電力通信網(wǎng)中數(shù)字透傳技術(shù)的應(yīng)用

電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有完善的SDH光纖網(wǎng)，可提供大量高可靠性的E1電路。在這種情況下，大部分的電力公司都是采用傳統(tǒng)PCM設(shè)備來組網(wǎng)，利用PCM設(shè)備的FXS/FXO接口提供電話語音業(yè)務(wù)，以及利用2/4線EM接口外加數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器來為自動化系統(tǒng)提供低速異步數(shù)據(jù)通道服務(wù)。但這樣會帶來三個方面的問題。

1.不同廠家的PCM設(shè)備存在互連互通問題，盡管PCM設(shè)備都是基于E1幀結(jié)構(gòu)的，但不同設(shè)備在信令傳送、網(wǎng)管協(xié)議等方面還是存在較大差異，無法實現(xiàn)完全的互連互通。

2.業(yè)務(wù)需要跨越多個PCM段時只能采用背靠背的業(yè)務(wù)多次音頻轉(zhuǎn)換來完成，多次音頻轉(zhuǎn)換會給系統(tǒng)引入噪聲，降低系統(tǒng)的傳輸性能，出現(xiàn)故障時故障定位也很困難。

3.PCM設(shè)備安裝在電力系統(tǒng)的通信機房，而自動化系統(tǒng)則是安裝在自動化機房，如果通過2/4線EM來為自動化系統(tǒng)提供低速異步數(shù)據(jù)通道的話，每路數(shù)據(jù)將需要4/6根音頻線纜來傳輸，通信機房與自動化機房之間將不得不鋪設(shè)大量的線纜，日常的線路維護(hù)及故障查詢十分困難。

新方案系統(tǒng)組網(wǎng)及相關(guān)設(shè)備

為了解決上述問題，本文提出一種新的組網(wǎng)方案，在該方案中所有業(yè)務(wù)均基于64k時隙，只要部分站點能夠進(jìn)行64k時隙交叉，就能建立起全網(wǎng)的64k時隙通道。為了保證新方案組網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，運營商需要開發(fā)以下三種終端設(shè)備。

1.中心站純數(shù)據(jù)終端

中心站數(shù)據(jù)終端采用插卡式設(shè)備，可提供較大容量的RS232數(shù)據(jù)接口能力。

2M接口卡和電源卡均采用1+1熱備份。終端將安裝在自動化機房。

2.中心站純語音終端

中心站語音終端采用插卡式設(shè)備，可提供較大容量的FXO接口能力。

2M接口卡和電源卡均采用1+1熱備份。終端將安裝在通信機房。

3.廠站端數(shù)據(jù)語音混合終端

廠站端數(shù)據(jù)語音混合終端采用集成型設(shè)備，可同時提供若干路RS232數(shù)據(jù)接口和FXS電話接口，2M接口卡和電源卡均采用1+1熱備份。

采用以上三種終端，電力部門就可以在現(xiàn)有的SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建如圖1所示結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。

圖1   電力通信新方案系統(tǒng)組網(wǎng)框架圖

圖1中列舉了1個中心站與1個集控站、4個變電站/電廠的組網(wǎng)應(yīng)用。圖1中假定中心站與集控站、變電站/電廠A、變電站/電廠C在一個SDH光纖傳輸環(huán)網(wǎng)上，集控站與變電站/電廠D、變電站/電廠E有相應(yīng)的E1傳輸鏈路。

各外圍站點的業(yè)務(wù)經(jīng)過光纖傳輸?shù)街行恼維DH下站，以2Mbit/s接口的形式（或STM-1光接口）接入到DDN設(shè)備。DDN設(shè)備提取出所有2Mbit/s通道中承載有業(yè)務(wù)的64k子通道，并根據(jù)子通道業(yè)務(wù)類型分別匯聚成純數(shù)據(jù)2Mbit/s通道和純語音2Mbit/s通道。純數(shù)據(jù)2Mbit/s通道連接到安裝在自動化機房的中心站純數(shù)據(jù)終端，分接成nxRS232接口供自動化前置機使用。純語音2Mbit/s通道連接到中心站純電話終端，分接成FXO電話接口接入到電話交換機PBX，從而達(dá)到變電站/電廠遠(yuǎn)端放號。

終端設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)

1.用戶線接口的實現(xiàn)

用戶電路通過電話線與電話機連接，用戶電路必須提供BORSCHT功能。詳細(xì)的BORSCHT功能主要有以下幾個。

（1）饋電：提供話機所需的直流工作電流。

（2）過壓保護(hù)：用于保護(hù)接口電路不受外界雷電、工業(yè)高壓的損害。

（3）振鈴：向話機饋送鈴流，并能在用戶摘機應(yīng)答后切斷。

（4）監(jiān)測：監(jiān)測環(huán)路直流電流的變化，向控制系統(tǒng)提供相應(yīng)的摘、掛機信號和撥號信息。

（5）編解碼：完成模擬話音信號的PCM編碼和解碼。

（6）混合電路：完成環(huán)線2／4線轉(zhuǎn)換，以滿足數(shù)字交換對四線傳輸?shù)囊�求�?/p>

（7）測試：用于對用戶線進(jìn)行測試所提供的測試端口。

系統(tǒng)中采用Le77D11／Le78D11來構(gòu)建用戶接口電路，Le77D11／Le78D11是雙通道的用戶線接口芯片組合，應(yīng)用于高密度、低成本的語音用戶板，能夠使PCB板上的SLIC電路所需空間縮小50％。Le77D11主要完成BORSHT功能，通過LE78D11編程控制其工作于不同狀態(tài)，可將用戶的話音信號經(jīng)過信噪比處理和增益調(diào)整等一系列處理后送給LE78D11，并可實時監(jiān)測用戶線路的異常情況。Le78D11主要功能是控制Le77D11的工作狀態(tài)和完成線路監(jiān)測處理，并完成語音的編解碼及濾波，其內(nèi)部集成了兩條完全獨立的語音通道，每條語音通道都提供了豐富的控制寄存器，保證了對語音通道性能的強大編程控制能力。Le78D11內(nèi)部的每條語音通路上都有兩個信號產(chǎn)生器。一個用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的DTMF(雙音多頻)信號，另一個信號產(chǎn)生器與Le77D11配合可以產(chǎn)生25Hz，90V的標(biāo)準(zhǔn)振鈴信號。在語音編解碼方面，支持A律、μ律、ADPCM及線性編解碼。

2.數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口的設(shè)計

自動化系統(tǒng)采用的是三線制RS232接口，包括數(shù)據(jù)發(fā)送信號線、數(shù)據(jù)接收信號線、地信號線。RS232信號是異步數(shù)據(jù)，而E1信號及其64k時隙是同步信號，將異步數(shù)據(jù)映射進(jìn)同步信道目前常采用的方式有三種。

（1）直接高速時鐘采樣，是指采用數(shù)倍于異步數(shù)據(jù)速率的高速時鐘對異步數(shù)據(jù)進(jìn)行直接采樣，將采樣后的數(shù)據(jù)插入到相應(yīng)的時隙中進(jìn)行傳輸。本方式的優(yōu)點是采用標(biāo)準(zhǔn)編碼算法，通用性強，對異步數(shù)據(jù)的波特率能夠自適應(yīng)，有利于多家設(shè)備之間時隙的互連互通。

（2）時鐘采樣+信號編碼，是根據(jù)采樣后的數(shù)據(jù)來對信號進(jìn)行編碼，主要是對信號脈沖出現(xiàn)以及結(jié)束的位置時間進(jìn)行編碼。優(yōu)點是信號的私有性強，編碼方案大都是一些私有方案，互通性差。

（3）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式是采用單片機等具有異步數(shù)據(jù)收發(fā)能力的處理器來將線路上的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，然后利用SAB82525等HDLC控制器來完成同步化。本方式中，每一路數(shù)據(jù)都需要采用額外的收發(fā)處理器和HDLC控制器，因此經(jīng)濟(jì)性很差，而且，處理器的異步數(shù)據(jù)接口波特率需要預(yù)先設(shè)定，不能實現(xiàn)自適應(yīng)。

綜合以上三種方式的優(yōu)缺點和自動化系統(tǒng)的實際需求，建議采用第一種方式直接高速時鐘采樣來完成異步數(shù)據(jù)的同步化。該方式采用了美國賽靈思公司生產(chǎn)的大規(guī)模可編程邏輯器件XC3S50來完成8路RS232信號到E1時隙的插入與取出。由于E1中每個時隙的比特率為64kbit/s，因此采樣頻率為64kHz。實際測試證明：在64kHz頻率采樣下，系統(tǒng)可完成波特率為19.2kbit/s以下各種異步數(shù)據(jù)的同步化。