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    電力通信PCM設備

    作者:Hans 來源: 日期:2018-3-6 13:42:48 人氣:1368 評論:0

    一、電力通信PCM設備應用

    電力調度通信網是我國重要專用通信網之一,是電力系統通信專網的最主要和最重要的組成部分。電力調度通信網包括連接各供電所、變電站、調度中心等機構在內大型通信專網,主流組網方案采用SDH設備PCM設備實現光纖傳輸和2M接入。本文將詳細闡述電力用戶對PCM設備系統功能要求以及PCM在電力通信中各類型業務的特點,并提出銀訊通信公司PCM產品針對電力調度通信的解決辦法。


    二、PCM系統原理描述

    PCM是用于將一個模擬信號(如話音)嫁接到一個64kbps的數字位流上,以便于傳輸。PCM將連續的模擬信號變換成離散的數字信號,在數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,又叫脈沖編碼調制,它是數字通信的編碼方式之一,其編碼主要過程是將話音、圖像等模擬信號每隔一定時間進行取樣,使其離散化,同時將抽樣值按分層單位四舍五入取整量化,同時將抽樣值按一組二進制碼來表示抽樣脈沖的幅值。PCM編碼的最大的優點就是音質好。

    PCM 數字通信過程主要包括三大部分:第一部分是發送端的模/數變換,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/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PCM設備的要求

    1、滿足電力系統PCM通信的系統功能應用

    PCM設備應具備數據與語音等多業務綜合接入功能,在傳輸中采用并行數字交換技術與靈活的時隙交叉連接技術完成不同流向的業務調度;并主要依靠MSTP(綜合業務傳輸平臺),2M電接口為電力系統用戶提供SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition監督控制數據采集)實時數據通信、遠動信號等數據業務;及調度電話、行政電話、熱線電話等語音業務的接入,將用戶終端業務在接入層匯聚收斂,在光傳輸網絡中進行有效安全地傳送。

    2、豐富的語音接口

    能提供包括用戶模擬接口、環路中繼接口、計費電話(極性反轉)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、齊全的數據接口

    如標準的E1接口、64K 同向數據接口(G.703)、低速數據接口(RS232/485/422)、N×64K 同步數據接口(V.35)、10BaseT 以太網接口等,滿足用戶終端設備數據的接入。

    4、安全可靠

    PCM設備的各重要單板如:鈴流盤、電源盤、主控盤應具備1+1的冗余保護。為保證各業務的安全運行,當64K業務支路、2M線路出現故障時能實現業務地自動倒換;光傳輸網提供環網保護、線路保護等保護方式,滿足電力系統高可靠性要求。

    5、線路保護

    對重要業務具有主業務傳輸通道,和輔助傳輸通道,形成兩個1:1的保護通道,在2M線路出現故障時,業務保護專用通道能實現自動倒換;當主業務傳輸通道斷開后,主業務將自動倒換到輔助傳輸通道,此時輔助業務斷掉;當主業務傳輸通道正常后,主業務自動恢復到原狀,實現恢復性倒換。

    6、設備兼容性

    能與其他主流通信廠家的PCM設備進行業務的互通、調度。

    7、智能網管

    提供清晰的網管圖文界面,并且操作簡單、易學;具有連接業務時任意兩個時隙之間的交叉連接的建立和刪除;系統時鐘的設置和更改;故障告警信息的詳細顯示、查詢等相關操作并存檔;網元快捷操作維護功能,如各E1接口的本地環路、遠端環路的設置和刪除等安全管理功能。


    四、電力通信系統中PCM各類型業務的特點

    (一)語音業務

    1、傳統話音業務

    FXO(2線環路中繼)必須與FXS(用戶模擬接口)配合使用,實現電話與交換機掛下的分機通話。有兩種應答方式:

    (1).接調度臺,由人工話務員轉分機;

    (2).話路自動語音服務,按分機號。

    2、計費電話

    極性翻轉:通過電話2線正負電平的轉換來判斷用戶摘、掛機,并通知計費服務器,從而完成計時、計費功能。電話線有AB兩根線,平時正常狀態為-48V電壓,即我們所說的饋電電壓。當具備極性翻轉的話路接通時,AB線上電壓的極性會互換,如果在接通前是A正B負,那么在接通時主叫立即變為B正A負,由交換機進行切換,時間是非常精確且完全準確。當通話結束時刻,交換機會再進行一次極性翻轉,所以通過極性翻轉監測,就可以精確地知道一次通話的開始和截止時間。ZMUX-3300語音卡上面對于每一路都具備極性翻轉檢測電路,所以它能夠對極性翻轉進行檢測。

    理解:A呼叫B,B振鈴,B用戶摘機,此時話路接通A用戶2線(+、-)反轉;B用戶掛機,通話結束,A用戶2線(+、-)再次反轉。這2次極性反轉時間間隔即為此次通話時間。

    3、熱線電話

    在電話聯系十分頻繁的線路中,可以安置熱線電話如:重要變電站與調度局之間,可方便及時聯系重大突發事件。用戶端和局端使用熱線電話模塊卡對接可實現熱線電話。當用戶端摘機后,不需要撥電話號碼,就能自動地接通預定的被叫用戶(局端),可以節省程控交換機的號線資源。這種電路每時每刻都是接通的,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,其中兩根話音收發在同一線對內進行;4W表示采用4線方式的語音線,其中話音收發線各一對;E、M為控制線,E(Ear)線用于接受控制信號,M(Mouth)線發送控制信號。常應用在:

    a、2線、4線音頻或載波模擬信號的傳輸;

    b、具有E&M信令中繼接口的交換機之間的連接,實現兩個局端電話中繼傳輸的連接;

    c、模擬遠動信號傳輸:目前用4線音頻來承載較為常見。

    (二)數據業務

    1、V.24——64K數字信號

    <p class="p_3"碼速調整及數據采集,提供64K同步或異步數據傳輸。此業務在電力通信中應用廣泛。ZMUX-3300-V.24板,提供20路V.24接口(異步/同步RS232),每路可根據實際應用調速率等參數。數字遠動信號傳輸:目前用異步RS232串口接入來承載較為常見。

    2、V.35——n*64K同步數字信號

    碼速調整及數據采集,提供n×64k(n=1~30)速率的同步數據傳輸。業務終端可連接路由器等具有V.35接口的網絡設備。目前在電力系統通信中,V.35業務使用的較少。


    五、 PCM在電力通信中的典型應用

    1、傳統PCM話音接入

    近交換機端配置FXO接口卡與程控交換機相連,遠端通過FXS接口卡與遠端電話機相連,通過傳輸設備的E1接口接入,實現兩個站點間的語音通話。

    應用解釋:

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

    功能:用戶話音信號與ST-BUS 64K數字信號的相互轉換;用戶線狀態信號與數字信令碼之間的相互轉換。

    理解:FXO相當于一個電話,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;被叫時向用戶送鈴流;監視用戶摘掛機狀態;實現語音到64K數字信號的相互轉換,數字信令到線路狀態之間的轉換。FXS必須與FXO配合使用。

    理解:相當于程控交換接口,有饋電,可以直接接電話。

    注意:FXO、FXS可以用于自動電話、共電電話、計費電話等用途。

    2、多業務接入混傳

    實現傳統的話音及熱線等語音業務,同時根據用戶要求還可選裝V.24、V.35、64K同向等數據接口卡。多種業務同時占用一個或幾個E1接口,實現數據和話音業務的混傳通信。這是目前電力PCM設備通信的主要應用模式。

    組網示意圖如下:

    001.gif

    這種情況下所建設的電力系統通信接入網不僅僅是一個只提供接入傳輸的互連互通平臺,而是一個對各種業務的傳輸質量和接入安全性提供保障的多業務承載平臺。


    六、銀訊公司ZMUX-3300 PCM設備在電力通信中的解決方案

    1、ZMUX-3300產品簡介

    ZMUX-3300是一款綜合業務通信設備,該設備采用機框+支路板設計,為用戶提供語音、音頻、串口、以太網等各種業務接口,實現在同一線路上的語音、數據等多業務交叉、復用、倒換功能,同時還可以提供PDH光口盤、E1接口盤,可以滿足各種接入環境及匯聚需求。產品使用銀訊通信公司網管監控臺V3.0統一網管平臺進行管理,可以很方便的進行本端、遠端管理和設置,快捷、有效的支持設備運行時的管理維護工作。

    002.gif

    ZMUX-3300

    2、銀訊通信ZMUX-3300在電力通信接入層的解決方案

    2.1通信接入網整體解決方案PCM+SDH光端機

    當前電力系統通信中,PCM設備組網要求能成鏈型結構和環形網絡結構,并且通信業務在任一網元節點都可以上、下或直通,保護專用PCM的業務流在通道上可實現單向、雙向傳輸。目前電力PCM業務流連接主要為星型結構,即各站點到調度局中心局。而2M數據的接入主要是依靠SDH光傳輸設備,實現電力用戶調度語音、業務數據的遠距離傳輸。

    銀訊通信ZMUX-3300機架式PCM復用設備,結合SDH設備組建地方光纖通信網組網示意圖如下:

    003.gif

    2.1.1方案說明

    本方案采取傳統的PCM與SDH光傳輸設備相結合的方式,共同組建地方光纖通信網,其中各站點終端業務依靠ZMUX-3300接入,而SDH設備提供2M電路在光纖中的透明傳輸通道。

    由各管理機構(如調度局)至所轄變電站、開關站的行政及調度電話需要從交換機延伸到每個變電站。各站點電話與局端PBX程控交換機之間通過智能PCM設備復用及解復用方式實現電話延伸,每部電話需求帶寬為64kbit/s。在重要變電站之間或與調度局之間經常配置熱線電話,保證電力生產調度的及時性。根據現地閘站和管理機構之間的管理關系,每個管理機構負責所轄現地閘站的電話延伸業務。

    變電站中的斷路器、復合開關、繼電保護等電力一次運行設備的工作狀態數據信息,需依靠RTU(Remote Terminal Unit遠端測控單元)實現采集(屬于調度自動化的范疇),并且須回傳到調度中心進行顯示,方便調度命令以數據形式下發到發電廠、變電站、開關站進行遠程遙控操作。這些數據有的是直接通過站內現場總線的數字RS232串口接在V.24業務的音頻出線通道的上進行傳輸,有的則是將數據經過調制器(MODEM)變換成音頻信號,電力中一般常用4W模擬音頻信號來承載,經PCM的CE1電路上傳輸網并傳送到對端,調度局再用FTU(饋線自動化終端)或者解調器還原成原來的數據。業務詳細流程示意圖如下:

    004.gif

    為了鏈路安全地傳送,節點間電路需求按2Mbit/s電路通過DDF(數字配線單元)與華為光傳輸設備相連。光纖環網上各傳輸網元以調度局為中心,利用SDH技術天生的自愈特性,保證當工作路由出現故障時,無需人工干預即可自動切換到保護路由,并重新建立業務連接關系,保證了業務接續性,起到自愈保護的作用。

    配套設備說明:

    附屬配套設備主要包括各站點配置的光分配架、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、綜合配線機柜等。這些配套設備是通信傳輸系統的重要組成部分,完成光纜連接、業務接口連接等功能,實現通信機房的標準化和網絡資源的一體化,便于維護管理。

    2.1.2方案特點:

    1、ZMUX-3300的業務接入優點

    (1)廣泛使用性

    2M和光纖各種電力業務接入、數字全時隙交叉連接、主備通道無損傷自動切換、集中監控等多種功能集中于一款設備上。

    (2)豐富的業務接口

    單一設備全面接入變電站各種業務,包括FXS、2W/4WE&M、熱線電話等語音業務以及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)等數據業務,設備豐富的接口,為將來多業務的接入提供保障。

    (3)靈活性強

    機框加支路板結構,模塊化設計,可以根據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;

    在組網方面,支持鏈狀、樹狀、星狀、環網的混合組網,充分適應各地方通信網絡拓撲結構。

    (4)安全穩定可靠

    各板卡電路集成度高并采用先進的厚薄膜生產工藝技術,3級防雷多重保護電路,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;配置兩塊電源板時實現雙電源冗余備份,負荷分擔。在安全性上滿足電力用戶對PCM設備電源須具備2路直流電源輸入的要求。

    (5)維護方便快捷

    支持環回操作,誤碼測試功能,如對某一路E1、V.35進行誤碼測試,全面狀態指示系統,人性化的維護快捷方式,可方便線路測試及縮減故障處理時間,節省了用戶的人力資源支出,在中心局網管上即可實現操作。

    (6)統一網管

    網管控制臺V3.0系統的目的在于對ZMUX系列產品進行管理,給用戶一個良好的操作界面,用戶通過此網管系統可以方便地建立符合要求的網絡,可以檢測到系統中任何一個設備的運行狀態。網管系統采用流行的WINDOWS界面風格,在網元瀏覽樹上就可以直觀顯示子網/網元的通信狀態,實現了實時顯示和聲光告警功能。

    網管系統具有系統管理、配置管理、故障管理、維護管理以及安全管理五種功能,管理功能涵蓋網元層、網元管理層和簡單的網絡管理層三個層次。

    小結

    銀訊通信綜合業務接入網絡方案具有交叉容量大、多業務接入、應用靈活等多重優勢,能滿足電力調度通信網對業務接入的安全性、利用率、組網結構、統一網絡管理等方面的極高需求。隨著電力通信業務的多元化發展,作為基礎接入設備的PCM承載的壓力逐步增加,銀訊公司ZMUX-3300為電力用戶綜合業務接入建設提供了更多更好的選擇。

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