PCM-在电力通信系统中的应用

RC3000-15在电力通信系统中的应用摘要：结合电力系统通信的要求和特点，对终端提供各业务接入收敛的PCM通信设备进行综合分析，探讨PCM在电力专网通信系统中的应用。关键字：电力系统通信、语音、数据、RC3000-15一、前言电力调度网是电力系统通信专网的最主要和最重要的组成部分,该网络构建了一个包括连接各供电所、变电站、调度中心等机构在内的通信专网,其主流组网技术采用SDH传输和PCM接入实现全网的业务接入和传输。电力专用通信网作为电力建设中的支撑和保障系统，不仅承担着电力系统的生产指挥和调度，同时也为行政管理和自动化信息传输提供服务。本文将详细阐述电力用户对PCM设备的系统功能要求以及PCM在电力通信中中各类型业务的特点，并提出瑞斯康达公司PCM产品针对电力通信的解决办法，以供从事电力调度通信的设计者和建设者参考。二、PCM系统原理描述PCM是用于将一个模拟信号（如话音）嫁接到一个64kbps的数字位流上，以便于传输。PCM将连续的模拟信号变换成离散的数字信号，在数字音响中普遍采用的是脉冲编码研制方式，即所谓的PCM。PCM编码是PulseCodeModulation的缩写，又叫脉冲编码调制，它是数字通信的编码方式之一，其编码主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值。PCM编码的最大的优点就是音质好。PCM数字通信过程主要包括三大部分：第一部分是发送端的模／数变换，其中有抽样、量化和编码过程；第二部分是信道，包括信道传输和再生中继；第三部分是接收端的数／模变换部分，主要指再生、解码和低通滤波平滑过程。三、电力用户对PCM设备的要求1、满足电力系统PCM通信的系统功能应用PCM设备应具备数据与语音等多业务综合接入功能，在传输中采用并行数字交换技术与灵活的时隙交叉连接技术完成不同流向的业务调度；并主要依靠MSTP（综合业务传输平台），2M电接口为电力系统用户提供SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition监督控制数据采集）实时数据通信、远动信号等数据业务；及调度电话、行政电话、热线电话等语音业务的接入，将用户终端业务在接入层汇聚收敛，在光传输网络中进行有效安全地传送。2、丰富的语音接口能提供包括用户模拟接口、环路中继接口、计费电话（极性反转）接口、E/M中继接口、2/4线音频接口、磁石接口、热线接口、载波接口等多种语音接口。3、齐全的数据接口如标准的E1接口、64K同向数据接口（G.703）、低速数据接口（RS232/485/422）、N×64K同步数据接口（V.35）、10BaseT以太网接口等，满足用户终端设备数据的接入。4、安全可靠PCM设备的各重要单板如：铃流盘、电源盘、主控盘应具备1+1的冗余保护。为保证各业务的安全运行，当64K业务支路、2M线路出现故障时能实现业务地自动倒换；光传输网提供环网保护、线路保护等保护方式，满足电力系统高可靠性要求。5、线路保护对重要业务具有主业务传输通道，和辅助传输通道，形成两个1:1的保护通道，在2M线路出现故障时，业务保护专用通道能实现自动倒换；当主业务传输通道断开后，主业务将自动倒换到辅助传输通道，此时辅助业务断掉；当主业务传输通道正常后，主业务自动恢复到原状，实现恢复性倒换。5、设备兼容性能与其他主流通信厂家的PCM设备进行业务的互通、调度。6、智能网管提供清晰的网管图文界面，并且操作简单、易学；具有连接业务时任意两个时隙之间的交叉连接的建立和删除；系统时钟的设置和更改；故障告警信息的详细显示、查询等相关操作并存档；网元快捷操作维护功能，如各E1接口的本地环路、远端环路的设置和删除等安全管理功能。四、电力通信系统中PCM各类型业务的特点（一）语音业务1、传统话音业务FXO（2线环路中继）必须与FXS（用户模拟接口）配合使用，实现电话与交换机挂下的分机通话。有两种应答方式：1、接调度台，由人工话务员转分机；2、话路自动语音服务，按分机号。2、计费电话极性翻转：通过电话2线正负电平的转换来判断用户摘、挂机，并通知计费服务器，从而完成计时、计费功能。电话线有AB两根线，平时正常状态为-48V电压，即我们所说的馈电电压。当具备极性翻转的话路接通时，AB线上电压的极性会互换，如果在接通前是A正B负，那么在接通时主叫立即变为B正A负，由交换机进行切换，时间是非常精确且完全准确。当通话结束时刻，交换机会再进行一次极性翻转，所以通过极性翻转监测，就可以精确地知道一次通话的开始和截止时间。RC3000-15-FXS语音卡上面对于每一路都具备极性翻转检测电路，所以它能够对极性翻转进行检测。理解：A呼叫B，B振铃，B用户摘机，此时话路接通A用户2线（+、-）反转；B用户挂机，通话结束，A用户2线（+、-）再次反转。这2次极性反转时间间隔即为此次通话时间。3、热线电话在电话联系十分频繁的线路中，可以安置热线电话如：重要变电站与调度局之间，可方便及时联系重大突发事件。用户端和局端使用RC3000-15-FXS卡对接可实现热线电话。当用户端摘机后，不需要拨电话号码，就能自动地接通预定的被叫用户（局端），也叫“立即热线”，可以节省程控交换机的号线资源。这种电路每时每刻都是接通的，专供给定的两用户使用。4、二线/四线音频、E&M信令2W表示采用2线方式的语音线，其中两根话音收发在同一线对内进行；4W表示采用4线方式的语音线，其中话音收发线各一对；E、M为控制线，E（Ear）线用于接受控制信号，M（Mouth）线发送控制信号。常应用在：a、2线、4线音频或载波模拟信号的传输；b、具有E&M信令中继接口的交换机之间的连接，实现两个局端电话中继传输的连接；c、模拟远动信号传输：目前用4线音频来承载较为常见。（二）数据业务1、V.24——64K数字信号码速调整及数据采集，提供64K同步或异步数据传输。此业务在电力通信中应用广泛。RC3000-15-8V.24板，提供8路V.24接口（同步RS232），每路带宽可调64K、128K、256K。数字远动信号传输：目前用异步RS232串口接入来承载较为常见。2、V.35——n*64K同步数字信号码速调整及数据采集，提供n×64k(n=1～30)速率的同步数据传输。业务终端可连接路由器等具有V.35接口的网络设备。目前在电力系统通信中，V.35业务使用的较少。五、PCM在电力通信中的典型应用1、传统PCM话音接入近交换机端配置FXO接口卡与程控交换机相连，远端通过FXS接口卡与远端电话机相连，通过传输设备的E1接口接入，实现两个站点间的语音通话。组网示意图如下：应用解释：FXO：ForeignExchangeOffice外部交换局、语音环路中继接口功能：用户话音信号与ST-BUS64K数字信号的相互转换；用户线状态信号与数字信令码之间的相互转换。理解：FXO相当于一个电话，接局端。FXS：ForeignExchangeStation外部交换站、用户模拟接口（电话线）功能：向电话用户馈电；过压和过流保护；被叫时向用户送铃流；监视用户摘挂机状态；实现语音到64K数字信号的相互转换，数字信令到线路状态之间的转换。FXS必须与FXO配合使用。理解：相当于程控交换接口，有馈电，可以直接接电话。注意：FXO、FXS可以用于自动电话、共电电话、计费电话等用途。2、多业务接入混传实现传统的话音及热线等语音业务，同时根据用户要求还可选装V.24、V.35、64K同向等数据接口卡。多种业务同时占用一个或几个E1接口，实现数据和话音业务的混传通信。这是目前电力PCM设备通信的主要应用模式。组网示意图如下：这种情况下所建设的电力系统通信接入网不仅仅是一个只提供接入传输的互连互通平台，而是一个对各种业务的传输质量和接入安全性提供保障的多业务承载平台。六、瑞斯康达RC3000-15在电力通信中的解决方案1、RC3000-15产品简介RC3000-15综合业务复用平台能充分利用电力通信系统的2M资源，为用户提供以太、V.35、异步串口等数据接口和多种语音接口，实现在同一线路上的语音、数据等多业务交叉、复用功能，同时还可以提供PDH光口盘、E1接口盘、STM-1汇聚接口盘及千兆以太接口盘，可以满足各种接入环境及汇聚需求。RC3000-15综合业务平台集成数字/模拟接入、复用、交叉、传输、协议转换功能，采用模块化智能总线设计，能够把若干个E1中有用的时隙进行集中分配，充分利用现有传输线路资源，减少资金投入，有效支持用户现有业务，并保证未来业务的扩展，在原有的SDH或MSTP网络构架上为用户提供性能价格比较高的接入方案。适用于PSTN公网，公检法，金融，电力，铁路，军队等专网用户和企业、园区、写字楼等普通用户的多业务接入，实现了三网合一的概念。产品使用瑞斯康达RaisecomNviewNNM统一网管平台进行管理，可以很方便的进行本端、远端管理和设置，快捷、有效的支持设备运行时的管理维护工作。RC3000-152、瑞斯康达RC3000-15满足电力用户的需求电力用户对PCM的要求RC3000-15应答具体板卡型号备注设备具备多业务综合接入功能：实现数据与语音、传输与接入多种功能综合应用在同一设备的一体化功能满足设备型号：RC3000-15核心单板冗余保护：交叉盘&电源盘1+1保护，包括铃流热备份保护满足RC3000-15-DXCSUB-PWRII-DCRC3000-15-32FXSFXS卡上每两路语音共用一个铃流发生器，该铃流发生器出现故障时，不影响其他30路语音的正常通信；全面的时隙交叉连接能力：具备E1到E1，E1到64k，64k到64k的交叉，实现双向、单向的交叉方式满足RC3000-15-DXC含语音业务提供信令状态支持128个E1全交叉；齐全的音频接口：环路中继接口、计费电话（极性反转）及热线接口、E/M中继接口、2/4线音频接口满足RC3000-15-32FXORC3000-15-32FXSRC3000-15-32E&M两端FXS卡对接可实现热线电话功能；FXS卡对每一路语音都具备极性翻转检测功能；2线和4线可在网管上设置；丰富的数据接口：标准的E1接口、V.24同步接口、低速异步RS232、接口、64K同向数据接口（G.703）、V.35接口（N×64K同步数据接口）、10BaseT以太网接口满足RC3000-15-8E1RC3000-15-8V24RC3000-15-16RS232RC3000-15-16C64KRC3000-15-8V35RC3000-15-8ETHE1接口有平衡和非平衡可选；V.24支持最大带宽256K以上表格中的内容，对文章的第三部分进行应答，说明了RC3000-15完全满足电力通信系统的要求。3、瑞斯康达RC3000-15在电力通信接入层的解决方案3.1通信接入网整体解决方案PCM+SDH光端机当前电力系统通信中，PCM设备组网要求能成链型结构和环形网络结构，并且通信业务在任一网元节点都可以上、下或直通，保护专用PCM的业务流在通道上可实现单向、双向传输。目前电力PCM业务流连接主要为星型结构，即各站点到调度局中心局。而2M数据的接入主要是依靠SDH光传输设备，实现电力用户调度语音、业务数据的远距离传输。瑞斯康达RC3000-15综合业务接入设备，结合公司MSTP产品OPCOM3500E组建地方光纤通信网，组网示意图如下：3.1.1方案说明本方案采取传统的PCM与SDH光传输设备相结合的方式，共同组建地方光纤通信网，其中各站点终端业务依靠RC3000-15接入，而OPCOM3500E提供2M电路在光纤中的透明传输通道。由各管理机构（如调度局）至所辖变电站、开关站的行政及调度电话需要从交换机延伸到每个变电站。各站点电话与局端PBX程控交换机之间通过智能PCM设备复用及解复用方式实现电话延伸，每部电话需求带宽为64kbit/s。在重要变电站之间或与调度局之间经常配置热线电话，保证电力生产调度的及时性。根据现地