1989年8月 遥测遥控 1 远动(SCADA) 系统的帧格式 方熊 (上海公用事业研究所) 文摘：远动系统颅格式是数据传输体制的基本规约。因应用条件不同，这帧格 式不可能统一，但向计算机数据传输体制靠扰已成定局。这帧格式不属于某一层 次，而是为多层次服务的。用功能分层的观点分析领格式，在设计上有助于提高 分析条理性。文中对颅格式的设计与分析提出看法，详细讨论了远动系统的顿格式 包括帧格式设计要求，数据链路规约、顿同步的概念、帧同步字，伪帧同步字及保证数 据透明性的措施、帧格式中的监督码、报文规约、对远方访问控制的规约等多 方面内容。 叙词：远动系统桢格式 本文试图对远动帧格式的设计与分析提 一、绪言 供较全面的参考资料，并不谁备推荐一种具 历来，远动系统以其帧格式作为数据传 体的设计方案。因为合理的设计离不开具体 输体制的基本规约。因此。认识一个远动系 的条件。 绕总是先从认识其帧格式入手。近代的远动 系统采用了计算机技术，又接受了计算机技 二、远动系统数据传输的层 术的改造，使远动系统出现了新的面貌。远 次结构 动系统中数据传输的规约也不可避免地接受 了计算机数据通信的理论和所准荐的标谁而 2.1划分层次的原则 发生了变化。虽然由于应用条件的不同，不 ISO-CCITT对数据传输系统提出了开 可能出现统一的远动帧格式，但是向计算机 放系统互联(OSI)七层参考模型，其层次 数据传输体系靠拢的趋势已成定局。这种趋 功能划分的原则可概述如下： 势对于设计师和用户双方都是有利的。 将通信的双方划分成相同的功能层次。 1983年国际电工委员会有关的工作组在 每层对于它的上下层是独立的。每层为其上 维也纳会议上建议参照国际标准化组织和国 层提供服务，并对上层交换数据和报告本层 际电话电报咨询委员会(ISO-CCITT)的 是否出错。凡属下层该办的事，上层就无需再 “开放系统互联参考模型(Open-System Int 考虑。虽然数据是逐层传递的，但每一层就 -erconnection Reference Model)"的概 好象直接与对方的对应层直接通信，除传输 念，将远动的传输规约划分为六层。 介质外，双方对应层的通信均为虚拟通信， 远动系统的帧格式并非归属于某一层次 构成对等的通信关系(peer communicat- 的规约，它是为多层次服务的，用功能分层 ion)。在对等通信中保证会话条件的规则和 的观点去分析帧格式，在设计上有助于提高 协议称为规约(protocol),各层有各层的规 分析的条理性。因此在讨论帧格式之前，不 约.某一层规约的修改不致于影响其它各层。 能不先回顾一下通信的层次结构。 功能的划分是软/硬件模块化和软/硬件 C 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
年月 遇 翻 遥 径 年 远动 ! 系统的帧格式 一于 ‘ 合仑 夕 月只 上海 公用事业研究 所 文 摘 远 动 系统 帧 格 式是数据 传 输体 制 的 基 本规 约 。 因应 用 条件 不 同 , 这 帧 格 式不 可 能统 一 , 但 向 计 算 机数据 传 愉体 制 靠扰 已 成 定局 。 这 帧 格 式 不 属 于 某 一 层 次 , 而 是 为 多 层 次 服 务的 。 用功 能 分层 的 观 点 分 析 帧 格 式 , 在 设计 上 有 助 于 提 高 分 析 条理 性 。 文 中对 帧 格 式 的设 计 与分析提 出 看法 , 详细 讨 论 了远 动 系统 的 帧 格 式 包括帧 格 式设 计要 求 , 数据 链 路规 约 、 帧 同 步的 概 念 、 帧 同 步字 、 伪 帧 同 步字及 保证 数 据 透 明 性 的措 施 、 帧 格 式 中的 监 督码 、 报 文规 约 、 时 远 方 访 问 控 制 的 规 约 等 多 方 面 内容 。 叙 词 远 动 系统 帧 格 式 一 、 绪言 历 来 , 远 动系 统以其 帧格 式作 为数 据传 输 体 制 的基本 规约 。 因此 。 认识 一个远 动 系 统总是 先 从认 识其 帧格式 入手 。 近代 的远 动 系 统 采用 了计 算机 技术 , 又 接受 了计算机 技 术 的 改造 , 使 远动 系 统出现 了新 的面貌 。 远 动 系统 中数据 传输 的规 约也 不可 避免地 接 受 计 算机数 据通信 的理 论和 所 推荐 的标 准 而 发生 了变化 。 虽 然 由于应用条件的不 同 , 不 可能 出现 统 一的远 动 帧格式 , 但是 向计算 机 数据 传输 体系 靠拢 的趋 势 己成 定 局 。 这 种趋 势对 于设计 师 和用 户双方 都是 有利的 。 年 国际 电工委 员会 有关 的 工作 组在 维 一 也纳 会议 上建议 参 照国 际标准 化组织 和 国 际 电话电报 咨询 委 员 会 一 的 “ 开放 系统 互联 参考模型 一 一 ” 的 概 念 , 将远 动的传输规 约划 分为 六层 。 远 动系 统的帧格式 并非 归属 于某 一 层次 的规约 , 它是 为 多层 次服 务 的 , 用 功能 分层 的观点 去分析 帧格式 , 在设计 上有助于 提 高 分析 的条理性 。 因此 在讨 论帧格式 之前 , 不 能 不先 回顾 一下 通信的 层次结 构 本文试 图对远 动帧格 式 的设计 与 分析提 供 较全面 的参考 资料 , 并 不准 备推荐 一 种具 体的设计 方案 。 因为 合理 的 设计离 不开 具体 的条件 。 二 、 远 动系统数据传输 的 层 次结构 划分层次 的原 则 一 对数据 传输 系统 提 出 了 开 放系 统互联 七层 参考 模型 , 其 层 次 功能 划分的原 则可 概述如下 将 通信 的双方划分成 相 同的功 能 层次 。 每层 对于它 的上下 层是 独立 的 每 层为 其上 层提供 服务 , 并 对上 层交 换 数据和 报告 本层 是 否 出错 。 凡属下 层该 办的事 , 上 层就无需再 考虑 。 虽然数 据是 逐层 传递 的 , 但 每一 层 就 好 象 直接与对方 的对 应层 直接 通信 , 除 传输 介质外 , 双方对 应 层 的通信均为虚 拟通 信 , 构成 对 等的通 信关 系 。 在对 等通信 中保 证会 话条件的 规 则和 协 议 称为规约 。 。 各层 有各层的 规 约 。 某一层规 约的修改不 致于影响其它 各层 功能的 划分是软 硬 件模块化和软 硬件
2 遥测遥控 第10卷常粉 接口标准化的基础。！于技术不断进步，器 2.2国际电工委员会(EC-TC37)的六 件不断推陈出新，用户的要求各异，在开发 层模型 工作中，局部修改是常有的。为缩小局部修 IEC-TC5:的六层模型源出于OSI时 改的范围以取得系统的灵活性，就要合理地 七层模型，其对照关系示于图1。 划分功能层次。 远动系统使用的通道是常驻的专H 七层模型 1EC-TC57远动系统六层然型 层号 名称 层号 名称 控制站功能 受控站功能 应用层 6 应用层 显示与控制俏息 处理I10信息 表示层 含表示功能的 5 注1 5 会话层 操作处理层 4 传篇层 含网络管理功能的 4 注2 两络层 传输层 链路层 3 饶路层 注3 2 数据电路终端设备 信号码元的生成及检出：位同步 物理层 物理传输介质 数据电路 数据饶 数据传输 好动系统 图1六层模型与七层模型之对比 注1：处理独立的和组合的I/O信号：初始化及监视功能注2：报文的优先管理，为传输服务等汲的数据进 行分配，启动方式的管理（循环/事件/问答）通信业务方式的管理，确认等等。注3：菲/串、串/并转换.信道码 和保护码的生成及捡验帧同步 *相当于物理层的线路耦合器 道，而且传输的信息一般不很长。因此六层 七层模型的物理层之下原有“传输介 模型中将七层模型内有关在公用数据网络中 质”，但末列层号。在六层模型中将传输介 管理分包分径传输的“网络层”省掉了：保 质列为一层。 留了“传输层”，但将其中有关通信计费的 在图1中，六层模型的功能块只列出了” 功能等等也省略了。至于其第4层，所谓包 主要功能，并未详列齐备。例如在第2层中还 包括网络管理功能，也只能理解为专用网络 可以包括：1.电信号的转换2.电路隔离(ga一 中简单的径向管理（如1对N通道的管理）。 1 vanic isolation)3.信号质量的监视4.传 六层模型中省略了“会话层”，其实也 输设备忙/闲/未准备好等状态指示。 并非完全没有“会话层”的功能，例如对异 第4层的通信业务方式(traffic mode) 步通信帧格式中数据位数，奇/偶校位和停 的管理系指对全双工/半双工/单工的管理。 止位位数以及波特率的编程。这些秩序的建 远动系统六层模型主要为传统的远动 立可以在初始化操作中一次完成。这些都是 (SCADA)功能服务的，其所服务的内容 约定的条件，无需在每次通信前再去执行。 主要有： 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
测 遥 控 第 卷 第盛期 接 口 标 准化 的基 础 。 由于技 术不 断进步 , 器 件 不断 推陈 出新 , 用户 的 要求 各异 , 在开 发 工 作 中 , 局部 修改是 常有 的 。 为 缩 小局部 修 改 的 范 围以 取 得系 统 的 灵 活性 , 就要 合理 地 划 分 功能 层次 。 · 国 际 电工 委员 会 一 丁盯 的六 层模 型 一 了 的 六 层 模 型源 出于 例 七 层 模型 , 其对 照关 系示 于 图 。 远 动 系 统 使用 的通道 是 常驻 的 专 用 么 ’ 七 层棋 型 。 一。 远 动 系统 六 层 , 型 层 号 名称 层号 名称 控 制站功 能 受控 站 功 能 认 应用层 【 应 用层 匹斡鱼〕 … , 匕 “ 一 晒醉习 表示 层 含表示 功 能的 或立二二习 , 井 民 会 话 层 澡 作处 理 层 传。层 含网络 管理功 能的 茸 二享或匀 网 传 输 层 络层 链路 层 涟路层 力 甲 , “ 一一导一习 生 物理 层 余 居 二 , 场 数据电路 终 端 设 备 “ 巨势禁翌架生 召 奋 · 仲 一 物 理 传 , 介 质 ’ 一 ’ 图 六 层 模型 与 七 层 模 型之 对 比 注 处理 独立的和组合的 信号 初始 化及监 视功能 注 报 文的优先管 理 , 为 传输服 务 等级的数据 进 行 分 配 , 启动方式的管 理循环 事件 问答通 信业 务方式的管 理 确认等等 。 注 并 串 、 串 并转换 信道码 和保 护码的生成 及捡验帧同步 , 相当于物理层的 线路 祸合 器 道 , 而 且传输 的信息一 般不很 长 。 因此六 层 七 层模 型 的 物理 层 之 下 原 有 “ 传 输 介 模型 中将 七层 模型 内有关 在公用 数据 网 络 中 质 ” , 但 未列 层 号 。 在 六 层模 型中将 传 输 介 管理 分包 分径 传输的 “ 网络 层 ” 省 掉 了 保 质列 为 一层 。 留了 “ 传输层 ” , 但将其 中有关 通信 计费 的 在图工中 , 六 层模 型的 功能块 只 列 出 了 功 能等 等也 省略 了 。 至 于其第 层 , 所 谓 包 主要 功能 , 并 未详列齐 备 。 例 如在 第 层 中还 包 括网络管理功能 , 一 也只能理 解为 专用 网络 可 以 包括 电信号 的转换 电路 隔 离 中 简单 的径 向管理 如 士对 通道 的 管 理 。 信号 质量 的监 视 传 六层 模型 中省略 了 “ 会话 层 ” , 其实 也 渝 设 备 忙 闲 未 准备好 等状 态指 示 。 并非 完全 没有 “ 会 话层 ” 的 功能 , 例如对 异 第 层 的通信 业务 方式 。 。 , 步通信 帧格式中数据位数 , 奇 偶 校位 和 停 的 管理 系 指对全 双工 半 双工 单工 的管理 。 止 位位 数 以 及波特 率的 编程 。 这 些 秩序 的建 远动系 统六 层 模型 主要为传 统 的 远 动 立 可 以在 初 始化 操作 中一 次完成 。 这 些都 是 功能服务 的 , 其 所服务 的 内容 约定 的条件 , 无需 在每次通信前再去 执行 。 主 要 有
1989年8月 遥测遥控 3 1.通信管理一-将原数据（raw data) 根据远动系统所收集到的信息，进一步 实时地正确地集中于中心站或下达给远方 实现机辅调度、机捕控制以至机辅管理的高 站。 层处理功能则不属本摸型范围之内。 ?,基本的运算处要一对原数据进行处 理，实现人机交互时远动操作，包括显示 三、远动系统的帧格式 功能并为高层处延提供接口。 3,1远动系统帧格武的基容设计要求 (表1) 序 唢格式的基本设计要求 IEC六层模型 号 层号 一填报文的首尾应能明确地识别·报文的帧同步标志和饮长的信息 3 或·顿的开标志和关标志 寸用户数据应能不眼制其电码形式一这就是说应能支持采用面向 位的二进制码。于是就要保证数据的透明性，即防止在信息段内数据 中的伪同步码或伪结束码产生误动作。 日的站/节点的地址选择 检措码的生成方式一一抑制残余误码率及滑步所结成的不可检错误 5 正常的确认/响应方式以：及可检出的错误发生后的自动重发机制 (ARQ) 6 防止“漏帧"或"帧重复”(duplicate) 7 继路管理一链路工作模式的转换 4 8 自动的流控制一根据缓冲区的满/空，控制传输的暂停/继续。 信息段的约定： ·对象地址的编码 ·命令/响应的功能码 ·数据的格式 ·其它有关初始化·逻辑运算、状态检查和控/调命令等远动操作 的约定 10 压缩无汝信息，保证传输效率之提高 3、4、5 结果远动系统的帧格式可以分作三种规 明性问题。半导体厂商根据国际上有关的学 约来考虑： 术会议讨论内容，为“异步”、“同步”和 第5层对等道信规约…远方访问与控 “SDLC/HDLC”三种最通H的数传顿模 制规约 式提供了功能良好的硬件支撑（例如，Int- 第4层对等通信规约…报文规约 e18251,8273,Z80-SIO等等通信控制器)。 第3层对等通信规约…数据链路规约 设备的设计师最好在这三种模式中选择， 3.2数据链路规约 否则（例如图2所示的BBC公司Indactic系 在链路规约中，除了规定了串/并及并/， 统所用的汉明码字格式)从串/并，并/串转 串转换操作外，主要要解决帧同步问题和帧 换，直到监督码的生成与检查全部都要由设 的监督码问题，还要解决伴之而来的数据透 计人员自编软件去执行。·： C 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
年月 遥 侧 遥 控 通信管理 — 将原 数 据 实 时地 正 确地 集 中于 中心 站或 下 达 给 远 方 站 。 · 墓本 的 运 算处理 — 对原 效据 进行 处 理 , 实 现 人 机交 互 的远 动 操作 , 包 括 显 示 功能 并为 高层 处理 提供接 口 。 根 据远 动系 统所收 集到 的信息 , 进 一步 实 现机辅 调度 、 机 辅控制以 至机 辅管理 的高 层处理功 能 则不属 本模型 范 围之内 。 三 、 远 动系统的帧格式 远动 系统 帧格 式 的基本设 计要 求 表 帧 格 式 的 基 本 设 计 要 求 六层模 型 层号 序号 一 帧报文的首尾应能 明确地 识别 · 报文 的帧同步标 志和帧长的信息 或 · 帧的开标志和关标志 对用户数 据应能 不限制 其电码 形式—这就是说应能 支持采用 面向 泣的二进制 码 。 于 是 就要保证 数据的透明性 , 即防止在信息段 内数据 中的伪 同步码或伪 结束码产生误动作 。 国的站 节点的地址选择 一 … 淦错码灼生 成方式 —抑制 残余 误码率 及滑步所结成的不可检 错误 正常 的确认 响应方 式以 及可检 出的错误发生后的 自动重发机制 防止 “ 漏帧 ” 或 “ 帧重复 ’ 链路管理—链 路工作模式 的转 换 自动 的流控制— 根据 缓冲区的满 空 , 控制传输的暂停 继续 。 才言息段 的约定 · 对 象地址的编码 · 命 令 响应的功能 码 ‘ · 数据的格 式 · 其 它有关 初治化 · 逻 辑运算 、 伏态 检查 和控 调命令等远动操作 的约定 一 一尸 压 缩无效信息 , 保 证传输效率之提高 … 卜 结果远 动系 统 的帧 格式 可 以 分作三种 规 约 来考 虑 第 层对 等 通信规 约 … … 远方访 问 与 控 制 规约 第 层对 等通信规 约… … 报文 规 约 第 层 对等 通信规约 … … 数 据链路 规 约 数据 链路规 约 在链路规约 中 , 除 了规定 了串 并 及并 串转换操 作外 , 主 要要解决帧 同步 问题和 帧 的监 督码 问题 , 还 要解 决伴 之而 来 的数据透 明性问题 。 半 廿体 厂 商根 据埠 际上有关 的学 术会 议讨 论内容 , 为 “ 异步 ” 、 “ 同步 ” 和 ,’ ” 三种最通用 的数传 帧 模 式 提供 了功能 良好 的硬件支撑 例 如 , , 旦 了 , 一 等等通信控制 器 。 设备的设计 师最好 在 这 三 种模式中选 择 , 否则 例如周 所示的 兮司 ‘ 系 统 所用 的汉 明码字格式夕从 串 并 , 并 串转 换 , 直到监 督码 的生成 与检查全 部都要由设 计人员 自编软件去执行二
遐测遥控 第10卷第4期 MR型 时，还必须建立顿同步关系，以便接收方识 别每帧报文的起始点。 汉明码 3.3.4同步传输模式(Synchronus 图2 BBC Indactic的字格式 Transmission Mode 由于SDLC/HDLC通信规约的帧格式 计算机与计算机之间传送数据块时，可 结构规律是唯一的，因此商品通信控制器器 以用等长的字节组成不间断的报文块，只对 件就可以充分利用大巢成的优势，为其链路 整个数据块进行起停管理和监督保护。收发 规约提供了完整的服务。从“开标志”“关 双方不论按位或按字节讲都是相对同步的。 标志”的装，保证数据透明性的自动插/ 因此，这种模式称为同步传输棋式。SDL 删零措施，以至循环冗余码(CRC)的生 C/HDLC也是同步模式中的-一种。 成与检验等企山控制器器件自动承担。 采用同步传输模式时，必须由数据通信 同步模式的帧格式并不统一。通信控制 设备(DCE)或通信控制器提供自数据流 器贝能提供选用同步码的编程手段以及搜索 中析出的位同步脉冲RxC。至于帧同步信 同步的功能。至于帧长信息，监督码的生成与 息则由报文帧格式中提供 检验、数据透明性的保证等等，则需通信 33.5异步传输方式的原意 管理的软件去实现 异步传输模式(Asyuchronous Trans 至于异步模式，器件只提供对一个“字 mission Mode)这个名词源于电传机的字 符帧”的自动装配（装配起始位，奇/偶校验位 符传送。在人工操键的情况下，字符与字符之 及停止位)与检出之功能。至于对整个报文顿 间的间隔是随机的，从这个概念上讲，这种 的起止、数据透明性、监督码的生成与检验等 字符传送是一种异步的体制，虽然它可以使 就全靠通信管理软件去实现。因此只要将异 用异步的调制解调器（即不提供RxC的调 步模式的远动报文帧讨论透彻，链路规约的 制解调器)但并不等于不需要位同步，实 其它问题也就能概全了。 际上在它的通信控制器（例如8251，UART 3.3远动通信规约中顿同步的概念 等等)内部已提供了位整步的功能。在这种 3.3,1同步系统 在逻辑电路中，同步 模式中，以一字符为一帧(rame,)其构成 系统是指一种具有系统时钟的逻辑电路。它 格式示于图3。 仅在时钟脉冲到来时才接受输入信号，而作 莎 起 出有效的逻辑输出。采用同步时钟的系统可 以有效地对抗逻辑电路的竞争冒险(race h 位D 数据 位号sD P停止位 a-zard).这种同步系统的特征在于整个系 空号 LS MS 统具有一个能实现统一指挥的同步脉冲。 图3异步字符的帧格式 与此相反，没有时钟的系统或没有统一 3.3.6计算机机间数据块传输所用的 时钟的几个子系统侧称为异步系统。 异步传输模式 3.3.2传送不归零码(NRZ)的串行 远动系统不用手操键盘进行字符发送， 通信口上，通信的双方必须建立位同步，否 为提高传输效率，当然要求不间断地连续发 侧就不能实现按位传送的要求。在双方没有 送。由于异步通信的软硬件模块在各种计算。 可能使用统一的串行钟脉冲的情况下，接收 机上都是现成的，于是就发展出一种以异步 方就要采取措施，从数据码的变位信息中析 格式的字节电码构成不间断的数据块报文 出其接收钟脉冲(RxC)。 这种传输模式。在本质上讲，它是面向字节的 3.3.3以串行通信方式传送一顿报文 一种同步传输模式；仅在每个字节的传输结 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
遥 测 遥 控 第 卷 第 期 汉 明码 时 , 还 必须建立 帧同步关 系 , 以 便 接收 方 识 别 每帧报文的起 始点 。 · · 同 步传 输 模式 夕 !∀ ∀ 计 算机 与计 算机 之间 传送 数 据块时 , 可 以 用 等长 的字 节组成 不间 断的 报文块 , 只对 整个数 据块 进行起停 管理 和监督 保 护 。 收发 双方不 论 按位或 按字 节讲都是 相 对 同步 的 。 因此 , 这 种 模式称 为 同步 传输 模 式 。 ! 也是 同步 模 式 中 的 一 种 。 采 用 同步 传输 模式时 , 必须 由数 据 通信 设 备 或 通信 控制 器提供 自 数 据 流 中析 出的位 同步 脉 冲 。 至 于帧 同 步 信 息 则 由报文 帧格式 中 提供 。 异步 传输方式 的 原 意 异 步传输模式 , · 。 飞 ’ 。 。, 这 个 名词 源于 电传 机 的字 符传送 。 在人 工操 键 的情况 下 , 字 降与字符 之 间的间 隔是 随机 的 , 从 这个 概念 上讲 , 这 种 字符 传送是 一种 异步 的 体制 , 虽 然它 可 以 使 用 异 步 的 调制 解调 器 即不提 供 的 调 制 解 调 器 但 并不 等于不 需要 位同步 , 实 际 上在 它 的通信 控制 器 例 如 , 等等 内部 己提 供 了位 整步 的 功能 。 在 这种 模 式 中 , 以 一字 符为一 帧 , 其 沟 成 格式 示于 图 。 可选入 图 的 字格 式 由于 」 ‘ 通信 规约的帧格 式 结 构 规律是 唯一 的 , 因 此 商品通信控 制器器 件 就可 以充 分利用大 集成 的 优势 , 为其链 路 规 约 提供 了完整 的服 务 。 从 “ 开 标志 ” “ 关 标 志 ” 的 装配 , 保证 数据 透 明性 的 自 动 插 删零 措 施 , 以 至循 环冗 余码 的 生 成 一 与检 验等全 由控制器 器件 自动承 担 。 同步模式的 帧格式 并不 统一 。 通信控制 器 只能 提供 选用 同步码 的 编程 手段 以及搜 索 同步 的功能 。 至 于帧 长信息 、 监 督码 的生成 与 检 验 、 数据 透 明性的保 证 等等 , 则需 由通信 管理 的软件 去实 现 至 于异 步 模式 , 器 件只提 供对 一个 “ 字 符帧 ” 的 自动装配 (装配 起始位 、 奇 /偶校 验位 及 停止 位 )与检 出之功能 。 至 于对 整个 报文 帧 的起止 、 数 据透 明性 、 监 督码 的生成 与检验 等 就 全靠 通信管理软 件去 实现 . 因此 只要将 异 步 模式 的远 动报 文帧讨 论透彻 , 链 路规约 的 其 它间 题也 就能概 全 了 。 3 · 3 远动通 信 规约 中帧 同步 的概 念 3 · 3 · 1 同步 系统 在逻辑 电路中 , 同步 系统 是 指一种 具有系 统时 钟的 逻辑 电路 。 它 仅在 时钟脉 冲到 来时才 接受输入信号 , 而 作 出有效 的 逻辑输 出 。 采用 同步时 钟 的系统 可 以 有 一 效地 对 抗逻辑 电路 的竟争 冒险 ( ra ce h a一 z a r d ) 。 这 种同步系统的 特征在 于 整 个 系 统 具有一个能 实现统 一指挥 的 同步 脉 冲 . 与此 相 反 , 没 有时 钟的系 统或没 有统 一 时钟的 几个 子 系统则称为异步系统 。 3 . 3 . 2 传送不 归 零 码 ( N R Z ) 的 串 行 通信口 上 , 通信的双方 必须建立位 同步 , 否 则就 不能实 现按位 传送 的要求 。 在双方没 有 可能 使用 统 一的 串行钟脉 冲的情况 下 , 接收 方 就要 采取措 施 , 从数 据码 的变位信 息 中析 出其接 收钟脉 冲 ( R xC ) 。 3 小 3 以 串行通信方 式传送一 帧 报 文 2 1/2 、 住呈 纪 万 口 LS MS 图3 异 步字 符的 帧 格 式 3 · 3 · 6 计 算机机 间 数据块 传 输 所 用 的 异步 传输模式 远 动系 统 不用 手操 键盘 进行 字 符发送 , 为提 高传输效率 , 当然 要求 不间 断地 连续 发 送 。 由于异 步通 信的软 硬件模块在 各 种计 算 机上都是 现成 的 , 于 是 就发展 出一 种 以 异步 格 式的 字 节 电 码 构成 不 间断的数据 块 报 文 这 种传输 模式 。 在 本 质上讲 , 它是 面 向字 节的 一种 同步 传输模式 ; 仅在 每个 字节 的传输结
1989年8月 遥测遥控 5 构上保留了原来异步字符的格式。然而这种 输模式中，每个字节都有起停特征：，它仅在： 传输模式已被习惯地称为异步传输模式。本 所检出的字节中搜索同步字电码。因此，同 文所讨论的异步传输模式就是指这种模式。 样都采用帧同步字，但是这种同步字在同步 3,3.?所有这些异步的和同步的传输 传输系统与异步传输系统中却具有不同的特 模式都要求为所传输的数据块在收发双方建 性。在异步传输系统中，常称为起始字 立起相对的帧同步关系。在接收报文前，收方 3,4同步传输系统的帧同步字 首先要能按同步码的特征搜索顿同步，但应 3.4.1巴克码的性质 同步传输系 该注意到同步搜崇的操作原理在同步传输与 统的帧同步字最好根据巴克码的原理选择 异步传输两种模式是截然不同的。在同步传 仅当一组完整的帧同步字刚刚移入（并 输系统中，收方是在一条不知字节段落的、 占满)一组移存器时，该移存器的码权和得 连续的数据流中搜索同步电码。在异步传 到一个最大值。巴克码检出器示于图4。 *权计算术和 每位的模肉为 通 R 1:权的极性由 Q的接法及Qj的 当前逻辑状决态 定。 R.C 巴克码0（低）1 （高) 序 ×项处于复位态之 ×项为随机数 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 号 Vo IVolmax 出现概率P -(+3-4)=+1 27 + + -(+2-5)=+3 3-6 -(+3-4)=+1 -5 2-5 -(+2-5)=+3 -3 314 + + -(+2-5)=+3 -3 3~3 5 × -(+5-5)=+3 一1 2-2 6 -(+3-4)=+1 -1 24 O -(+7一0)=-7 7 20 O -(+4-3)=-1 -1 2-1 1 O -(+3-4)=+1 3? 10 O O -(+4-3)=-1 -3 2-3 11 -(+4-3)=-1 -3 24 12 -(+4-3)=-1 -5 2~5 13 -(+3-4)=+1 -5 2~8 14 -(+3-4)=+1 -7 2-7 图4巴克码检出器 请注意，巴克码的检出并非采用译码逻 办法既有利于避免误同步，又有利于准确地 辑而是运算移存器之权和V0,这等于每移 捕捉到报文起始位。当我们面对一个连续的 一位，就对Vo鉴别一次。仅在捕捉到一个 数据流，不知其每个字节的首尾何在时，采用 完整的同步码时，Vo才出现一个峰突。这种 巴克码性质的电码作同步宇，可以准确地找 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
年 s月 遥 测 遥 控 构上 保 留 了原来异 步字 符 的格式 。 然 而这 种 传 输模 式 已被 习 惯地 称 为异步 传输 模式 。 本 文 所讨 论 的 异步 传输 模式 就是 指这 种模式 。 3 · 3 · 了 所 有这些 异步 的和 同步 的 传 输 模 式都要 求 为所传输的 数据 块在 收 发双方建 立 起 相刘 一 的 帧同步关 系 。 在接收 报 文前 , 收方 首 先要能 按 同步码 的特征 搜索 帧 同步 , 但 应 该 注 意到 同步 搜 索的 操作原 理在 同步 传输与 异 步 传输两种模 式是 截然不 同的 。 在 同步 传 输系 统中 , 收方是在 一 条不知 字 节段 落 的 、 连续 的 数据 流 中搜 索 同 步 电码 。 在 异步传 输 模式 中 , 每个字 节都有起停 特征 , 它 仅在 所检 出的字 节中搜 索 同步 字 电码 。 因此 , 同 样都 采 用帧同步 字 , 但是 这种 同步 字在 同步 传 输系 统与异 步传 输系 统中却 具有不 同的特 性 。 在 异步 传输系统 中 , ‘ 常称 为起 始字 3 · 4 同步传输 系统 的帧 同步字 3 · 4 , 1 巴 克码 的性 质 同步传 输 系 统的帧 同步 字最好 根据 巴 克码 的 原 理 选 择 _ 仅 当一组 完整 的帧 同步字 刚 刚移 入 ( 并 占满 ) 一组 移存器 时 , 该 移存 器 的码权 和 得 到 一个最 大值 。 巴 克码检 出器 示于 图4 。 、 , 权 计算术 和 每 位 的 模 均为 1 : 权 的极性由 Q i的接法 及Q 」的 当前逻辑 状决态 定 。 巴克 码。 ( 低 ) 1 0 0 高 ) 减 项处于复位 态之 x 项 为随机数 Q 。 Q ; Q : Q 3 Q ; Q 5 Q 6 号 … 。 } x 、 x x x 、 I V o l m a x 出现 概 宽 P 八J 一 Z 9 1今匀 一 ( + 3 一 4 ) ~ + x 一 ( + 2 一 5 ) = + 3 一 (十 3 一 4 ) = + 1 一 ( + 2 一 5 ) = + 3 一 ( + 2 一 5 ) = + 3 一 ( + s 一 5 ) ~ + 3 一 ( + 3 一 4 ) ~ + l 一 ( + 7 一 0卜 一 7 — 了 — O 一 5 , 一 3 一 3 一 l 一 1 一 了 2 一 7 X X火| KXX| X |I| x | O x | 0 X || 0 !| 0O lr 。Jc 雀J S 口勺尺‘ 一 一 ( + 4 一 3 ) = 一 一 ( + 3 一 4 ) = + l 一 ( + 4 一 s ) = 一 l 一 ( + 4 一 s ) = 一 l 一 ( + 4 一 3 ) = 一 l 一 ( + 3 一 4 ) = + l 一 ( + s 一4 ) = + l !|O0 X 100 x 0 |O x O 1 | O x O x 2 一 3 2 一 4 2 一 5 , 一 6 XX XX XX X X X X火X 1 0 1 l l 2 l 3 1 4 X X 图4 巴 克码检 出 器 请注意 , 巴克 码 的检 出并 非采 用译码逻 办法 既有 利 于 避免误 同步 , 又 有利于谁 确地 辑 而是运 算移 存 器之权和 V 。 , 这 等 于 每 移 捕捉到 报文 起 始位 . 当我 们 面对 一个 连续的 一位 , 就对 V 。 鉴 别 一次 。 仅在捕捉 到 一 个 数据流 , 不 知其每个 字节的首尾 何在 时 , 采 用 完整 的 同步码 时 , V 。 才 出现 一个 峰突 。 这 种 巴克码 性质 的 电码 作同步字 , 可 以 准 碘地 找
6 透测遥控 第10卷第4期 到同步点。巴克码的视科(Vn）及其最劣权和出现的概率示干图5 10 移入位数 2 问步值一 :t9 4 图5巴克码的权和(V0)及共最劣权和出现的机平 EB9OH具有更尖锐的峰突，因而就成 是？EH。于是左开/关标志之间的效摇采 为常见的帧同步码 用自动瓶/别“0”的措施。发方每逢五个连续 3.4.2巴克码对异步传输模式不适用 的“1”自动能一位“0”；收方每逢五个连续 在异步传输中，收方对同步字的鉴别与 的“1”就自动别除后面的一位“0” 。 同步模式不同。在异步模式中，每个字节的 (2)滨字节法(byte-stuffing) 首尾都有特征，因而是已知的。只在收全一 IBM公司的BISYNC规约全采用ASC 个字节时，鉴别一下是否为同步字的图形 II字符码。攻莫中以SYN(16H)字符作为 (pattern),在这种情况下。巴克码，EB9OH 帧同步字。如果报文中进二赶制码，ST工报 之类的同步字对于异步传输的帧同步并没有 头字符前加一个DLE,在报尾ET工之前追 特别有利的意义。实际的异步传输规约确也 不用巴克码性质的同步字。实例如下： 加一个DLE。如此斑最文市的字全按二进制 1.IBM公司的BISYNC异步通信规约 数处理。万一报文中曲视一个传DLE字，则 中就以ASCII码的挖腳字符SYN(16H) 在其后再一个DLE以运别， 作为同步字。 3.5,2接收方在捕捉到同步宇之后，就 2.德国推荐的FT1-2(UART格式)) 停止搜索同步，直到全帧结束为止。这样，即 以10a作为定帧长（短帧)的起始字， 使报文内出现了伪同步字，也不足为客了。 以68：作为可变帧长（长帧）的起始字、 这办法虽简单，但问题应使”搜索同 3.PCS-16型异步传输系统以8.5ms 步”的功能屏藏多久？“被长”的信息如间传 （>10毕特)长的“1”信号作起始符。 送？“帧长”信怠仁传进宁出错后如阿处理？ 3.5伪帧同步字及保证数摇透明性的措施 现以异步传输欲式芳例，讨论用屏敲同 报文内果出现了与同步字图象相同的 步搜索以保证数据透性的间题。 伪同步宇怎么办？这是要认真对付的问题。 了，6异步传输模式中保汪论据透明性的誉施 3.5.1使报艾不出现伪同步字的办法 3,6.1带有帧长信息的帧首若无适当 (1)填位法(bit-stuffing) 的保护措施，很容易发生伪同步事件，必须 SDLC/HDLC规约的开标志与关标志都 控制同步搜索的开/停。 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
遥 洲 遥 控 到同步 点 。 巴 克码 的权 和 了V 。 ) 及其 最 劣权 和 出现 的概率示 于 图; - 第la 卷 第4期 、 、 咋 兮 一 飞 户 黝 粼毗 洲溯淌 j 二价二、一 斗只古.1 . 寻沙r子 r , ! , l " 、. ! , 1‘ 个 ,卜二 , ‘- · 公价州卜 b 乙 二公 二 通 、4仪卜比 下,. 山黔 ! ; ! 卯一 2 3 2 1 O 一 I 一 2 一 3 一 4 一 5 一 6 一 7 图5 匕克码 的取和 ( V 。 ) 及 其 最劣 权 和 出现 的 概 孚 E B gO 。 具有更 尖锐的峰突 , 因而 就 成 为 常见 的帧向步 码 。 3 . 4 . 2 巴克 码对异步传输模式 不 适用 在 异步传输中* 二收方对同步 字的鉴 别 与 同步模式不 同 。 在异步模式中 , 每个字 节 的 首 尾都有特征 , 因而是 已知的 。 只 在收 全一 个 字节 时 , 鉴别 一 下是否为同步 字 的 图 形 ( p : ttern ) , 在这种情况下 。 巴 克码 , E B g O 。 之类的 同步 · 字对 于异步传输的帧同步并没 有 特别 有利的意 义 。 实际 的异步传 输规约确 也 不用 巴克码性 质的 同步字 。 实 例如下 : 1 . 工B M 公司 的B IS Y N C 异步通 信 规 约 中 就以 A s C l 码 的控 制字符 S Y N ( 16H ) 作为 同步字 。 2 , 德国推荐的F T I一2 ( U A R T 格式) 〔’ 〕 以10H 作 为定 帧长 (短 帧 〕的 一 起始字 , 以6 8H 作为可 变帧长(长 帧)的 起始字 、 3 . P C S 一16 型 异 步 传 输 系 统 以 8 · s m s ( > 10 毕特 ) 长的 “ 1 ”‘ 信号 作起 始符 。 3 . 5 伪帧同 步字及 保证 数 据透 明性的措施 报 文内如 果 出现 了与 同步 字图 象相 同的 伪同步 字怎 么办? 这是 要认真 对 付的问题 。 3 . 5 . 1 使报文不 出现伪同步字 的 办法 ( l ) 填位祛 , ( bi t 一s 而m 魄,) s D L c / H D L C 规约的井标志与关 标志都 是7 E ;, 。 于 是 在 开 /关 标 志 之 间的 数据 采 用 自动 插 /删 “ o ” 的措施 。 发方每逢 五个连续 的 “ 1 ” 自动擂一位 “ 0 ” ; 收 方每逢 五个连 续 的 “ 1 ” 就 自动 删除后面 的一 位 “ o ” 。 ( 2 ) 填字 节法 ( by 、e 一 s ‘u ffi n g ) 工B M 公司 的B IS Y N C 规 约全部 采用 A S C 11字符码 · 取 其 中 以 净兰坦…沁 · ) 字 符作 为 帧同步字 。 如果 报文中 送二 迸制 玛 , 劝S T X 报 头 字符前加 一个D L E , 在 报尾 E T 入之 前 位 加 一个 D L E 。 如 此 则报文 拍的字 全按 二进制 数处 理 。 万 一 报文 中 出现 一 个 伪D L E 字 , 则 在其 后再 加一 个D L E 以 大区 别 。 3 · 5 · 2 接 收方 在 捕捉到 同步 字之后 , 就 停止搜 索 同步 , 直到 全帧结 束为止 。 这 样 , 即 使报文 内出现 了伪 同步字 , 也不 足为 害 了 。 这 办 法虽 简单 , 且问题 主应 咬 ” 搜 索 同 步 ” 的功能 屏 蔽 多久 ? “ 该 关 ” 的信 息如 河传 送? “ 帧长 ” 信息在 传送 中 出错 后如 河处 理 ? 现 以异步 传输 议式 为 剑 , 讨 论用 屏蔽 同 步 搜 索 以保 证 数 据达 明性 的问题 。 手 6 异步传输模 式 中保证 论据 透 明性 的 措 施 3 . 6 . 1 带有帧长 信息 的帧首若无 适 当 的保护措施 , 很容 易发生 伪 同步事 件 , 必须 控制 同步搜索的 开 /停
1989年8月 7 以图6为例，这是一个定顿长格式。它的 密，出现伪同步的概率已微小到2·。，即使 起始字本身兼有帧同步与顿长的信息。在数 不停止同步搜索，问题已经不大。 据段中出现10：字的机会是很多的，因此在 牧到这个起始宇后，必须停止搜索同步。 68日起始字 L做长 因此不宜用一个变量（例如文件的代号 随首 L(重发保护) 68H 10H起始字 数据 数据 注1· CS保护码 CS保护码 16H结束字 16H结束字 注2： 注2 注」停止搜索同步及结束字 注1停止搜索同步及结束字注2用于长顿 注？(L为定值)用于短侦 图7FT1.2的可变顿长格式 图6.FT12的国定帧长格式 3.63漏同步所带来的因扰及其对策 或任务的代号)作为起始字，因为这样就难 ,:以图6的格式为例，如果数据段内有一 以停止同步搜索，也就无法对抗伪同步 个伪同步字，再如果第一个同步字（起始 3.6.2加强帧首的保护是对抗伪同步的至 字)受到千扰而未孜到，那就有可能形成死 要手段.顿首信息应包括帧同步与帧长两种。 锁，使这顿报文反复童发也无法收到。漏同 例如图7所示的帧首保护方法确已很严 步后的同步字可能带来的困扰示于图多。 第一次 发出 更发 重发 P 失 4 (凝同步)搜同步 搜同步 阴影 搜同步 停止搜同步 同步字的同步字 图8漏同步后伪同步字町能谛诀的困扰 1:4 伪同步奖生后，所政到的顿必然出错。 发求都失敢，则作为通道故障事件上报， 解决上面的困扰问题应在帧检验出错后不要 就半双重或单工而论， 马上恢复同步搜索，而是让线路闲置一段时 T。t=收方帧处理时询十DCE的收1发 间。间题是该闲置多长时间？“ 转换时闻十发送信号的建立时间十收方静噪 （1)首先应了解逾时监视时闻tt: 建立时间（无线）十DCD信号建立时间十回信 为了保证通信的可靠，每个发出去的消· 传输的延迟时间十确认响应的处理时间十 息都应得到对方的确认(acknowledge) 裕量· 或响应(response),否则就要重发。：因 :为了提高传送效常，当然希望尽可能压 此，每发完一帧报文就要设置逾时监视，超过 ·貂逾时监视的忘时t,t。:,· 。 4。 十W仍宋得到回音就命令重发。这就是所 …(2)颜出错后信道闲置时间（比g) 谓的“发送与等待”体制的ARQ。连续重 与t:的关系帧出错包括异步字节顿出 C 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
年s月 遥 翻 班 掉 以 图6为例 , 这是一个定 帧长格式 。 它 的 起 始字本身兼有帧同步与 帧长 的信息 . 在 数 据段 中 出现10 。字的 机会是很 多的 , 因 此 在 收到这个起始字 后 , 必须停 止搜索 同步 。 因 此 不宜用 一个变量 ( 例 如文件 的代号 密乞 出现伪 同步的概率 已微小到2: , ‘。 即使 不停止同步搜索 , 间题 已经不 大 。 ! “ 6eH ‘ 姗 , { l 峨首 L 城 长 } L ( 重发 保护) 6日H 饭据 刁P! 1产注 。 J 生. c s 谋护 码 ‘ l ’ 6H 结 束字 } 注 2 注 1 停止 搜索同 步及结 束字 注2 ( L 为定值)用 于短帧 图 6 r F T 1 . 2 的 国 定 帧 长 格式 或 任务 的 代号 ) 作为起始 字 , 因为这 样就难 以 停 止 同步 搜索 , 也 就无 法对抗 伪 同步 。 3 . 6 . 2 加 强帧 首的保 护是 对抗伪 同 步 的 重 要 手段 。 帧首信息应 包括侦同步与帧长两种 。 例 如图7所示 的帧首保护方法确 已 很严 注 1 停 止 搜索 同步及结束字 注 2 用于长 帧 图了 F T 1 . 2 的 可 变帧 长 格 式 ·: 3 :6 ‘ 3 漏同步所带来 的困扰及其对策 . 比 .以 图6的格 式为 例 , 如果数据段内 有 一 个伪同步字 , 再 如果 第一个 同步 字 ( 起 始 字 ) 受到干 扰而未 农到 , 那 就有可能形成死 锐 、“使这帧报文反复重发 也无 法收到 。 . 漏 同 步后伪 同步字可能带来 灼 困扰示 于图 3 。 图 。 漏 同步后 伪 同 步字可褪冷来 的 困扰 伪 阿步友生 后 , 所收到 的帧必然 出错 。 解决上 面的 困扰 间题应在城检 验出错后不 妥 马上恢 复同步 搜宗 , 而是让 绷书闲量 一段 时 间 。 问题 是该闲置多长时 间? ( 1 ) 首先应了解逾 时监视 盯间 t, , : · 为 了保证通 信的可靠 , 每个发 出去 的 消 息都应得到对方的 确 认 ( 云Ck n 。 耐 edg 。 ) 或 响应( 二 以p o se 歹 {, 否则 就要重 发 。 ’ 因 此 , 每发完一帧报 文就要设 置逾 时监 视 , 起过 肠 、 仍木 得 到 回音就命令重 发 。 这 就 是 所 谓 的 “ 发送 与等待 ” 体 制的八R Q , 连 絮重 笨儿次都失败 , 则作为 通道故 障事 件上 报 。 就半 双工或 单工 而论 , 一 T , 、 一收 方帧处 理 时间 + D C E 的 收/ 发 转换时 间+ 发送 信号 的建立 时间 + 收方 静噪 建立时间(羌线)十妇C D 信号建立时间十 回信 传偷的延迟时间 + 确认加向应 一 的 处理时间 十 裕量尔 ‘ 了 , 一 ’ ‘ _ 二 、 ‘ 、 1 - ) 厂伪了提高传送效率 , 」 当妙希望 尽可能压 缩酬 监 视的副 ‘ 。 二 · “ ‘ 一 ; . “ 、 一 ‘ · 交( : ) 帧出错后信道闲置 时闻 一 C 上, D ‘: ) 与t, 、 的关系 帧 出错包括异 步字 节植 初
遥测 控 第10卷第4期 错，帧首格式出错及帧保护字出错。故帧出 伪同步，信道的闲置时间最好近等于帧长时 错可能出现在报头，也可能出现在报尾。 间。由于顿出错也可能出现于帧尾，因此 若帧出错出现于报头，那么，为了防止出现 tw:应大于t1pLB,twt与t1pLR的关系示于图9。 一一次发出 -tDLE一 搜步 搜同步 一停止搜问步一 t IDLE 间置 闻理 出锐 出错 图9twt与t1d1B的关系 ·检出帧出错后，不立即搜索同步， (2)用特殊的频率特征信号作结束码。 设置闲置时间t1Ls可以减小误同步的 PCS-16系统采用特殊的调制解调器，它以 机会如果(t1DL≥帧长时间)，则基 1200H2为 “1”信号 本上可以防止误同步的机会。 2200H: 。为 “0”信号 900Hz为 结束信号 ·twt必须大于t!DLs,否则重发的帧同步 这样的结束信号对于伪同步所导致的非 也不可能被捕捉到.但t。:又不宜过大， 法接收可以起着强制撤消作用。因而也无需 否则重发传送的效率太低。工程上解决 设置出错后的闲置时间(t:DLg),PCS-16 的办如下。 系统的帧格式示于图10. (3)合理的安排： 远动的报文有长帧 与短帧之分。短帧长度基本上可以固定，长 10比特的·1” 帧长度却很难固定。于是， 站名 ·短帧取定帧长格式；长帧取变帧长格式 RDR 角令 L ·令t,>t1DLB≥短帧帧长时间 ·在长帧中加强对长帧首的保护（例如图 RU状态 7所示)，以增强其本身的抗误同步的能力。 FT1,2规约2？中未指定短帧（固定帧 数据 长)的长度，但对闲置时间t:DL却规定为 至少33字节，可供参考。 CS保护码 3.9.4帧结束信号（End) 10比特结束信号 (1)二进制代码构成的顿结束信号 图10PCS一16系统的颅格式（异步） ET1,2规约中就用16：码作为帧结束码。 这个办法的缺点是采用了专用的调制解 为了防止数据中出现伪结束码而造成误结 调器。常规的商品调制解调器没有三种频率 束，在停止搜索同步时，势必也应停止搜索结 的收发机构。常规的商品通信控制器器件也 束码。因此这种结束码只能对帧长信息作一 没有10比特长的检出功能。 点附加保护，其作用不大很多远动系统均未 (3)在采用调制解调器的半双工通信中， 采用这种结束码， 可利用“载波信号检出”(Data Carrier C 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
遥 浦 遥 控 第 10 卷第4期 错 , 帧首格式 出错及 帧保护 字 出错 。 故 帧 出 错可 能 出 现在 报头 , 也可能 出现在 报 尾 。 若 帧 出错 出现于 报 头 , 那 么 , 为 了防止 出现 伪 同步 , 信道 的 闲置 时间最 好 近等于 帧 长 时 间 。 由于 帧出错也 可能 出现于 帧 尾 , 因 此 t , , 应 大于 t:。 : E 。 t 、 、与 认。 L : 的关 系 示于 图9 。 卜 第 一 次发 出 一廿一一 一~ 卜一 重 发 搜 同步 、 二抽二二习1 图9 tw 、 与tr 。 : 。 的 关 系 ( 幼 用特 殊 的频 率特 征信号 作结 束码 。 P C S 一 16 系 统采 用特殊 的 调制解 调 器 , 它 以 为 · 检 出 帧 出 错 后 , 不 立 即搜 索 同 步 , 设 置 闲置 时 间t :DL :可 以减 小 误同 步 的 机会 。 如 果 ( t rDL:之帧长 时间 ) , 则基 本上 可 以 防止误 同步的 机会 . · t , 、 必须 大于 t , 。 L : , 否 则重 发的帧 同 步 也不 可能 被 捕捉到 。 但 t, 、又不 宜 过 大 , 否则重 发 传送 的效率 太 低 。 工程 上解 决 的办 如下 。 ( 3 ) 合理 的安 排 : 远动 的 报 文有 长帧 与短 帧之分 。 短 帧长度基本上可 以 固定 , 长 帧长度 却很难 固定 。 于是 · · 短 帧取定 帧长格式 ; 长帧取变帧 长格式 · 令t, 、 > t : 。 : : 七短帧帧长 时间 · 在 长 帧 中加强对 长帧 首的保护 ( 例如 图 7所示 ) , 以 增强其本身 的抗 误同 步的能 力 。 F T I . 2 规约 ‘ 尸 中未 指定短 帧 ( 固 定 帧 长 ) 的 长度 , 但 对 闲置时 间t :。 : : 却规 定 为 至 少3 字节 , 可 供参考 . 3 . 9 . 4 帧结束信号 ( E n d ) ( 1 ) 二进 制代码 构成 的帧结 束信 号 E T I . 2规约 中就 用16 , 码作 为帧结 束码 。 为 了防止数据中 出现 伪结束 码 而 造 成误结 束 , 在停止 搜索 同步 时 , 势 必也应 停止 搜索结 束码 . 因 此这种 结束码 只能 对 帧长信息作 一 点附加保护 . 其 作用 不 大 . 很 多远动 系统均 未 采 用这种结束码 . ) 1200 H z !;; ; 。歇 “ 1 ” 信号 “ O ” 信 号 结 束信号 这 样 的结 束信号 对 于伪 同步所导 致 的非 法接收可 以起 着强 制撤 消作用 。 因 而也 无需 设 置 出错 后 的闲置 时间 ( t :。 L 。 ) 。 P C S 一 16 系统的 帧格式 示于 图10 . 站名 } R }叫 “ L L R冬U 状 态 数据 比 cs 保护 码 ! 图 10 P C S一 16 系统 的 帧 格 式(异 步) 这 个 办 法的缺 点是采 用 了专用 的调制 解 调器 . 常规 的商品调制 解调 器没 有三 种频率 的 收发机 构 . 常规 的商 品通 信控制器 器件也 没有10 比特长 的检 出功能 . ( 3 )在 采用调 制解调 器 的半双工通 信中 , 可 利 用 “ 载 波 信 号 检 出 ’ ( D at a C a r r i o r
1989年8月 邊测遥拉 Detected-DCD)的失效作为帧的结束信息。 保护性能越强：但过大的码距将使冗余位增 节(3.6节)所讲的问题既可能发 多，从而降低了有效信息的传输效率。 生在异步传输模式中，也可能发生在同步传 不同的监督码生成函数可以产生最小码 输模式中，但是在SDLC/HDLC模式中已 距相同的有效码组。即使在相同的干优条件 不必孝虑。 下，最小码距相同的有效码组，其残余误码 3,7帧格式中的监督码 率也会由于生成函数之不同面不同。分析 31基本概念监督码（或称保护 监督码生成函数本来是一件复杂的工作，但 码)其有检错与纠错的功能。在远动系统 近年来经过实践检验的推荐标淮很多。因此 中，一殷只利用其检错功能。 一般设计人员可以很方便地挑选。 任何监督码部不可能彻底消灭不可检出 3.?.2值得向远动系统推荐的儿州生 的带识图象。不可检的常误图象之出现概率 成函数g(x) 称为段示误码率(Residual Error proba (n,k)码是指n比待的电码中，上比特为 iIit)。残余误码率之大小与监督码的生 信息码的码，其形式示于图11。值得向远动 成多顶式有关，也与干扰的特性有关。所谓 系统推荐的几种生成函数g(x)列于表2， 干扰特性是蹈白噪所导致的码元误码亭 监餐码 (Bit Error Rate-BER)或突发干扰 信息码 之平均间隔周期及平均宽度。 信息码与监督码合成的有效码组，其值 图11(n,k)码 是不连续的。有效码之同最小码距越大，则 所生成的监褡码往往还要取反，那是为 码距 生 成 数g(x) 推荐单位 用于(n,k) 号 D g(x)=x+1 (即偶校) 2 IEC (9,e) 2 g(x)=x8+x?+x+1 4 IEC (24.16) (40,32) (72,64) 3 g(x)=x16+x12+x5+1 4 IEC (8i+16,8i) (即CCITT-CRC16) i≤4093 IBM/ISO SDLC/HDLC x(x)=x16十x15+x2十1 水电部 〔校献6) 英国西屋 MICRO 411 g(x)=x16+x12+x11+xg十x8+x7+x4 1EC FT3格式 +x+1 纵横奇/偶校 异步模式 横向偶校，纵向算术和（优于前者) 〔文献2) FT1.2 了加上全“1”的陪集码(coset),其目的 这是传输层的规约，它主管着报文的收 在于有利于检出滑步的误码。 /发手续，其主要内容如下。 3.8报文规約 3.8.】链路管理(Link Manageme- 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
年s月 遥 洲 遇 性 9 D C , e c t e d 一D C D ) 的失 效作 为帧 的结束信 息 。 众 节 ( 3 . 6节 ) 所 讲 的 问 题 既 可 能 发 生 在 异步传 输 模式 中 , 一 也可能 发生在 同步传 输 模式 中 , 但 是在S D L C / H D L C 模式 中 己 不 必考 虑 。 二 . 了帧 格式 中 的监 督码 3 . 71 墓 本概 念 监 督 码 ( 或 称 保 护 码 ) 具育检错 与纠错 的功 能 。 在 远 动 系 统 中 , 一 般只 利 易其检 错 功能 。 任何监督 码都不 可能 彻底 消灭不 可检 出 的 错误 图象 。 不 可检 的 错 误 图象 之出现 概率 称 为 残 余误 码 率 (R es id u a l E rro r p ro b a } 。 il i t 了J 。 浅 余 吴码 率 之大 小 与监 督码 的 生 成 多项式有 关 , 一 也与干扰 的特性 有 关 。 所 谓 干 扰特 性是 指 白噪 所 导 致 的 码 元 误 码 · 率 ( B it E r ro r R a te — BER)或 突 发干扰 之 平 均刘 隔周 期及平 均宽 度 。 信 息码 与监 督码 合成 的有 效码组 , 其 值 是 不连续 的 。 有效 码之 间最 小码距 越 大 , 则 保护性 能越 强; 但过大 的码 距将 使冗余位 增 多 , 从而降 低 了有效信息 的传输效 率 。 不 同的监 督码生 成 函数可 以产 生最 小码 距相 同的有效 码组 。 即使在相 同的干 优条件 下 , 最 小码距 相 同的有效码组 , 其残 余误码 率 也 会 由 于生成 函数 之不 同而不 同 。 分析 监 督码生成 函数本 来是 一件复杂豹工作 , 但 近 年来经 过实践 检验 的推荐标 准很 多 。 因此 一般 设计人 员可 以很 方便 地挑 选 。 3 . 7 . 2 值得 向远 动系统推荐的 几 种 生 成 函数 g ( 二 ) ( n , k ) 码 是指 n 比特 的 电码 中 , k 比 特为 信息码 的码 , 其 形式 示于 图11 。 值得 向远 动 系统推荐的几 种生成 函数 g ( x ) 列 于表 2 . 图 12 ( n , k ) 码 所 生成 的 监 督码 往往还 要取 反 , 那是为 表 2 序 { 码 距 … … } 生 成 函 数 g (x) } 1 推 荐 单 位 { 用 于 ( n 、 k ) _ 一 全卫 _ _ _ _ _ } D … … 一 , 一彭士王夕 鲤吧一 — 卜 一 川一些一! 一二翌生一 艺 。 g 〔X , 一 x ‘ + X Z + x + ’ { 4 … ‘E C { ( 24 · ‘6 ) { 1 { … 性 40, ”2 { 一 }—— --一 -- - 一 -- 一一{—…— 卜二竺竺竺一 “ 1 9 ( x ) 一x ‘ “ + X ‘ ’ + X “ + ‘ … 4 { ‘E C { ( 8 ‘+ ‘6 , ”‘, { ( 即 C C IT T 一 C R C , “) 1 … … ‘《 409 3 -- 一… — —}—卜卫擎寥馨一 … ~ 翌些塑里三 4 { 工 ( X ) 一 x ‘ “ + X “ + x ’ + ‘ { ‘ … “、 卜匕 即 { 〔校献 乡〕 - - 一— 一一 — {一一… 一兰暨星一{ 一卫兰些里兰 5 , “( x , 一 , ‘ 6 + x ” + ‘ ’ ‘ + ‘ , + x , + ‘ , + x ‘ { “ … ’E C … FT3格式 - - 一 {一 二望一 - 一一 — {— 一 }——… — 一二一 {些燮塑丝一 一 一——{ 一二 -…— {一 里燮垫一 了 { 横 向偶校 , 纵向算术和 ( 优于前 者 ) } 4 { 〔文献 2 〕 } F T ‘.2 一 一 - 一一一- - - 了 加上 全 “ z ” 的 陪集码 ( co se t ) , 其 目的 在 于有利于检 出 滑步 的误 码 。 3 . 8 报文规 约 这是 传输层 的规约 , 它 主管着 报 文 的收 /发手 续 , 其主 要内容如 下 . 3 . s . x 链 路管理 ( L i n k M a n a gem e-
10 遥测遥控 第10卷第4期 t)在链路内对通信工作模式保持主控作用 既能解释所收到的命令又能生成所要求的响 的节点称为原端(priinary一p),反之， 应。注意，这里讲的不是同步异步那种传输 在链路内执行原端对通信工作模式的控制命 模式，而是表3所示的工作模式。 令之节点称为副端(Secondary一S),它 表3 1、起动传输的工作方式 远 动系统 相应于数传网络的ECMA49标准 1.l,问答制(Polling或order/,reply)与NRM 正常响应模式(Normal Respond Mode), 完全相同，主站发问或发令后，从站方可作 简称NRM〔文献3) 相应的响应或确认 1.2.循环制(Cyclic DaTa Transmission一 近似 CDT)远方端循环不断地将本地数据向中心 异步响应模式(Asynchronous 站传输 ARM Reopond Modc--ARM)副端无 1.3,事件起动制 需自原端收到许可就能起动自己的 对应 远方站在本地发生串件时自动起动对中心站 传送。 的传输 ARM 14 异步平衡模式(Asynchronous Balance Mode-ABM) 这是一种平衡配置，任何一端都是原端与副端 的复合端 2、运行工作的模式 与ECMA-49标准基本对应 2.l,断开模式(DiscennecTed Mode-DM) 这是指副端在逻辑上不联在数据链路上，但仍能接受夹自原端的“置某某模式”(SxyM) 命令。 2,2,请求初始化模式（ReguesT Initializatjon Mode-一RIM) 2.3.初始化状态(Initializatim Mode-一IM) 2.4.运行状态(Operation Mode-OPM) 在远动系统中，如果不要求多种传输起 户的需要，很多系统将这些属性的全部或部 动方式在线兼容，那就没有必要去设置儿种 分规定为由上级站下达命令进行编程。于是 起动模式的联接/断开的管理。但初始化的 这些属性就能由调度员根根需要去设置或修 几个有关模态仍应考虑，这是远动系统微机 改。在这种情况下，远方站上电后或发生过 化以后带来的新问题。一台远方终端一旦上 “飞程序”以后，都应自动进入“请求初始 电或在运行中受到了强千扰发生“飞程序” 化模态（RIM)”。当它收到任何有效的呼 以后，都将自动进入复位状态。如果该远方 叫令时，均将自己的(RIM)状态报告上 终端所监视的参数的属性都是写在ROM里 去，直到接到初始化命令，进入初始化(IM) 的，当然可以自动重投入。所谓参数的属性 状态为止。在收到“初始化完毕”的信息 (attributes）系指每个监测对象的投入/ 后，才转入运行状态。有初始化请求的状态 退出、变标系数、始值、上下限阈值、死 转移关系示于图12。 区阈限、巡回周期、滤波系数等等。为了用 3.8.2自动流控制 C1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
遥 侧 遥 控 第 10 卷第4期 nt ) 在 链路 内对通 信工 作模式 保持 主控 作用 既能 解释 所收 到的 命令 又能生 成所 要求 的 响 的 节 点称为原 端 ( p r i n a r丁— p) 。 反 之 , 应 。 注 意 , 这里讲 的不是同步 异步那 种传输 在 链路 内执 行原 端对 通信工 作模式 的控制 命 模式 , 而是 表 3所 示的 工 作模式 。 令 之节 点称 为副端(S eeo n d a ‘y — s) , 它 表 3 1 、 起动传 输的工作 方式 远 动 系 统 相应于数传网络 的 E C M A 49 标 准 1 · 1 · 问答制 ( P o lling或 o rd er / rep ly ) 与N R M 完全相同 , 主站发问或发令后 , 从站方可作 相 应的响应或确认 1 . 2 . 循 环制 ( C yeli e D aT a T ransm issi on一 C D T )远方 端循环不断地将 本地数据向 中心 站传输 . , . 3 . 事件起动制 远方站在本地发生事件 时自动起动对 中心站 的传输 1 . 4 . 正常响应模 式( N o r m a l R esp o n d M o d e ) , 简称N R M 〔文献 3 〕 近 似 A R M 异 步响应 模式( A s了n e h r o n o u s R e o p o n d M o d e一A R M )副端 无 需 自原端收 到许可就能起动 自己 的 传送 。 ( A s y n e h r o n o u s B a l a n e e 配置 , 任何一 端都是原端与副端 2 、 运行工作的模式 与 E C M A 一 49 标准基本对 应 2 · l · 断开模 式 ( D iseenn eeT ed M od e一D M ) 这是指副端在逻辑上不联在数据链路 上 , 但仍能接受来 自原端 的 “ 置某某模式 ” ( S x y M ) 命 令 . 2 · 2 · 请 求初始化模式 ( R e gu e s T I n itia li z a t j o n M o d e一R IM ) 2 · 3 · 初始化 状态 ( In itia li zatim M od e一IM ) 2 . 4 . 运 行状态 ( o p eratio n M od e一O P M ) 在远 动系 统中 , 如果不要求多 种传输起 动方 式在 线兼容 , 那 就没有必要去设置 几 种 起动模式 的联 接/断开 的管理 。 但初始 化 的 几个有关模 态仍应 考虑 , 这是远 动系 统微 机 化 以后带来 的 新问题 。 一 台远方终 端一 旦 上 电或 在运 行 中受到 了强 干扰发 生 “ 飞 程序 ” 以 后 , 都将 自动进入复位 状态 。 如果该 远 方 终 端所监视 的参数 的属 性都是 写在 R O M 里 的 , 当然 可 以 自动 重投入 。 所 谓参 数的属 性 ( at tr ibu te s ) 系 指每个 监 测对象 的 投 入 / 退出 、 变标 系数 、 始值 、 上 /下限 阂值 、 死 区 阂 限 、 巡 回周期 、 滤 波系 数等等 。 为 了用 户的 需要 , 很 多系 统将这些属性 的全部或 部 分 规定 为 由上级 站 下达命令进行 编程 。 于 是 这 些属性 就能 由调度 员根根 需要 去设 置或 修 改 。 在 这 种情况 下 , 远方 站上 电后 或发 生过 “ 飞 程序 ” 以后 , 都应 自动进 入 “ 请求初始 化模 态 ( R IM ) ” 。 当它收 到任 何 有效 的呼 叫令 时 , 均将 自己 的 ( R IM ) 状 态 报 告 上 去 , 直到 接到 初 始 化命 令 , 进入 初始 化 (IM ) 状态 为止 。 在 收到 “ 初始化 完毕 ” 的 信 息 后 , 才转入 运 行状 态 。 有初始 化请求 的状 态 转移 关系 示于 图12 . 3 · 8 · 2 自动流 控制
