电力系统调度自动化6章节数据通信系统-课件

第六章数据通信系统齐郑教5B区10280798596第六章数据通信系统齐郑数据如何而来?12/21/20222NorthChinaElectricPowerUniversity数据如何而来?12/18/20222NorthChina数据传输的基本问题收发如何同步?如何保证数据信息正确?存在干扰差错时,如何校验和控制?如何提高信道效率,实现多路复用?12/21/20223NorthChinaElectricPowerUniversity数据传输的基本问题收发如何同步?如何保证数据信息正确?存在干通信系统基础信息源发送设备信道接收设备受信者躁声源mg(t)g’(t)m’s(t)s’(t)通信系统基本模型模拟消息:状态连续变化的消息,如强弱变化的语音数字消息:消息状态量是离散的,如文字信号是消息的一种载体：模拟信号:表达消息的信号对应的表征量是取连续值数字信号:表达消息的信号对应的表征量是取离散值模拟通信系统:传递模拟信号的通信系统数字通信系统:传递数字信号的通信系统12/21/20224NorthChinaElectricPowerUniversity通信系统基础信息源发送设备信道接收设备受信者躁声源mg(t)数字通信系统模型信道躁声源调制器信道编码器信源编码器信息源解调器信源译码器信道译码器受息者编码器译码器信道译码器：将二进制信号恢复到模拟信号信源编码器:将信息源送出的模拟信号和数字信号转换为符合要求的数码系列信道编码器:给数码系列按一定规则加入监督码（校验码）调制解调器：信道编码器出来的是二进制脉冲信号信道高频信号信道：信号远距离传输的载体，如：电缆、架空线、光纤、微波空间等信源译码器：信道编码器的逆过程，除去监督码获得发送侧的二进制数字序列12/21/20225NorthChinaElectricPowerUniversity数字通信系统模型信道躁声源调制器信道编码器信源编码器波特率与比特率波特率(Bd,Baud)：每秒传送的码元数,适用于所有码制，是消息传递速率比特率(Bit)：每秒传送的信息量，是信息传递速率信息量I的定义：I=loga(1/P)P是消息所表示的事件出现的概率,一般a=2.N元码制：每一个消息所表示的事件可能有N种不同的状态，P=1/N.I=log2N2元码制：P=1/2.I=log22=1,所以信息速率和码元速率数值上相等111100E143400E1/3E2/3E二元码制四元码制码元：数据通信中,传送的是一个个离散脉冲信号,故把每个信号脉冲称为一码元。码制：每一码元能代表几种状态，称几元码制误码率：数据经传输后,发生错误的码元数与总传输码元数之比12/21/20226NorthChinaElectricPowerUniversity波特率与比特率波特率(Bd,Baud)：每秒传送的码元数,数字式远动信息的传输过程遥测编码器交流采样遥信编码器开关量信道编码器并串变换调制器信道解调器串并变换译码器计算机干扰遥控执行遥调执行译码器串并变换解制器信道调制器并串变换编码器遥控\遥调干扰RTU前置机12/21/20227NorthChinaElectricPowerUniversity数字式远动信息的传输过程遥测编码器交流采样遥信编码器开关量信通信工作方式发端信道收端单工：单方向传输发端信道半双工：可不同时上下行双向传输收端收端发端发端信道双工：可同时上下行双向传输收端收端发端信道12/21/20228NorthChinaElectricPowerUniversity通信工作方式发端信道收端单工：单方向传输发端信道半双工：可不串/并--转换原理发送缓冲区发送数据接收缓冲区接收数据发送时钟接收时钟1111100011111000发送数据发送时钟接收时钟接收数据串--并转换移位寄存器并--串转换移位寄存器12/21/20229NorthChinaElectricPowerUniversity串/并--转换原理发送缓冲区发送数据接收缓冲区接收数据发送时数码传输的同步...10起始位奇偶校验P1111停止位7位数据第n位字符起始位0第n+1位字符空闲位实质上是在传送一个字符的时间内收发两端保持同步，其他时间可以是异步。效率低异步传输方式传送一个8位字符异步传输方式（起止同步）12/21/202210NorthChinaElectricPowerUniversity数码传输的同步...10起始位奇偶校验P11数码传输的同步数据时钟起始位8161616123456123456起始位数据时钟异步数据接收原理接收时钟频率太高正确接收的条件：在整个数据单元中，时钟累积误差不超过半个码元长度12/21/202211NorthChinaElectricPowerUniversity数码传输的同步数据时钟起始位8161616123456123数码传输的同步同步通信的特点是收发端的时钟严格一致，使得接收时钟与接收码元间无误差积累问题，可以省略附加码元，提高传输效率。12/21/202212NorthChinaElectricPowerUniversity数码传输的同步同步通信的特点是收发端的时钟严格一致，使得接收数码传输的同步位同步滤波法远动中采用单极性不归0信号。接收到的信号首先经过放大限幅环节形成数字方波，然后经微分、整流环节形成尖脉冲信号，由窄带滤波器提取基频信号，最后经移相电路产生位同步脉冲。电路简单，但当信号中有连续的0或1时，由于码元波形无变化，可能造成位同步中断。锁相法在接收端利用鉴相器，比较接收到的码元与本地产生的位同步的相位。若二者不一致，则鉴相器产生一个调制脉冲去调制本地位同步信号的相位，直到与接收码元的相位一致为止。12/21/202213NorthChinaElectricPowerUniversity数码传输的同步位同步滤波法远动中采用单极性不归0信号。接收到帧同步

数码传输的同步收发两端始终保持同步。在无信息传送时，通道上仍需连续传送同步码（3个EB90）同步码...数据码同步码...校验码12/21/202214NorthChinaElectricPowerUniversity帧同步数码传输的同步收发两端始终保持同步。在无信息远动通信配置的基本类型

12/21/202215NorthChinaElectricPowerUniversity远动通信配置的基本类型12/18/202215North电力系统传输信道

12/21/202216NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道12/18/202216NorthChi电力系统传输信道电力线载波是远动与载波电话复用信道。通常规定载波电话占用0.3～2.5kHz的音频段，远动信号占用2.7～3.4kHz的上音频段。

阻波器高压耦合电容结合滤波器载波机电力载波原理框图两级调制：40～500kHz

电力载波通信12/21/202217NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道电力线载波是远动与载波电话复用信道。通常规定电力系统传输信道光纤信道12/21/202218NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道光纤信道12/18/202218North电力系统传输信道微波信道机中继机微波信道机微波信道机载波终端机微波信道机载波终端机微波通信微波通信我国采用20GHz作为电力系统的主干线，8GHz作为分支频段。12/21/202219NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道微波信道机中继机微波信道机微波信道机载波终端电力系统传输信道卫星通信卫星通道的频段为上行5925～6425MHz，下行为3700～4200MHz。

散射通信通信距离长，可达200～300km，可跨越山地，但是需要经过其他通信方式转接到调度中心。该方式适合地域广大的山区。短波通信检修通信的良好方式。它比较适合传输话音信号12/21/202220NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道卫星通信散射通信短波通信12/18/2022多路复用技术使远动系统在一个信道上传输多路信号的技术叫多路复用技术。频分多路制

把各路信号安排在不同互不重叠的频段内，在一个信道上传输称为频分多路调制(FrequencyDivisionMultiplexer)。时分多路制

时分多路是在一个信道上按时间顺序传输多路信号。这时各路信号应是离散的脉冲信号。12/21/202221NorthChinaElectricPowerUniversity多路复用技术使远动系统在一个信道上传输多路信号的技术叫多路调制和解调基带传输直接传输基带信号称为基带传输调制远距离传输不能直接传输基带数据，需要使用频带较窄的正弦波作为载波，用基带信号对载波的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号变化，该过程称为调制。

基带信号

数据终端设备送出的原始数据信号一般是频率很低的信号，其能量或功率集中在0频率附近，并具有一定的频率范围，这样的信号称为基带信号。12/21/202222NorthChinaElectricPowerUniversity调制和解调基带传输调制基带信号12/18/202222No调制和解调一、移幅键控ASK(AmplitudeShiftKeying)Sc(t)G(t)S

(t)乘法器带通滤波器S

(t)G(t)Sc(t)=Umsinwct二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息12/21/202223NorthChinaElectricPowerUniversity调制和解调一、移幅键控ASK(AmplitudeShif二、移频键控FSK(FrequencyShiftKeying)调制和解调G(t)S(t)f1f2f1S1(t)S2(t)f1f2控制门1控制门2反相器G(t)相加器FSK信号12/21/202224NorthChinaElectricPowerUniversity二、移频键控FSK(FrequencyShiftKey三、调相键控PSK(PhaseShiftKeying)调制和解调G(t)S(t)PSKDPSK01011（1）绝对移相键控（2）相对移相键控12/21/202225NorthChinaElectricPowerUniversity三、调相键控PSK(PhaseShiftKeying)数据传输的差错控制技术（2）检错重发发送端发送能够检出误码的码字，接收端根据码字的编码特征进行检错。若判断为有错，则通过反馈信道要求重传，直到无错误为止。（1）循环传送检错法

同一信息源的信息周期性循环传送。发送端把信息经抗干扰编码后送入信道发送。接收端判断有无错码，若无，则使用此数据，否则抛弃。（3）前向纠错法发送端将信息经纠错编码发出。接收端接收到数据后进行纠错译码。（4）混合纠错前向纠错与自动要求重传的结合12/21/202226NorthChinaElectricPowerUniversity数据传输的差错控制技术（2）检错重发发送端发送能够检出误码的数据传输的差错控制技术抗干扰编码可检测和不可辨识：00－开；11－合可检测和可辨识：000－开；111－合不可检测和辨识：0－开；1－合多种编码方法12/21/202227NorthChinaElectricPowerUniversity数据传输的差错控制技术抗干扰编码可检测和不可辨识：00－开常用检错码11100110001110100110101000011101100010000100110011101110110110001水平校验码元垂直校验码元（L行）小组（m列）①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩1、奇偶校验：奇偶指码组中“1”的个数是奇数还是偶数1011001（1）1011001（0）2、水平一致校验：3、水平垂直一致校验：12/21/202228NorthChinaElectricPowerUniversity常用检错码111线性分组码分组码中，码字中1的个数称为码重。同一分组码中任意2个码字对应位上数字符号不同的位数称为码距。一个分组码中码字之间的最小距离叫做最小码距dmin。1000000001110101110101001110574545分组码

分组码是对长度为k的信息组，按一定的规则增加r位监督位，组成长度为n＝k＋r的序列，记做(n,k)码。12/21/202229NorthChinaElectricPowerUniversity线性分组码分组码中，码字中1的个数称为码重。1000000线性分组码若dmin≥l＋1，这种码能检出l个差错：l≤dmin－1若dmin≥t＋1，这种码能纠正t个差错：最大似然译码原则：若接收到禁用码，就将它与各许用码比，与之码距最小的就是其出错前的码字10000000011101011101010011100011000纠错原理12/21/202230NorthChinaElectricPowerUniversity线性分组码若dmin≥l＋1，这种码能检出l个差错：l≤dm线性分组码信息组校验位码字0000000000000000111010011101010011101001110111010011101010011101001110101001110100111101001110100111101001110100线性分组码(n,k)码组(码字):n=k+r,k信息码长度,r监督码长度.监督码由一组线性方程式算出,信息码和监督码的关系成线性关系例子:(7,3)分组码的7位用C6,C5,C4,C3,C2,C1,C0表示.校验码C4,C3,C2,C1,C0的计算公式:

C3=1*C6+0*C5+1*C4C2=1*C6+1*C5+1*C4C2=1*1+1*0+1*1=0C1=1*C6+1*C5+0*C4C0=0*C6+1*C5+1*C412/21/202231NorthChinaElectricPowerUniversity线性分组码信息组循环码例：M=(101)(1)M(x)=1*X2+0*X1+1*X0=X2+1(2)M(X)*Xr=(X2+1)X4=X6+X4(3)G(X)是Xn+1=X7+1的一个多项式为4阶：X7+1=(X+1)(X3+X+1)(X3+X2+1) G(X)=(X+1)(X3+X+1)=X4+X3+X2+1或(X+1)(X3+X2+1)=X4+X2+X+1(4)R(X)=(M(X)*Xr)%G(X)=1*X3+1*X2+0*X1+0*X0(5)F(X)=(101,1100)(1)信息多项式:M(X)=A1Xk-1+A2Xk-2+…+Ak-1X1+AkX0(2)求(n,k)循环码的生成多项式G(X)。G(X)由式Xn+1进行因式分解得出。G(X)为r=n-k阶多项式。(3)M(X)*Xr/G(X)的余式为R(X)，由R(X)可得校验位(4)F(X)=M(X)*Xr+R(X)可得发送码字。循环码是线性分组码的一种。任一循环码字循环一位仍为循环码的一码字循环码的校验位计算方法:(n,k)循环码的信息组k位,校验位有r=n-k位:12/21/202232NorthChinaElectricPowerUniversity循环码例：M=(101)(1)信息多项式:M(X)=A1ISO参考模型传输介质应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层通信协议12/21/202233NorthChinaElectricPowerUniversityISO参考模型传输介质应用层应用层网络层通信协议12/18物理层-RS232C(串口通信)机械特性采用DB25连接器。一般DTE采用25针结构，DCE采用25孔结构。电气特性a、对电压源的要求：当电阻在3kΩ～7kΩ之间时，输出电压为±（5V～15V）之间。电源输出阻抗应大于300Ω。b、对终端的要求：终端负载的输入阻抗在3kΩ～7kΩ之间。c、对逻辑电平的规定：采用负逻辑。数据0及控制线的接通状态为＋5V～＋15V，数字1及控制线的断开状态为－5V～－15V。噪声容限±(3～5V)。d、接口信息速率：<20kbpse、最大传输距离：15mf、采用非平衡接口电路。使用2根地线：1根是机壳地，1根是信号地。标准要求2根地线相互独立，相互间应具有100Ω的绝缘阻抗。

12/21/202234NorthChinaElectricPowerUniversity物理层-RS232C(串口通信)机械特性电气特性12/18串行通信

串行通信的物理实现 一般的串行通信端口（RS232）：9针DB91：数据载波检测（DCD）2：接收（RXD）3：发送（TXD）4：数据终端准备（DTR）5：地（GND）6：数据设备准备好（DSR）7：请求发送（RTS）8：清除发送（CTS）9：振铃指示（DELL）12/21/202235NorthChinaElectricPowerUniversity串行通信串行通信的物理实现1：数据载波检测（DCD）12/串行通信

8：数据载波检测（DCD）3：接收（RXD）2：发送（TXD）20：数据终端准备（DTR）7：地（GND）6：数据设备准备好（DSR）4：请求发送（RTS）5：清除发送（CTS）22：振铃指示（DELL）25针串口DB2512/21/202236NorthChinaElectricPowerUniversity串行通信8：数据载波检测（DCD）25针串口DB2512串行通信

串口线连接——三线法DB25－DB25DB9－DB9DB9－DB25严禁带电拔插头，至少一端断开12/21/202237NorthChinaElectricPowerUniversity串行通信串口线连接——三线法DB25－DB25DB9－DB远动通讯规约CDT(CyclicDigitalTransmit)：循环数字传送方式以厂站为主动方，循环不断地向调度端发送遥信、遥测、变位等数据。要求发送端与接收端始终保持严格同步，信息按照预先约定好的顺序依次循环发送。Polling：问答式主站掌握通信的主动权，子站按主站的要求发送数据IEC101,IEC102,IEC103：分布式网络协议12/21/202238NorthChinaElectricPowerUniversity远动通讯规约CDT(CyclicDigitalTrans（1）循环式远动通信协议同步字控制字信息字1…信息字n同步字…同步字：3组EB90H码，48位控制字：说明本帧的类别、信息字节的长度、传送的源地址、目的地址等。信息字携带具体的远动数据。帧中可以没有信息字。每种字都是6个字节48位CDT(CyclicDigitalTransmit),时钟严格同步12/21/202239NorthChinaElectricPowerUniversity（1）循环式远动通信协议同步字控制字信息字1…信息字n同步字（2）循环式远动通信协议控制字节校验码帧类别帧长源站地址目的地址控制字帧结构EL控制字节SD0010E：扩展位,E=0是本协议定义的帧类别，E=1帧类别可以另外定义L：帧长定义，L=1表示有信息字；上行信息：S=1:源站地址有内容，源站地址代表子站号；D=1：目的站代表主站号下行信息：S=1:源站地址有内容，源站地址代表主站号；D=1：目的站代表子站号D=0:代表广播令校验码：

CRC校验根据前40位生成后8位，生成多项式：G(X)=X8+X2+X+1控制字内容12/21/202240NorthChinaElectricPowerUniversity（2）循环式远动通信协议控制字节校验码帧类别帧长源站地址目的（3）循环式远动通信协议代码上行E=0下行E=061H重要遥测(A帧)遥控选择C2H次要遥测(B帧)遥控执行B3H一般遥测(C帧)遥控撤销F4H遥信状态(D1帧)升降选择85H电能脉冲计数值(D2帧)升降选择26H事件顺序纪录(E帧)升降撤销帧类别码定义57H设定命令7AH设置时钟0BH设置时钟校正值4CH召唤子站时钟3DH复归命令9EH广播命令12/21/202241NorthChinaElectricPowerUniversity（3）循环式远动通信协议代码上行E（4）循环式远动通信协议功能码校验码信息数据b7b0信息字通用格式以遥测字为例：功能码b7b0b15b14××b11….b8b7b0b15b14××b11….b8校验码遥测i遥测i+1每一遥测信息字包含2个遥测字一个遥测字占用2个字节，12位。其中b11是符号位，b15表示数据无效，b14表示数据溢出。12/21/202242NorthChinaElectricPowerUniversity（4）循环式远动通信协议功能码校验码信息数据b7b0信息字通（4）循环式远动通信协议(1)固定循环传送(2)帧插入传送(3)信息字随机插入传送对于传送对时的子站时钟返校信息、变位信息、遥控、升降命令返校信息，采用随机插入传送。变位、遥控、升降的返校应连续传3遍，且必须在同一帧内、不许跨帧，若本帧不够，就改到下一帧。子站时钟返校只传一遍。帧的传送方式12/21/202243NorthChinaElectricPowerUniversity（4）循环式远动通信协议(1)固定循环传送(2)帧插入传送(问答式远动规约报文格式

主站－>子站子站－>主站RTU地址报文类型数据长度N数据……校验码校验码RTU地址ER报文类型数据长度N类别标志数据……校验码校验码RTU地址：目的站地址。FFH作为广播地址报文类型说明报文的内容、类型。E：＝1表示有事件记录＝0无事件记录R：＝1表示自检出错＝0表示工作正常对重要报文采用16位校验码，一般报文采用8位校验码，确认报文与否认报文不带校验码。12/21/202244NorthChinaElectricPowerUniversity问答式远动规约报文格式主站－>子站子站－>主站RTU地址报问答式远动规约主站功能报文类型代码说明初始化参数设置设置模块工作方式与参数03H规定模块类别、扫描速度、死区范围死区范围04H设置死区范围扫描周期11H设置每种模块的扫描周期滤波系数13H设置滤波系数设置时钟0CH查询类类别询问05H要求子站传输某种类别的数据重复询问1AH主站未能收到子站的正确回应类别更新0BH强制刷新数据数据传送0DH要求子站发送指定地址的数据召唤事件记录（时标）0FH12/21/202245NorthChinaElectricPowerUniversity问答式远动规约主站功能报文类型代码说明初始化参数设置设置模问答式远动规约主站功能报文类型代码说明管理控制类复位RTURESET01H启动RTU扫描08H停止RTU扫描07H启动I/O模块扫描0AH停止I/O模块扫描09H其他电源合闸确认12H带返校遥控CTL1EH遥控操作时首先发送，子站回送返校后再发遥控执行命令诊断报文DIA0EH诊断信道可靠性的报文12/21/202246NorthChinaElectricPowerUniversity问答式远动规约主站功能报文类型代码说明管理控制类复位RTU问答式远动规约子站功能

报文类型代码说明肯定确认ACK06H已正确收到主站的命令或本站数据无变化否定确认NAK15H未能正确收到主站的命令回答类别询问DATCAT1BH对ENQ的回应回答数据召唤DATREP1CH对DATREQ的回应电源合闸PWRUP16H子站刚上电后对主站的所有命令应答，直到主站发送PWRACK或RESET报文时标出现17H送SOE事件顺序记录模块状态变化18H诊断报文回送DIAG0EH回送诊断信道可靠性的报文12/21/202247NorthChinaElectricPowerUniversity问答式远动规约子站功能报文类型代码说明肯定确认ACK06H问答式远动规约(1)子站上电后收到主站报文，发送(电源合闸)(2)主站发送(电源合闸确认)应答，主站回复ACK(3)主站发送设置时钟，扫描周期，死区范围，滤波系数，设置模块工作方式与参数等报文为子站建立工作方式(4)主站发送启动RTU扫描和启动I/O模块扫描启动子站扫描(5)主站发送类别询问查询数据，子站以回答类别询问应答。若数据无变化，以ACK应答。(6)若有时标量出现，主站发送召唤事件记录，子站以时标出现报文应答。(7)主站可发送数据传送要求刷新数据，子站以回答数据召唤应答。通信过程12/21/202248NorthChinaElectricPowerUniversity问答式远动规约(1)子站上电后收到主站报文，发送(电源合闸)遥控的一般过程遥控命令遥控令返校遥控令执行（撤销）执行主站子站遥控命令传输过程12/21/202249NorthChinaElectricPowerUniversity遥控的一般过程遥控命令遥控令返校遥控令执行（撤销）执行主站子调度实时网中的主要的国际标准

12/21/202250NorthChinaElectricPowerUniversity调度实时网中的主要的国际标准12/18/202250NorSDH（N×2M）SDH（155M）SPDnetSPTnet实时控制在线生产调度生产管理电力综合信息实时VPN非实时VPN调度VPN信息VPN语音视频VPNIP语音视频SDH/PDH传输网调度专网SPDnet电力数据通信网SPTnet电力数据通信网络业务关系

12/21/202251NorthChinaElectricPowerUniversitySDH（N×2M）SDH（155M）实时在线调度生产管理电力第六章数据通信系统齐郑教5B区10280798596第六章数据通信系统齐郑数据如何而来?12/21/202253NorthChinaElectricPowerUniversity数据如何而来?12/18/20222NorthChina数据传输的基本问题收发如何同步?如何保证数据信息正确?存在干扰差错时,如何校验和控制?如何提高信道效率,实现多路复用?12/21/202254NorthChinaElectricPowerUniversity数据传输的基本问题收发如何同步?如何保证数据信息正确?存在干通信系统基础信息源发送设备信道接收设备受信者躁声源mg(t)g’(t)m’s(t)s’(t)通信系统基本模型模拟消息:状态连续变化的消息,如强弱变化的语音数字消息:消息状态量是离散的,如文字信号是消息的一种载体：模拟信号:表达消息的信号对应的表征量是取连续值数字信号:表达消息的信号对应的表征量是取离散值模拟通信系统:传递模拟信号的通信系统数字通信系统:传递数字信号的通信系统12/21/202255NorthChinaElectricPowerUniversity通信系统基础信息源发送设备信道接收设备受信者躁声源mg(t)数字通信系统模型信道躁声源调制器信道编码器信源编码器信息源解调器信源译码器信道译码器受息者编码器译码器信道译码器：将二进制信号恢复到模拟信号信源编码器:将信息源送出的模拟信号和数字信号转换为符合要求的数码系列信道编码器:给数码系列按一定规则加入监督码（校验码）调制解调器：信道编码器出来的是二进制脉冲信号信道高频信号信道：信号远距离传输的载体，如：电缆、架空线、光纤、微波空间等信源译码器：信道编码器的逆过程，除去监督码获得发送侧的二进制数字序列12/21/202256NorthChinaElectricPowerUniversity数字通信系统模型信道躁声源调制器信道编码器信源编码器波特率与比特率波特率(Bd,Baud)：每秒传送的码元数,适用于所有码制，是消息传递速率比特率(Bit)：每秒传送的信息量，是信息传递速率信息量I的定义：I=loga(1/P)P是消息所表示的事件出现的概率,一般a=2.N元码制：每一个消息所表示的事件可能有N种不同的状态，P=1/N.I=log2N2元码制：P=1/2.I=log22=1,所以信息速率和码元速率数值上相等111100E143400E1/3E2/3E二元码制四元码制码元：数据通信中,传送的是一个个离散脉冲信号,故把每个信号脉冲称为一码元。码制：每一码元能代表几种状态，称几元码制误码率：数据经传输后,发生错误的码元数与总传输码元数之比12/21/202257NorthChinaElectricPowerUniversity波特率与比特率波特率(Bd,Baud)：每秒传送的码元数,数字式远动信息的传输过程遥测编码器交流采样遥信编码器开关量信道编码器并串变换调制器信道解调器串并变换译码器计算机干扰遥控执行遥调执行译码器串并变换解制器信道调制器并串变换编码器遥控\遥调干扰RTU前置机12/21/202258NorthChinaElectricPowerUniversity数字式远动信息的传输过程遥测编码器交流采样遥信编码器开关量信通信工作方式发端信道收端单工：单方向传输发端信道半双工：可不同时上下行双向传输收端收端发端发端信道双工：可同时上下行双向传输收端收端发端信道12/21/202259NorthChinaElectricPowerUniversity通信工作方式发端信道收端单工：单方向传输发端信道半双工：可不串/并--转换原理发送缓冲区发送数据接收缓冲区接收数据发送时钟接收时钟1111100011111000发送数据发送时钟接收时钟接收数据串--并转换移位寄存器并--串转换移位寄存器12/21/202260NorthChinaElectricPowerUniversity串/并--转换原理发送缓冲区发送数据接收缓冲区接收数据发送时数码传输的同步...10起始位奇偶校验P1111停止位7位数据第n位字符起始位0第n+1位字符空闲位实质上是在传送一个字符的时间内收发两端保持同步，其他时间可以是异步。效率低异步传输方式传送一个8位字符异步传输方式（起止同步）12/21/202261NorthChinaElectricPowerUniversity数码传输的同步...10起始位奇偶校验P11数码传输的同步数据时钟起始位8161616123456123456起始位数据时钟异步数据接收原理接收时钟频率太高正确接收的条件：在整个数据单元中，时钟累积误差不超过半个码元长度12/21/202262NorthChinaElectricPowerUniversity数码传输的同步数据时钟起始位8161616123456123数码传输的同步同步通信的特点是收发端的时钟严格一致，使得接收时钟与接收码元间无误差积累问题，可以省略附加码元，提高传输效率。12/21/202263NorthChinaElectricPowerUniversity数码传输的同步同步通信的特点是收发端的时钟严格一致，使得接收数码传输的同步位同步滤波法远动中采用单极性不归0信号。接收到的信号首先经过放大限幅环节形成数字方波，然后经微分、整流环节形成尖脉冲信号，由窄带滤波器提取基频信号，最后经移相电路产生位同步脉冲。电路简单，但当信号中有连续的0或1时，由于码元波形无变化，可能造成位同步中断。锁相法在接收端利用鉴相器，比较接收到的码元与本地产生的位同步的相位。若二者不一致，则鉴相器产生一个调制脉冲去调制本地位同步信号的相位，直到与接收码元的相位一致为止。12/21/202264NorthChinaElectricPowerUniversity数码传输的同步位同步滤波法远动中采用单极性不归0信号。接收到帧同步

数码传输的同步收发两端始终保持同步。在无信息传送时，通道上仍需连续传送同步码（3个EB90）同步码...数据码同步码...校验码12/21/202265NorthChinaElectricPowerUniversity帧同步数码传输的同步收发两端始终保持同步。在无信息远动通信配置的基本类型

12/21/202266NorthChinaElectricPowerUniversity远动通信配置的基本类型12/18/202215North电力系统传输信道

12/21/202267NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道12/18/202216NorthChi电力系统传输信道电力线载波是远动与载波电话复用信道。通常规定载波电话占用0.3～2.5kHz的音频段，远动信号占用2.7～3.4kHz的上音频段。

阻波器高压耦合电容结合滤波器载波机电力载波原理框图两级调制：40～500kHz

电力载波通信12/21/202268NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道电力线载波是远动与载波电话复用信道。通常规定电力系统传输信道光纤信道12/21/202269NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道光纤信道12/18/202218North电力系统传输信道微波信道机中继机微波信道机微波信道机载波终端机微波信道机载波终端机微波通信微波通信我国采用20GHz作为电力系统的主干线，8GHz作为分支频段。12/21/202270NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道微波信道机中继机微波信道机微波信道机载波终端电力系统传输信道卫星通信卫星通道的频段为上行5925～6425MHz，下行为3700～4200MHz。

散射通信通信距离长，可达200～300km，可跨越山地，但是需要经过其他通信方式转接到调度中心。该方式适合地域广大的山区。短波通信检修通信的良好方式。它比较适合传输话音信号12/21/202271NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统传输信道卫星通信散射通信短波通信12/18/2022多路复用技术使远动系统在一个信道上传输多路信号的技术叫多路复用技术。频分多路制

把各路信号安排在不同互不重叠的频段内，在一个信道上传输称为频分多路调制(FrequencyDivisionMultiplexer)。时分多路制

时分多路是在一个信道上按时间顺序传输多路信号。这时各路信号应是离散的脉冲信号。12/21/202272NorthChinaElectricPowerUniversity多路复用技术使远动系统在一个信道上传输多路信号的技术叫多路调制和解调基带传输直接传输基带信号称为基带传输调制远距离传输不能直接传输基带数据，需要使用频带较窄的正弦波作为载波，用基带信号对载波的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号变化，该过程称为调制。

基带信号

数据终端设备送出的原始数据信号一般是频率很低的信号，其能量或功率集中在0频率附近，并具有一定的频率范围，这样的信号称为基带信号。12/21/202273NorthChinaElectricPowerUniversity调制和解调基带传输调制基带信号12/18/202222No调制和解调一、移幅键控ASK(AmplitudeShiftKeying)Sc(t)G(t)S

(t)乘法器带通滤波器S

(t)G(t)Sc(t)=Umsinwct二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息12/21/202274NorthChinaElectricPowerUniversity调制和解调一、移幅键控ASK(AmplitudeShif二、移频键控FSK(FrequencyShiftKeying)调制和解调G(t)S(t)f1f2f1S1(t)S2(t)f1f2控制门1控制门2反相器G(t)相加器FSK信号12/21/202275NorthChinaElectricPowerUniversity二、移频键控FSK(FrequencyShiftKey三、调相键控PSK(PhaseShiftKeying)调制和解调G(t)S(t)PSKDPSK01011（1）绝对移相键控（2）相对移相键控12/21/202276NorthChinaElectricPowerUniversity三、调相键控PSK(PhaseShiftKeying)数据传输的差错控制技术（2）检错重发发送端发送能够检出误码的码字，接收端根据码字的编码特征进行检错。若判断为有错，则通过反馈信道要求重传，直到无错误为止。（1）循环传送检错法

同一信息源的信息周期性循环传送。发送端把信息经抗干扰编码后送入信道发送。接收端判断有无错码，若无，则使用此数据，否则抛弃。（3）前向纠错法发送端将信息经纠错编码发出。接收端接收到数据后进行纠错译码。（4）混合纠错前向纠错与自动要求重传的结合12/21/202277NorthChinaElectricPowerUniversity数据传输的差错控制技术（2）检错重发发送端发送能够检出误码的数据传输的差错控制技术抗干扰编码可检测和不可辨识：00－开；11－合可检测和可辨识：000－开；111－合不可检测和辨识：0－开；1－合多种编码方法12/21/202278NorthChinaElectricPowerUniversity数据传输的差错控制技术抗干扰编码可检测和不可辨识：00－开常用检错码11100110001110100110101000011101100010000100110011101110110110001水平校验码元垂直校验码元（L行）小组（m列）①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩1、奇偶校验：奇偶指码组中“1”的个数是奇数还是偶数1011001（1）1011001（0）2、水平一致校验：3、水平垂直一致校验：12/21/202279NorthChinaElectricPowerUniversity常用检错码111线性分组码分组码中，码字中1的个数称为码重。同一分组码中任意2个码字对应位上数字符号不同的位数称为码距。一个分组码中码字之间的最小距离叫做最小码距dmin。1000000001110101110101001110574545分组码

分组码是对长度为k的信息组，按一定的规则增加r位监督位，组成长度为n＝k＋r的序列，记做(n,k)码。12/21/202280NorthChinaElectricPowerUniversity线性分组码分组码中，码字中1的个数称为码重。1000000线性分组码若dmin≥l＋1，这种码能检出l个差错：l≤dmin－1若dmin≥t＋1，这种码能纠正t个差错：最大似然译码原则：若接收到禁用码，就将它与各许用码比，与之码距最小的就是其出错前的码字10000000011101011101010011100011000纠错原理12/21/202281NorthChinaElectricPowerUniversity线性分组码若dmin≥l＋1，这种码能检出l个差错：l≤dm线性分组码信息组校验位码字0000000000000000111010011101010011101001110111010011101010011101001110101001110100111101001110100111101001110100线性分组码(n,k)码组(码字):n=k+r,k信息码长度,r监督码长度.监督码由一组线性方程式算出,信息码和监督码的关系成线性关系例子:(7,3)分组码的7位用C6,C5,C4,C3,C2,C1,C0表示.校验码C4,C3,C2,C1,C0的计算公式:

C3=1*C6+0*C5+1*C4C2=1*C6+1*C5+1*C4C2=1*1+1*0+1*1=0C1=1*C6+1*C5+0*C4C0=0*C6+1*C5+1*C412/21/202282NorthChinaElectricPowerUniversity线性分组码信息组循环码例：M=(101)(1)M(x)=1*X2+0*X1+1*X0=X2+1(2)M(X)*Xr=(X2+1)X4=X6+X4(3)G(X)是Xn+1=X7+1的一个多项式为4阶：X7+1=(X+1)(X3+X+1)(X3+X2+1) G(X)=(X+1)(X3+X+1)=X4+X3+X2+1或(X+1)(X3+X2+1)=X4+X2+X+1(4)R(X)=(M(X)*Xr)%G(X)=1*X3+1*X2+0*X1+0*X0(5)F(X)=(101,1100)(1)信息多项式:M(X)=A1Xk-1+A2Xk-2+…+Ak-1X1+AkX0(2)求(n,k)循环码的生成多项式G(X)。G(X)由式Xn+1进行因式分解得出。G(X)为r=n-k阶多项式。(3)M(X)*Xr/G(X)的余式为R(X)，由R(X)可得校验位(4)F(X)=M(X)*Xr+R(X)可得发送码字。循环码是线性分组码的一种。任一循环码字循环一位仍为循环码的一码字循环码的校验位计算方法:(n,k)循环码的信息组k位,校验位有r=n-k位:12/21/202283NorthChinaElectricPowerUniversity循环码例：M=(101)(1)信息多项式:M(X)=A1ISO参考模型传输介质应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层通信协议12/21/202284NorthChinaElectricPowerUniversityISO参考模型传输介质应用层应用层网络层通信协议12/18物理层-RS232C(串口通信)机械特性采用DB25连接器。一般DTE采用25针结构，DCE采用25孔结构。电气特性a、对电压源的要求：当电阻在3kΩ～7kΩ之间时，输出电压为±（5V～15V）之间。电源输出阻抗应大于300Ω。b、对终端的要求：终端负载的输入阻抗在3kΩ～7kΩ之间。c、对逻辑电平的规定：采用负逻辑。数据0及控制线的接通状态为＋5V～＋15V，数字1及控制线的断开状态为－5V～－15V。噪声容限±(3～5V)。d、接口信息速率：<20kbpse、最大传输距离：15mf、采用非平衡接口电路。使用2根地线：1根是机壳地，1根是信号地。标准要求2根地线相互独立，相互间应具有100Ω的绝缘阻抗。

12/21/202285NorthChinaElectricPowerUniversity物理层-RS232C(串口通信)机械特性电气特性12/18串行通信

串行通信的物理实现 一般的串行通信端口（RS232）：9针DB91：数据载波检测（DCD）2：接收（RXD）3：发送（TXD）4：数据终端准备（DTR）5：地（GND）6：数据设备准备好（DSR）7：请求发送（RTS）8：清除发送（CTS）9：振铃指示（DELL）12/21/202286NorthChinaElectricPowerUniversity串行通信串行通信的物理实现1：数据载波检测（DCD）12/串行通信

8：数据载波检测（DCD）3：接收（RXD）2：发送（TXD）20：数据终端准备（DTR）7：地（GND）6：数据设备准备好（DSR）4：请求发送（RTS）5：清除发送（CTS）22：振铃指示（DELL）25针串口DB2512/21/202287NorthChinaElectricPowerUniversity串行通信8：数据载波检测（DCD）25针串口DB2512串行通信

串口线连接——三线法DB25－DB25DB9－DB9DB9－DB25严禁带电拔插头，至少一端断开12/21/202288NorthChinaElectricPowerUniversity串行通信串口线连接——三线法DB25－DB25DB9－DB远动通讯规约CDT(CyclicDigitalTransmit)：循环数字传送方式以厂站为主动方，循环不断地向调度端发送遥信、遥测、变位等数据。要求发送端与接收端始终保持严格同步，信息按照预先约定好的顺序依次循环发送。Polling：问答式主站掌握通信的主动权，子站按主站的要求发送数据IEC101,IEC102,IEC103：分布式网络协议12/21/202289NorthChinaElectricPowerUniversity远动通讯规约CDT(CyclicDigitalTrans（1）循环式远动通信协议同步字控制字信息字1…信息字n同步字…同步字：3组EB90H码，48位控制字：说明本帧的类别、信息字节的长度、传送的源地址、目的地址等。信息字携带具体的远动数据。帧中可以没有信息字。每种字都是6个字节48位CDT(CyclicDigitalTransmit),时钟严格同步12/21/202290NorthChinaElectricPowerUniversity（1）循环式远动通信协议同步字控制字信息字1…信息字n同步字（2）循环式远动通信协议控制字节校验码帧类别帧长源站地址目的地址控制字帧结构EL控制字节SD0010E：扩展位,E=0是本协议定义的帧类别，E=1帧类别可以另外定义L：帧长定义，L=1表示有信息字；上行信息：S=1:源站地址有内容，源站地址代表子站号；D=1：目的站代表主站号下行信息：S=1:源站地址有内容，源站地址代表主站号；D=1：目的站代表子站号D=0:代表广播令校验码：

CRC校验根据前40位生成后8位，生成多项式：G(X)=X8+X2+X+1控制字内容12/21/202291NorthChinaElectricPowerUniversity（2）循环式远动通信协议控制字节校验码帧类别帧长源站地址目的（3）循环式远动通信协议代码上行E=0下行E=061H重要遥测(A帧)遥控选择C2H次要遥测(B帧)遥控执行B3H一般遥测(C帧)遥控撤销F4H遥信状态(D1帧)升降选择85H电能脉冲计数值(D2帧)升降选择26H事件顺序纪录(E帧)升降撤销帧类别码定义57