計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類(lèi)論文范文
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類(lèi)論文范文
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷提升對(duì)電子信息工程的發(fā)展也帶來(lái)了巨大的變化,使得電子信息工程的功能不斷完善,給人們的生產(chǎn)與生活提供了更優(yōu)的服務(wù)。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類(lèi)論文范文，供大家參考。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類(lèi)論文范文篇一
《 廣播傳輸中 》
近年來(lái)，3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大力發(fā)展，服務(wù)質(zhì)量越來(lái)越高，為廣播傳輸提供了一種新的途徑，且成本較低，因此在廣播電視領(lǐng)域，逐漸受到重視和青睞，但由于該屬于新興技術(shù)，許多方面并不是十分成熟，如難以同時(shí)在穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性及音頻質(zhì)量上均達(dá)到理想的狀態(tài)，如近年來(lái)出現(xiàn)的各種網(wǎng)絡(luò)電話，乃至“微信”，“QQ語(yǔ)音”等技術(shù)，均難以保證穩(wěn)定的，高清的通話。相對(duì)于國(guó)外某些發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)3G傳輸中延遲和中斷等問(wèn)題嚴(yán)重很多，原因主要在于3G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)質(zhì)量欠缺以及3G用戶(hù)過(guò)多而導(dǎo)致的帶寬不足。
1音頻傳輸方案介紹
1)衛(wèi)星傳輸。衛(wèi)星傳輸是一種常用的廣播電視轉(zhuǎn)播手段，能夠保證足夠的帶寬且實(shí)時(shí)性好。其轉(zhuǎn)播過(guò)程一般比較簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)播車(chē)將采訪到的音頻和視頻數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星實(shí)時(shí)傳播到電臺(tái)即可。但該傳播方式的不足之處在于價(jià)格昂貴，轉(zhuǎn)播裝置笨重，需車(chē)載，且極易受到天氣情況的影響。
2)3G網(wǎng)絡(luò)傳輸相對(duì)于衛(wèi)星傳輸，3G網(wǎng)絡(luò)傳輸成本低得多，而且一般受天氣情況影響不大，并且小巧便攜，應(yīng)用前景十分可觀。一般來(lái)說(shuō)，3G網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程如下：首先，3G傳輸器采集并處理音頻信號(hào)并傳送到基站，接著基站通過(guò)網(wǎng)關(guān)將經(jīng)過(guò)處理過(guò)的數(shù)據(jù)送到以太網(wǎng)，電臺(tái)服務(wù)器從以太網(wǎng)收到傳送過(guò)來(lái)的音頻壓縮數(shù)據(jù)，解壓、處理，最后播放。一般來(lái)說(shuō)，3G音頻傳輸系統(tǒng)還有以下幾個(gè)值得改進(jìn)的地方：第一，傳輸質(zhì)量不高。高清的音頻需要較大的帶寬，通常需要性能過(guò)硬的硬件才能保證系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。對(duì)此，采用3G網(wǎng)絡(luò)有丟失數(shù)據(jù)的可能。第二，實(shí)時(shí)性不好。3G網(wǎng)絡(luò)在連續(xù)工作時(shí)難以保證足夠的帶寬，故采取丟包重發(fā)手段彌補(bǔ)，由此影響了傳遞音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)性。第三，卡頓。一是網(wǎng)絡(luò)不夠穩(wěn)定，二是系統(tǒng)的解碼方式的影響。第四，掉線。3G網(wǎng)絡(luò)無(wú)法克服無(wú)線網(wǎng)絡(luò)本身的不穩(wěn)定，易受干擾的特點(diǎn)，故在網(wǎng)絡(luò)擁擠時(shí)，掉線情況比較嚴(yán)重。有必要研究一個(gè)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、高清的3G網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸系統(tǒng)。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的傳輸端的工作流程如下所示：UDP接收端的構(gòu)建→發(fā)射端的數(shù)據(jù)采集和處理→發(fā)射端通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)，利用UDP協(xié)議向接收端傳輸音頻數(shù)據(jù)→接收端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓、處理并播放。和寬帶相比，3G網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性更加嚴(yán)重，故在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)更容易出現(xiàn)堵塞、抖動(dòng)、延時(shí)等情況而造成數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量不好，接收端無(wú)法接收到及時(shí)、可靠、滿意的信號(hào)。這些均是采用3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣播直播需要解決的問(wèn)題。我們集合3G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，針對(duì)音頻數(shù)據(jù)信號(hào)嘗試了很多應(yīng)對(duì)方案。第一，保證音頻的傳輸質(zhì)量。引進(jìn)先進(jìn)的音頻壓縮算法——Ogg算法，保證足夠高的信號(hào)采樣速率及壓縮質(zhì)量，最后達(dá)到足可保證音頻傳輸質(zhì)量的64kbps的音頻碼率。
第二，改善音頻。引進(jìn)UDP技術(shù)，UDP可以保證很高的信號(hào)傳輸速率及網(wǎng)絡(luò)穿透能力，以此確保信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。第三，解決音頻傳輸卡頓現(xiàn)象。確保音頻信號(hào)接收、處理和播放的同步。一般來(lái)說(shuō)，如果接收端解碼速度慢于編碼，數(shù)據(jù)就會(huì)擠壓和堆積，時(shí)間越長(zhǎng)，堆積越多，研究就會(huì)逐漸增大，影響信號(hào)的實(shí)時(shí)性;相反，若解碼比編碼快，那么當(dāng)當(dāng)前接收到的數(shù)據(jù)播完后，解碼速度跟不上，沒(méi)有新的數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞過(guò)來(lái)，此時(shí)音頻便會(huì)卡。實(shí)際上，編碼和解碼的速度是很難保證嚴(yán)格一致的，即便采用的晶振頻率相同，但實(shí)際器件難免存在誤差。對(duì)此，我們采用了PID算法進(jìn)行解決，通過(guò)及時(shí)反饋對(duì)編碼速度進(jìn)行調(diào)控。首先，服務(wù)器一邊解碼音頻信號(hào)，一邊對(duì)解碼器中剩下的數(shù)據(jù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。如果統(tǒng)計(jì)量比設(shè)定的范圍最大值還大，反饋信號(hào)到發(fā)射端將編碼速度調(diào)低;如果統(tǒng)計(jì)量比設(shè)定的范圍最小值還小，反饋信號(hào)到發(fā)射端將編碼速度調(diào)高;如果在設(shè)定范圍內(nèi)，就保持不變。調(diào)節(jié)的靈敏度由設(shè)定范圍的大小決定。
這樣就將接收端的數(shù)據(jù)量控制在一定的水平范圍內(nèi)，能夠在很大程度上解決了延遲和卡頓問(wèn)題。第四，解決易掉線問(wèn)題。采用的UDP的傳輸并非連接的收發(fā)方式，可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真或丟失的現(xiàn)象，但不會(huì)掉線。此外，引進(jìn)熱冗余手段，在成本允許的情況下，數(shù)據(jù)傳輸由幾個(gè)終端同時(shí)進(jìn)行，每個(gè)終端傳輸?shù)男畔⒁粯?，相互彌補(bǔ)某些短暫時(shí)刻的延遲和卡頓，最終是接收端得到一個(gè)較為滿意的音頻信號(hào)。另外，在發(fā)送端分包發(fā)送時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)包編號(hào)，即使在發(fā)送過(guò)程中數(shù)據(jù)流順序打亂了，接收后也能夠還原發(fā)送的順序。還可采用糾錯(cuò)碼編碼，通過(guò)接收后對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正解決數(shù)據(jù)誤傳問(wèn)題，避免重新發(fā)送。
編碼速率的PID調(diào)節(jié)關(guān)于熱冗余技術(shù)，這是一個(gè)解決數(shù)據(jù)傳輸延遲、丟失等問(wèn)題，提高傳輸穩(wěn)定性的一個(gè)重要的方法，在此對(duì)其著重介紹。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，即采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的相同模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如此，就能接收到包含同一數(shù)據(jù)信號(hào)的兩個(gè)數(shù)據(jù)包，兩個(gè)數(shù)據(jù)包至少有一個(gè)是正常的就能保證整個(gè)數(shù)據(jù)流的完備性。這樣可以大大減少因外在因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和中斷等問(wèn)題。
另外，冗余的傳輸模塊可采用不同運(yùn)營(yíng)商的商品，錯(cuò)開(kāi)工作頻率，可以彌補(bǔ)某些窄帶對(duì)所有設(shè)備的干擾。UDP傳輸可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真或丟失的現(xiàn)象，可靠度不高。為解決這一問(wèn)題，保證接受數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和完整性。采取數(shù)據(jù)多線程接受的方法。數(shù)據(jù)包被接收后放入FIFO中，接著提取并解碼數(shù)據(jù)包，丟棄發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤包，僅留下正確的數(shù)據(jù)包，存入鏈表來(lái)進(jìn)行排序，若有重復(fù)編號(hào)，則取其中一項(xiàng)即可，最后得到一個(gè)序號(hào)完整的無(wú)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)流，并存入另一個(gè)FIFO中，并以頁(yè)為單位通過(guò)頁(yè)隊(duì)列轉(zhuǎn)入播放器中連續(xù)播放出來(lái)。
接收端數(shù)據(jù)處理流程。通過(guò)CRC32校驗(yàn)檢查提取的Ogg頁(yè)的完整性，通過(guò)Ogg格式對(duì)頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行解析。對(duì)于正確完整的頁(yè)，直接存進(jìn)頁(yè)連表同時(shí)于程序中進(jìn)行備份。若下一頁(yè)正確可以對(duì)該備份進(jìn)行替換，如果不正確就繼續(xù)播放該頁(yè)，跳過(guò)下一頁(yè)，聽(tīng)者一般不易感受到缺頁(yè)，該方法可以使聲音聽(tīng)起來(lái)更加連貫。
3實(shí)際測(cè)試試驗(yàn)
3.1試驗(yàn)準(zhǔn)備
考慮廣播音質(zhì)要求，將編碼采樣率設(shè)為44.1kHz，采用15kHz低通濾波器，壓縮品質(zhì)為2;發(fā)射端采用1+1冗余模式，分別取聯(lián)通和電信兩個(gè)不同的運(yùn)營(yíng)商以錯(cuò)開(kāi)頻率;接收端主機(jī)為Win7系統(tǒng)，4G內(nèi)存，2.1GHz主頻。測(cè)試的主要項(xiàng)目包括單個(gè)發(fā)射端和2個(gè)發(fā)射端的比較，不同地區(qū)的比較，服務(wù)器采用同一個(gè)運(yùn)營(yíng)商和不同運(yùn)營(yíng)商的比較。我們分別選擇北京、唐山和大慶作為測(cè)試地點(diǎn)，測(cè)試最長(zhǎng)時(shí)間約10h。測(cè)試終端小巧輕便，主要包括天線、液晶屏、人機(jī)交互接口、LED等。PID調(diào)節(jié)控制收發(fā)端延遲約4s，約每2min進(jìn)行一次反饋調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)幅度為0.4‰，以確保音頻的不失真。
3.2試驗(yàn)結(jié)果分析
我們采用單個(gè)發(fā)射端人耳聽(tīng)到兩次卡的間隔時(shí)間在幾分鐘到1小時(shí)范圍內(nèi)。采用2個(gè)發(fā)射端約在1小時(shí)到10小時(shí)，其中，北京地區(qū)時(shí)間最短，約為1h左右，唐山平均4h，大慶10小時(shí)內(nèi)未出現(xiàn)卡的現(xiàn)象。由于篇幅限制，具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不予列出。結(jié)果提示，2個(gè)終端明顯好于1個(gè)終端。當(dāng)然終端越多，理論上效果越好，但成本也相對(duì)提高。另外，城市越發(fā)達(dá)，3G網(wǎng)絡(luò)干擾越嚴(yán)重，3G音頻傳輸效果反而不如相對(duì)不太繁華的城市。在服務(wù)器運(yùn)營(yíng)商選擇方面，如果模塊和服務(wù)器運(yùn)營(yíng)商不同，則模塊掉線概率大(平均10min掉一次線);如果選擇同一運(yùn)營(yíng)商，則掉線相對(duì)較少(平均75min掉一次線)。提示同一運(yùn)營(yíng)商之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸相對(duì)穩(wěn)定。在系統(tǒng)搭建中，具體還需要根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行合理選取。
4結(jié)論
提高3G網(wǎng)絡(luò)的廣播直播系統(tǒng)的工作性能是一個(gè)綜合工程，涉及到服務(wù)器、收發(fā)端、算法、運(yùn)營(yíng)商等多個(gè)因素。本文針對(duì)當(dāng)前3G網(wǎng)絡(luò)在廣播直播系統(tǒng)應(yīng)用普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，提出了幾種解決方案，保證了實(shí)時(shí)、可靠、穩(wěn)定、高清的傳輸音頻，滿足了廣播直播的需要，該技術(shù)不僅可以嘗試投入使用，還可以為視頻傳輸提供技術(shù)支持。值得進(jìn)一步推廣并完善。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類(lèi)論文范文篇二
《 SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展 》
1前言
為了滿足未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需要，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成了“當(dāng)前是采取新的設(shè)計(jì)理念、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架的時(shí)候”的趨勢(shì)，對(duì)以后網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)提出了本質(zhì)上變革和多業(yè)務(wù)功能開(kāi)發(fā)需。軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的出現(xiàn)使得研究人員有了全新的研究理念。從SDN的提出、發(fā)展、基本理論介紹入手，對(duì)SDN的技術(shù)特征、邏輯構(gòu)架作了相應(yīng)的分析，對(duì)SDN的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行作了適當(dāng)?shù)年U述，提出了未來(lái)發(fā)展過(guò)程中SDN面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并對(duì)可能的探索方向作了相應(yīng)的總結(jié)。
2SDN起源與概念
2006年，斯坦福大學(xué)開(kāi)始實(shí)施“Clean-SlateDesignfortheInternet”項(xiàng)目，該項(xiàng)目的目標(biāo)是探索與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不一樣的全新的互聯(lián)網(wǎng)思想，解決現(xiàn)在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的局限性，以高效地推動(dòng)創(chuàng)新科技與新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。在這個(gè)項(xiàng)目中，斯坦福大學(xué)的NickMcKeown教授和他的學(xué)生MartinCasado等設(shè)計(jì)了一種Ethane網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)，它是向以流為基礎(chǔ)的以太網(wǎng)交換機(jī)經(jīng)過(guò)集中控制器發(fā)送路由策略與控制信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)流的控制和路由的統(tǒng)一。之后NickMcKeown教授與MartinCasado等研究人員提出OpenFlow的理念，其基本觀點(diǎn)是將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的路由控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面相分離，以標(biāo)準(zhǔn)化接口的形式采取一個(gè)集中控制器對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)施作相應(yīng)的管理與配置，而這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)施只執(zhí)行接收控制器的命令和轉(zhuǎn)發(fā)操作。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)資源靈活性設(shè)計(jì)、高效集中的管理和分布式的使用提供了強(qiáng)有力的支持，有效推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步革新與發(fā)展。因?yàn)镺penFLow具備開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編程接口，所以Ethane被業(yè)界普遍認(rèn)為是SDN技術(shù)的起源與雛形理念。作為一種新興互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，SND經(jīng)過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施數(shù)據(jù)平面與控制平面的分離，將網(wǎng)絡(luò)控制與資源調(diào)度能力抽象為應(yīng)用程序接口(API:ApplicationProgrammingInterface)，并將其提供給應(yīng)用層，從而構(gòu)建了可編程的、具有開(kāi)放性的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，在對(duì)各種底層網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化的前提下，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中的管理與控制。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將控制系統(tǒng)嵌入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)施中相對(duì)比，SDN能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)設(shè)施的控制能力集中到中央控制器，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)使得業(yè)務(wù)配置與網(wǎng)絡(luò)控制更加自動(dòng)化、更加靈活。
3SDN體系架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程
3.1SDN體系架構(gòu)
從現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信路由交換設(shè)備設(shè)計(jì)上來(lái)看，它由控制、轉(zhuǎn)發(fā)和管理三個(gè)平面組成，從功能邏輯上進(jìn)行3個(gè)不同層次的劃分，各負(fù)其責(zé)。其中控制層面需要支持的各種規(guī)范與協(xié)議，如IGP、BGP、Multi-Casting、QOS、TE、NAT、firewall、MPLS、等，已經(jīng)使得路由器的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)流程都非常復(fù)雜。SDN目的就是把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制平面功能從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件中剝離出來(lái)，由單獨(dú)的服務(wù)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)的集中控制和管理。軟件定義網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖，是ONF(OpenNetwork-ingFoundation:開(kāi)放基金會(huì))提出的SDN的典型構(gòu)架，從上到下，SDN網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架包括應(yīng)用層、控制層與基礎(chǔ)設(shè)備層3部分。其中應(yīng)用層在上層，包含各種不同的應(yīng)用與業(yè)務(wù)，控制層在中層，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)度作相應(yīng)的處理，對(duì)狀態(tài)信息與網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)作適當(dāng)?shù)木S護(hù)，基礎(chǔ)設(shè)備層在下層，主要具有狀態(tài)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與處理功能。SDN有兩個(gè)關(guān)鍵的接口，分別是控制層與應(yīng)用層之間的接口以及基礎(chǔ)設(shè)備層與控制層之間的接口，這兩個(gè)接口在SDN構(gòu)架中占據(jù)十分重要的地位。其中，基礎(chǔ)設(shè)備層中的經(jīng)典互聯(lián)網(wǎng)設(shè)施與控制層中控制軟件之間的接口叫做控制數(shù)據(jù)面接口;應(yīng)用層各個(gè)應(yīng)用與控制層之間的接口叫做API接口;OpenFlow網(wǎng)絡(luò)主要由3個(gè)部分組成，分別是：OpenFlow協(xié)議、安全通道與OpenFlow交換由流表。OpenFlow交換接到報(bào)文數(shù)據(jù)后，第一步是對(duì)流表作相應(yīng)的查找，找到對(duì)應(yīng)匹配的轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文數(shù)據(jù)，并給出相關(guān)操作。如果沒(méi)有找到表項(xiàng)匹配，就把報(bào)文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到控制層中，讓控制器負(fù)責(zé)其下一步的轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)作?？刂破鹘?jīng)過(guò)OpenFlow協(xié)議來(lái)操作，并對(duì)OpenFlow交換中的流表作相應(yīng)的更新，從而能夠集中對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行控制與管理?？刂茖訉?duì)底層互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)資源作相應(yīng)的抽象，為上層應(yīng)用層提供全局的虛擬化視圖，完全通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，脫離了網(wǎng)絡(luò)控制功能與硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)施之間的緊耦合捆綁?？刂茖訛閼?yīng)用層提供了具備開(kāi)放性的接口，能夠?qū)刂破鲌?zhí)行編程操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)流量以及各種流量模型的控制，從而方便網(wǎng)絡(luò)對(duì)流量的感知，促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)智能化的實(shí)現(xiàn)。
3.2SDN架構(gòu)的特征
從上述介紹中能夠看出，歸納總結(jié)起來(lái)，SDN應(yīng)具備的3大特點(diǎn)：
(1)集中化控制：通過(guò)SDN的三層結(jié)構(gòu)，控制器的集中控制可以獲取互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)的所有信息，并可以按照業(yè)務(wù)的實(shí)際需要對(duì)資源進(jìn)行全局的優(yōu)化與配置，例如負(fù)載平衡、QOS、流量工程等。與此同時(shí)，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)集中控制功能能夠在邏輯層面被看做是由一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施執(zhí)行維護(hù)與運(yùn)行功能，不用到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)物理設(shè)施作相應(yīng)的配置，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與控制方便性的全面提升。
(2)開(kāi)放接口：通過(guò)北向與南向接口的開(kāi)放，使得網(wǎng)絡(luò)能夠與各類(lèi)業(yè)務(wù)需要無(wú)縫銜接，經(jīng)過(guò)開(kāi)放接口人為靈活地使用編程的方式通知網(wǎng)絡(luò)怎樣工作才更能符合業(yè)務(wù)的需要，比如延遲、帶寬、服務(wù)類(lèi)型、計(jì)費(fèi)等對(duì)路由的影響等。同時(shí)，通過(guò)可編程接口，可以使得用戶(hù)自主對(duì)資源進(jìn)行調(diào)用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使得新業(yè)務(wù)的上線周期明顯縮短。
(3)網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化：通過(guò)南向接口的開(kāi)放，能夠?qū)Φ讓游锢磙D(zhuǎn)發(fā)設(shè)施間的差別進(jìn)行屏蔽，使得底層網(wǎng)絡(luò)對(duì)上層應(yīng)用具備較強(qiáng)的透明性。當(dāng)物理網(wǎng)絡(luò)與邏輯網(wǎng)絡(luò)分離開(kāi)后，邏輯網(wǎng)絡(luò)能夠按照實(shí)際業(yè)務(wù)的要求，在不受到物理設(shè)施所處位置的約束條件下進(jìn)行遷移與配置。而且，邏輯網(wǎng)絡(luò)還能夠滿足用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)定制與多用戶(hù)的共享需要。SDN的轉(zhuǎn)發(fā)平面與控制平面的分離，使得把控制器從傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)施中抽離出來(lái)并集中控制有了可供參考的依據(jù)。南向接口理念(OpenFlow)的提出，使得底層網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)施的集中控制與管理成為了可能。對(duì)上層應(yīng)用來(lái)說(shuō)，物理網(wǎng)絡(luò)具有透明化的特點(diǎn)。SDN的體系架構(gòu)和多樣化的標(biāo)準(zhǔn)接口，未來(lái)會(huì)促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)能力更加方便地調(diào)用，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)也更容易的被創(chuàng)新。
3.3SDN標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程
ONF是推動(dòng)SDN網(wǎng)絡(luò)規(guī)范化工作的國(guó)際組織之一。ONF標(biāo)準(zhǔn)組織為SDN體系規(guī)范化的首個(gè)接口就是OpenFlow，當(dāng)前有關(guān)規(guī)范的定義已經(jīng)更新到了1.4版本。雖然ONF是制定SDN標(biāo)準(zhǔn)的主要組織，而牽涉到互聯(lián)網(wǎng)虛擬化規(guī)范制定的則是ETSINFV(NetworkFunctionVirtualization：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)。而且，許多有關(guān)的規(guī)范化組織也都在大力進(jìn)行SDN標(biāo)準(zhǔn)的制定，例如IETF(InternetEngineeringTaskForce：互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)、ITU-T(ITU-TforITUTelecommunicationStan-dardizationSector：國(guó)際通信聯(lián)盟電信規(guī)范化組織)等。NFV主要是部署大量服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器的容量堆疊和虛擬化實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量的擴(kuò)大，其目標(biāo)是希望經(jīng)過(guò)采取行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)、儲(chǔ)存、服務(wù)器以及規(guī)范化互聯(lián)網(wǎng)虛擬化技術(shù)所承載的軟件功能，確保能夠靈活地加載各種軟件，從而可以在用戶(hù)端、控制器以及數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)靈活的配置與部署，使得各種業(yè)務(wù)部署的復(fù)雜度與難度都得以顯著下降。IETF研究在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各類(lèi)協(xié)議的基礎(chǔ)上，在網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層之間添加SDN插件來(lái)開(kāi)展開(kāi)放式能力的封裝，以對(duì)已有的各種IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與路由協(xié)議進(jìn)行重用與保留。ITU-T研究組是討論SDN構(gòu)架與信令需求的探索工作，對(duì)SDN協(xié)議兼容性、消息的實(shí)現(xiàn)協(xié)議與機(jī)制、消息參考架構(gòu)、消息需求等標(biāo)準(zhǔn)的制定，并將確保能夠與ONF制定的OF-CONFIG與OpenFlow協(xié)議具有較好的兼容性?？傮w來(lái)說(shuō)，SDN目前雖然在市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)始了應(yīng)用，但是各研究機(jī)構(gòu)對(duì)SDN的研究標(biāo)準(zhǔn)還有待統(tǒng)一和未來(lái)進(jìn)一步的完善發(fā)展。
4SDN技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展
SDN將網(wǎng)絡(luò)底層的各類(lèi)實(shí)體資源虛擬化--軟件可以實(shí)時(shí)地對(duì)SDN網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備通過(guò)北向接口編程的方式進(jìn)行重新定義和重寫(xiě)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)只需要具備基本轉(zhuǎn)發(fā)功能的硬件設(shè)備就可以了，大大降低了網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備各項(xiàng)功能的依賴(lài)程度;實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制集中化，業(yè)務(wù)配置虛擬化，設(shè)備硬件商品化，使得網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和性能迅速和靈活地?cái)U(kuò)充。SDN技術(shù)的興起在面臨眾多挑戰(zhàn)的同時(shí)，也帶來(lái)了很多發(fā)展機(jī)遇。SDN可擴(kuò)展性的探索使得SDN具有深入發(fā)展的可能性，OpenFlow協(xié)議已經(jīng)成為SDN使用最為普遍的一種南向接口標(biāo)準(zhǔn)，但是該協(xié)議仍然不夠完善，版本仍然處于快速更新中。SDN的業(yè)界應(yīng)用沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一詳細(xì)的技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，而且一些關(guān)鍵技術(shù)的研究突破還有待時(shí)日。SDN技術(shù)探索現(xiàn)在主要在如下幾點(diǎn)進(jìn)行：
(1)SDN跨域通信與規(guī)模部署研究;
(2)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與SDN共存問(wèn)題研究;
(3)SDN在大數(shù)據(jù)應(yīng)用與數(shù)據(jù)中心的研究;
(4)SDN網(wǎng)絡(luò)的安全以及控制器的熱備份等問(wèn)題的研究;
(5)SDN與其他新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)融合的研究。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類(lèi)論文范文篇三
《 智能變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 》
1引言
隨著IEC61850變電站網(wǎng)絡(luò)與通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，智能變電站實(shí)現(xiàn)了全站信息的數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。IEC61850將智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)從功能邏輯上分為變電站層、間隔層和過(guò)程層三層結(jié)構(gòu)。過(guò)程層是智能變電站區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的特點(diǎn)之一，智能變電站的過(guò)程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，能夠更加有效地解決設(shè)備易受干擾、高低壓無(wú)法有效隔離、信息不能共享等缺點(diǎn)。但是由于智能變電站的信息數(shù)據(jù)量龐大，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?shí)時(shí)性要求很高，過(guò)程層又大量應(yīng)用了新設(shè)備、新技術(shù)，而相關(guān)設(shè)備和技術(shù)的運(yùn)行業(yè)又不是很成熟，因此隨之產(chǎn)生的安全性和可靠性方面的問(wèn)題不容忽視[2-3]。本文提出了幾種典型的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案，并結(jié)合實(shí)際案例分析研究了其中的關(guān)鍵性技術(shù)。
2過(guò)程層組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案
2.1方案一
本方案又被稱(chēng)為常規(guī)互感器方案，即是利用采集單元幫助常規(guī)互感器實(shí)現(xiàn)采樣值的數(shù)字化。下面以線路保護(hù)為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。該方案的實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)變電站的電纜連接方式相似，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采用光纜直連，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。整個(gè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，采集單元獨(dú)立配置是本方案的優(yōu)點(diǎn)，這方便后期工程進(jìn)行改造，同時(shí)系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置不必經(jīng)過(guò)交換機(jī)直接進(jìn)行采樣，可通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)直接跳斷路器，啟動(dòng)斷路器失靈、重合閘。但是本方案有個(gè)缺點(diǎn)，就是增加了采集單元，這提高了過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，同時(shí)常規(guī)電流互感器的飽和問(wèn)題不易解決。
2.2方案二
本方案建立在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，電壓、電流互感器采用電子式。優(yōu)點(diǎn)是傳輸延時(shí)固定，由繼電保護(hù)裝置利用插值法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，可以不依賴(lài)于外部時(shí)鐘。采樣值和信息傳輸采用網(wǎng)絡(luò)模式，按電壓等級(jí)進(jìn)行組網(wǎng)分類(lèi)。本過(guò)程層組網(wǎng)方案采用IEEE1588或IRIG-B碼方式對(duì)時(shí)，所有的保護(hù)都要求配置主后備功能。另外有幾點(diǎn)需要說(shuō)明的是，變壓器中性點(diǎn)的電流和間隙電流要并入相應(yīng)側(cè)MU;跳母聯(lián)、分段斷路器及閉鎖備自投和啟動(dòng)失靈等變壓器保護(hù)采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。本方案不需要交換機(jī)環(huán)節(jié)，也不依賴(lài)于同步對(duì)時(shí)信號(hào)，真正實(shí)現(xiàn)了變電站信息傳輸?shù)臄?shù)字化和功能的集成化，不足是由于繼電保護(hù)和合并單元都需要較多的網(wǎng)口，使得系統(tǒng)發(fā)熱量很大，并且需要大量的光纜和交換機(jī)。
2.3方案三
本方案采用IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)的100Mbit/s光線以太網(wǎng)采樣信息、GOOSE信息、IEEE1588精確時(shí)鐘協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)信息的同網(wǎng)傳輸，是一種三網(wǎng)合一結(jié)構(gòu)。間隔層與過(guò)程層合并單元之間采用IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)，與智能終端的通信要遵循GOOSE通信協(xié)議。過(guò)程層的每個(gè)間隔需要單獨(dú)配置獨(dú)立交換機(jī)，而各間隔之間信息交換要通過(guò)主干網(wǎng)的交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。這種組網(wǎng)方案能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享最大化，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便。
2.4方案三的驗(yàn)證及效果分析
為了更進(jìn)一步的驗(yàn)證三網(wǎng)合一技術(shù)方案是否能滿足智能變電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行的需要，對(duì)該方案進(jìn)行了多次專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試。該變電站的220KV和11OkV的電子式互感器全部采用光纖數(shù)字量輸出的形式,其余全部采用電流、電壓一體化小信號(hào)模擬量輸出的形式。本站的過(guò)程網(wǎng)絡(luò)主要分為四個(gè)部分：
(1)22KV過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)：220kV除主變高壓側(cè)外的所有間隔，采用雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);
(2)11OkV過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)：110kV除主變中壓側(cè)外的所有間隔，采用單星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);
(3)#2、#3主變壓器過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)：包含主變?nèi)齻?cè)及本體，采用雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);
(4)35KvGOOSE網(wǎng)絡(luò)，采用單星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。測(cè)試采用RTDS實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀模擬一次系統(tǒng)，所有二次設(shè)備，包括智能終端、合并單元、繼電保護(hù)保護(hù)裝置都要與實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀相連。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)按三網(wǎng)合一方案搭建，各間隔層配置獨(dú)立的間隔交換機(jī)，每個(gè)交換機(jī)首尾依次相連，構(gòu)成了環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用千兆網(wǎng)口級(jí)聯(lián)的交換機(jī)實(shí)現(xiàn)了過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的信息共享。模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一次系統(tǒng)的母線發(fā)生故障時(shí)，信息報(bào)文經(jīng)由合并單元、多級(jí)交換機(jī)送達(dá)母線保護(hù)設(shè)備，母線保護(hù)設(shè)備根據(jù)對(duì)信息的處理，分析后判斷母線發(fā)生的情況，之后發(fā)送GOOSE報(bào)文給智能終端，由智能終端作出跳閘指令。多次類(lèi)似的故障模擬實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)的保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間比較穩(wěn)定，IEEE1588對(duì)時(shí)應(yīng)用以及GMRP組播協(xié)議的運(yùn)行性能很好。在智能變電站采用三網(wǎng)合一技術(shù)方案，在正常負(fù)荷下能保證過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)延時(shí)性能穩(wěn)定，千兆級(jí)聯(lián)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，跳閘延時(shí)每經(jīng)過(guò)一級(jí)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)延時(shí)增加5μs的時(shí)間。而全部動(dòng)作時(shí)間的長(zhǎng)短由繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間和智能終端的動(dòng)作時(shí)間決定。另外在模擬實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)IEEE1588報(bào)文駐留及鏈路延時(shí)的修正值出現(xiàn)與實(shí)際時(shí)間不一致的情況時(shí)，合并單元中的信息序號(hào)不連續(xù)，導(dǎo)致傳送到繼電保護(hù)裝置的報(bào)文丟失。為了解決則這一問(wèn)題，研究專(zhuān)家組探討除了一套應(yīng)對(duì)策略，試驗(yàn)驗(yàn)證切實(shí)可行，很好地解決了這一問(wèn)題?？傊?，多次的模擬試驗(yàn)結(jié)果有利證明證明，在實(shí)際的智能變電站過(guò)程網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中采用三網(wǎng)合一技術(shù)是可行的，交換機(jī)、合并單元、繼電保護(hù)裝置等設(shè)備能夠滿足三網(wǎng)合一方案的運(yùn)行要求。
3結(jié)語(yǔ)
過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)是智能變電站區(qū)別于常規(guī)變電站的特點(diǎn)之一，也是智能變電站的中樞神經(jīng)。它以采樣數(shù)字化、信息網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)完成了變電站信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸，是控制技術(shù)的一次質(zhì)的飛躍。本文列舉并分析了較為較典型的過(guò)程層組網(wǎng)方案，其中，三網(wǎng)合一組網(wǎng)方案采用SMV采樣信息、GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、IEEEl588對(duì)時(shí)信息共同組網(wǎng)的星形網(wǎng)絡(luò)模式，選用可靠性很高的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。采用基于IEC61439可顯著提高通信網(wǎng)絡(luò)可用度的PRP并行冗余技術(shù)方案，通過(guò)實(shí)際測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)證明，該方案符合變電站的技術(shù)規(guī)范，滿足變電站的安全穩(wěn)定的運(yùn)行需求，可以簡(jiǎn)化變電站的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，最大程度地實(shí)現(xiàn)信息共享，同時(shí)運(yùn)維管理方便，可在智能變電站中廣泛推廣應(yīng)用。
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