通信的可靠性篇（1）

本文作者：刘科许洪华工作单位：苏州市职业大学电子信息工程系

工业无线通信调度工业无线通信中一般采用时分多址(TimeDivisionMul-tipleAccess，TDMA)调度方式，通信调度周期分为多个时隙(TimeSlot，TS)，通信节点依次进行数据交互。基于TDMA的多跳通信中，实时性要求更具有挑战。传统的有线通信和点对点通信中需要1个时隙情况，n跳端到端通信至少需要n个时隙，相应地，重传也需要更多时隙。在端到端时隙数约束下，时隙分配成为工业多跳无线通信重要的资源调度方法。工业无线通信中一般采用跳－跳重传方式。网络调度器为每个节点分配固定次数的重传时隙，以超帧形式下载到各个通信节点。如前所述，现有的工业无线系统一般是根据实时性约束等，为每跳平均分配重传时隙。2．2重传提高可靠性原理考虑基于TDMA调度中子链路Li上通信情况。设每个时隙中Li只传输数据报和相应的确认信息。由于确认信息数据帧较短，在数据报传输后立即接收，一般不考虑数据报传输成功而确认信息传输失败情况。此时，子链路Li上通信可以用图1所示的二维马尔可夫链描述［5］。图1子链路通信二维马尔可夫链图1中，Gi表示通信成功状态，qGi和pGi分别表示上一个时隙通信成功时，本次通信成功和失败的概率，Bi表示通信失败状态，qBi和pBi分别表示上一个时隙通信失败时情况。在考虑外界随机干扰的情况下，有qGi=qBi=qi，pGi=pBi=pi=(1－qi)，此时，Li上通信情况符合贝努力概型，用di表示分配给Li子链路的时隙数目(包括重传时隙数目)，记Ri为其通信成功概率，有:Ri(qi，di)=1－∏dij=1(1－qi)(1)显然，1－qi＜1，随着di增加，通信可靠性Ri增大。2．3冗余路由提高可靠性原理为进一步提高链路可靠性，工业无线通信中可以利用邻居节点协作重传，构成冗余路由。图3为典型冗余路由形式。r1为冗余中继，当n0到通信失败时(如无视距路径、n1处持续强干扰、n1故障等)，启用n0r1n2路由，以提高端到端可靠性。图2中，L11、L12为主链路中子链路，设其通信成功概率为q1和q2;L11、L12为冗余路由中子链路，设其通信成功概率为q11和q12;设R(n0|n2)表示节点n0到节点n2的通信成功概率，则R(n0|n2)=q1q2+(1－q1)q11q12(2)显然，R(n0|n2)＞q1q2，有冗余路由情况提高了链路可靠性。考虑重传时隙时，可由(1)式计算各个子链路通信成功概率，代入(2)式，可计算端到端可靠性。

工业无线通信链路可靠性建模不失一般性，考虑N+1个节点组成的N跳链路，用N=n0，n1…．n{}N表示链路节点，其中，n0表示源节点，nN表示目的节点，Li表示节点ni－1和ni之间的子链路，i∈{1，2，…}N。多跳无线通信链路如图3所示。如2.2节所述，由式(1)可以计算多跳链路中每个子链路通信成功概率Ri。对于N跳链路，用D={d0，d1…．dN}表示链路时隙分配，用Q={q0，q1…．qN}表示各子链路可靠性情况，则整条链路的可靠性表示为:R(Q，D)=∏Ni=1Ri(qi，di)(3)通过工业认知无线电技术可以实时感知通信信道信噪比等，从而获得各子链路通信可靠性情况［6］［7］。由于工业现场实时通信周期短，可认为感知的链路可靠性Q在通信周期内不变，此时有:R(D)=∏Ni=1Ri(di)(4)工业无线通信链路可靠性优化工业无线通信链路可靠性优化即是最大化(4)式。考虑工业通信实时性约束，设从源节点n0到目的节点nN允许的最大时延为D个时隙，则最大化通信可靠性表示为:MAXDRs．t．∑Ni=1di{=D(5)式(5)优化问题可以采用非线性整数规划问题求解方法，从而为每个子链路分配时隙，在D个时隙时间内实现链路端到端可靠性最大化，但一般计算量大，难以应用于现场仪表实时通信中。以下通过转化，寻求易于应用的求解方法。定义3.1:定义子链路增益函数Ki(di)=Ri(di+1)/Ri(di)，其含义表示当前子链路Li上分配的时隙数量为di，若再多分配1个时隙，子链路的可靠性增益。引理3.1:Ki(di)是di的减函数。证明:Ki(di)=Ri+(1－Ri)RiRi=2－Ri，同理Ki(di+1)=2－Ri+(1－Ri[)R]i=2－2Ri+R2iKi(di+1)－Ki(di)=Ri(Ri－1)＜0命题得证。定理3.1:重传时隙分配过程中，每个时隙分配给Ki(di)最大的子链路，则链路可靠性最大。证明:对于N+1个节点的N跳路由，假设允许的最大时延为D个时隙，那么就有m=D－N个可再分配的重传时隙。考虑Q在通信周期内不变，由式(2)和定义3.1，链路可靠性可表示为:R(D)=∏Ni=1Ri(1)∏Ni=1∏di－1j=1Ri(1)Ki(j)(4)即R(D)=f(Ki(j))链路中各子链路增益函数可有mN个可能的取值，m个重传时隙分配对应m个Ki(j)。重传时隙实际分配中，每个子链路j从1到di递增，而Ki(di)是di的减函数，所以分配中Ki(j)满足递减。分配重传时隙时，取i=argmaxi=1，2…NKi(j)，m个重传时隙分配过程对应着依次选取子链路增益函数mN个可能值中前m个最大值的过程，故R(D)=f(Ki(j))最大，命题得证。基于定理3.1，原资源分配问题可以转化为如下方法进行求解:1)为每一个子链路分配1个时隙作为初始值，既取D(0)=［1，1…1］;2)取1个重传时隙进行分配，遍历每个子链路，计算每个子链路的增益函数值Ki(di);3)搜索增益函数值Ki(di)最大的子链路n*，该子链路时隙分配值加1;4)所有重传时隙分配完毕，则输出最终时隙分配结果D=［d1，d2…di］;否则转2)步。利用该结果和信道感知情况，应用式(1)可以进一步计算每个子链路的可靠性，根据式(2)可以计算整个链路的可靠性。在工业无线系统中，由网络调度器以超帧形式，下传该结果到链路，从而实现链路优化。3．3有冗余路由情况有冗余路由的多跳无线通信链路如图4所示。图4有冗余路由的多跳无线通信链路通信调度上，主链路仍然基于传统的TDMA，但重传时隙为(D－2N)。当ni节点重传时隙耗尽仍不能成功通信时，启用冗余路由niri+1ni+2，数据从ni传送到ni+2。主链路采用前述方法优化分配时隙，Li1和Li2子链路使用Li+1子链路的时隙向ni+1传送数据，视为2跳链路进行重传时隙优化方法分配。设R(ni|nj)表示节点i到节点j的通信成功概率，可按如下方法求取链路可靠性:R(nN－1|nN)=RLNR(nN－2|nN)=RLN－1R(nN－1|nN)+(1－RLN－1)RLN1RLN2R(nN－3|nN)=RLN－2R(nN－2|nN)+(1－RLN－2)RL(N－2)1RL(N－2)2R(nN－1|nN)……R(n0|nN)=RL1R(n1|nN)+(1－RL1)RL11RL12R(n2|nN)当然，利用无线信道的广播特性，可以在主链路上节点nm(m∈(0，1，…，N－1))发起通信时，nm+1和rm+1同步接收，nm+1接收失败时，由rm+1将数据传送给nm+2;也可以设计为nm+2同时接收nm+1和rm+1数据，采用最大比拟合，可以进一步提高链路可靠性。这些方案会增加冗余路由节点时隙和能耗开销，对现场节点时钟同步等要求较高，与传统的TD-MA方式兼容也存在困难，在此不作进一步讨论。4数值仿真研究工厂环境无线信道一般近似为瑞利衰落［7］。仿真条件中设链路信道衰落服从瑞利分布，取σ=0．2瑞利序列作为各子链路一次通信失败概率，依次取N=1～19，即选取子链路数目为1～19情况。在Matlab中对平均分配时隙和优化分配时隙情况进行数值仿真。图5为D=3N时1000次数值仿真统计情况。图中可见，优化分配方法较平均分配时隙明显提高链路可靠性。在子链路L5、L10、L15施加干扰(失败概率增加30%)时，优化分配方法仍然有较好的可靠性。图6为N=19时，D=57时(对应平均分配时隙中每子链路3个时隙的典型情况)，时隙分配情况统计，可见，优化算法能够将有限的时隙分配给信道质量较差的子链路，具有较好的链路自适应能力，避免形成通信瓶颈;图7中研究算法随重传时隙增加时可靠性情况，在图6基础上增加时隙，优化算法取D=19～95，平均分配取D=19、38、57、72、95(对应0、1、2、3、4次重传)，分别进行1000次仿真统计平均。可见，优化分配方案在D=19～72时，即无重传到3次重传都可比较明显提高链路可靠性，覆盖了典型通信情况。在图5仿真条件下，对有冗余路由情况进行数值仿真。图8为1000次数值仿真统计情况，与图5比较，一方面，可图7多跳链路时隙分配统计见有冗余路由的多跳无线通信链路较明显改善了可靠性;另一方面，平均分配时隙、优化分配时隙及对应的有无干扰情况，与图5有类似结论，可见优化方法对有冗余路由情况也可以进一步提高链路可靠性。图8有冗余路由的1～19跳链路可靠性仿真

本文在传统的工业无线通信调度模式下，通过优化重传，提高了工业多跳无线通信链路可靠性。应用中，将优化的时隙分配结果以超帧形式下载到各个节点即可，具有应用价值。对无冗余路由情况链路重传优化，实际是对链路进行了时域上优化;对于有冗余路由的多跳链路重传优化，实际是对链路时域和空域资源调度优化。随着工业认知无线电理论和技术发展，以及现场仪表通信能力和数据处理能力提高，诸如频域、码域、功率域等多域资源均可以在通信中得到协同优化，从而可以进一步提高链路通信可靠性，为工业无线技术应用推广提供基础和空间。

通信的可靠性篇（2）

电力通信是电力系统的重要基础设施之一，作为专用网络，保障电力系统安全稳定运行。随着电力需求的增加，电力系统规划由原来的小而分散逐渐向大而集中发展，特别是卫星通信、光纤、数字微波等通信技术发展，使得电力通信技术发展势态呈更加迅猛，电网运营、安全自动装置、继电保护、电力自动化、数字数据信息的传输交换、行政电话、调度电话、会议电视、营销交易和客户服务都依靠电力通信网的支持，电力通信网的可靠性显得非常重要。探究通信网可靠性，要充分考虑到电力通信网网络结构的特殊性，结合实际，有针对性地探索电力通信网在可靠性的核心技术问题，以达到提高电网运行效率，保证为用户提供优质、安全、可靠的电能。

1.电力通信网的整体构成形式

作为电网二次系统的重要组成部分，电力通信网专门服务于电力系统运行，在电力生产、调度、经营与管理发挥着重要的作用。电力通信网主要由传输网、交换网、数据网和管理网所组成，在光纤技术迅速发展的今天，电力通信网络速率通道也由64kbit/s向2Mbit/s、10Mbit/s、100Mbit/s，甚至更高速率通道过度。

传输网中，主要由光传输网、备用和应急保障、波分复用三个部分组成。采用SDH技术的光传网是整个传输网络的核心，电力线载波和数字微波作为传输网络的应急技术，波分复用即是对光传网的主要补充；由于光传网可以提2M、155M、622M、2.5G几种速度业务接口，在程控交换时可以支持路由器、继线端口和ATM交换机线路速率，保证传输的实时性和可靠性；电力交换网分为调度和行政两大类，这两类程控交换网的实现技术没能任何的差别，调度电话业务重要程度显然比行政业务具有高级别的可靠性和安全性；数据网也分为调度数据网和综合业务数据网两大类，调度数据网主要是在SDH光纤传输通道上建立可为电力生产提供服务的，具有性能、带宽、可靠性较高的，综合多种调度生产的数据通信网络。综合业务网主要是提供实时、安全、可靠、稳定、大带宽的业务数据网络平台，以IP或者ATM技术实现，能承载数据、信息、图像、语音、多媒体等诸多业务，速率达到2.5Gbit/s 和 622Mbit/s或以上；管理网包括光传输、数据网、调度程控交换网三大网管和电力通信综合监测系统，是整个电力通信网络的重要支撑系统，为各种业务的安全、稳定提供了运行、维护和管理手段。

从以上可以看出，电力通信网是一个由多种业务子网组成的复杂的网络系统，它的可靠性对各个业务子网有差高度的依赖，子业务网可靠性的核心又在于SDH光传输网。因此，光传输网的可靠性是研究电力通信网络可靠性的关键所在。

2.电力通信网络可靠性工程

电力通信网络可靠性工程是一个系统复杂的工程，影响其可靠性，有内部原因也有外部原因，如系统的设备、网络组织、网络结构、网络管理与维护的可靠性等内部因素，或者是社会需求、投资条件、网络环境和员工素质等外部因素。而在性能方面，电力通信网络的有效性、可靠性、安全性和生存性四方面性能从侧面反映了整个电网的性能。

2.1电力通信网络有效性

电力通信网络是一个可维修的系统，其可维修系统可靠性用有效性测度表示出来不失为一个极佳的方法。电力通信网络有效性指运行状态下在规定的时间内完成特定功能的概率，相关当网络运行时间与某个规定时间的比值。平均故障时间（MTTF）和平均维修时间（MTTR）是通信网有效性的重要时间参数，两数学表达式分别为MTTF=R（t）dt；MTTR=t・h（t）dt（其中h（t）函数表现系统在t时间内完成维修任务的概率密度）。平均故障间隔时间MTBF=MTTF-MTTR。假设维修和失效是服从指数分布的，而且失效率是常数，那么可以将有效性表示为A=MTBF/（MTBF+MTTR），无效性表示为U=MTTR/（MTBF+MTTR）。成年停运时间（MDT）常常用无效性来表示，MDT=U・365・24・60=525600U（min）。同理假设维修概率也服从指数分布，并且为常数，那么维修率μ=1/MTTR，在电力系统稳态的情况下，失效率A和维修率U分别可以表示为A=μ/（λ+μ）和U=λ/（λ+μ）。

2.2电力通信网的可靠性

可靠性是一种随着时间变化的、反映系统或者部件非失效状态发生的概率。设t为观测时间，T为一个随机变量，且有R（t）≥0，R（0）=1以及limt∞R（t）=0，那么基本可靠性可以用R（t）=Pr（T≥t）。当t一定，失效时间T≥t的概率为R（t），那么失效概率的定义为F（t）=1-R（t）= Pr（T

λ（t）=・=-・=

那么，用失效率来表示可靠性函数R（t）为：R（t）=exp

-λ（t'）dt'当失效率为常数时，即可靠性函数为R（t）=exp（-λt）。

电力通信网是由节点和链路集合而成的，任何一条路径都离不开节点和链路。因此，节点与链路的可靠性直接影响到路径的可靠性。如果将节点和链路等效成部件，通信网等效成系统，那么就可以归纳到系统可靠性问题来研究。

设Np={n1，n2，n3，..，nx}和Lp={l1，l2.l3...lx-1}分别为路径P经过的节点和链路集合，那么路径相当于串联系统，路径可靠性就相当于Np、Lp可靠性的乘积。路径可靠性用Rp表示，节点数用X表示，那么第x个节点的路径性表示为Rx，第i个节点可靠性表示为Rn，I，第j个链路可靠性为Rl，j，得到路径可靠性的表达式为：，同理可以分析多个节点和链路乃至整个系统的可靠性。

2.3电力通信网的安全性和生存性

通信的可靠性篇（3）

从电力通信系统来讲，它的可靠性意味着在实际的生产运行中，电力通信系统要具备满足以及达到电力系统的通信需要，这是如今的电力系统可靠性研究中至关重要的部分。

一、电力通信系统可靠性

从电力系统来看，它的可靠性有着非常完备的理论体系和研究内容，涵盖了电力系统根据能够接受的质量标准以及所需要的相关数据，持续不断地将相当量度的电力以及电量提供给用电客户。在电力系统可靠性的研究内容中，涵盖了充裕性以及安全性等若干方面。这些涵盖了发电、输电以及供电等若干系统。尽管没有研究到电网控制系统，然而，通信系统却成为了控制电网系统的中心网络，它的可靠性是不可或缺的。

二、电力通信系统可靠性因素分析

从电力通信系统来看，研究它的可靠性主要就是为了清除影响和造成电力通信系统可靠性的任何类型的故障。这样就能够大幅度地提升通信网络在运行过程中的服务质量，可以较好地达到电力系统的通信要求，而且还能够确保电网在运行过程中的安全性和稳定性。从电力通信系统来看，它是整体性的神经网络，在运行过程中，受到运行环境等多方面因素的影响， 特别是恶意攻击或灾害性破袭击了电力通信系统时，难以避免地会降低通信节点以及链路的性能。这主要表现在以下方面：网络节点以及链路都会失效、业务会中断、或者可能造成网络连通率、性能下降、呼损时延变大，另外还会出现数据网络的拥塞现象。

和电网调度机构、变电站以及发电厂分布于全国各地一样，电力通信系统具备了非常强大的复杂性，因而会有多种因素来影响它的可靠性。本文从通信网络、网络运行效果以及新技术发展等若干方面来分析影响电力通信系统可靠性的相关因素。

首先是网络自身，这涵盖了可控、不可控因素。前者涵盖了在电力通信设备进行工作时的相关环境一起条件，例如温度、防尘条件、电磁干扰等多种因素。此外也涵盖了不可控因素，这些内容包括了人为破坏、自然灾害以及突发事件等。内部因素意味着相关设备的可靠性能、系统工程的设计工作、维护和管理系统网络的工作等。这些都是从系统的固有可靠性来分析，涵盖了设备性能，例如MTBF指标。

从网络运行效果来看，这在很大程度上依赖于系统网络在设计结构方面的可靠性能、理性以及拓扑结构。从它的工作可靠性来看，这包括电网对业务性能的需求。这指的是能够在多大程度上确保电网安全的质量以及满意程度。不仅要维护、管理和组织系统网络，还要做好分散设置相关设备、双路电以及负载分担等。

从新技术发展来看，它分别从有利因素和不利因素来分析。前者可以较大幅度地提升设备系统的可靠性能，这样就可以更加有效地管理好网络组织。不利因素方面在于它极大地提升了设备和系统的复杂程度，不得不依靠相关软件，而且系统的规模比较大，一旦造成关键节点或链路的故障，就会影响较多方面，因此极大地加剧了运行管理的难度。

三、电力通信系统可靠性管理

在提升通信系统可靠性水平，不仅仅要做好很多通信系统可靠性试验，而且还要在电力通信系统运行过程中切实做好这些工作。所以，电力系统通信单位要切实管理好通信系统中的可靠性工作。在电网多种运行环境中， 根据相关服务标准，通信系统要执行既定的功能和能力。这些问题存在于电力通信系统的多个环节，如分析、设计、建设、运行、维护和管理等。

1、分析设计阶段。要根据实践情况来设计出系统网络的可靠性标准以及规程；而且还要提升具体通信系统可靠性的设计；切实规定好通信设备中的固有可靠性要求；而且还要切实讨论和决定网络组织中确保通信系统可靠性的相关措施。

2、建设实施阶段。在此阶段要组织以及确保多种可靠性及保障举措，监督以及评价系统可靠性的建设结果；试验、鉴定和验收通信系统的建设部分。

3、运行维护阶段。在此过程中，要对网络运行的可靠性质量进行分析和评价，而且还要形成维护以及管理通信网络的相关流程和机制，进一步形成维护管理的相关目标、需求以及举措；研判故障规律，设计出具体的可靠性举措；设定以及控制好可靠性的增长目标；如果出现了重大的异常故障，则应在原先制定好的应急通信制度以及保障措施基础上，切实履行相关流程；此外还要对所执行的制度以及措施情况进行有效监督。

在通信网络运行过程中，网络运行者切实运行以及管理通信网络，而且还全程管理着通信网的可靠性。他们的管理目标涵盖了以下内容：设定可靠性目标；确保实现网络建设的可靠性措施；在通信网络的运行维护过程中，要切实维护以及提升通信网络的可靠性水平。为了确保电力通信系统的可靠运行，不断提升运行水平，要切实做好通信系统的可靠性管理工作，构建行之有效的可靠性反馈机制，这样就具备了系统的可靠性管理机制，还能够定期地跟踪评价通信网络的运行情况。

四、注意事项

1、电网对通信系统的要求。在电网运用过程中，要选择与之相配的通信系统可靠性系统。这样就能够在很大程度上达到电网用户的需求，尽可能多地掌握电网对通信可靠性的匹配程度和需要范围。

2、网络运行的可靠性。从电力通信运行来看，相关单位要充分地把握网络运行的可靠性能。这就要求运用多种方法来反映网络运行和变动的相关状态，切实跟踪以及评价网络运行的可靠性能。

3、故障规律。相关单位要切实把握好通信系统出现故障的规律，而且还要做好预防工作，具备强大的解决故障问题能力。例如，部分故障的发生频率较小，就需要专门积累此类故障的数据，此外还要做好数据处理和分析。

4、设备维护机制。为了确保设备以及网络能够可靠地运作，要进行必要的维护和修理。在这种情况下，要切实和故障联系起来，而且还要根据不同的设备以及系统，采取与之对应的维护机制。

5、可靠性措施。

在网络技术不断发展的今天，可靠性技术也在飞速进步。因此，为了能够确保电力系统通信网的可靠性，要切实运用多种可靠性举措和方法。

五、结束语

在现代化的电力系统构架中，电力、信息以及通信系统已经密切地联系起来。信息与通信系统的可靠性在很大程度上影响着电力系统的安全性能。因此相关的调度机构和电力部门高度重视电力通信系统的可靠性。伴随着电力系统中通信网络的应用水平越来越高，人们对电力通信系统的可靠性期望也会与日俱增，希望本文能够为提升电力通信系统可靠性提供有益的参考。

参考文献

[1]李良沫.电力通信系统安全可靠性的技术保护措施[J].电力安全技术，2010（04）

[2]王小渭，汪立新，武自芳.分布式电力远动通信系统及其可靠性研究[J].微电子学与计算机，2009（03）

[3]李翠然.应用数理统计评价通信系统可靠性[J].铁道运营技术，2011（02）

通信的可靠性篇（4）

1引言

随着我国整体科学技术的不断发展，以及近年来在航天事业上的巨大发展，在航天产业中具备极大影响的电子通信设备其可靠性越发的受到人们的重视。目前众多的电子通信生产企业在其生产理念上，已经逐渐建立起了以切实检验手段来进行产品质量保障的体系，可靠性、质量已经成为设备使用者的最重要的关注点。在此背景下，论文围绕航空电子通信设备的可靠性，分三部分展开了细致的分析探讨，旨在提供一些该方面的理论参考，以下是具体内容。

2航空电子通信设备可靠性设计的重要意义

2.1是通信电子设备使用寿命的直接影响因素

首先基于航空事业其本身的特点，往往使用的周期很长，这也就要求航空电子设备具备很长的使用周期。而电子通信设备的可靠性设计便是电子通信设备使用寿命的最直接影响因素。从整体上观察，电子通信设备的设计、安装以及使用和后期的维修过程，可靠性都参与其中，因此也可以说目前在通信电子设备设计上可靠性已经成为一个设计的重点所在。

2.2是信息时代人们对电子通信设备的基本需求

随着我国科学技术的整体抬头，目前市场上的电子通信设备也越发的多元化和多样化。而随着通信电子设备数量的增多，在航空事业方面对通信电子设备的选择要求也就相应提升，除了要求通信电子设备满足基本的通信功能之外，在使用感受以及可靠性等方面，也提出了更多的要求，因此航空通信电子设备的可靠性设计是时代背景下的一个客观要求。

3航空电子通信设备可靠性的主要影响因素

3.1制造技术及制造条件的影响

在航空电子通信设备可靠性方面的影响因素，首先便是生产航空电子通信设备的制造技术以及制造的条件。就目前的航空电子通信设备发展趋势进行观察，便捷化、智能化以及多功能化是未来的发展趋势，而要实现这一趋势就必须在航空电子通信设备的生产环节，保障一个良好完整的生产体系。目前存在着一部分生产厂家，在生产中并不具备完备的生产的条件，进而难以保障航空电子通信设备的生产质量，在可靠性方面就会存在一定不确定性。

3.2恶劣天气的影响

因为航空电子通信设备的使用往往位于外界，而地球的环境十分多变，在太空更是会受到诸多的宇宙因素影响。雷电天气、雨雪天气等都会对航空电子通信设备产生一定干扰和破坏，影响设备的正常工作状态，而这些因素便会对航空电子通信设备的可靠性产生一定的影响。3.3外界电磁的影响航空电子通信设备在使用原理上，电磁波是其最为主要的一环，但是在航空电子通信设备使用时常常会受到一些外界电磁的影响。地球本身就是一个巨大的磁场，而这些电磁场中的电磁波所产生的辐射，便会对航空电子通信设备的正常工作产生一定的影响，进而对航空电子通信设备的可靠性造成了影响。

4保障航空电子通信设备的可靠性措施

4.1不断优化、简化电子线路

不断进行航空电子通信设备电子线路的优化和简化，便可以极大化的减少外界磁场对航空电子通信设备可靠性的影响。而在航空电子通信设备可靠性设计时，必须在满足基本的航空电子通信设备功能以及质量的基础上，通过不断地进行技术创新，实现制造流程的优化，从而达到航空电子通信设备电子线路的简化和优化，具体而言可以从以下几个方面入手：①在元器件的使用通道设计上，可以设计为几个元器件共同使用一个通道，进而实现线路通道的减少[1]；②在元器件的使用数量上，可在保障基本功能之上，通过技术创新，尽可能减少对元器件的使用数量；③在设备组成上，尽可能使用软件对硬件进行代替；④对于设备中的一些模拟电路可使用数字电路进行代替。但在整体的线路简化、优化的过程中必须注意，不能为了最大化的简化路线，而导致元器件在使用过程中出现集成电路板被过载烧坏的现象，更不能将一些成熟性不足的技术和设计方案使用到航空电子通信设备电子线路的优化和简化中。

4.2深化低耗功率设计

目前在航空电子通信设备可靠性提升设计方面，低耗功率设计已经得到了一定的应用，但是从整体上进行观察，低耗功率设计还有很大的进一步深化空间，因此在提升航空电子通信设备可靠性方面，可以进一步对低耗功率设计进行深化。从航空电子通信设备性能上进行观察，航空电子通信设备正逐渐朝着高密度化以及微型化的方向发展，而这一趋势直接导致了航空电子通信设备中元器件数量的增多以及集成电路在能耗方面的提升，进而在航空电子通信设备的使用过程中持续发热的现象越发凸显，而这一问题就可能会导致，航空电子通信设备使用可靠性受到影响。因此在目前已有的低耗功率设计基础上，还需要进一步深化低耗功率设计，保护航空电子通信设备电路安全，也提升航空电子通信设备的可靠性[2]。

4.3依托维修性设计提升设备可靠性

除了设计制造环节提升航空电子通信设备可靠性之外，面对航空电子通信设备机械化工作环境和恶劣天气导致的航空电子通信设备损坏，还需要通过维修性设计，在航空电子通信设备的后期使用上提升其可靠性。具体而言，航空电子通信设备的制作人员必须保障航空电子通信设备在故障出现后的检查和拆卸十分方便；此外对于航空电子通信设备的一些元器件必须是可以在市场上买到的，不能大量使用一些不再生产和使用的元器件。

5结语

综上所述，随着我国航天事业的整体抬头，以及通信电子设备的不断多元化和多样化，人们逐渐对通信电子设备的可靠性提出了新的要求，而通信电子设备的可靠性设计本身，也直接对通信电子设备的使用寿命产生影响，也是时代背景下的一种必然要求。航空电子通信设备可靠性方面，制造技术及制造条件、机械化工作环境、恶劣天气、外界电磁都会对其产生影响，基于这些影响因素以及结合航空电子通信设备的特殊性，不断优化、简化电子线路、深化低耗功率设计、依托于维修性设计提升设备可靠性是切实有效保障航空电子通信设备可靠性的具体措施，值得相关企业充分合理地参考使用。

【参考文献】

通信的可靠性篇（5）

中图分类号：TN86 文献标识码：A

电源系统作为移动通信系统的重要组成部分，其运行的质量直接影响系统运行的安全可靠性。如雷击的影响、电源系统的运行监控不足、谐波电流的影响等因素，都将给系统运行的安全可靠性造成直接的影响，甚至会造成系统设备损毁。对此，必须采取有效的措施。本文主要对提高移动通信电源系统安全可靠性的方法进行分析。

1移动通信电源系统的组成

移动通信电源系统是通信系统的重要组成部分，是通信系统的心脏部位，一旦电源系统出现问题或发生故障，不仅会造成供电质量下降，甚至会造成供电中断，从而影响到通信系统运行的安全可靠性［1］。移动通信电源系统主要包括油机供电系统、UPS系统、集中监控系统、防雷接地系统、直流整流配电系统、双回路10kV高压系统等，各项组成系统在通信电源系统中发挥出了独特的功能，从而确保移动通信电源系统的可靠运行。

2移动通信电源系统安全可靠性的要求

在近些年来，移动电源的发展极为迅速，其先进技术更好地满足了使用者的需求。而在经济市场不断变革下，对移动通信电源系统的运行要求也在不断的提高，这无疑给移动通信电源系统的开发带来极大的挑战，尤其是对电源系统运行的安全可靠性更为重视。因此，相关部门应加强先进技术的引用，不断对移动通信电源系统进行优化，提高系统运行的安全可靠性［2］。其主要应该满足可控性、有效性、可靠性、安全性、可测性等要求，同时通过一些措施避免一些不利因素对系统运行产生的干扰，如，谐波的治理可以有效地降低谐波对系统的干扰，提升移动通信电源系统运行的安全可靠性。

3影响移动通信电源系统可靠性的主要因素

3．1雷击的影响

众所周知，雷击会给电源系统造成一定的影响。雷击过电压主要会产生感应雷、直接雷等，导致电磁干扰、电磁污染、系统崩溃、设备损坏等问题的发生，给电源系统运行的安全性、可靠性构成极大的威胁。现阶段在移动通信电源系统中，虽然已设置了相应的避雷设备，而从大量的实践中发现，通信电源系统安全可靠性还依旧受到雷击过电压的影响，可见，防雷接地工作依旧存在不足。

3．2电源系统监控不足

一般情况下，为了确保移动通信电源系统运行的安全可靠性，应对电源系统的运行情况进行监控，实时了解电源系统的运行状态，从而保证移动通信电源系统运行的安全可靠性［3］。然而，就现阶段移动通信电源系统的运行情况来看，整体监控呈现出不足的现状，如对电源系统运行的数据监控不足，不能及时地把握通信电源系统的运行数据，发现系统中存在的安全隐患，从而影响到移动通信电源系统运行的安全可靠性。

3．3谐波电流的影响

谐波电流的存在对移动通信系统运行的安全可靠性造成巨大的影响。虽然当前对移动电源系统的谐波电流采取了抑制措施，而从大量的实践调查中发现，移动通信电源系统的运行中，还依旧受到谐波电流的影响，抑制措施制定的不够合理，而且，在谐波电流的影响下，导致电源系统中的一些线路、设备等出现发热的情况，不仅增加了电源系统运行的能耗，同时还会影响到线路以及设备的使用寿命，甚至会引发电源系统故障，从而对移动通信电源系统运行的安全可靠性造成极大的影响。

4提高移动通信电源系统可靠性的方法

电源系统作为移动通信系统的核心部分，一旦出现问题或是故障，会给系统运行的安全可靠性造成极大的影响。从以上的分析中了解到，当前对移动通信电源系统安全可靠性影响的因素比较多，对此，必须采取有效的解决措施。

4．1做好防雷接地工作

雷击过电压对移动通信电源系统的安全可靠性造成极大的影响，甚至会造成一些设备的损坏，因此，做好防雷接地工作才能切实有效地提高移动通信电源系统安全可靠性［4］。由于移动通信电源系统运行环境的差异性，也使得雷击过电压会有着很大的不同，因此，在针对移动通信电源系统设置防雷接地的过程中应结合实际的情况采取相应的措施。现阶段对移动通信电源系统的防雷接地主要有以下几种方法：①对通信电源系统安全可靠性进行分级设置，确保一个交流供电系统中，能够拥有多级避雷措施，进一步保证通信电源系统运行的安全可靠性。②控制器、整流器作为移动通信电源系统的重要组成部分，应对其加装避雷器，确保电源系统的核心设备不会受到雷击过电压的影响，同时，应对通信电源的集中监控系统设备加装避雷装置，确保系统运行的安全性、可靠性。③对移动通信电源系统应进行全面的分析，尤其是对系统中的避雷装置展开全面的分析。以往有很多移动通信电源系统中因避雷装置设置的不合理，或是使用年限较长等原因，使得电源系统经常会受到雷击过电压的影响，而针对通信电源系统的分析主要是检查系统原有的避雷设置，对于一些存在着缺陷的避雷措施进行弥补，同时还要对于一些已经陈旧的避雷设备进行更新，全面提升移动通信电源系统的防雷水平。④要对接地端子进行防锈、防腐处理，确保接地的牢固可靠性。

4．2加强对移动通信电源系统的运行监控

如果不能对移动通信电源系统的运行状态进行实时监测，将无法及时发现系统运行的隐患，因此，需要加强对移动通信电源系统的运行监控［5］。一方面应重视人员的巡查监控，尤其是移动通信电源所处的环境不同，为了避免环境给移动通信电源的正常运营造成影响，应制定并完善工作人员巡查制度，及时消除环境隐患，尤其是在灰尘较多的环境下，应缩短环境清洁的周期，从而保证移动通信电源系统运行的安全性、可靠性。另外，应加强对移动通信电源系统运行的数据监测，在电源系统正常运行的过程中，包含了大量的设备，而这些设备的运行情况将直接影响着移动通信电源系统的运行效率，因此，应做好移动通信电源系统运行的监控工作，对各项设备的运行数据进行了解和分析，进而掌控各项设备的运行状态，一旦发现电源系统中存在设备运行风险或影响设备正常运行的因素，可以及时有针对性地采取处理措施，进一步保证移动通信电源系统运行的安全可靠性。

4．3加强对移动通信电源系统的谐波治理

通过以上的分析了解到，谐波电流问题屡见不鲜，给移动通信电源系统的安全可靠性造成极大的影响。针对这种现象，做好移动通信电源系统的谐波处理工作能有效地避免谐波电流对电源系统的运行造成影响［6］。从以往移动通信电源系统运行的情况来分析，对谐波治理的工作缺乏重视性，这是谐波治理工作不到位的根本原因。因此，要加强谐波治理工作需要从根本入手，加强对谐波治理工作的重视，同时，应结合移动通信电力系统的实际情况，不断完善谐波治理措施。另外，应根据电源系统的实际运行情况，适当地加装滤波器，可以有效地实现对谐波的治理，而且，在经过滤波防治之后，能够有效地提升系统各项机械设备的运行效率，延长系统的使用寿命，并能够最大程度节约电源系统运行的能耗，从而提升移动通信电源系统运行的安全可靠性。

5总结

综上所述，在科学技术不断发展的过程中，对移动通信电源系统的技术投入也在不断增加，移动电源系统运行的安全可靠性也在逐渐地提高，能更好满足了使用者的需求。本文通过对提高移动通信电源系统安全可靠性方法的分析，结合自身多年的工作经验，主要对当前影响移动电源系统运行安全可靠性的因素进行剖析，提出了几方面提高移动通信电源系统安全可靠性的方法。

参考文献：

［1］任长宁，马宣．通信电源系统对零线故障的防范及电网适应性［J］．电信技术，2014，（05）：35－37．

［2］李成章．UPS供电系统运行可靠性“N＋1”UPS冗余并机系统存在的单点瓶颈故障隐患［J］．电气应用，2009，（04）：17－18．

［3］崔志东，赵艳．高频开关通信电源系统的组成及维护与故障处理［J］．通信电源技术，2008，25（5）：61－64．

［4］宋福峰．通信电源整流器技术发展及高效节能产品的推广应用［J］．电信工程技术与标准化，2011，24（2）：40－45．

通信的可靠性篇（6）

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00

层次化通信网有三层结构。第一层是接入层，它是用户访问通信资源的中介。访问用户只需借助交换机或集线器便可顺利连接到通信网络中。第二层是分布层。分布层处在接入层、核心层两层的中间位置，起着协调的作用。第三层是核心层。核心层具备消除单点故障、保障传输速度和调用备份资源的核心作用。

1 计算机通信网可靠性设计的影响因素

首先，从通信网本身来寻找影响因素可知，影响因素主要是内外部因素。外部因素侧重于外部环境。外部环境包括可控环境及不可控环境两种。可控环境指代的是可以控制的环境，例如：温度和湿度。不可控环境指难控制的环境，例如：人为因素及自然灾害。内部因素则取决于通信网在实际维护管理中是否全面、到位。

其次，从通信效果来寻找影响因素可知，可靠性影响因素则集中于下列几方面因素：（1）设备是否可靠；（2）网络设计是否可靠；（3）管理维护是否有效；（4）用户对性能的具体需求。

再次，从智能技术方面来寻找影响因素可知，通信可靠性与智能技术有着密不可分的联系。从有利的方面来看，智能技术逐步提升，这对通信可靠性必然是有利的。但从不利的方面来看，智能技术的更新让通信网变得更复杂，一旦故障发生，故障所涉及的范围将更广，而故障维护及日常管理较以往却更加困难。

2 层次化通信网的优势

计算机通信网是层次化结构。这种通信网的实质是：将一个本身较为复杂的通信网简化成不同的层次模块，每个层次模块有着特定的功能，这对于通信网运行及后期维护都有着不言而喻的好处。

层次化通信网在可靠性设计上有如下优势：（1）通信网在进行了层次化划分后，每层都能充分利用带宽资源，网络成本在无形中被降低；（2）通信网在进行了层次化划分后，管理人员可进行分层次的维护管理，管理的效果得到了提升；（3）如果需要进行业务上的扩展，管理人员只需根据业务的特性，将其增加到特定的层次中，而不需要进行整个网络的调整，这使得业务扩展十分简便；（4）管理人员可分层次进行针对性的差错，检查准确度更高。

总的来说，通信网在运用了层次化模块运行后，除了上述几点优势外，还能明显地看出：其可靠性能更有保障，这也是层次化通信网如此普及的根本原因。

3 层次化通信网可靠性设计的几个要点

3.1接入层及其可靠性设计

接入层是用户访问通信网的中介平台。访问用户只需借助交换机或集线器便可顺利连接到通信网络中。

OSI模型是当下最流行的网络体系，共7个层次，具体如下：（1）物理层，负责比特流的传输；（2）数据链路层，负责链路管理与介质访问工作；（3）网络层，负责路由选择和寻址工作；（4）传输层，负责主机与端之间的连接工作；（5）会话层，负责创建管理维护会话工作；（6）表示层，负责数据加密和格式处理工作；（7）应用层，负责程序通信工作。

在OSI模型中，集线器处在第一层。换句话说，凡是与集线器相连接的设备，都可与其共享带宽资源。交换机处在OSI模型的第二层。将交换机和集线器比较可知：交换机比集线器更占优势。究其原因是：在单播流量的转发过程中，集线器所完成的是无差别发送工作，也就是集线器会给每个端口发送，而不进行端口识别工作，相对而言，交换机则能进行端口识别工作，它会选择那些通过了认证识别的端口来进行发送。

交换机种类颇多。为了保障通信网的高效，本文建议交换机在选择的过程中要注意以下问题：一是依据端口数量来选择；二是依据速率要求来选择；三是依据端口种类来选择。这样，交换机的性能发挥到最佳，接入层的可靠性也能得到提升。

3.2分布层及其可靠性设计

分布层处在接入层及核心层的中间位置。该层次功能如下：（1）对于从接入层中传来的访问请求，分布层会进行逐一过滤，一方面会拒绝一些请求，另一方面会将接受的访问请求依照优先级的顺序加以排列，从而一一接入网络实现访问；（2）当核心层、接入层间的路由协议有所不同甚至出现冲突的时候，分布层会在中间起到协调作用，对路由信息进行重新，保障网络的顺利连通；（3）通信网中存在许多细节化的路由，分布层会将这些路由汇总，并形成一个汇总路由，汇总路由对宽带占有率的降低起着十分重要的作用。由此可见，分布层有着它独特的功能特性，这些功能特性的正常运转保证了分布层的可靠性。

3.3核心层及其可靠性设计

核心层是整个通信网的核心位置。该层次功能如下：（1）核心层可提供速度更快的数据链路，高速数据链路可以保障数据在实际传输的整个过程中更加快捷；（2）假如遇到网络故障的情况下，核心层中的路由协议可将负载模式进行一定调整，从而将已经备份好的网络资源进行顺利的调用；（3）为了使整个通信网的可靠性得到保障，核心层能将通信网中的一些单点故障逐步消除。

在核心层中，其设备往往选用的是背板结构。所以，设备在具体的选型中要尤其注意带宽、结构的选择，确保核心层在实际的处理工作中速率更高、性能更全面、可靠性更强。

4结语

综上，本文首先论述了通信网在实际进行可靠性设计中所受的各类影响因素，既论述了外因的影响也论述了内因的影响。其次，本文论述了将通信网设计为层次化结构的具体优势和可靠性保障。再次，本文论述了通信网设计为层次化结构的几个要点，主要论述了接入层、分布层及和核心层的可靠性设计。希望本文所研究的内容可给相关人士一些有利的借鉴，设计出更可靠有效的通信网。

参考文献

[1]罗俊星.计算机通信网可靠性设计研究[J].安徽师范大学，2012.

通信的可靠性篇（7）

中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0321-01

随着通信设备越来越先进，集成度越来越高，其对温度、湿度等方面的要求也越来越严格，所以为确保通信设备的正常稳定运行，便需要了解影响卫星通信设备正常稳定运行的环境因素，并采取有效措施减少环境的影响，提高卫星通信设备的可靠性。

1 卫星通信设备的可靠性

卫星通信作为现在应用相对广泛的信号传输方式，它具有覆盖广、通信容量大、通信距离远、质量优、不受地理环境限制等优点。由于卫星通信突出的通信特性，其近些年在中国的各个领域得到广泛使用，成为我国现代远距离通信不可替代的一种通信方式。不少企事业单位和公共场所安装了卫星通信设备，一些个人用户也越来越多，这使得卫星通信设备越来越普遍。不同的环境对卫星通信设备的使用性能和寿命影响巨大。对卫星通信设备的主要维护在于系统中的地球站。地球站也叫上行站，是卫星通信的重要环节，其主要任务向卫星发送信号和接收卫星发回的信号。地球站的核心设备是大功率发射机，是卫星信号传输和发射设备，保障其运行稳定、安全可靠，是整个工作的中心。高功放就是一种高频、高压、高能量设备，自身散热大，需要对其进行严密的监控，并使其处于良好的运行环境，才能确保其运行稳定可靠，并延长设备的使用寿命。另外一些卫星通信设备，如电力互投柜、服务器、交换机和其它辅助设备，种类多，性能差异大，因而对机房环境要求格外严格，不仅要严格遵守卫星通信机房选址要求，还要对机房内部运行环境进行严格控制，以便保障设备运行可靠稳定。

2 卫星通信设备运行的影响因素

2.1 温度对卫星通信设备可靠性的影响

所有通信设备根据自身特性都有其适合的运行温度，温度也是我们最常用的一种衡量环境的参数。由于卫星通信设备的多样性，各个设备最佳运行温度不一样，取其都适合的温度，所以对机房温度要求比较高。设备运行环境温度较高时容易造成设备散热缓慢，部件老化加快，从而造成设备运行负荷变大，性能降低，影响电路的运行，造成元器件的不稳定或者损坏。

2.2 湿度对卫星通信设备可靠性的影响

湿度是设备运行的又一个基本指标，也是衡量卫星通信设备运行环境的重要参数。设备运行于高湿度环境，空气中水汽大，容易造成设备金属部件锈蚀，降低电路板和线缆的绝缘性，出现结露等现象时还会造成设备打火或电路短路等。设备运行于低湿度环境，空气中水汽小，容易产生尘土，从而形成静电浮尘，严重时会造成电路短路。

2.3 气压对卫星通信设备可靠性的影响

气压同样对卫星通信设备运行有很大影响。例如机房中的主要设备为高功率发射机（高功放），其设计本身自带风机冷却。但机房由于洁净度以及其他的要求，机房设计通常处于密封的状态下，同时自带新风系统为室内更换空气，保障室内有新鲜空气进入。经济成本设计，采用小功率空调又不能完全实现室内温度改善，所以高功放出口热风通过排风管道直接排到室外，这就形成了室内外的空气流动。新风系统的进风和高功放的出风要处于一个相对平衡状态，才能维持通信设备运行环境的稳定，保障高功放的可靠运行，这时气压的数据值便十分重要了。

3 维持卫星通信设备运行可靠性

3.1 对卫星通信设备的温度控制

卫星通信设备运行环境温度的高低与恒定，会影响卫星设备运行的稳定性和设备的使用寿命。就目前来说，安装空调是一种效果好且普遍的环境调节方法。而具体的温度值控制，是随着季节变更、昼夜交替而改变的。通常在监控卫星通信设备的温度时，使用温度传感器测量敏感元件表面的温度。影响温度变化最重要的因素是空调和新风系统，外部环境对室内温度影响不明显。卫星通信机房的应该加强空调和新风系统的监控和调节，保障室内温度正常稳定。另外，室内空调的温度设置很重要，一般设定一个适当值，并使处于自动模式，便于自动调节冷热， 保持良好环境，利于室内设备运行。

3.2 对卫星通信设备的湿度控制

保持机房适当的湿度非常重要，通常采用在机房内部增加加湿器或抽湿机的方法来实现卫星通信机房的相对湿度保持标准恒定。在保持卫星通信设备的湿度控制的同时，也要重视机房洁净度的维持，否则保持机房适当湿度的功效便会大打折扣。这是由于机房中的灰尘太多，容易在通信设备内部电路板上积蓄，电路板上积蓄灰尘容易降低电子元器件的绝缘性，严重时还会形成静电浮尘，造成器件击穿或电路短路。保持机房洁净度的常见做法便是密封机房，并安排工作人员定期维护。湿度受室外气候影响巨大，这是由于小室为半内循环模式，既有一部分空气通过外部新风系统提供，另一部分自我循环。机房内部需设置湿度调节装置，保持室内湿度恒定，减小室外影响，保障设备正常运行。另外，湿度作为卫星机房环境监测的重要参数，需要设置告警门限。这个需要根据机房地理位置调节，最好经过长时间观察记录和总结分析，得到本地机房运行环境的平均值，根据这个平均值和设备环境来设置告警门限，并且在恶劣天气时要加强温湿度监控，适当手动调节门限，协调告警。

3.3 对卫星通信设备的气压控制

气压在卫星通信设备运行环境中也有一定要求。气压的高低直接反应卫星通信设备运行环境的正负压状态。气压作用于设备风冷效率的高低，散热能力的大小，间接影响着设备运行的稳定性和使用寿命。在控制卫星通信设备的气压时，通常使用气压传感器测量气体的绝对压强。气压无时无刻不在变化，对于卫星通信设备来说，掌握每天的气压变化和全年的气压变化有利于调节室内逊风量和改善设备运行环境。不然，室内空气流量少、气压低或环境温度过高都会导致设备故障报警。这就要求保障环境温湿度的同时，空气的流通量也就是室内气压也要有一定要求。

4. 结语

卫星通信设备的可靠性分析主要是针对环境因素。本文主要分析温度、湿度和气压因素对卫星通信设备可靠性的影响以及增强设备可靠性的措施。但除了温度、湿度和气压的监测外，还可以扩展到对所有辅助设备的监测，这需要建立卫星通信设备运行环境的网络监控管理系统，来维持卫星通信设备的正常运行，提高可靠性。

参考文献

通信的可靠性篇（8）

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）18?0007?03

电子产品的可靠性预计一直是困扰各个无线通信公司的难题之一，目前比较通用的可靠性预计方法是由贝尔实验室在2001年推出的Bellcore?SR332方法[1]。该方法的不足之处在于它仅根据产品的设计和使用环境进行可靠性预计，未考虑影响产品可靠性的其他关键因素，例如工艺、制造、筛选、管理等，预计的结果表达的是设计的可靠性，而非现场可靠性[2]。在充分认识到Bellcore?SR332方法的缺陷后，依据可靠性相关理论对现场返还数据进行分解与建模分析，获得一个融合了产品设计能力、使用环境、工艺水平、制造能力、检测能力以及质量管理水平的产品失效率模型，并建立了一套符合无线通信产品研发生产过程各项可靠性活动返还率预计系统，为无线通信产品可靠性设计与提升奠定基础。

本文通过应用可靠性理论及其相关的数学模型[3]，对大量无线通信产品的现场返还数据进行分解和建模分析[4]，建立了一个不仅涵盖产品设计能力、使用环境等因素，而且还包含产品工艺水平、制造能力、检测能力以及质量管理水平等诸多因素在内的失效率模型，从而避免了现有可靠性预计方法上的漏洞。另外，结合无线通信行业可靠性设计活动，设计出一套现场返还率预测方法，能够满足产品设计、研发、试产、上市等各个阶段对可靠性预计的需求，为无线通信产品的返还率降低提供支持。

1 可靠性理论

1.1 传统可靠性理论知识

与大多数产品类似，无线通信产品的可靠性亦符合失效率“浴盆曲线”规律[5]（见图1）。其失效率的现场表现可以划分为三个时期：早期失效期、偶然失效期和耗损失效期。

第一阶段是早期失效期：表明产品在开始使用时，失效率很高，但随着产品工作时间的增加，失效率迅速降低。这一阶段失效的原因大多是由于设计、原材料和制造过程中的缺陷造成的。第二阶段是偶然失效期，也称随机失效期：这一阶段的特点是失效率较低，且较稳定，往往可近似看作常数。产品可靠性指标所描述的就是这个时期，这一时期是产品的良好使用阶段， 偶然失效主要原因是质量缺陷、材料弱点、环境和使用不当等因素引起。第三阶段是耗损失效期：该阶段的失效率随时间的延长而急速增加， 主要由磨损、疲劳、老化和耗损等原因造成。

1.2 可靠性理论深入分析

为进一步分析失效率曲线，需要对故障发生时的数学模型做一些说明。故障的发生通常是产品所设计和制造出来的强度不满足环境应力，例如一个电路的极限功率为5 W，若向其提供超出5 W的功率，电路烧毁，则故障发生。如图2所示，一批产品的强度是符合正态分布的[6]，命名为设计强度曲线；而这批产品的使用环境同样也符合正态分布，命名为环境应力曲线。

图2中的故障区，当两只曲线交叉时，表明有部分产品的强度低于其环境应力，从而发生故障。这个交叉的区域面积代表失效率率，随着使用时间的不同，这个区域是会发生变化的，如图中虚线为老化后的产品强度曲线，交叉面积在不断增加。

由此可知，两曲线交叉面积所得到的失效率是由四个因素决定的，分别是该产品的设计强度（即中值）、制造能力（即一致性）、老化速度和环境应力。由于环境应力的度量还没有比较有效的手段，虽然其规律符合正态分布，但中值和方差的获得在技术上还是难题。因此在预测方法上采取以相同环境处理，避免了环境应力的影响。

结合以上分析，对产品的失效率模型可以分解为三个子模型，分别是制造因素模型、设计因素模型和老化因素模型。图3是对失效率“浴盆曲线”的分解。

2 通信产品的预测方法

上面提到，由于环境应力度量上的困难，从预测方法上将以相同使用环境作为失效率建模和返还率预测的前提。从另一个角度看，不同市场的售后服务政策不同，也必须按市场的不同进行返还率预测。如图4所示。

图4是按相同市场进行的返还率预测过程，以及过程中的变量说明。预测包括四个过程，数据采集、失效率建模、返还率计算和模型校准等。数据采集既包括对已有产品返还数据的采集，又包括产品研发过程中相关的可靠性活动和质量检验等数据，还包括预测后产品上市后现场数据的采集。失效率建模则是通过采集到可靠性测试[7]和质量检验结果，换算出各项因素参数，用于失效率模型因子计算，从而得新产品失效率模型。返还率计算则是通过新产品的失效率模型，结合该产品销售模型，按返还率定义计算出预测的返还率。最后，待新产品上市后采集返还率数据，校准该产品预测的失效率模型，为下一个新产品的返还率预测提供经验。

3 现场返还数据分析与建模预计

无线通信产品的现场返还故障多种多样，以智能手机为例，有硬件的、软件的、部件的等，故障种类多达上百种。对于如此复杂的现场返还数据，为保证返还率预测的准确性，必须选择重点故障进行失效率建模。如何选择重点故障，可以通过图5的某智能机现场返还故障占比案例进行说明。

通过计算可知，该产品前10名故障数量占总故障数量的62.5%。如果只对这10个故障的现场数据分析和建模，则预测方法的系统误差有37.5%，这与要求的系统误差不高于10%相差甚远。为降低预测的系统误差，应扩大更多的故障进行建模，使得这些故障总占比超出90%。按前面案例中的智能机产品，至少有33种故障加起来的故障数占总故障数比值超出90%，在失效率建模中要分别对这33种故障进行建模[8]。

确定了哪些故障要建模后，便开始进行失效率建模。以不识卡故障为例，其现场返还数据的规律如图6所示。可以看出该故障早期失效期大约到第40周，最初的2周时间内主要由于开箱损和相关法律法规影响，返还率较高，而第3周后到第40周的返还成先波峰状，经数学工具拟合分析后证明该分布符合威布尔分布。40周后，该故障成线性分布，视作偶然失效期。

由于此类型消费类无线通信产品的产品生命周期较短，一般不超过2年，因此很难观测到故障的耗损失效期，为此仅对故障的早期失效期和偶然失效期的失效率进行建模。

图7是对不识卡故障的现场返还数据进行的建模，符合威布尔分布，其形状参数为2.8，尺度参数24.7。在第40周附件的模型与实际数据略有差异[9]，表明有故障发生但用户因该产品已经使用了较长的时间，不愿意去维修，故返回规律在此处与模型有所差异。

4 结 语

通过以相同市场的已有产品返还数据进行产品失效率建模和返还率预测，规避了Bellcore?SR332可靠性预计方法上的缺陷，使得返还率的预测更加符合产品实际情况。并且结合无线通信产品的研发过程，相应的采用过程数据进行预测，使得可靠性预计工作与产品可靠性设计结合得更加紧密，为提高无线通信产品的可靠性，提高预测的准确性等方面都得以实现。

参考文献

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[2] 陈晓彤.可靠性预计方法：PRISM简介[J].质量与可靠性，2004（5）：47?50.

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[4] QuEST Forum. Quality management system requirements handbook [S]. US： QuEST Forum， 2009.

[5] 张增照.电子产品可靠性预计[M].北京：科学出版社，2007.

[6] 王福楹.高等数学[M].北京：高等教育出版社，2007.

通信的可靠性篇（9）

5G使终端与节点间的距离缩短，提高了网络频谱和网络覆盖面积，并且使移动通信更具灵活性，5G的实现将成为一种必然。在我国，移动通信具有着很高的需求，对于运营商而言，要逐步实现技术的更新，尤其是在这一过程中要确保数据传输的可靠性。

一、5G通信发展概述

5G是指我国第五代移动通信技术，目前我国通信技术以3G和4G为主。5G的实现具有可行性，但是应在理论之中。与4G相比，5G将具有更高的容量，并大大提高通信网络运行速度。可以同时支持更多的用户，为数据提供更高的数据传输量。通俗讲就是，在同一区域，更多的人可同时获得并观看高清视频等活动。物联网技术将应用于5G系统中，他将实现机器对通信的支持，并且降低能耗和成本。但是，目前尚未出现5G 部署的标准，根据5G发展目标，我们对其标准给出如下预测：针对用网高峰区域，最大运行速率可达1Gb/s，平均速率可达100bit/s。5G的信号覆盖面积增进一步增加，他将减少同一区域的基站数量，从而降低运营成本和维护成本，并同时满足通信用户需求。与此同时，5G网使1ms延迟潜伏期明显减少。我国计划将在2020年之前实现5G通信，实现这一通信模式既是我国国情的需求，又是通信需求的必然结果。此外，5G网的安全性能将进一步提高，基于物联网，多天线等技术的5G通信将可以对安全防护设备进行升级，提供广播式服务及生命线通信灾害等功能。越来越多的商家开始研发5G，如半导体工程、芯片制造企业以及移动通信运营商等。总之，5G通信致力于实现高速率、高安全性以及低成本的设计，它将4G通信作为基础，并实现大范围的突破。这将实现下一代小小区的超快传输以及信号的连续覆盖，5G将解决信号盲区问题，提供更多优质的服务，并且使世界实现真正的“广域移动性”的最终边界。5G具有更高的兼容性，实现4G及4G以下频谱的共同使用。聚合光纤-无线网络，首次使用毫米波段技术，所有频谱波段为20-60GHz，其目的是满足大宽带的运行需求，提高大宽带的数据访问速度，解决4G时期网络频谱不足问题。一般采用该本地“短”无线链接的方式，提供区域，但是其功能不容忽视，毫米波段技术将使区域服务更加完善。

二、5G通信中的数据传输可靠性研究

对于5G通信的实现而言，最关键的问题就是保证数据传输的可靠性。5G核心技术将通信漏洞进行更好的防护，防火墙技术量进一步更新。这一时期也将出现新的漏洞形式，比如0Day，要通过及时的技术更新来完成漏洞修复，防止数据篡改或丢失。对于5G通信技术的可靠性， 通过网络安全工程可以进行修复。在5G时代，大规模天线技术将实现全方位的网络覆盖，减少基站建设，降低污染，降低维护成本。对电子信息工程设计人员而言，要了解5G和移动通信的发展的特点，并在设计过程中依据技术要求充分展现其现代化优势，尽早实现5G，使电子通信业快速的发展。未来，τ5G实现，我们主要提出以下几点建议。第一：要以技术的研发为主，5G核心技术更加多样化，只有实现核心技术，才能确保5G的运行，并且在这一过程中要注意数据传输的安全性，这是整个网络运行的基本保证。第二：要实现企业投资与利润之间的结合，注重企业的可持续发展才有机会提供服务，注重低能耗资源的开发，注重高质量服务体系的构建，对于移动运营商发展而言，促进其安全发展和可持续发展始终使其重要目标。第三：人才是实现5G技术的基本保证，要不断地培养专业人才，提高技术的研发水平，确保5G传输的安全性。并且可以提高5G运行过程中的管理水平，确保高新科技的开发。最后：5G通信技术的可靠性优势在于可以有效的进行信息化数据的整理，并建立大量的数据库信息，是不同的人采集信息并使用，降低了成本和能耗，但是这一过程需要保证新数据的及时上传，才能确保真正意义上的移动通信传输。

总结：5G将是未来发展的一大趋势，我国计划在2020年之前实现5G通信。5G通信的实现，将带来通信业的改革，首先无线频谱效率将极大的得到提高，网络覆盖面积增大，实现了以往10倍甚至百倍以上的信息传输速度。而对宏站覆盖区内，站点间距离可以实现10m之内。并且可以同时支持更多的用户通信，甚至使活跃用户数和站点数的比例达到1：1。密集部署的网络缩短了4G网时期的节点与端点之间的距离，扩展了系统容量，增加了业务量。最关键的是，5G时期的通信传输安全将进一步提高，但是这一时期也将面临新的安全隐患，因此确保通信数据传输的可靠性是这一时期的主要任务。

参 考 文 献

通信的可靠性篇（10）

1 概述

目前，安全稳定控制系统、调度自动化系统和电力专用通信系统已经成为现代电网不可缺少的三大支柱，其中，通信系统又是其中的基础和保证。通信系统对通信电源的基本要求是可靠、稳定、高效，目前，随着通信设备近几年的快速发展及通信理念的不断进步，在系统设计时设备采用冗余配置，通道部分采用双路或环路结构，发生故障往往是局部性的，可控的，但通信电源发生故障将会造成全局通信中断和瘫痪。所以必须加强通信电源设备的运行及维护。

2 通信电源直流供电系统的组成及供电方式

目前我国的通信直流供电系统中，广泛使用的一次电源采用整流器、交直流配电部分和控制器组成，同时和蓄电池、系统接地构成不间断直流电源供电系统。高频开关整流输出的直流电压通过直流配电部分，连接到蓄电池和通信网，构成整流器与蓄电池组并联向通信设备供电的全浮充供电系统。交流供电正常时，整流器输出的电压供给通信设备，并对蓄电池组进行浮充充电，保持蓄电池的容量。当交流供电中断时，整流器停止工作，由蓄电池向通信设备供电。交流供电恢复后，又由整流器向通信设备供电，同时对蓄电池进行补充充电，然后转为浮充状态。

3 蓄电池浮充电压的选择

通信电源中的蓄电池大多采用全浮充制供电方式，这样可以使电池经常处于充电状态，抑制和补充电池自放电所引起的容量损失，从而保证蓄电池有充足的容量储备。

浮充电压的确定，应以能抑制蓄电池的自放电，并及时补充自放电造成的容量损失为依据，依据我国通信行业标准YD/T799-2002《通信用阀控式密封铅酸蓄电池》中规定：“蓄电池浮充电单体电压为2.20∽2.27V（25℃）”“蓄电池均充电单体电压为2.30∽2.35（25℃）”。考虑到蓄电池个体差异及、负载及市电的波动，在规定温度下（一般10℃∽30℃，最好20℃±5℃）取2.23V×24节=53.5V，而在均充中，取2.35×24节=56.4V。根据我们的实践经验，单只电池的浮充电压为2.23 伏时，电池即可获得足够的补充充电电流，从而保证有足够的储备容量。

在实际应用中，往往根据产品设计参数选择合适的浮充/均充电压，过高的浮充电压将加剧正极板板栅的腐蚀，并可能使蓄电池排气频繁、失水、温度升高，从而缩短电池的使用寿命。

4 通信电源系统的运行方式

4.1 通信电源系统的构成

现在成熟的通信系统其一次电源均采用两套独立的架构构成，即独立的市电（或油机发电、太阳能等）、独立的充电屏、独立的负载屏，提供给通信设备1+1的电源保护，但二次电源的保护容易忽略，在发生通信电源故障的时候，单路电源进入通信设备迫使其中的1路二次电源模块满负荷运行，无法起到二次模块的热备用/或均流的效果，一般有两种解决办法。

（1）在通信设备的一次电源输入端加装均流模块，利用二极管的隔离作用，在一路一次电源失电时，另一路一次电源能够保障通信设备两路二次电源的运行。

（2）在两个独立的负载屏（或二路独立电源安装在一个负载屏）之间加装均流模块，可以起到同样的效果。

4.2 二次下电技术

二次下电，是指在极端情况下（电源故障或停电等），为保证重要通道（用户）的设备运行，依据事先设定的参数，在蓄电池组放电过程中，先期退出部分次要用户，延长主设备的运行时间，并在电池电压下降到保护电压时，停止蓄电池的放电，以保护蓄电池组。这种两级断开负载的动作和措施即为二次下电。

4.3 隔离变压器技术

现代通信为实现多样化，在光纤通信普及的今天，仍然保留部分微波通信、载波通信等传统方式，微波站地处高山，易遭雷击，采用三相四线制供电一方面造成微波站铁塔雷击通过地线（零线）传导到供电一方，另一方面供电方发生电源故障（比如单相短路或故障）其地位的变化也会对微波站的通信设备造成反击，由于微波站地处偏僻山上，地域狭小，受条件限制，往往采用零-地混用方式，地线电位的突变造成零线电位的突变，损坏通信电源设备，通过在微波站通信机房电源进线处加装隔离变压器，即保证了市电的输送，又使供电方及微波站的地网独立分开。

5 整流屏（充电屏、开关电源）的使用运行

整流屏输入市电（交流220V）原则上应具备两条彼此独立的（不同点的供电变压器）交流供电。只具备1路交流供电的通信站应配置发电机或其他备用发电装置。开关电源设备整流模块容量应能同时满足负载供电和蓄电池充电需求，并考虑一定的冗余，模块数量按N+1冗余配置。具备两套开关电源的通信站其每套电源必须保证符合5.2要求。开关电源交流输入端须具备自动/手动切换功能。首次市电接入时，应检测三相交流电的相序，以免造成设备异常。并在开关电源前端（交流输入侧）加装C级浪涌保护器件（SPD）

6 交直流配电屏使用及运行

通信站的负载屏一般列装交流分配和直流分配单元，其中交流分配单元直接取至交流输入切换开关后，由于切换过程的存在一定的延时和抖动，发生切换时会出现设备重启现象，对一些重要交流用户而言是不允许的，为此，我们在负载屏上加装了逆变单元，其输入分为两路，一路交流220V输入，一路直流-48V输入，正常时通过-48V逆变输出交流220V，当-48V异常时自动倒换到旁路220V交流输出，保证了重要用户的不间断供电。