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浅谈通道误码率与远传可靠性
[ 通信界 / 吴前 王喜全 赵连斌 马喆儒 甘肃省定西供电公司 / www.cntxj.net / 2009/4/1 8:58:55 ]
 
  摘  要:本文阐述了远动信息在通道上传输的特征及和通道误码的影响,重点分析了通道误码率与远动通道的实际可用性之间的定量关系以及如何提高通道可靠性的主要方法。 
  关键词:远动通道误码率可用性 
 
 
1.引言
  在远动系统中,通信通道是连接主站与变电站RTU的一个十分重要的环节。所以说,通道是连接主站与RTU的神经,远动系统能否可靠稳定运行,在很大程度上取决于远动通道的传输质量和可靠性。本文针对通信通道受干扰、有误码,这一无法回避的事实,简要分析通信传输中的误码问题对于远动信息传输的影响。
1.远动信息传输的特征
  远动信息是指远动主站发给RTU的各种指令,以及RTU上送主站的所有信息的总称。厂站远动装置与主站电网调度自动化系统进行通信,必须要遵循一定的规则,即要有通信传输规约。目前,地调级大部分变电站通信常用的远动通信规约有两类,循环式数字传送(DISA)和问方式答(POLLING)。
  循环式远动规约采用可变帧长度、多种帧类别循环传送,拜为遥信优先传送,重要遥测量更新循环时间较短,区分循环量、随机量和插入量采用不同形式传送信息,适用于点对点通道,通道的占用率高,方便调试,传输的信息量少。POLLING(问答规约1011801)适用的通道较多,点对点,一点多址,只是在双向通信的时候占用通道。目前,网络通信规约也已经在电力远动系统中开始广泛使用。
  远动通道所能达到的传输水平,在很大程度上决定了远动系统的可靠性和实时性。衡量通信误码率是以位(bit)为单位的,而远动信息的传输作为一种串行方式,不是以位或字节(byte)为单位传输的。它是以帧(frame)为单位的。一帧电文由若干字节组成,帧尾有校验码,校验该帧数据的正确性,以防传输过程中的丢码与错码。一帧中任何一个位的错误都将导致该帧传输失败,并且该帧中所有的信息都是无效的。
  一般情况下,一帧信息的位数为102~103数量级
 
2.通道误码对远动信息传输的影响
  通道传输过程中的误码一般是随机发生的。按统计规律,误码的发生属于均匀分布。每个位(bit)在通道上传输时发生误码的概率,被称为误码率。通道误码率是由通道的性质和工作状态决定的,是通道性能的一个重要指标。它与传输介质、通信设备、传输方式(技术)和传输速率(波特率)有关。对于远动通道常用的600bps和1200bps的波特率,远动用MODEM正常情况下发送至通道的电平值为0—-20dB,载波通道的误码率一般为10-4数量级,容限很难达到1×10-5,微波通道的误码率一般为10-5数量级。对于一个帧来说,由于帧中任一位的错误都将导致整个帧出错,所以出错的可能性(概率)为:帧长×误码率。出错率小于1才可使该帧在通道上顺利传送,而且出错率越小传输越可靠。
  《电网调度自动化信息化技术标准》规定,远动系统中对循环式传输通道的误码率要求小于1×10-4,若传输报文的帧长为(103位),即使使用较好的微波通道(信噪比不大于16dB时,误码率‹1x10-5),其信息丢失的概率仍有10-2之多。对远动通道而言,按每秒传送一帧计,每小时传送的帧数达3600帧,所以10-2的故障率是不能令人满意的。
3.提高远动信息传输可靠性的方法
  对微波通道而言在正常情况下误码率可以达到为1×10-5,而对载波通道来说已属不易。若要在这两种传输技术的基础上,大幅度降低误码率,提高通道可靠性是很困难的。因此,要想提高远动信息传输的可靠性,仅从通信方面着手还是不够的,还需从信息传输方式上想办法,一个重要的方法就是出错后的重发技术。
  出错重发技术是建立在主站和RTU双方都能互相确认对方所送信息的正确性的基础上。它相当于polling的问答方式:在给定的时间间隔内未收到对方的确认电文,则认为所发信息受到干扰未能被对方收到。即使对方已收到信息,而回送的确认电文被干扰,使得发送方不能得到正确的确认信息,也认为该信息传送失败。此时,则由发送方再次发出一个相同的电文(重发)。
 
  在此,我们记发送方的信息帧长为MSG,接收方的确认帧长为ACK,通道的误码率为W,重发次数为T。因此,发送帧的出错率(MSG×W),加上回送的确认帧的出错率(ACK×W),才是一次完整的传送出错率。即
MSG×W+ACK×W=(MSG+ACK)×W
  因此,对于具有T次重发能力的信息传送,发送(包括重发)不成功的概率为
  [(MSG+ACK)×W]T。
  上式中,(MSG+ACK)×W是一个小于1的小数,T则是自然数。所以降低发送(包括重发)不成功的概率,可通过减小误码率W和增加T来达到。
  对于多次传送的平均故障率,式中(MSG+ACK)项应取多次传输的平均值。由于ACK相对于MSG很小,可略去不计,所以平均故障率为:
  平均故障率=(平均帧长×误码率)重发次数
 
4.结论
  通信误码率与远动信息传输的可靠性有一定的数量关系,出错重发技术在同样的通道特性下可大大改善传输可靠性。远动信息传输的可靠性可由下式计算
可靠性=1-(平均帧长×误码率)重发次数
  因此,重发技术一方面大大提高了信息发送的成功率,另一方面降低了对通道可靠性的依赖。针对不同的通信方式的可靠性,选取不同的重发次数,可以在保证信息传送的可靠性的前提下降低对误码率的要求,从而减少对通信设备的投入。

 

作者:吴前 王喜全 赵连斌 马喆儒 甘肃省定西供电公司 合作媒体:中国电力通信网 编辑:顾北

 

 

 
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