電力通信PCM設(shè)備

一、電力通信PCM設(shè)備應(yīng)用

電力調(diào)度通信網(wǎng)是我國重要專用通信網(wǎng)之一，是電力系統(tǒng)通信專網(wǎng)的最主要和最重要的組成部分。電力調(diào)度通信網(wǎng)包括連接各供電所、變電站、調(diào)度中心等機(jī)構(gòu)在內(nèi)大型通信專網(wǎng)，主流組網(wǎng)方案采用SDH設(shè)備和PCM設(shè)備實(shí)現(xiàn)光纖傳輸和2M接入。本文將詳細(xì)闡述電力用戶對(duì)PCM設(shè)備系統(tǒng)功能要求以及PCM在電力通信中各類型業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，并提出銀訊通信公司PCM產(chǎn)品針對(duì)電力調(diào)度通信的解決辦法。

二、PCM系統(tǒng)原理描述

PCM是用于將一個(gè)模擬信號(hào)（如話音）嫁接到一個(gè)64kbps的數(shù)字位流上，以便于傳輸。PCM將連續(xù)的模擬信號(hào)變換成離散的數(shù)字信號(hào)，在數(shù)字音響中普遍采用的是脈沖編碼研制方式，即所謂的PCM。PCM編碼是Pulse Code Modulation的縮寫，又叫脈沖編碼調(diào)制，它是數(shù)字通信的編碼方式之一，其編碼主要過程是將話音、圖像等模擬信號(hào)每隔一定時(shí)間進(jìn)行取樣，使其離散化，同時(shí)將抽樣值按分層單位四舍五入取整量化，同時(shí)將抽樣值按一組二進(jìn)制碼來表示抽樣脈沖的幅值。PCM編碼的最大的優(yōu)點(diǎn)就是音質(zhì)好。

PCM 數(shù)字通信過程主要包括三大部分：第一部分是發(fā)送端的模／數(shù)變換，其中有抽樣、量化和編碼過程；第二部分是信道，包括信道傳輸和再生中繼；第三部分是接收端的數(shù)／模變換部分，主要指再生、解碼和低通濾波平滑過程。

三、電力用戶對(duì)PCM設(shè)備的要求

1、滿足電力系統(tǒng)PCM通信的系統(tǒng)功能應(yīng)用

PCM設(shè)備應(yīng)具備數(shù)據(jù)與語音等多業(yè)務(wù)綜合接入功能，在傳輸中采用并行數(shù)字交換技術(shù)與靈活的時(shí)隙交叉連接技術(shù)完成不同流向的業(yè)務(wù)調(diào)度；并主要依靠MSTP（綜合業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)），2M電接口為電力系統(tǒng)用戶提供SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition監(jiān)督控制數(shù)據(jù)采集）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；及調(diào)度電話、行政電話、熱線電話等語音業(yè)務(wù)的接入，將用戶終端業(yè)務(wù)在接入層匯聚收斂，在光傳輸網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行有效安全地傳送。

2、豐富的語音接口

能提供包括用戶模擬接口、環(huán)路中繼接口、計(jì)費(fèi)電話（極性反轉(zhuǎn)）接口、E/M 中繼接口、2/4 線音頻接口、磁石接口、熱線接口等多種語音接口。

3、齊全的數(shù)據(jù)接口

如標(biāo)準(zhǔn)的E1接口、64K 同向數(shù)據(jù)接口（G.703）、低速數(shù)據(jù)接口（RS232/485/422）、N×64K 同步數(shù)據(jù)接口（V.35）、10BaseT 以太網(wǎng)接口等，滿足用戶終端設(shè)備數(shù)據(jù)的接入。

4、安全可靠

PCM設(shè)備的各重要單板如：鈴流盤、電源盤、主控盤應(yīng)具備1+1的冗余保護(hù)。為保證各業(yè)務(wù)的安全運(yùn)行，當(dāng)64K業(yè)務(wù)支路、2M線路出現(xiàn)故障時(shí)能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)地自動(dòng)倒換；光傳輸網(wǎng)提供環(huán)網(wǎng)保護(hù)、線路保護(hù)等保護(hù)方式，滿足電力系統(tǒng)高可靠性要求。

5、線路保護(hù)

對(duì)重要業(yè)務(wù)具有主業(yè)務(wù)傳輸通道，和輔助傳輸通道，形成兩個(gè)1:1的保護(hù)通道，在2M線路出現(xiàn)故障時(shí)，業(yè)務(wù)保護(hù)專用通道能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒換；當(dāng)主業(yè)務(wù)傳輸通道斷開后，主業(yè)務(wù)將自動(dòng)倒換到輔助傳輸通道，此時(shí)輔助業(yè)務(wù)斷掉；當(dāng)主業(yè)務(wù)傳輸通道正常后，主業(yè)務(wù)自動(dòng)恢復(fù)到原狀，實(shí)現(xiàn)恢復(fù)性倒換。

6、設(shè)備兼容性

能與其他主流通信廠家的PCM設(shè)備進(jìn)行業(yè)務(wù)的互通、調(diào)度。

7、智能網(wǎng)管

提供清晰的網(wǎng)管圖文界面，并且操作簡(jiǎn)單、易學(xué)；具有連接業(yè)務(wù)時(shí)任意兩個(gè)時(shí)隙之間的交叉連接的建立和刪除；系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)置和更改；故障告警信息的詳細(xì)顯示、查詢等相關(guān)操作并存檔；網(wǎng)元快捷操作維護(hù)功能，如各E1接口的本地環(huán)路、遠(yuǎn)端環(huán)路的設(shè)置和刪除等安全管理功能。

四、電力通信系統(tǒng)中PCM各類型業(yè)務(wù)的特點(diǎn)

（一）語音業(yè)務(wù)

1、傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)

FXO（2線環(huán)路中繼）必須與FXS（用戶模擬接口）配合使用，實(shí)現(xiàn)電話與交換機(jī)掛下的分機(jī)通話。有兩種應(yīng)答方式：

(1).接調(diào)度臺(tái)，由人工話務(wù)員轉(zhuǎn)分機(jī)；

(2).話路自動(dòng)語音服務(wù)，按分機(jī)號(hào)。

2、計(jì)費(fèi)電話

極性翻轉(zhuǎn)：通過電話2線正負(fù)電平的轉(zhuǎn)換來判斷用戶摘、掛機(jī)，并通知計(jì)費(fèi)服務(wù)器，從而完成計(jì)時(shí)、計(jì)費(fèi)功能。電話線有AB兩根線，平時(shí)正常狀態(tài)為-48V電壓，即我們所說的饋電電壓。當(dāng)具備極性翻轉(zhuǎn)的話路接通時(shí)，AB線上電壓的極性會(huì)互換，如果在接通前是A正B負(fù)，那么在接通時(shí)主叫立即變?yōu)锽正A負(fù)，由交換機(jī)進(jìn)行切換，時(shí)間是非常精確且完全準(zhǔn)確。當(dāng)通話結(jié)束時(shí)刻，交換機(jī)會(huì)再進(jìn)行一次極性翻轉(zhuǎn)，所以通過極性翻轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)，就可以精確地知道一次通話的開始和截止時(shí)間。ZMUX-3300語音卡上面對(duì)于每一路都具備極性翻轉(zhuǎn)檢測(cè)電路，所以它能夠?qū)O性翻轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

理解：A呼叫B，B振鈴，B用戶摘機(jī)，此時(shí)話路接通A用戶2線（+、-）反轉(zhuǎn)；B用戶掛機(jī)，通話結(jié)束，A用戶2線（+、-）再次反轉(zhuǎn)。這2次極性反轉(zhuǎn)時(shí)間間隔即為此次通話時(shí)間。

3、熱線電話

在電話聯(lián)系十分頻繁的線路中，可以安置熱線電話如：重要變電站與調(diào)度局之間，可方便及時(shí)聯(lián)系重大突發(fā)事件。用戶端和局端使用熱線電話模塊卡對(duì)接可實(shí)現(xiàn)熱線電話。當(dāng)用戶端摘機(jī)后，不需要撥電話號(hào)碼，就能自動(dòng)地接通預(yù)定的被叫用戶（局端），可以節(jié)省程控交換機(jī)的號(hào)線資源。這種電路每時(shí)每刻都是接通的，專供給定的兩用戶使用。

4、二線/四線音頻、E&M信令

2W表示采用2線方式的語音線，其中兩根話音收發(fā)在同一線對(duì)內(nèi)進(jìn)行；4W表示采用4線方式的語音線，其中話音收發(fā)線各一對(duì)；E、M為控制線，E（Ear）線用于接受控制信號(hào)，M（Mouth）線發(fā)送控制信號(hào)。常應(yīng)用在：

a、2線、4線音頻或載波模擬信號(hào)的傳輸；

b、具有E&M信令中繼接口的交換機(jī)之間的連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)局端電話中繼傳輸?shù)倪B接；

c、模擬遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)傳輸：目前用4線音頻來承載較為常見。

（二）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

1、V.24——64K數(shù)字信號(hào)

<p class="p_3"碼速調(diào)整及數(shù)據(jù)采集，提供64K同步或異步數(shù)據(jù)傳輸。此業(yè)務(wù)在電力通信中應(yīng)用廣泛。ZMUX-3300-V.24板，提供20路V.24接口（異步/同步RS232），每路可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用調(diào)速率等參數(shù)。數(shù)字遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)傳輸：目前用異步RS232串口接入來承載較為常見。

2、V.35——n*64K同步數(shù)字信號(hào)

碼速調(diào)整及數(shù)據(jù)采集，提供n×64k(n=1～30)速率的同步數(shù)據(jù)傳輸。業(yè)務(wù)終端可連接路由器等具有V.35接口的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。目前在電力系統(tǒng)通信中，V.35業(yè)務(wù)使用的較少。

五、 PCM在電力通信中的典型應(yīng)用

1、傳統(tǒng)PCM話音接入

近交換機(jī)端配置FXO接口卡與程控交換機(jī)相連，遠(yuǎn)端通過FXS接口卡與遠(yuǎn)端電話機(jī)相連，通過傳輸設(shè)備的E1接口接入，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)站點(diǎn)間的語音通話。

應(yīng)用解釋：

FXO：Foreign Exchange Office外部交換局、語音環(huán)路中繼接口

功能：用戶話音信號(hào)與ST-BUS 64K數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換；用戶線狀態(tài)信號(hào)與數(shù)字信令碼之間的相互轉(zhuǎn)換。

理解：FXO相當(dāng)于一個(gè)電話，接局端。

FXS：Foreign Exchange Station外部交換站、用戶模擬接口（電話線）

功能：向電話用戶饋電；過壓和過流保護(hù)；被叫時(shí)向用戶送鈴流；監(jiān)視用戶摘掛機(jī)狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)語音到64K數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，數(shù)字信令到線路狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。FXS必須與FXO配合使用。

理解：相當(dāng)于程控交換接口，有饋電，可以直接接電話。

注意：FXO、FXS可以用于自動(dòng)電話、共電電話、計(jì)費(fèi)電話等用途。

2、多業(yè)務(wù)接入混傳

實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的話音及熱線等語音業(yè)務(wù)，同時(shí)根據(jù)用戶要求還可選裝V.24、V.35、64K同向等數(shù)據(jù)接口卡。多種業(yè)務(wù)同時(shí)占用一個(gè)或幾個(gè)E1接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)的混傳通信。這是目前電力PCM設(shè)備通信的主要應(yīng)用模式。

組網(wǎng)示意圖如下：

這種情況下所建設(shè)的電力系統(tǒng)通信接入網(wǎng)不僅僅是一個(gè)只提供接入傳輸?shù)幕ミB互通平臺(tái)，而是一個(gè)對(duì)各種業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量和接入安全性提供保障的多業(yè)務(wù)承載平臺(tái)。

六、銀訊公司ZMUX-3300 PCM設(shè)備在電力通信中的解決方案

1、ZMUX-3300產(chǎn)品簡(jiǎn)介

ZMUX-3300是一款綜合業(yè)務(wù)通信設(shè)備，該設(shè)備采用機(jī)框+支路板設(shè)計(jì)，為用戶提供語音、音頻、串口、以太網(wǎng)等各種業(yè)務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)在同一線路上的語音、數(shù)據(jù)等多業(yè)務(wù)交叉、復(fù)用、倒換功能，同時(shí)還可以提供PDH光口盤、E1接口盤，可以滿足各種接入環(huán)境及匯聚需求。產(chǎn)品使用銀訊通信公司網(wǎng)管監(jiān)控臺(tái)V3.0統(tǒng)一網(wǎng)管平臺(tái)進(jìn)行管理，可以很方便的進(jìn)行本端、遠(yuǎn)端管理和設(shè)置，快捷、有效的支持設(shè)備運(yùn)行時(shí)的管理維護(hù)工作。

ZMUX-3300

2、銀訊通信ZMUX-3300在電力通信接入層的解決方案

2.1通信接入網(wǎng)整體解決方案PCM+SDH光端機(jī)

當(dāng)前電力系統(tǒng)通信中，PCM設(shè)備組網(wǎng)要求能成鏈型結(jié)構(gòu)和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且通信業(yè)務(wù)在任一網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)都可以上、下或直通，保護(hù)專用PCM的業(yè)務(wù)流在通道上可實(shí)現(xiàn)單向、雙向傳輸。目前電力PCM業(yè)務(wù)流連接主要為星型結(jié)構(gòu)，即各站點(diǎn)到調(diào)度局中心局。而2M數(shù)據(jù)的接入主要是依靠SDH光傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電力用戶調(diào)度語音、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。

銀訊通信ZMUX-3300機(jī)架式PCM復(fù)用設(shè)備，結(jié)合SDH設(shè)備組建地方光纖通信網(wǎng)組網(wǎng)示意圖如下：

2.1.1方案說明

本方案采取傳統(tǒng)的PCM與SDH光傳輸設(shè)備相結(jié)合的方式，共同組建地方光纖通信網(wǎng)，其中各站點(diǎn)終端業(yè)務(wù)依靠ZMUX-3300接入，而SDH設(shè)備提供2M電路在光纖中的透明傳輸通道。

由各管理機(jī)構(gòu)（如調(diào)度局）至所轄變電站、開關(guān)站的行政及調(diào)度電話需要從交換機(jī)延伸到每個(gè)變電站。各站點(diǎn)電話與局端PBX程控交換機(jī)之間通過智能PCM設(shè)備復(fù)用及解復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)電話延伸，每部電話需求帶寬為64kbit/s。在重要變電站之間或與調(diào)度局之間經(jīng)常配置熱線電話，保證電力生產(chǎn)調(diào)度的及時(shí)性。根據(jù)現(xiàn)地閘站和管理機(jī)構(gòu)之間的管理關(guān)系，每個(gè)管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)所轄現(xiàn)地閘站的電話延伸業(yè)務(wù)。

變電站中的斷路器、復(fù)合開關(guān)、繼電保護(hù)等電力一次運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，需依靠RTU（Remote Terminal Unit遠(yuǎn)端測(cè)控單元）實(shí)現(xiàn)采集（屬于調(diào)度自動(dòng)化的范疇），并且須回傳到調(diào)度中心進(jìn)行顯示，方便調(diào)度命令以數(shù)據(jù)形式下發(fā)到發(fā)電廠、變電站、開關(guān)站進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。這些數(shù)據(jù)有的是直接通過站內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)字RS232串口接在V.24業(yè)務(wù)的音頻出線通道的上進(jìn)行傳輸，有的則是將數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制器（MODEM）變換成音頻信號(hào)，電力中一般常用4W模擬音頻信號(hào)來承載，經(jīng)PCM的CE1電路上傳輸網(wǎng)并傳送到對(duì)端，調(diào)度局再用FTU（饋線自動(dòng)化終端）或者解調(diào)器還原成原來的數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)詳細(xì)流程示意圖如下：

為了鏈路安全地傳送，節(jié)點(diǎn)間電路需求按2Mbit/s電路通過DDF（數(shù)字配線單元）與華為光傳輸設(shè)備相連。光纖環(huán)網(wǎng)上各傳輸網(wǎng)元以調(diào)度局為中心，利用SDH技術(shù)天生的自愈特性，保證當(dāng)工作路由出現(xiàn)故障時(shí)，無需人工干預(yù)即可自動(dòng)切換到保護(hù)路由，并重新建立業(yè)務(wù)連接關(guān)系，保證了業(yè)務(wù)接續(xù)性，起到自愈保護(hù)的作用。

配套設(shè)備說明：

附屬配套設(shè)備主要包括各站點(diǎn)配置的光分配架、ODF配線模塊、熔配一體化模塊、VDF配線單元框（模塊）、DDF同軸配線模塊、綜合配線機(jī)柜等。這些配套設(shè)備是通信傳輸系統(tǒng)的重要組成部分，完成光纜連接、業(yè)務(wù)接口連接等功能，實(shí)現(xiàn)通信機(jī)房的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)資源的一體化，便于維護(hù)管理。

2.1.2方案特點(diǎn)：

1、ZMUX-3300的業(yè)務(wù)接入優(yōu)點(diǎn)

（1）廣泛使用性

2M和光纖各種電力業(yè)務(wù)接入、數(shù)字全時(shí)隙交叉連接、主備通道無損傷自動(dòng)切換、集中監(jiān)控等多種功能集中于一款設(shè)備上。

（2）豐富的業(yè)務(wù)接口

單一設(shè)備全面接入變電站各種業(yè)務(wù)，包括FXS、2W/4WE&M、熱線電話等語音業(yè)務(wù)以及2M、V.24（同步RS232、異步RS232）、V.35(N*64K N=1~30)、同向64K、RS422/485串口、FE(10/100M Base-T)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，設(shè)備豐富的接口，為將來多業(yè)務(wù)的接入提供保障。

（3）靈活性強(qiáng)

機(jī)框加支路板結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)用戶要求任意配置多種用戶接口卡，支持帶電熱插拔功能；

支路板和模塊具有良好兼容性和互換性，充分利用資源；

在組網(wǎng)方面，支持鏈狀、樹狀、星狀、環(huán)網(wǎng)的混合組網(wǎng)，充分適應(yīng)各地方通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（4）安全穩(wěn)定可靠

各板卡電路集成度高并采用先進(jìn)的厚薄膜生產(chǎn)工藝技術(shù)，3級(jí)防雷多重保護(hù)電路，重要部件1+1熱備份，如：電源1+1：提供2組-48V直流電源輸入，可選配一塊或兩塊電源板；配置兩塊電源板時(shí)實(shí)現(xiàn)雙電源冗余備份，負(fù)荷分擔(dān)。在安全性上滿足電力用戶對(duì)PCM設(shè)備電源須具備2路直流電源輸入的要求。

（5）維護(hù)方便快捷

支持環(huán)回操作，誤碼測(cè)試功能，如對(duì)某一路E1、V.35進(jìn)行誤碼測(cè)試，全面狀態(tài)指示系統(tǒng)，人性化的維護(hù)快捷方式，可方便線路測(cè)試及縮減故障處理時(shí)間，節(jié)省了用戶的人力資源支出，在中心局網(wǎng)管上即可實(shí)現(xiàn)操作。

（6）統(tǒng)一網(wǎng)管

網(wǎng)管控制臺(tái)V3.0系統(tǒng)的目的在于對(duì)ZMUX系列產(chǎn)品進(jìn)行管理，給用戶一個(gè)良好的操作界面，用戶通過此網(wǎng)管系統(tǒng)可以方便地建立符合要求的網(wǎng)絡(luò)，可以檢測(cè)到系統(tǒng)中任何一個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。網(wǎng)管系統(tǒng)采用流行的WINDOWS界面風(fēng)格，在網(wǎng)元瀏覽樹上就可以直觀顯示子網(wǎng)/網(wǎng)元的通信狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)顯示和聲光告警功能。

網(wǎng)管系統(tǒng)具有系統(tǒng)管理、配置管理、故障管理、維護(hù)管理以及安全管理五種功能，管理功能涵蓋網(wǎng)元層、網(wǎng)元管理層和簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)管理層三個(gè)層次。

小結(jié)

銀訊通信綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)方案具有交叉容量大、多業(yè)務(wù)接入、應(yīng)用靈活等多重優(yōu)勢(shì)，能滿足電力調(diào)度通信網(wǎng)對(duì)業(yè)務(wù)接入的安全性、利用率、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理等方面的極高需求。隨著電力通信業(yè)務(wù)的多元化發(fā)展，作為基礎(chǔ)接入設(shè)備的PCM承載的壓力逐步增加，銀訊公司ZMUX-3300為電力用戶綜合業(yè)務(wù)接入建設(shè)提供了更多更好的選擇。