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同傳統電網相比，智能電網涵蓋的信息種類更加全面，其建設的目的為利用先進的信息技術改變現有的不規范的能源利用體系，從而使電網體系的能源效率達到最大化。基于此，在了解智能電網通信要求的基礎上，積極探討和研究其通信技術標準，已成為電力領域和信息通信領域的關鍵工作。

一、智能電網的通信要求

智能電網的通信要求可從新標準的制定、既有通信標準的修改和加大通信標準的執行力度三方面進行考慮。首先，相較于傳統形式下的電網，智能電網涉及的信息種類也大幅增加，其建設的諸多內容均是當前通信標準所未提及的，例如，加強充電站的建設以滿足電動汽車的使用需求，推動電力能源的廣泛應用；智能家居安防系統的建設以滿足家庭環境的安全需求等。因此，有必要也必須針對當前智能電網的構建需求，制定新的通信標準[1]。其次，加大對現有通信標準的修訂力度，進而使其能夠較好地滿足智能電網建設過程中的新需求，促進新舊通信標準的相互協調。最后，對于已經制定和頒布的國家智能電網通信標準，各相關部門需要積極采用，盡可能地避免私有通信協議在智能電網通信中的應用，以免對智能電網的建設和電網系統安全帶來不利影響。

二、構建智能電網通信技術標準的相關建議

2.1構建原則

智能電網通信技術標準的構建原則主要包括以下幾方面：首先，需要以既有通信標準作為新通信標準開發的基礎。對現階段電力系統通信標準進行分析可知，其大都經過了長期的開發和驗證，且在各項工程實踐中的應用也較為成熟。為進一步改變現有能源利用體系，可將可再生能源接入到電動汽車以及智能家居和電網系統當中，從而使智能電網的應用領域得到良好拓展，同時，加強對通信內容和相關數據信息的保護，確保網絡通信的安全[2]。

2.2構建方案

2.2.1發電環節方案智能電網通信技術標準在發電環節的構建方案可從分布式能源和水電廠監控兩方面進行考慮。在分布式能源方面，可選取IEC61850-7-420作為其通信標準，對分布式能源對象模型進行分枝可知，其主要包括了原動機與儲能設備兩類結構設備，其中，原動機類設備主要包括了光伏系統、燃料電池以及風力、柴油發電機和微渦輪等；而儲能設備則主要有電池、抽水、飛輪以及超導磁能量儲能等。之所以選擇IEC61850-7-420作為分布式能源的通信標準主要是因為其針對分布式能源的各類設備定義了多種數據模型，例如，光伏、電池、熱電混合等各類邏輯節點[3]。基于此，IEC61850-7-420分布式能源通信標準便可在對分布式能源通信進行合理規范的同時，提高各類設備的通信效率。在水電廠監控系統方面，選取IEC61850-7-410作為其通信標準，此標準不僅對水電廠自身的電氣功能以及設備的機械功能進行了定義，而且還針對各類監控設備與生產設備的水電功能與傳感器做出了明確定義，故可以較好的滿足水電廠監控設備的各類需求，確保水電廠得以正常、安全運轉。2.2.2變電站環節方案智能電網通信技術標準在變電站環節的構建方案。在變電站自動化方面，可選取IEC61850僅需作為其自動化系統的通信標準，此通信標準對變電站的數據模型以及工程、設備配置和通信服務均做出了明確定義，且能夠對不同廠家所生產的設備協調操作予以良好的支持。在配電方面，對既有的配電自動化通信標準IEC61334進行分析可知，其雖然能夠對電力載波技術予以良好支持，但由于電力載波技術本身的集約化發展，IEC通信標準以難以對當前電力載波技術予以良好的支持。因此，選取具有較多工程實踐經驗的IEC61850作為配電自動化系統的主要通信標準，以確保電力載波技術能夠得到良好應用。

三、結論

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【論文摘要】：在許多基于單片機的應用系統中，系統需要實現遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點，是一種較為常用的通信方式。

在許多基于單片機的應用系統中，系統需要實現遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點，是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通訊方案，主要應用于近距離的無線數據傳輸，也有用于近距離無線網絡接入。從早期的IRDA規范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），紅外線接口的速度不斷提高，使用紅外線接口和電腦通信的信息設備也越來越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進行通訊，由于它的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以只適合于短距離無線通訊的場合，進行"點對點"的直線數據傳輸，因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。

1. 紅外通信的基本原理

紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制（PPM）兩種方法。

簡而言之，紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。

2. 紅外通訊技術的特點

紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持：

⑴ 通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發;

⑵ 主要是用來取代點對點的線纜連接；

⑶ 新的通訊標準兼容早期的通訊標準；

⑷ 小角度（30度錐角以內），短距離，點對點直線數據傳輸，保密性強；

⑸ 傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術已經。

3. 紅外數據通訊技術的用途

紅外通訊技術常被應用在下列設備中：

⑴ 筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦；

⑵ 打印機、鍵盤鼠標等計算機外圍設備；

⑶ 電話機、移動電話、尋呼機；

⑷ 數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表；

⑸ 工業設備和醫療設備；

⑹ 網絡接入設備，如調制解調器。

4. 紅外數據通訊技術的缺點

⑴ 通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷;

⑵ 目前廣泛使用的SIR標準通訊速率較低（115.2kbit/s）;

⑶ 紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸，功能單一，擴展性差。

5. 紅外通信技術對計算機技術的沖擊

紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術和產品遭淘汰，包括歷史悠久的調制解調器。預計，執行紅外通信標準即可將所有的局域網(LAN)的數據率提高到10Mb/s。

紅外通信標準規定的發射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前，惠普移動計算分公司正在開發內置式端口，所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶，可以把計算機放在電話機的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數字式的，故不需要調制解調器。

紅外通信標準的廣泛兼容性可為PC設計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式，如掌上計算機、筆記本計算機、個人數字助理設備和桌面計算機之間的文件交換；在計算機裝置之間傳送數據以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。

6. 紅外通信技術開辟數據通信的未來

目前，符合紅外通信標準要求的個人數字數據助理設備、筆記本計算機和打印機已推向市場，然而紅外通信技術的潛力將通過個人通信系統(PCS)和全球移動通信系統(GSM)網絡的建立而充分顯示出來。由于紅外連接本身是數字式的，所以在筆記本計算機中不需要調制解調器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽，可插入新式PCS數據卡。PCS數據卡配電話使用，建立和保持對無線PCS系統的連接；擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統和筆記本計算機之間容易實現無線通信。由于PCS、數字電話系統和筆記本計算機之間的連接是通過標準的紅外端口實現的， 所以PCS數字電話系統可在任何一種PC機上使用， 包括各種新潮筆記本計算機以及手持式計算機，以提供紅外數據通信。而且，由于該系統不要求在計算機中使用調制解調器，所以過去不可能維持高性能PC卡調制解調器運行所需電壓的手持式計算機，現在也能以無線方式進行通信。紅外通信標準的開發者還在設想在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機，在這些地方，掌上計算機用戶可以利用這些外設而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機) 也可以采用紅外接口裝置。

預計在不久的將來，紅外技術將在通信領域得到普遍應用，數字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術。紅外技術的推廣意味著膝上計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強，故國外軍事通信機構歷來重視這一技術的開發和應用。這一技術在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構、邊海防的端對端通信中將發揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對計算機技術產生沖擊，對未來數據通信產生重大影響。

參考文獻

[1] 蔣俊峰. 基于單片機的紅外通訊設計[J]. 電子設計應用， 2003， 11.

[2] 曾慶立. 遠距離紅外通訊接口的硬件設計與使用[J]. 吉首大學學報(自然科學版)， 2001， 4.

[3] 鄧澤平. 一種多用途電度表的紅外通訊問題[J]. 湖南電力， 2003， 4.

[4] 朱磊， 郭華北， 朱建. 單片機89C52在多功能電度表中的應用研究[J]. 山東科技大學學報(自然科學版)， 2003， 2.

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(網經社訊)中國通信標準化協會（CCSA）正式《云化虛擬現實總體技術研究白皮書》，首次全面闡述了云化虛擬現實（Cloud Virtual Reality， Cloud VR）技術體系。該白皮書作為CCSA在虛擬現實行業技術標準制定工作的關鍵成果，由中國信息通信研究院（簡稱信通院）與華為牽頭、多家產業界伙伴共同參與撰寫，旨在為Cloud VR行業的研究與落地、創新與發展，以及產業伙伴間的互聯互通提供技術參考與支撐，將切實推動我國虛擬現實產業的健康快速發展。

Cloud VR將內容上云、渲染上云，憑借降低消費成本、提升用戶體驗、普及商業場景和保護內容版權等顯著優勢，成為VR產業自主選擇的規?；l展之路。 “虛擬現實產業正處在發展初期階段，全球范圍內仍缺少能夠引領行業的規范標準。我們要匯聚全產業鏈的集體智慧，同時與各垂直行業深入探討，共同制定云化虛擬現實技術的標準體系，為產業技術演進指明方向?！敝袊ㄐ艠藴驶瘏f會副理事長代曉慧說道。

此次，《云化虛擬現實總體技術研究白皮書》的，將成為Cloud VR技術標準化進程中的重要里程碑。該白皮書首次定義了Cloud VR總體技術架構，明確了云端業務平臺、網絡、終端三大層次的詳細分工及協同方式；詳細梳理了Cloud VR總體關鍵技術，包括視頻傳輸方案和實時云渲染方案等，奠定了云、管、端技術規范化的基礎。白皮書以體驗提升為主線，詳細分析Cloud VR業務對云、管、端的技術需求，并提供了整體技術解決方案，可有效支撐Cloud VR業務的部署落地。同時跟蹤和研究了國內外VR技術發展趨勢，給出Cloud VR各關鍵技術的發展預判，對我國Cloud VR產業的可持續性發展提出價值建議。

《云化虛擬現實總體技術研究白皮書》的有助于將VR產業中的一座座孤島形成有規范、有標準的產業鏈。華為VR OpenLab產業合作計劃成立一年以來，一直致力于推進Cloud VR規模商用與產業繁榮，已經在核心技術、解決方案、商業場景、商業模式等領域取得了突破性進展，后續將繼續努力推進產業標準化建設，開拓一個集約運營、規模發展的Cloud VR時代。

（來源：CCSA 編選：電子商務研究中心）

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為了解決各種無線網絡設備互連的問題，IEEE推出了IEEE802.11無線協議標注。目前802.11主要有802.11b、802.11a、802.11g三個標準。最開始推出的是802.11b，它的傳輸速度為11MB／s，因為它的連接速度比較低，隨后推出了802.11a標準，它的連接速度可達54MB／s。但由于兩者不互相兼容，致使一些早已購買802.11b標準的無線網絡設備在新的802.11a網絡中不能用，所以IEEE又正式推出了完全兼容802.11b標準且與802.11a速率上兼容的802.11g標準，這樣通過802.11g，原有的802.11b和802.11a兩種標準的設備就可以在同一網絡中使用。

IEEE802.11g比現在通用的802.11b速度要快出5倍，并且與802.11完全兼容，在選購設備時建議弄清是否支持該協議標準。

最新推出的802.11n標準傳輸速率增加至108Mbps以上，最高速率可達320Mbps 。802.11n協議為雙頻工作模式(包含2.4GHz和5GHz兩個工作頻段)。這樣11n保障了與以往的802.11a b、g標準兼容。

802.11i是無線局域網的重要標準，也稱為Wi-Fi保護訪問，它是一個存取與傳輸安全機制，由于在此標準未定案前，WI-FI聯盟已經先行暫代地提出比WEP（Wired Equivalent Privacy）更高防護力的WPA（WI-FI Protected Access）,因此802.11i也被稱為WPA2。WPA使用當時密鑰集成協議進行加密，其運算法則與WEP一樣，但創建密鑰的方法不同。

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關鍵詞：工業級以太網 現場總線 環境與設備監控系統

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A

環境與設備監控系統（BAS）主要用于對地鐵各車站、區間的機電設備（包括通風設備、空調設備、給排水設備、照明設備、自動扶梯、電梯等）進行集中監控和管理，達到滿足環境調控和節能控制的目的；當出現火災時，BAS根據火災自動報警系統（FAS）的聯動指令將各機電設備轉換為緊急運行模式，從而幫助人員疏散和進行滅火工作。

一、地鐵BAS總體構成

為適應地鐵的實際運營需求，BAS一般采用兩級管理、三級控制的總體架構，即控制中心、車站（車輛段、停車場）兩級管理，控制中心、車站（車輛段、停車場）、就地級三級控制模式。

隨著地鐵綜合監控系統的產生和快速發展，除少數城市外，地鐵車站BAS一般不再單獨設置，而是集成至綜合監控系統。中央級、車站級、主干網、維修管理系統的設備及功能均由綜合監控系統統一考慮。

系統構成方案如下圖所示：

因此，BAS的設置重點主要在于現場級，而現場組網方案又是BAS現場級設置的重要內容，鑒于此，本文對BAS現場組網方式及發展趨勢做出如下探討。

二、地鐵BAS現場級組網方案

1、地鐵BAS現場級設備設置

地鐵車站一般分為地面車站和地下車站兩種類型，其現場級設備設置如下：

地鐵車站風、水、電等機電設備集中分布在車站兩端，因而，作為上述對象的監控裝置，BAS一般在兩端環控電控室各設置一套冗余PLC控制器，在監控對象附近設置模塊箱，內置遠程I/O、通信轉換等設備。監控信息通過遠程I/O、通信轉換模塊等設備上傳至冗余PLC，并最終匯聚至車站控制室一端冗余PLC，從而實現對整個車站機電設施的集中監控。

2、地鐵車站BAS現場網絡方案

地鐵車站BAS現場網絡主要用于連接冗余PLC與遠程I/O、接口模塊，進而完成監控信息的采集和控制命令下發，由此，現場網絡的形式結構、通信標準、傳輸速率必須適應這一功能需求。目前，國內地鐵車站BAS現場通信網絡主要有如下三種方案：

（1）冗余總線網絡方案

車站兩端冗余PLC之間，PLC與遠程I/O、接口模塊之間均采用冗余現場總線連接，具體結構如下圖所示。

圖示：冗余總線網絡方案示意圖

冗余總線組網方案結構簡單，系統可靠性高，應用成熟，在全國各地廣泛應用，但同時，本方案存在如下兩個問題：

通信標準不統一

由于通信網絡采用現場總線，其標準性化低，兩廠商之間設備共用困難。

通信速率較低

受總線協議的限制，本方案通信傳輸速率一般在19.6k~5M之間。對于車站兩端PLC之間的數據傳輸，低速率會影響系統的實時響應性。

（2）全以太網方案

車站兩端冗余PLC之間以及PLC與遠程I/O、接口模塊之間均采用環形以太網連接，并采用光纖作為傳輸介質，系統具體構成如下圖所示。

圖示：全以太網方案

本方案采用工業級以太網作為現場級通信網絡，傳輸介質采用光纜，其優點是通信距離長，數據傳輸速率高（10M/100M），且以太網通信網絡的標準化是無可比擬，該網絡形式是未來網絡的發展方向。但是在目前情況下，很多供貨商提供的遠程I/O和接口模塊需要增加交換機或交換模塊才能接入以太網絡，增加了網絡結構的復雜性和設備投資。

（3）以太網+現場總線方案

車站兩端冗余PLC之間采用環形以太網連接，并采用光纖作為傳輸介質；PLC與遠程I/O之間采用現場總線連接，系統具體構成如下圖所示。

.圖示：以太網+現場總線方案

本方案的結構形式充分適應了地下車站BAS現場級設備的設置特點。車站兩端PLC之間數據傳輸距離遠、數據量較大，因此采用光纖環形以太網，不但提高了數據傳輸速率，也利用光傳輸保證了通信可靠性；車站PLC與遠程I/O、接口模塊之間數據傳輸量小，接入點多，采用現場總線避免了增加以太網與現場總線的轉換，降低了設備投資和網絡結構的復雜性。

本方案也的不足之處是通信網絡結構復雜，需要設置交換機或交換模塊設備，投資較現場總線方案大。

三、網絡方案的選擇

地鐵車站通信網絡的功能需求是：車站兩端PLC之間傳輸距離遠、數據傳輸量大，需要有快速、安全、可靠的數據通信網絡；車站PLC與遠程I/O、接口模塊之間傳輸距離相對較短，但由于設備多、靠近前端現場，需要有較高的安全、可靠性和方便接入。

對于方案一，由于目前遠程I/O、接口模塊多提供不同的現場總線接口，因此可以很好的解決底層網絡接入，對于上層網絡，因部分總線通信速率過低，因此不適合。在目前現場設備通信接口條件下，采用本方案可行，且有著一定的優勢，但是必須嚴格控制總線標準及其通信速率。

對于方案二，由于以太網的標準化及其較好的通信速率，對于PLC之間的網絡通信非常適合，但是由于現場設備不能直接提供以太網接口的情況較多，因此還需要增加交換機或交換模塊，增加了設備投資。在目前情況下，采用本方案可行，但是投資會有所增加。

對于方案三，其結合了方案一、二的優勢，在PLC之間采用工業級以太網傳輸數據，以提高傳輸速度，而底層仍采用現場總線，避免過多的中間轉換和交換機設備投資，但是本方案網絡結構復雜，工程投資較高。在目前情況下，采用本方案可行，但是網絡復雜，不利于維護管理。

總之，上述三種方案均在地鐵有過較成熟應用，均為可行方案，具體應用還需結合設備招標統籌考慮。

四、網絡發展趨勢

隨著網絡技術的發展和以太網在工業環境中的廣泛應用，BAS的眾多供貨商都在積極開發具備以太網通信標準的產品設備。未來，以太網憑借其優異的標準化和高速通信速率，必將成為工業環境中的重要網絡形式。反觀現場總線，因廠商各自的利益和初始發展的無序，其標準化工作最終告以失敗。由此，我們可以預見，未來地鐵BAS現場級網絡必將以工業以太網作為主要網絡形式，從而提高網絡的標準化和實時性。

參考文獻

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【關鍵詞】物聯網 智能家居 標準化 無線通信技術

1 國內標準化現狀

我國政府對智能家居產業的重視程度逐步提高,工業和信息化部、發展和改革委員會、科技部已將家庭網絡列為未來中國高新技術發展領域的重點方向之一。而早在政策升溫之前,國內一些有產業前瞻性的企業已經在家庭網絡的技術研究、標準制定、產業推進等方面加大了投入力度,力圖在產業規?；罢碱I市場先機。智能家居關聯的技術、產業眾多,而統一的技術標準體系可以理順關系,為產業的發展提供規范和引導,利于實現產品的互操作和產業規?；?。經過幾年的發展,中國已經在電子、通信、建筑業、家電等幾個領域出臺了首批結合中國產業基礎、針對中國市場需求的智能家居標準。

(1)電子信息領域

智能家居是傳統電子信息產業發展的驅動力之一,它的應用推廣是產業升級換代的一個環節。因此,原國家信息產業部(現國家工業和信息化部)在家庭網絡標準領域首當其沖,先后組建了“信息產業部家庭網絡標準工作組”和“資源共享、協同服務標準工作組(IGRS)”等兩個部直屬標準工作組,并成立了“數字電視接收設備與家庭網絡平臺接口標準”工作組,該工作組以海爾集團為組長單位,其目的是制定家庭網絡系統平臺標準,共同開發擁有自主知識產權的相關標準規范。2004年7月26日,海爾集團聯合其他六家致力于中國家庭網絡產業的企業發起組建了“e家佳聯盟”。這些組織聯盟單位在消費電子和信息設備同時開展技術攻關與標準研究,并于2005年了“信息產業部家庭網絡標準工作組” 、“資源共享、協同服務標準工作組(IGRS)”、“e家佳聯盟”提出的標準,列舉如下:

SJ/T11311-2005 《信息設備資源共享協同服務 第4部分:設備驗證》;

SJ/T11313-2005 《家庭主網接口一致性測試規范》;

SJ/T11315-2005 《家庭控制子網接口一致性測試規范》;

SJ/T11316-2005 《家庭網絡系統體系結構及參考模型》。

基于上述標準,中國電子技術標準化研究所積極組織相關國內企業在IEC/TC100提交了家庭多媒體網關規范(現已進入CD階段),在ISO/IEC/JTC1/SC25提交了閃聯系列技術標準(現已進入FCD或CD階段)。

國內企業力圖通過國際標準化的方式,實現中國自主技術的國際化,爭奪技術標準制高點,同時為自主標準與國際技術標準的兼容和融合提供可操作的平臺。

(2)通信領域

在電信業,智能家居可作為電信網絡的延伸,將高速數據業務引入家庭內部,構建服務于電信業務的終端網絡,有利于豐富電信業務模式,帶來更多的商業利潤,因此它被電信業當作未來發展的重點業務之一。

2005年,中國通信標準化協會組建了家庭網絡特別工作組,研究基于電信網絡的家庭網絡技術標準。原信息產業部于2006年頒布了首批2個標準:

YD/T 1449.1-2006 《基于公用電信網的寬帶客戶網絡設備技術要求 第1部分:網關》;

YD/T 1448-2006 《基于公用電信網的寬帶客戶網絡總體技術要求》。

上述2個標準初步解決了家庭網絡的電信網關與電信網絡的銜接問題。

隨著3G的開展,與第三代通信網絡有關的IPv6也成為推動智能家居發展的重要標準內容,目前,中國IPv6標準化工作已經啟動。首批列入標準制定的內容包括IPv6基本協議、IPv6網絡總體要求、鄰居發現、無狀態地址配置、移動IPv6、路由協議OSPF和BGP4等。以后將分批陸續制定相關的中國IPv6標準。3GPP已與IETF合作制定出與IPv6相關的移動通信標準。中國作為3GPP的主要參加方之一,正提出與輕量級IPv6相關的移動通信標準。

(3)建筑與社區信息化領域

據國家標準化管理委員會要求,2003年,國家建設部牽頭成立了《建筑及住宅社區數字化技術應用》國家標準編制委員會,負責起草用于社區物業管理、建筑與家庭的安防、報警、三表等系統的標準化工作。國家標準化管理委員會于2006年頒布了由國家建設部制定的《建筑及居住區數字化技術應用》系列國家標準,包括四個子標準:

GB/T 20299.1-2006《建筑及居住區數字化技術應用第1部分:系統通用要求》

GB/T 20299.2-2006《建筑及居住區數字化技術應用第2部分:檢測驗收》

GB/T 20299.3-2006《建筑及居住區數字化技術應用第3部分:物業管理》

GB/T 20299.4-2006《建筑及居住區數字化技術應用第4部分:控制網絡通信協議應用要求》

2008年4月,全國智能建筑及居住區數字化標準化技術委員會(SAC/TC426)”獲得國家標準委員會的正式批復(國標委綜合【2008】108號)。其工作領域與國際標準化組織ISO/TC205 WG3建筑物環境設計技術委員會建筑物控制系統設計工作組相關聯,主要負責全國智能建筑及居住區數字化標準化的技術工作,包括智能建筑及居住區數字化技術、標準制修訂,相關產品檢測、認證等。2009年6月6日技術委員會(SAC/TC426)正式成立,并在京召開了成立暨第一次工作會議。技術委員會主要負責智能建筑物數字化系統領域國家標準的制修訂工作。

(4)家電行業

家電產業特別是傳統白色家電行業對于家庭網絡應用同樣存在自身需求。為了能夠將通信體制落實到家電終端,在中國家用電器研究院于2006年成立了標準工作組,負責起草用于白色家電的網絡家電控制規范。

國家發展和改革委員會于2006年頒布了由中國家用電器研究院制定的QB/T2836-2006《網絡家電通用要求》。該標準解決了白色消費電子產品中的網絡家電終端產品內部與家庭網絡接口的技術要求,其技術標準也部分支持了信息產業部頒布的家庭網絡標準技術標準。

(5)中國家庭網絡標準的未來走向

從已頒布的標準來看,中國電子信息產業在家庭網絡技術標準化進程中一直是一支重要的主導力量,電子信息產業發展的速度和活躍性使之有可能影響中國家庭網絡產業發展的方向。通過幾年的推進,在完善已有技術體系的基礎上,電子信息領域率先提出了國家標準制定計劃,力圖促進在更多的行業使用已有技術體制,推動多行業共進的局面。2007年12月,國家標準化管理委員會批準了由“信息產業部家庭網絡標準工作組”和“資源共享、協同服務標準工作組(IGRS)”骨干單位提出國家標準立項計劃共19項(略)。

因電信領域網絡側設備、協議還需要不斷完善,尤其是物聯網的發展給智能家居帶來新的內容,因此近期基于物聯網的智能家居還需要進一步開展標準化工作。

2 國外標準化現狀

智能家居的國際標準還缺乏完整的體系,而且智能家居的不同環節都有多種標準共存,如家庭網絡、綜合布線、通信技術等方面都存在此類現象。

(1)家庭網絡

關于智能家居的國際標準,目前主要集中在家庭網絡方面,家庭網絡的國際標準目前是多種并存,如HAVi、DLNA、HomePlug、ECHONET、HomePNA、PLC等協議。各家標準還存在需統一的問題。

1998年5月,松下、索尼、夏普、東芝以及飛利浦等8家公司成立標準制訂團體HAVi推動協議會,將電視機、錄像機以及大容量硬盤等視聽家電通過IEEE1394接駁到網絡上,并通過各個家電網絡進行遠程操作以及收發動態圖像數據的技術,2000年1月份公布了該標準的正式版本1.0。

HomePlug是美國家庭插電聯盟(HomePlug Powerline Alliance)的電線通訊標準接口之一,該標準由近50家公司共同制定,現時版本為1.0,其技術規格可把多組設備透過供應電源的電線互相聯系,而經HomePlug認證的產品可應用在個人電腦或支援以太網、USB及802.11的設備。

HomePNA是HomePhonelineNetworkAlliance,家庭電話線網絡聯盟的簡稱,該聯盟是一個非盈利性組織,致力于協調采用統一標準,統一電話線網絡的工業標準。該聯盟在1998由11個公司(包括3com、AMD、IBM等)共同建立,如今已有100多個公司加入,涉及的領域包括:網絡、電信、電腦硬件及其他電子工業。HomePNA接入方式是眾多家庭網絡接入方式競爭方案之一。HomePNA3.0于2005年5月被國際電聯(ITU-T)接受成為國際標準(G.9954)。

(2)綜合布線及總線技術

智能家居還涉及到綜合布線等技術內容,在綜合布線技術標準中,ITU了G.hn通用標準,涵蓋家庭電力線網絡、電話線和同軸電纜等基礎設施。此標準將允許每秒1GB的速度。而同軸電纜多媒體聯盟(MoCA)和HomePlug電力線聯盟也提出相應的標準,目前在此層面上的標準還缺乏統一。

現場總線控制技術是智能家居中控制技術的重要應用,具有數字處理和雙向高速通訊的能力,分散控制,網絡規模大且具有高度的穩定性。目前世界上現場總線的標準有200多個,有很多應用于建筑物的總線技術,它們中大多數是某個具體應用的解決方案。當前國際上具有代表性的現場總線技術與產品有FF總線、PROFI 總線、LON總線、BAC net、CAN 總線、INTER 總線和CC Link總線等。在智能家居領域常見的現場總線標準有:LonWorks、EIB、BACNET、CAN、PROFIBUS、CEBUS、APBus、X10等。LonWorks為80年代美國Echelon公司所提倡,并由世界各地LonMark協會的推動,由于其技術的先進性獲得廣泛支持,LonWorks總線已成為美國國家標準。

(3)無線通信技術

智能家居環境下,涉及到無線通信技術實現家居各個元素之間的互聯及互通,目前適于智能家居的技術主要有802.11系列、Bluetooth、Home RF、M2M等多種方案。

802.11b技術,是IEEE的無線局域網標準,目前802.11b、g標準已經完善,802.11n和UWB標準正在審定中。WLAN以其移動性和便捷性受到各方的青睞,尤其是基于OFMA和MIMO技術的802.11n的出現使之成為大眾所期望的終極互聯技術。經過多年的技術討論,802.11n的draft4.0已經通過,困擾11n的標準問題和互通問題也有望得到徹底解決。802.11n技術能帶來高達600Mbps的理論帶寬以及更高的無線覆蓋能力,使得無線承載多媒體應用,尤其是視頻媒體成為可能。當然作為一種無線技術,在家庭應用時受限于功率以及家庭建筑的影響,仍然不可避免地存在覆蓋問題以及在傳輸質量上無法達到有線傳輸的效果等問題。

藍牙技術是一種廉價的、低功能的無線網絡技術,用戶可以控制10m之內的藍牙設備。工作在2.4GHz頻段,數據速率為1Mbps。

HomeRF工作組是由美國家用射頻委員會于1997年成立的,其主要工作任務是為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數據通信網。它推出HomeRF的標準集成了語音和數據傳送技術,工作頻段為10GHz,數據傳輸速率達到100Mbit/s,在WLAN的安全性方面主要考慮訪問控制和加密技術。HomeRF是對現有無線通信標準的綜合和改進:當進行數據通信時,采用IEEE 802.11規范中的TCP/IP傳輸協議;當進行語音通信時,則采用數字增強型無繩通信標準。該標準與802.11b不兼容,占據了與802.11b和Bluetooth相同的2.4GHz頻率段,應用范圍主要是在家庭網絡中使用。

M2M是智能家居結合移動通信網絡的無線通信技術,越來越受到電信運營商的重視,3GPP在M2M標準制定方面已經開展了大量工作,3GPP SA1工作組在2005年9月開始就針對M2M進行了研究,到2007年底完成了研究報告:TR 22.868《Facilitating M2M Communication in GSM and UMTS 》,并在2008年5月開始了TS階段的工作:TS 22.368 《Network improvement for MTC 》(NIMTC),3GPP SA3工作組在2007年9月成立了WI:TR 33.812 《Study on Remote management of USIM application on M2M Equipment 》研究UICC應用遠程管理的安全問題,包括分析安全威脅以及定義安全需求。ITU-T、ETSI、ISO/IEC主要從整體架構方面開展包括SG13的USN網絡的需求和架構設計,ETSI M2M TC的M2M需求和功能架構以及ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN的SN研究報告的研究。

(4)智能建筑及多媒體

在智能建筑領域專門針對智能建筑的總線和通信協議,主要有美國的BACnet和CEBus、歐洲的EIB等。樓宇自動控制網絡數據通信協議BACnet由美國供熱、制冷與空調工程師協會組織的標準項目委員會于1995年6月正式通過制定。標準編號為ANSI/ASHRAE Standard 135-1995,同年12月正式成為美國國家標準,并得到歐盟標準委員會的承認,成為歐盟標準草案。2000年1月ISO/TC205委員會的15個國家(中國、法國、日本、英國、美國等)的代表一致通過決議,將BACnet作為“委員會草案”進行廣泛評議,適當修改后列為“國際標準化草案”,最后成為國際標準。

國際電工委員會音頻、視頻、多媒體系統和設備分技術委員會(IEC/TC100)與ITU等國際組織和廠商進行聯絡,在網絡側的內容管理與維護、終端側的機頂盒(或多媒體終端)軟硬件設計、接口、人機交互界面等開展合作,IEC/TC100針對網絡多媒體的標準化工作也在穩步推進。IEC/TC100的TA11(多媒體信息質量,Quality of Multimedia Information)已開展PWI61966第十部分網絡彩色圖像質量評估和第11部分網絡視頻質量評估等標準的編制工作。IEC/TC100的AES(Audio Engineering Society)和SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers)在家庭多媒體國際標準中具有較大的影響力。

3 標準化小結及發展建議

物聯網作為國家戰略性新興產業的重要部分,智能家居作為物聯網的重要應用得到政府的支持,由于智能家居和物聯網涉及的行業較為廣泛,各行業之間、用戶之間有較強的相對獨立性,使得基于物聯網的智能家居在現有的架構下,沒有統一的標準可以遵循,終端和網絡配合欠佳、重復開發現象嚴重、行業用戶開發和維護成本居高不下、各類應用無法有效管理、服務質量無保證等問題,這在一定程度上制約了智能家居的快速推廣和規?；l展。

智能家居系統的可集成性是建立在系統的開放性基礎之上的,這就要求系統所采用的協議必須有廣泛的產品支持,單一廠商的子系統不能構成智能家居系統。

關于智能家居的標準問題,在國際上也沒有統一,目前也只是在個別領域方面有些規范。例如消費電子產品的CEB行業標準、lonwork的工業標準和EIB的低壓電氣的安裝標準等。國內剛開始是獨立功能的產品,所以在自成小體系中各有自定義的標準(國外標準的變異)。家庭網絡標準繁多,如UPNP、DLNA、UOPF、ECHONET、HomePNA、PLC等協議。在原信息產業部的主持下制定和了“e家佳”和IGRS兩個與智能家居有關的標準,但也不完善。局域網絡(TCP/IP)和輕量級IPv6是未來的智能家居主要的通訊協議,與常規的網絡標準基本統一。

當前,由于技術標準目前還難以統一,電信運營商、智能家居設備制造企業、應用開發商、業務集成商、智能小區開發商等一系列商家的配合還尚需時日;另一方面,用戶現階段也有不同的實際功能需求等因素。因此,對于分步實現、個體住宅,也不必等待統一的技術標準,可以先行一步。采用標準與非標準并舉方式,更符合千差萬別的市場實際,更有利于啟動市場。

但在國家層面,從規范市場和可持續發展的角度,標準的制定至關重要,可以從以下幾個方面制定技術標準:

智能家居傳感器終端接口標準;

智能家居通信協議標準;

智能家居系統架構標準;

智能家居集中控制技術標準;

智能家居業務提供平臺技術標準。

參考文獻

[1] Chong and Kumar. Sensor Networks: Evolution,Opportunities,and Challenges[C]. Proceedings of the IEEE,2003,91(8).

[2] ITU Internet Reports. The Internet of Things[R]. 2005.

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關鍵詞：ZIGBEE技術；協議棧；路由；路由接入

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）18-4208-04

Zigbee技術是一種新興的低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本、易應用的短距離雙向無線通信技術[1-3]。它是一種介于無線標記技術和藍牙技術之間的技術方案，主要應用于短距離的無線連接[3]。Zigbee作為新興的短距離無線通信技術，正有力地推動低速率個人區域網絡（Low-Rate Wireless Personal Area Network， LR-WPAN）的發展[4-5]。Zigbee為一個無線網狀組網標準，物理層（PHY）和媒體訪問控制層（MAC）由IEEE802.15.4協議標準提供[6-7]，網絡層及以上各層由Zigbee聯盟制定。網絡層的主要功能是提供一些必要的函數，確保IEEE802.15.4 MAC子層能夠正常的工作，且為應用層提供合適的服務接口。包括網絡層數據服務實體和網絡層管理服務實體兩個必須的服務實體。網絡層數據服務實體提供數據服務，通過對應用支持子層協議數據單元增加一個適當的網絡層協議頭生成一個網絡層協議數據單元；指定拓撲傳輸路由，發送一個網絡層協議數據單元到一個合適的設備。網絡層管理服務實體允許應用與堆棧相互作用，提供如下服務：配置一個新設備、初始化網絡、連接和斷開網絡、尋址、鄰居表發現、路由發現以及接收控制。

Zigbee網絡層支持星型、樹型和網狀型網絡拓撲結構，如圖1所示。在星型拓撲結構中，整個網絡由一個Zigbee協調器和多個從設備組成，且由協調器控制，Zigbee協調器負責發起和維護整個網絡的正常工作，保持同網絡中其他設備之間的通信。在樹型和網狀拓撲結構中，Zigbee協調器負責啟動網絡和選擇網絡的關鍵參數，如：最大子設備數、最大路由器數、最大深度等；同時也可以利用Zigbee協調器來擴展網絡結構。在樹型網絡中，路由器設備采用分級路由策略來傳輸數據和控制信息，且樹型網絡可以采用基于信標的方式進行通信。在網狀網絡中，設備之間使用完全對等的通信方式，且不發送通信信標。

1 網絡層核心功能

1.1接入網絡

Zigbee協調器建立網絡后，其他設備作為協調器的子設備接入網絡。在一個網絡中具有從屬關系的設備允許一個新設備連接時，就與新的設備形成一個父子關系，新設備為子設備，與新設備連接的設備為父設備，一個網絡中的所有設備（除協調器外）都是Zigbee協調器的子設備。任何子設備可以通過聯合方式或者直接方式連接網絡。

通過聯合方式接入網絡，只要設備具有允許加入子設備的功能和具有有效地網絡地址空間，它就可以接受一個新設備發送的連接請求命令。通常僅僅只有Zigbee協調器和路由器設備具有允許接受子設備的能力，才能接受連接請求命令，終端設備不具備這個能力。對于子設備，首先MAC層掃描信道，可執行被動掃描或主動掃描。在掃描過程中，子設備發送一個beacon request幀，對工作在這個信道中的所有設備收到此幀，發送beacon幀，告知發送者是否允許其他設備以其子設備的方式加入網絡。一旦信道掃描完成，MAC層通知網絡層掃描完成，網絡層選擇合適的潛在父設備發送入網請求命令。如果收到潛在父節點拒絕該設備加入，網絡層將在關聯表中重新設置潛在父節點，以不再重新向該潛在的父設備發送入網請求命令。如果一次加入網絡不成功，將繼續選擇其他的潛在父節點加入，直到找到一個合適的父設備加入。如果加入成功，則設置父設備分配的16位網絡地址進行通信。

對于父設備，只要協調器或路由器可以執行分配網絡地址過程。如果潛在的父設備沒有可用的地址分配，將告知發送入網請求命令的設備該設備不能接收子設備。如果有可用的地址則分配網絡地址，允許該設備作為其子設備加入網絡。

直接方式連接網絡，首先由父設備（Zigbee協調器或路由器）確定所指定要加入網絡的設備是否已經存在于網絡中，如果不存在，則分配一個唯一的16位的網絡地址。具體的接入網絡子設備與父設備的連接流程可參考文獻，這里不再詳細論述。

1.2 鄰居表維護

Zigbee的每個設備都必須維護一個鄰居表。設備的鄰居表應包含在其一跳傳輸范圍內的每一個設備的信息。存儲在鄰居表中的信息可用于各種目的，通常在實際的Zigbee設備運行中，不需要包含所有的信息。其中鄰居設備的PAN標識符、擴展地址（如果設備為父設備或者子設備）、網絡地址、設備類型、與設備之間的關系是鄰居表必須包含的內容。除此之后，還可以包含以下信息，執行設備希望在鄰居表中記錄這些額外的信息：空閑時接收機工作；表示鄰居設備接收機在超幀活動期的空閑期是否工作。擴展地址（任意鄰居設備）；信標順序：表示傳遞信標的頻率。深度：鄰居設備的樹狀深度，協調器設備為0。允許連接：用于表示鄰居設備是否正在接受連接請求。傳輸失?。罕砻饕郧霸撛O備是否傳輸成功。潛在的父設備：在連接失敗的情況下，是否排除鄰居設備為潛在的父設備。平均LQI：估計RF傳輸鏈路質量。邏輯信道：表示鄰居設備工作的邏輯信道。輸入信標幀時標：鄰居設備接收到的最后一個信標幀的時間標記。信標幀傳送時間偏差：鄰居設備信標與它的父設備信標之間的傳輸時間差，從相應的輸入信標時標減去該偏差可以計算出鄰居的父設備傳輸信標的時間。

1.3 網絡地址分配機制

在網絡層中，Zigbee協議采用分布式地址分配機制為每一個入網節點分配網絡地址。Zigbee每一個節點都有一個16位的短地址和一個64位的擴展地址。64位擴展地址在設備制造過程中設置且對于每個節點都是唯一的，類似于計算機網絡中的MAC地址，在設備接入網絡過程中使用。16位短地址類似于IP地址，可以與Internet網連接，在整個網絡中靜態分配。分布式地址分配由協調器節點確定網絡參數：[Cm]，[Rm]為每個父節點可以擁有最大子節點數，最大路由節點數，[Lm]為網絡最大深度；地址只能由父節點分配給各個子節點，協調器決定整個網絡的深度。父節點可根據公式[1]確定是否可以具有給子節點分配子區段地址數。

[Cskip（d）=1+CmLm-d-1 Rm=1 1+Cm-Rm-CmRmLm-d-11-Rm Rm>1 ] （1）

當[Cskip（d）=0]時，則該節點沒有接收子節點的能力，[Cskip（d）>0]時，該節點有能力接收子設備，則根據需要接入的節點是否具有路由器能力來分配不同的地址。[Ar，d，m]為父節點為具有路由器能力的節點分配網絡地址公式，其中[Ri]為當前父節點所接受的具有路由器能力的節點數。

假設給出一個具有最大子設備數[Cm]為4，最大路由器設備數[Rm]為4，最大深度[Lm]為4，則可利用上述公式計算出[Cskip（d）]的值如1所示。此網絡結構如圖2所示。

1.4 Zigbee路由選擇

Zigbee協調器和路由器具有如下功能：為上層和Zigbee其他設備中繼數據幀、參與路由選擇、建立路由、為終端設備參與路由選擇、參與端到端路由修復、參與本地路由修復、在路由選擇和路由修復中，使用規范的Zigbee路由成本進行度量。同時還可以提供如下功能：記錄最佳有效路由，維護路由表；為上層初始化路由選擇；為其他Zigbee路由器初始化路由選擇；初始化端到端路由修復；為其他Zigbee路由器初始化本地路由修復。Zigbee協議定義了三種路由模式：禁止路由發現、使能路由發現和強制路由發現。

禁止路由發現（Suppress）：如果發現網絡路由器存在，數據包路由指向該路由器。否則數據包沿樹型發送。

使能路由發現（Enable）：如果發現網絡路由器存在，數據包指向該路由器。如果網絡路由器不能確定，路由器可以啟動路由發現，當路由發現完成后，數據包沿計算出來的路徑進行路由轉發。若果該路由器沒有路由發現能力，數據包將沿樹型路由轉發。

強制路由發現（Force）：如果路由器有路由發現能力，不管路由是否存在，都將啟動路由發現過程。路由發現完成后，數據包沿計算出來的路徑進行路由轉發。如果該路由器沒有路由發現能力，數據包沿樹型路由轉發。

1）路由成本

在路由選擇和路由維護時，Zigbee采用路由成本的度量方法來比較路由的好壞。即與路由中每一條鏈路相關的鏈路成本之和組成的鏈路成本。計算如公式（4）：

[CP=i=1L-1CDi，Di+1] （4）

其中：[CP]為長度為[L]的路由[P]，由每一個長度為2的子路由[Di，Di+1]成本和，[CDi，Di+1]為鏈路成本。鏈路成本[][Cl]為鏈路[l]的函數，且其值為集合[0，…，7]，函數的表達式為公式（5）。

[Cl=7min7，1pl] （5）

其中[pl]為鏈路[l]發送數據包的概率。

公式（5）的關鍵問題在于如何測量或估計[pl]。[pl]可以通過實際計算收到的信標幀和數據幀來進行估計。其中最直接和最有效的方法是基于IEEE802.15.4的MAC層和PHY層所提供的每一幀的LQI進行平均計算值。通常使用驅動函數表來映射平均LQI值與[Cl]值。

2）數據傳輸

網絡層收到數據幀后，按照如下流程轉發數據幀，流程圖如4所示。

首先判斷該幀是來自上層的數據幀還是下層的數據幀。對于上層數據包，判斷其目的地址是是否為廣播地址，是則廣播數據幀；不是則按照規定的流程發送數據包。如果收到數據幀的設備是Zigbee協調器或路由器，且幀的目的地址為該設備的終端子設備，則發送MSDE-DATA.request原語，將數據幀直接發送到目的地址設備；如果目的地址不是該設備的終端子設備，則首先檢查是否有與目的地址相對應的路由表入口，如果存在路由表入口，則根據該入口找到下一跳地址，發送數據幀；如該設備不存在與該目的地址相對應的路由表入口，則檢查網絡層幀報頭控制域的路由選擇子域，該值為1，設備開始路由選擇，該值為0則采用分級路由的方法沿樹選擇路由。

對于收到MAC層的數據幀，首先檢查其目的地址，如果目的地址為廣播地址，網絡層首先重新廣播該數據幀，然后將該數據幀發送到上層進行處理。如果該數據幀不為廣播幀，則網絡層判斷該目的地址是否與自己的邏輯地址相同，相同則發送該幀到上層進行處理，不同則該設備只是一個中間設備，則按照處理接收上層的非廣播數據包的方法進行處理。

對于沒有路由能力的設備，采用分級路由的方法沿樹選擇路由。

1.5 Zigbee網絡層包格式

網絡層幀由網絡層幀報頭和可變長有效載荷組成，如圖3所示。網絡層幀報頭包含幀控制、地址和序列信息。幀控制域為16bit，包括定義的幀類型、地址和序列域以及其他控制信息；路由域包含了目的地址、源地址、廣播半徑與序列號相關信息。

通常地址和序列域不是所有幀都必須包含，但是網絡層幀報頭域以固定順序出現。目的地址域長度為2字節，為16位目的設備的網絡地址或廣播地址（0xFFFF）。源地址域為源設備的網絡地址。16位網絡地址與IEEE802.15.4協議中定義的MAC層16位短地址是一致的。廣播半徑域和廣播序列域僅在目的地址為廣播地址時才存在，長度都為1個比特位。幀的有效載荷域為可變長度，包含個中幀類型的具體信息。

網絡層定義了三種類型的命令幀：路由請求命令，路由應答命令和路由錯誤命令。設備使用路由請求命令來請求在其一跳范圍內的其他設備發現到達該目的設備的路由路徑，以在網絡中建立一條穩定的、經濟的路徑到達目的設備。路由請求命令的目的設備發送路由應答命令來告知路由請求源設備已收到路由請求命令。當設備無法向前傳輸數據幀時，設備發送路由錯誤命令通知源設備，在數據傳輸過程中出現了錯誤。

2 結論

本文主要關注Zigbee協議棧中的網絡層，對其相關的信息進行了詳細的介紹。首先介紹了Zigbee技術能支持的網絡拓撲結構，對節點接入網絡過程、路由選擇算法、路由表維護機制和如何為新加入節點分配網絡地址分配進行了詳細的描述，并給出了Zigbee網絡中主要包的類型和對應的格式。

參考文獻：

[1] Jung J Y， Lee J W. Improved Zigbee Connection Method for Healthcare Device[C]//2006 International Conference on Hybrid Information Technology Cheju Island， Korea， 2006（1）：673-676.

[2] Zheng J，Lee M. Will IEEE802.15.4 Make Ubiquitous Networking a Reality？：A Disscussion on a Potential Low Power， Low Bit Rate Standard[J].IEEE Communications Magazine，2004，42（6）：140-146.

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[4] 李臘元，李春林.計算機網絡技術[M].北京：國防工業出版社，2004.

[5] 任豐原，黃海寧，林闖.無線傳感器網絡[J].軟件學報，2003，14（7）：1282-1291.

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關鍵詞：地鐵 信號系統 施工安裝 設備調試

1 工程概況

正線采用完整的列車自動控制系統ATC。列車自動控制系統ATC由列車自動監控子系統ATS、列車自動防護子系統ATP、聯鎖子系統、列車自動運行子系統ATO子系統組成。

西安市地鐵一號線一期工程信號系統按子系統劃分為：正線ATC系統；車輛段/停車場信號子系統；試車線信號子系統；培訓子系統；維護監測子系統；電源子系統等。

西安市地鐵一號線一期工程信號系統按地域劃分為：控制中心設備；車站及軌旁設備；車載設備；試車線設備；車輛段/停車場信號設備；培訓中心設備；維修中心設備等。

車輛段/停車場采用獨立的計算機聯鎖系統，并配置微機監測設備。

西安市地鐵一號線一期工程的信號系統還包括：信號系統內部各子系統設備間的接口；信號系統與其它系統及線路間的接口。

主要工作內容：正線車站及區間運營控制中心、車輛段正線相關部分所有室內、外正線信號系統設備的安裝；車輛段/停車場聯鎖信號所有室內、外信號設備的安裝；車載信號設備的配合安裝；信號系統與通信、綜合監控、屏蔽門等系統的接口安裝；國鐵聯絡線的接口安裝；信號系統在運營控制中心與二、三號線信號系統的施工接口安裝；所有線纜的敷設、測試、接續、成端和配線；各種溝、槽、管、洞的預留和預埋；與相關專業的安裝配合；提供各階段的進度報告及施工計劃等；相關設備到其倉庫或指定地點的運輸、裝卸、倉儲和保管。負責設備由倉儲地點至施工安裝現場的運輸、裝卸、搬運、開箱、安裝等。

2 施工技術

2.1 室外設備安裝

2.1.1 電纜線路施工。地鐵信號系統電纜線路施工是整個系統最關鍵的技術，它主要包括電纜支架施工、接地扁鋼施工、電纜敷設。電纜支架共五層，通信信號系統合用，信號用下三層，通信用最上二層。區間采用弧形、矩形，站內采用矩形。施工注意事項：①定測時和接觸網專業聯系定測出接觸網墜拓的位置，此地段需制作特殊支架，以免影響墜拓安裝；②弧形支架進行制作時一定要先對隧道內弧度進行實地測量，以便生產出的產品和實際相和；③電纜長度定測時，考慮附加量時要注意地鐵與國鐵的區別，相對要少的多，否則會造成電纜浪費。

2.1.2 軌道電路。在軌道交通運輸中，列車位置檢測設備是信號系統構成的關鍵設備，它為整個信號系統運行提供基礎條件。最初，列車以站間閉塞的方式運行，軌道電路是最早的列車位置檢測設備，隨著高密度列車運行的要求和自動控制技術的不斷發展，先后出現了固定閉塞、準移動閉塞、移動閉塞三種信號閉塞制式，隨之出現了不同工作方式的列車位置檢測設備，如軌道電路、計軸區段、環線，乃至于現在的移動閉塞列車位置檢測設備。西安地鐵一號、二號均采用計軸設備。

計軸設備安裝由于是打眼安裝在鋼軌上，所以必須等鋪軌專業長軌通時方可施工。

2.1.3 轉轍裝置。轉轍部分施工由于地鐵空間的限制，長基礎角鋼的放置，打眼在配合工務施工時最為關鍵，工務制作整體道床時要核對轉轍機預留基坑、尺寸是否合適，長角鋼采用先放置后打眼的辦法。

2.1.4 發車表示器。發車表示器安裝在站臺上，每站2個，其安裝支架需特制加工。

2.1.5 緊急停車按鈕。緊急停車按鈕安裝在上下行線站臺樓梯口墻壁、或車站柱子上，每站 4個，由于緊急停車按鈕安裝一般是安裝在車站裝修干掛石材或裝修面上，所以，在安裝裝修期間，必須跟進安裝裝修施工進度同時施工，避免造成返工。

2.1.6 信號機施工。根據現場實際情況，地鐵信號機構基礎要制作特殊基礎，信號機安裝分隧道內、站內兩側壁上、站臺上，安裝時要注意位置是否影響顯示，按照地鐵設計規范，信號機一般安裝在行車方向右側，但有部分反方向信號機安裝在行車方向右側時，受限界、屏蔽門等影響，必須進行位置調整，所以在定測時，集成商、設計必須現場確定，并做好定測記錄。

2.1.7 無線設備安裝。無線設備安裝包括軌旁AP機箱、AP天線。施工時注意幾點：①定測：現場定測必須與區間各種無線網有距離，比如區間PS系統、專用系統、公安系統等。②工藝：安裝時注意其施工工藝，尤其是天線安裝、饋線安裝方式必須按照集成商現場督導執行，避免造成返工。③安裝位置：安裝時，根據現場定測位置，先觀察安裝點是否滿足與其它專業的距離要求。包含安裝高度是否受電力等專業的影響。

2.1.8 軌旁應答器或信標安裝。應答器（信標）是后續整個信號系統運行中列車精確停位以及線路運行速度計算的重要依據，所以安裝精度比較高，必須從定測、安裝、后續電子地圖錄入嚴格按照技術指導方相關標準執行。由于應答器（信標）是安裝在股道中間，考慮其它專業施工的影響，便于成本保護，建議施工安排在后期。

2.2 室內設備安裝 ①室內設備主要有防雷分線柜、聯鎖機柜、組合柜、電源系統、ATS系統、ATP系統、ATP系統根據信號集成商不同，配置不同。②機柜安裝時要制作底座，由于目前地鐵施工工期緊，受前期土建、安裝裝修單位進度影響，預留與信號施工時間短，所以目前均適于安裝、裝修交叉作業，只要安裝裝修單位提前告訴靜電地板標高，信號就可以提前安裝設備底座，建議靜電地板在信號主體施工完成后開始施工，以便于靜電地板保護。室外電纜引入到電纜間至分線盤時，不得交叉，要注意上下行電纜分開，因電纜較多，每根電纜掛上銘牌，電纜間要放置專用電纜架。

2.3 系統調試 地鐵系統調試順序為：信號聯鎖調試、先靜態調試，后動態調試。先局部調試，后系統調試。聯鎖～ATP～ATO―ATS順序。如圖1所示。

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2.3.1 室內模擬試驗。分線盤上制作軌道、信號機、道岔假條件作室內模擬試驗。

2.3.2 室外設備局部調試。軌道電路：調整計軸設備技術參數，使軌道正常工作。信號機：從分線盤上斷開室內與室外聯系，給每個燈位送電，同時試驗燈絲報警。道岔：待室內模擬試驗完畢時，通過室內單操道岔，試驗道岔。緊急停車按鈕：可在室外按壓，檢查室內輸入情況及操作面板顯示情況，達到試驗目的。發車表示器：試驗方法同信號機。

2.3.3 系統調試。每項設備試驗完畢后，進行系統調試，通過辦理進路，看信號顯示、道岔位置是否正確。

2.3.4 動車調試。車載軟件裝入機頭上，沿每個軌道電路運行，車地通信是否正常，檢查軌旁設備是否能正常工作，同時設置各項設備技術參數，達到動車調試的目的。

2.4 綜合聯調 綜合聯調主要包括CBTC系統中的ATS子系統、聯鎖子系統、ATP子系統、ATO子系統、維護支持子系統、電源設備的聯合調試及其與其它有關聯專業的系統的聯合調試。在信號系統各子系統的聯調成功后，進行信號系統與其它有關聯專業的系統的聯合調試，包括兩個階段：即信號系統與其它系統的所有接口功能試驗階段和與各系統聯合調試試驗階段。信號系統與各系統聯合調試試驗是軌道交通的幾個關鍵相關專業系統同時工作在一起，通過單列或少量列車運行，證明幾大系統可以有機的結合在一起，有效的工作，能滿足各項指標及技術參數要求，包括與其它系統接口的穩定性指標。承包商負責提供設備的調試、信號各子系統及其他有關系統的接口檢查，以保證所需聯調的每組設備通過其接口達到的系統功能滿足要求。

3 結語

總之，地鐵信號系統的安裝、調試、驗收是一個系統工程，只有把控好每一個工序的工程質量，才能順利實現系統聯調及通車運營。隨著我國城市軌道交通的快速發展，地鐵信號設備制式的多元化，有必要針對各種設備制定統一的施工驗收及調試管理辦法，補充和完善相關標準，引領軌道交通向規范化發展。

參考文獻：

[1]李華.地鐵信號系統的施工技術[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

篇9

為了適應3G業務發展的需要，中國通信標準化協會(CCSA)組織業內專家完成了移動可視電話業務技術要求和測試方法的標準研究項目。該項目已由信息產業部頒布為通信行業標準，它的頒布為移動可視電話業務設備研制、生產、測試和采購、運營提供了重要技術依據。

隱見移動標準身影

“移動可視電話的中國移動企業標準已在今年四月完成。由中國移動牽頭規劃，各個企業遵循3GPP的規范，結合其實現技術細節，然后綜合形成?！贝筇齐娦沤K端應用業務中心總監姜么武表示。

中國移動制定的是企業標準，CCSA則為行業標準，在沒有國標的情況下，應執行行業標準。這是通例。而新的國標也已考慮到兼容性問題。

CCSA技術部主任詹達天向記者表示：“CCSA制定的是行業標準，行業標準由信息產業部下發指令，再由CCSA組織旗下會員單位討論制定。而剛剛出臺的行業標準對CCSA各個會員單位目前已經生產出來的移動可視電話設備沒有影響，因為已經出廠的設備基本按照標準草案生產，大部分都已經符合行業標準?！盋CSA擁有181個會員單位，包括大部分核心設備提供商。

不過，詹達天也強調：“今后入網設備需要嚴格按照行業標準檢測?！?/p>

國家無線電頻譜管理研究所何廷潤向《通信產業報》記者表示：“在有國家標準和行業標準情況下，企業標準不能采用另外標準，只是在性能指標上優于行業標準，此時，企業標準要高于國家標準和行業標準。在無國家標準和行業標準時，企業標準可獨立存在，但在電信行業，入網認證將缺乏依據?！?/p>

終端與測試標準彌補3GPP空白

據悉，該行業標準主要是利用WCDMA/TD-SCDMA網絡在移動設備上實現可視電話的無線互通，從而讓移動用戶之間能夠隨時隨地進行實時音、視頻等的交互。現階段只限于移動終端之間的互通，將來還會擴展到移動終端與PSTN、ISDN等各種網絡設備的互通。

由于3GPP沒有終端與測試方面的標準，詹達天表示：“行業標準在網絡與協議方面與3GPP標準一致，但是在終端與測試上則為我們國家自己的標準?！?/p>

篇10

日前中國移動開始了TD-SCDMA試商用，各種TD終端呈現在大眾面前。為了TD終端的性能，TD測試，特別是生產測試，變得非常熱門。作為無線通信測試儀器的領頭羊，R&S一直關注中國TD-SCDMA的發展。幾年前，R&S在業界率先推出了TD-SCDMA測試解決方案。現在，R&S能全面提供TD-SCDMA終端射頻測試方案，并支持TD-HSPA。可以幫助TD-SCDMA廠商爭得市場先機。

根據產品從研發到生產的不同過程，可以把TD-SCDMA終端測試分為：

模塊測試：對模塊和器件進行測試評估；

整機測試：把模塊集成到系統，進行整機驗證測試；

生產測試：進行批量生產測試；

在不同的階段，測試方法、側重點和關注都各不相同：模塊測試主要側重器件相關的參數指標；整機測試要根據規范驗證產品的整體性能；生產測試側重速度、重復性和穩定性。為了滿足不同測試階段的需求，R&S針對每個測試階段都提供了相應的解決方案。

SMJ100A與FSU實現模塊測試

要保證最終的整機產品能通過嚴格的一致性測試，首先需要保證基帶和射頻模塊符合更嚴格的要求。在模塊測試階段，除了用矢量網絡分析儀進行傳統的線性和非線性分析(如S參數、1dB壓縮點、三階交調等)，還需要用矢量信號源加上頻譜分析儀或者矢量信號分析儀對被測件在TD-SCDMA信號條件下進行時域、頻域、碼域和調制域的分析(如CCDF、ACP、EVM等)。R&S的矢量信號源SMJ100A和頻譜儀FSU(或FSP)可以實現這些測試。

最緊湊的整機測試方案

3GPP34.122終端射頻一致性測試規范定義了發射機、接收機的特性和系統性能的測試要求。其中TD-SCDMALCR的基站/終端則是根據該規范的1.28McpsTDD的要求進行測試。上述規范是研發和一致性測試中采用的準則。在該階段，對被測設備的測試往往非常嚴格，以排除各種潛在的缺陷。研發測試對儀器的功能、動態范圍、精度等要求極高。

R&S提供了SMU200A+FSQ+SMA+NRP的研發測試解決方案。

SMU200A可以內置兩路獨立的信號源，其中一路用于產生有用信號，另外一路則可以產生規范定義的各種干擾信號(連續波或者調制信號干擾)，從而實現兩臺信號源的功能。而且SMU200A可以產生規范要求的各種衰落模擬和AWGN，這樣，一臺SMU200A就能滿足規范對信號源的要求。FSQ的頻譜儀模式具備同類產品中最佳的動態范圍，這在進行規范要求的雜散測試和ACLR測試是非常重要的。而FSQ的矢量信號分析模式則可以對信號進行IQ域的分析，便于在研發階段定位和分析故障。SMA是一臺高性能的模擬信號源，可以用于接收交調特性測試。功率計NRP主要用于精準功率測試。

R&S的方案是業界所能提供的最緊湊、最強勁的研發測試解決方案，并且具有以下幾個特點：

*全內置的實時測試環境，無需外接PC及附件，測試過程簡捷方便

*優異的性能指標及強大的測量功能，幫助用戶進行TD-SCDMA產品的設計、開發和調試

*遵循規范的一鍵式操作與靈活的用戶自定義設置相結合

*強大的內置信道衰落模擬功能

對于TD-SCDMA/GSM雙模終端來說，音頻性能的測試非常重要。因為音頻性能的好壞直接影響用戶的使用滿意度。3GPP規范TS26.132和TS26.131以及國標YD/T1538-2006詳細描述了數字移動終端的音頻性能技術要求和測試方法。搭建音頻測試系統需要三大部件：系統模擬器(如R&SCMU200)，音頻分析儀(如R&S的UPV或UPL)以及人工嘴人工耳。這是認證級測試平臺。在國際上，R&S的CMU200+UPL是唯一經國際權威機構GCF驗證的GSM/WCDMA手機音頻測試平臺，被廣泛應用于手機音頻測試中。在中國，UPV和UPL也已經被權威測試機構采用，進行TD-SCDMA/GSM雙模手機的音頻一致性測試。

TD生產測試儀CMW500搶占先機

終端的測試通常會分為校準和最終測試兩個步驟：前者對終端的接收和發射機進行射頻調整；后者在整機裝配完成后，測試整機的性能指標是否達到規定的要求。由于終端產量巨大，因此對測試設備的要求是：快速、精準、測試一致性好、故障率和維護成本低。

目前是TD-SCDMA終端批量生產階段，業界迫切需要快速的TD-SCDMA生產測試儀。R&S最新推出的高速非信令測試儀CMW500能提供極高的測試速度、精度和測試能力，它能支持包括TD-SCDMA在內的各種移動通信標準，并為標準的未來發展(如LTE)做好了準備。因此能滿足業界的這一需求。

CMW500基于一個新的測試平臺，它的推出是源于現代的測試理念和需求。眾所周知，由于現代的手機變得越來越復雜，不斷增加的新通信標準和新頻率分配使得測試需求越來越多。這大大提高了終端生產廠家的測試成本。因此，為了應對多標準、多頻段帶來的測試時間和費用的增長，除了盡可能提高儀器的測試速度外，還必需有全新的測試方法和理念。

從射頻性能和對未來無線通信的支持來說，CMW500頻率可選配為3.3GHz或6GHz，中頻帶寬分別為分析儀40MHz和信號源70MHz。在設計該儀器時已經充分考慮了未來無線技術的發展趨勢，這使得用戶能實現最低的測試費用和投資的低風險性。CMW500單臺測試儀集成了強大的射頻分析儀和信號源以及全新的測試理念，這確保了最高的測試性能，最小的體積和很低的功耗。

正如前面所說，為了進一步提高測試速度，還需要創新的測試理念。R&S為芯片和無線設備生產商開發了R&S智能校準(R&SSmartAlignment)測試技術。CMW500可以支持這種創新的測試技術，以及衍生的支持各種快速射頻校準測試，如基于Rx/Tx功率掃描(PowerSweep)的射頻校準方法。從而可以把終端的射頻校準時間比傳統方法加快10倍。

另外，對于終端生產來說，如果盡量提高首次測試的通過率，可以減少誤測，從而也可以減少整體測試時間。而通過率的提高依賴于整個生產流程的優化，這其中，儀器的測試精度和一致性又是至關緊要的。R&SCMW500在絕對精度、測試可重復性和線性度方面極為出色，可以保證很高的首次測試通過率。