在网络为人们的工作和生活不断带来诸多益处的同时，也不断给网络用户带来新的烦恼。全球的安全事件近几年的增长呈现爆发的态势，据CarnegieMellonUniversity的调查数量显示已经报告的安全事件从2000年的2.1万起增加到2003年的13万起，而未报告的安全事件居估计数倍于已报告的安全事件。全球由于蠕虫病毒带来的经济损失大概是每年1800亿美元，另一方面病毒传播的速度和破坏力也急剧增强。2001年红色代码病毒的传染速率是1.8台主机/小时，感染2倍的PC需要37分钟，感染所有目标需要24小时，而到2003年SQLSlammer传染的速率是420台主机/小时，感染2倍的PC仅需要8.5秒，感染所的有目标仅需要30分钟。公安部2004年的全国网络安全状况暨计算机病毒疫情调查结果显示，中国计算机用户计算机病毒的感染率为87.9%，比去年增加了2%。
因此，信息技术越发达的地方，所面临的安全威胁也就越多。在中国，网络在各行各业已经得到广泛的运用，安全问题造就了一个巨大的市场，Symentec、趋势科技等传统的安全产品厂商不必说，国内外的网络设备厂商也非常重视这个肥沃的市场，纷纷推出自己的安全产品和解决方案。神州数码网络公司身为国内网络市场的重要力量，自然是不会对这块蛋糕视若无睹。经过几年的积累，神州数码在2004年的年初推出了其系列的网络软硬件产品，其中就有防火墙、IDS、身份认证等安全产品。并在其多年的安全、管理融合的网络理念基础上提出了D2SMP(分布式安全管理域策略)解决方案，倡导网络安全需要考虑外部和内部两个源头，采取分而治之的手段，有效地扼制安全问题。D2SMP方案首先在教育和政务等行业领域得到了实施和验证，经过近一年的检验，得到了市场的广泛认可。2004年12月，神州数码网络的DCFW-1800E千兆防火墙和DCBI-3000接入认证软件分别荣获了中国计算机报的“2004编辑选择奖”，D2SMP更是获得了中国电子信息产业发展研究院（CCID）颁发的“2004年中国教育行业解决方案用户满意品牌奖”。
神州数码网络的产品总监解云航认为，传统网络设备厂商涉足安全产品领域对广大的用户来是讲是非常有利的，网络规模不断扩张，使得安全问题更加难以防范，病毒和黑客技术不断产生新花样，让用户疲于应付。用户需求直接导致了市场的创新，传统的网络设备厂商与传统的安全厂商的区别在于，传统的安全厂商往往能引领病毒查杀和黑客攻击防止等安全技术的潮流，在查杀病毒或IDS、IPS等安全产品上具备技术优势，很好地解决了用户网络的局部安全问题，可以归纳成是安全“点”上的优势；而网络设备厂商依托丰富的网络技术积累和其自有的安全产品系列，不但在产品层次上能够体现安全特性，更重要的是根据用户的需求，在安全整合以及设备联动层面提供更加全面的安全解决方案，能给用户提供更加丰富和灵活的安全解决手段，将安全控制分布到网络的各个层次，减轻用户日益增加的安全压力。传统网络设备厂商不但能提供性能良好的安全产品，同时还能提供细致而周全的安全解决方案。这可以归纳成是安全“面”上的优势。
神州数码“内外兼顾”的动态可适应网络安全解决方案是以PPDR为参考模型，以D2SMP为理论基础，以神州数码网络入侵检测系统DCNIDS-1800为核心设备的网络安全解决方案。该方案由神州数码防火墙系统、神州数码网络入侵检测系统、神州数码安全接入与认证计费系统、802.1X交换机四部分组成，通过专用的安全协议联动，形成独具特色的网络安全整体解决方案。
关键词：分散控制系统（DCS）；物理分散方案
Abstract:inthispaperthelargecoal-firedunitshostdistributedcontrolsystem(DCS)physicalscatteredschemeisdiscussed,andintroduceditsadvantagesanddisadvantages,systemandcommunicationandanti-jammingconditions,remoteI/Osystem,fieldbuscontrolsystem,.
Keywords:distributedcontrolsystem(DCS);Physicalscatteredplan
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
1.前言
分散控制系统（DCS）从上世纪八十年代在国内开始作为火电厂的主要控制系统，使火电厂的控制水平得到极大提高，但大型机组的DCS电子设备基本上都是放置在庞大的集中控制楼里，只是实现了DCS系统功能分散，而DCS系统物理分散基本上没有采用。究其原因，一方面以往的DCS系统各个部件还不尽完善，抗干扰能力有限，若将DCS机柜分散放置于现场，则一般需要单独配置空调小室或者在控制机柜中加装空调，这是用户难以接受的，而且对分散程度多大、布置位置如何选取也没有经验；另一方面用户以前对把部分DCS机柜分散放置于现场的迫切性不高，担心给调试、运行维护带来困难和不便，不甚了解其优越性，国内也缺乏实际管理经验。随着DCS电子设备抗干扰等级的提高，设备更可靠，在电厂设计中DCS物理分散的方案也开始出现，尤其是300MW燃煤机组2000年示范电厂革命性的设计和由此在实际实施中已经产生的成效，使DCS系统的物理分散方案越来越受到各方面的重视和关注。本文将从远程智能I/O和DCS远程控制站的应用以及将锅炉和汽机电子设备间分散布置的DCS物理分散方案进行论述，从而配合本工程主厂房布置方案，采用合适的主机DCS分散方案并进行优化，实现高质量、低造价的设计目标。
2.DCS物理分散方案
2.1DCS物理分散方案的优缺点
主机控制系统（DCS）可以采用远程智能I/O、远程控制站以及锅炉和汽机电子设备间分散布置的方式来实现物理分散布置，从而使分散控制系统（DCS）“分散”的特点得以更充分地体现，既可有效地减少电缆和桥架用量，减少施工工作量，节省投资，缩短施工周期，同时大量平行敷设的电缆间的相互干扰得以减小，使信号传输稳定，系统可靠性得到提高。过去曾担心采取DCS物理分散后会给调试、运行维护管理带来不便，但随着采取DCS物理分散项目实施所积累的经验和本次设计意在锅炉、汽机电子设备间分别设置工程师站，这一顾虑也逐渐淡化以致消失。
2.2主要DCS系统通讯和抗干扰条件
早期DCS系统在国内的应用基本采取完全集中的布置方案，随着DCS硬件性能的提高，DCS分散布置的方案在国内一些电厂的局部区域被采用。国内某电厂的某台机组后期增加的烟气海水脱硫系统的控制采用了DCS系统的现场控制站，与已经投运的机组DCS共享操作员站，DCS系统这种分散布置的控制站称为远程控制站，这种远程控制站的设置解决了后期控制系统的施工困难的问题。这也是DCS远程控制站在国内早期局部应用。这种应用也给了我们极大的启示，即DCS系统可按照需要作不同程度的物理分散布置。
目前DCS网络采用整理的网络硬件和标准协议，大多数DCS的主干通讯网络支持光纤介质，通讯网络两站之间的距离完全可以满足电子设备间分散的要求。
2.3远程I/O
常用的远程I/O有国产远程智能I/O和DCS一体化远程I/O之分。
国内仪表生产商早已成功地开发出分布式测控网络，比较有代表性的有南京总参工程兵学院微机测控技术研究所开发的893—数据采集网络，无锡华东电站仪表厂的HD-2000SCADA智能分布式测控系统（IDCB）、无锡贝尔自动化仪器仪表有限公司IDAS-3000系列分布式智能测控网络（IDAS）等。智能数据采集前端采用密封结构，可防尘防潮，适应环境温度超过-20-60℃，就近布置于生产设备附近，通过串行总线和置于主机内的网络适配器与主机进行数据通讯。一个采集网络可挂50块黑匣子，一块黑匣子一般具有20个左右的通道。十多年来，分布式测控网络已大量应用于火电厂数据采集系统，在小机组生产过程监控方面应用也非常广泛。目前在大型火电厂其应用范围为锅炉金属温度、发电机本体温度（线圈、铁芯和冷却水温度）、辅机电机线圈温度等的采集。虽然智能采集前端可构成开关量控制和简单模拟量调节回路，但基于火电厂系统的复杂性和特殊性，这些功能在火电厂没有得到象石化等行业那样广泛地应用。目前国内各厂商的智能采集系统自身不设上位机（工控机）而实现了直接与DCS系统的无缝连接，统一了平台，简化了控制室布置并保持了人机接口的协调一致性，提高了电厂的自动化水平。
随着电力市场改革的不断深入，为达到减人增效目的，业主方开始对辅助车间（系统）进行了控制点合并，使得与机组密切关联的循环水泵房被纳入了主机DCS控制，国内最近几年已投产或正在建设中的机组的这部分基本上都采用了DCS一体化的远程I/O（站），从而很好地解决了由于其在系统中的重要性和距离主厂房较远这两方面所引起的矛盾。
在DCS系统中采用远程智能I/O具有以下突出的优点：
·系统可更为分散，能真正实现功能和物理位置的分散，使大量的分散信号得到就近处理。
·可靠性高。远程智能I/O采用网络结构，还可根据具体情况对主机和前端设置一定的冗余备份。
·使DCS系统主机的负荷率减小。一部分原来直接进入DCS的I/O信号采用远程智能I/O后，可在远程智能I/O中进行预处理，而所有的远程智能I/O均由网络适配器进行管理，而不需主机管理。所以可以降低DCS系统主机的负荷率，提高主机从事高级运算处理的能力。
·远程智能I/O通过前端就近处理信号，将处理的结果以数字通讯方式传给主机，使系统精度大为提高，且抗干扰能力增强，同时减少调试工作。
·采用远程智能I/O，可节省大量信号电缆，减少DCS系统机柜，可节省工程一次投资经费，性价比高。
综上所述，DCS系统中采用远程智能I/O，确实是一种成熟可行而且先进的方法，能节省大量电缆。
2.4电子设备间物理分散应用
前述已介绍了国内某电厂海水脱硫的早期DCS物理分散的应用。可以说这是2000年示范电厂设计思路的体现，使DCS物理分散得到了很好的应用，即尽量使用主厂房现有空间，将DCS电子设备分区模块化后分散到靠近被控设备附近，同时做到与主厂房的布置相协调。在我院设计的被最早列入2000年示范电厂的某2×300MW机组电厂及其后的多个大型机组的电厂分别采用了多家的DCS系统，将汽机电子设备间分散到汽机房中，同时将热控380V配电柜分散放置到现场，有效地节省了电缆和桥架的用量，节省了建筑面积，取得了巨大的经济效益，而且目前已经投运的机组反映良好。
2.5关于现场总线控制系统
DCS系统已广泛应用于各个工业领域并趋于成熟，已成为目前电厂控制系统的主流。随着计算机技术和网络通讯技术的发展，用户对生产过程中控制系统要求的提高，进一步促进了计算机面向生产工艺及设备的现场总线技术的研究，使得控制系统面向基于现场总线产品的控制系统（FCS）得以发展。现场总线是指在生产现场的测量控制设备与控制中心之间采用全数字、双向、串行、多节点数字通信网络，基于这种开放型网络构造的新一代的全分布控制系统称为现场总线控制系统（FCS）。FCS具有更多的优点，其最大的优点是互操作性、开放性、分散性、经济性（可更多地节约电缆及其相应的安装和维护费用）、提高系统精度、可维护性（减少备品备件数量；用户能在主控室对现场设备进行标定、调整和运行诊断，甚至能在故障未发生前就预测出来，实现预报维护等等）。但目前被确认的现场总线标准多达十种，这么多标准给用户带来了很大的困惑，不同的现场总现标准协议之间是不能够直接进行互连和通讯的，也就导致了没有事实上的统一标准；目前智能化现场设备系列产品尚不完整，加上各现场总线是针对不同的应用领域开发的，存在其自身的局限性。FCS从工程技术方面来讲仍未定型，单元机组的协调控制等复杂算法应在FCS的哪一级去完成等等，仍是需研究确定的问题。在火电厂自动化系统的选型时，既要考虑技术的先进性，更应注意产品的可靠性、成熟性和性能价格比，FCS作为“安全可靠”为第一设计原则的火电厂控制系统的设计选型条件尚不具备，因此DCS系统仍然是目前工程应用选型的主流。但是人们又不满足于存在诸多不足的传统DCS系统，如DCS系统的过程I/O过于集中；环境条件要求高；现场信号电缆多；施工、维护不易；接地处理要求严格等等，在这种情况下，远程智能I/O、现场智能设备等逐步发展起来，并有了部分成熟的标准化产品。在DCS向FCS的过渡时期，推广远程智能I/O应用，将进一步促进DCS向FCS的发展。基于FCS是将来的发展方向，虽然本次投标未予考虑，但不排除将来工程实施中在电厂的局部区域（如化学补给水处理系统、除灰渣等）进行试点采用。
3.结论
采用DCS物理分散布置的模块化设计，能取得显著的经济效益；同时与常规电子设备间集中布置方案相比能减少大量平行敷设的电缆，长距离电缆长度大为缩短，干扰减小，因而提高了DCS性能，技术上也更合理。
参考文献
[1]陈虹．电气学科导论
【关键词】GSMAoIPIP承载网
1引言
随着无线技术的进步，我们已经逐步突破了空中接口的带宽瓶颈，主要的技术途径包括对有限的空中接口资源的利用方式（从TDMA到CDMA再到OFDMA）和利用效率（从低效但可靠的GMSK到高效的64QAM）的同时拓展。宽带化的需求在无线领域的发展脉络中变得越来越清晰，从2G到3G再到LTE，空中接口的带宽被一步步提高，甚至达到100M。上层的接口带宽需求也随之扩大，而IP化正可更好地适应这种带宽需求。在实现宽带化和IP化的无线网络中，移动网络所能承载的业务也更加多样化，语音、各种高速数据应用及视频应用逐一出现，其对移动网络IP化也提出了需求。目前，除了移动网络IP化的驱动力外，我们还关注如何从现有的移动网络基础着手，逐步实现全网的IP化。
全网IP化首先是核心网IP化，其次是无线网络IP化。核心网侧的IP化工作无论是从标准的制定，还是从主流设备厂商的支持力度来看，都是移动网络迈向IP化的第一步，也是目前为止得到大规模商用的一步。在中国移动的2G网络中，IP化的核心网已经体现在端局、汇接局和关口局等各个层面。AoIP是实现BSS-IP进程中的一个重要阶段。
2AoIP实现方式
对于A接口IP化的技术方案，根据TC设备在网络中所处的不同位置，目前有两种方案：
（1）在BSS中保留TRAU
Abis接口传送的是时空口的语音编码，即：FR/EFR/HR/AMR；A接口采用基于IP承载的G.711或其他编码。Nb接口传送的是AMR压缩语音编码，一次呼叫需要插入2次TC，涉及2次语音编码的转化。若在A接口侧也采用和核心网一样的AMR/Nb-UP/RTP/UDP/IP编码，那么可以减少一次编解码，提高效率。
（2）上移TRAU至核心网络MGW
Abis接口传送的是时空口的语音编码，即：FR/EFR/HR/AMR；A接口传送的语音编码与Abis接口相同，BSC需要完成的工作主要是IP封装处理。Nb接口传送的是压缩语音编码，理论上一次呼叫最多插入一次TC，采用TrFO时MGW不需要插入TC。
从网络发展趋势来看，TC上移更符合这一趋势，是未来演进的目标方案；从AoIP技术实现的复杂程度来看，TC上移技术方案较为简单；从对现网改造的难易程度来看，TC不上移方式则比较简单。
3AoIP引入分析
3.1技术及网络的准备程度
AoIP引入的时机需要考虑3GPP标准的进展、IP承载网络的建设以及设备厂家现网支持能力。这些是引入AoIP的基础，以保证不同厂商AoIP的产品和实施方案能够在同一个标准框架内互联互通。
（1）AoIP标准化进展情况
用户面标准进展情况
3GPP目前已完成了AoIP的SI（StudyItem）工作，预计今年底会完成WI（WorkingItem）工作。中国移动通信集团也正在研究AoIP的标准。从3GPP组织的进展来看，A口IP标准化已在2008年底结束，各厂家根据标准研发和进行IOT测试则需要一年左右的时间。
控制面（信令面）标准进展情况
目前基于M3UA/SIGTRAN的协议标准已比较成熟。M3UA是3GPP在R4中规定的信令传输协议；SIGTRAN（SignalingTransportProtocol）协议簇是IETF的SIGTRAN工作组制定的PSTN信令与IP互通规范，该协议簇支持通过IP网络传输传统电路交换网SCN（SwitchedCircuitNetwork）信令。SIGTRAN协议栈支持SCN信令协议分层模型定义的层间标准原语接口，从而保证已有的SCN信令应用可以未经修改地使用，同时利用标准的IP传输协议作为传输底层，通过增加自身的功能来满足SCN信令的特殊传输要求。
标准的进展情况决定了不同厂商AoIP的产品和实施方案能否在同一个标准框架内解决互联互通的问题。从目前来看，预计这一问题将在2009年底左右得到解决。
（2）承载网的规划
目前各运营商建立的IP专网主要针对核心网IP化的承载，还不具备A接口IP化的承载能力。因此在规划A接口IP化的同时，需要重点考虑承载网的规划。移动语音和数据等业务对网络的可靠性、QoS和安全等方面有较高的要求，对传统的以太网技术提出了挑战。另外由于A接口IP化涉及的网元数量较多，预计将采用分布实施的方式，在考虑承载网规划的同时需要充分考虑网络的前瞻性和可扩展性；同时也需要考虑今后Abis以及GbIP化后的整体组网方案。IP承载网是引入AoIP的基础，从技术选择、经济性分析、评估、测试、设备采购到网络建设，预计需要一年的准备时间。
（3）设备的支持能力
AoIP涉及现网BSC、MGW以及MSCServer三类网元的配合。
根据对设备厂家的调研，MSCServer/MGW设备只需要做软、硬件升级即可基本支持AoIP，而现网BSC要支持AoIP则需要进行较大的改造，部分老型号的BSC设备则无法支持。
由表2可见，从现网设备的支持能力来看，目前只有少数厂家支持AoIP，大部分厂家要在2009年底左右才能支持。
综上，AoIP在网络中进行商用部署的时间预计在2009年下半年以后。
3.2现阶段AoIP引入的驱动力
（1）提升效率
A接口上承载的为纯语音业务，相比IP传输承载，TDM的传输效率更高。
以Ater口为例，1E1可以传输124个压缩语音，传输效率为97%；如采用IP承载，理论上只能传54个话路，传输效率只有43.7%。
从端到端性能（语音质量/时延）角度看，目前TDM承载是最好方式。IP化会降低网络性能，IP路径越多，性能降低越多。
（2）节省配套资源
传统BSC存在大量窄带E1电路，配置/割接耗时费力，同时耗费大量DDF资源；且现阶段TDM电路不能共享，传输资源利用率低。采用AoIP的方式，可以节省配套设备资源，提高传输资源利用率。
（3）应对点对多点的需求
Multi-pointA的引入，出现了点对多点的需求，使基于TDM的传输电路组织/维护变得复杂。采用AoIP可简化Multi-pointA引入后的网络结构和A接口资源配置方式，有助于提升Multi-pointA的组网效果。
根据以上分析，AoIP的引入对现网最大的作用在于可满足网络点对多点的网络需求。但由于目前A接口点到多点的需求并不急切，AoIP引入的优势不能得到充分体现，其引入并不紧迫。且现网厂家设备的支持力度和承载网的支持力度也不大，因此AoIP的引入应根据标准和设备的成熟情况逐步开展，建议在2010年左右开始在现网中部署。
4AoIP引入策略
AoIP顺应全业务/端到端网络面向IP网络的演进，是未来网络发展的目标。对于现有GSM网络而言，AoIP的引入应根据技术、设备成熟度以及网络的准备程度循序渐进地开展：
（1）从AoIP标准和设备的成熟度来看，AoIP预计可在2009年底以后大规模试点。从技术的先进性来看，AoIP组网应选择TC上移方式。
（2）近期在新建设备中推广TC上移到MGW，为后续AoIP的实施做准备。
（3）AoIP的改造应优先选择新建设备。对于原有设备，根据传输、设备改造的复杂度等，有选择地进行AoIP的改造。
（4）承载网的建设应现行，并重点关注承载网的可管理、可运营能力。
（5）AoIP和Iu-csoIP共同推进。
【作者简介】
黄玲：工程师，本科毕业于浙江工业大学，现任职于华信邮电咨询设计研究院有限公司，长期从事GSM/GPRS核心网规划设计，曾在《移动通信》发表文章《IMS给移动运营商带来的机遇与挑战》。