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篇(1)

CPU的選擇方面，選用ADI公司專為要求低功耗工作的電池供電應用而推出的超低功耗精密模擬微控制器ADuCM361。工作電壓為1.8V～3.6V，最低耗電電流4μA。內部集成了8通道24位ADC、可編程增益儀表放大器、精密帶隙基準電壓源、可編程電流源、靈活的多路復用器以及其它許多特性，省去了傳統單片機系統信號放大、AD轉換等常用電路，提高了系統集成度降低了功耗。ADuCM361內核為32位低功耗ARMCortex－M3處理器。內部集成128k字節非易失性flash/EE存儲器、8k字節SRAM，以及一個支持有線(2xSPI、UART、)通信外設的11通道DMA控制器。HART變送器所有數字功能均由該處理器提供，靈活的時鐘源可使器件的功耗達到最低，5種低功耗工作模式可以通過程序控制任意配置，并且一個中斷事件可將系統從各種工作模式中迅速喚醒。由ADuCM361、AD5421和AD5700構成的HART物理層具體電路圖如圖2所示。AD5700與ADuCM361的UART通用串行接口信號包括來自UART的HART調制輸入TXD、HART解調輸出RXD、請求發送RTS————和載波檢測CD;Loop+、Loop－分別接4mA－20mA電流環的正負;HART輸出引腳HART_OUT通過容性分壓器0.068μF/0.22μF調整至所需幅度，并耦合至AD5421的CIN引腳，然后與DAC輸出，一同驅動和調制輸出電流;被耦合到LOOP+端的HART信號通過一個簡單的有源RC濾波器輸入到AD5700的ADC_IP引腳;DVDD為AD5421對外部提供的3.3V供電電壓;AD5700通過一個RC濾波器(470Ω/1μF)供電，防止AD5700的電流噪聲與4mA－20mA環路輸出進行耦合;HART調制解調器的時鐘由與XTAL1和XTAL2引腳直接相連的3.6864MHz外部晶振產生。

2HART協議通信軟件設計

HART通信接口的軟件設計包括AD5421的控制程序和HART協議通信程序。AD5421的控制程序主要是對環路電流4mA－20mA輸出的控制和系統供電電壓+3.3V輸出的控制，較為簡單。HART協議通信程序即為HART協議數據鏈路層和應用層的軟件實現。HART協議通信遵從主從方式半雙工通信，變送器作為從設備，除了處于突發模式外，只有在接收到主設備(上位機或手操器)發來的命令后才會作出應答。為了能及時接收到主設備發送的命令而又不影響主程序的正常運行，HART協議通信程序主要由串口接收發送中斷實現。變送器在上電或看門狗復位后，首先主程序對HART協議通信部分進行初始化配置，包括設定ADuCM361內部UART模塊工作方式、串行通信波特率、數據幀格式、清通信緩沖區、中斷等，之后將其設置為等待狀態，等待狀態下，一旦上位機有命令發來，AD5700的載波檢測口CD變為高電平，觸發中斷，啟動接收并關閉載波檢測中斷，程序進入接收部分。命令幀數據接收完畢，經ADuCM361做出相應處理后，把要發回的應答幀內容放入通信緩沖區中，觸發中斷，進入發送程序，發回應答幀，由此完成一次命令的交換，然后再次進入等待狀態，等待下一條主機命令。HART協議通信接口通過圖3所示的中斷調用子程序的方法，完成現場儀表和主機之間的通信，可以使主機完成對現場儀表的工作參數設置、測量結果讀取、儀表狀態檢測等工作。

3應用效果

圖4所示為HART變送器連線圖，采樣電阻RL(取值300Ω)串接于4mA－20mA回路中，將電流信號和HART信號轉換為電壓信號，通過RS232HART轉換器與上位機通信。上位機軟件采用第三方HART通信軟件，測試結果表明可進行點對點HART通信，并能實現所支持的各條HART命令，在4mA－20mAHART總線上再接入一塊第三方的HART渦輪流量計，也能正確進行多點HART通信，完全達到了HART協議技術要求。

4結束語

篇(2)

關鍵詞：ARM；現場總線；ModBus協議；電平轉換；驅動程序

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）19-4429-04

隨著控制、計算機、通信、網絡等技術的發展，信息交換溝通的領域正在迅速覆蓋從現場設備到控制、管理、驅動、開發的各個層次。而其中的現場總線技術是其主要的組成部分，直接關系到工業控制集成系統性能以及系統的穩定可靠。

現場總線是一種連接智能現場設備和自動化系統的全數字化、雙向傳輸、多分支結構的串行通信網絡。現場總線的關鍵標志是能夠支持雙向、多節點、總線式的全數字通信。

本設計的主要工作是采用基于ARM7內核的高性能處理器LPC2131作為主控芯片，并使用了專用的總線協議芯片AD2483，實現ModBus現場設備與異構系統之間的數據傳輸與協議轉換。該協議轉換模塊系統框圖如圖1所示。

1 協議轉換模塊介紹

1.1 模塊工作原理

協議轉換模塊的功能是完成現場ModBus設備數據的采集和數字化處理，并將轉換后的結果通過異構系統的內部總線傳送到上層控制系統。同時實現上層控制系統對現場設備的控制與配置。

該模塊采用RS-485電平轉換芯片，該芯片自帶電氣信號隔離，信號調理技術。該模塊提供通信檢測顯示功能，可提供獨立隔離的24VDC供電電源輸出，用于現場ModBus設備的工作電源。圖2為模塊系統總體結構框圖。

1.2 ModBus通訊規約

在各種不同的系統通信中，ModBus協議是一種在工業領域被廣泛應用的、真正開放的、標準的網絡通信協議，通過該協議，不同廠家的現場設備可以實現數據通信。

ModBus可編程控制器之間可以相互通訊，也可與不同網絡上的其他設備進行通訊。網絡信息存取可由控制器內置的端口，網絡適配器和網關等設備實現。該協議定義了控制器能識別和使用的信息結構。當在ModBus網絡上進行通訊時，協議能使每一臺控制器知道它本身的設備地址，并識別對它尋址的數據，決定應起作用的類型，取出包含在信息中的數據和資料等，控制器也可組織回答信息，并使用ModBus協議將此信息傳送出去。

在其他網絡上使用時，數據包和數據幀中也包含著ModBus協議。網絡控制器中有相應的應用程序庫和驅動程序，實現嵌入式ModBus協議信息與此網絡中用子節點設備間通訊的特殊信息幀的數據轉換。

ModBus采用主從方式，若一臺控制器作為主機設備發送一個信息，則可從一臺從機設備返回一個響應，類似，當一臺控制器接受信息時，它就組織一個從機設備的響應信息，并返回至原來發送信息的控制器。

2 硬件電路設計

2.1 電源電路

電源電路模塊主要對模塊的電源部分進行處理，將工控行業普遍采用的直流24VDC的輸入轉變為模塊CPU需要的5VDC和3.3VDC，同時進行EMC防護。該模塊在輸入電壓出增加了防雷擊浪涌電路和支持熱插拔電路，使用的主要器件是LT4356-1。電源電路圖如圖3：

LT4356-1浪涌抑制器可保護負載免遭高電壓瞬變的損壞。它能夠通過控制一個外部N溝道MOSFET的柵極以在過壓過程中調節輸出。輸出被限制在一個安全的數值上，從而允許負載繼續運行。LT4356-1還監視VCC和SNS引腳之間的電壓降，以防止遭受過流故障的影響。一個內部放大器用于把電流檢測電壓限制為50mV。

2.2 主控電路

微控制器電路為ARM控制器的可靠穩定工作提供硬件環境，包括ARM控制器的時鐘電路、復位電路等部分。復位電路采用上電復位方式，并且備有按鍵復位操作，方便用戶調試使用。

2.3 電平轉換電路

電路完成現場485信號與控制器LPC2131之間的電平轉換功能。圖4是RS-485轉換電路。

RS-485轉換電路采用485轉換芯片ADM2483。

ADM2483是ADI（Analog device，inc）公司推出的基于其專利iCoupler磁隔離技術的隔離型RS-485收發芯片。內部集成了三通道的數字隔離器、帶三態輸出的差分驅動器和一個帶三態輸入的RS485差分接收器。節點數可允許多達256個，最高傳輸速率可達500Kbps。 iCoupler磁隔離技術是ADI公司的一項專利隔離技術，是一種基于芯片尺寸的變壓器隔離技術，它采用了高速CMOS工藝和芯片級的變壓器技術。所以，在性能、功耗、體積等各方面都有傳統光電隔離器件（光耦）無法比擬的優勢。ADM2483采用具有短路電流限制的限擺率驅動器，較低擺率降低了不恰當的終端匹配和接頭產生的誤碼。集成的熱關斷電路可將驅動器輸出置為高阻狀態，防止過度的功率損耗。

3 軟件程序設計

系統上電后，協議轉換模塊需要系統初始化，初始化操作主要完成系統各個軟件模塊的準備工作已經相應接口的驅動程序。之后要進行寫入指令和寫入數據的步驟。

整個軟件結構由幾個主要的軟件的模塊組成，分別是main（）函數，get_order（）函數和exchange（）函數。

3.1 main（）函數設計說明

該函數為整個軟件架構的主函數，在進入主函數之前，由編譯器自動加載了硬件的堆棧和中斷向量配置文件。當配置完成后，程序自動跳入主函數開始執行。主函數的代碼為順序執行，模塊除數據通信功能的其他所有功能都在主函數中實現，圖5是主函數的程序流程圖。

3.2 get_order（）函數設計說明

get_order（）函數作用是將異構系統總線收到的數據轉換到ModBus發送緩沖區中準備發送給現場的ModBus設備。在轉換時要嚴格按照標準ModBus-RTU格式進行。圖6是該函數的程序流程圖。

3.3 exchange（）函數設計說明

exchange（）函數作用與get_order（）函數剛好相反，exchange（）函數將現場ModBus設備采集到的數據按照異構系統總線協議方式存入到主控制器中。

4 結論

本文通過基于ARM內核的高速微處理器LPC2131的ModBus協議轉換模塊進行介紹，在此基礎上完成了硬件設計與軟件搭建，通過編寫控制器軟件程序實現了現場ModBus設備與異構系統的數據通信和電平轉換。實踐結果表明，該設計硬件結構簡單，運行穩定可靠，軟件開發周期短，滿足現場設備數據通信以及協議接口驅動的需要。

參考文獻：

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[4] 盧穎，鐘聯炯.以太網交換機運行機制及其仿真研究[J].西安工業學院學報，2004，24（1）.

篇(3)

關鍵詞：網關；物聯網；設施農業

在設施農業中應用物聯網技術，可以對設施農業進行升級，提高設施農業的現代化水平，實現智能農業，比如在遠程就可實時監控生產環境的溫濕度、光照等情況，可實現天窗開閉、風機運行和水簾降溫等程序的遠程控制或自動控制。在實施物聯網過程種也存在一些問題：1）在物聯網的三層架構體系中，包含傳感器的感知層的信息種類較大，比如有溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等，傳感器的類型較多，它們的接口和協議也是多種多樣，比如模擬接口、RS485接口、ZigBee接口；2）不同類型的通信技術都只能各自組網，通信的接收端必須有對應通信發送端的接收器才能完成數據通信，因此控制中心的計算機需要連接不同的接收器接入不同的傳感器的網絡，還需要解析不同的協議；3）傳感器網絡的通信技術，比如Zigbee、RS485等屬于近距離通信，如果要傳輸數據到遠程服務器，就需要增加設備進行網絡轉換；4）大量傳感器接入到服務器，會增加服務器的負擔，需要更高性能的服務器。物聯網網關是連接感知層和網絡層的關鍵節點設備，是物聯網的重要設備，具有網絡轉換、協議轉換、數據交換等功能，使用物聯網網關可以簡化物聯網的設計和實施，可以解決上述問題。

1系統總體結構和功能配置

1.1系統結構和原理

本方案的物聯網網關，由上行通信接口、下行通信接口、主控模塊等部分組成（見圖1）。1）上行通信接口，連接遠程服務器（云端系統）、用戶終端，在硬件上主要包括上行通信模塊、接口電路，在軟件上主要包括模塊驅動程序、上行通信協議處理程序。2）下行通信接口，連接傳感器、控制器等設備終端，在硬件上主要包括下行通信模塊、接口電路，在軟件上主要包括模塊驅動程序、下行通信協議處理程序。3）主控模塊是網關的核心部分，在硬件上由高級單片機和外圍接口電路構成，在軟件上主要包括數據轉發程序、協議轉換程序等。上行接口主要是連接遠程服務，需要使用遠程通信技術，主要包括Internet通信、移動通信等。上行通信模塊主要包括用于接入Internet網絡的以太網通信模塊、WiFi通信模塊，用于接入移動通信網絡的GPRS通信模塊、4G通信模塊、NB-IOT通信模塊等。下行接口主要是連接傳感器和控制器，一般使用的是短距離通信技術，主要包括RS485、ZigBee、WiFi、LoRa等；而對于4～20mA等模擬量的設備，并不直接接入網關，需要一個變送器或采集器進行轉換，以數字通信的方式接入到網關。下行通信模塊主要包括RS485通信模塊、ZigBee通信模塊、WiFi通信模塊、Lora通信模塊等。主控模塊通過UART、SPI、I2C等接口和上行通信模塊、下行通信模塊連接，通信模塊由主控模塊進行配置和控制。網關的工作原理如下：網關通過WiFi或RS485等下行通信接口連接到傳感器終端或風機、遮陽等控制器，通過WiFi或以太網等上行通信接口接入到Internet網絡或局域網連接遠程服務器；服務器的數據或指令通過上行接口傳輸到主控模塊，主控模塊根據上行通信協議取出數據后，進行處理，根據下行協議重新打包，經下行通信接口轉發到傳感器終端、控制器；傳感器終端、控制器的數據，由下行接口上傳到主控模塊經處理后轉發到上行接口，傳輸到遠程服務器。在此過程中，網關完成了網絡轉換、協議轉換、數據轉發等功能。

1.2系統功能配置

本方案的網關功能配置如下：1）上行接口：具有1個WiFi接口、1個以太網接口，支持TCP/UDP、HTTP通信協議，采用Client工作模式，可通過上行接口連接遠程服務器。2）下行接口：具有1個RS485接口，半雙工、波特率可配置、主站工作模式，支持Modbus通信協議；具有1個WiFi接口，主站工作模式，支持TCP/UDP、Modbus通信協議，可通過下行接口接入傳感器或控制器。3）工作電壓：DC5V；4）指示燈：電源指示燈、通信指示燈、狀態指示燈。

2硬件和軟件的設計

本方案的網關采用模塊化設計，通信模塊直接選用市面上已有的通信模塊，需要根據選定的具體通信模塊設計接口電路、編寫模塊驅動程序。

2.1硬件設計

2.1.1主控模塊主控模塊以32位高級單片機STM32F407ZG為控制核心，該單片機使用3.3VDC工作電源，具有1024kB的flashROM、192kB的RAM，并支持通過FSMC接口擴展RAM，具有3個I2C接口、6個UART接口、2個SPI接口、1個SDIO接口，內部RTC模塊。

2.1.2上行通信接口上行通信模塊主要包括1個WiFi通信、1個以太網通信模塊。其中WiFi通信模塊使用ESP8266通信模塊，通過UART連接到主控模塊的UART3；以太網通信模塊使用W5500通信模塊，通過SPI連接到主控模塊的SPI2。

2.1.3下行通信接口下行通信模塊主要包括1個WiFi通信模塊、1個RS485通信模塊。其中WiFi通信模塊使用USR-WIFI232-XXX通信模塊，通過UART連接到主控模塊的UART2；RS485通信模塊使用MAX485通信模塊，連接到主控模塊的UART4。

2.1.4存儲、顯示部分主控模塊通過FSMC接口連接IS62WV51216擴展RAM，可存儲512k雙字節（1024kB）大小的數據，用于在協議處理、數據轉發過程的變量存儲；通過I2C接口I2C1連接EPROM存儲器24C02，可存儲256×8（2kbits）大小的數據，用于存儲配置參數；通過SDIO連接SD卡，用于存儲運行中產生的數據。網關具有1個電源指示燈、1個運行狀態指示燈、1個上行接口通信指示燈、1個下行接口通信指示燈，主控模塊通過4個IO口驅動4個LED燈。除了指示燈，沒有其他顯示器件，可通過調試串口或者上行接口查詢系統信息和狀態。主控模塊的UART1作為調試串口。

2.1.5電源部分電源部分使用外接5VDC穩壓電源，負載能力不小于10W。通過電源接口接入電路板，在電路板上通過LDO穩壓電路輸出3.3VDC穩壓電源作為工作電源。

2.2軟件設計

2.2.1軟件設計的主要內容和方案軟件設計主要包括：通信接口驅動程序、模塊的驅動程序、通信協議處理程序、配置程序、數據采集程序、數據轉發程序，完成通信接口接入、遠程連接、網絡轉換、協議轉換、數據轉發。由于RTOS實時操作系統在系統層已經實現了任務的調度，在多任務系統開發中比較有優勢，同時本方案的硬件支持運行RTOS，因此采用基于RTOS進行開發。

2.2.2軟件的層次結構采用分層結構進行軟件設計，軟件的結構從下到上分成：硬件驅動層、模塊驅動層、網絡通信層、應用層。硬件驅動層完成對硬件的配置和驅動，包括系統時鐘的配置、IO的配置、UART接口的驅動、SPI接口的驅動、I2C接口的驅動、FSMC接口的驅動等。模塊驅動層完成對通信模塊、存儲模塊等外接模塊的配置和驅動，包括上行接口中的WiFi通信模塊、以太網通信模塊的驅動，下行接口中的WiFi通信模塊、RS485通信模塊等的驅動，存儲模塊的驅動等。網絡通信層完成網絡連接和數據傳輸、協議的處理，包括RS485通信、TCP/UDP、HTTP、Modbus等。應用層完成業務功能，包括系統配置、協議轉換、數據轉發、信息采集、數據存儲等。

2.2.3任務的分配和調度系統使用了FREE—RTOS實時操作系統，在RTOS系統層采用分時調度的方式實現系統線程（簡稱線程）的切換。系統分配6個線程，各線程優先級一致，由RTOS系統分時調度，將各種業務定義成不同的業務任務（簡稱任務），每個線程執行一個或多個業務任務。線程1完成系統配置、系統監測、系統指示任務；線程2完成上行接口處理任務；線程3完成下行接口處理任務；線程4完成協議轉換、數據轉發任務；線程5完成數據存儲任務；線程6完成信息采集任務。由于各個線程是無限循環并且是并行執行的，為了對各個線程進行監測，取一個狀態字并為每個線程設定一個狀態位。每個線程在循環一輪都給對應的狀態位置位，線程1每隔100ms要對各個線程的狀態位進行檢測。如果所有線程對應的狀態位都置位，則清零狀態字并驅動狀態指示燈亮或滅。因此系統正常運行時，狀態指示燈是閃爍的。

3主要功能的設計

接入功能、數據轉發功能、協議轉換功能，是網關要實現的主要功能。

3.1上行接口的設計

上行接口主要是連接遠程服務，需要使用遠程通信技術，使用的通信協議是TCP/UDP，以及基于TCP/UDP的HTTP、Modbus等。TCP/UDP屬于傳輸層協議，由通信模塊實現，在模塊驅動層通過對模塊的配置，可以啟動相關功能，因此在硬件設計上，需要選擇支持TCP/UDP功能的通信模塊。本系統所用的上行通信模塊均支持TCP/UDP功能，其中WiFi通信模塊通過UART通信使用相應的AT指令進行配置，以太網通信模塊通過SPI通信配置模塊相應的寄存器進行配置。HTTP、Modbus等運行在TCP之上，屬于應用層協議，由主控模塊實現，通過協議處理程序完成。HTTP協議在Web應用中得到廣泛的應用；Modbus協議在工業領域廣泛應用，是工業電子設備之間常用的連接方式。通過上行接口，實現以下功能：1）使用的是HTTP協議對網關參數的配置和查詢：網關實現一個WebServer，可以處理HTTP協議的GET方法請求。通過瀏覽器打開配置頁面對參數進行查詢和配置，網關作為TCPServer，需要打開監聽端口。2）使用Modbus協議將傳感器數據傳輸到服務器：網關作為TCPClient連接到TCPServer，由服務器發起請求網關作為從設備響應數據。Modbus協議有專門的TCP格式，這里只是將TCP作為數據鏈路，報文使用的是Modbus-RTU格式。

3.2下行接口的設計

下行接口主要是連接傳感器、下級網關，包括1個WiFi接口、1個RS485接口。WiFi接口配置成AP模式，下級網關的上行WiFi以及采用WiFi通信的傳感器可以連接到到這個AP。在通信上，配置成TCPServer，打開監聽端口，下級網關、傳感器作為TCPClient連接到這個端口，使用TCP協議進行數據傳輸。由于RS485通信是半雙工的，模塊需要配置成主機模式，由網關發起通信。RS485通信的校驗位和波特率等參數設計成可配置以適應實際設備的通信參數。在往下行接口發送數據的時候，會發送到所有通過WiFi接口連接的傳感器、通過RS485接口連接的傳感器以及通過WiFi接口連接的下級網關。

3.3數據轉發和協議轉換功能的設計

數據轉發指的是將數據從下行接口轉發到上行接口，或將數據從上行接口轉發到下行接口。在轉發的過程中，由于兩個接口的通信協議不用，需要根據接收口的協議將數據接收讀取解析出來，經過一定的處理后，按發送口的通信協議重新打包發送，這個就是協議轉換。整個過程就是實現對數據的接收、解包、處理、封裝、轉發。網關采用多種可配置的模式實現對數據的轉發，運行的時候根據配置執行下列模式中的一個模式：模式1為直接透傳模式。運行此模式的時候，系統將上行接口的數據直接轉發到下行接口，由于下行接口有多個端口，數據將依次轉發到各個端口，下行接口的數據也依次直接轉發到上行接口。模式2為協議透傳模式。運行此模式的時候，會對收到的數據進行協議核對，符合Modbus協議格式的數據將被轉發，不符合的數據將在本地被處理：按其他協議處理或丟棄。

3.4級聯功能的設計

級聯功能可以給系統帶來靈活性，通過級聯功能可以實現：通信的中繼進而達到延長通信距離的功能；分級擴展進而達到擴大接入能力的功能；分組接入進而提高系統性能和簡化系統管理。本系統的級聯功能通過WiFi通信接口實現：本級網關的上行WiFi模塊打開STA模式，上級網關的下行WiFi模塊打開AP模式；本級網關的上行WiFi接入到上級網關的下行WiFi；上級網關把本機網關看成一個傳感器終端，本機網關把上級網關看成一個服務器；按正常的模式進行數據轉發和協議轉換。級聯之后的系統，只有一個頂級網關連接到服務器。從頂級網關看，所有的傳感器設備都是連接在本網關的下行WiFi接口上，可以把下級的級聯網關看成透明的。

篇(4)

IEC60870-5-104協議（以下簡稱104協議）是國際電工委員會在IEC60870-5-101協議的基礎上，為適應網絡傳輸而制定的遠動通信協議。它不僅可以應用在集控中心與變電站、集控中心與調度端，而且完全適用于變電站內的通信網。104協議在物理層、鏈路層、網絡層、傳輸層采用RFC2200協議。RFC2200是標準的TCP/IP協議子集，因此104協議適合在基于TCP/IP協議的高帶寬網絡上傳輸。104協議最大優點是具有實時性好、可靠性高、數據傳輸流量大、便于信息擴展、支持網絡傳輸等特點。104協議在應用層采用APCI（應用協議控制信息）傳輸接口（見圖3）。根據APCI控制域格式，104協議報文有3種類型：用于編號的信息傳輸（I格式）、編號的監視功能（S格式）和未編號的控制功能（U格式）。I格式幀：控制域第1個八位位組組的第一位比特=0。I格式的APDU包含1個ASDU（應用數據服務單元）。S格式幀：控制域第1個八位位組的第1個比特位=1，且第2個比特位=0。S幀只包括APCI。U格式幀：控制域第1個八位位組的第1個比特位=1，且第2個比特位=1。U幀也只包括APCI。104協議通過發送序號N(S)和接收序號N(R)機制來防止報文的丟失和報文的重復。當通信雙方建立連接后，雙方開始數據傳輸。發送方每發送1個I格式報文，其發送序號加1，接收方每接收到一個與其接收序號相等的I格式報文后，其接收序號也加1。接收方通過比較接收到的I格式報文發送序號N(S)與自己的接收序號R(S)是否相等來判斷是否存在報文丟失或重傳的情況。當接收方收到發送序號大于自己接收序號的I格式報文時，意味著報文在經過網絡傳輸時存在丟包。當接收方收到發送序號小于自己接收序號的I格式報文時，意味著報文在經過網絡傳輸時存在重傳。當接收方收到正確的I格式報文時，向發送方發送S格式報文進行確認。如果發送方的I格式報文長時間沒有在對方的接收序號中得到確認，則意味著發生了報文丟失或網絡中斷。

提高電氣監控系統實時性的優化方法

提高電氣監控系統實時性的方法有多種，總體可分為升級電氣監控系統硬件和優化軟件算法兩方面。本文采用軟件上對網絡通信協議進行優化的方法，實現電氣監控系統實時性能的提升。

（一）IEC60870-5-103協議的實時性優化

國際標準的103協議電氣接口有2種，一種為光纖接口，另一種是EIARS485接口。光纖傳輸具有抗干擾能力強，傳輸速度快等優點。當繼電保護裝置與監控系統在同一個變電站內或距離較近時，光纖接口與EIARS485接口的傳輸速度差別可忽略不計。采用光纖接口和EIARS485接口在通信鏈路拓撲上是相同的，因此光纖接口與EIARS485接口的分析方法是一致的。下面重點對EIARS485接口進行分析。EIARS485接口是一種三線制半雙工接口，在一個時間點只能進行信號的接收或者發送，即信號收發不能同時進行。在工程上常采用圖4的通信拓撲結構。EIARS485總線上并聯的3個繼電保護裝置輪流獲得通信權，向通信前置機發送數據。繼電保護裝置的數據能否盡快地傳送給通信前置機，取決于獲得通信權的時間間隔。基于這樣的機制，就會出現如果一個繼電保護裝置傳輸多個信號時，將會占據比較長的傳輸時間。特別是當發生大面積電氣故障時，繼電保護裝置可能會產生較多的變位信號。如果按一個繼電保護裝置上傳5個遙信信號計算，傳輸這5個變位遙信信號要通過至少20幀報文才能完成。為保證繼電保護裝置的信號能實時傳輸給通信前置機，在考慮EIARS485接口連接繼電保護裝置的數量時，就需要計算極端情況下，在EIARS485接口中繼電保護裝置信號傳輸的最大延時。計算EIARS485數據的傳輸延時，本文參考國標GB/T18657.2-2002中的非平衡傳輸過程進行計算。

（二）IEC60870-5-104協議的實時性優化

104協議是基于以太網傳輸的，以太網RJ45接口是一種平衡傳輸的全雙工接口。影響104協議實時性的主要有2個因素：一是以太網的傳輸性能。這是由網絡拓撲結構和以太網帶寬決定的。二是104協議報文的信號攜帶效率。下面主要通過對第二個因素優化來提高104協議的實時性。104協議通過I格式幀進行數據傳輸。104協議中規定一個ASDU在不超過249個字節時，既可以傳輸一個信號（如開關變位信號），也可以傳輸一組信號（包含多個遙信信號）。在現有的監控系統104協議使用中，一個I個格式幀通常只傳輸一個變位遙信信號。如果能夠做到在一個I個格式幀內盡可能傳輸多個數據，無疑提高了信號的傳輸效率。本文認為可以采用一個I個格式幀包含5~10個遙信變位信號。這樣傳輸雖然增加了I個格式幀的長度（增加了15~50個字節），但對于100M以太網的傳輸性能來說，增加15~50個字節的影響可以忽略不計。采用這種方法傳輸后，原先傳輸500個遙信變位信號需要1000幀報文（一個遙信變位包括一幀遙信變位報文和一幀SOE報文），現在只需要500幀報文，傳輸延時可節約接近1半。

提高電氣監控系統可靠性的優化方法

電氣監控系統可靠性主要依靠通信前置機、數據服務器、遠動機等設備的冗余配置和通信網絡的冗余配置實現。在現有的使用過程中，硬件雖然冗余配置，但冗余設備之間的相互無擾無縫切換卻是一直存在的問題。本文通過優化網絡通信協議應用，使通信前置機冗余切換和通信網絡冗余切換的可靠性得到提高，從而提升電氣監控系統的可靠性。

（一）IEC60870-5-103協議雙機熱備接口切換

103協議在采用EIARS485接口時，一個EIARS485接口只能有1臺主機，即2臺通信前置機不能通過同一個EIARS485接口向1臺繼電保護裝置發送報文。為提高103協議傳輸的可靠性，本文認為可將2臺通信前置機的所有EIARS485接口并接運行。1臺通信前置機處于工作狀態（向繼電保護裝置發送和接收報文），另1臺通信前置機處于熱備狀態（通過該EIARS485接口，只接收工作狀態通信前置機與繼電保護裝置的通信報文）。當熱備狀態通信前置機檢測到工作狀態前置機的任何一個EIARS485接口通信中斷（該EIARS485接口沒有通信報文）時，熱備狀態前置機接過該EIARS485接口的主機地位，通過該EIARS485接口向繼電保護裝置發送和接收報文。此時，工作狀態通信前置機則放棄該EIARS485接口的主機地位，從而實現IEC60870-5-103協議雙機熱備接口切換。

（二）IEC60870-5-104協議雙以太網（雙通道）并行數據傳輸

現有的監控系統大多都采用通信前置機、數據服務器、遠動機和以太網的冗余配置。冗余配置大大提高了信號傳輸的可靠性。但目前常用的雙機雙網切換機制都為“硬切換”，即正常情況下冗余的兩臺通信前置機中只有其中一臺使用冗余通信網絡中的一條與遠動機或服務器進行通信。當正常運行的前置機發生故障或者正常運行的通信網絡中斷時，通信切換到冗余的另一臺通信前置機或另一條通信網絡。但是使用這種機制最大的缺點是：通信前置機的切換和通信網絡的切換是通過通信前置機內部軟件進行判斷實現的，切換過程通信是中斷的，無法做到無擾連續切換。2008年，IECSC65WG15了IEC62439高可用性自動化網絡協議，其中IEC62439-3規定的并行冗余協議（PRP），提出了將設備連接在具有相同特性并列運行的2個LAN網絡結構上，在設備上實現冗余網絡通信的數據處理。

IEC60870-5-104協議沒有規定如何使用冗余通信網絡進行數據傳輸。如果采用并行冗余協議（PRP），需要在各設備內部增加鏈路冗余體（LRE）進行冗余網絡通信的數據處理。但傳統變電站現有的監控系統設備并不具有這樣的功能結構。如果采用并行冗余協議（PRP），無疑需要重新設計現有的監控系統設備。本文根據并行冗余協議（PRP）的通信原理和104協議的通信機制，在不改動現有設備的基礎上，對現有的104協議的通信方式進行修改，從而實現104協議在冗余網絡上的并行數據傳輸。

下面以通信前置機與遠動機通信為例，介紹104協議并行數據傳輸方法（如圖5）。在通信前置機和遠動機的104協議程序中定義冗余傳輸的以太網口A和以太網口B。在以太網口A與以太網口B冗余并列通信時，雙方鏈路初始化結束后，總召換和對時報文均由遠動機通過以太網口A啟動，通信前置機通過這2個以太網口，以相同的報文（包括相同的發送序號和數據內容）向遠動機發送報文。遠動機則同時從本機冗余傳輸的以太網口A和以太網口B讀取報文，判斷2個以太網口收到報文的發送序號，舍棄發送序號較小的報文。如果其中一條以太網鏈路發生翻動（因路由器或交換機的原因導致通信鏈路短時中斷）時，通信前置機與遠動機對這條以太網鏈路重新進行通信鏈路初始化（如圖6）。初始化結束后，通信前置機并不將該條鏈路報文的發送序號置0，而是使用與另一正常鏈路相同的報文（包括發送序號和數據內容）繼續發送，從而保證在冗余的通信網路上進行數據的同步傳輸。

結論

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【關鍵詞】串口通信協議 遠程維護系統 研究

為了可以實現對一些比較重要的設備進行遠程監測以及維修養護，并實現無人監視和無人控制的最終目標，需要建設并完善與之有關的維護系統。建設起遠程維護的系統，首先要做的就是處理裝備信息接口的統一性，打造比較統一的通訊協議方面的問題。在計算機的控制下，串行通信接口為非常主要的接口，結合裝備實際情況來實現計算機與裝備間的通訊和交流，進而實現數據的傳輸。

1 分析并建立串口通訊協議

1.1 分析

整體上來看，串口通訊協議設計主要是在面向連接服務的基礎之上的。任何裝備對于通信協議的標準都是不同的，這是因為各個研制裝備的單位往往都會結合自身的需求以及實際設計型號來制定的，對于信息幀結構也有較多不同的種類，同時在通訊協議中，各個部分內容當中位數也有一定的差異，對數據進行編碼的方式自然也不一樣。所以，并不能實現不同裝備之間信息共享的操作。另外，還有一部分裝備并沒有設置信息接口，導致設備數據無法進行傳輸，自然就無法實現遠程控制設備。

1.2 建立

結合裝備運行的實際情況，制定通訊協議需要令其能夠實現對遠程設備進行控制以及維護的功能，還要在此基礎之上確保空間充足，以便設備進行功能擴展，在通訊協議當中，還需要擁有控制設備、監視參數、設置參數等有一定關聯的內容。對現有裝備所擁有的通訊協議進行分析和設計的基礎之上，構建出能夠滿足裝備的實際情況的一個通訊協議規范，它可以比較嚴格地對信息幀格式和其他的幀格式之間位數展開規定，按照協議，可以將其分成五類不同的幀結構，不同的幀結構設計類型都會和硬件間優化融合綜合起來進行考慮。

2 設計分析五種幀結構

2.1 握手類

這種幀結構直接將設備和接口連接起來，信息接口會定時傳送詢問幀到設備當中，假如此時裝備處于開啟狀態，裝備就會將回應幀傳輸給接口，在接口收到回應幀之后，雙幀聯動，就能夠實現數據的傳輸，達到遠程控制的目的。

2.2 控制類

這種幀結構將控制功能的實現作為主要目的，它可以對設備進行諸如開機或者關機等控制操作，在進入到這種狀態下的時候，接口需要先向整個設備輸送控制幀，在設備收到之后，就可以立刻執行這些控制類幀當中的指定命令，并且發送回應幀給接口，待接口收到之后，就可以標記這項操作任務已經完成了。

2.3 檢測類

這種幀結構能夠很好地實現檢測類的相關功能，正確利用檢測幀，我們能夠對設備的各項系統參數以及運轉狀態展開系統的檢測，在被控制的設備收到接口所傳輸的監測幀之后，結合信息幀當中的請求，向信息接口傳輸擁有監測內容的對應幀。在設備接收了這一對應幀之后就會在短時間內立刻進行信息整合，與此同時對其進行分析，保證數據信息高度的安全以及穩定。

2.4 維護類

這種幀結構針對的是擁有維護性能的設備所適用的，它能夠對受到控制的設備參數進行必要的設置，進而實現遠程維護設備。其具體的操作流程如下：信息接口先向對應設備傳輸要進行讀取的設備參數的信息幀，設備收到了信息幀后，結合信息幀當中所涵蓋的內容，傳輸響應幀到接口當中，這一過程當中，響應幀當中包括信息幀當中全部消息內容，在接口收到了響應幀之后，結合響應幀當中的消息，對消息進行適當的修改以及設置，全部完成之后，可以向設備傳輸維護類的幀，在設備收到維護幀后，就可以依照維護幀當中的一些信息來對設備進行適當的維護以及設置操作。

2.5 補充類

通常來說這種幀結構都是在設備以及接口間進行信息幀傳輸的過程當中，結合傳輸的信息幀長度、幀結構以及數據的字節數來進行精準判斷。不過，假如數據長度太大，不能通過一幀來進行傳輸的時候，就需要借助補充幀結構的作用。先發送并沒有進行校驗的幀，隨后自動傳送，在接口收到包含在補充信息幀當中的命令后，就可以標記這次數據通訊活動完畢。

3 傳輸數據和遠程維護系統具體實現

3.1 傳輸數據的流程

微機傳輸請求信息，到達設備之后，被控制的設備會先對信息幀進行解碼處理，結合協議當中的有關規范，在存儲器當中適當地抽取需要的消息，再通過ARM來進行適當的處理，結合規定當中的格式，借助串口，通過信息幀的形式來發送需要的數據信息，到達微機之后，微機接收信息幀，借助其中遠程維護軟件和協議當中所規定的格式來解碼信息幀，從中提取有效的信息，在相應的區域當中顯示指定的數據信息。

3.2 實現遠程維護系統

整體上來說，遠程維護控制這一系統的主要結構包括遠程維護中心、網絡組成軟件以及設備接口信息終端這樣的三個部分所組成，它可以很好地實現對各個被控制的設備進行監視以及維護的目的，通過信息之間的相互傳輸以及對彼此信息進行破解的過程來實現信息分析，進而能夠及時且有效地實現對被控設備進行遠程監控的目的，繼而對已經有的問題進行適當的預警和提示，繼而實現遠程維護設備和遠程控制設備的最終目的，這一系統的組成可以用圖1來展示。

4 結語

設計串口通訊協議，可以起到規范化通訊協議，并統一提供理論支持的作用，可以將裝備當中的串口通訊協議進行統一，與此同時，還給裝備遠程維護的控制系統打造了比較理想的理論平臺，針對裝備使用和發揮正常效能來說擁有比較現實的意義和價值。

參考文獻

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作者單位

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論文摘要：現場總線是近年來自動化領域中發展很快的互連通信網絡，具有協議簡單開放、容錯能力強、實時性高、安全性好、成本低、適于頻繁交換等特點。目前，國際上各種各樣的現場總線有幾百種之多，統一的國際標準尚未建立。較著名的有基金會現場總線（FF）、HART現場總線、CAN現場總線、LONWORKS現場總線、PROFIBUS現場總線、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE總線等。

智能化配電系統就是通信網絡把眾多的帶有通信接口的中、低壓開關和控制設備與主計算機連接起來，由計算機進行智能化管理，實現集中數據處理、集中監控、集中分析和集中調度的新型配電系統。智能化配電系統一般由主計算機、通信網絡、智能化開關和控制設備三部分組成。

從目前國內外智能化配電系統所應用的現場總線來看，主要有PROFIBUS－DP、MODBUS、LONWORKS等，而FF、HART、CAN等現場總線在智能化配電系統中應用則較少。以上系統基本上都是采用單一的現場總線技術，即整個智能化配電系統中只采用一種現場總線，整個系統構造比較單一。

隨著自動化技術和通信技術的發展，帶有通信接口的產品應用量越來越大，而且隨著用戶對配電系統可靠性和靈活性的更高要求，加上各現場總線本身的特點以及相關的產品品種繁多，因此在一些工程的智能化配電系統中，采用一種現場總線總線的智能化產品往往不能滿足應用的全面要求，多現場總線產品共存于一個智能化配電系統已成為一個現實的問題。

由于多現場總線系統中不同類型的產品均配專用的通信協議，有的廠家還專門為自己的產品開發了專用的通信卡、通信控制器等專用設備，因此，整個系統中的產品由于通信協議不同無法直接和主控單元進行通信，這嚴重防礙了用戶的選擇。對用戶而言，如果在一個智能化配電系統中每一種智能化產品均選擇其專用的通信卡或通信控制器，一個智能化系統將變得支離破碎，組態性和靈活性均較差，而且在系統進行改造或升級時，將要花費用戶更多的時間和費用。因此，多現場總線技術在一個智能化配電系統中的應用已成為一個重要的研究課題。

1 多現場總線技術

目前，在一些工程中通常的做法是在某種現場總線的基礎上開發能連接其他公司現場總線的接口產品。由于現場總線國際標準尚未建立，多種類型的現場總線枚不勝數，需要開發大量的接口產品才能滿足不同工程需要。如果僅以FF、CAN、LONWORKS、PROFIBUS－DP、MODBUS五種著名現場總線為例，要使它們中任意兩種不同現場總線能統一于一個智能化配電系統中，僅是協議轉換器這種接口產品就要有二十種之多，如果一個系統中有三種或三種以上不同現場總線產品，那麻煩則更大。不少企業，包括一些國際上的大公司為了解決來自不同廠家的產品兼容性問題，都投入了巨大的精力和財力，但成效甚微。

針對上述在智能化配電系統開發中遇到的實際問題，我們提出了通用型現場總線協議控制器這種全面的解決方案，通過硬件和軟件的方法共同對現場總線協議進行處理，解決智能化配電系統中多現場總線的兼容性問題，其目的是為了能將不同現場總線的產品和諧地融入一個系統中，充分發揮不同產品的長處，為那些希望使用不同廠家優質產品的用戶提供更大的靈活性。

通用型現場總線協議控制器是現場級的通用通信管理設備，由它把各個現場設備連成網絡，并負責現場設備上位機之間的信息傳遞。由于其是通用性的，只需通過相應的CPU及接口電路和軟件就可以完成多種現場總線協議的轉換，實現與不同廠家的現場設備進行通信。

2 現場總線協議控制器

通過多種方案的比較，采用模塊化結構和多CPU工作方式來設計通用型現場總線協議控制器。因為模塊化的結構可以使系統有較強的擴展能力，為系統將來的升級換代帶來便利。

通用型現場總線協議控制器主要由底板和插卡組成，其中底板帶有電源以及擴展槽和固定支架等，并且系統總線也是在底板，擴展槽和底板上的信號線構成。插卡分三種，分別為主控板、協議板、接口板，其中主控板和協議板帶CPU。主控板負責管理整個系統以及與上位機的通信，通用型現場總線協議控制器通過RS232接口與上位機連接，主控板通過它與上位機進行信息交換，主要包括：管理系統總線，給協議板和接口板分配系統資源，與協議板進行信息交換，對來自協議板的數據進行處理，等待上位機提取。協議板是通用型現場總線協議控制器的關鍵部分，所有與現場設備的通信都由它完成。協議板可以提供多種現場總線協議，一般一塊協議板只能進行一種現場總線協議的通信。接口板從屬于某一協議板，為協議板提供通信接口。用戶可以根據實際情況進行選擇，接口種類有RS232、RS422、RS485等。通用型現場總線協議控制器與上位機以及與現場設備的通信都采用串行方式，而通信控制器內部各插卡之間通過系統總線來完成。其中主控板與各協議板的通信采用主從式。主控板通過系統總線分別與協議板進行通信，各協議板之間不能進行通信。

通信過程如下：主控板在系統總線上，通過廣播方式發送協議板號來呼叫與之通信的協議板，每塊協議板上有協議板號識別電路，只有與發送的協議板號相符的協議板才響應主控板，從而實現主控板與協議板的通信。當用戶增加新的協議設備時，不必改動硬件，只需在增加的新的協議板上設置好協議板號，并在上位機的組態中添加相應的系統信息存入計算機即可。協議板和接口之間的信息傳遞通過系統中的局部總線來完成。

3 應用實例

通用型現場總線協議控制器已經在我們最新開發的CE2000電站綜合自動化系統中完成，并與多種產品進行了通信聯網試驗。系統中的主要產品有：美國西屋公司采用INCOM（MODBUS）通信協議的智能化產品、德國西門子公司和德國默勒公司采用PROFIBUS－DP通信協議的智能化產品、南京因泰來公司采用其內部通信協議INTBUS的綜合數字保護繼電器產品。

整個系統由配各種智能化開關柜的硬件系統和軟件系統兩部分組成。硬件包括各種智能化開關柜、通用型現場總線協議控制器、上位控制計算機。軟件由主控程序、通訊界面和人機界面三部分組成。根據以上硬件設備的配置情況，在上位機上輸入系統配置信息，通過串行口傳遞給控制器主板。主控板將系統配置信息分類傳遞給各協議板，各協議板收到系統信息后與所屬硬件設備進行通信，將采集到的數據經主控板傳送到上位機，并通過主控板接受上位機命令。

4 結束語

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關鍵詞 計算機；網絡；體系；機構

中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）69-0185-02

0引言

幾十年來，計算機網絡發展相當迅速。但計算機網絡的實現要解決很多復雜的技術問題：支持多種通信介質，比如雙絞線、同軸電纜、光纖、微波、紅外線等；支持多廠商、異構互聯，包括軟件的通信約定以及硬件接口的規范；支持多種業務，比如批處理、交互分時、數據庫等；支持高級人機接口，滿足人們對多媒體日益增長的需求。正如結構化程序設計中對復雜問題的模塊化分層處理一樣，在處理計算機網絡這種復雜系統時所采用的方法就是把復雜的大系統分層處理，每層完成特定功能，各層協調起來實現整個網絡系統的功能。計算機網絡體系結構就是介紹計算機網絡中普遍采用的層次化網絡研究方法。

1計算機網絡體系結構的基本概念

1.1通信協議

在網絡系統中，為了滿足數據通信的雙方準確無誤的進行通信，這就需要我們根據在通信過程中產生的各種問題，制定一系列的通信雙方必須遵守的規定，這就是我們所說的通信協議。從通信協議的表現形式來看，它規定了交互雙方用于通信的一系列語言法則和語言意義，這些相關的協議能夠規范各個功能部件在通信過程中的正確操作。

1.2實體

每層的具體功能是由該層的實體完成的。所謂實體是指能在某一層中具有數據收發能力的活動單元（元素）。一般就是該層的軟件進程或者實現該層協議的硬件單元。在不同系統上同一層的實體互稱為對等實體。

1.3接口

上下層之間交換信息通過接口來實現。一般使上下層之間傳輸信息量盡可能少，這樣使兩層之間保持其功能的相對獨立性。

1.4服務

服務就是網絡中各層向其相鄰上層提供的一組功能集合，是相鄰兩層之間的界面。因為在網絡的各個分層機構中的單方面依靠關系，使得在網絡中相互鄰近層之間的相關界面也是單向性的：下層作為服務的提供者，上層作為服務的接受者。上層實體必須通過下次的相關服務訪問點（Service Access Point，SAP），才能夠獲得下層的服務。SAP作為上層與下層進行訪問的服務場所，每一個SAP都會有有自己的一個標識，并且每個層間接口可以有多個SAP。

1.5服務原語

網絡中的各種服務是通過相應的語言進行描述的，這些服務原語可以幫助用戶訪問相應的服務，也可以像用戶報告發生的相應事件。

服務原語可以帶著不同的參數，這些參數可以指明需要與那臺服務器相連、服務器的類別、和準備在這次連接上所使用的數據長度。假如被呼叫的用戶不同意呼叫用戶建立的連接數據大小，它會在一個“連接響應”原語中提出一個新的建議，呼叫的一方能夠從“連接確認”的原語中得知情況。這樣的整個過程細節就是協議內容的一部分。

1.6數據單元

在網絡中信息傳送的單位稱為數據單元。數據單元可分為：協議數據單元（PDU）、接口數據單元（IDU）和服務數據單元（SDU）。

1）協議數據單元

不同系統某層對等實體為實現該層協議所交換的信息單位，稱為該層協議數據單。

其中：協議控制信息，是為實現協議而在傳送的數據的首部或尾部加的控制信息，如地址、差錯控制信息、序號信息等；用戶數據為實體提供服務而為上層傳送的信息。考慮到協議的要求，如時延、效率等因素，對協議數據單元的大小一般都有所限制。

2）服務數據單元

上層服務用戶要求服務提供者傳遞的邏輯數據單元稱為服務數據單元。考慮到協議數據單元對長度的限制，協議數據單元中的用戶數據部分可能會對服務數據單元進行分段或合并。

3）接口數據單元

在同一系統的相鄰兩層實體的一次交互中，經過層間接口的信息單元，稱為接口數據單元。

其中，接口控制信息是協議在通過層間接口時，需要加一些控制信息，如通過多少字節或要求的服務質量等，它只對協議數據單元通過接口時有作用，進入下層后丟棄；接口數據為通過接口傳送的信息內容。

1.7網絡體系結構

網絡體系結構就是以完成不同計算機之間的通信合作為目標，把需要連接的每個計算機相互連接的功用分成明確的層次，在結構里面它規定了同層次進程通信的協議及相鄰層之間的接口及服務。實際上網絡體系結構就是用分層研究方法定義的計算機網絡各層的功能、各層協議以及接口的集合。

2網絡體系結構的分層原理

當今社會上存在這各個年代、各個廠家、各個類型的計算機系統，如果將這不同的系統進行連接就必須遵守某種互聯標準規則。為了減少協議設計的復雜性，大多數網絡都是按照層的方式來組織的。

在網絡的各個不同分層結構中，每一層都要服務于它的上層，并且呀說明服務對象的相應接口，上層只不過是利用下層所提供的服務和相關的功能，不用知道下面的層次為了此次服務到底采用了什么樣的方法和相關的協議，下層也僅僅是知道上面一個層次傳送過來了什么參數，這就是層次間的無關性。處在各個不同的系統里面的相同層次之間的實體之間沒有什么直接的相互通信的能力，它們的通信必須經過相鄰近的下面層次和更加下層的各種通信來完成。分層結構的優點如下：

1）獨立性強。各個層次之間有具體的分工，獨立性是指被分層的具有相對獨立功能的每一層只要知道下面的層次能夠為自己提供的服務是什么和自己向上面一個層次能夠提供什么服務就好，不用知道下面的層次為自己提供的服務需要什么方式；

2）適應性強。層與層之間是相互獨立的，一層內部發生了變化并不影響與他相連接的其它各層；

3）易于實現和維護。整個大的系統進行分層后，一個復雜的系統被分解成很多個功能單一、范圍較小的子系統，每一個層次僅僅實現了與自己相關的功能，不僅僅讓復雜的系統變得清晰明了，也是網絡系統中各個環節的實現和調試變得簡單和容易。

3結論

計算機網絡的體系復雜，各個層次間的聯系多種多樣，相信只要學習好現有的體系結構，一定能夠應對各種網路體系問題，由于作者本身經驗和知識層次的欠缺，文中難免會出現不合理之處，望作者批評指正。

參考文獻