自主訪問控制(Discretionary Access Control, DAC)與強制訪問控制(Mandatory Access Control, MAC)。訪問控制是保護用戶數據隱私性的常用手段之一,主要通過訪問權限控制來實現對系統信息和資源的保護,防止非授權的訪問。傳統的訪問控制機制主要分為自主訪問控制(Discretionary Access Control, DAC)和強制訪問控制(Mandatory Access Control, MAC)[1]。經典的訪問控制模型,如BLP(BellLaPudula)[2]、Biba模型都具有各自的優缺點。BLP模型有效解決了信息機密性的問題,卻忽略了信息的完整性。而Biba模型在完整性標簽的確認上相對困難,其分類和分級沒有相應的標準支持,在保護數據一致性方面不充分。另外,BLP[2]模型、Biba模型的訪問控制粒度都是用戶級,粒度較粗。
2)信息流控制(Information Flow Control, IFC)與非集中式信息流控制(Decentralized Information Flow Control, DIFC)。為了解決經典訪問控制模型對數據隱私性保護粒度過粗的問題,研究者提出了信息流控制(Information Flow Control, IFC)模型[3],但其采用的是集中式的授權和控制策略,靈活性較低;非集中式信息流控制(Decentralized Information Flow Control, DIFC)[1]機制是基于IFC提出的,它摒棄了IFC集中式的授權和控制,由分散的數據所有者控制。數據所有者以標簽的方式設置數據的安全級和完整級,并利用可信程序將對數據進行操作的權力下放給其他程序,根據訪問控制規則對數據流進行仲裁,攔截不安全的數據流,放行安全的數據流并更新數據流涉及的數據和程序的安全狀態。
信息的泄漏不只發生在主機,網絡中敏感信息泄漏的問題同樣嚴重。但是傳統的信息流控制在網絡中并沒有像在主機中那樣快速發展,大多采用單一的防火墻策略,缺乏可控性與靈活性。造成這種現象的主要原因在于網絡主客體定義的困難性以及網絡與主機系統的自治性。例如傳統網絡控制代碼與轉發信息都存放在交換機等設備中,開發者無法靈活地對信息流進行監控。
近幾年軟件定義網絡(Software Defined Network, SDN)技術的出現,為更好地實現敏感信息流控制提供了良好契機。SDN的設計理念是將網絡的控制平面與數據轉發平面進行分離,邏輯上集中的控制平面能夠支持網絡資源的靈活調度,靈活的開放接口能夠支持網絡能力的按需調用,并實現可編程化控制,支持網絡業務的創新。SDN的眾多優點促使其迅速發展,眾多企業與機構參與了對SDN的研究,并構建了商業網絡,其中最著名的是Google的B4網絡[4]。基于SDN,研究者可以利用靈活的控制策略實現對敏感信息的監控。
以上研究在一定程度上實現了對敏感信息的監控,然而主機端和網絡端敏感信息的監控是相對獨立的,并沒有形成一體化的監控系統,例如:主機端可以利用DIFC監控文件、進程等信息,當發送機密文件到網絡的時候,卻不得不放棄這些信息的機密性,而在網絡信息流流向主機時,信息流所攜帶的敏感性同樣遭到拋棄,這是不可以接受的。
針對以上問題,本文提出了一種基于SDN的非集中式信息流控制系統——SDIFC(design framework of DIFC system based on Software Defined Network),較好地實現了敏感信息的全局監控。
軟件定義網絡在最初的設計階段,其目的并非提升網絡運營商的通信水平,而主要是為了依靠控制進而和轉發面實施分離,能夠提供可以編制程序的網絡水平的開放應用,并且能夠提升相關應用給予網絡資源操控的管理控制水平[2]。也因此,軟件定義網絡引在通信網絡中擁有不同程度的優勢與劣勢。軟件定義網絡在通信網絡中的應用優勢主要涵括四點:第一,依靠軟件定義網絡與OpenFlow引入完成導航,破除了傳統意義上的網絡設備呈現出的垂直整合(VerticalIntegration)進而完成了對網絡的軟件及硬件的分離工作。第二,依靠控制面進行統一化與虛擬化,一方面能夠簡化信息技術運維,從而減少信息技術運維中所需要的成本。另一方面,方便服務器維護與管理,便于和相關應用協同使用。第三,依靠軟件控制層開源,能夠提供給用戶個性化,風格化的軟件定制服務,加快新業務的創新時間,從而減少新業務在進行部署之后的完成周期,進一步增強市場競爭力。第四,按照產業連接的結構視角而言,網絡一旦實施開放處理能夠吸引更加廣泛的團體進行共同參與,隨著這些參與者的加入,也能夠進一步的降低總體成本及網絡建設中的運營成本。
二、SDN網絡存在的不足
現階段SDN網絡和OpenFlow發展勢頭十分迅猛,但若要應用于高規模,成熟期的商業運營中仍然存有一定的差距,其存在的典型不足有幾點:第一,SDN的核心主要是讓網絡和應用相互結合并產生關聯,換言之便是需要利用網絡資源、數據轉發等低端網絡要和其使用標準無縫連接,完全匹配,網絡才可以完成按需服務。但是如今SDN在此方面的技術完善與研究仍處于滯后階段,諸多研究范圍仍然停留于網絡控制與數據轉發的接口協議中,例如聯合OpenFlow;第二,SDN網絡集中系統依然保留替代方案,當前網管系統依靠升級開發,可以完成對底層網絡設備的控制;第三,從安全性的視角而言,集中化網絡控制不可避免的存在單點失效的可能,倘若一旦其控制系統功能遭遇攻擊,則會引起整個網絡功能的喪失。
三、結束語
關鍵詞:信息融合;移動通信;網絡優化分析
1、引言
在移動通信網絡工作中,路測是優化過程中非常重要的日常工作,即通過路測以及分析方式的應用對網絡當中存在的問題進行發現,并在分析結果的基礎上對網絡質量優化的方案與方式進行制定與改進。而就現有系統而言,其在應用中僅僅能夠提供二維地圖信息,因網絡地理環境信息方面支持的缺乏,使其在分析結果方面存在較大的誤差,并因此對優化方案的成效產生影響。為了能夠實現該問題的解決,GoogleEarth可以說是一個較好的切入點,該軟件能夠以迅速、便利的方式實現地球上任一點的定位,并在定位后實現目標地理環境信息的返回,其提供的全球地貌影像能夠在生成三維視圖的情況下根據實際需求進行旋轉,以此實現不同視角的提供。有效分辨率為30m左右,而對于著名風景區以及大城市,還將提供更高精度的影像,為1m左右,而對于我國地級城市以及縣級市,精度則在5m左右。正是考慮到其所具有的開放性以及高精度特征,在本文中,將在同GoogleEarth進行結合的基礎上實現系統設計,并對通信質量數據以及網絡質量分析進行集成,以此形成具有集成特征的可視化網絡優化系統。
2、系統結構與實現
在GoogleEarth中,具有特定的嵌入式工件,該工件能夠實現地理環境信息瀏覽功能同系統的集成,并通過Hook以及API方式的應用同現有路測軟件實現交互,進而實現兩者間的信息融合。在該系統中,其主要包括有強大部分:第一部分即以KML為模型的無線網絡以及基站環境查詢表示模塊,不僅在其中具有不同三維地貌圖以及影像要素,且能夠實現相關數據的實時更新。第二部分即COMPI接口為基礎上對地理環境信息瀏覽操作以及在三維環境中回放功能的提供,且在回放過程中提供視距、縮放以視角等方面的調整。
2.1無線網絡地理信息定義
在客觀世界當中,不同復雜的地理對象都能夠將其抽閑為點線面等幾何類型,在GoogleEarth當中,即通過抽象元素的方式對集中最為基本的幾何元素進行了定義,包括有點、線、多邊形以及三位模型等,同時也能夠對不同形態的幾何圖形進行聚合,以此實現更為復雜幾何實體的定義。在該系統中,其應用到的KML模型定義元素有:第一,placemar元素,對單個的地理對象進行定義;第二,Point定義點對象,在不同元素中,都具有單獨Coordinates元素的包括;第三,Polygon對多邊形對象進行定義,主要是對連接的平面表示。根據面域間包含關系的不同,可以將其分為有島以及無島面域,且不同多邊形對象具有特定元素定義;第四,LinearRing能夠對環對象進行定義,即是對線性閉合環的表示,其由一序列坐標組成直線段進行連接而形成;第五,Coordinates是對坐標序列對的定義,在一個地理坐標中,包括有高度以及經緯度這三個值。
2.2信息融合過程
在信息融合過程中,主要以GPS數據值的方式關聯GoogleEarth所提供的地理數據以及網絡路測數據,在地理環境中,其中存在的GPS數據值為自定義、預先計算生成的,而路測數據當中的數據值則為動態提取,并根據軟件定義數據格式實現GPS數據經緯度至的計算。具體機制方面,為了能夠對用戶在現有系統操作習慣進行遵循,在信息融合實現過程中,即對Hook以及API技術進行了應用,在此過程中,并不需要對現有的路測軟件進行更改,也不需要對額外的操作流程以及步驟進行增加。API注入方面,即通過系統動態鏈接庫函數調用實現攔截,以此對軟件目前即將加載分析的數據文件名進行獲取。在完成文件名獲取后,即對其數據內容進行讀取,根據NMEA協議對其中對應的GPS值進行提取,包括有經緯度以及高度等,在形成KML文件后將其倒入系統初始化,對其衛星影像資料以及位置進行緩存處理。Hook技術方面,其功能即是對現有路測軟件當中的鼠標操作事件進行記錄,以此對用戶對路測軟件的操作進行獲取,并形成對GoogleEarth的操作控制,進而完成地理環境信息以及地理位置變化的顯示。具體流程方面,當將路測數據導入到路測軟件后,系統將在獲得數據文件名后將其導入到其中,從中對相應的GPS數據值進行提取,且同系統預先以KML為定義的環境信息相結合,并形成網絡地理信息文件,通過該文件的應用,即能夠對GoogleEarth形成驅動,做好相應地理環境信息的讀取并在窗口當中顯示。而當用戶對路測軟件實際操縱時,也將根據截取到的事件對系統形成驅動,即對信息的更新進行完成。
3、系統應用
3.1網絡通信質量可視化
在該系統中,不僅能夠對存在的實時路測數據值進行查看,且能夠從窗口當中了解到以三維圖形所展示的地理環境信息,即在實現實際地理地貌觀察的同時做好路測軌跡信息的掌握,這部分信息在三維圖當中以紅色線形表示,而線上的方塊即表示目前所處的測量位置。
3.2基站可視化管理
在GoogleEarth為基礎的標簽功能中對所轄境內基站數據的顯示、分析以及修改等功能提供支持。在實際應用中,系統將能夠對用戶投訴數據實現實時的可視化管理,并在顯示信息后將其集成到網絡分析系統當中。在具體分析中,即能夠做好目前基站所轄網絡相關信息的隨時查看,在對相關數據自動接收的情況下實現更新操作的接收與更新。
4、結束語
在上文中,我們對基于信息融合的移動通信網絡優化分析系統進行了一定的研究,在將地理環境瀏覽以及路測回放功能集成到其中的基礎上對系統同路測軟件的交互進行實現,通過該系統的建立,則能夠為工作開展提供了可視化的質量分析以及數據的可視化管理,具有較好的應用價值。
作者:王雷 單位:中建三局集團有限公司
參考文獻
[1]通信網絡優化及其安全分析[J].徐大平.信息安全與技術.2015(01)
[2]淺析通信網絡優化與安全[J].王旭東,陳璐.網絡安全技術與應用.2014(06)
關鍵詞:軟件定義網絡;虛擬化;OpenFlow
一、SDN關鍵技術
(一)SDN概念。SDN(Software Defined Network),即軟件定義網絡的簡稱,最早是由美國斯坦福大學Clean Slate研究組提出的一種新型網絡創新架構,其核心技術OpenFlow通過路由控制和數據轉發相分離,對網絡流量的控制更加靈活,為核心網絡及應用的創新提供了良好的平臺,改變了現有的網絡架構,實現了網絡和業務的可編程[2]。
(二)SDN體系結構。SDN是一種新型的網絡架構,簡化了網絡操作,將網絡控制與物理網絡拓撲分離,抽象了底層物理網絡拓撲結構,擺脫了硬件對網絡架構的限制,提供了一個可編程、更靈活、更智能的網絡。如圖1所示,SDN體系架構由以下部分構成:(1)業務層:包括各種不同的業務和應用。
(2)控制層:提供智能化的網絡控制,主要負責處理數據資源的編排,維護網絡拓撲、狀態信息等。(3)轉發層:提供網絡轉發能力,負責基于流表的數據處理、轉發和狀態收集[3]。
(三) OpenFlow。OpenFlow是實現SDN架構的一種可行機制。其實現的核心要素是在網絡要素和SDN控制器之間使用OpenFlow協議,然后再用一個SDN控制器來設計交換機的數據轉換。基于控制和承載分離的思想,邏輯上集中化的網絡控制器和分布式轉發設備之間采用OpenFlow協議通信,控制器實現網絡控制平面的功能,并將轉發表下發到轉發設備[4]。
二、SDN通信網絡技術的現狀
電力光通信網絡主要提供的是電力通信通道的基礎服務,目前的核心技術是SDH/MSTP,個別單位已經使用了WDM /OTN技術。組網模式大多以一般的SDG環網模式為主,環間業務的調整則主要利用大節點間設施支路轉接。承載業務分型主要有變電站自動化系統、調度系統、會議電視、辦公自動化等等。因為當前電力光通信網絡設備類型較多,且不同設備其組網的獨立性較強,無法進行統一的管理與調度。再加上不同通信網絡設施的軟硬件集中性較高,使其形成一個較為密閉的系統。
三、SDN 引入對通信網絡的影響
軟件定義網絡在最初的設計階段,其目的主要是為了依靠控制進而和轉發面實施分離,能夠提供可以編制程序的網絡水平的開放應用,并且能夠提升相關應用給予網絡資源操控的管理控制水平。 軟件定義網絡在通信網絡中的應用優勢主要涵括四點:第一,依靠軟件定義網絡與OpenFlow 引入完成導航,破除了傳統意義上的網絡設備呈現出的垂直整合(Vertical Integration)進而完成了對網絡的軟件及硬件的分離工作。第二,依靠控制面進行統一化與虛擬化,一方面能夠簡化信息技術運維,從而減少信息技術運維中所需要的成本。另一方面,方便服務器維護與管理,便于和相關應用協同使用。第三,依靠軟件控制層開源,能夠提供給用戶個性化,風格化的軟件定制服務,加快新業務的創新時間,從而減少新業務在進行部署之后的完成周期,進一步增強市場競爭力。第四,按照產業連接的結構視角而言,網絡一旦實施開放處理能夠吸引更加廣泛的團體進行共同參與,隨著這些參與者的加入,也能夠進一步的降低總體成本及網絡建設中的運營成本。
四、SDN技術的應用
(一)支撐云計算的數據中心虛擬化聯網。數據中心網絡是一個局域性的二層網絡,傳統網絡技術已不能滿足云計算的需求,為SDN應用提供了機會。由于數據中心網絡是一個自治的局部網絡,因此可以應用SDN技術,發揮其集中控制優勢。通過統一各二層交換機的網管接口可以實現集中拓撲探測,自動發現虛擬機間的二層連接群組關系,實現虛擬局域網VLAN的自動構建,做到虛擬機遷移過程中的動態組網,并保持IP地址不變。所需的“原路返回”功能可以在OpenFlow交換機上編程實現,而無需進行硬件升級。防火墻、QoS等作為SDN應用程序,可以在虛擬機組網路徑上實現動態插入。
采用SDN技術后,很容易通過編程方式實現設置遠端節點的IP地址、兩端哪些VLAN要相互聯結,自動建立三層隧道,并在三層隧道虛擬接口上開啟二層交換模式。既不需要升級網絡硬件,又提高了跨數據中心組網性能。在數據中心組網中的應用,是SDN最成功的一種應用。這是由于有兩個有利條件:一是數據中心網絡是局部性的,且vSwitch原就是純軟件實現的;二是可將虛擬機組網服務融合在云計算商務模式中,從而避免單獨銷售SDN業務。
(二)無線網絡中的應用。利用OpenFlow控制技術對無線移動網絡進行高效、靈活的網絡管理,是其提出之初就有的基本設想。NEC公司則在移動網絡中加以具體實現和應用,它基于SDN集中控制器監控各種無線信道質量和負載狀況,可在多種移動通信方式間實現動態切換,提高終端用戶的服務質量。此外,還利用OpenFlow智能流量管理功能對移動回傳網絡進行節能管理,在通信量相對較少的夜晚時段可以匯集網絡路徑,關閉多余的無線中轉站點的電源,從而節省能源。
瑞典Karlstad大學等基于SDN和OpenFlow提出了云化無線局域網CloudMAC,通過讓無線接入點(AP)僅具有MAC幀轉發功能,而將認證、MAC幀處理等功能上移到SDN集中控制器,可以方便地實現AP間無縫切換、跨層地靈巧躲避AP間信號干擾、不改變AP硬件僅靠軟件升級就能部署新組網功能等應用,如圖4所示。中部瑞典大學的研究人員認為OpenFlow簡化節點分組轉發行為的特點適合傳感器節點能力受限的情況。目前傳感器網絡采用自組織聯網的方式,全網流量路由難以整體優化,端到端通信的可靠性也不高。通過在傳感器節點中增加流量感知和上報能力,網絡集中控制器能夠獲取全網流量矩陣,識別流量中繼關鍵節點,調節全網流量聚合路徑,提高端到端通信的可靠性。
(三)SDN的商業應用。互聯網企業開始商用。Google在其內部全部部署OpenFlow,給出了具有說服力的商用案例。國內互聯網公司也在致力于SDN開發工作,騰訊、阿里巴巴、新浪等其他幾家國內互聯網巨頭也都已經對SDN進行了相關研究。電信運營商開始試驗。相對于互聯網企業,運營商(ISP)則更多地對SDN持謹慎態度。國外電信運營商充分利用SDN在數據中心建設方面的獨特優勢,例如NTT DoCoMo、Verizon等電信運營商正在著手利用OpenFlow協議構建全新的數據中心網絡架構。中國電信也開始對SDN做小規模試驗。
參考文獻:
[1]鄭毅等..SDN的特征、發展現狀及趨勢[J].電信科學,2013(09)
[2]侯文雷.SDN技術在傳送網中的應用分析[J].中國新通信,2015(07).
關鍵詞:通信網絡;安全;數據
Computer Communications Security
Jin Xiaoguang
(PLA Equipment Command&Technology College,Education&Security Division,Beijing101416,China)
Abstract:The interpretation of the computer network communication technology and network security-related concepts,the importance of network security and some characteristics of computer networks,put forward the corresponding security measures,the issue for further research laid the foundation of computer communications.
Keywords:Communication network;Security;Data
隨著我國經濟建設的迅速發展,現代社會人們對計算機通信網絡的依賴越來越多,工程施工、信息管理、安全監控等系統的運行也越來越依賴計算機通信網絡。不論是廣域網還是局域網,不管是有線網還是無線網,都將成為人們日常生產生活中不可缺少的信息傳輸、交換和處理的大動脈。然而同時也出現了一些不可忽視的計算機通信網絡問題,危害網絡運行安全。因此,在信息化水平提高、通信技術不斷發展的情況下,必然要對計算機通信安全提出更高的要求。
一、網絡通信技術
計算機的主要網絡功能包括資源共享、數據通信、提高計算機的可靠性和易于進行分布處理。服務器和客戶分別是兩個進程。客戶向服務器主動發出服務或連接請求,服務器等待接收請求,并給出應答。為了解決計算機網絡間進程通信的問題而引入套接字編程接口。套接字與我們平時所見的電話系統很相似,通話雙方相當于相互通信的兩個進程;通話雙方所在的地區相當于一個網絡,電話號碼的長途區位號就相當于網絡地址;地區內一個局間的交換機相當于一臺主機,每個局間有一個局號相當于主機地址;局間交換機為每個電話用戶分配一個局內號碼,這個局內號碼就相當于套接字號。
二、通信網絡安全的定義及其重要性
我們可以從不同角度對通信網絡安全作出不同的解釋。一般意義上,通信網絡安全是指信息安全和控制安全兩部分。國際標準化組織把信息安全定義為“信息的完整性、可用性、保密性和可靠性”;控制安全則指身份認證、不可否認性、授權和訪問控制。
當今社會,通信網絡的普及和演進讓人們改變了信息溝通的方式,通信網絡作為信息傳遞的一種主要載體,在推進信息化的過程中與多種社會經濟生活有著十分緊密的關聯。這種關聯一方面帶來了巨大的社會價值和經濟價值,另一方面也意味著巨大的潛在危險,―旦通信網絡出現安全事故,就有可能使成千上萬人之間的溝通出現障礙,帶來經濟價值和社會價值的無法預料的損失。
三、我國通信網絡安全現狀
互聯網所俱有的交互性、開放性和分散性特征滿足了人們能夠信息共享、開放、靈活和快速等需求。通信網絡環境為信息交流、信息共享、信息服務創造了理想空間,計算機網絡技術的迅速發展和廣泛應用,為我國社會的進步與經濟的發展提供了巨大推動力。然而,正是由于互聯網的上述特性,在給人們提供巨大便利的同時,也產生了許多安全問題。計算機通信網絡固有的開放性、易損性等特點使其受攻擊不可避免。
四、計算機通信網絡安全的要求
通信網絡安全的總體目標可細化為如下幾個方面:
(1)保證只有合法用戶才能接入并在授權范圍內使用網絡。
(2)防止非授權的接入或操作。
(3)網絡安全架構應有一定彈性,能支持不同的安全策略。
(4)能在網絡中找到安全相關信息,保證所有用戶能對自己在網絡中的行為負責。
(5)發生安全事件或檢測到安全缺陷之后,能在可接受的時間段內恢復到正常安全水平[1]。
五、計算機通信網絡安全分析
針對計算機通信網絡固有的開放性等特點,須采取有效的安全防范措施,才能保證計算機通信網絡安全。
(一)防火墻技術
在網絡的對外接口采用防火墻技術,在網絡層進行訪問控制。通過鑒別,限制,更改跨越防火墻的數據流,來實現對網絡的安全保護,最大限度地阻止網絡中的黑客來訪問自己的網絡,防止他們隨意更改、移動甚至刪除網絡上的重要信息。
(二)入侵檢測技術
防火墻保護內部網絡不受外部網絡的攻擊,但它對內部網絡的一些非法活動的監控不夠完善,IDS(入侵檢測系統)是防火墻的合理補充,它積極主動地提供了對內部攻擊、外部攻擊和誤操作的實時保護,在網絡系統受到危害之前攔截和響應入侵,提高了信息安全性。
(三)網絡加密技術
加密技術的作用就是防止公用或私有化信息在網絡上被攔截和竊取,是網絡安全的核心。采用網絡加密技術,對公網中傳輸的IP 包進行加密和封裝實現數據傳輸的保密性、完整性,它可解決網絡在公網上數據傳輸的安全性問題也可解決遠程用戶訪問內網的安全問題。
(四)網絡規劃
網絡規劃主要是在組網方案中解決或緩解一些安全問題,包括安全平面的劃分,在不同安全平面的邊界上進行邊界的整合和保護,IP地址的規劃,不同的網絡、服務間進行隔離,以及必要的擴容等等。安全的網絡規劃可以減輕或消除威脅的擴散和大流量對系統帶來的壓力,并使得網絡易于管理[2]。
六、結語
在經濟日益發展、信息交流速度越來越快的當今社會,保證計算機通信網絡安全有益于對國家、單位及個人的財產、信息的保護。使其免受損失。目前解決通信網絡安全問題的大部分技術是存在的,但是隨著社會的發展,人們對通信網絡功能的要求愈加苛刻,這就決定了通信網絡安全維護是一個長遠持久的課題。我們必須適應社會,不斷提高技術水平,以保證網絡安全維護的順利進行。
參考文獻:
1 引言
1993年美國Echelon公司發明了Lonworks技術,該技術提供了一個開放性很強且無專利權的底層通訊網絡——局部操作網絡(LON)。該通信協議采用Lontalk協議,網絡上的節點采用神經元芯片。神經元芯片(Neuron 芯片)是Lonworks技術的核心,它含有Lontalk 協議的固態軟件(簡稱為固件),因而能進行可靠地通訊。為了實現Neuron芯片與I/O設備之間的通信,Neuron芯片的11個引腳可定義為34種I/O對象,其中包括并行I/O對象、串行I/O對象、直接I/O對象、定時/計數器輸入對象等。用戶可根據實際應用的需要在應用程序中定義不同的I/O對象,然后調用io in??或io out??等函數來實現對I/O對象的數據讀寫操作,即實現Neuron 芯片與I/O設備之間的通信。文中介紹了神經元芯片的一種I/O應用模式,即并行I/O模式(Parallel I/O Mode)。該神經元芯片采用日本東芝公司的TMPN3150芯片。
RS-232標準是一種常見的電氣和通訊接口標準,而Lonworks現場總線在網絡通訊方面具有突出的優點(如網絡物理層支持多種通信介質,支持多種網絡拓撲結構等),它以其突出的統一性、開放性及互操作性受到各行各業的重視,并且作為現場總線中的佼佼者在國內各個領域的測控系統中廣泛流行。因此,將現場設備的RS-232信號轉換為包含LonTalk協議的信息來實現與其它LON節點以及LON網絡管理設備之間的通訊,具有拓寬LON應用范圍的意義。筆者基于神經元芯片的并行I/O應用模式設計了一個適配器,從而實現了RS-232通信網絡與Lonworks現場總線的集成。
圖1 基于TMPN3150的RS-232網絡與Lonworks現場總線的適配器硬件框圖
2 神經元芯片的并行I/O應用模式
通過定義并行I/O對象,Neuron芯片可以實現與外接各類微處理器之間的雙向數據通信,并行口的速率可達3.3Mbps。并行I/O對象利用Neuron的11個I/O口進行通信,其中IO0~IO7為8根數據線,IO8~IO10為控制信號線。并行口的工作方式有3種,即master、slave-A和slave-B。在不同模式下,IO8~IO10這3根控制信號線的意義不同。筆者應用的是slave-A模式,即從A模式。
在從A模式中,IO8為片選信號線(CS),IO9為讀寫信號線(R/ W),IO10為握手信號線(HS)。在此模式中,應將Neuron芯片作為從機(slave),微處理器作為主機(master),主機和從機之間的數據傳輸可通過虛擬的寫令牌傳遞協議(virtual write token-passing protocol)來實現。主機和從機交替地獲得寫令牌(write token),擁有寫令牌的一方既可以寫數據(不超過255個字節),也可以不寫任何數據而傳送一個空令牌。傳送的數據要遵從一定的格式,即在要傳送的數據前面加上命令碼和所傳數據的長度,命令碼有CMD_XFER(寫數據)、CMD_NULL(傳遞空令牌)、CMD_RESYNC(要求從機同步)、CMD_ACKSYNC(確認同步)等四種,最后以EOM字節結束。其中寫數據和傳遞空令牌的格式分別為:
在通信以前,主機和從機之間應先建立握手信號,即HS信號有效(由TMPN3150的固件自動實現),然后,主機再送一個CMD_RESYNC命令要求從機同步。當從機接收到這個信號后,則發送CMD_ACKSYNC以表示同步完成,可以通信了。此后,寫令牌就在主機和從機之間無限的交替傳遞,擁有寫令牌的一方可以向數據總線上寫數據,即主機可以往從機寫數據,從機也可以將數據傳往主機。
3 實例應用
基于上述神經元芯片TMPN3150的并行I/O應用模式來實現RS-232通信網絡與Lonworks現場總線的集成適配器主要由Lonworks控制模塊和MCS51系列的P89C51單片機兩大部分組成。其中Lonworks控制模塊用于Lonworks現場總線的網絡通信管理,P89C51和MAX232芯片則用來實現RS-232通信網絡的鏈路和協議。其硬件框圖如圖1所示。
適配器的軟件編寫應包括兩個部分。一部分為對主機程序的編寫,可用C語言編寫。因為從機(TMPN3150芯片)的并行模式是在芯片內部定義的,它遵從虛擬的寫令牌傳遞協議,所以需要編寫P89C51程序來模擬TMPN3150的I/O并行口的從A模式,該程序主要完成與TMPN3150的同步、握手、令牌的傳送以及并行口數據的讀寫等四項工作。另一部分是編寫從機程序,該程序應使用神經元芯片的編程語言——Neuron C語言來編寫。當從機將并口得到的報文進行解析后,本系統將利用Neuron C的消息傳送機制將解析的消息傳送給適配器下層的應用節點,同時將適配器下層的應用節點以消息形式傳送上來的數據或信息所構成的P89C51能識別的報文通過并口傳送給P89C51。
1評價指標體系的構建
電力通信網絡的可靠性評價基礎和依據是其可靠性評價指標體系的確立。因此需要建立一套完善的、科學的、有效的、實用的可靠性評價體系對整個系統進行可靠性評價,最好系統具備移植性。依靠此系統提高電力通信網絡的可靠性,保證日常的生產運營,更加科學的引導電力系統的建設和發展,并統籌以后電網的規劃。通過查閱相關資料,本文所建立的電力通信網可靠性評價指標體系流程如圖1所示。
2電力通信網可靠性評價測度指標分析
在以上分析的評價流程基礎上,通過對各項指標的確立,形成一套完善的計算規范,并據此確立電力通信網的可靠性評價規程。同理,根據以上規則可以繼續建立環境變量可靠性和管理因素可靠性評價規則。
3電力通信網網絡拓撲分析
一般稱具有復雜行為和拓撲結構的大規模網絡為復雜網絡。根據此定義可知,本文所研究的電力通信網絡即為復雜網絡。由于電力通信網絡的組成節點眾多,同時各節點都具有自身的動力學特征,而且并非獨立存在,它們互相關聯并有相互作用的存在,從而導致電力通信網絡有著復雜網絡的典型動力學特征。因此使用復雜網絡理論對電力通信網絡進行可靠性分析具有科學有效性。而根據復雜網絡的分析可知,它的可靠性包括了研究對象、規定條件、原有功能三個要素。首先研究對象都是包括大量邊和節點組成的復雜網絡圖譜。所規定的條件包括了認為或者自然造成的各類破壞力。保持原有功能所指為在長期運行中能夠繼續完成初始設計的各類功能。
4總結
關鍵詞: 通信一體化管理平臺; 無源光網絡; 新一代寬帶無源光網絡; 通信網絡
中圖分類號: TN915?34; TM743 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2013)19?0127?04
0 引 言
目前,配電通信網技術研究和應用已取得了一定進展。在南京配電網項目中,南京信通公司實現了以太無源光網絡(Ethernet Passive Optical Network,EPON),新一代寬帶無源光網絡(Gigabit?Capable PON,GPON),電力線載波(Power Line Carrier,PLC)與工業以太網等通信技術的結合,充分提高了傳輸帶寬和可靠性,實現了通信傳輸的光纖化、數字化和網絡化。不僅解決了配電系統缺乏終端采集及監控信息傳輸通道等問題,還有效兼顧了配電通信網節點多,覆蓋面廣,經濟敏感性高等諸多不利因素。
由于現配電通信網中通信技術種類繁多,管理平臺多樣化,缺乏統一完善的管理技術與規范,因此需要一個有效的管理手段和依據。針對這項需求,本文對比了配電通信網諸多適用技術,針對不同通信系統的管理特性,闡述了南京配電通信一體化管理平臺的方案和實施狀況。實現了配電通信網故障的快速處理、資源的集中管理。為配電自動化應用及其他業務應用提供較全面的服務。最終實現了對配用電通信網智能管理水平的提升。
1 配電通信網現狀
1.1 智能通信技術在配電網中的應用
日前,配電通信網技術研究和應用已取得了一定進展。在南京配電自動化工程中,通信采用了以下幾種新興技術。
PON:一種點到多點結構的單纖雙向光接入網絡[1]。目前,市場上主流的PON產品有以太網無源光網絡(EPON)和G比特無源光網絡(GPON)。在二層用以太網的稱為EPON技術,IEEE 802.3 ah工作小組對其進行了標準化,EPON可以支持1.25 Gb/s 對稱速率[2],隨著光器件的進一步成熟,速率將升級到[3]10 Gb/s。
PLC:電力系統特有的通信方式,利用電力線纜作為傳輸媒質,通過載波方式傳輸語音和數據信號,傳輸速率為幾十kb/s。
工業以太網:基于IEEE 802.3(Ethernet)的強大的區域和單元網絡,傳輸速率10/100M自適應[4]。
1.2 配電通信一體化平臺的必要性
現階段EPON、GPON、PLC、工業以太網、無線公網、機房動力環境等通信系統,使用各自獨立的網管平臺,使得通信工作人員的日常維護和故障處理極其不便,針對這種現象,南京信通公司建立了一套配電通信一體化管理平臺。
建立此平臺的目地是實現對配用電通信系統下EPON、GPON、PLC、工業以太網、無線公網、機房動力環境、數據網以及光纜等對象網管的配置、告警、性能相關數據采集,同時在采集過程中對于采集數據的分析、管理與監控,在配電通信一體化管理平臺中可以清楚直觀的看到設備運行狀況。
2 配電通信一體化管理平臺技術構架
2.1 平臺設計目標
配電通信一體化管理平臺面向智能電網配用電通信網絡,由信息通信綜合監管平臺與通信實時監視、通信資源管理、數據采集平臺、橫向系統互連等配電通信業務功能組成。系統管理的網絡范圍覆蓋終端通信接入網和數據網,并在數據采集的基礎上通過上層業務應用提升用戶的綜合管理能力,提升管理水平。
2.2 系統構架
配電通信一體化管理平臺采用B/S結構(Browser/Server,瀏覽器/服務器模式),服務器端采用Java技術,客戶端采用HTML/JavaScript/Flex等技術。系統構建于硬件平臺、操作系統、數據庫、中間件和業務基礎軟件平臺之上。其中,硬件平臺支持小型機、刀片機、PC服務器等;操作系統支持Windows、Unix、Linux等;數據庫支持Oracle、DB2、SqlServer等;中間件支持WebLogic、WebSphere等;業務基礎軟件平臺位于通信管理系統與基礎中間件軟件之間,屏蔽不同中間件軟件及運行環境的差異。如圖1所示。
2.3 系統資源模型
系統資源模型設計目的,是為配用電通信系統中的各種資源提供一套通用的表述模型,使一體化管理平臺得以依靠該模型,實現對配用電通信系統資源的采集、定位與管理。
按照資源類型劃分,資源模型包括系統模型、設備模型和網絡模型三類,其中系統模型主要表示接入網(包括數據網)系統信息;設備模型為系統模型中單一設備的通用描述模型。用以表示各種設備的組成、結構等信息,按照設備內部資源的歸屬關系,網元內部模型劃分為機架、機框、插槽、板卡、端口五種,端口為最基礎,最底層資源,不再包含子資源;網絡模型為系統模型中網絡資源的描述模型,目前包括邏輯網元、邏輯拓撲與通信通道。
3 配電通信一體化管理平臺功能設計
3.1 軟件基礎平臺
配電通信一體化管理平臺的各類應用功能間存在很多共性的技術要求,可依賴基礎平臺統一實現。基礎平臺應屏蔽不同系統軟硬件運行環境的差異,降低通信管理系統的技術開發難度,進而降低實施成本。軟件基礎平臺主要包括如下功能:
數據建模:提供統一、直觀、便捷的業務數據建模功能,將原始業務需求抽象為業務對象的數據結構、關聯關系、表現方式等元素組成的業務數據模型結構,無需編碼。
數據訪問:提供通用的數據訪問組件,屏蔽底層數據存儲的差異性和復雜性,能夠支持對關系型數據庫、內存數據庫的數據訪問。
消息總線:用于系統間可靠地消息數據傳遞,消息可同步或異步傳輸,提供一對一、一對多的消息派發機制,通過消息持久化實現可靠消息轉發。
矢量圖形:提供統一的矢量圖形系統來滿足各個應用系統對于可視化應用的共性需求,可以簡單快速的創建精美、專業、高效的可視化應用,而無需關注底層可視化實現的細節。
安全管理:系統安全管理是支持和保證通信網綜合監控系統有效運行的一個重要功能,其管理范圍主要包括用戶管理、用戶組管理、用戶權限分配以及系統登錄和操作控制。
3.2 系統功能模塊
配電通信一體化管理平臺的主要功能模塊可劃分為:綜合監視、資源管理和一體化數據采集三大部分,如圖2所示。
3.2.1 一體化數據采集平臺
配電通信一體化采集平臺是為實現配用電通信設備網管標準化地接入通信綜合監控平臺,制訂統一的北向接口標準。標準化接入接口面向EPON、PLC、工業以太網、無線專網、無線公網等多種方式,定義了具備兼容性的統一配電通信網數據模型,涵蓋告警、性能、配置等幾大類型,并規范一整套標準接口,供各配電設備廠家專業網管(EMS)實現,包括告警查詢、上報,性能查詢,配置數據查詢、上報等接口,如圖3所示。
3.2.2 資源管理
通信資源管理應用對配電通信網絡中各種通信資源數據進行規范、常態管理,實現面向業務的資源管理。主要包括資源維護、資源調度及分析、資源查詢等子應用。
資源信息維護:通過表格、拓撲圖等多種形式,管理配電通信網中的各種空間資源、物理資源、邏輯資源。
資源調度及分析:通過對通信資源的分析,按照自定義的相關閾值,實時監視超過預警閾值的通信資源,根據用戶預設的策略提前預警。
資源查詢統計:提供各類通信資源的綜合查詢,從多角度、多條件的動態查詢,可以滿足多種組合條件下的查詢要求。查詢支持以Excel、Word、圖片等多種文件格式的導出。
3.2.3 綜合監視
配用電通信系統綜合監視,對配用電通信系統中EPON、數據網等子系統中采集到的配置、故障、告警等實時數據進行集中處理、展示、管理過程。
故障管理是綜合監視技術中基本的功能,涉及系統告警的過濾、顯示、處理、分析整個過程。故障管理功能模塊主要概括為:告警處理、告警操作、故障分析、歷史告警查詢與統計、高級功能幾項。
性能管理能夠便捷的從現有資源中選擇目標資源,并設定相應的性能采集量(如:吞吐量、誤碼率)及采集參數(如:間隔、周期),對各性能量進行智能采集、分析、入庫。可以通過表格、曲線等方式監視當前性能量或者對歷史性能量采集結果進行查詢統計。
配置管理主要包括配用電通信網配置數據的采集技術與同步技術兩個主要部分。配置同步針對系統、設備、拓撲三種配置數據,保證通信綜合網管與監測網配置數據的一致性。
4 南京配電通信一體化管理平臺實際建設
4.1 平臺管理對象及邏輯組網
南京配電通信一體化管理平臺管理的類型包括如下五大類型:接入網EPON、GPON、PLC、工業以太網、無線公網通信網實時監管;配用電通信數據網實時監視;通信站的機房動力環境監控;配電通信網的光纜管理;配用電通信網支撐業務顆粒管理。
配電通信一體化平臺系統實現對上述系統的網絡配置數據、實時告警數據、性能數據的采集、展現及數據分析等相關功能,并具備對外系統數據接口。如圖4所示。
4.3 平臺建設
項目與華為3COM、華為、東土、南瑞信通、惠普等多個廠家的設備都有接口,涉及到十多種規約和協議。通過設計配用電通信網北向接口標準,克服了多個廠家網管接口不統一的問題;通過建立統一的數據模型,解決了多種不同設備的資源管理問題;通過全網拓撲模型,解決了多種通信方式混合組網的管理。
南京配電通信一體化管理平臺將配電通信網中多個廠家、多種技術體制的網絡和通信設備集成在一個平臺中進行統一管理、統一調度,解決了多個網管帶來的兼容性、數據連通性等問題,有效的降低了網絡運行維護成本,提高了通信網絡資源利用率,縮短了平均故障處理時間,實現了對配用電通信網智能管理水平的提升。
5 結 論
國家電網公司將南京列為配電自動化第二批試點城市,同期建設配電網調控一體化技術支持系統。為進一步科學、高效、安全的管理配電通信網,本文開發了配電通信一體化管理平臺。平臺實現完整配電通信網絡實時監控、資源管理功能,通過與配電自動化系統的配合,實現配電通信網故障的快速處理、資源的集中管理,并可通過與上級通信管理系統、及配網自動化系統、電網GIS平臺等其他應用系統的互連建立完整的配網模型,實現基于配電通信網拓撲的各類應用功能,為配電自動化應用及其他業務應用提供較全面的服務。
配電通信一體化平臺的建設為建設具有信息化、數字化、自動化、互動化特性的統一堅強智能電網打下了堅實的基礎。
參考文獻
[1] 陳雪.無源光網絡技術[M].北京:北京郵電大學出版社,2006.
[2] 徐光年.基于EPON技術的配電網通信系統設計和應用[J].電力系統通信,2008,29(5):59?62.
[3] 華為技術有限公司.華為光網絡技術介紹[M].深圳:華為技術有限公司,2007.
[4] 中國通信標準化協會.YD/T 1475?2006接入網技術要求:基于以太網方式的無源光網絡(EPON)[S].北京:北京郵電大學出版社,2006.
關鍵詞:短波應急通信網;協作通信技術;應用
1短波應急通信網定義
當發生一定的情況時,短波通信不能夠得以傳輸。在這種情況下,短波應急通信網絡可以完善這個問題。即使在進行通信的過程中無法達到資源的共同享受,但通過與警方的聯系可以有效的執行,建立短波應急通信網絡,建立短波資源能夠有效的進行生產。使用相應的短波通信網絡能夠對于突發事件進行相應的處理,并且將不同部門進行合理的規劃,以便能夠更好的處理相應的事故,對于我們國家的軍事方面也有著非常關鍵的作用。
2協作通信技術概述
2.1協作通信技術定義
在無線信道里,有多種類型的移動通信,很多方面對于信息傳輸時間以及相應的質量有一些阻礙。不僅如此,寬帶數量不能保障與逐漸增加的用戶數量相一致,對于無線網絡的業務量有著非常關鍵的作用,從而提升了通信方面的信息質量和傳播時的時間長短,對于無線通信來說有著非常關鍵的作用。不過,在科學不斷的進行研究和完善的形式下,在通信方面使用空域資源能夠更加縮短傳輸的時間。協作和通信技術一般是目標節點通常情況下使用相應的節點以及源節點進行主要的開發,這種方式在通信方面使用的非常多。繼電器頻道,源節點使用相應的信號源進行傳播,在操作期間源節點到中繼節點系統不僅在信號和發送信息,不過在實際的運營中需要對于源節點不斷使用,可以對于相應的資源進行有效的節流,從而將系統進行不斷的完善和運營。2.2協作通信技術方案在協作通信技術領域經常以中繼作為根基,在實際經常使用的為轉發方式(AF)、解碼-轉發方式(DF)、編碼協作方式(CC)方式。
2.3協作分集技術
無線通信期間,在系統中會受到很多不同的阻礙,在進行相應的接收期間能否有效接收取決于信號的強弱,這也就是我們所說的衰敗,這樣下去將會使通信的質量不足。這些即使能夠將天線的尺寸不斷增長來進行改進,不過現實中這樣的形式不能夠持續進行。合作分集技術可以減少衰減期間的相應阻礙,它可以接收到的比較小的信號,在不同的行業和技術援助最好的選擇信號處理,輸出信號的信噪比越大越能夠將系統中的主要能力不斷完善,將接收機的衰落深度的概率不斷的縮減。
3在實際中對于短波應急通信的使用形式
3.1有效建設出有效的協作體系
短波在信息傳輸期間能夠將信息和通信技術合作模式進行良好的使用,這樣不斷能夠將信息的質量不斷的提升也能夠保障信息的數量,并且能夠保障信息的安全和傳輸過程的質量。進行短波的應急通信期間,需要建立合作系統模型,文章針對相應的體系進行分析和闡述,車輛站和換乘站的協作信息模型,可以使用相同的天線,來保障信息傳輸過程中保障相應的質量。如果這兩個站點在進行傳輸過程中使用相應的對象作為關鍵的使用形式,可以在協作傳輸過程中有效地解碼可移植的無線電A和B。不僅如此,倘若每個子信道的主要特性不改變,那么就能夠對于信息的有效傳輸中起著明顯的作用。
3.2系統中信道容量分析
短波信道容量事實上是關鍵的評價指標,短波應急通信網絡和協作體系通常是在斷背的衰落信道中進行設立的,在進行信息的傳播中衰落信道進行相應的完善不能夠得到相應的確認,應該使用相應的衰落信道加以把握,不過后者能夠在進行直接的設定期間對于編碼進行改編,在設定的整個系統停機可以提高容量和數值的數量足夠的回應。所以,應該準確地計算出協調通信味噌模型的信道容量,因為這個體系中所涉及到的信息只涵蓋一個天線和多天線裝置在發射機方面將協作方式不斷的進行完善。
3.3協作通信系統能量效率分析
一般來說,如果傳輸速率不大于1,在傳輸過程中對于能量的使用得到有效的控制。很多專家進行探討期間能夠得出,在合作期間,車載電臺和原站之間的距離不到10km,合作將會造成增益值不大于1,系統并不會顯著的增加和短波應急通信網絡,根據信息和數據遠程傳輸,協同通信技術在使用期間能有效降低發送功率的影響,并在很短的距離和所謂的信息傳輸的期間與沒有合作傳播站比較而言,不能完全表示出協作通信的主要特征,不過在傳播信息期間在很長一段距離內無線電系統減少能源消耗是非常重要的,所以當遇到不同的情況時需要進行相應的解決。
4結束語
總之,在出現一定的情況時,需要使用短波應急通信網進行相應的傳輸,保障相應的信息能夠完成相應的傳輸,對于在進行傳輸期間需要保障相應的數據能夠安全和穩定,特別是在相對比較遠的地方中,出現緊急的情況時,確保信息能夠進行有效的傳輸,以及在信息傳輸過程中保障相應信息的質量,信息傳輸的過程中轉站系統大大減少能源不斷的浪費,短波使用一些建議和參考來保障應急通信網絡更加完善。
參考文獻
[1]黎偉.基于短波應急通信網中協作通信技術的研究[J].通訊世界,2017,8(1):143-144.