基于能量守恒的無線通信信道延遲檢測(cè)方法研究*

姜 軍，卓 嘎，嚴(yán)李強(qiáng)

（西藏大學(xué)工學(xué)院，拉薩 850012）

0 引言

無線信道指的是無線通信中發(fā)送端和接收端之間的通路，目前隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)大量傳輸。然而，由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的增加，使得通信信道帶寬降低，導(dǎo)致無線通信信道延遲產(chǎn)生[1]。因此，對(duì)于無線通信信道延遲檢測(cè)研究尤為重要，需不斷提升無線通信裝置的智能水平，選擇更加先進(jìn)的調(diào)試方式對(duì)無線通信信道延遲數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試，并采取一定的功能巡檢措施，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o線通信信道延遲數(shù)據(jù)信息，以便能夠及時(shí)對(duì)延遲狀況進(jìn)行檢測(cè)處理[2]。

傳統(tǒng)無線通信信道延遲檢測(cè)研究雖然能在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)延遲數(shù)據(jù)的理論性采集，在全面測(cè)控技術(shù)下維持無線通信的智能操作水平，并將數(shù)據(jù)被動(dòng)檢測(cè)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)檢測(cè)，提升智能無線通信傳輸能力，并提高數(shù)據(jù)運(yùn)行穩(wěn)定性，具有一定的可行性與使用價(jià)值[3]。但在數(shù)據(jù)操作方面的處理效果較差，信道延遲檢測(cè)成功率較低，信道延遲檢測(cè)時(shí)間較短，無法滿足無線通信信道要求。

針對(duì)上述問題，基于能量守恒的無線通信信道延遲檢測(cè)方法。初步獲取無線通信信道延遲數(shù)據(jù)，得到較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息來源，并輔助處理系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)過濾，提升信息準(zhǔn)確性，并進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)巡檢，加大數(shù)據(jù)安全防控力度，并在數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上進(jìn)行故障數(shù)據(jù)診斷，利用無線通信電流回路監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)運(yùn)行狀況，判斷故障產(chǎn)生具體位置，并通過監(jiān)測(cè)裝置對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，實(shí)現(xiàn)無線通信信道延遲檢測(cè)。該研究在一定程度上提高了信道延遲檢測(cè)成功率，縮短了信道延遲檢測(cè)時(shí)間。

1 無線通信信道延遲數(shù)據(jù)獲取

為提升無線通信信道延遲數(shù)據(jù)研究高度，對(duì)無線通信信道延遲數(shù)據(jù)進(jìn)行初步獲取操作，在保證系統(tǒng)正常工作的前提下，進(jìn)行系統(tǒng)操作，并設(shè)置數(shù)據(jù)獲取，如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)獲取Fig.1 Data acquisition diagram

根據(jù)數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以數(shù)字報(bào)文分析設(shè)備為理論基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查找與追蹤，在無線通信終端對(duì)軟件與硬件運(yùn)作碰撞產(chǎn)生的熱量進(jìn)行總能量計(jì)算，設(shè)置一定的能量守恒裝置，對(duì)守恒系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能量轉(zhuǎn)化過程，其能量守恒如圖2所示。

圖2 能量守恒Fig.2 Energy conservation

對(duì)無線通信電流回路狀況進(jìn)行系統(tǒng)安全控制，保證其處于一定的檢驗(yàn)區(qū)間內(nèi)[4－5]。在系統(tǒng)運(yùn)行溫度過高時(shí)，及時(shí)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，并對(duì)熱能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使其保持在較為穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)。

在設(shè)備進(jìn)行無差別傳送與數(shù)據(jù)收集時(shí)，選用信息整理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，同時(shí)輔助高級(jí)處理管理系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)收集的過程中進(jìn)行精準(zhǔn)過濾[6]。利用穩(wěn)定文件的信息特征強(qiáng)化系統(tǒng)文件設(shè)置性能，并簽訂數(shù)據(jù)保密協(xié)議，在長時(shí)間記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同時(shí)，提升數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)可靠性，并將記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至儲(chǔ)能系統(tǒng)中；發(fā)揮狀態(tài)文件線路監(jiān)測(cè)功能，對(duì)無線通信信道延遲數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)檢查操作，提取異常數(shù)據(jù)參數(shù)，并作為選擇性參數(shù)存在；在監(jiān)測(cè)活動(dòng)中，注意對(duì)報(bào)文設(shè)備的監(jiān)控，促使其能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，并保證數(shù)據(jù)狀態(tài)穩(wěn)定，以此完成對(duì)無線通信信道延遲數(shù)據(jù)的整體收集。

2 無線通信信道延遲故障診斷

在實(shí)現(xiàn)對(duì)無線通信信道延遲數(shù)據(jù)的收集后，進(jìn)一步對(duì)其延遲故障進(jìn)行系統(tǒng)化診斷。

本文所提方法利用過程層的鏈路信號(hào)判斷通信線路的狀態(tài)，若鏈路信號(hào)較弱，則判定通信數(shù)據(jù)處于延遲狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行延遲診斷處理，在收集到有效信息時(shí)，及時(shí)做出警告反應(yīng)，其警告反應(yīng)如圖3所示。

圖3 警告反應(yīng)Fig.3 Warning response

按照輸送裝置中的無線通信保護(hù)裝置對(duì)輸送層進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)處理，通過鏈路控制層加強(qiáng)對(duì)無線通信線路的掌控，添加實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，保證各個(gè)裝置中的監(jiān)察源一致，將網(wǎng)絡(luò)報(bào)文裝置設(shè)置在主系統(tǒng)中心線路中，以此增強(qiáng)無線通信裝置的運(yùn)行能力[7－8]。在系統(tǒng)接收端安置數(shù)據(jù)時(shí)間檢測(cè)機(jī)，對(duì)通過的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的時(shí)間判斷，確定其通過的具體位置，以及數(shù)據(jù)反應(yīng)時(shí)的狀態(tài)路線，強(qiáng)化理論數(shù)據(jù)診斷系統(tǒng)性能，在經(jīng)過多次采集后，解析數(shù)據(jù)狀況，將診斷位置進(jìn)行系統(tǒng)固定，由此完成回路狀態(tài)數(shù)據(jù)診斷。

由于數(shù)據(jù)診斷SV端口型號(hào)不同，在診斷過程中，需不斷采取數(shù)據(jù)整合措施加強(qiáng)數(shù)據(jù)的集中度，預(yù)先設(shè)置故障發(fā)生點(diǎn)反應(yīng)器，推動(dòng)反應(yīng)裝置的集成化發(fā)展[9]，同時(shí)繪制故障診斷點(diǎn)示意表，能夠較為直觀地反應(yīng)延遲數(shù)據(jù)點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)無線通信信道延遲故障的診斷。其延遲故障診斷如圖4所示。

圖4 延遲數(shù)據(jù)診斷Fig.4 Delay data diagnosis

3 無線通信信道延遲檢測(cè)

在第1～2節(jié)所述步驟操作的基礎(chǔ)上，對(duì)無線通信信道延遲進(jìn)行檢測(cè)，不斷通過數(shù)據(jù)變換轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)操控系統(tǒng)性能。布置在調(diào)裝置，以便能夠較好地掌控?cái)?shù)據(jù)調(diào)控狀況[10－12]。利用在線監(jiān)測(cè)以及無線通信裝置，遵循數(shù)據(jù)便利原則，實(shí)行無線通信監(jiān)控，提升裝備數(shù)量；在故障信息送達(dá)至主系統(tǒng)后，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸狀況檢測(cè)，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)線路運(yùn)行狀態(tài)，并保證運(yùn)作狀態(tài)完整；設(shè)置自動(dòng)指令跳閘裝置，在發(fā)生異常狀況時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)斷開數(shù)據(jù)通信線路，避免延遲數(shù)據(jù)進(jìn)一步侵入主系統(tǒng)。

斷開路線后，在保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)操作正常的前提下，利用端站設(shè)備的數(shù)據(jù)過濾功能，將延遲數(shù)據(jù)進(jìn)行初步過濾，滯留部分異常數(shù)據(jù)，并加工異常數(shù)據(jù)；選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器將異常數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，選用故障自動(dòng)切除裝置，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)切除，徹底粉碎延遲數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)切除如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)切除Fig.5 Data cutout

同時(shí)根據(jù)無線通信信道延遲檢測(cè)屏障系統(tǒng)檢測(cè)功能，將延遲數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)處理，組織運(yùn)維人員對(duì)警報(bào)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)組件進(jìn)行操作維護(hù)，最終實(shí)現(xiàn)無線通信信道延遲檢測(cè)。

4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證所提的基于能量守恒的無線通信信道延遲檢測(cè)方法的有效性，與傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

針對(duì)無線通信信道延遲檢測(cè)方法的創(chuàng)新性以及無線通信復(fù)雜性，需進(jìn)行延遲檢測(cè)研究實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定，如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)表Table.1 Table of experimental parameters

4.2 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

本次實(shí)驗(yàn)指標(biāo)選取信道延遲檢測(cè)成功率和耗時(shí)，將所提方法與傳統(tǒng)方法對(duì)比，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

（1）信道延遲檢測(cè)成功率對(duì)比

如圖6所示，在實(shí)驗(yàn)次數(shù)5次下，所提方法的信道延遲檢測(cè)成功率可達(dá)100%，相比傳統(tǒng)方法在實(shí)驗(yàn)過程中成功率雖然在不斷升高，但是波動(dòng)幅度較大，最終達(dá)到82%的成功率水平。造成此種差異的主要原因在于所提方法初步獲取無線通信信道延遲數(shù)據(jù)，能夠在較高的程度上恢復(fù)信息的初始完整性，強(qiáng)化系統(tǒng)理論研究，并通過數(shù)據(jù)獲取了解目標(biāo)對(duì)象，提高系統(tǒng)的自動(dòng)分析能力，增強(qiáng)研究的可靠性及科學(xué)性，將數(shù)字報(bào)文分析設(shè)備作為數(shù)據(jù)分析媒介，加大數(shù)據(jù)組織管理力度，更好地為研究系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來源。利用無差別采集及輸送設(shè)備將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行完整傳送，保證數(shù)據(jù)采集步驟準(zhǔn)確無誤，并輔助數(shù)據(jù)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的整體收集操作，提高信道延遲檢測(cè)成功率。

圖6 不同方法的信道延遲檢測(cè)成功率對(duì)比結(jié)果Fig.6 Comparison of Channel Delay Detection Success Rate of Different Methods

（2）信道延遲檢測(cè)時(shí)間對(duì)比

由圖7可知，當(dāng)延遲樣本數(shù)量為500個(gè)時(shí)，所提方法的信道延遲檢測(cè)時(shí)間為12 s，傳統(tǒng)方法的信道延遲檢測(cè)時(shí)間為25 s；當(dāng)延遲樣本數(shù)量為4 000 個(gè)時(shí)，所提方法的信道延遲檢測(cè)時(shí)間為23 s，傳統(tǒng)方法的信道延遲檢測(cè)時(shí)間為47 s。由此可知，所提方法的信道延遲檢測(cè)時(shí)間較短。

圖7 不同方法的信道延遲檢測(cè)時(shí)間對(duì)比結(jié)果Fig.7 Comparison of Channel Delay Detection Time of Different Methods

由于所提方法對(duì)無線通信信道延遲故障進(jìn)行診斷，在數(shù)據(jù)研究的基礎(chǔ)上加強(qiáng)了診斷力度，利用交流回路的回路流量狀況對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析，以此判斷最佳回路狀況信息，并將此作為診斷依據(jù)，加以測(cè)量，并設(shè)置安全的閾值范圍，及時(shí)預(yù)警危險(xiǎn)狀況；對(duì)SV端口與繼電裝置進(jìn)行分解操作，計(jì)算中值誤差，在誤差判斷的過程中不斷完善理論分析數(shù)據(jù)，將接收層設(shè)置于中心系統(tǒng)中部位置，根據(jù)幅值以及數(shù)據(jù)精度精準(zhǔn)檢測(cè)延遲發(fā)生位置，進(jìn)而減少延遲故障所需查找時(shí)間，提高了信道延遲檢測(cè)效率，能夠有效縮短信道延遲時(shí)間。

經(jīng)過以上對(duì)比分析可知，本文所提的新型智能變電站繼電保護(hù)二次通信延遲檢測(cè)研究方法的抑制成功率高于傳統(tǒng)研究，延遲檢測(cè)時(shí)間耗費(fèi)率低于傳統(tǒng)研究，在較高程度上完善了系統(tǒng)診斷功能，增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理性能，進(jìn)一步提升了延遲檢測(cè)的成功性，降低研究所需時(shí)間消耗。

5 結(jié)束語

為了提高傳統(tǒng)無線通信信道延遲檢測(cè)成功率，降低信道延遲檢測(cè)時(shí)間。提出基于能量守恒的無線通信信道延遲檢測(cè)方法。初步獲取無線通信信道延遲數(shù)據(jù)，基于能量守恒裝置，提取異常數(shù)據(jù)參數(shù)，查找與追蹤無線通信信道延遲數(shù)據(jù)。利用過程層鏈路信號(hào)，判斷通信線路狀態(tài)，通過在線監(jiān)測(cè)以及無線通信裝置，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳輸狀況，實(shí)現(xiàn)無線通信信道延遲檢測(cè)。由仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，相較于傳統(tǒng)方法，所提方法能夠有效提高信道延遲檢測(cè)成功率，縮短信道延遲檢測(cè)時(shí)間，為該領(lǐng)域相關(guān)研究提供可靠理論依據(jù)。