电力通信PCM设备

一、电力通信PCM设备应用

电力调度通信网是我国重要专用通信网之一，是电力系统通信专网的最主要和最重要的组成部分。电力调度通信网包括连接各供电所、变电站、调度中心等机构在内大型通信专网，主流组网方案采用SDH设备和PCM设备实现光纤传输和2M接入。本文将详细阐述电力用户对PCM设备系统功能要求以及PCM在电力通信中各类型业务的特点，并提出银讯通信公司PCM产品针对电力调度通信的解决办法。

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Pulse Code Modulation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（Supervisory Control And Data Acquisition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。

6、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。

7、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。ZMUX-3300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。用户端和局端使用热线电话模块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），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

<p class="p_3"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。ZMUX-3300-V.24板，提供20路V.24接口（异步/同步RS232），每路可根据实际应用调速率等参数。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。

应用解释：

FXO：Foreign Exchange Office外部交换局、语音环路中继接口

功能：用户话音信号与ST-BUS 64K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：Foreign Exchange Station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、银讯公司ZMUX-3300 PCM设备在电力通信中的解决方案

1、ZMUX-3300产品简介

ZMUX-3300是一款综合业务通信设备，该设备采用机框+支路板设计，为用户提供语音、音频、串口、以太网等各种业务接口，实现在同一线路上的语音、数据等多业务交叉、复用、倒换功能，同时还可以提供PDH光口盘、E1接口盘，可以满足各种接入环境及汇聚需求。产品使用银讯通信公司网管监控台V3.0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。

ZMUX-3300

2、银讯通信ZMUX-3300在电力通信接入层的解决方案

2.1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。

银讯通信ZMUX-3300机架式PCM复用设备，结合SDH设备组建地方光纤通信网组网示意图如下：

2.1.1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ZMUX-3300接入，而SDH设备提供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。根据现地闸站和管理机构之间的管理关系，每个管理机构负责所辖现地闸站的电话延伸业务。

变电站中的断路器、复合开关、继电保护等电力一次运行设备的工作状态数据信息，需依靠RTU（Remote Terminal Unit远端测控单元）实现采集（属于调度自动化的范畴），并且须回传到调度中心进行显示，方便调度命令以数据形式下发到发电厂、变电站、开关站进行远程遥控操作。这些数据有的是直接通过站内现场总线的数字RS232串口接在V.24业务的音频出线通道的上进行传输，有的则是将数据经过调制器（MODEM）变换成音频信号，电力中一般常用4W模拟音频信号来承载，经PCM的CE1电路上传输网并传送到对端，调度局再用FTU（馈线自动化终端）或者解调器还原成原来的数据。业务详细流程示意图如下：

为了链路安全地传送，节点间电路需求按2Mbit/s电路通过DDF（数字配线单元）与华为光传输设备相连。光纤环网上各传输网元以调度局为中心，利用SDH技术天生的自愈特性，保证当工作路由出现故障时，无需人工干预即可自动切换到保护路由，并重新建立业务连接关系，保证了业务接续性，起到自愈保护的作用。

配套设备说明：

附属配套设备主要包括各站点配置的光分配架、ODF配线模块、熔配一体化模块、VDF配线单元框（模块）、DDF同轴配线模块、综合配线机柜等。这些配套设备是通信传输系统的重要组成部分，完成光缆连接、业务接口连接等功能，实现通信机房的标准化和网络资源的一体化，便于维护管理。

2.1.2方案特点：

1、ZMUX-3300的业务接入优点

（1）广泛使用性

2M和光纤各种电力业务接入、数字全时隙交叉连接、主备通道无损伤自动切换、集中监控等多种功能集中于一款设备上。

（2）丰富的业务接口

单一设备全面接入变电站各种业务，包括FXS、2W/4WE&M、热线电话等语音业务以及2M、V.24（同步RS232、异步RS232）、V.35(N*64K N=1~30)、同向64K、RS422/485串口、FE(10/100M Base-T)等数据业务，设备丰富的接口，为将来多业务的接入提供保障。

（3）灵活性强

机框加支路板结构，模块化设计，可以根据用户要求任意配置多种用户接口卡，支持带电热插拔功能；

支路板和模块具有良好兼容性和互换性，充分利用资源；

在组网方面，支持链状、树状、星状、环网的混合组网，充分适应各地方通信网络拓扑结构。

（4）安全稳定可靠

各板卡电路集成度高并采用先进的厚薄膜生产工艺技术，3级防雷多重保护电路，重要部件1+1热备份，如：电源1+1：提供2组-48V直流电源输入，可选配一块或两块电源板；配置两块电源板时实现双电源冗余备份，负荷分担。在安全性上满足电力用户对PCM设备电源须具备2路直流电源输入的要求。

（5）维护方便快捷

支持环回操作，误码测试功能，如对某一路E1、V.35进行误码测试，全面状态指示系统，人性化的维护快捷方式，可方便线路测试及缩减故障处理时间，节省了用户的人力资源支出，在中心局网管上即可实现操作。

（6）统一网管

网管控制台V3.0系统的目的在于对ZMUX系列产品进行管理，给用户一个良好的操作界面，用户通过此网管系统可以方便地建立符合要求的网络，可以检测到系统中任何一个设备的运行状态。网管系统采用流行的WINDOWS界面风格，在网元浏览树上就可以直观显示子网/网元的通信状态，实现了实时显示和声光告警功能。

网管系统具有系统管理、配置管理、故障管理、维护管理以及安全管理五种功能，管理功能涵盖网元层、网元管理层和简单的网络管理层三个层次。

小结

银讯通信综合业务接入网络方案具有交叉容量大、多业务接入、应用灵活等多重优势，能满足电力调度通信网对业务接入的安全性、利用率、组网结构、统一网络管理等方面的极高需求。随着电力通信业务的多元化发展，作为基础接入设备的PCM承载的压力逐步增加，银讯公司ZMUX-3300为电力用户综合业务接入建设提供了更多更好的选择。