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一、電力通信PCM設備應用
電力調度通信網(wǎng)是我國重要專(zhuān)用通信網(wǎng)之一，是電力系統通信專(zhuān)網(wǎng)的最主要和最重要的組成部分。電力調度通信網(wǎng)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(zhuān)網(wǎng)，主流組網(wǎng)方案采用SDH設備和PCM設備實(shí)現光纖傳輸和2M接入。本文將詳細闡述電力用戶(hù)對PCM設備系統功能要求以及PCM在電力通信中各類(lèi)型業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，并提出銀訊通信公司PCM產(chǎn)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(gè)模擬信號（如話(huà)音）嫁接到一個(gè)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(xiě)，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(guò)程是將話(huà)音、圖像等模擬信號每隔一定時(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(lái)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 數字通信過(guò)程主要包括三大部分：第一部分是發(fā)送端的模／數變換，其中有抽樣、量化和編碼過(guò)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(guò)程。
三、電力用戶(hù)對PCM設備的要求
1、滿(mǎn)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(yǔ)音等多業(yè)務(wù)綜合接入功能，在傳輸中采用并行數字交換技術(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)調度；并主要依靠MSTP（綜合業(yè)務(wù)傳輸平臺），2M電接口為電力系統用戶(hù)提供SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition監督控制數據采集）實(shí)時(shí)數據通信、遠動(dòng)信號等數據業(yè)務(wù)；及調度電話(huà)、行政電話(huà)、熱線(xiàn)電話(huà)等語(yǔ)音業(yè)務(wù)的接入，將用戶(hù)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(yǔ)音接口
能提供包括用戶(hù)模擬接口、環(huán)路中繼接口、計費電話(huà)（極性反轉）接口、E/M 中繼接口、2/4 線(xiàn)音頻接口、磁石接口、熱線(xiàn)接口等多種語(yǔ)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(wǎng)接口等，滿(mǎn)足用戶(hù)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(pán)、電源盤(pán)、主控盤(pán)應具備1+1的冗余保護。為保證各業(yè)務(wù)的安全運行，當64K業(yè)務(wù)支路、2M線(xiàn)路出現故障時(shí)能實(shí)現業(yè)務(wù)地自動(dòng)倒換；光傳輸網(wǎng)提供環(huán)網(wǎng)保護、線(xiàn)路保護等保護方式，滿(mǎn)足電力系統高可靠性要求。
5、線(xiàn)路保護
對重要業(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的保護通道，在2M線(xiàn)路出現故障時(shí)，業(yè)務(wù)保護專(zhuān)用通道能實(shí)現自動(dòng)倒換；當主業(yè)務(wù)傳輸通道斷開(kāi)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；當主業(yè)務(wù)傳輸通道正常后，主業(yè)務(wù)自動(dòng)恢復到原狀，實(shí)現恢復性倒換。
6、設備兼容性
能與其他主流通信廠(chǎng)家的PCM設備進(jìn)行業(yè)務(wù)的互通、調度。
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；系統時(shí)鐘的設置和更改；故障告警信息的詳細顯示、查詢(xún)等相關(guān)操作并存檔；網(wǎng)元快捷操作維護功能，如各E1接口的本地環(huán)路、遠端環(huán)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(lèi)型業(yè)務(wù)的特點(diǎn)
（一）語(yǔ)音業(yè)務(wù)
1、傳統話(huà)音業(yè)務(wù)
FXO（2線(xiàn)環(huán)路中繼）必須與FXS（用戶(hù)模擬接口）配合使用，實(shí)現電話(huà)與交換機掛下的分機通話(huà)。有兩種應答方式：
(1).接調度臺，由人工話(huà)務(wù)員轉分機；
(2).話(huà)路自動(dòng)語(yǔ)音服務(wù)，按分機號。
2、計費電話(huà)
極性翻轉：通過(guò)電話(huà)2線(xiàn)正負電平的轉換來(lái)判斷用戶(hù)摘、掛機，并通知計費服務(wù)器，從而完成計時(shí)、計費功能。電話(huà)線(xiàn)有AB兩根線(xiàn)，平時(shí)正常狀態(tài)為-48V電壓，即我們所說(shuō)的饋電電壓。當具備極性翻轉的話(huà)路接通時(shí)，AB線(xiàn)上電壓的極性會(huì )互換，如果在接通前是A正B負，那么在接通時(shí)主叫立即變?yōu)锽正A負，由交換機進(jìn)行切換，時(shí)間是非常精確且完全準確。當通話(huà)結束時(shí)刻，交換機會(huì )再進(jìn)行一次極性翻轉，所以通過(guò)極性翻轉監測，就可以精確地知道一次通話(huà)的開(kāi)始和截止時(shí)間。ZMUX-3300語(yǔ)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(jìn)行檢測。
理解：A呼叫B，B振鈴，B用戶(hù)摘機，此時(shí)話(huà)路接通A用戶(hù)2線(xiàn)（+、-）反轉；B用戶(hù)掛機，通話(huà)結束，A用戶(hù)2線(xiàn)（+、-）再次反轉。這2次極性反轉時(shí)間間隔即為此次通話(huà)時(shí)間。
3、熱線(xiàn)電話(huà)
在電話(huà)聯(lián)系十分頻繁的線(xiàn)路中，可以安置熱線(xiàn)電話(huà)如：重要變電站與調度局之間，可方便及時(shí)聯(lián)系重大突發(fā)事件。用戶(hù)端和局端使用熱線(xiàn)電話(huà)模塊卡對接可實(shí)現熱線(xiàn)電話(huà)。當用戶(hù)端摘機后，不需要撥電話(huà)號碼，就能自動(dòng)地接通預定的被叫用戶(hù)（局端），可以節省程控交換機的號線(xiàn)資源。這種電路每時(shí)每刻都是接通的，專(zhuān)供給定的兩用戶(hù)使用。
4、二線(xiàn)/四線(xiàn)音頻、E&M信令
2W表示采用2線(xiàn)方式的語(yǔ)音線(xiàn)，其中兩根話(huà)音收發(fā)在同一線(xiàn)對內進(jìn)行；4W表示采用4線(xiàn)方式的語(yǔ)音線(xiàn)，其中話(huà)音收發(fā)線(xiàn)各一對；E、M為控制線(xiàn)，E（Ear）線(xiàn)用于接受控制信號，M（Mouth）線(xiàn)發(fā)送控制信號。常應用在：
a、2線(xiàn)、4線(xiàn)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(shí)現兩個(gè)局端電話(huà)中繼傳輸的連接；
c、模擬遠動(dòng)信號傳輸：目前用4線(xiàn)音頻來(lái)承載較為常見(jiàn)。
（二）數據業(yè)務(wù)
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(yè)務(wù)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(shí)際應用調速率等參數。數字遠動(dòng)信號傳輸：目前用異步RS232串口接入來(lái)承載較為常見(jiàn)。
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(yè)務(wù)終端可連接路由器等具有V.35接口的網(wǎng)絡(luò )設備。目前在電力系統通信中，V.35業(yè)務(wù)使用的較少。
五、 PCM在電力通信中的典型應用
1、傳統PCM話(huà)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(guò)FXS接口卡與遠端電話(huà)機相連，通過(guò)傳輸設備的E1接口接入，實(shí)現兩個(gè)站點(diǎn)間的語(yǔ)音通話(huà)。
應用解釋?zhuān)?/strong>
FXO：Foreign Exchange Office外部交換局、語(yǔ)音環(huán)路中繼接口
功能：用戶(hù)話(huà)音信號與ST-BUS 64K數字信號的相互轉換；用戶(hù)線(xiàn)狀態(tài)信號與數字信令碼之間的相互轉換。
理解：FXO相當于一個(gè)電話(huà)，接局端。
FXS：Foreign Exchange Station外部交換站、用戶(hù)模擬接口（電話(huà)線(xiàn)）
功能：向電話(huà)用戶(hù)饋電；過(guò)壓和過(guò)流保護；被叫時(shí)向用戶(hù)送鈴流；監視用戶(hù)摘掛機狀態(tài)；實(shí)現語(yǔ)音到64K數字信號的相互轉換，數字信令到線(xiàn)路狀態(tài)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(huà)。
注意：FXO、FXS可以用于自動(dòng)電話(huà)、共電電話(huà)、計費電話(huà)等用途。
2、多業(yè)務(wù)接入混傳
實(shí)現傳統的話(huà)音及熱線(xiàn)等語(yǔ)音業(yè)務(wù)，同時(shí)根據用戶(hù)要求還可選裝V.24、V.35、64K同向等數據接口卡。多種業(yè)務(wù)同時(shí)占用一個(gè)或幾個(gè)E1接口，實(shí)現數據和話(huà)音業(yè)務(wù)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(wǎng)示意圖如下：
這種情況下所建設的電力系統通信接入網(wǎng)不僅僅是一個(gè)只提供接入傳輸的互連互通平臺，而是一個(gè)對各種業(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。
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(chǎn)品簡(jiǎn)介
ZMUX-3300是一款綜合業(yè)務(wù)通信設備，該設備采用機框+支路板設計，為用戶(hù)提供語(yǔ)音、音頻、串口、以太網(wǎng)等各種業(yè)務(wù)接口，實(shí)現在同一線(xiàn)路上的語(yǔ)音、數據等多業(yè)務(wù)交叉、復用、倒換功能，同時(shí)還可以提供PDH光口盤(pán)、E1接口盤(pán)，可以滿(mǎn)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)管監控臺V3.0統一網(wǎng)管平臺進(jìn)行管理，可以很方便的進(jìn)行本端、遠端管理和設置，快捷、有效的支持設備運行時(shí)的管理維護工作。
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
當前電力系統通信中，PCM設備組網(wǎng)要求能成鏈型結構和環(huán)形網(wǎng)絡(luò )結構，并且通信業(yè)務(wù)在任一網(wǎng)元節點(diǎn)都可以上、下或直通，保護專(zhuān)用PCM的業(yè)務(wù)流在通道上可實(shí)現單向、雙向傳輸。目前電力PCM業(yè)務(wù)流連接主要為星型結構，即各站點(diǎn)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(shí)現電力用戶(hù)調度語(yǔ)音、業(yè)務(wù)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(wǎng)組網(wǎng)示意圖如下：
2.1.1方案說(shuō)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(wǎng)，其中各站點(diǎn)終端業(yè)務(wù)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(kāi)關(guān)站的行政及調度電話(huà)需要從交換機延伸到每個(gè)變電站。各站點(diǎn)電話(huà)與局端PBX程控交換機之間通過(guò)智能PCM設備復用及解復用方式實(shí)現電話(huà)延伸，每部電話(huà)需求帶寬為64kbit/s。在重要變電站之間或與調度局之間經(jīng)常配置熱線(xiàn)電話(huà)，保證電力生產(chǎn)調度的及時(shí)性。根據現地閘站和管理機構之間的管理關(guān)系，每個(gè)管理機構負責所轄現地閘站的電話(huà)延伸業(yè)務(wù)。
變電站中的斷路器、復合開(kāi)關(guān)、繼電保護等電力一次運行設備的工作狀態(tài)數據信息，需依靠RTU（Remote Terminal Unit遠端測控單元）實(shí)現采集（屬于調度自動(dòng)化的范疇），并且須回傳到調度中心進(jìn)行顯示，方便調度命令以數據形式下發(fā)到發(fā)電廠(chǎng)、變電站、開(kāi)關(guān)站進(jìn)行遠程遙控操作。這些數據有的是直接通過(guò)站內現場(chǎng)總線(xiàn)的數字RS232串口接在V.24業(yè)務(wù)的音頻出線(xiàn)通道的上進(jìn)行傳輸，有的則是將數據經(jīng)過(guò)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(lái)承載，經(jīng)PCM的CE1電路上傳輸網(wǎng)并傳送到對端，調度局再用FTU（饋線(xiàn)自動(dòng)化終端）或者解調器還原成原來(lái)的數據。業(yè)務(wù)詳細流程示意圖如下：
為了鏈路安全地傳送，節點(diǎn)間電路需求按2Mbit/s電路通過(guò)DDF（數字配線(xiàn)單元）與華為光傳輸設備相連。光纖環(huán)網(wǎng)上各傳輸網(wǎng)元以調度局為中心，利用SDH技術(shù)天生的自愈特性，保證當工作路由出現故障時(shí)，無(wú)需人工干預即可自動(dòng)切換到保護路由，并重新建立業(yè)務(wù)連接關(guān)系，保證了業(yè)務(wù)接續性，起到自愈保護的作用。
配套設備說(shuō)明：
附屬配套設備主要包括各站點(diǎn)配置的光分配架、ODF配線(xiàn)模塊、熔配一體化模塊、VDF配線(xiàn)單元框（模塊）、DDF同軸配線(xiàn)模塊、綜合配線(xiàn)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(yè)務(wù)接口連接等功能，實(shí)現通信機房的標準化和網(wǎng)絡(luò )資源的一體化，便于維護管理。
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、數字全時(shí)隙交叉連接、主備通道無(wú)損傷自動(dòng)切換、集中監控等多種功能集中于一款設備上。
（2）豐富的業(yè)務(wù)接口
單一設備全面接入變電站各種業(yè)務(wù)，包括FXS、2W/4WE&M、熱線(xiàn)電話(huà)等語(yǔ)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)等數據業(yè)務(wù)，設備豐富的接口，為將來(lái)多業(yè)務(wù)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(hù)要求任意配置多種用戶(hù)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(shù)狀、星狀、環(huán)網(wǎng)的混合組網(wǎng)，充分適應各地方通信網(wǎng)絡(luò )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(jìn)的厚薄膜生產(chǎn)工藝技術(shù)，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(shí)實(shí)現雙電源冗余備份，負荷分擔。在安全性上滿(mǎn)足電力用戶(hù)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(huán)回操作，誤碼測試功能，如對某一路E1、V.35進(jìn)行誤碼測試，全面狀態(tài)指示系統，人性化的維護快捷方式，可方便線(xiàn)路測試及縮減故障處理時(shí)間，節省了用戶(hù)的人力資源支出，在中心局網(wǎng)管上即可實(shí)現操作。
（6）統一網(wǎng)管
網(wǎng)管控制臺V3.0系統的目的在于對ZMUX系列產(chǎn)品進(jìn)行管理，給用戶(hù)一個(gè)良好的操作界面，用戶(hù)通過(guò)此網(wǎng)管系統可以方便地建立符合要求的網(wǎng)絡(luò )，可以檢測到系統中任何一個(gè)設備的運行狀態(tài)。網(wǎng)管系統采用流行的WINDOWS界面風(fēng)格，在網(wǎng)元瀏覽樹(shù)上就可以直觀(guān)顯示子網(wǎng)/網(wǎng)元的通信狀態(tài)，實(shí)現了實(shí)時(shí)顯示和聲光告警功能。
網(wǎng)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(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
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、應用靈活等多重優(yōu)勢，能滿(mǎn)足電力調度通信網(wǎng)對業(yè)務(wù)接入的安全性、利用率、組網(wǎng)結構、統一網(wǎng)絡(luò )管理等方面的極高需求。隨著(zhù)電力通信業(yè)務(wù)的多元化發(fā)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(hù)綜合業(yè)務(wù)接入建設提供了更多更好的選擇。
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