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序論：在您撰寫通信網絡設計論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
影響通信網絡安全的因素主要是技術因素、環境因素。因此，安全的通信網絡規劃設計需要對這兩個因素重點關注。要綜合的分析考慮，進行整體性的規劃，使通信網絡的規劃設計滿足安全性的要求。
1通信網絡的保障方式
通信網絡包括網絡信息以及用戶信息，因此，通信網絡的安全非常重要。通信網絡的保障方式包括：（1）實時對信息的完整性進行監控；（2）確保信息傳輸的安全；（3）信息的操控需要進行身份認證；（4）設定安全級別，控制非法訪問；（5）對信息的傳輸、操作進行實時、詳細的記錄。
2通信網絡的安全需求
信息網絡是信息傳輸的載體，在信息的傳輸過程沒有被用戶掌控，因此，用戶會擔心信息在傳輸過程中被非法訪問、竊取、破壞等，因而產生了對通信網絡安全的需求，也就是通過通信網絡進行信息的傳輸，信息的機密性、完整性、不可破壞性能夠得到相應的安全保證。
3通信網絡安全分析
綜上所述，必須要考慮通信網絡的安全性，依據實際情況，進行安全的通信網絡規劃設計。安全的通信網絡規劃設計方案如表1所示。下面將從通信網絡的安防工程、信息安全、網絡安全、鏈路安全四個方面，對通信網絡的安全進行具體的分析：（1）通信網絡的安防工程。通信網絡的安防工程是安全的通信網絡的根本保障，為通信網絡提供了一個安全的環境。其環境有以下幾個明顯的特點：傳輸設備隨著信息的增多而增加，環境復雜化；空間容量隨信息的增加以及通信網絡結構的變化而逐漸增加；通信設備趨向于智能化、模塊化；體積隨著空間容量的增多反而逐漸減少。隨著通信網絡環境的改變，其規劃設計對安全的要求也逐漸的提高，因此通信網絡的安防工程顯得十分重要。（2）信息安全。網絡具有開放性的特點，導致信息的容易被非法非法訪問、竊取、破壞等，因此，需要特別關注用戶身份識別、信息的存儲、信息傳輸等關鍵點，確保信息安全。例如，采取創建公鑰密碼的身份識別方式，確保信息的機密性；構建信息數據庫，信息管理系統化，保證信息的完整性；對信息內容進行審計，對信息進行安全的管理，防止非法入侵破壞信息的完整性，保證信息的機密性。（3）網絡安全。網絡其開發性的特點，使之安全性受到一定的威脅。要達到網絡安全的要求，需要對通信網絡加強控制和管理。例如，可以使用防火墻技術將內外網絡分離開來，對網絡進行管理和控制，并不斷根據實際的情況提高防火墻技術、加密技術、入侵檢測等相關技術，提升網絡安全。（4）鏈路安全。通信網絡中鏈路安全會受到設備所用技術的影響。因此，應從以下幾點加強鏈路安全：降低其維修的難度，對附加操作量進行一定的控制；保留網絡本身的性能特點；為了實現系統的拓展，保持拓撲結構的原型；合理、合法的使用一些密碼產品等。通過以上方法，對鏈路安全進行加密，信息送達后再進行解密。
4結束語
對于安全的通信網絡規劃設計，可以從以下五個方面入手：①對在通信網絡中進行傳輸的信息進行加密設計；②針對通信網絡入侵檢測技術進行相關的研發，提升技術水平，提高通信網絡的防御水平；③構建安全網管系統，確保通信網絡的安全；④對通信網絡中節點內系統進行重塑，提高安全防控能力；⑤對通信內部網絡協議進行規劃，確保通信網絡內部協議的安全性，使通信網絡安全運行。總而言之，進行通信網絡規劃設計時，一定要對其安全性進行科學、合理、深入的分析，采取具體措施提高通信網絡的安全性，構建科學、合理，安全、穩定、高效的通信網絡系統。
作者:李英峰 張志科 單位:廣州杰賽科技股份有限公司通信規劃設計院
參考文獻
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1.1系統框架設計軟件體系結構設計為三層B/S（瀏覽器/服務器）結構，將應用功能分為表示層、功能層和數據層三部分［5］。用戶工作界面通過瀏覽器實現，極少部分事務邏輯在前端實現，主要事務邏輯在服務器端實現，形成所謂的三層結構。以目前的技術看，局域網建立B/S結構的網絡應用，并通過Internet/Intranet模式下數據庫應用，相對易于把握，成本也較低。它是一次性到位的開發，能實現不同的人員、從不同的地點、以不同的接入方式訪問和操作共同的數據庫，有效保護數據平臺和管理訪問權限，服務器數據庫也很安全。本文設計實現的移動通信網絡監控系統在軟件體系結構上同樣分為表示層、功能層和數據層，其結構如圖1所示。1）表示層表示層直接面向客戶，是應用的用戶接口部分，實現用戶與應用之間的對話功能。表示層會檢查用戶通過鍵盤、鼠標等輸入的數據，顯示應用輸出的數據。為保證用戶能夠直觀進行操作，一般使用圖形用戶接口，操作簡單，使用方便。本文設計的移動通信網絡監控系統中各種操作和查詢結果以百度地圖、專題圖表、表格圖形等方式展現，為用戶提供直觀、形象的操作界面。2）功能層功能層是應用的本體，根據表示層用戶提供的指令或數據，處理具體的業務邏輯，訪問數據層，從數據層提取相關數據、修改相關數據以及刪除相關數據等，并將處理結果傳回表示層。功能層與表示層的數據交往要盡可能簡潔，保證表示層中用戶的檢索信息能一次性全部傳給功能層，功能層處理之后的結果數據也能一次性全部傳回表示層。功能層又可以劃分為BLL（業務邏輯層）和DAL（數據訪問層）兩個子層，DAL在BLL之下，即DAL訪問數據并將數據傳送給BLL，BLL調用DAL的類和對象。3）數據層數據層即數據庫管理系統，負責存儲和管理移動通信網絡的各類數據，包括基礎網絡資源數據、話務數據、網絡性能指標數據、網絡質量數據等。移動通信網絡數據量龐大，這就要求數據庫管理系統必須能迅速進行大量數據的更新和檢索，因此，從功能層到數據層大多使用SQL（結構化查詢語言）。
1.2功能模塊設計在系統目標的指導下，結合移動通信網絡實際優化工作情況，詳細分析和總結系統功能需求后，將移動通信網絡監控系統分為分析呈現、數據管理、系統管理和網絡評估四個模塊。1）分析呈現模塊。a）云圖呈現模塊以不同的顏色在百度地圖上標示珠海市移動通信網絡狀況，包括全網綜合及各類型網絡話務量、全網綜合及各類型網絡數據流量、各類型網絡語音業務質量、各類型網絡數據業務質量。支持地圖基本操作（如平移、縮放等）功能。地圖放大后可以顯示更細致的地理區域的網絡云圖，還可以選擇顯示全網基站分布和小區覆蓋情況。支持自定義基站定位、自定義地理位置定位、自定義地理區域云圖呈現功能。b）統計信息呈現模塊用各類型統計圖表呈現不同時間粒度、不同空間粒度、不同網絡類型的網絡產能和網絡質量信息，包括它們的歷史變化趨勢曲線、絕對數值及其變化幅度、達標和不達標情況等。2）數據管理模塊。a）數據查詢模塊對各類數據進行分類、多條件組合查詢，提供文字選擇和在地圖上自定義地理區域等查詢方式，查詢結果是個性化的數據報表。b）數據編輯模塊能對數據庫中的數據進行編輯（如新增、修改、刪除等），并且所有的數據均有歷史備份，可以追溯查詢。b）數據輸出模塊根據系統用戶需要自定義輸出數據報表、各類數據圖表及網絡質量或產能云圖。3）系統管理模塊。對系統操作權限和系統維護進行管理，包括用戶管理、系統權限管理、密碼管理、日志管理等。4）網絡評估模塊珠海移動通信網絡現有網絡質量評判標準是按照網絡接入性能、網絡質量、網絡保持能力和網絡資源四類指標數據進行評估。從話務統計指標中篩選出每一類的多個具有代表性的性能指標，根據客戶感知體驗和對總體網絡的影響，確定各性能指標在本評估體系中的優差門限和得分權重比例，綜合四類指標數據得到無線網絡中每個邏輯小區的網絡質量得分。本文所設計和實現的移動通信網絡監控系統需要建立地理柵格級別的網絡質量評估算法，在小區覆蓋范圍與地理柵格匹配關系已建立的基礎上，可以采用層次分析法，結合現有邏輯小區網絡質量評判標準和地理柵格中邏輯小區重要程度，對現有網絡進行新的評估。影響地理柵格中邏輯小區重要程度的因素包括邏輯小區的面積大小及其所覆蓋范圍的場景屬性。這種方法考慮了網絡的應用場景，使評估結果更符合用戶感知。
1.3數據庫設計從實用性和經濟性等方面考慮，本文描述的移動通信網絡監控系統的數據庫采用SQLServer2008。SQLServer是關系型數據庫管理系統，具有使用方便、可伸縮性好、與相關軟件集成度高等優點［3］。為了保證系統的處理和響應速度，數據庫的連接方式采用ADO（ActiveX數據對象）方式。ADO方式使用簡單、速度快、內存支出小［2］，是一種高性能的數據庫訪問方式。數據庫設計時，數據庫安全問題也很重要［6］。在數據庫權限配置能力內，根據用戶的業務需要，配置其所需的最小權。通過區分不同的訪問者、不同的訪問類型和不同的數據對象，進行分別對待，獲得數據庫的安全保密性。
2系統實現
2.1系統開發環境結合本系統實際需求情況，數據庫管理使用SQLServer2008，以MicrosoftVisualStudio2010作為開發工具，以百度地圖API作為地圖服務工具，.net作為應用程序設計平臺，C#、JavaScript等作為開發語言來開發本系統功能。
2.2系統運行以分析呈現模塊中的統計信息呈現模塊為例介紹系統運行界面。統計信息呈現模塊分為產能概覽、質量概覽、分區域產能、分區域質量、分網絡產能、分網絡質量六個子模塊，每個模塊均以今日、本周、本月三種不同時間粒度呈現相應的歷史變化趨勢曲線、絕對數值及其變化幅度、達標和不達標情況等信息。以今日分區域產能為例，界面呈現的內容包括珠海三大區域（香洲、金灣、斗門）今日產能總量趨勢圖，一天24小時的達標與不達標時段統計堆積圖，當天香洲、金灣、斗門產能占比，當天香洲、金灣、斗門增幅，香洲（或金灣、斗門）GSM/TD/WLAN/LTE數據流量占比，香洲（或金灣、斗門）GSM/TD/WLAN/LTE數據流量增幅。圖2是某一天珠海三大區域數據流量趨勢圖。
2.3系統運行效果系統在珠海移動網優中心試運行后，通過實時監測珠海移動通信網絡狀況，及時發現網絡異常情況，工作人員能立即解決網絡問題，提高了運營商網絡運維的質量和效率，達到了控制整個網絡狀況的效果。我們對2013年11月1日至11月30日珠海一個月的無線網絡均衡指標得分進行統計，結果表明，在保持人員配比不提高的情況下，無線網絡均衡指標得分較系統運行之前提升了17.5%，說明移動網絡服務質量得到了顯著提高。截止到2013年12月底，珠海移動網絡優化人員配比由2012年底的91.19%下降到了68.49%，經濟效益明顯。
3結束語
關鍵詞：電力系統；通信網絡；網絡管理系統；Q3適配器；SNMP；TMN
引言
近年來隨著通信技術的發展，為了滿足電力系統安全、穩定、高效生產的需求及電力企業運營走向市場化的需求,電力通信網的發展十分迅速。許多新的通信設備、通信系統，例如SDH、光纖環路、數字程控、ATM等，都紛紛涌入電力通信網，使網絡的面貌日新月異。新設備的大量涌入表現出通信網的智能化水平不斷提高，功能日益強大，配置、應用也十分復雜。層出不窮的新產品、新功能、新技術及技術經濟效益等諸多因素的影響，使可選擇的設備越來越多，造成電力通信網中設備種類的復雜化。技術的發展使某些舊的觀念有了根本的改變，計算機網絡技術與通信技術相互交融。傳統通信網絡的交換、傳輸等領域引入了計算機網絡設備，例如路由器、網絡交換、ATM設備等。某些傳統的通信業務通過計算機網絡實現，例如IP電話等。今天通信網與計算機網的界限已越來越模糊。電力通信業務已從調度電話、低速率遠動通道擴展到高速、數字化、大容量的用戶業務，例如計算機互聯網、廣域網、視頻傳送等。電力通信網的結構也已從單一服務于調度中心的簡單星形方式發展到今天多中心的網狀網絡，以保證能為日益增長的電力信息傳輸需求服務。
此外，由于網絡規模的限制，電力通信網實際上是一個小而全的網絡。小是指網絡的業務量不大；全是指作為通信網所有環節一樣不少，而且電力通信網地域廣大、數量繁多。由于規模的原因，電力通信網的管理傳統上一直都是不分專業統一管理，每一位通信管理維護人員都必須管理包括網絡中傳輸、交換、終端各個環節上的設備，還包括電源、機房、環境等網絡輔助設備，同時還要管理電路調配等網絡業務。
由于電力系統行政劃分的各級都設置電力調度，電力通信網又被人為的劃分成不同級別、不同隸屬關系的網絡。一般來說，電力通信網分為主干網、地區網；主干網分國家、網局、省局、地區4級；地區網又分為地區、縣級網。各個級別的網絡根據隸屬關系互聯，各行政單位所屬的網絡管理、維護關系獨立。而且由于傳統的原因，上級網絡的設備維護工作多由通信設備所在地區的下級網絡的通信管理人員負責。網絡設備管理與維護分離，集中運行，分散維護。
面對這樣一個復雜的網絡，這樣一些苛刻的管理要求，唯一的也是十分有效的方法就是建立具有綜合業務功能、綜合接入功能的電力通信網絡管理系統（簡稱網管系統）。
早期的電力通信網管理方式簡單，由于通信設備的功能單一、智能化水平不高，自動化管理表現為監控系統，具有監視通信設備運行狀態，實時通告設備的告警和運行異常信息，遠程實時控制設備的主、備切換等功能。隨著電力通信網的發展，作為新一代通信網基礎的智能化設備出現后，產生了網元管理系統，它除了對設備故障的監控功能外，還包括對設備性能、配置及安全的管理。時至今日，網元管理系統的應用在通信網的運行管理過程中已隨處可見。隨著通信設備智能化水平的提高和通信業務需求的增長，通信組網的靈活性越來越大，通信網的規模也越來越大，網絡管理系統應運而生。
一、電力通信網絡管理的設計原則
1.1全面采用TMN的體系結構
TMN是國際電信聯盟ITU—T專門為電信網絡管理而制定的若干建議書，主要是為了適應通信網多廠商、多協議的環境，解決網管系統可持續建設的問題。TMN包括功能體系結構、信息體系結構、物理體系結構及Q3標準的互聯接口等項內容。通過多年來的不斷完善和發展，TMN已走向成熟。國際上的許多大的公司（例如SUN,HP等）都開發出TMN的應用開發平臺，以支持TMN的標準；越來越多國際、國內的通信設備制造廠商也宣布接受Q3接口標準，并在他們的設備上配置Q3接口。國內的公用網、部分專用通信網都有利用TMN來建設網管系統的成功范例，例如：全國長途電信局利用HP的TMN平臺OVDM建設全國長途電信三期網管；無線通信局利用SUN的SEM平臺建設TMN網絡管理系統。TMN的優點在于其成熟和完整性，是目前國際上被廣泛接受的體系中最為完整的通信網管標準體系；TMN的不足在于其復雜性和單一化的接口。這些問題在網管系統建設中應該加以考慮。
1.2兼容其他網管系統標準
在接受TMN的同時，兼容其他流行的網管系統的標準以解決TMN接口單一的問題，對電力通信網管系統的建設十分有好處，尤其在強調技術經濟效益的今天，這一點更為重要。
SNMP簡單網路管理協議所構成的網絡管理是目前應用最為廣泛的TCP/IP網絡的管理標準，SNMP網絡管理系統實際上也是目前世界上應用最為廣泛的網絡管理系統。不僅計算機網絡產品的廠商，目前越來越多的通信設備制造廠商都支持SNMP的標準。因此電力通信網管系統應該將SNMP簡單網路管理協議作為網絡管理的標準之一，尤其在通信網與計算機網的界限越來越模糊的今天，其效益是顯而易見的。
另外，目前出現了新發展的網管體系和標準，例如對象管理組織OMG的CORBA體系、基于Web的網管體系、分布式網絡管理技術等，這些新的技術都應當引起我們的重視?？傊?，對于電力通信網這種組織結構分散的網絡來說，網管系統對各種體系的兼容性很有必要。
1.3采用高水平的商用TMN網管開發平臺作為開發基礎
網絡管理是一個巨大、復雜的工程，涉及面廣，難度大，特別是像TMN這樣的系統，而綜合業務及綜合接入功能的要求又增加了系統的難度。依照標準的建議書從基礎開發做起的方法無論從時間、經濟的角度來說都是不可取的。高層網管應用開發平臺是世界上具有相當實力的廠商，投巨資歷時多年開發出來的商用系統，目前比較成熟的有SUN公司的SEM、HP公司的OPENView、IMB的NetView等［3］。每一種商用系統都為建設通信網絡管理系統提供了一整套管理、、協議接口及信息數據庫開發的工具和方法。利用商用TMN網管平臺作為核心來構筑電力通信網管系統，屏蔽了TMN網管系統的復雜性，可大大降低開發難度，縮短開發時間，提高分開的成功率。對電力通信網管系統的建設來說不失為一種經濟有效的方法。
當然，商用化高層網管應用開發平臺的成本相對比較高，因此對于規模小、層次低的通信網，采用一些專用的自行開發的網絡管理系統平臺可能更為實際。
1.4網管系統的網絡化
網管系統互聯組成網管網絡這一點是不言而喻的。從長遠的觀點來講，電力通信網管應接受異構網互聯的觀念，即不同層次、不同廠商甚至不同體系結構的系統之間應不受阻礙的互聯，組成一個具有廣泛容納性的網管網絡。
規定一種或幾種統一的標準互聯接口作為系統互聯的限制約定是目前網管系統之間互聯的最可行的方法，如采用CMIP的Q3接口、SNMP的簡單網絡管理協議作為網管之間互聯的標準協議接口。當然隨著技術的發展這種限制可能會有所改變，例如：CORBA技術的應用會對目前的狀況產生影響。雖然統一接口有系統花費大的不足，但是統一接口在數據互聯中的優點是顯而易見的。
網管系統的數據共享和可互操作性機制是網管系統互聯的基礎。完善的安全機制是網管系統互聯成功的保障。網管系統還應支持與網管系統以外的信息管理系統的互聯，實現數據共享。
1.5綜合接入性
網管必須滿足各種通信網絡、通信設備的接入要求，兼容各種制式、各個廠商的產品。
TMN網管系統本身支持的標準接口有限，能夠直接接入TMN網管系統的通信系統、通信設備并不多，大量通信設備的接入依靠網管系統提供的轉換機制，網管系統通過協議適配器這樣的網管部件，將通信設備上的五花八門的管理數據接口轉換成統一的網管系統支持的標準接口（例如Q3適配器，SNMPPROX等），實現網管對通信設備的接入。對于設備種類繁多的電力通信網，這個環節尤為重要。
對于網絡層次多、設備分布廣、智能水平低的電力通信網，如果全盤依照TMN的方案，勢必造成系統十分龐大，整個網管系統變得很不經濟。因此，選用一種綜合接入能力強、成本低的網管系統直接面向大量的通信設備，將通信設備集中轉換，再通過標準接口送入TMN高層次網管。建立綜合接入網管系統來完成接入的任務對電力通信網不失為一種經濟可行的方案。
對于大量中等以下規模的網絡完全可以依靠綜合接入網管系統的功能來管理網絡，既可實現通信設備的綜合接入，又建立了網絡的分層管理，一舉兩得，而且這種方案的經濟效益十分可觀。對于系統已經在建的大量的監控、網元管理系統來說，也可以采用先將其改造成綜合接入網管系統再接入高層TMN網管的方案。
1.6完善的應用功能及客戶應用接口的開放性
在今天這樣的市場競爭環境下，網管系統的應用功能是否完善、豐富，能否滿足用戶的要求、適應網絡的變化，總之網管系統的應用功能是否能得到用戶的認可，是網管系統成敗的關鍵。
應用功能的設置應該能由用戶來選擇，用戶的應用界面應該滿足用戶的要求。這要求網管系統除了具有根據用戶要求定制的能力外，重要的一點是網管系統的應用功能接口應具有開放性，應能支持滿足應用功能接口的第三方應用程序，在不改變基礎系統的情況下不斷推出新的應用功能、用戶界面，滿足用戶的要求。由于電力通信網采用行政劃分的管理方式，各級用戶的管理功能要求的不一致性更大，應用功能開放性的要求顯得更為重要。
1.7網管系統的一體化和獨立性
網管系統應實現電力通信網的一體化管理，即各種功能網絡管理系統的應用程序統一設計，采用統一的界面風格，采用一致的名詞術語。用統一的管理操作界面去操作控制不同型號、廠家的同類功能設備。在同一個平臺、界面上監視、處理網絡告警，控制網絡運行。
真正的網絡管理系統應具有獨立性，系統不應依賴于某個設備制造廠商；網管系統應能保證所有的廠商都得到同樣公平和有效的支持。這樣做的目的是為了保證通信系統本身的發展，確保不會因網管系統方案選擇限制通信系統本身。這一點對于多樣化特點十分明顯的電力通信網尤為重要。
1.8網管系統的人機界面
首先，對象化的思想應該貫穿在網管界面的設計中。將圖形上的元素及元素的組合定義成圖形對象，將圖形對象與它所表示的數據對象、實際的通信設備串聯起來，實現實物、數據、表示界面的統一。這種對象化的設計方法保證了網管系統數據和界面的統一，保證了網管系統對被管理系統的變化的適應能力。對象化的設計觀念應推廣到網管系統人機界面的各個方面，例如：語音申告、媒體管理等。
其次，網管系統的界面應不斷采用新技術加以更新、改造。界面是表示一個系統的窗口，界面的優劣直接影響人們對系統的第一印象，影響人們對系統的使用。引入新的技術，提高系統界面的功能、界面的可觀賞性、系統的易使用程度是網管系統成敗的又一關鍵因素。
GIS是目前實用化和技術經濟性能都比較高的一項可視化信息技術，GIS采用對象化設計思想，支持地理信息數據，支持多圖層控制，采用矢量化圖形方式。GIS在信息管理系統的數據表示界面方面應用廣泛，在表示與地理信息有關的數據界面時尤其優秀，電力通信網管系統可以采用GIS技術開發基于地理信息系統的網管應用界面。
Web是一種影響非常廣的、為人們廣泛接受的、使用方便的數據瀏覽界面，Web支持的數據包括文本、圖形、圖片、視頻等，支持數據庫的瀏覽，而且支持的數據種類和數據格式還在不斷豐富。利用Web的優勢作為網管系統的信息媒介是一種非常明智的選擇。
二、電力通信網管系統方案
2.1需求分析
在選擇網管系統方案時各種因素都會影響最終的決定，如網絡管理要求、通信系統規模、通信網絡結構、技術經濟指標等。網絡管理要求應是確定網管系統方案的首要因素。并不是在任何情況下網管的配置越高、功能越全越好，如果管理要求只關心對通信設備的實時監控，那么最佳方案是選擇監控系統。在完成監控功能方面，監控系統的實時性能、準確程度都較復雜的網管系統要高。同樣如果管理要求只關心通信設備的信息，只需要建立網元管理系統即可。但如果是一個管理一定規模的通信網絡而且提供通信服務的管理單位，那么就應該選擇能夠涵蓋整個通信網的網管系統。
2.2網絡設計
初期的網管系統一般只注重網絡某些部分（如通信設備）的管理，其主要原因是通信網管系統在發展初期一般依賴于通信設備生產廠商。真正的網絡管理系統應包括以下各個層次：
網元數據采集層：網元(設備)的數據接入、數據采集系統。
網元管理層：直接管理單個的網元(設備)，同時支持上級的網絡管理層。這一層主要是面向設備、單條電路，是網絡管理系統的基礎內容。其直接的結果實現設備的維護系統。
網絡管理層：在網元管理的基礎上增加對網元之間的關系、網絡組成的管理。主要功能包括：從網絡的觀點、互聯關系的角度協調網元(設備)之間的關系；創建、中止和修改網絡的能力；分析網絡的性能、利用率等參數。網絡管理層的另一個重要的功能是支持上層的服務管理。
服務管理層：管理網絡運行者與網絡用戶之間的接口，如物理或邏輯通道的管理。管理的內容包括用戶接口的提供及通道的組織；接口性能數據的記錄統計；服務的記錄和費用的管理。
業務管理層：對通信調度管理人員關于運行等事項所需的一些決策、計劃進行管理。對運行人員關于網絡的一些判斷的管理。這一層管理往往與通信企業的管理信息系統密切相關。其功能包括：日志記錄，派工維護記錄，停役、維護計劃，網絡發展規劃等。
網絡管理系統應當是全網絡的，對于面向用戶服務的規模較大的通信網絡，管理的重點應放在網絡、服務、業務等層次的管理上。
2.3系統功能
一個完善的網絡管理系統應具備如下功能。
故障管理：提供對網絡環境異常的檢測并記錄，通過異常數據判別網絡中故障的位置、性質及確定其對網絡的影響，并進一步采取相應的措施。
性能管理：網絡管理系統能對網絡及網絡中各種設備的性能進行監視、分析和控制，確保網絡本身及網絡中的各設備處于正常運行狀態。
配置管理：建立和調整網絡的物理、邏輯資源配置；網絡拓撲圖形的顯示，包括反映每期工程后網絡拓撲的演變；增加或刪除網絡中的物理設備；增加或刪除網絡中的傳輸鏈路；設置和監視環回，以實施相關性能指標的測試。
安全管理：防止非法用戶的進入，對運行和維護人員實現靈活的優先權機制。
2.4系統結構
為了保證網管系統能較好適應電力通信網的特點，滿足電力通信網的管理要求，網管系統應能兼容多機種、多種操作系統；應能設計成冗余結構保證系統可靠性；應能充分考慮系統分期建設的要求，充分考慮不同檔次的網管系統的需求。
網管系統可采用IP級的網絡實現系統中各硬件平臺之間的互聯，利用現有的各種管理數據網絡的路由，組織四通八達的網管系統網絡。
數據服務器：是網管管理信息數據庫的存儲載體，用于存儲和處理管理信息。
網管工作站：為網管系統提供人機接口功能。它為用戶提供友好的圖形化界面來操作各被管設備或資源，并以圖形的方式來顯示網絡的運行狀態及各種統計數據，同時運行各種網管系統的應用程序。
瀏覽工作站：通過廣域網、Internet或Intranet網接入網管系統，提供網管系統數據信息的瀏覽功能。
協議適配器：完成網管系統與被管理設備之間的協議轉換。
前置機：通過遠方數據輪詢采集及網管系統與采集系統之間的協議轉換，實現對各種通信站、通信設備的實時管理。
網管系統的軟件由管理信息數據庫、網管核心模塊、若干應用平臺、若干網絡高級分析程序及數據轉換接口程序組成。
管理數據庫：負責存儲和處理被管設備、被管系統的歷史數據,以及非實時的資料、統計檢索結果、報表數據等離線數據。
網管核心模塊包括管理信息服務模塊、管理信息協議接口及實時數據庫；
通信調度應用平臺包括系統運行監視、運行管理、設備操作、圖形調用、數據查詢等功能。
圖形系統實現網管系統圖形應用界面，包括圖元制作工具、繪圖工具、圖形文件管理工具、數據庫維護工具等。
通信運行管理應用平臺提供網管系統所需的各種管理功能，包括運行計劃管理、維護管理、報表管理、權限管理等。
網絡高級分析軟件包括網絡故障分析、性能分析、路由分析、資源配置分析。
三、結語
電力通信網絡管理系統的開發與應用起步比較遲，相對于公用網和其他一些專用網都落后了一步。目前，在電力通信網中未見真正的規模比較大的網絡管理系統，網絡的運行管理主要依靠通信監控系統和一些隨通信系統和通信設備引進的網元、網絡管理系統。隨著網絡規模、管理水平的提高，越來越顯示出目前這種狀況的不適應性。從事電力通信網運行、管理、開發的建設者們有能力、有決心解決好這些問題。
參考文獻：
［1］ITU-TM.3010-96.PrinciplesforaTelecommunicationManagementNetworks.
智能化住宅小區通信網絡是小區內綜合信息服務、小區與外界廣域網連接、小區智能物業管理的物理平臺。構建小區通信網絡平臺，要考慮網絡提供綜合信息與資訊服務的能力，網絡的先進性、擴展性、性價比以及開發商（用戶）對投資費用的承受能力。綜合考慮各方面因素，小區寬帶通信網絡平臺采用以大網或有線電視HFC網，也可采用兩者結合的方式。
1.以太高坡同構建小區寬帶通信網
1.1以太網技術
以太網是目前應用最為廣泛的局域網絡，它采用基帶傳輸，通過對絞線和傳輸設備，實現10Mbps／100Mbps／1000Mbps的數據傳輸。由于應用廣泛，各大網絡設備生產商均投入極大精力于這類技術產品的研究和開發，技術不斷創新，從最初的同軸電線上的共享10Mbps傳輸技術，發展到現在的在對絞線和光纖上的100Mbps甚至100OMbps的傳輸、交換技術。目前，大部分局域網絡均采用以太網，在大型網絡系統中的各個子網也多數構成以太網。從應用來看，辦公室自動化、證券、校園網、控制系統等各類應用均以以太網為主要的通訊傳輸方式，應用非常廣泛，而且仍保持很猛的發展勢頭，可以預見，將來的局域網仍將以以太網為主流技術。總之，以太網是目前網絡技術中先進成熟，實時性強，應用廣泛，性能穩定，價格低廉的通訊技術，是智能化住宅小區通訊網的理想選擇。
千兆以太網繼承了傳統以太網的特點，并極大地拓寬了帶寬，與10／1OOMbps以大網保持良好的兼容性，增加了對Qos的支持，以高帶寬和流量控制的策略來滿足應用的需要，是智能化住宅小區局域骨干網的理想選擇。
1.2智能化住宅小區局域以太網
方案設計
(1)功能說明和設計要求
智能住宅小區局域網一般涵蓋若干標用戶住宅樓、小區管理控制中心、小區公共會所、小區物業管理公司以及區內各類集團用戶，并通過一定的方式與小區智能控制網連接。
網絡設計要求采用可靠、先進、成熟的技術；所有信息點具有交換能力；支持虛網劃分;支持多媒體應用；能進行良好的網絡管理；具有良好的擴充性和升級能力。
（2）網絡系統
整個網絡包括廣域網（Internet、各專業網）接入、小區網絡系統及小區網絡智能控制中心。
小區網絡系統采用星型拓撲結構，分為系統中心（小區管理控制中心）、區域中心、住宅樓棟和用戶四級。根據小區的規模和用戶樓棟的分布情況，為便于網絡設計和管理，可將整個小區分成若干個區域，每個區域設一個區域中心，管轄若干個相近的樓棟。根據小區網絡設計要求，小區局域主干采用千兆以太網，在系統中心設一千兆以太網核心交換機，在各區域中心設置工作組交換機，各工作組交換機配置1000MbpsFX上聯端口，通過光纖與核心交換機連接，構成智能化住宅小區千兆以太骨干網。每個區域內，在各樓棟設備間設置100／10Mbps交換式集線器，交換式集線器通過100MbpsTX上聯端口經五類對絞線與工作組交換機連接，根據需要也可通過100MbpsFX端口經光纖連接。在樓內，交換式集線器通過10MbpsTX端口經樓內5類綜合布線連接用戶計算機。這樣，核心交換機與工作組交換機之間可提供高達1000Mbps的傳輸速率，工作組交換機向各樓棟提供100Mbps的傳輸速率，每個最終用戶可獨享10Mbps的通信帶寬。
小區管理控制中心是整個網絡系統的中心，系統的主要通信設備集中于此，除網絡核心交換機外，還包括與廣域網連接的路由器、各類服務器以及管理工作站等。
小區局域網通過DDN專線或ADSL與Internet連接，隨著信息化的不斷發展，今后還可以通過155MbpsATM或通過千兆IP城域以太網與Internet連接，以提高小區接入帶寬、網絡系統結構。
該系統具有良好的開放性和擴展性，可根據小區的實際情況靈活組合與配置。區域中心可以包括若干棟單元樓，也可以只管轄一棟高層住宅，小區內的集團用戶、公共會所、物業管理公司以及各應用子系統以適當的方式就近接入各自所在的區域中心網絡，形成一體化的統一網絡。
（3）住宅綜合布線設計
上文所述，在樓內交換式集線器通過綜合布線與用戶計算機連接，綜合布線系統是智能化住宅的基礎設施，為住宅樓的通訊網絡提供高速信息通道。朗訊、西蒙、阿爾卡特、麗特等國際大公司都相繼推出各自的智能化住宅綜合布線產品。智能化住宅布線系統按功能區域分為三大部分：住宅單元子系統、樓層管理間和垂直干線子系統以及設備間子系統，各系統布線都采用5類以上對絞線。
住宅單元子系統
在每一個住宅單元設置一個家庭布線系統接線箱，作為與戶外布線系統連接的界面，對戶內外布線系統的變動帶來極大的方便。接線箱可安裝各種系統接線模塊，包括數據和語音通信模塊、家庭安防系統模塊、可視對講系統模塊等等，根據需要自由組合安裝。戶內數據通信布線采用5類以上UTP（非屏蔽對絞線），信息插座采用RJ45制式接口。
樓層管理間和垂直干線子系統垂直主干布線采用新型拓撲方法，由設備間主配線架敷設至各樓層管理間的干線電纜構成，系統采用五類以上4對UTP作為系統主干電纜。樓層管理間設置橋式模塊板通過不同跳線實現水平線纜與垂直干線的連接。
設備間子系統
設備間子系統內安置交換式集線器和主配線架，所有主干線纜都端接在主配線架上，通過跳線與交換式集線器連接。
2、HFC網構建小區信息傳輸網
2.1HFC網絡技術
我國有線電視覆蓋范圍廣闊，用戶普及率高，是電信網之外的另一個資源大網。隨著技術的發展，有線電視網逐步發展為雙向HFC綜合信息網，除傳送常規的廣播電視信號外，還可以進行高速的數據傳輸，傳送圖像、數據和語音等多媒體數據。HFC雙向混合光纖同軸電纜傳輸網從有線電視前端中心用光纖將信號送到各小區的光節點，從光節點處通過同軸電纜分配網與住戶連接。HFC網有效網絡帶寬為850MHz，具有豐富的頻帶資源，將42MHz以下頻段傳輸上行數據信號，SO—55OMHZ用于傳輸普通廣播電視信號，55O—85OMHz用于傳輸下行數據信號。HFC網頻帶寬、速度快、性能可靠穩定，是智能化住宅小區理想的信息傳輸網絡平臺。
HFC網絡系統主要由位于前端的CMTS、位于用戶端的CableModem（電纜調制解器cm）以及傳輸設備組成。其工作原理
；CMTS從網絡接收的數據幀封裝在MPEG－2TS幀中，通過下行數字調制成RF信號輸出到HFC網，同時接收上行數據，并轉換成以太網的幀傳送給網絡。用戶端的CM的基本功能是將上行數字信號調制成RF信號，將下行的RF信號解調為數字信號，從MPEG－2TS幀中抽出數據，轉換成以太網的數據，通過10/100BaseT自適應以太網接口輸出到用戶PC。在HFC網上采用頻分復用，在某一頻率上的信道則是多用戶共享，CM用戶在連接時并不占用一固定帶寬，而是與其它活動用戶共享，僅在發送和接收數據的瞬間，使用網絡資源，它通過MAC控制用戶信道分配與競爭，支持不同等級的多媒體業務。
2.2網絡設計方案
基于HFC的智能化住宅小區信息傳輸網絡如圖3所示，有線電視臺控制中心總前端通過IP主干城域網與各個分前端連接，分前端通過光纖連接各光節點，光節點以下是雙向同軸電纜分配網連接到用戶端。若CMTS位于小區內，則小區智能控制中心為有線電視的一個分前端，
CMTS與CM之間是采用同軸電纜分配網進行連接。
在雙向HFC網上構建小區寬帶信息傳輸網時，根據網絡結構，在小區控制管理中心設置電纜調制解調器頭端系統（CMTS）和路由交換機，用戶端設置電纜調制解調器（CM），由此構成雙向HFC網的用戶寬帶接入傳輸平臺。
（1）HFC前端
HFC前端主要包括路由交換機、CMTS。前端路由交換機通過光纖與千兆IP城域網連接。CMTS用于連接雙向HFC網和寬帶數據網，為用戶端的CM提供控制、管理和數據傳輸功能，它提供動態帶寬管理、高速信息流量集中、數據網絡資源的接入控制并保證數據服務質量。每個CMTS
可支持和管理2000個CM。
（2）用戶端
HFC網用戶端核心設備是電纜調制解調器（CM），用于完成HFC網與用戶PC之間的數據格式轉換，使用戶PC通過HFC網絡與前端設備進行全雙工的數字通信。CM通過標準的10／100BAS－T以太網自適應接口與用戶的PC連接，通過F頭與HFC網連接。
根據小區用戶的類型和需求，用戶的寬帶接入可采用不同方式，主要包括通過電纜調制解調器接入和局域網高速專線接入。
l對家庭用戶，用戶PC通過10-100BASE-T自適應以太網接口直接連接CM，實現上行10Mbps，下行36Mbps傳輸速率的寬帶接入。也可多個用戶通過集線器的寬帶接入。也可多個用戶通過集線器共用一個CM，共享上、下行傳輸帶寬，以降低接入成本。
2對小型企業用戶，企業內部網通過集線器或路由交換機共用一個CM接入HFC網，以降低接入成本，這時局域網用戶共享上、下行傳輸帶寬。
關鍵詞：變電站綜合自動化通信網接口實時多任務操作系統
0.引言
變電站是輸配電系統中的重要環節，是電網的主要監控點。近年來，隨著我國經濟高速發展，電壓等級和電網復雜程度也大大的提高。傳統變電站一次設備和二次設備已無法滿足降低變電站造價和提高變電站安全與經濟運行水平這兩方面的要求。
而現在變電站所采用的綜合自動化技術是將站內繼電保護，監控系統，信號采集，遠動系統等結合為一個整體，使硬件資源共享，用不同的模式軟件來實現常規設備的各種功能。用局域網來代替電纜，用主動模式來代替常規設備的被動模式。具有可靠、安全、便于維護等特點。
分散分層分布式是變電站綜合自動化系統的發展方向，這就對通信的可靠性提出了更高的要求，選擇一個可靠、高效的網絡結構，是解決問題關鍵。90年代中期，國內外曾掀起一場“現場總線熱”，但是由于技術上的原因以及采用設備總線時信息量大且傳輸較慢的特點，造成了現場總線存在多種標準，阻礙了其發展。以太網經過若干年的發展，技術上日臻成熟。隨著嵌入式以太網微處理器的發展，以太網已十分便利的應用于變電站綜合自動化系統。以太網具有高速、可靠、安全、靈活的特點，使其在變電站綜合自動化系統中有廣闊的應用前景。
1.變電站通信系統結構
系統結構示意圖如圖1所示。
從圖上可以看出：
1）管理和控制一體化局域網將無可爭議地選用以太網。
2）間隔級控制總線在FF-H2總線尚未成熟的情況下，工業級以太網和ProfibusMMS（ManufacturingMessageingSpecification制造廠信息規范）將是一個比較好的選擇。
3）可編程邏輯控制器PLC被發展成PCC(Programablecomputercontroller),即用智能模塊實現邏輯及自動控制功能，它比常規的PLC具有可交流采樣、通訊組態方便等優點。
2.變電站綜合自動化系統通信網的基本設計原則
通信在變電站綜合自動化占有重要的地位。其內容包括當地采集控制單元與變電站監控管理層之間的通信，變電站當地與遠方調度中心之間的通信。系統通訊網架的設計是十分關鍵的，本文從以下方面考慮變電自動化系統通信網的設計：
1）電力系統的連續性和重要性，通訊網的可靠性是第一位的。
2）系統通訊網應能使通訊負荷合理分配，保證不出現“瓶頸”現象，保證通訊負荷不過載，應采用分層分布式通訊結構。此外應對站內通訊網的信息性能合理劃分，根據數據的特征是要求實時的，還是沒有實時性要求以及實時性指標的高低進行處理。另外系統通信網設計應滿足組合靈活，可擴展性好，維修調試方便的要求。
3）應盡量采用國際標準的通信接口，技術上設計原則是兼容目前各種標準的通信接口，并考慮系統升級的方便。
4）應考慮針對不同類型的變電所的實際情況和具體特點，系統通信網絡的拓撲結構是靈活多樣的且具有延續性。
5）系統通信網絡應采用符合國際標準的通信協議和通信規約。
6）對于通信媒介的選用，設計原則是在技術要求上支持采用光纖，但實際工程中也考慮以屏蔽電纜為主要的通信媒介。
7）為加速產品的開發，保持對用戶持續的軟件支持，對用戶提出的建議及要求的快速響應，就要求擺脫小作坊式的軟件開發模式，使軟件開發從“小作坊階段”進入“大生產階段”，采用先進的通信處理器軟件開發平臺實時多任務操作系統RTOS并開發應用與其之上的通信軟件平臺。
3.通信網的軟硬件安裝
3.1.硬件的選擇
為了保證通信網的可靠性，通信網構成芯片必須保證在工業級以上，以滿足濕度、溫度和電磁干擾等環境要求。通訊CPU采用摩托羅拉公司或西門子公司的工控級芯片，通訊介質選擇屏蔽電纜或光纖。
3.2.接口程序
采用國際標準的通信接口，技術上設計原則是兼容目前各種標準的通信接口，并考慮系統升級的方便。裝置通信CPU除保留標準的RS232/485口用于系統調試維護外，其它各種接口采用插板式結構，設計支持以下三類共七種方式：標準RS485接口，考慮雙絞線總線型和光纖星型耦合型；標準ProfibusFMS接口，考慮雙絞線總線型、光纖環網、光纖冗余雙環網；標準Ethernet，考慮雙絞線星型和光纖星型（通信管理單元考慮以上兩種類型的雙冗余配置）。
3.3.通信協議和通信規約
系統通信網絡應采用符合國際標準的通信協議和通信規約，應建立符合變電站綜合自動化系統結構的計算機間的網絡通訊，根據變電站自動化系統的實際要求，在保證可靠性及功能要求的基礎上，盡量注意開放性及可擴充性，并且所選擇的網絡應具有一定的技術先進性和通用性，盡量靠國際標準。長期以來，不同的變電站監控系統采用不同的通信協議和通信規約，如何實現不同系統的互連和信息共享成為一個棘手的問題，應采用規范化、符合國際標準的通信協議和規約。為此在系統中選用了應用于RS485網絡的IEC61870-5-103規約、應用于Profibus的MMS行規以及應用于TCP/IP上的MMS行規。它們都具有可靠性、可互操作性、安全性、靈活性等特點。
4.通信軟件的設計與實現
通信軟件的設計涉及到多種設備的配合問題，本文只以DF3003變電站綜合自動化系統的通信網絡為例，介紹變電站綜合自動化系統通信軟件設計與運行原理。
4.1.軟件功能與運行原理
在DF3003變電站綜合自動化系統中，采用二級分層分布式網絡。針對110KV中壓變電站的要求，我們可采取圖2所示的組網方式。后臺與主站都是一種監控系統，其主要功能為監視各智能單元的運行狀態，并能對各智能單元進行控制。而監控系統為完成其主要功能所需要的各種數據都是由通訊轉換器DF3211或保護管理單元DF3210來提供的。因此，從數據流控制的角度來看，通訊程序主要完成智能單元運行狀態信息的上報和監控系統控制信息的下發兩種功能。智能單元的運行狀態信息一般包括遙測數據、遙信數據、電度數據、突發數據等。監控系統的控制信息則包括遙控命令、對時命令、查詢命令等。本文中的變電自動化系統通訊程序所要完成的數據結構與函數過程如圖3所示。
4.2.軟件開發平臺——RTOS
隨著應用的復雜化，對控制精度、智能化程度的要求越來越高，一個微處理器往往要同時完成很多任務。體現在變電站自動化通信產品中，由于信息采集量越來越大，信息交換越來越頻繁，簡單地用單一任務來輪詢，往往造成通信的“瓶頸”現象，如保護和測量設備采集到的實時信息無法及時向上傳遞。多任務編程的特點是：程序在功能上以任務的形式存在，
各個任務之間相對獨立，可通過操作系統提供的資源，進行任務間的信息交換和相互控制，可通過優先級、時間片來控制各任務執行的順序。多任務編程的特點打破了傳統軟件順序執行的框架，便于程序的系統開發、調試及維護。實時多任務操作系統RTOS（RealTimeOperatingSystem）是面向21世紀嵌入式設計的基礎和標準開發平臺。高性能軟件開發平臺可以使嵌入式軟件程序的開發進入規模化和產業化生產。有了高性能開發平臺，可以極大的提高軟件開發的效率，RTOS體現了一種新的系統設計思想和一個開放的軟件框架，在此基礎上，可以設計一種更為通用的通用軟件平臺，軟件工程師可以在不大量變動系統其他任務的情況下增加或刪除一個通信規約；一個大項目開發的過程中，可以有多個工程師同時進行系統的軟件開發，各個人之間只要制訂好規程和協議即可，既縮短了開發時間，又降低了最終通信軟件產品對于具體某個人的依賴性。
4.3.與因特網結合
通信管理單元提供內置的WEB-SERVER，可動態向外部系統數據，這部分可采用在RTOS之上外購WEB—SERVER模塊來開發完成，更為方便的是，在設置各種系統參數和瀏覽現場實時數據時，只需要一個標準的瀏覽器軟件，如Microsoft的IE即可。
5.改進的網架結構
當變電綜合自動化系統中的通信可靠性要求進一步提高時，可采用圖4所示的網架結構。即對通信管理單元和通道實行主備切換的模式，但這種模式對通信管理單元和通信切換器的要求較高。在這種模式下，當通信管理單元損壞或通道故障時均得到切換，因此這種模式更可靠、更安全。
DSP芯片是專門為實現各種數字信號處理算法而設計的、具有特殊結構的微處理器，其卓越的性能、不斷上升的性價比、日漸完善的開發方式使它的應用越來越廣泛。將計算機網絡技術引入以DSP為核心的嵌入式系統，使其成為數字化、網絡化相結合，集通信、計算機和視聽功能于一體的電子產品，必須大大提升DSP系統的應用價值和市場前景。將DSP技術與網絡技術相結合，必須解決兩個關鍵問題：一是實現DSP與網卡的硬件接口技術，二是基于DSP的網絡通信程序設計。DSP與網卡的硬件接口技術參考文獻[1]有比較詳盡的論述，以下主要討論基于DSP的網絡通信程序設計。
1通信協議的制定
協議是用來管理通信的法規，是網絡系統功能實現的基礎。由于DSP可以實現對網卡的直接操作，對應于OSI網絡模型，網卡包含了物理層和數據鏈路層的全部內容，因此，規定了數據鏈路層上數據幀封裝格式，就可以為基于DSP的局域網絡中任意站點之間的通信提供具體規范。因為以太網是當今最受歡迎的局域網之一，在以太網中，網卡用于實現802.3規程，其典型代表是Novell公司的NE2000和3COM公司的3C503等網卡，所以研究工作中的具體試驗平臺是以DSP為核心構成的以太局域網，主要用于語音的實時通信，所使用的網卡為Novell公司的NE2000網卡。NE2000網卡的基本組成請見參考文獻[2]，其核心器件是網絡接口控制器（NIC）DP8390。該器件有三部分功能：第一是IEEE802.3MAC（媒體訪問控制）子層協議邏輯，實現數據幀的封裝和解封，CSMA/CA（帶碰撞檢測功能的載波偵聽多址接入）協議以及CRC校驗等功能；第二是寄存器堆，用戶對NE2000網卡通信過程的控制主要通過對這些寄存器堆中各種命令寄存器編程實現；第三是對網卡上緩沖RAM的讀寫控制邏輯。DP8390發送和接收采用標準的IEEE802.3幀格式。IEEE802.3參考了以太網的協議和技術規范，但對數據包的基本結構進行了修改，主要是類型字段變成了長度字段。所以，以DSP為核心的局域網內通信數據包基本格式如圖1所示。
DSP讀出數據包和打包從目的地址開始。目的地址用來指明一個數據幀在網絡中被傳送的目的節點地址。NE2000支持3種目的地址：單地址、組地址及廣播地址。單地址表示只有1個節點可以接收該幀信息；組地址表示最多可以有64個字節接收同一幀信息；而廣播地址則表示它可以被同一網絡中的所有節接收。源地址是發送幀節點的物理地址，它只能是單地址。目的地址和源地址指網卡的硬件地址，又稱物理地址。
在源地址之后的2個字節表示該幀的數據長度，只表示數據部分的長度，由用戶自己填入。數據字段由46～1500字節組成。大于1500字節的數據應分為多個幀來發送；小于46字節時，必須填充至46字節。原因有兩個：一是保證從目的地址字段到幀校驗字段長度為64字節的最短幀長，以便區分信道中的有效幀和無用信息；二是為了防止一個站發送短幀時，在第一個比特尚未到達總線的最遠端時就完成幀發送，因而在可能發生碰撞時檢測不到沖突信號。NE2000對接收到的從目的地址字段后小于64字節的幀均認為是“碎片”，并予以刪除。在數據字段，根據系統的具體功能要求，用戶可以預留出若干個字節以規定相應的協議，以便通信雙方依據這些字節中包含的信息實現不同的功能。
2基于DSP的網絡通信程序設計
如果基于網絡操作系統，用戶可以利用一些軟件對網絡操作系統的支持，很容易地編寫出優秀的網絡通信程序，但這些程序必須依附于網絡操作系統。而在DSP環境下，必須深入了解網絡接口控制器（NIC）的工作原理[2]，通過對網絡直接編程，實現局域網內任意站點之間的通信而完全拋開網絡操作系統。
DSP對網卡的通信過程控制就是DSP對DP8390中各種寄存器進行編程控制，完成數據分組的正確發送和接收。DP8390的所有內部寄存器都是8位，映像到4個頁面。每個頁面有16個可供讀寫的寄存器地址（RA=00H～0fH）。頁面的選擇由命令寄存器CA控制。第0頁寄存器用于收發過程，第1頁寄存器主要用于DP8390的初始化，第2頁寄存器則用于環路診斷。DSP對寄存器的操作是將寄存器作為DSP的端口設備，其實際物理端口地址（PPA）為網卡基本I/O端口地址（BIOA）與寄存器地址（RA）之和（即PPA=BIOA+RA）。應注意的是，PPA與寄存器間并不存在一一對應關系，對PPA的讀操作與寫操作并不一定是對同一寄存器進行的，這種情況在第0頁尤其明顯。用戶數據分組在DSP和網卡交互是通過網卡的數據端口實現的，既可以用DMA方式也可以用PIO方式讀入數據分組或將數據分組送至網卡RAM緩沖區。在本系統中，DSP采用DMA方式對網卡進行數據讀寫。網卡的數據端口地址（NDPA）為網卡基本I/O地址（BIOA）加偏移地址10H（即NDPA=BIOA+10H）。
網卡通信過程控制可分為網卡初始化、接收控制和發送控制。下面分別予以討論。
2.1網卡初始化
網卡初始化的主要任務是設置所需的寄存器狀態，確定發送和接收條件，并對網卡緩沖區RAM進行劃分，建立接收和發送緩沖環。具體過程請參閱參考文獻[2]。需要說明的是，每一塊網卡被賦予一個物理地址，以便通信站點的標識。這個物理地址存在網卡的PROM（存儲地址為0000～0005H）六個單元中，在網卡初始化時，通過遠程DMA讀入DSP內存中，并送入網卡物理地址寄存器。在一步的意義在于：一方面，如果能正確讀出網卡的物理地址，則說明網卡硬件基本沒有問題，網卡的上電復位和DSP對網卡的初始化順利通過；另一方面，這個物理地址可以用于DSP網絡系統中的點名、包的過濾丟棄等服務，也就是說，在鏈路層根據數據幀攜帶的源地址和目的地址確定數據報從哪里來，是否接收或丟棄。網卡初始化時另一個重要的工作就是接收緩沖環的設置，為了有效利用緩沖區，NIC將接收緩沖區RAM構成環形緩沖結構，如圖2所示。
接收緩沖區RAM分成多個256字節的緩沖區，N個（N最大為256）這樣的緩沖區通過指針控制鏈接成一條邏輯上的緩沖環。緩沖環的開始頁面地址存入PSTART寄存器，環頁面結束地址存入PSTOP寄存器。PSTART和PSTOP確定了接收緩沖環的大小和邊界。為便于緩沖環讀寫操作，還需要2個指針：當前頁面指針CURR和邊界指針BNRY。CURR確定下一包放在何處，起著緩沖環寫頁面指針作用；BNRY指向未經DSP取走處理最早到達的數據包起始頁面，新接收的數據包不可將其覆蓋，起著緩沖環讀頁面指針的作用。也就是說，CURR可以告訴用戶網卡接收的數據分組當前放到了什么位置，而BNRY則用于確定DSP讀緩沖環到了什么地方。由于接收緩沖區為環形結構，BNRY和CURR相等時，環緩沖區可能滿也可能空。為了使NIC能辨別這兩種狀態，規定當BNRY等于CURR時，才認為環緩沖區滿；當緩沖區空時，CURR比BNRY指針值大1。因此，初始化時設置：BNRY=PSTART，CURR=PSTART+1。這時讀寫指針不一致，為了保證正確的讀寫操作，引入一軟件指針NEXTPK指示下一包起始頁面。顯然，初始化時NEXTPK=CURR。這時，緩沖環的讀指針對NEXTPK，而BNRY只是存儲分組緩沖區的起始頁面邊界指示，其值為NEXTPK-1。
2.2接收控制過程
DSP完成對DP8390的初始化后，網卡就處于接收狀態，一旦收到分組，就自動執行本地DMA，將NIC中FIFO數據送入接收緩沖環，然后向主機申請“數據分組接收到”中斷請求。DSP如果響應中斷，則啟動網卡遠程DMA讀，將網卡緩沖區中的數據分組讀入學生機存儲區，然后對接收緩沖環CURR、NEXTPK、BNRY指針內容進行修改，以便網卡能從網上正確接收后續分組。DSP響應網卡接收中斷后，接收控制過程如下：
①設置遠程DMA的起始地址；RSAR0=00H，RSAR1=Nextpk。
②設置遠程DMA操作的字節數，這個長度在46～1500字節范圍內根據具體要求自己確定。
③0AH送命令寄存器CR，啟動遠程DMA讀。
④從網卡數據端口依序讀入數據分組，注意，最先讀入的4字節非數據分組內容，第1字節為接收狀態，第2字節為下一包頁地址指針，3與4字節為接收字節數。第2字節內容應該送入Nextpk，其它字節根據用戶要求處理。
⑤修改邊界指針BNRY=Nextpk-1。
⑥清除遠程DMA字節數寄存器RBCR0和RBCR1。
2.3發送控制過程
DSP先執行遠程DMA寫操作，將內存中的數據分組傳至網卡發送緩沖區，然后啟動發送命令進行數據分組發送。發送控制過程如下：
①設置遠程DMA的起始地址為網卡發送緩沖區起始地址；
②設置遠程DMA操作的字節數；
③12H送命令寄存器CR，啟動遠程DMA寫；
④依序送出數據分組至網卡發送緩沖區；
⑤清除遠程DMA字節數寄存器；
⑥設置發送字節數寄存器TBCR0和TBCR1；
⑦12H送命令寄存器CR，啟動數據分組發送。
3發送方發送頻率的控制
發送方發送頻率的正確控制主要保護兩點：一是有一個最小發送時間間隔，否則會因為接收方不能及時接收而導致系統癱瘓；二是發送頻率能夠足具體的功能實現要求。譬如在語音的實時通信中，發送頻率就取決于聲卡的采樣頻率。在8kHz采樣頻率時，聲卡每秒鐘采樣8000字節，采用1024字節需用時128ms，如果通信協議規定發送1次傳送1024字節有效數據，則必須每128ms發送一次才能保證緩沖區有新數據待發送，也才能保證接收方有新數據播放。128ms是一個理論計算數值，在實際的操作中采樣速度和發送頻率之間總是不能完全匹配，而存放數據的緩沖區大小是有限的，如果沒有良好的控制技巧來實現正確發送，就會造成聲音抖動和延時。解決的辦法是雙緩沖技術和雙指針控制，并且根據采樣速度和發送頻率之間的匹配情況送入不同的發送通信進行處理后發送。正確發送的含義有兩方面，一是每次發送的都是新數據，二是能滿足接收方總在播放新數據的需求。
4接收方防止數據包的丟失
由于DSP通過中斷請求判斷是否有數據分組到來，如果中斷繁忙而兩個數據包到來時間相差非常短，DSP有可能只響應一次中斷，從而導致丟包的發生。分析網卡接收數據過程，當網卡收到數據分組時，首先執行本地DMA，將NIC中FIFO數據送入接收緩沖環，并將本地DMA操作的起始地址存放在當前頁寄存器（CURR）和當前本地DMA寄存器（CLDA0、CLDA1）中，DSP從網卡接收緩沖環讀出數據到存儲器則稱遠程DMA操作，用軟件指針Nextpk來指示遠程DMA的起始頁面。因此通過比較網卡本地DMA和遠程DMA的當前地址，即在中斷服務子程序中比較CURR和Nextpk指針，或比較CLDA0、CLDA1和Nextpk指針，就可以保證當前數據分組放到了哪里就讀出到哪里，從而防止丟包的發生。
1.1網絡通信框架
1.1.1UNIXSAP/TERMSAP
輕量級的unixsap，termsap網絡通訊組件，是對Socket的封裝結合系統消息隊列，但不支持跨平臺，且只負責數據的收發，不涉及協議分析和組包。
1.2業界的相關庫
1.2.1ACE
ACE是一個大型的中間件產品，代碼20萬行左右，過于宏大，一堆的設計模式，架構了一層又一層，使用的時候，要根據情況，看從哪一層來進行使用。支持跨平臺。
1.2.2Libevent
Libevent是一個C語言寫的網絡庫，官方主要支持的是類Linux操作系統，最新的版本添加了對Windows的IOCP的支持。在跨平臺方面主要通過“select”模型來進行支持。
1.2.3Libev
與Libevent一樣，Libev系統也是基于事件循環的系統，它在poll()、“select”()等機制的本機實現的基礎上提供基于事件的循環。Libev實現的開銷更低，能夠實現更好的基準測試結果。
1.3BillingNTC
在IO多路復用為基礎的，ACE，Libevent，Libev這些網絡框架要不就是非常龐大（ACE），不利于集成；要不就是使用Callback的回調機制，對于固定的事件不如C++的虛函數多態方式。此外并沒有對協議進行細分，至多實現了一些常用協議（如HTTP）的擴展接口，對于數據的處理（如協議解析、粘包、數據緩存）都需要上層自己實現。BillingNTC支持了以下的能力：
（1）支持跨平臺(WIN32,LINUX,AIX,HPUX,SOLARIS,FREEBSD/MACOS)。
（2）支持同步和異步模型的網絡編程。
（3）支持按協議適配拼接消息，緩存復用，并解決粘包問題。
（4）支持同一端口，多種協議混合的解決方案。
（5）支持事件擴展，動態增加事件泵，自定義事件分發和處理動作。
（6）支持流量統計和流量控制。
（7）支持鏈路超時控制。
（8）支持4類協議原型，以及擴展的HTTP協議和WIN-NTCP協議。
（9）支持連接設置。
2BillingNTC設計
2.1IO多路復用
IO多路復用是指內核一旦發現進程指定的一個或者多個IO條件準備讀取，它就通知該進程。與多進程和多線程技術相比，I/O多路復用技術的最大優勢是系統開銷小，系統不必創建進程/線程，也不必維護這些進程/線程，從而大大減小了系統的開銷。
2．2IO事件分離
一般地I/O多路復用機制都依賴于一個事件多路分離器(EventDemultiplexer)。分離器對象可將來自事件源的I/O事件分離出來，并分發到對應的read/write事件處理器(EventHandler)。兩個與事件分離器有關的模式是Reactor和Proactor。Re-actor模式采用同步IO，而Proactor采用異步IO。在Reactor中，事件分離器負責等待文件描述符或Socket為讀寫操作準備就緒，然后將就緒事件傳遞給對應的處理器，最后由處理器負責完成實際的讀寫工作。
而在Proactor模式中，處理器--或者兼任處理器的事件分離器，只負責發起異步讀寫操作。IO操作本身由操作系統來完成。傳遞給操作系統的參數需要包括用戶定義的數據緩沖區地址和數據大小，操作系統才能從中得到寫出操作所需數據，或寫入從Socket讀到的數據。事件分離器捕獲IO操作完成事件，然后將事件傳遞給對應處理器。比如，在Windows上，處理器發起一個異步IO操作，再由事件分離器等待IOComple-tion事件。典型的異步模式實現，都建立在操作系統支持異步API的基礎之上，這種實現被稱為“系統級”異步或“真”異步，因為應用程序完全依賴操作系統執行真正的IO工作。
2．3事件驅動模型
對于事件驅動模型，接觸最多的便是界面的UI編程，它們都有一個事件隊列，線程便是從事件隊列中獲取事件，然后執行事件對應的處理函數，周而復始地循環。事件驅動模型著重于彈性以及異步化，使得編程更為靈活。
在BillingNTC中，需要這樣幾個構件（前攝器，事件分發器，事件泵，事件處理器）來完成事件的流轉，如圖1所示。
2.3.1前攝器
前攝器（Proactor）是一個負責攝取事件，并將事件分發到事件泵的事件隊列中。而連接前攝器便是利用I/O復用監測多個IO上的事件，并進行分離IO事件，派發到上層模塊。
（1）多路復用模型
實用的多路復用模型都是多路分離的(“select”/poll/epoll等)，而且是非阻塞的。將常用的I/O復用進行封裝，提供統一的接口，達到I/O事件前攝器的多樣性。根據操作系統的不同，自動選擇適合的I/O復用模型。
（2）異步IO
前攝器需要負責事件的監測和控制，并同時承擔非阻塞讀寫操作（某些平臺下不支持異步IO，這樣達到模擬異步IO），IO操作與業務邏輯處理分離在不同的線程中，使用消息隊列來進行數據緩沖。即使某個數據包的處理時間過長，也不會影響到IO線程的數據接收。
（3）動態控制監聽
在某些場景下，可能需要對連接上事件的監聽做動態的控制，做到實時地添加和移除指定的事件。如當達到最大連接數的時候停止accept，或對指定連接限定讀寫速度的場景。前攝器通過socket_pair(Unix域套接字)創建出兩個套接字，假設分別叫A和B，將A放入監聽集合中。當需要更改監聽集合時，只需要往B寫入數據，則A即變得可讀，從而喚醒正在監測集合事件的前攝器線程，來處理集合變更的通知。
2．3．2事件分發器
事件分發器(eventdiuspatcher)本身并不是運行態線程，而是一個執行過程，被前攝器線程所執行。它負責為事件選擇一個合適的事件隊列。一個套接字上的事件往往有處理的順序性，當連接剛建立的時候，產生的連接建立事件，會選擇最小負載的隊列，并且后續此連接上的事件都會放入此隊列。其他類型的事件（如信號事件）會每次選擇最小負載的隊列放入。上層模塊可以自定義事件分發器的分發動作，實現個性化地分發邏輯。
2．3．3事件泵
事件泵(eventpump)是基于事件循環(eventloop)，阻塞讀取事件隊列，將事件調用相應的事件處理器接口進行處理?？梢杂?個或多個事件泵，如果沒有初始化事件泵，則事件的處理由前攝器直接調用事件處理器接口進行處理。
2．3.處理器
事件處理器本身并不是運行態線程，而是一個執行過程，被事件泵線程所執行。提供一個事件處理的統一入口Proces-sEvent，再根據不同的事件執行不用的處理函數。
2．4同步和異步模式
2．4.1同步模式
同步模式在客戶端網絡程序中使用較為便捷，從程序代碼邏輯上看是順序執行下去，能夠更方便地控制邏輯執行順序。因為事件處理器的執行過程是由事件泵線程或前攝器線程執行，與主線程并不是一個線程，那么如何才能讓主線程接管消息的處理？可以通過設置一個阻塞消息隊列，當有一個完整消息達到的時候，放入到此消息隊列，而主線程則可以阻塞讀消息隊列（也可以配合超時）。當主線程還在阻塞讀，而鏈路斷開了，則需要自動將主線程從阻塞中喚醒，返回失敗。主線程中只需要通過GetMessage就可以獲得待處理的消息，然后進行消息處理，這一點就如同對系統消息隊列的收取似的，處理邏輯簡單。
2．4.2異步模式
異步模式在服務端網絡程序，或者客戶端網絡程序需要連接多條鏈路的情況下，最為適合。因為事件處理器的執行完全由網絡框架直接執行。同時由于I/O操作并不是在事件泵中完成，故事件泵便是工作線程，可以開設多個事件泵來達到更好的負載表現。
3結語
