通道误码率与远动通道可用性的关系

摘要:本文分析了远动信息在通道上传送的规律，和通道上的干扰对远动信息传输的影响。讨论了通道的误码率与远动通道的实际可用性之间的定量关系，以及远动信息传输上抗干扰提高远动通道的可用性的方法。

关键词:远动通道 误码率 可用性

在远动系统中，通信通道是连接主站与RTU的一个十分重要的环节。RTU所采集的所有数据都要通过通道上传主站，供主站分析和使用。而主站对厂站设备的操作命令也是通过通道下达到RTU的。所以说，通道是连接主站与RTU的神经，远动系统能否可靠稳定地运行，在很大程度上取决于远动通道是否可以很好地工作。本文针对通信通道受干扰、有误码，这一无法回避的事实，讨论通信传输中的误码问题对于远动信息传输的影响。

1 远动信息传输的特征

远动信息是指远动主站发给RTU的各种指令，以及RTU上送主站的所有信息的总称。按照远动信息传输的方式，可分为问答式和自发式两种。问答式即主站发出一个主动的询问或操作命令，然后RTU回答一个被动的信息或响应，由此一问一答构成一个完整的传输过程。自发式即RTU主动地向主站发出有关的信息，主站在需要操作时也主动发出操作指令给RTU。目前问答式传输方式已逐渐在许多远动系统中得到应用，而且成为今后发展的趋势。

衡量通信误码率是以位(bit)为单位的，而远动信息的传输作为一种串行方式，不是以位或字节(byte)为单位传输的。它是以帧(frame)为单位的。一帧电文由若干字节组成，帧尾有校验码，校验该帧数据的正确性，以防传输过程中的丢码与错码。一帧中任何一个位的错误都将导致该帧传输失败，并且该帧中所有的信息都是无效的。

一般情况下，一帧信息的位数为102～103数量级。

2 通道误码对远动信息传输的影响

通道传输过程中的误码一般是随机发生的。按统计规律，误码的发生属于均匀分布。每个位(bit)在通道上传输时发生误码的概率，被称为误码率。通道误码率是由通道的性质和工作状态决定的，是通道性能的一个重要指标。它与传输介质、通信设备、传输方式(技术)和传输速率(波特率)有关。对于远动通道常用的600bps和1200bps的波特率，载波通道的误码率一般为10-4数量级，微波通道的误码率一般为10-6数量级。对于一个帧来说，由于帧中任一位的错误都将导致整个帧出错，所以出错的可能性(概率)为：帧长×误码率。出错率小于1才可使该帧在通道上顺利传送，而且出错率越小传输越可靠。

若传输报文的帧较长(103位)，即使使用较好的微波通道(10-6误码率)，其信息丢失的概率仍有10-3之多。对远动通道来说，按每秒传送一帧计，每小时传送的帧数达3600帧，所以10-3的故障率是不能令人满意的。

3 提高远动信息传输的可靠性的方法

误码率为10-6，对微波通道来说，在正常情况下可达到，而对载波通道来说已属不易。若要在这两种传输技术的基础上，大幅度地降低误码率提高可靠性是很困难的。因此，要想提高远动信息传输的可靠性，仅从通信方面着手是不够的，还应从信息传输方式上想办法，一个重要的方法就是出错后的重发技术。出错重发技术是建立在主站和RTU双方都能互相确认对方所送信息的正确性的基础上。它相当于polling的问答方式：在给定的时间间隔内未收到对方的确认电文，则认为所发信息受到干扰未能被对方收到。即使对方已收到信息，而回送的确认电文被干扰，使得发送方不能得到正确的确认信息，也认为该信息传送失败。此时，则由发送方再次发出一个相同的电文(重发)。

在此，我们记发送方的信息帧长为MSG，接收方的确认帧长为ACK，通道的误码率为W，重发次数为T。因此，发送帧的出错率(MSG×W)，加上回送的确认帧的出错率(ACK×W)，才是一次完整的传送的出错率

MSG×W+ACK×W=(MSG+ACK)×W

若有一次重发，则两次都出错的概率为［(MSG+ACK)×W］2。

因此，对于具有T次重发能力的信息传送，发送(包括重发)不成功的概率为［(MSG+ACK)×W］T。

上式中，(MSG+ACK)×W是一个小于1的小数，T则是自然数。所以降低发送(包括重发)不成功的概率，可通过减小误码率W和增加T来达到。

对于多次传送的平均故障率，式中(MSG+ACK)项应取多次传输的平均值。由于ACK相对于MSG很小，可略去不计，所以平均故障率为

均故障率=(平均帧长×误码率)重发次数

4 结论

通信误码率与远动信息传输的可靠性有一定的数量关系，出错重发技术在同样的通道特性下可大大改善传输可靠性。远动信息传输的可靠性可由下式计算

可靠性=1-(平均帧长×误码率)重发次数

因此，重发技术一方面大大提高了信息发送的成功率，另一方面降低了对通道可靠性的依赖。针对不同的通信方式的可靠性，选取不同的重发次数，可以在保证信息传送的可靠性的前提下降低对误码率的要求，从而减少对通信设备的投入。

(注：本文获优秀论文三等奖)

金光磊 广东中山电力工业局(528400)