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通信协议的要素范文1
1通信协议的分类
在智能电网调度自动化中，通信协议主要分为这样两种：一是主流通信协议，二是通信协议集成。
1.1主流通信协议
经过长期的研究与探索，我们发现传统的循环式远动协议（CDT）已经远远不能满足如今的应用，因此，1EC60870—5—101、IEC60870—5—10的诞生逐渐将CDT取而代之，顺利成为EMS和RTU之间的主流远动通信协议。而对于电力系统实时数据通信应用层协议（DIA76—92）与EMS之间的主流计算机通信协议，如今已被新诞生的1EC60870—6TASE所取代。1EC60870—6TASE的出现实际上是以RS232的串口通信远东协议作为基础，其传送信息的方式主要是通过规定的报文格式。远动通信报文主要包含这样三个要素：报文头、报文长度以及信息对象。这里，报文头具体是指信息的类型，报文长度主要是指信息对象的数目，信息对象主要包括地址、数值和质量代码。EMS和RTU通过组装和解析通信报文，进行高效率的信息传输。通常，远动通信协议传送的信息对象是具有一定限制的，例如IEC60870—5—101，该通信协议的报文长度通常不会超过二百二十五个字节。在传送的信息发生变化时，通信协议可以在第一时间进行优先传送。例如，IEC60870—5—104IEC60870—5—101一般用在TCP／IP网络协议之上。TASE.2也是一种新型的通信协议，但是TASE．2协议仅仅是应用层的网络协议，对于TASE．2协议，我们对其进行了对象模型和方法的定义，这样就为EMS提供了系统互联的解决方案。对于不同厂家的EMS系统，TASE．2协议不再需要追究其数据格式以及一些细节，可以与EMS进行自由的通信。TASE．2协议的建立在MMS协议的基础之上，还实现了之前所不能完成的许多功能，像是按英文名进行信息的传输。而我国的TASE．2协议通信软件的开发通常是建立在美国国SISCO公司提供的ICCPTool—kitforMMS—EASE协议之上，充分利用ICCP的功能，对回调函数进行发送和收集。
1.2通信协议集成
过去，对于计算机的使用具有十分多的限制，人们经常习惯性的将远动通信和计算机通信进行区分，将前者称之为前置机，后者称之为SCADA通信机。由于计算机技术迅速发展，网络通信技术也越来越先进，因此，运动通信和计算机通信协议便有了强大的软硬件的物质基础。关于电网自动化系统的实时数据接口，主要是通过远动通信协议和计算机通信协议的集成所完成的，这也使得电网调度自动化系统的应用层次更加鲜明，内部结构更加清晰，有利于电网调度自动化的统一和维护，实现多种通信介质、协议和方式的相互作用。
1.3电网调度自动化内部的PMU
对于信息的采集，RTU主要采集的是相对稳定、密度较低的电网时间断层面的数据，这样能够保证电网的安全优质的运行；PMU采集的一般是高密度（25—100帧／s）和时间相对精确的断层面的同步数据，通过这样的严密的方式，工作人员可以根据该监控进行电网动态的控制。而关于RTU、PMU和暂态信息为电网的调度自动化的监控和控制做出了相应的延伸，对电网起到了保护的作用。在WAMS中，主要包括WARMAP（电网安全防御及实施预警系统）与PMU。PMU的报文主要包括四种类型：数据帧、配置帧、头帧和命令帧。PMU在发出前三种帧之后，后一种帧就会与调度汇总新进行双向的通信，给予PMU充分的支持。所谓数据帧，也就是PMU测量出的结果，其中包含了模拟量、开关量等等。一般，头帧由使用者提供，需要热工对其数据进行读取，在命令帧里，PMU的控制和相关的配置信息也都在里头有所记载。这里，所有的帧都以2字节作为开头，帧的类型主要是通过同步字来决定。一般来讲，同步字为4—6位，以CRCl6校对字完结。通过对PMU的数据采集进行分解与剖析，我们发现其数据具有这样两个特点：1.高密度，2.带时标。由于WAMS的前置数据设计采用的是二维数据，而其寻址方法采用的是哈希方程，因此，数据对象在进行时标时，则呈现为哈希函数的自变量。
2总结
综上所述，随着时代的发展，科学技术的进步，如今人们对于电网建设的要求也越来越高，因此，为了满足广大人民的用电需求，保证群众用电安全，同时也为了促进我国的经济繁荣发展，社会稳定和谐，智能电网的建设已经成为国家的基本发展战略，智能电网（smartpowergrids），也就是我们通常所说的电网2.0，它还是一种高集成、高速度的双向通信技术，它的应用可以实现电网的安全可靠、经济高效以及环保节约的目标，因此，我们要不断完善电网调度的自动化系统，创造更加美好的生活。其次是传输技术中的改进点。自动化系统中的传输，大部分以光纤为主，光纤本身的传输能力有限，其对系统中的传输也会造成一定的局限性，导致大量通信信息被迫停滞，可在传输技术中引入网络通信的概念，网络通信可有效对通信进行传输、验证，同时还可实现挣脱通信过程的跟踪，不仅可解决传输技术中的通信限制问题，还可以为检修人员提供可靠的设备运行信息。最后是互感技术中的改进点。目前我国大部分电力企业的变电站自动化系统中，互感装置在获取信息实行保护行为之前，都必须实行远距离供电，大幅度降低了互感技术的时效性，同时还会降低互感装置的使用寿命，为保障互感技术在使用中的准确性，可预先测量互感装置的功率，进而匹配相应的阈值，实际互感装置工作时，可以保持在合理的功率下，有效避免了远距离供电。
3结束语
通信协议的要素范文2
1、Web服务器;
2、Web浏览器;
3、浏览器与服务器之间的通信协议HTTP(Hypertext Transfer Protocol 、超文本传输协议);
4、写Web文档的语言HTML(Hypertext Markup Language、超文本标记语言);
通信协议的要素范文3
VantagePro电子气象站是美国戴维斯公司(DavisInstrumentsCorp.)面向气象服务、面向移动服务的小型气象站[5]。体积小，重量轻，功耗小，集成度高，安装简单，长期工作稳定可靠。气象站由传感器单元(ISS)、显示控制器(CONSOLE)和记录器软件(WeatherLink)组成[6,7]。有线站传感器(ISS)上的信号由有线传送到显示控制器上，电缆线长度30米；无线站传感器(ISS)上的信号由无线传送到显示控制器上，距离大约200-300米。VantagePro也是目前国内外天文领域应用得较广的全自动气象站之一，在远程自主观测等方面应用较广。VantagePro可以测量空气温度、空气相对湿度、风向、风速、雨量、气压、太阳辐射和紫外辐射，组成8要素电子气象站。还可扩展对土壤温度、土壤湿度及叶面湿度等气象要素进行观测。与一般的气象站不同，VantagePro采用了所谓的一体化传感器单元(ISS)，通过ISS接口板接收数据并转发至CONSOLE(显示控制器)或连接的计算机中，其中温湿度传感器在白色百叶式防辐射罩内，翻斗式雨量计的翻斗在雨量筒内。各传感器信号线均接入到ISS接口板中。ISS通过其外部所带太阳能板供电，盒内装有一块3伏锂电池，用于夜间及无日照时的供电[8]。CONSOLE显示控制器，用来在未连接计算机单独显示气象信息时的状态。但由于当前MUSER采用计算机实时采集，因此CONSOLE并不需要配置。
1.1通信协议VantagePro中数据传输和命令控制使用串行通信协议，即RS232C串口通讯协议标准。RS232C串口通信协议的包含，8个数据位，1个起始位，1个停止位，无奇偶校验位。通信协议中的波特率设置为4800比特。用RS232C串口通信协议中的DB9(9针D型串口)。VantagePro的串行端口的命令格式可以表示为下面的格式：<参数名称—十进制数字><参数名称—十六进制数字><参数名称—二进制数字>这三种格式。十进制和十六进制数字可以用ASCII替换。二进制数字发送字符值。每个命令之后都要紧跟着一个换行符(\n)。
1.2数据格式VantagePro通过串口获取气象数据，实际传送的气象数据为99个字节的数据包，如表1所示，从1-99对数据包编号，提取的数据用括号给出了注释，括号中逗号之前的内容表示字段含义，逗号之后的内容表示测量值的单位。数据包的具体格式如表1所示。
2实时气象数据拆分与归档
在MUSER的应用中，将各个ISS采集的气象因子数据直接通过RS232C串口通信协议将采集的数据传到操作系统为LINUX的计算机，通过该接收机器上的数据请求与拆分程序将RS232C传送的气象因子数据包实时拆分出需要的气象因子并归档到MySQL数据库和Redis高速缓存中。同时数据合并程序自动合并同价值的数据，将最新的数据存到Redis中。系统整体结构如图1所示。
2.1初始化串口数据的接收和归档以驻留程序方式运行在服务器上，图2显示了实时气象数据拆分与处理的初始化流程。气象因子的记录器对象主要暂时存储拆分处理后的气象数据，气象因子读取器对象负责读取数据包中记录的特定气象因子的测量值。由于VantagePro气象站测量的气象因子的值与要归档值的单位不一致，因此也需要气象因子的修正器对象来对测量的原始值进行修正。
2.2数据的拆分与处理系统的初始化后，采集程序定时从串口接收数据，首先获得采集时间并转换为1970年到现在的秒数，并向VantagePro请求一个数据包，接着就是处理收到的气象数据包。PC上实时气象数据的拆分与处理的流程如图3所示。图3中的时间秒数的定义为从1970年1月1日0时0分0秒到此时的秒数。相邻的两个时间秒数之间相差60秒，即1分钟。数据的采样周期也是1分钟。时间秒数用来唯一表示气象因子的采集时间或采样时间，同时也作为Redis存储中可分类的集合中Score的值。
2.3气象数据的存储将采集的气象数据保存到MySQL数据库中，同时为了提高查询速度，使用Redis作为高速缓存。MySQL数据库中数据表的定义如表2所示。Redis是一个Key-Value存储系统[10]。和Memcached类似，它支持存储的value类型相对更多，包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)和zset(有序集合)。Redis的功能可以理解为一个Key-Value的数据结构操作，数据都保存在内存中定期刷新到磁盘，以及提高的读写效率。Redis数据库通过两种方式可以实现数据持久化:使用快照的方式将内存中的数据不断写入磁盘和将操作记录记录在磁盘文件中。因为需要在Redis执行范围查询，我们使用有序集合SortedSets存储气象数据，集合结构中使用时间秒数作为score，气象数据的实际值为其value值。而Key的值为气象的统计因子，如温度（temperature）、湿度（humidity）等。比如将2015年1月29日16时26分05秒采集的温度的值17℃存储到Redis的命令为：redis127.0.0.1:6379>zaddiss.temperature142252110017。
2.4拆分存储实例在如下的气象数据拆分与归档的例子中，以测量室外温度的传感器iss.temperature为例。其它气象因子数据的拆分与归档和气象因子（室外温度）的处理情况类似。步骤如下：1)开始采样时间为2015年1月29日16时26分05秒，将该时间转换成1970年以来的时间秒数，为1422521100。2)向VantagePro发送命令LOOP1命令，请求一个99字节的数据包。接收端到气象站响应的数据包，数据包的内容如图5所示。3)传感器iss.temperature的读取器从数据包中偏移量为12的位置读取2个字节，其十六进制值为001d。读取器对象将001d转换成十进制的29。4)传感器iss.temperature的修正器将传感器的29F修正为2.900000F，然后再将2.900000F转换成-16.166667℃。(温度传感器记录的测量值是实际测量值的10倍，其它值的倍数详见表1)5)传感器iss.temperature的记录器将-16.166667℃更新到记录器对象中。6)将传感器的值归档到MySQL和Redis中。7)更新下一次采用时间，循环步骤1-7。
3气象数据合并与快速检索
3.1气象数据的合并一般情况下将采集到的气象数据处理成特定格式后直接追加到数据库中，然而随着时间的积累,数据库中的记录数会急剧增加。相应地检索某一个时间段的天气状态所需的时间也会增加，不能满足MUSER的高效数据处理的要求。由于连续时间段的天气状态可能相同。例如在2014-6-610:00:00到2014-6-610:00:59这一分钟采集到的天气状态为晴天，而在接下来的59分钟的时间内采集到的天气状态都为晴天。通常情况下是将这60条记录全部存储到数据库中，然而改进的归档方法是合并这60条记录为一条记录。当检索落在这一合并后的时间段天气状态时，仍然可以检索到要检索时间段的天气状态为晴天，这样做和从60条记录中检索到的天气状态一样都是晴天，保证了合并后的数据仍然是有效的。如果一天要归档的所有采集到的天气状态都一样，那么采用合并方法，数据库中存储一条记录就可以记录这一天的天气状态。但是如果采用传统的数据归档方式，记录一天的天气状态就需要24*60条记录，这样不仅浪费了存储空间，同时影响到检索效率。
3.2快速检索数据合并一定程度上可以加快检索速度，但对于具体值的气象采集因子，如需要在每个UVFITS文件中存储的温度，湿度值，是无法采用数据合并的，数据量仍非常大。为了进一步提高查询速度，使用Redis作为高速缓存。数据查询时首先访问Redis，只有当Redis访问失败时或者在Redis中找不到数据时才访问MySQL，并将从MySQL获得的数据更新到Redis中。MUSER中最常用的气象数据查询模式是根据观察时间查询气象数据，因此使用有序集合SortedSet，SortedSet是Set的一个升级版本，它在Set的基础上增加了一个顺序属性，这一属性在添加修改元素的时候可以指定，每次指定后，zset会自动重新按新的值调整顺序。可以理解为有两列的MySQL表，一列存储具体的值，一列存顺序，也就是气象数据的时间。操作中key理解为zset的名字。查询时根据观察时间和气象因子可以获得该时刻的具体气象数据。比如查询时间2015年1月29日16时26分05秒的温度的值，首先将该时间转换成1970年以来的时间秒数，为1422521100，在Redis上执行如下查询命令：redis127.0.0.1:6379>zrangebyscoretemperature1422521100+infLIMIT01这条命令的意思是在键值为temperature的SortedSets中查找大于时间点1422521100的第一个值。+inf在Redis中表示正无穷大。
4结论
通信协议的要素范文4
[关键词]发展 趋势 功能 系统 通信 计算机网络 计算机 信息
中图分类号：D414 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0293-01
一.计算机网络的定义
计算机网络的最简单定义是：一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。 从广义上看，计算机网络是以传输信息为基础目的，用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合。一个计算机网络组成包括传输介质和通信设备。 从整体上来说计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说，计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。
二、计算机网络与通信系统结合的发展前景
计算机通信网络是计算机技术和通信技术相结合而形成的一种新通信方式，主要是满足数据通信的需要。它将不同地理位置、具有独立功能的多台计算机、终端及附属设备用通信链路连接起来，并配备相应的网络软件，以实现通信过程中资源共享而形成的通信系统。它不仅可以满足局部地区的一个企业、公司、学校和办公机构的数据、文件传输需要，而且可以在一个国家甚至全世界范围进行信息交换、储存和处理，同时可以提供话音、数据和图像的综合，具有人的发展前景。
三、计算机网络通信系统的风险防范
计算机网络通信系统的脆弱性和漏洞正是风险产生的客观条件，威胁或攻击是风险产生的主观条件。随着因特网技术的普及，信息的传送变得异常的便捷和快速，这对我们人类社会发展来说无疑是一个巨大的推动力。但是因特网组网技术的开放互连性给人类带来信息资源充分共享潜在能力的同时，也为外部世界非授权进入你的信息系统、非授权获取、窃取你的信息资源提供了同等的机会，计算机网络通信系统的安全隐患主要来源于：①硬件组件。信息系统硬件组件的安全隐患多来源于设计，这些问题主要表现为物理安全方面的问题。由于这种问题是固有的，一般除在管理上强化人工弥补措施外，采用软件程序的方法见效不大。因此在自制硬件和选购硬件时应尽可能减少或消除这类安全隐患。②软件组件。软件组件的安全隐患来源于设计和软件工程中的问题。软件设计中的疏忽可能留下安全漏洞；软件设计中不必要的功能冗余以及软件过长过大，不可避免地存在安全脆弱性；软件设计不按信息系统安全等级要求进行模块化设计，导致软件的安全等级不能达到应有的安全级别；软件工程实现中造成的软件系统内部逻辑混乱，导致垃圾软件，这种软件从安全角度看是绝对不可用的。软件组件可分为操作平台软件、应用平台软件和应用业务软件。这三类软件以层次结构构成软件组件体系。操作平台软件处于基础层，它维系着系统组件运行的平台，操作平台软件的任何风险都可能直接危及或被转移或延伸到应用平台软件。对信息系统安全所需的操作平台软件的安全等级要求，不得低于系统安全等级要求，特别是信系统的安全服务组件的操作系统安全等级必须至少高于系统安全一个等级，因此强烈建议安全服务组件的操作系统不得直接采用商业级和普遍实用的操作系统。应用平台软件处于中间层次，它是在操作平台支撑下运行的支持和管理应用业务的软件。一方面应用平台软件可能受到来自操作平台软件风险的影响，另一方面，应用平台软件的任何风险可直接危及或传递给应用业务软件。因此应用平台软件的安全特性至关重要，在提供自身安全保护的同时，应用平台软件还必须为应用软件提供必要的安全服务功能。应用业务软件处于顶层，直接与用户或实体打交道。应用业务软件的任何风险，都直接表现为信息系统的风险，因此其安全功能的完整性以及自身的安全等级，必须大于系统安全的最小需求。一般来说，外购的商业化应用业务软件比自制应用业务软件更安全些。③计算机网络和通信协议。在当今的计算机网络通信协议中，局域网和专用计算机网络的通信协议具有相对封闭性，因为它不能直接与异构计算机网络连接和通信。这样的“封闭”计算机网络本身基于两个原因比开放式的因特网的安特性好，一是计算机网络体系的相对封闭性，降低了从外部计算机网络或站点直接攻入系统的可能性，但信息的电磁泄露性和基于协议分析的搭线截获问题仍然存在：二是专用计算机网络自身具有较为完善、成熟的身份鉴别、访问控制和权限分割等安全机制。
四.计算机网络与通信系统融合趋势分析
信息技术通常是指对人自然信息功能进行扩张或增强的技术，人的自然信息功能包括眼、耳、鼻等的信息采集功能；大脑的信息存贮和处理功能；神经、肌肉等信息传输功能等，这些人的自然信息功能载人这个信息系统中本来就是紧密有机的联系在一起的。因此，作为增强和扩张人自然信息功能的各种信息技术，虽然在初期发展过程往往从简单的单项信息功能开始，但逐步向着综合的方向发展，以适应人与人类社会对信息综合需求的自然特征。到了计算机与通信结合形成计算机网络，则使信息采集、处理、存贮、传输和利用等五大自然信息功能通过现代可能基础上形成的各种信息技术在全球人类社会这个更宽广的空间综合起来，这将是一场更深刻的信息技术革命。
虽然传统的计算机与通信系统，作为一种相对独立的系统与它们结合形成的计算机网络系统仍将有一段并行发展的阶段，但随着社会信息化的进程，人们对综合信息功能需求的增长，计算机、通信系统与计算机网络系统进一步融合的趋势已相当明显。首先，计算机功能正在越来越多地融入到计算机网络之中，不联网的计算机应用越来越少。现在，通信系统与计算机网络系统也正沿着两条基本路径进一步融合：一是传统以信息传输服务为主的通信系统通过计算机技术的融入，扩张非通信的信息服务向计算机网络方向演变；二是传统以信息处理服务为主的计算机网络，进一步融合各种先进通信系统，包括通信的综合信息服务的更高级的计算机网络方向发展。
五.从系统观点分析计算机网络系统与通信系统的界定
计算机网络通常是由计算机与通信相结合而形成的系统。计算机与通信也都是系统，他们既可能是一个相对独立的系统，又可能是计算机网络这个更大系统中的一个要素，所以计算机网络系统与通信系统之间存在既有联系又有区别的复杂关系。从系统观点来看，计算机网络系统虽然是由计算机与通信结合而形成，但已不是计算机与通信的简单相加，也不是计算机或通信系统的简单扩张和延伸。众所周知，系统科学有一个重要的观点就是：“系统整体的功能和性能要优于它所包含各要素的功能和性能之和”，也就是人们常用的“1+1>2”的公式。事实上，由计算机和通信相结合而产生的计算机网络系统无论它的系统功能或系统结构，从一开始就已产生许多新的质的变化。
六.结束语
总之，计算机与通信结合形成计算机网络，使信息采集、处理、存贮、传
输和利用等五大自然信息功能通过现代可能基础上形成的各种信息技术在全球人类社会这个更宽广的空间综合起来，这将是一场更深刻的信息技术革命。
参考文献
通信协议的要素范文5
关键词：无线仪表 油气行业 Wireless Hart
1. 前言
在过去两年里，油气行业的创新者们已经体验并证实了无线监测仪表在远程或难以到达区域中的应用价值，在这些应用中如果采用有线设备，那么所需的高昂建设成本将是无法承受的。无论从运行性能还是成本考虑，无线方案都具有很大优势，而且安全可靠，可以广泛应用于传统采用有线方案的上游作业中。传统的接线依然会用于运动控制及安全系统等。但无线技术已普遍应用于现有工厂装置中，而且在新建油气项目中也已开始使用。
2. 无线技术优势
先进的无线技术与有线技术相比，投入成本低，占地面积少，是平台、油气终端应用的理想选择。与传统4-20毫安有线模拟量仪表相比，安装无线每个节点可节省30%的费用，无线技术在北美地区已成为主流应用。任何熟悉工业自动化的人都知道，从本世纪90年代中期开始，人们就在寻找一种可以替代4-20mA模拟标准的技术，后来ISA开发了Foundation 现场总线等技术，已为各工业行业广泛应用。
最新的研究表明如果所需敷设电缆不超过250米，连接点数小于500点，那么无线仪表的安装成本比Foundation现场总线方案还要低。如果高于这个指标，现场总线方案会比无线方案更省钱。这就说明海上应用可以综合利用这些技术，在安全系统中采用传统的4-20毫安；控制采用现场总线；监测和低频率控制应用则使用无线技术。无线的优势还包括：简化工程和实施工作，启动更快更灵活，既使后期改变设计也没问题，因为它的安装非常简单。安全也是需要考虑的因素，过程和运行信息可根据需要进行无线传递，工作人员无需在高压高温的地方人工读取数据。
Emerson采用自组织网状网络技术，弥补了老式的，需要目视路径的系统所存在的缺陷。比如，无线仪表可以任意分布在陆上油田，而采用传统的有线仪表进行数据采集难以实施，而且缺乏灵活性。自组织网状网络连续监测压力、温度、流量和振动测量设备的数据传输，并自动寻找信号到达网关的最佳通讯路径，如果临时出现某个障碍物挡住了通讯路径，邻近的无线仪表可作为路由器继续传递信号。通过这种方法保持信号的连通，可使数据传输的可靠性达到99%以上。这项技术是WirelessHART标准的根本，该标准获得了200多个代表仪表厂商和用户的HART通讯基金会成员的认可。目前已有相当数量的现场仪表、阀门和设备定位监测器、振动数据变送器和智能无线网关可以满足这项标准，并已应用于石油工业。
3. Wireless Hart技术简介
HART 通信基金会 HCF 从 2004 年起，宣布开发无线 HART 协议，要求 HART 无线通信技术保证支持产品的互操作性， 与有线 HART 仪表的无缝连接，提升 HART 智能仪表的智能和可连接性。HCF 的无线工作组吸引了世界众多的过程控制供应商加入，主要参加单位有 ：Emerson 、 ABB、 Siemens 、DustNetworks 等。历经近三年的努力，经 HCR 成员投票，无线 HART 的规范和通信协议已在 2007 年 6 月正式通过。无线 HART 技术是指包括五个有关的规范及其对现有几个规范的改进，以及对设备、适配器、网关和网络管理设备的要求。无线 HART 协议由下列五个规范来描述， 即 《无线物理层规范》 HCR-SPEC-065 、 《 TDMA 数据链路层规范》HCR-SPEC-085 、《网络管理规范》HCR-SPEC-085 、 《无线命令规范》HCR-SPEC-155 和 《无线设备规范》HCR-SPEC-290。另外还一个《无线 HART 用户导则》HCR-LIT-086。
2007 年 9 月中旬，HCF 和 ISA 达成一个协同计划的协议，目的是：评估无线 HART 协议作为 SP100.11a 标准系列中的一个子集的可能性。通过让 ISA SP100 标委会和 HCR 的成员都能得到各自无线标准规范的文本，进行详细研究，并成立联合委员会开展工作。如果结论明朗， 则建立一种适当的机制解决版权的问题，协调和同步这两个标准；如果结论不那么明朗，为了工业应用的利益，仍然要解决 SP100 和无线 HART 协议二者之间尽可能的兼容。
无线 HART 是一种专门为过程自动化应用设计的无线网格型网络通信协议。它是 HART 现场通信协议第七版 HART7.0 的核心部分，又充分吸取了近 20年HART为过程自动化工业服务的各种经验。与所有符合 HART 协议的仪表和设备一样， 无线 HART向后兼容于现有的 HART 设备和应用。现有的 HART 应用 （包括控制系统、 PLC 、 维护工具、资产设备管理应用等），无需进行任何软件升级，都可以利用无线 HART 协议。它采用工作于 2.4GHz ISM 射频频段、具有安全、稳健的网格拓扑联网技术，在将所有信息统统打包在一个数据包内，通过与 IEEE 802.15.4 兼容的直序扩频 DSSS和跳频技术 FHSS 进行数据传送。 无线HART 的架构是按以下原则设计的， 即易于使用、可靠，以及与无线传感器网格型协议相兼容。它强制规定所有的兼容设备必须支持可互操作性，这就是说不同制造厂提供的无线 HART 仪表和设备，无需进行系统操作就能实现互换，即连即用。再者，无线 HART 要向后兼容于 HART 的核心技术，诸如 HART 的命令结构和设备描述语言 DDL 。 所有的HART 设备（例如网管、网关、现场设备等等）都应支持 DDL 。
无线 HART 通信利用时分多址 TDMA 技术来协调调度网络设备间的通信。TDMA 数据链路层以指定时间槽和信道（频率）的方式来建立网络中各设备间的链接，这些链接组织成周期性重复的超帧结构，以支持定时循环的通信流和非循环的通信流。为了弹性地利用通信带宽，链接可以是专用的（如为保证过程数据以最小的延迟传送），也可以是共享的。传统的 HART 协议是一种支持请求 / 响应和过程数据两类通信的令牌传送网络。将无线 HART 纳入整个 HART 的结构，就包括了附加的无线 HART 的物理层 IEEE 802.15.4-2006 和 TDMA 数据链路层。其网络层完整地规范了使用全无线网格化的网络的部署 ； 应用层则支持 HART 的应用层。
无线 HART 规定了三种主要的网络要素 ： 无线HART 现场设备、无线 HART 网关和无线 HART 网络管理器。还支持无线 HART 适配器，以便将现有的HART 设备接入无线 HART 网络；以及无线 HART手持设备，以便
就近接入相邻的无线 HART 设备。值得注意的是，在无线 HART 网络中，网关仅承担现场无线 HART 仪表与主应用系统之间的通信，它既支持一个或多个接入点，又和其接入点都包括在每个无线HART 网络中；另外也支持冗余网关的结构。网络管理器负责网络的组态、无线 HART 网络设备之间的通信调度、路径表的管理和无线 HART 网络健康状况的报告。这一特点与许多无线短程网规定的网关又承担网络的组态有显著的不同，较好地解决了工业控制系统要求以冗余机制获取可靠传输的要求。
4. 成功应用
英国BP Wytch油田很早就开始应用智能无线网络，这是欧洲最大的海上作业油田之一。为了提高工作人员的效率，免除每天人工巡检读取井口仪表读数的工作，BP公司安装了40台罗斯蒙特无线压力变送器，每个井口2台。智能无线网关单独安装在过程区域以外，将无线变送器的信号传递到控制系统。新添加任何一台无线仪表只需30分钟即可运行，无线仪表可对油井进行连续监测，发现压力的异常情况。
StatoilHydro公司在其Grane石油平台上也采用了智能无线网络，用以对地处北海岸偏远地区的井口和热交换机进行远程监测。有些障碍物会阻挡目视通讯路径，但对于自组织无线网络来说这完全不是问题。在这个项目中，井口安装了22台无线压力变送器，用以测量环空压力，另外12台表监测进口压力和热交换机的压降。每台变送器通过无线网关将数据传递到控制室操作站。
在无线仪表的使用过程中，信号强度和一致性表现出色，数据可靠性和稳定性达到100%，大大减少了人工读取仪表数据的工作量，同时也减少了工作人员暴露在危险场所的机会。委内瑞拉国家石油公司投资几百万美元改造Morichal工厂的自动化装置，其中包括安装无线网络，对180口油井进行监测。该无线自组织网络采用了600多台无线变送器。无线方案不但节省成本，而且可提供可靠的压力和温度测量数据，如果采用有线方案会有接地问题，而安装在井口的电子驱动设备会产生谐波影响有线仪表的精度。
2007年无线产品正式出现在市场后，目前已有宝钢化工公司梅山分公司、上海赛科石油化工有限公司、江西卡博特蓝星化工公司、中石油塔西南化肥厂、中海油友谊号平台输油船、华能上海石洞口第一电厂、昆明红云红河烟厂等数十家成功应用了无线仪表及系统。
5. 无线方案在新建项目中的研究
近期的一些研究表明无论是在小型或大型新建项目中，当智能无线技术占到整个项目I/O的25%到45%时，优势最显著。此外无线技术可提高项目设计的灵活性，同时由于它的实施和安装都很简单，因此还能缩短工期。研究结果显示，新建项目的最佳实施方案是采取有线HART、现场总线和无线通讯相结合的方式。无线方案用于新建海上人工作业平台。根据艾默生针对一个4000I/O的海上平台所做的一项调查证明，无线技术可广泛应用于过程应用，并不仅仅局限于那些无法采用有线方案或实施有线方案代价过高的地方。
成本节省研究图标
在项目安装成本方面比较有线HART、现场总线和无线设备的各种组合方案，我们发现相对于其它通讯技术无线方案的成本效率最高。在上述石油平台的研究中，大约17%的信号是通过无线设备进行有效传递的，在过程控制系统中安装无线网络节省了7%（100万美元）的安装费用，此外，还减少了800个有线接点，因此减轻了35吨的重量，并由于减少了线缆、线槽、接线盒和机柜，使占用甲板的空间减少了129立方米。
根据常规有线方案的接线长度来进行成本的推算，我们发现无论怎样的距离，无线仪表都能节省费用，而且距离越长，节省越多。研究小组据此制作出一个成本计算器，用以测算采用无线方案实现的项目费用节省。
无线技术用于新建过程工厂。一家独立的咨询公司对化工过程工厂进行了调研，得出一致的结论：凡是新建项目，无论规模大小，采用智能无线技术都能显著节省安装成本，如果无线所占项目点数的比重为45%，那么其在工程、基建和开车上的花费要比有线方案节省35%以上。
6. 总结
通信协议的要素范文6
关键词：Linux环境；Socket；网络通信
中图分类号：TP316文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)26-6347-02
Linux Environment Based on Socket Communications Research Network
HAO Bao-fang, YUAN He-gang
(Zhongwei City Power Supply Bureau, Ningxia Power Company, Zhongwei 755000, China)
Abstract: Linux as a more free and open source operating system, with the continuous development of information technology, has also been the promotion process in the Linux environment based on Socket network communication has become a hot research, not only because Socket is used for communication between single processes, but also can be applied to network traffic, in a Linux environment with strong applicability. This paper studies the Socket interface in the Linux environment and its communications network model. Hope that through this study, can Socket applications in a Linux environment to provide a reference and learning.
Key words: linux environment; socket; network communication
在当今社会，网络已经成为了我们生活、生产中必不可少的一个要素。因此，对于任何一个操作系统而言，对于网络的支持都是至关重要的。Linux操作系统也不例外，它能够兼容多种网络协议，而且本身的安全性更高，因此被广泛的用在多个领域，基于Linux环境开发更为高效的网络通信程序也成为了一个热点。Socket作为应用层与传输层之间的一个非常重要的编程接口，能够提供访问下层通信协议的数据结构，同时，在Linux系统环境之下，应用程序要访问下层协议，唯一的途径也是采用Socket接口。从这个角度来看，本文研究Linux 环境下基于Socket 的网络通信具有非常重要的现实意义。
SOCKET是美国加州Berkley大学提出的，是以传输层协议为基础的一种套接字规范，从网络整体来看，这是一个虚拟的不同主机应用程序之间的一个借口，具有跨平台的特征；从程序员的角度来说，这是一个连接网络技术设备和应用程序的一个接口。SOCKET是专门为UNIX操作系统所开发的，对两台计算机之间的通信规范做出定义，通俗点讲，如果说两台计算机之间进行通信的途径是同一个通道，那么该通道的两个端口就是套接字。底层通信软件和具体的操作系统之间的差异在SOCKET中被屏蔽掉了，这样就保证了只要两台计算机安装了TCP协议软件并且实现了SOCKET规范，那么其相互之间进行通信的可能性。作为SOCKET接口的API，无论是在TCP或IP网络中，还是在互联网中都具有很强的通用性。
1 Socket接口概述
当前的网络应用中，Client或者Server这两种模式是进行通信的双方使用频率最高的交互模式，在通常情况下，监听或者连接分别是客户以及服务器模式所采用的实现方式。借助服务器端的应用程序在一个端口可以对发送至服务器的请求进行监听，换句话说，一般情况下，服务器的进程始终是出于休眠状态的，除非有客户向该服务器发送了一个连接的请求，在服务器一个端口接收到来自于客户的请求时，服务器线程就会从休眠状态转为工作状态，根据客户的具体请求做出相应的反应，提供客户所需要的服务。
Socket接口是使用标准系统文件描述符与其他程序进行通信的一种非常重要的方式。它的工作方式是由一个套接字描述作为一个通信连接的端口，不同的端口之间可以通过套接字来完成信息的发送和接收。上文已经描述了Linux系统能够支持多种网络协议，而由于不同的协议其工作的方式和地址格式都不相同，而对于不同的网络协议而言，使用用一个网络地址的格式，就可以称之为一个协议地址族，表1是Linux支持的常见的网络协议地址族。
在Linux环境下，能够将套接字地址族抽象成一个统一的套接字Socket接口，在该接口的支持下能够完成应用程序的接口的开发。具体的，在Linux环境下的Socket接口主要有如下几种：1) SOCK＿STREAM，数据流套接口；2) SOCK＿DGRAM，数据报套接口；3) SOCK＿RAW，原始套接口。
2 Socket网络通信模型
2.1 Linux环境下基于Socket的网络通信模型
从目前来看，主流的网络通信模型主要有两种，其一是C/S架构及，客户端/服务端架构；其二是B/S架构，及浏览器/服务端架构。本文研究的是客户端/服务端架构，在该架构下的Socket网络通信模型需要完成客户程序编写和服务程序编写。
客户端程序的编写步骤如下：创建Socket接口与远程服务程序连接读写数据终止连接。
服务程序的编写步骤如下：创建Socket接口绑定bind接口设置Socket接口为监听模式接受请求读写数据终止连接。
2.2 Socket函数的调用
在创建Socket步骤，应用程序在使用Socket接口之前，首先需要调用一个套接字也就是Socket函数，系统在调用Socket函数的时候，应该向程序提供创建Socket的手段，如：
int socket（int domain，int type，int protocol）；
在上述命令中，调用的三个参数分别是domain，type以及protocol。
在指定地址步骤，需要将Socket地址与所创建的Socket字号联系在一起，可以通过如下命令实现：
int bind（int sockfd，struct sockaddr*my＿addr，int addrlen）；
在建立Socket连接步骤，可以通过int connect （int sockfd，struct sockaddr*serv＿addr，int addrlen）实现；在监听连接步骤，可以通过int listen（int sockfd，int backlog）实现，通过该命令，服务进程能够监听来自客户进程的所有的请求，如果请求的队列长度大于命令中的backlog，则服务不会予以相应；在数据传输步骤可以通过int send以及int recv两个命令分别调取sockfd，const void *msg，len以及 flags函数实现，上述两个函数的主要作用在于完成流失Socket的通信；在关闭Socket步骤，可以通过int close命令调取socket文件描述符sockfd，以完成整个客户进程以及服务进程的通信。
3 结束语
在Linux系统环境之下，应用程序要与下层协议完成通信，需要借助Socket接口，本文研究了Socket接口的基本理论，介绍了在Linux环境下的数据流套接口，数据报套接口以及原始套接口。在此基础上文章介绍了Linux环境下的Socket网络通信模型，以客户端/服务端架构模型为例研究了该模型实现过程中的Socket函数的调用。希望通过本文的研究能够为Socket接口在Linux系统环境下的网络通信程序的设计和实现提供一定的参考和借鉴。
参考文献：
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