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【摘要】部分电力设备使用无线网络将设备数据传送到主站系统，无线网络主要采用GPRS和CDMA两种模式，由于目前GPRS和CDMA都使用流量包月方式收费，所以电力设备不能超流量使用，一但超过流量限制，就会增加额外通信费用或导致设备数据无法传输到主站，影响电力系统正常运行。本文对电力设备无线设备流量超标产生的原因及控制机制进行论述和探讨。
【关键词】无线通讯；流量控制；技术
一、前言
随着电力设备的广泛应用，越来越多电力设备使用GPRS或CDMA等模式的无线网络将数据传输到主站系统，无线通讯提高了设备数据准确率，同时也存在因流量产生的费用问题和通讯中断问题。目前无线运营商对使用无线网络通讯的电力设备主要使用流量包月方式收费，当电力设备由于软件设计、硬件故障、网络环境等原因频繁连接网络或发送大量数据到主站系统时，可能超出包月流量限制，这时额外的流量产生额外的费用，也可能因为流量超标造成通讯中断问题。
二、流量超标原因
1.设备软件设计存在BUG：因软件算法设计失误，造成在特殊情况下，设备主动发送大量数据到主站系统，增加数据交换量，时间久了就会超过规定的流量。
2.设备硬件故障的原因：设备存在硬件故障，造成终端的无线模块长期处于频繁登陆无线网络状态，增加数据流量。故障现象如：开关电源供电不足，无线模块刚连接无线网络获得IP，就重新启动等。
3.设备的参数设置错误：错误配置的无线网络连接参数，如APN、主站IP、主站端口号、设备在主站所建立的档案等，造成装置无线连接上主站而长期处于繁登陆无线网络状态，增加数据流量。
4.无线网络环境异常：无线网络容量不足或网络信号差，造成装置因通讯失败而重新连接主站系统。
5.主站系统异常：因主站系统没有连接无线网络造成设备长期处于频繁登陆无线网络状态，增加数据流量。
三、无线通讯流量控制机制
1.修改TCP/IP协议Keep-Alive参数
在TCP中有一个Keep-Alive的机制可以检测死连接，原理是TCP/IP会在空闲了一定时间后发送数据给对方：
1）如果主机可达，对方就会响应ACK应答，就认为是存活的。
2）如果可达，但应用程序退出，对方就发RST应答，发送TCP撤消连接。
3）如果可达，但应用程序崩溃，对方就发FIN消息。
4）如果对方主机不响应ACK，RST，继续发送直到超时，就撤消连接。
TCP/IP协议默认的Keep-Alive时间参数就是2小时。为减少因Keep-Alive机制产生的流量，可以将电力设备的Keep-Alive参数调整到6小时。
2.增加PPP拨号延时机制
电力设备一般使用PPP拨号连接无线网络，为减少不断拨号产生的流量，增加PPP拨号延时机制，当首次PPP拨号失败后，立即重试三次，然后每增加一次PPP拨号，两次PPP拨号之间时间间隔按比例增加。
3.过滤设备主动上报数据
根据电力设备与主站通信规约，限制一般事件主动上报次数，报警数据上报三次失败就认为已经上报过，不再补报。日常数据补报，只报上次没有上报成功的数据，防止数据重复上报。
4.登陆、心跳延时修改
PPP连接成功后，设备与主站通信规约在登陆、心跳报文失败之后，立即重试三次，然后再启用延时机制。默认登陆延时10分钟，心跳延时30分钟。
5.连接主站延时修改
PPP连接成功后，与主站连接失败，立即重试三次，然后再启用延时机制。默认连接延时30分钟。
6.增加流量统计和流量上限限制功能
统计设备每天的总流量，并保存成文件；在此基础上，设置一个上限值，当装置流量超过该上限值，立即掉线，下一天再进行连接。
7.修改设备软件远程升级
实现设备软件模块设计，需要做的是将装置程序的一些底层包和规约编译成动态库，并实现模块的自动加载，减少因通过远程升级程序消耗的流量；使用更加优化的压缩算法，减小需要升级文件的大小。
8.加强无线模块质量检查
电力设备通过无线模块连接无线网络，为避免因硬件故障造成的流量超标，首先要确保无线模块的质量，对于出厂检测信号强度低（如加长天线后信号强度<-80db）、误码率高（如误码率>1%）的模块，不能使用；另外要确保无线模块与设备的组装质量，重点检查模块的焊接质量和周边芯片的焊接质量，经常掉线的模块，不能使用；
四、流量控制机制应用情况及效益分析
广西供电局在应用电力负荷控制设备时，广西供电局主站安装防火墙，屏蔽没有列入信任列表的IP，由于部分设备使用的SIM卡没有添加到防火墙信任列表，导致这些设备能上线移动网络，但与主站不能连接成功，因为不断连接主站造成流量超标，单台终端月流量超500M以上，产生大量额外费用。在设备上应用流量控制机制后，设备每月流量都低于包月流量，为供电局减少大量费用损失。
广东供电局在应用配变监测设备时，设备运行后主站并未开机，导致设备无法登陆主站。原有机制下设备会不断重复尝试连接主站，在连接的过程（获取IP地址等信息和建立SOCKET连接的过程）产生了大量的数据流量。在设备上应用流量控制机制后，设备每月流量都得到良好控制，也减少对无线网络资源的占用，创造很大的经济效益和社会效益。。
五、结束语
通过应用无线通讯流量控制，供电局可以避免因流量超标造成的额外经济损失，也增强设备生产商的产品性能，同时减少浪费宝贵的无线网络资源；然而因为控制机制的复杂性，必须加强对机制实现方式的研究，既要实现流量的控制，也要保证重要数据的准确传输。
其它行业设备在使用无线网络通信时，也可以参考该流量控制机制，以产生更大的社会效益。
【关键词】无线通讯；流量控制；技术
一、前言
随着电力设备的广泛应用，越来越多电力设备使用GPRS或CDMA等模式的无线网络将数据传输到主站系统，无线通讯提高了设备数据准确率，同时也存在因流量产生的费用问题和通讯中断问题。目前无线运营商对使用无线网络通讯的电力设备主要使用流量包月方式收费，当电力设备由于软件设计、硬件故障、网络环境等原因频繁连接网络或发送大量数据到主站系统时，可能超出包月流量限制，这时额外的流量产生额外的费用，也可能因为流量超标造成通讯中断问题。
二、流量超标原因
1.设备软件设计存在BUG：因软件算法设计失误，造成在特殊情况下，设备主动发送大量数据到主站系统，增加数据交换量，时间久了就会超过规定的流量。
2.设备硬件故障的原因：设备存在硬件故障，造成终端的无线模块长期处于频繁登陆无线网络状态，增加数据流量。故障现象如：开关电源供电不足，无线模块刚连接无线网络获得IP，就重新启动等。
3.设备的参数设置错误：错误配置的无线网络连接参数，如APN、主站IP、主站端口号、设备在主站所建立的档案等，造成装置无线连接上主站而长期处于繁登陆无线网络状态，增加数据流量。
4.无线网络环境异常：无线网络容量不足或网络信号差，造成装置因通讯失败而重新连接主站系统。
5.主站系统异常：因主站系统没有连接无线网络造成设备长期处于频繁登陆无线网络状态，增加数据流量。
三、无线通讯流量控制机制
1.修改TCP/IP协议Keep-Alive参数
在TCP中有一个Keep-Alive的机制可以检测死连接，原理是TCP/IP会在空闲了一定时间后发送数据给对方：
1）如果主机可达，对方就会响应ACK应答，就认为是存活的。
2）如果可达，但应用程序退出，对方就发RST应答，发送TCP撤消连接。
3）如果可达，但应用程序崩溃，对方就发FIN消息。
4）如果对方主机不响应ACK，RST，继续发送直到超时，就撤消连接。
TCP/IP协议默认的Keep-Alive时间参数就是2小时。为减少因Keep-Alive机制产生的流量，可以将电力设备的Keep-Alive参数调整到6小时。
2.增加PPP拨号延时机制
电力设备一般使用PPP拨号连接无线网络，为减少不断拨号产生的流量，增加PPP拨号延时机制，当首次PPP拨号失败后，立即重试三次，然后每增加一次PPP拨号，两次PPP拨号之间时间间隔按比例增加。
3.过滤设备主动上报数据
根据电力设备与主站通信规约，限制一般事件主动上报次数，报警数据上报三次失败就认为已经上报过，不再补报。日常数据补报，只报上次没有上报成功的数据，防止数据重复上报。
4.登陆、心跳延时修改
PPP连接成功后，设备与主站通信规约在登陆、心跳报文失败之后，立即重试三次，然后再启用延时机制。默认登陆延时10分钟，心跳延时30分钟。
5.连接主站延时修改
PPP连接成功后，与主站连接失败，立即重试三次，然后再启用延时机制。默认连接延时30分钟。
6.增加流量统计和流量上限限制功能
统计设备每天的总流量，并保存成文件；在此基础上，设置一个上限值，当装置流量超过该上限值，立即掉线，下一天再进行连接。
7.修改设备软件远程升级
实现设备软件模块设计，需要做的是将装置程序的一些底层包和规约编译成动态库，并实现模块的自动加载，减少因通过远程升级程序消耗的流量；使用更加优化的压缩算法，减小需要升级文件的大小。
8.加强无线模块质量检查
电力设备通过无线模块连接无线网络，为避免因硬件故障造成的流量超标，首先要确保无线模块的质量，对于出厂检测信号强度低（如加长天线后信号强度<-80db）、误码率高（如误码率>1%）的模块，不能使用；另外要确保无线模块与设备的组装质量，重点检查模块的焊接质量和周边芯片的焊接质量，经常掉线的模块，不能使用；
四、流量控制机制应用情况及效益分析
广西供电局在应用电力负荷控制设备时，广西供电局主站安装防火墙，屏蔽没有列入信任列表的IP，由于部分设备使用的SIM卡没有添加到防火墙信任列表，导致这些设备能上线移动网络，但与主站不能连接成功，因为不断连接主站造成流量超标，单台终端月流量超500M以上，产生大量额外费用。在设备上应用流量控制机制后，设备每月流量都低于包月流量，为供电局减少大量费用损失。
广东供电局在应用配变监测设备时，设备运行后主站并未开机，导致设备无法登陆主站。原有机制下设备会不断重复尝试连接主站，在连接的过程（获取IP地址等信息和建立SOCKET连接的过程）产生了大量的数据流量。在设备上应用流量控制机制后，设备每月流量都得到良好控制，也减少对无线网络资源的占用，创造很大的经济效益和社会效益。。
五、结束语
通过应用无线通讯流量控制，供电局可以避免因流量超标造成的额外经济损失，也增强设备生产商的产品性能，同时减少浪费宝贵的无线网络资源；然而因为控制机制的复杂性，必须加强对机制实现方式的研究，既要实现流量的控制，也要保证重要数据的准确传输。
其它行业设备在使用无线网络通信时，也可以参考该流量控制机制，以产生更大的社会效益。