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1、2013届电气工程及其自动化毕业设计（论文）前 言电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性、保护控制信息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网。随着通信行业在社会发展中作用的提高，以电力通信网为基础的业务不再仅仅是最初的程
2、控语音联网、调度时时控制信息传输等窄带业务，逐渐发展到同时承载客户服务中心、营销系统、地理信息系统（GIS）、人力资源管理系统、办公自动化系统（OA）、视频会议、IP电话等多种数据业务。电力通信在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了应有的作用，并有利的保障了电力生产、基建、行政、防汛、电力调度、水库调度、燃料调度、继电保护、安全自动装臵、远动、计算机通信、电网调度自动化等通信需要。虽然电力通信的自身经济效益目前不能得以直接体现出来，但它所产生并隐含在电力生产及管理中的经济效益是巨大的。同时，电力通信利用其独特的发展优势越来越被社会
3、所重视： （1） 近67万km的35kV及以上输电线路是架设电力特殊光缆的极好资源，经济、快速、安全、可靠； （2） 遍布全国各大城市的电缆管道和电杆是建设光纤接入网的极好资源； （3） 电力线通信（PLC）技术的日益成熟，为用户接入提供了首选手段； （4） 其它具有电力特色的技术，如无源光纤接入、无线宽带、多点扩频系统等，使电力资源得到充分有效的利用和发挥。 近年来随着通信技术的发展，为了满足电力系统安全、稳定、高效生产的需求及电力企业运营走向市场化的需求,电力通信网的发展十分迅速。许多新的通信设备、通信系统，例如SDH、光纤环路、数字程控、ATM等，都纷纷涌入电力通信网，使网络的面貌日新月
4、异。新设备的大量涌入表现出通信网的智能化水平不断提高，功能日益强大，配置、使用也十分复杂。电力通信网的结构也已从单一服务于调度中心的简单星形方式发展到今天多中心的网状网络，以保证能为日益增长的电力信息传输需求服务。此外，由于网络规模的限制，电力通信网实际上是一个小而全的网络。小是指网络的业务量不大；全是指作为通信网所有环节一样不少，而且电力通信网地域广大、数量繁多。由于规模的原因，电力通信网的管理传统上一直都是不分专业统一管理，每一位通信管理维护人员都必须管理包括网络中传输、交换、终端各个环节上的设备，还包括电源、机房、环境等网络辅助设备，同时还要管理电路调配等网络业务。由于电力系统行政划分的
5、各级都设置电力调度，电力通信网又被人为的划分成不同级别、不同隶属关系的网络。一般来说，电力通信网分为主干网、地区网；主干网分国家、网局、省局、地区4级；地区网又分为地区、县级网。各个级别的网络根据隶属关系互联，各行政单位所属的网络管理、维护关系独立。而且由于传统的原因，上级网络的设备维护工作多由通信设备所在地区的下级网络的通信管理人员负责。网络设备管理和维护分离，集中运行，分散维护。面对这样一个复杂的网络，这样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综合业务功能、综合接入功能的电力通信网络管理系统（简称网管系统）。早期的电力通信网管理方式简单，由于通信设备的功能单一、智能化水平
6、不高，自动化管理表现为监控系统，具有监视通信设备运行状态，实时通告设备的告警和运行异常信息，远程实时控制设备的主、备切换等功能。随着电力通信网的发展，作为新一代通信网基础的智能化设备出现后，产生了网元管理系统，它除了对设备故障的监控功能外，还包括对设备性能、配置及安全的管理。时至今日，网元管理系统的使用在通信网的运行管理过程中已随处可见。随着通信设备智能化水平的提高和通信业务需求的增长，通信组网的灵活性越来越大，通信网的规模也越来越大，网络管理系统应运而生。我国电力专用通信网包括微波通信、载波通信、卫星通信、光纤通信和移动通信在内的覆盖全国电网的多种类、功能齐全的通信网络，起到了搭建西电东送、
7、南北互供、全国联网和电力商业化运营的现代化信息平台的作用。我们国家现在提出要建设智能电网，建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信管理系统，任何智能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信网络管理系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。412013届电气工程及其自动化专业毕业设计2013届电气工程及其自动化毕业设计（论文）第1章 数字通信原理及OSI协议1.1数字通信基础1.1.1数字通
8、信的基本概念 数字通信系统是利用数字信号来传递数字信息的系统。由于信息转换成电信号后的形式不同，用途不一，所以数字通信系统的组成形式多样。但从系统的主要功能和部件看，可概括为下图：1.1.2数字通信系统的组成 从宏观上看，数据通信系统和通信原理中介绍的通信系统概念一样具有信源、信宿和传输信道（介质）三部分。如果结合数据通信的具体特点更深入地讨论数据通信系统的话，我们认为一个数字通信系统可以由7个部分构成，它们是:(1)信源数据终端设备(DTE，Data Terminal Equipment） (2)信源数据终端设备和数据通信设备之间的接口；(3)信源的数据通信设备(DCE，Data Commu
9、nication Equipment）；(4)信源和信宿之间的传输信道（狭义信道）；(5)信宿的数据通信设备DCE；(6)信宿数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口；(7)信宿数据终端设备（DTE）信源有产生模拟信号的电话，摄影机等，以及输出数字信号的各种数字段，如电传机，电子计算机等。信源编码包括模拟信号的数字化和信源压缩编码两个范畴。模拟信号数字化主要有脉码调制，增量调制等。信源压缩编码，是对信号进行压缩处理，去除或减少亢余度：或者把能量集中起来，缩小占据的频带，以提高通信的有效性。这些编码方法有预测编码，交换编码等。信道编码主要解决数字通信的传输可靠性问题，也称作编码抗
10、干扰编码。具体是在传输中采用差错控制技术，以达到在接受端发现和纠正错误，减少误码的目的。信道编码有重传反馈（ARQ），线性分组码，卷积码等。信道是传输信号的通道。根据传输媒介的不同，可分为有限信道（明线，电缆，光缆信道）和无线信道（短波，微波，卫星中继信道等）两大类。经过编码的数字序列，成为基带信号。数字基带信号可以直接在明线和电缆中传输，称作基带传输。但大多数信道如微波信道，卫星中继通信道等都是带通信道，工作在较高的频段上。因此，数字基带信号必须经过载波调制。对于具体的数字通信系统，其构成可以包括图的所有部分，也可以只是其中的某些部分。此外，同步装置也是数字通信系统的重要组成部分。1.1.3
11、数字通信系统的特点数字通信和模拟通信相比，无论是传输质量，还是技术指标及经济性，都有着显著特点：(1)抗干扰能力强(2)传输质量和通信线路长度无关(3)便于建立中和各种业务的数字通信网(4)便于加密处理(5)设备功耗低，体积小，可靠性高1.1.4数字通信系统的主要性能指标有效和可靠性通常是衡量通信系统优劣程度的最基本，最重要的两项指标。1有效性指标提高资源利用率 传输速率，信道利用率（1）码元传输速率（符号传输速率） 波特（2）信息传输速率Rb （bit/s）（3）频带利用率2可靠性指标尽可能准确无误 误码率，错误时间率 抖动 漂移 即误码率和误比特率1.2信源编码和信道编码1.2.1信源编码
12、 在数字通信系统中，当信源发出的信号为模拟量，必须先将模拟信号变换为数字信号，这就是信源编码。在目前的通信技术中，脉冲编码调制(PCM)和自适应差分脉码调制（ADPCM）是两种最主要的编码方法。（1）脉冲编码调制 1抽样2量化3编码和解码（2）自适应差分脉冲码调制 1差分脉码调制2 ADPCM自适应差分脉冲编码调制1.2.2信道编码信道编码是提高数字床书可靠性的一种技术。他的基本思想是对信息列作为魔种变换，是原来彼此独立，相关性极小的信息码元产生魔种相关性， 从而在寄售段利用这种规律检查或纠正信息码元在信道传输中所造成的误差。1差错类型 随即差错突发差错2差错控制方式 前向纠错自动请求重传混合
13、纠错方式1.3数字基带传输 在数字通信系统的模型中，包括了两个重要的变换， 即信源和基带信号之间的变换。基本结构如下：数字基带信号 未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。数字基带传输系统 不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。数字带通传输系统 包括调制和解调过程的传输系统研究数字基带传输系统的原因：近程数据通信系统中广泛采用基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输中包含带通传输的许多基本问题任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。1.4数字调制和解调调制是将各种基带信号转换成适于信道传输的调制信号(已调信号或频
14、带信号)，就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。 调制技术分为模拟调制技术和数字调制技术，其主要区别是：模拟调制是对载波信号的某些参量进行连续调制，在接收端对载波信号的调制参 量连续估值，而数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送信息，在接收端只对载波信号的离散调制参量进行检测。 1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制（PCM）的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后才开始的。随着时代的发展，用户不再满足
15、于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。常用的数字调制技术有2ASK（Amplitude Shift Keying，幅移键控）、4ASK、8ASK、BIT/SK（Phase Shift Keying，相移键控）、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等，频带利用率从1bit/s/Hz3bit/s/Hz。更有将幅度和相位联合调制的QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制）技术，目前数字微波中广泛使用的256QAM，其频带利用率可达8bit/s/Hz，8倍于2ASK或BIT/SK。此外，还有可采用减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门使用环境提供了强大的工具。近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已使用于高速MODEM中，为进一步提高传输效率奠定了基础。 数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际使用需要选择系统配置的灵活性，除此之外，数字调制抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。在现在文明高速发展的今天，人们越来越离
