通信协议精选(九篇)

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第1篇：通信协议范文

通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的数据通信系统，要使其能协同工作实现信息交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。

在计算机通信中，通信协议用于实现计算机与网络连接之间的标准，网络如果没有统一的通信协议，电脑之间的信息传递就通信协议是指通信各方事前约定的通信规则，可以简单地理解为各计算机之间进行相互会话所使用的共同语言。两台计算机在进行通信时，必须使用的通信协议。

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第2篇：通信协议范文

【关键词】CBTC系统 通信协议 设计 分析

前言：所谓CBTC系统，是指基于通信的列车运行控制系统（Communications Train Control），此项技术最早发源于欧洲，经过多年的发展，CBTC系统已经发展的比较完善。当前，我国在应用CBTC系统对列车进行控制时，应该在借鉴国外先进技术的基础上，研发出适合我国实际情况的CBTC系统，同时，此种新型CBTC系统要以移动通信为基础。

一、CBTC系统通信协议的设计

1、需求分析和设计思想。CBTC系统对安全性的要求非常高，因此，在进行通信协议设计之前，首先需要进行需求分析，主要从系统结构及安全防护措施两个方面来进行分析，之后，再在需求分析的基础上，结合安全传输规范中的方法，提出具体的设计思想。系统结构需求：在进行数据传输的搭建工作时，以标准的TCP/IP四层协议为基础，具体使用的为应用层定义的传输协议，鉴于此点要求，系统结构需求有三种，分别为对上层应用透明、具备安全相关的传输功能及访问保护功能、通信协议的统一性。防护措施要求：在确定防护措施的要求时，要以影响系统安全的危险因素为基础，进而根据EN50159-2标准来进行合理的设计。

2、通信协议架构设计。在进行CBTC系统的通信协议设计时，需要具备三大功能，一是具有独立性，二是对上层应用透明，三是保证双冗余总线发送。基于通信协议功能上的要求，架构设计也应该包含三个层次：第一层次，安全时间层，主要的功能是在进行数据传输时，加盖时间戳，同时，在完成数据接收之后，将数据所带有的时间戳解析出来，通过对比分析，将信息的正确性与实效性予以确定；第二层次，安全链接层，主要功能就是对链接进行管理，从而使链接处于良好的状态当中；第三层次，冗余管理层，安全数据处理完成之后，安全链接层会对其进行打包，而冗余管理层就是对打包之后的数据进行加密，并在两条总线上发送，同时接受发来的报文，进行解密之后传送给上层。

二、CBTC系统通信协议的形式化分析

1、系统模型的分解和验证。对于设计完成的CBTC系统通信协议来说，有三项指标需要进行考察和验证，这三项指标分别为链接建立时间、信息传输延时范围、信道性能对链路状态的影响。在实际的考察和验证中，链接建立过程与实际数据传输过程分别进行验证，在对链接建立过程中进行验证时，主要是对建立时间进行考察，而对实际数据传输过程中进行验证时，主要是对剩余性能指标进行考察，进而通过分解模型，将状态空间科学的分析，使模型的动态特性得到合理的验证。

2、危险分析。CBTC系统在运行的过程中，存在着很多影响安全的危险因素，而危险分析就是对危险因素进行明确，并确定是否采取有效地防护措施。一般来说，在CBTC系统中，存在的危险因素主要有三种：第一，信道的丢包率，在利用信道进行数据传输的过程中，信息丢失的可能性非常大，因而，信道的丢包率是一项非常主要的危险因素，在对其进行分析时，分析的方法为随机数模拟，从而将丢包概率值予以改变，最终得出合理的接受范围；第二，信道的传输延迟，通过分析，将延迟的最大范围进行明确；第三，入侵者的恶意数据，一旦此种危险因素的危险发生，那么CBTC系统就会出现错误，因此，必须要对其采取相应的防护措施。

3、系统的仿真及结果分析。经过前两个步骤，可以分析相关的性能参数并得出结果。在进行系统仿真的过程中，首选需要对链接建立时间进行仿真，进而对其性能进行科学的评价，仿真实验时，建链操作为300次，通过对每次操作时间的考察，进行有效地分析，并得出结果。接着进行信息传输延时范围仿真，采取的是建立模型的方法，同样实验次数为300次，通过取平均值的方式将变化规律确定。第三是对信道性能对链路状态的影响进行仿真，以此来分析状态的好与坏。通过各项系统仿真的结果，对其进行全面的分析后可知，CBTC系统的通信协议具备非常优异的性能，而且安全系数也提高了许多，因此，此次CBTC系统的通信协议设计的安全性非常高，能够满足CBTC系统对安全性的需求，从而保证列车运行控制的有效性。

第3篇：通信协议范文

关键词：TCP/IP协议；Internet；网络通信

1 前言

TCP/IP初步架构的出现源于1964年，冷战时期美国国防部高级研究计划局DARPA提出ARPANET研究计划，目的是希望美国国防部的很多主机、通信控制处理机和通信线路在战争中，如部分遭到攻击而损坏时，其它部分还能正常工作，同时它希望适应从文件传送到实时数据传输的各种应用需求，因此它要求的是一种灵活的网络体系结构，实现异型网的互联(Interconection)与互通(Intercomunication)。

最初ARPANET使用的是租用线路。当卫星通信系统与通信网发展起来之后，ARPANET最初开发的网络协议NCP (Net Control Protocol，网络控制协议)因其在通信可靠性较差的通信子网中出现了不少问题，导致了新的网络协议TCP/IP的出现。虽然TCP协议和IP协议都不是OSI标准，但它们是目前最流行的商业化的协议，并被公认为当前的工业标准或“事实上的标准”。1974年，Kahn最早定义出了的TCP/IP参考模型(TCP/IP Reference Model ); 1985年由Leiner等人对该模型做了进一步的研究；1988年Clark对该模型的设计思想进行了讨论。

今天，Internet己经发展得更加商业化，更加面向消费者，尽管基本目的发生了改变，但其最初的质量标准(也就是开放式、抗毁性和可靠性)依然是必需的。这些特性包括可靠传输数据、自动检测、避免网络发生错误等。更重要的就是TCP/IP是一个开放式的通信协议，开放性就意味着在任何组合间，不管这些设备的物理特征有多大差异，都可以进行通信。

2 标准TCP/IP协议

如同OSI参考模型一样，TCP/IP也是一种分层模型。与OSI参考模型不同的是，TCP/IP参考模型更侧重于互联设备间的数据传送，而不是严格的功能层次划分。TCP/IP通过解释功能层次分布的重要性来做到这一点，但它仍为设计者具体实现协议留下很大的余地。因此，OSI参考模型适用于解释互联网络的通信机制，而TCP/IP更适合做互联网络协议的市场标准。

TCP/IP协议是一套把因特网上的各种系统互联起来的协议组，可以保证因特网上数据准确又快速地传输。TCP/IP协议是一个很大的协议族，通常表示为一个简化的四层模型。这四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层。其中一些常用协议在TCP/IP分层模型中所处的位置如图1所示。

图1TCP/IP层次结构图

3IP协议的实现

3.1 IP数据报格式

IP ( Internet Protocol，互联网协议)是TCP/IP协议中一个最重要的协议。IP数据报以32比特为一个计数单位(组)，其格式如图2所示。

图21P数据报格式

3.2IP协议的软件实现

IP是TCP/IP协议中最为核心的协议。所有的数据都以IP数据报格式传输。IP协议可以实现无连接数据报传送、数据报路由选择和差错控制的功能。在本课题中，由于单片机资源有限，结合实际需要只实现了IP数据报传送和接收，没有实现路由选择算法和差错控制，同时也不支持IP数据报的分片和重组。

IP协议主要通过IP接收函数和IP发送函数两个函数实现。

①IP发送函数

void ip_send对来自上层的数据，按照IP数据报的结构构造数据报。通过调用ARP处理程序解析对应IP的物理地址。若返回NULL值，则将数据存入一个已定义的结构体WAITE中，并发送ARP请求。若返回对应IP的物理地址，则将数据交给底层以太网驱动程序处理。

②IP接收函数

void ip rcve (UCHAR xdata*inbuf)单片机收到数据包之后，应先对数据包的类型进行判断。如果是IP数据报，则调用该程序。接着再判断其数据域中所使用的协议类型，是ICMP协议调用ICMP处理子程序，是UDP协议调用UDP处理子程序，是TCP协议调用TCP处理子程序，其它返回。程序流程图如图3所示：

图3IP接收过程流程图

3.3 校验和算法

在大多数TCP/IP协议中采用的差错检验方法是校验和，校验和是在分组上附加的信息。校验和能够防止分组在传输时所受到的损伤。在发送端先计算检验和并将得到的结果与分组一起发送过去。接收端对包括校验和的整个分组重复进行同样的计算。若得到的结果正确则接收此分组，否则就将其丢弃。发送端和接收端的校验和计算方法分别如下:

①发送端按以下步骤产生校验和

②接收端按以下步骤产生校验和

下面给出校验和算法的源程序：

UINT Checksum (UCHAR xdata *checks UINT length)//计算校验和

{LONG sum=0; UINT i:UINT xdata *ptr: ptr=(UINT xdata *)check;

for (i=0:i

{sum+=*ptr++;}

if (length&0x01)//表示长度为单数

{sum=sum+((*ptr)&Oxff00);}

sum=(sum&Oxffff)+((sum;16)&Oxffff);//高16位和低16位相加

if(sum&OxffffU000){sum++;}//表示有进位

return((UINT)((sum)&Oxf});}

4TCP协议的实现

4.1 TCP数据报格式

TCP（Transfer Control Protocol，传输控制协议)是传输层最常用的协议，是一个比较复杂的协议。TCP和IP一样，也是TCP/IP协议族中最重要的协议。它可以提供面向连接的、可靠的数据传输服务。TCP数据报文段格式如图4所示：

图4TCP报文段的格式

4.2 TCP协议的实现

TCP协议的实现是整个TCP/IP协议栈中最复杂的一个。TCP协议是面向连接的、端对端的可靠通信协议。TCP采取了很多机制来保证它的可靠性，比如TCP连接的建立与关闭机制、超时重传机制、数据包确认机制、流量控制机制等等。在嵌入式系统中实现TCP协议所要做的就是实现这些机制，当然要在不影响协议栈功能的前提下适当做一下简化。

4.3TCP的超时重传与流量控制机制的实现

当一个TCP连接顺利建立起来后，TCP连接的双方可以互相传递数据了。TCP的可靠传输是靠确认机制来实现的，也就是每发送一个数据包后，只有接收到对方发送确认包后，才能确定该数据包已经成功发送，否则就要重发。

TCP的流量控制是为了协调通信双方的收发速率不均衡而设计的。远端的客户机一般是通用计算机，相对与本地的嵌入式Web Server来说运行速度要快得多。因此，当远端快的发送方向本地慢的接收方发送数据的时候，如果发送速度很快，则会导致本端来不及处理，甚至导致死机。TCP连接建立时，双方会利用TCP首部中的Window窗口字段通报双方的可用窗口。实际上，接收方通报的窗口大小是根据其接收缓存的大小而定，考虑到本系统在使用TCP协议时，只设置了一个中等IP包大小接收缓存，因此接收窗口设为1024。同时，每次接收包的ACK确认时，窗口大小不再动态改变，恒定设置为1024。这样远端主机就会以较慢的传输速率与本端的Web Server进行通信。

5 结论

本文主要针对目前流行的TCP/IP网络通信协议的实现进行研究和探索，由于时间仓促，加上本人对该领域的研究才刚刚起步，所以还存在一些问题值得进一步研究探讨，主要有:

(1) 对于TCP/IP协议，时间的控制非常重要。包括TCP的超时重传，TCP状态的保活等。如果时间处理不当，将影响整个系统的通讯性能。

(2)如何进一步实现TCP/IP对于多点通信以及完整协议栈的实现还有待于进一步研究。

(3) IPv6作为下一代互联网的核心协议，能够提供几乎无限的地址空间，从根本上克服了IPv4中地址空间不足的问题。因此，下一步可增加对IPv6协议的研究与实现。

参考文献

[1] 胡海.嵌入式TCP/IP协议栈研究与实现[D].西南交通大学,2005.8.

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[3] 吴艳光.嵌入式TCP/IP协议栈设计方法的研究 [D].太原理工大学,2004.

[4] 马永力. 基于SX52BD的嵌入式Web服务器的设计与实现.山东大学,2005.

[5]路英娟.TCP/IP协议小议[J].科技情报开发与经济,2004(6).

[6]葛志辉,李陶深.TCP/IP协议的脆弱性与相应的对策.2004.

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第4篇：通信协议范文

作者简介:周青山（1987-）,男，重庆忠县人，硕士研究生，主要研究方向：嵌入式操作系统、工业CT数据传输； 王珏（1961-），男，四川仁寿人，教授，博士生导师，主要研究方向：工业CT、检测技术、自动化装置; 谭辉（1983-），男，湖南耒阳人，助理研究员，硕士，主要研究方向：数据采集与传输、嵌入式操作系统。

文章编号:1001-9081（2011）08-02065-03doi:10.3724/SP.J.1087.2011.02065

（1.重庆大学 自动化学院，重庆400030; 2.重庆大学 ICT研究中心，重庆400030）

（）

摘 要:为了在强干扰环境下进行数据的准确传输，设计了一种基于曼彻斯特码的通信协议。协议分为发送模块和接收模块：在发送端，采用了数据打包传输；在接收端，采用了“错位码+计数器”的方法进行时钟同步。协议能有效解决数据边界识别问题和时钟累积误差造成的相位偏差问题。利用设计和制作的硬件实验平台，在模拟的干扰环境中，进行了40Mbps数据的传输测试。结果表明，该通信协议能够进行数据的准确传输。

关键词:曼彻斯特码；通信协议；错位码；时钟；相位偏差

中图分类号: TN915.04文献标志码:A

Design and realization of communication protocol based on Manchester code

ZHOU Qing-shan1, WANG Jue1,2, TAN Hui2

（1. College of Automation, Chongqing University, Chongqing 400030, China;

2. ICT Research Center, Chongqing University, Chongqing 400030, China）

Abstract: To transmit data accurately in strong interference environments, a communication protocol based on Manchester code was designed. It is composed of sending module and receiving module: data were transferred in the form of “packets” at the sending end; dislocated code and a counter were used to solve the problem of clock synchronization at the receiving end. The communication protocol could solve the issue of identifying the data boundaries and the phase error caused by the accumulated error of clock. In a simulated interference environment, a transfer rate of 40Mbps was achieved on a platform. The experimental results indicate that the communication protocol is able to transmit data accurately.

Key words: Manchester code; communication protocol; dislocated code; clock; phase error

0 引言

在工业领域中，强干扰场所的数据传输逐渐普遍，对数据传输可靠性的要求也愈来愈高。目前，为了获得在强干扰环境下数据的可靠传输，除了采用抗干扰能力强的差分电平外，还会通过降低数据传输速率、增大协议和硬件复杂度等方法来进一步保证其可靠性，从而导致在数据传输速率、传输可靠性、运行和维护成本间形成了一个矛盾体，难以获得一个折中方案［1-3］。为了获得简单协议下强干扰环境中数据的可靠传输，降低强干扰环境中数据传输的运行和维护成本，本文设计了一种基于曼彻斯特码（Manchester Code）的通信协议，并设计和制作了基于现场可编程门列阵（Field Programmable Gate Array, FPGA）的实验平台对其进行测试。

曼彻斯特码，又称数字双相码,是一种时钟自同步的编码技术。与其他编码技术相比，曼彻斯特码不存在直流分量,能够从接收端的线路码中提取符号同步信号，并且编码规则相对简单，抗干扰能力强，适合在一些干扰较大的场所进行数据传输［4-5］。

如图1，对于单极性不归零码（Unipolar Non Return to Zero, NRZ）的数据信号“0”和“1”，将“0”编码为“01”，将“1”编码为“10”的这种形式的编码称之为曼彻斯特I型码［6］；反之，称为曼彻斯特II型码。本文采用曼彻斯特I型码进行设计，在后面提到的曼彻斯特编码均为I型码。

图1 曼彻斯特码

1 协议设计

通信协议分为两部分：发送模块和接收模块。

1.1 发送模块

如图2所示，前方传输过来的数据存入先进先出（First Input First Output, FIFO）存储器中进行缓存，在数据打包控制器的控制下，将NRZ数据转换为曼彻斯特码后打包输出。

图2 发送模块结构

1.1.1 编码方式选择

直接将输入数据与时钟进行同或（或者异或）是比较常用的曼彻斯特编码方式［7］，此处采用同或编码方式。如果NRZ的一位码元时间为1/P，则选用频率为2P的时钟对NRZ进行同或处理，所得的编码即为曼彻斯特码，如图3所示。

图3 曼彻斯特码同或编码

1.1.2 数据打包传输

发送端的协议设计，需要充分考虑到接收端的特性。对于接收端，在连续的曼彻斯特码流中，首先需要确定每位原始数据所对应的两位编码数据，即数据边界的确定。例如，接收端接收的是连续的“10”序列，同时也可以判断为是连续的“01”序列，需要进行数据边界确定。因此，在发送端，采用了数据帧的传输方式，为每帧数据添加同步字头用以进行数据边界的正确识别，此处设定的每帧有效数据为256b。

正确的曼彻斯特码不会存在连续的3个或以上的“1”或者“0”，所以将数据的同步字头设定为“111000”；将命令字的同步字头设定为“000111”，如表1所示。

第5篇：通信协议范文

【关键词】网络通信协议；电气监控系统；概况；应用；IEC60870—5—103协议；实时性；可靠性

随着社会主义市场经济的快速发展与科学技术的不断进步，作为各产业平稳生产的基础，电气设备必须具备良好的安全性、稳定性及高效性。在电气监控系统内优化应用网络通信协议，可对电气监控系统的性能进行有效提高。作为通信网络的根本规则，网络通信协议的各种类型都存有既定通信模式。网络通信协议不同则其传输访问机制也存有极大的不同。在进行少数信号传输或大量信号传输与发出时，此类传输访问机制性能都存有极大不同。本文以网络通信协议为依据，对电力监控系统内最常用的通信协议进行了优化运用，如IEC60870—5—103等，在设备投资金额不增加的基础上，达到完善电气监控系统的目的。

一、电气监控系统网络通信协议的概况

作为一种网络通用语言，网络通信协议是指为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络引提供的通信支持。其从逻辑上将网络进行7层划分，各层都具备路由器、交换机等相应的物理设备。在电气监控系统内IEC60870—5—103、IEC60870—5—104等为主要的网络通信协议类型，具体如下：

1、IEC60870—5—103协议。

作为国际电工委员会制定的继电保护设备信息接口规范，IEC60870—5—103协议可在通信前置机和继电保护装置间的信号传输中充分应用。该协议主要选取主从—对多的非平衡传输方式，主站为通信前置机，从站为继电保护装置，每秒9600bit为标准传输速率，格式报文形式主要分为2种：固定帧长报文、可变帧长报文。其表述的2类信息传输方式为按照相应规定运用的服务数据单位与为标准化报文传输没有涵盖的全部可能应用过程，或全部可能信息利用通用分类服务传输。

2、IEC60870—5—104协议。

在IEC60870—5—103基础上，国际电工委员会为满足网络运输又进行了IEC60870—5—104远动通信协议的制定。其不仅能够在集控中心与变电站、调度端进行全面运用，还能在变电站内的通信网加以合理运用。一般选取RFC2200协议作为该协议物理层、链路层等主要协议。作为标准TCP/IP协议子集，RFC2200可使IEC60870—5—104协议应用于TCP/IP协议的高带宽网络传输。与其他协议相比，IEC60870—5—104协议具有良好实时性、可靠性等优势，且能够进行大流量数据传输，为信息扩展提供便利。

二、网络通信协议在电气监控系统中的应用

在科技快速发展的今天，电气监控系统愈加完善，将网络通信协议合理应用于电气监控系统，对提升电气监控系统实时性、可靠性具有至关重要的作用，为此，本文以优化其应用性能为例对网络通信协议在电气监控系统中的应用进行了分析与探究。

1、实时性优化应用

电气监控系统实时性提升的方式较多，一般分为2大类：升级电气监控系统硬件、优化软件算法。根据工作需求，可通过软件优化网络通信协议，以此达到提高电气监控系统实时性的目的。首先，IEC60870—5—103协议为例分析。光纤接口、EIARS485接口为IEC60870—5—103协议电气的主要接口类型。光纤传输具有良好抗干扰能力及较快传输速度。在相同变电站或距离较短情况下继电保护装置和监控系统的两种接口传输速度基本一致。在通信链路拓扑方面两种接口一致，基于此，两种接口具有相同分析方式。本文将EIARS485接口作为分析研究重点，具体内容如下：作为三线制半双工接口，EIARS485接口在同一时间点上只能接收、发送信号，但不能同时进行接收、发送操作。通信权可由EIARS485总线上并联的3个继电保护装置依次取得，依次将数据传送给通信前置机。继电保护装置数据向通信前置机传送的快慢，由通信权时间间隔的长短加以确定。但电气出现大面积故障的情况下，继电保护装置极易出现大量变位信号。如一个继电保护装置进行5个遥信信号上传，完成此5个变位遥信信号传输需20帧以上报文。其次，IEC60870—5—104协议为例分析。以太网传输为IEC60870—5—104协议的主要形式，平衡传输全双工接口为以太网RJ45接口类型。对该协议实时性造成影响的主要因素包含2点，第一以太网的传输性能，对其起决定作用的因素为网络拓扑结构及以太网带宽；第二，该协议报文信号携带效率。根据笔者工作性质，为提升电气监控系统网络通信协议性能，本文以优化提升IEC60870—5—104协议报文信号携带效率为主进行分析。本协议传输数据以I格式帧为主。该协议规定ASDU（一个）在249字节以下，可进行一个火一组信号传输。应用于现有监控系统的IEC60870—5—104协议，I格式帧（一个）旺旺只进行一个变位遥信信号传输。为提高信号传输信号，需对I格式帧长度进行有效增加。

2、可靠性优化应用

利用通信前置机、数据服务器、远动机等设备的冗余配置及通信网络冗余配置可实现电气监控系统可靠性。在具体应用中，硬件即便冗余配置，但却存在冗余设备无扰无缝切换等问题。为达到网络通信协议优化运用，需提升通信前置机冗余切换、通信网络冗余切换的可靠性，进而达到电气监控系统可靠性提升的目的。

（1）将EIARS485接口应用于IEC60870—5—103协议时，EIARS485接口一个的情况下主机只能有一台，也就是说EIARS485接口一个情况下2台通信前置机无法利用该接口将报文发送给一台继电保护装置。为对该协议传输可靠性进行有效提升，需并接2台通信前置机的全部EIARS485接口。要求位于工作状态的通信前置机为1台，位于热备状态的通信前置机为1台。如工作状态前置机内随意一个EIARS485接口通信中断被热备状态通信前置机检测出来后，热备状态前置机可将此EIARS485接口主机地位占据，利用此EIARS485接口将报文发送给继电保护装置。该情况下，工作状态通信前置机需将此EIARS485接口主机地位抛弃，进而达到IEC60870—5—103协议双机热备接口切换。

（2）通信前置机、数据服务器、远动机与以太网冗余配置为现有监控系统的主要构成部分。冗余配置可对信号传输可靠性有效提升。但现阶段最常见的双机双网切换机制为“硬切换”，也就是说一般情况下冗余的2台通信前置机内利用冗余通信网络内一条与运动机或服务器进行通信的只有一台。如前置机正常运行时如出现故障或通信网络中断，可向冗余的另一台通信前置机进行通信切换。但其存有诸多问题，如只能利用通信前置机内部软件对通信前置机切换、通信网络切换进行判断，通信在切换过程中为中断情况，不能实现无扰连续切换。在IEC60870—5—104协议内对冗余通信网络传输数据如何应用没有进行详细规定。如选取并行冗余协议，可将链路冗余体增设到各设备内部，以此实施冗余网络通信数据处理。但该功能在传统变电站监控系统设备内并不具备，如选取该并行冗余协议，需进行现有监控系统设备重新设计。在对现有设备不改动的情况下，应适当修改现有协议通信方式，进而达到冗余网络并行数据传输的目的。

三、结束语

综上所述，作为国民经济的主要构成部分，电气监控系统内网络通信协议的合理运用，可有效管理与控制质量、安全工作，完善电气监控系统。本文以IEC60870—5—103协议与IEC60870—5—104协议为例，对其在电气监控系统内的实时性优化应用、可靠性优化应用进行了进一步分析研究，以此提升电气监控系统的性能，降低经济损失，及提高系统安全性。

参考文献

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[4]李劲草.网络通信协议在电气监控系统中的优化应用[J].包装世界,2012(06)

[5]张小美,郑毓蕃,许建强,陆国平.存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计[J].信息与控制,2006(03)

[6]王培增,董世军.IEC60870-5-103传输规约在微机保护测控装置中的应用与实现[J].继电器,2007(05)

[7]周森,郑玉平,刘晗,张毅,纪南,侯国俊,陆咏.IEC60870-5-103规约在微机型继电保护测试系统中的应用[J].继电器,2005(23)

第6篇：通信协议范文

 

0引言

 

近几年来，随着人们对于网络信息传输质量的要求越来越高，并且各种应用的增加导致整个网络信息量增大，亟需有效提高网络的服务质量。基于量子纠缠态理论，在数据链路层对通信协议进行分析，得到停等协议和选择重传量子通信协议，可以明显减少信息在链路中的传输时延，有效提高信息在链路中的传输速率[12]。但是，选择自动重传协议对于每一个发送的数据帧都要求进行应答，一定程度上加重了通信负担;滑动窗口协议只要求对于一定量的数据帧发送一个应答即可，将有效简化通信过程。因此，研究基于量子纠缠态的滑动窗口通信协议具有一定的意义。本文利用量子理论中量子纠缠态，提出一种基于数据链路层的滑动窗口量子通信协议，并对该协议进行分析。

 

1量子纠缠态

 

量子信息学是近20多年来由量子理论、信息科学以及计算机科学相结合起来的新型学科[3]，主要利用量子态的特性，探索以全新的方式对信息进行存储、计算、编码和传输的可能性[45]。量子纠缠态是量子光学和量子信息学领域中的一个重要概念，量子态的纠缠是量子信息工程中的重要资源，并广泛应用于量子通信和量子计算的理论研究中[67]。量子纠缠现象最先是由(einsteinpodolskyrosen，EPR)发现的量子力学的特殊现象，对于2个或多个量子系统之间的非定域、非经典的关联性描述，是量子系统内各个子系统或各自由度之间关联的力学属性。那么，量子纠缠态是实现信息高速传输的不可破译通信的理论基础[4]。由量子纠缠交换实现量子远程通信，表明量子状态的转移是瞬间实现的，极大缩短了通信时间。

 

2滑动窗口通信协议

 

滑动窗口协议是基于数据链路层允许多个数据帧同时进行信息传输以此来提高传输效率而提出的[8]。对于每一个数据帧用一定位数的二进制标识，并限定每个窗口的最大传输的数据帧数。同时，分别在发送方设置发送窗口，接收方设置相应的接收窗口;接收方不必对每一个数据帧进行应答，只需对这个窗口的最后一个数据帧进行应答，表示整个窗口的所有数据帧接收正确，之后接收下一个窗口的数据。对于当产生错误或者丢失一个、多个数据帧时，需要重传这个窗口的所有数据帧。

 

对于滑动窗口协议，假如待传送的数据帧为m个，每个滑动窗口最多N个数据帧，且每个数据帧在传输的过程中出错和丢失的概率为p。假定每个数据帧的发送时延为ta，数据帧沿发送链路从发送端到接收端的传输时延为tp，接收端接收到数据帧的所用的处理时延为tpr，接收端发送确认帧的发送时延为 tb，确认帧在链路中的传输时延为tp，假设发送端的处理时延也同为tpr。由于数据帧的传输过程中是连续发送，则存在数据帧之间传输时间的重叠。即设时间重叠的系数为β，则0≤β<1，重叠时间为βt，当β=0时，重叠时间为0，即只一个数据帧进行传输;同时数据帧的发送时间有先后顺序，不可能同时发送所有数据帧，那么数据帧之间的发送时间不能完全重叠，β不能等于1。因此，一个数据帧从发送端到接收端的传输时间为

 

也就是说，如果出错或丢失的数据帧越多，则滑动窗口量子通信协议将越有效;并且在无差错信息传输中滑动窗口量子通信协议也将比选择连续重传量子通信协议更好。可得出：在单一一个窗口的出错或丢失需要重传的数据帧的概率为p1=y/x，那么对于所有的数据帧有：当p1> c+1xt4+t5(t4+t5)x-1时，滑动窗口量子通信协议比选择连续重传量子通信协议更优。因此，滑动窗口量子通信协议在远程通信和通信信道较差、出错率很高以及传输时延很高的情况下具有更明显的优势。

 

3结论

 

利用量子力学中的量子纠缠态，提出了一种基于数据链路层的滑动窗口量子通信协议。该协议在链路的空闲时段通过量子纠缠态的分发建立量子信道，信息的发送通过经典信道进行传输，而后通过量子信道进行反馈确认信息来完成。由于确认量子信息传输的瞬时性，可有效减少信息的传输时间，提高了链路的吞吐量。通过与选择连续重传量子通信协议对比，滑动窗口量子通信协议在十分严峻的环境和远程通信中能够更好地提高信息的传输效率，特别是在卫星通信方面将有更大作用。但是对于所需要重传的数据帧是整个窗口的所有数据帧进行重传，但是整个窗口的所有数据帧并不是全部都出错或丢失需要重传，有的数据帧是完整接收依然被丢弃重传，造成了一些不必要的数据帧的传输，信道的利用率下降。如果能够对于滑动窗口量子通信协议中需要重传的数据帧进行选择性重传将是更有效的解决方案。

 

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第7篇：通信协议范文

关键词：无线传感器网络；体系结构；通信体系；MAC协议；路由协议；传输层协议

[Abstract] This paper is based on the analysis of network characteristics. The paper introduces the concept and characteristics of communication system, wireless sensor network middleware and application system of three levels, and an overview of wireless sensor networks and media access control protocol, routing protocol, such as transport protocol communication system research and prospect.

Keywords: wireless sensor networks; architecture; communication system; MAC protocol; routing protocol; transport layer protocol

中图分类号：E965文献标识码：A 文章编号：

无线传感器网络是由大量无处不在的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式网络系统, 是能根据环境自主完成指定任务的“智能”系统, 是一项涉及多门前沿学科发展的综合性技术。MEMS 将多种传感器集成为一体, 制造小型化、低成本、多功能的传感器节点; 大量的MEMS 传感器节点只有通过低功耗的无线通信技术联成网络才能够发挥其整体和综合作用; 具有群体智能的自主自治系统的行为实现和控制是自动控制和人工智能领域的前沿研究内容。

1、体系结构

无线传感器网络与移动专用网络( Mobile Adho c Netw ork, MANET ) 相比, 具有节点数量多、分布密集, 通信采用广播方式, 拓扑结构变化频繁, 能量、计算和存储能力有限, 没有统一的标识等特点。这对无线传感器网络在设计上提出了新的要求和挑战, 即资源受限、可扩展性、容错性、自组织、实时性和安全性等。其中, 资源受限, 尤其是能量有限是无线传感器网络的一个重要特征。由于传感器节点多采用电池供电, 而且一旦部署就无人值守, 更换电池成本过大, 在设计无线传感器网络时,必须尽可能采用低功耗的器件、节能的协议算法和管理策略, 以便减少传感器节点的能耗, 延长整个网络的寿命。

组网与通信是通信体系的主要功能, 这一层包括开放系统互联OSI 七层模型中的物理层, 数据链路层, 网络层和传输层。无线传感器网络的计算模型涉及网络的组织、管理和服务框架, 信息传输路径的建立机制、面向需求的分布信息处理模式等问题,是无线传感器网络发展需要首先解决的问题。通信协议是核心内容, 包括无线信道调制、共享信道分配、路由构建及与因特网互联等。

2、通信体系

在通信体系的四层协议栈中, 物理层负责数据的调制、发送与接收, 涉及传输的媒介、频段的选择、载波产生、信号检测、调制解调方式、数据加密和硬件设计等。WSNs 采用的传输媒体主要有: 射频( RF) 、可见光、红外线等, 其中, 射频是最常用的。到目前为止, 物理层已基本完成了无线传感器网络节点的设计开发, 代表性的节点有U CLA 和Rockwell 自动化中心研制的WINS, MIT 研制的µAMPS, U C Berkeley 的Smar t Dust 和Mo tes。在这些平台中, Mo tes 硬件平台和其配套的TinyOS操作系统应用最为广泛, 为全球300 多家研究机构所采用。目前, 物理层的工作主要集中于低功耗低成本高可靠性的模块特别是通信模块的研制和片上系统SoC 的设计。

3 MAC协议

3.1 基于调度算法的MAC协议

在基于调度算法的MAC 协议中, 传感器节点可发送数据的时间通过一个调度算法来决定。这样, 多个传感器节点就可以同时、没有冲突的在无线信道发送数据。这类协议中, 主要的调度算法是时分多复用T DMA, 即将时间分成多个时间片, 几个时间片组成一个帧, 在每一帧中, 分配给传感器节点至少一个时间片来发送数据。这类协议的调度算法通常寻找一个尽可能最近的用于发送数据的帧来达到高的空间利用率和低的数据包等待时间。

典型的协议有SMACS, DE-MAC和EMACS。基于调度的MA C 协议都是分布式的, 因此需要时间同步机制, 而不需要全局信息。这样, 就可以在高动态变化的环境比如网络拓扑改变的情况下充分适应并保持最佳的特性。这类协议提供了信道的公平使用, 与合适的调度算法配合就可以避免冲突的发生。但是许多基于T DMA 的协议必须使用较为精确的时间同步来调度, 增加了网络的负载。另外, 有些T DMA 协议仍然存在一定的冲突, 导致很难控制这些冲突来保证实时性和节省能耗。

3.2非碰撞的MAC协议

非碰撞的MAC 协议通过消除碰撞来节能。好的非碰撞协议能够潜在地提高吞吐量, 减少时延, 提供实时性保证。当前存在的问题是多信道的使用。这需要对无线传感器网络的节点硬件设计上提出了一个附加的要求( 有些节点必须有两个收发器) 。另一个问题是协议的复杂性( 因为节点的计算能力有限, 传感器网络的协议总是越简单越好) 。

3.3基于竞争的MAC协议

多数分布式MAC 协议采用载波监听或冲突避免的机制并采用附加的信令控制消息来处理隐藏和暴露节点问题。基于竞争的协议对无线信道的访问采用竞争机制。比如: S-MAC , T-MA C ,ARC-MA C 。基于竞争的协议通常很难提供实时性保证, 而且由于冲突的存在, 浪费了能量。基于竞争的协议在有些应用场合( 比如主要考虑节能而不太关心时延的可预测性时) 有较大的应用。基于竞争的协议需要解决的是提供一个实时性的统计上界。根据这类协议的分布式和随机的补偿特性, 基于竞争的协议没有确切的保证不同节点的数据包的优先级。因此, 有必要限制优先级倒置的概率以建立统计上的端到端的时延保证。

3.4混合的MAC协议

混合协议主要是将多种机制结合起来, 以获取一个优缺点的折衷。比如: 物理层驱动协议, 混合TDMA-FDMA 的MAC , 以及CAT-MAC 。混合协议糅合了多种机制的协议, 可以在很大程度上满足传感器网络的需求, 但是必须注意消除各种机制的缺点。

通过对现有MA C 协议的分析, 我们认为可以在分析现有的非碰撞协议, 对其性能的提高与其硬件成本的增加进行权衡, 找到一个平衡点, 开发一种既有较高实时性和能量有效性, 又不因为硬件设备的附加而增加很多成本的协议; 改进现有的非碰撞协议, 降低其复杂度, 以便更易于在传感器网络实现; 结合其他机制, 提出一种混合的协议, 以满足传感器网络的需要。

4 、路由协议

由于传感器网络具有不同于传统无线ad-hoc网络的特点, 因此对它的路由的研究非常有挑战性。首先, 由于节点众多, 不可能建立一个全局的地址机制; 其次, 产生的数据有显著的冗余性, 因此可以利用数据聚合来提高能量和带宽的利用率; 第三, 节点的能量和处理能力有限, 因此需要精细的资源管理;最后, 由于网络拓扑变化频繁, 需要路由协议有很好的鲁棒性和可扩展性。

4.1以数据为中心的路由协议

这类协议是建立在对目标数据的命名和查询上, 并通过数据聚合减少重复的数据传送。和传统的基于地址的路由有显著的差异。以数据为中心的路由协议主要有SPIN, DD , Rumo r Ro uting , Gr adient-based Rout ing , CADR ,

COU GAR 等。

4.2 分层次的路由协议

分层次路由协议的主要思想是让节点参与特定的节点集群( cluster) 内的多跳通信, 集群首领再进行数据聚合, 减少向sink 节点传送的消息数量, 从而达到节省能量和提高可扩展性的目的。典型的集群形成是基于节点的能量储备及节点同集群首领的接近程度。分层次的路由协议主要有: LEACH ,Hierarchica-l PEGASIS, TEEN , EARCSN 等。

4.3基于位置的路由协议

基于位置的路由协议利用节点的位置信息通过把数据传送到指定区域而不是整个网络, 来降低能耗。这方面的协议主要来源于移动Ad Hoc 网络,设计时都考虑了节点的移动性。但在节点移动性很少或者根本不移动的情况下, 它们也非常适用。基于位置的协议有: MECN , GAF , GEAR 等。

4.4基于网络流的路由协议

基于网络流的路由协议的目标是: 在实现路由功能的同时, 考虑端对端的时延要求, 满足一些网络QoS 要求。这类路由协议主要有MLER , MCF , SAR , SPEED 等。

5、传输层协议

无线传感器网络的传输层协议主要实现与Internet 或其它的网络进行互联。由于可扩展性、以数据为中心的路由等特性和能耗、硬件资源的限制等问题, 传感器节点无法像Internet 上的服务器一样存储大量的数据, 而确认( ACK) 在无线传感器网络中的代价太过于昂贵, 导致TCP 和U DP 无法直接应用到无线传感器网络上。

第8篇：通信协议范文

一、电气监控系统网络通信协议的概况

作为一种网络通用语言，网络通信协议是指为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络引提供的通信支持。其从逻辑上将网络进行7层划分，各层都具备路由器、交换机等相应的物理设备。在电气监控系统内IEC60870―5―103、IEC60870―5―104等为主要的网络通信协议类型，具体如下：

1、IEC60870―5―103协议。作为国际电工委员会制定的继电保护设备信息接口规范，IEC60870―5―103协议可在通信前置机和继电保护装置间的信号传输中充分应用。该协议主要选取主从―对多的非平衡传输方式，主站为通信前置机，从站为继电保护装置，每秒9600bit为标准传输速率，格式报文形式主要分为2种：固定帧长报文、可变帧长报文。其表述的2类信息传输方式为按照相应规定运用的服务数据单位与为标准化报文传输没有涵盖的全部可能应用过程，或全部可能信息利用通用分类服务传输。

2、IEC60870―5―104协议。在IEC60870―5―103基础上，国际电工委员会为满足网络运输又进行了IEC60870―5―104远动通信协议的制定。其不仅能够在集控中心与变电站、调度端进行全面运用，还能在变电站内的通信网加以合理运用。一般选取RFC2200协议作为该协议物理层、链路层等主要协议。作为标准TCP/IP协议子集，RFC2200可使IEC60870―5―104协议应用于TCP/IP协议的高带宽网络传输。与其他协议相比，IEC60870―5―104协议具有良好实时性、可靠性等优势，且能够进行大流量数据传输，为信息扩展提供便利。

二、网络通信协议在电气监控系统中的应用

在科技快速发展的今天，电气监控系统愈加完善，将网络通信协议合理应用于电气监控系统，对提升电气监控系统实时性、可靠性具有至关重要的作用，为此，本文以优化其应用性能为例对网络通信协议在电气监控系统中的应用进行了分析与探究。

1、实时性优化应用

电气监控系统实时性提升的方式较多，一般分为2大类：升级电气监控系统硬件、优化软件算法。根据工作需求，可通过软件优化网络通信协议，以此达到提高电气监控系统实时性的目的。

首先，IEC60870―5―103协议为例分析。光纤接口、EIA RS485接口为IEC60870―5―103协议电气的主要接口类型。光纤传输具有良好抗干扰能力及较快传输速度。在相同变电站或距离较短情况下继电保护装置和监控系统的两种接口传输速度基本一致。在通信链路拓扑方面两种接口一致，基于此，两种接口具有相同分析方式。本文将EIA RS485接口作为分析研究重点，具体内容如下：

作为三线制半双工接口，EIA RS485接口在同一时间点上只能接收、发送信号，但不能同时进行接收、发送操作。一般选取图1作为通信拓扑结构。通信权可由EIA RS485总线上并联的3个继电保护装置依次取得，依次将数据传送给通信前置机。继电保护装置数据向通信前置机传送的快慢，由通信权时间间隔的长短加以确定。但电气出现大面积故障的情况下，继电保护装置极易出现大量变位信号。如一个继电保护装置进行5个遥信信号上传，完成此5个变位遥信信号传输需20帧以上报文。

其次，IEC60870―5―104协议为例分析。以太网传输为IEC60870―5―104协议的主要形式，平衡传输全双工接口为以太网RJ45接口类型。对该协议实时性造成影响的主要因素包含2点，第一以太网的传输性能，对其起决定作用的因素为网络拓扑结构及以太网带宽；第二，该协议报文信号携带效率。根据笔者工作性质，为提升电气监控系统网络通信协议性能，本文以优化提升IEC60870―5―104协议报文信号携带效率为主进行分析。本协议传输数据以I格式帧为主。该协议规定ASDU（一个）在249字节以下，可进行一个火一组信号传输。应用于现有监控系统的IEC60870―5―104协议，I格式帧（一个）旺旺只进行一个变位遥信信号传输。为提高信号传输信号，需对I格式帧长度进行有效增加。

2、可靠性优化应用

利用通信前置机、数据服务器、远动机等设备的冗余配置及通信网络冗余配置可实现电气监控系统可靠性。在具体应用中，硬件即便冗余配置，但却存在冗余设备无扰无缝切换等问题。为达到网络通信协议优化运用，需提升通信前置机冗余切换、通信网络冗余切换的可靠性，进而达到电气监控系统可靠性提升的目的。

（1）将EIA RS485接口应用于IEC60870―5―103协议时，EIA RS485接口一个的情况下主机只能有一台，也就是说EIA RS485接口一个情况下2台通信前置机无法利用该接口将报文发送给一台继电保护装置。为对该协议传输可靠性进行有效提升，需并接2台通信前置机的全部EIA RS485接口。要求位于工作状态的通信前置机为1台，位于热备状态的通信前置机为1台。如工作状态前置机内随意一个EIA RS485接口通信中断被热备状态通信前置机检测出来后，热备状态前置机可将此EIA RS485接口主机地位占据，利用此EIA RS485接口将报文发送给继电保护装置。该情况下，工作状态通信前置机需将此EIA RS485接口主机地位抛弃，进而达到IEC60870―5―103协议双机热备接口切换。

（2）通信前置机、数据服务器、远动机与以太网冗余配置为现有监控系统的主要构成部分。冗余配置可对信号传输可靠性有效提升。但现阶段最常见的双机双网切换机制为“硬切换”，也就是说一般情况下冗余的2台通信前置机内利用冗余通信网络内一条与运动机或服务器进行通信的只有一台。如前置机正常运行时如出现故障或通信网络中断，可向冗余的另一台通信前置机进行通信切换。但其存有诸多问题，如只能利用通信前置机内部软件对通信前置机切换、通信网络切换进行判断，通信在切换过程中为中断情况，不能实现无扰连续切换。

在IEC60870―5―104协议内对冗余通信网络传输数据如何应用没有进行详细规定。如选取并行冗余协议，可将链路冗余体增设到各设备内部，以此实施冗余网络通信数据处理。但该功能在传统变电站监控系统设备内并不具备，如选取该并行冗余协议，需进行现有监控系统设备重新设计。在对现有设备不改动的情况下，应适当修改现有协议通信方式，进而达到冗余网络并行数据传输的目的。

第9篇：通信协议范文

关键词：宽带网络测试系统 TL1通信协议 VxWorks

0 引言

ISDN、xDSL、Cable、光纤等技术的出现，必将最终把人们带入全新的数字宽带上网时代。而在这众多的宽带技术中，xDSL正为越来越多的人所关注。xDSL(数字用户线)是目前国际上最流行的宽带接入技术，DSL技术主要分为对称和非对称两大类。xDSL中“x”代表着不同种类的数字用户线路技术。其中，ADSL的建设己经成为宽带接入的主流模式。它利用现有的双绞铜线能够满足用户宽带接入通信业务需求，是实现宽带上网和网上高速冲浪的理想选择。

随着ADSL用户规模的急剧膨胀，现有的ADSL业务维护流程给实际工作带来了效率低、满意度差等问题，严重制约和阻碍了中国ADSL业务的高速增长。同时，用户对通信业务的质量要求越来越高，对于故障解决的及时性和有效性要求也越来越高。如何定位用户侧故障、线路故障和网络侧故障，如何快速解决故障，这些都成为DSL发展的新需求。目前，国内关于xDSL测试系统的研究和应用正处于启动期，无论国内厂商还是国外厂商在中国都没有投入应用的实例。本文基于xDSL宽带网络测试系统，主要讨论TL1通信协议模块的设计及实现。

1 ADSL宽带网络测试系统的总体设计

本节简单介绍整个系统软件总体的总体目标及软件模块的划分，以及各模块的目标及完成的功能以及各模块之间的关系。并说明测试服务器与DSLAM网管接口、与112系统接口、与97资源数据库接口。

1.1 软件设计结构

1.1.1 客户端软件 ①测试服务器测试命令呈现界面(包括文本、图形、报表显示)；同时汇总日报、周报、月报数据。②对ATP设备自身的管理界面(包括对设备的配置管理、故障管理、性能管理、拓扑管理等)，相当于设备层面的EMS。③对应用系统的管理界面(包括用户管理、白志管理、权限管理、用户自定义设置)。

1.1.2 服务器软件 ①相对于界面的后台处理模块，包括对测试命令的发送、解析(使用TL1协议)；对前台界面的相应处理。②提供与其他系统的API接口(包括112网关系统的接口；DSLAM设备网管的通信协议)。③支持ATP设备多级组网的要求。④支持多协议，如TL1，SNMP协议。

1.1.3 112网关软件 ①112网关软件提供和运营商112系统的接口，解析112接口协议格式。②112网关系统提供脱机存储功能。

1.1.4 设备层通信软件 ①在设备层提供TL1协议的接口，完成客户端与测试探头的通信，接收测试任务，发送测试任务，传送设备处理后的相应数据。②支持被动测试和相关告警信息的主动上传。被动测试返回结果打包成TL1响应消息格式，主动上传的消息打包成TL1自治消息格式，发送给客户端，以便客户端进行识别。

2.2 测试服务器 测试服务器完成规范定义的测试工作，并完成对设备的管理层面的管理，采用J2EE的解决方案，实现系统跨平台的处理方式。测试服务器主要包括ATP测试功能、ATP自维护功能、与DSLAM网管接口、与112系统接口、与97资源数据库接口。

测试服务器与DSLAM网管接口，DRAM设备和ADSL测试设备之间需要提供测试总线和测试通信接口，当需要对某一用户进行测试时，先将该用户端口的内侧或外侧切换到测试总线上，然后通过测试通信接口发命令给测试设备启动相关测试，并把测试结果返回给DSLAM设备，测试完毕后释放端口与测试总线的连接。

测试服务器与112系统接口，ADSL测试服务器可以位于ADSL网管之外，测试服务器通过网络与测试设备连接。ADSL网管和ADSL测试服务器分别和112连接，前者实现用户端口查询功能，后者实现测试设备测试功能。ADSL网管和112系统的接口是为了把ADSL障碍测试融合到112系统中，以实现ADSL障碍的集中受理、集中测试、集中派修和集中管理。当112系统受理到ADSL用户报障后，112系统根据ADSL线路所在的位置〔局向、机框号、槽位、端口号)和需要做的测试命令发给ADSL网管，ADSL网管收到测试命令后，对相应端口进行测试，然后把测试结果返回到112系统。

测试服务器与97资源数据接口，应用服务器系统是从电信97工程的数据库(97数据库的数据)中通过API接口实现数据共享，提取97数据库中的相关资源数据，例如:局、交换机、主配线架、交接箱、分线盒，端子、号码等信息。

3 基于VxWorks的TL1通信协议模块的设计与实现

3.1 TL1通信协议模块在测试系统中的作用 对于被动测试任务，上位机下发测试任务即TL1测试输入命令，TL1通信协议模块(TLIAgent)接收到测试任务后，对相应的TL1输入命令进行解析，如果解析后判断是系统的测试任务参数或侧试功能，则将相应的功能参数设定和测试任务发送给ATP，如不是系统的测试任务或下发功能参数错误将错误的消息对应的响应消息格式化并上报给上位机告知错误的命令，ATP探头接到测试任务后进行测试及数据采集，将测试结果返回给TLIAgent，主要通过结构体定义数据的格式，如测试成功TL1Agent根据TL1通信协议将测得的数据结果打包成TLI通信协议响应格式，发给上位机，如测试失败TLIAgent上报测试失败，在客户端显示对应的测试结果，和相应的表格和波形，此项测试任务完成。

对于自治消息，下位机在进行测试时不断检查系统设备状态，如风扇转速，设备温度等状态，如出现异常，则将异常状态通过TL1Agent上报(函数调用)，TL1Agent将自治消息放入自治消息队列，并发送给上位机，完成自治消息的上报。TLI协议用于承载由外接测试设备或内置测试板测试的内容，包括下发测试命令、测试模块的复位等，该协议内容可随测试内容而扩充更新。

此模块在设备层提供TLI协议接口，是上位机和测试探头之间的桥梁。不仅能够配合完成被动测试任务，还能够配合完成生产管理信息，自动上报告警信息，设备管理等功能。

3.2 TL1通信协议模块的设计及实现 整个模块采用实时多任务的设计方法。对于任务之间的通信，在VxWorks中，因为整个操作系统使用一个地址空间，所以没必要对于进程之间的通信使用的信号量和消息队列有一个全局的名字。信号量允许多个任务相互协调其活动，任务间最直接的通信方式是共享各式各样的数据结构。由于VxWorks中所有任务存在于一个单一的线性地址空间，共享数据结构非常容易。在共享地址空间简化数据交换的同时，需要保证这块内存的互斥访问，VxWorks提供了许多实现共享临界区互斥访问的机制，信号量就是其中的一种。本模块使用二进制信号量，用于互斥临界区的访问和任务之间的同步。

二进制信号量可以作为资源可用于不可用的标志，当任务取一个二进制信号量时要调用semTake()，结果取决于调用时该二进制是否可用。如果可用，信号量将变得不可用，而任务继续执行，如果信号量不可用，任务被挂起到任务阻塞队列，直到该信号量可用。

当任务释放一个信号量时要调用semGive()，结果也要依赖于调用时该信号量是否可用。如果可用，本次释放信号量不起任何作用，如果信号量不可用，并且没有在等待该信号量，那么信号量变为可用；如果信号量不可用，并且有一个或多个任务在等待该信号量，那么阻塞队列中的第一个任务解除阻塞，而信号量仍不可用。

本模块中各任务在设定优先级时都设为相同的优先级，每个任务在处理一条测试命令后将调用taskDelay() 函数，延时操作提供一个简单的任务睡眠机制。taskDelayO用来移动调用任务到相同优先级就绪队列的尾部。在本模块中，通过调用taskDelay()自动将CPU让给系统中同优先级的其他任务来进行处理消息，在嵌入式软件中，除系统任务外，TL1通信协议的各任务优先级是最高的。

主控函数，将初始化参数。传输层协议TCP封装，全局变量的初始化、各功能参数设定命令、测试命令的监听、队列、消息处理函数的各任务的创建；每个任务也就是一个线程，每个线程都被编制成无限循环的程序，等待特定的输入，执行相应的任务。

对于TL1消息处理，在系统要进行测试任务之前，启动嵌入式软件，主控函数运行后，处理连接请求线程TL1ServerSession首先要处理来自上位机的连接请求，连接后，然后由TL1AsynClientSession线程从上位机的读取TL1输入消息，将获得的输入消息放入接收队列，定义最大线程数为5，由线程调度进行判断线程池，根据状态来判断将要进行的调度，是创建消息处理线程还是唤醒消息处理线程，由消息解析处理线程AsynTLlMessageHandler对输入命令进行解析，解析后的消息出队列等待消息的发送，对输入命令进行解析，通过函数调用进行测试命令的下发，返回测试数据，将返回的测试数据进行TL1消息格式化处理，得到响应消息放入发送队列，等待出队列进行消息的发送即将响应消息返回上位机:TL1消息处理流程流程图

整个系统软件划分好模块后，考虑TL1通信协议模块与其它模块之间的接口，本模块对其它模块有两个接口，一个是与上位机(后台处理模块)之间的接口，另一个接口是与硬件驱动程序之间的接口。

与上位机之间的接口用套接口socket通信进行实现，流套接口提供了双向的、有序的、无重复并且无数据边界的数据流服务。套接口实现客户端的连接，消息的读取与发送消息。与硬件驱动程序之间的接口进行下发测试任务和读取测试后的数据，用函数调用进行下发测试任务的实现，如果测试成功，对数据的读取是通过对于本测试任务的一个全局变量来读取，通过Sprintf函数对测试后的数据进行格式化，如果测试失败，没有测试后的数据的打包过程，直接进行响应消息的格式化；如果在测试过程中有异常情况要上报时是被调用的关系，一样也使用函数调用来实现，下位机在不断的检查设备的状态，如果一旦发现异常就调用此模块的自治消息函数，上报异常情况，TLIAgent接到异常消息，通过自治消息通道将消息发给客户端。模块之间的接口如图3所示。

4 结束语

本系统TL1通信协议模块是基于VxWorks的多任务设计，使系统的实时性和稳定性都非常好。目前该ADSL宽带网络测试系统己通过多个城市电信组织的测试，达到了系统的设计要求和性能指标。该系统不仅提供中国电信规定的公有接口，还自己定义了一套私有接口，有利于系统的功能的扩充。目前系统软件虽然完成了功能，也达到了预期的响应测试速度，但有一些设计上存在一些缺陷，如系统的时钟，并不是由MPC860系统时钟来进行控制的，而是在开发的过程中发现问题后改正的，因为当时硬件平台MPC860已经开发完，无法进行改进，只能由软件来自己定义一个时钟，对于嵌入式软件模块如果有需要系统时间的就要通过函数调用来完成，这样的显示的时间未必很准确，会产生一定的误差。此外，虽然在开发之前已经进行过需求分析，但在开发的过程中发现有些需求并不是很明确，影响到开发的进度，这在以后的产品的研发过程中要尽量的避免。

参考文献

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