數(shù)字交叉連接技術(shù)在易部署通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉海芳

（江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222006）

易部署通信系統(tǒng)主要是指根據(jù)任務(wù)需要臨時布設(shè)，且系統(tǒng)各單元布設(shè)位置分散的一種特殊的通信系統(tǒng)。它是易部署指揮控制系統(tǒng)的重要組成部分，是連接系統(tǒng)各單元，使其實現(xiàn)內(nèi)外通信互連互通的關(guān)鍵。正所謂“麻雀雖小五臟俱全”，尤其是在當(dāng)今這樣一個信息資源異常豐富的時代，易部署指揮控制系統(tǒng)對信息資源的需求也越來越豐富。易部署通信系統(tǒng)如何搭建才能使易部署指揮控制系統(tǒng)方便臨時布設(shè)且滿足其對信息資源的需求，就變得至關(guān)重要。

1 易部署通信系統(tǒng)需求分析

圖1 易部署通信系統(tǒng)典型組成示意圖

易部署通信系統(tǒng)承擔(dān)著為易部署指揮控制系統(tǒng)解決內(nèi)外通信互連互通問題的重要任務(wù)，根據(jù)系統(tǒng)各組成部分分散布設(shè)的特點，主要由1個通信中心節(jié)點及多個通信用戶節(jié)點組成。其中通信中心節(jié)點是系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)外通信的核心節(jié)點，主要安裝各種外部網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備、內(nèi)外通信網(wǎng)絡(luò)的交換處理設(shè)備及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備；通信用戶節(jié)點主要安裝各種通信網(wǎng)絡(luò)的用戶終端設(shè)備、末端處理顯示設(shè)備及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。易部署通信系統(tǒng)典型組成示意圖如圖1所示。

與固定指揮控制系統(tǒng)不同，易部署指揮控制系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)特點，往往需要其通信系統(tǒng)能夠快速靈活部署。為了達(dá)到這一目的，易部署通信系統(tǒng)需要具備以下能力：

1）能夠?qū)崿F(xiàn)就近接入、隨遇接入

易部署指揮控制系統(tǒng)根據(jù)使命任務(wù)，經(jīng)常需要改變布設(shè)地點。每次任務(wù)及每次布設(shè)地點的改變，易部署通信系統(tǒng)均需要根據(jù)臨時布設(shè)地點的通信網(wǎng)絡(luò)資源條件及易部署指揮控制系統(tǒng)的內(nèi)外通信互連互通需求選擇合適的方法完成系統(tǒng)搭建。易部署通信系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的接入環(huán)境，就近接入、隨遇接入是實現(xiàn)易部署指揮控制系統(tǒng)快速對外互連互通的基本條件。

2）能夠適應(yīng)需求變化、實現(xiàn)靈活配置

易部署指揮控制系統(tǒng)需求變化主要體現(xiàn)在兩方面,一方面是每次任務(wù)對外互連業(yè)務(wù)種類、數(shù)量、接入方式多變；另一方面是易部署通信系統(tǒng)具有多個且布設(shè)位置分散的通信用戶節(jié)點,隨著任務(wù)不同通信業(yè)務(wù)內(nèi)部落地需求會發(fā)生變化。易部署通信系統(tǒng)必須要改變傳統(tǒng)人工跳線的配置方式，能夠適應(yīng)易部署指揮控制系統(tǒng)需求的變化，實現(xiàn)靈活配置，方能節(jié)省通信系統(tǒng)搭建時間、降低通信系統(tǒng)搭建風(fēng)險。

3）系統(tǒng)內(nèi)外傳輸方式要求簡單可靠、方便布設(shè)

易部署通信系統(tǒng)無論內(nèi)部節(jié)點間傳輸還是對外互連傳輸，均需要臨時布設(shè)傳輸線纜，且線纜質(zhì)量要能夠滿足經(jīng)常撤收需求。另外易部署通信系統(tǒng)由多個節(jié)點組成且分散布設(shè)，因此系統(tǒng)內(nèi)部通信業(yè)務(wù)必須能夠?qū)崿F(xiàn)在多個節(jié)點（也即多個方向）的落地傳輸，如果使用傳統(tǒng)的布線方式，即根據(jù)業(yè)務(wù)種類自成體系、單獨布線，顯然費時費力。為了滿足快速靈活部署的需要，易部署通信系統(tǒng)內(nèi)外傳輸方式必須簡單可靠、方便布設(shè)。

2 數(shù)字交叉連接技術(shù)原理

數(shù)字交叉連接（Digital Cross Connection，DXC）技術(shù)是一種具有一個或多個準(zhǔn)同步數(shù)字體系或同步數(shù)字體系信號端口，并至少可以對任何端口信號速率（和/或其子速率信號）與其他端口信號速率（和/或其子速率信號）之間進(jìn)行可控連接和再連接的技術(shù)【1】。

依據(jù)端口速率和交叉連接速率的不同，有多種DXC的配置類型，如DXC1/0、DXC4/1、DXC4/4等。其中“/”前面的數(shù)字表示接入端口數(shù)據(jù)流的最高等級，“/”后面的數(shù)字表示參與交叉連接的最低級別，0表示速率為64kbps，1表示PDH的1次群速率及2Mbps，4表示PDH的4次群速率或SDH的STM-1等級，即140Mbps或 155Mbps。

DXC技術(shù)的原理就是通過將輸入信號解復(fù)用成低速信號后，通過時隙交換重新排列，并將排列后的低速信號再次復(fù)用到高速信號接口中傳輸【2】。如圖2所示，每個輸入信號被解復(fù)用為m個并行的交叉連接信號速率，通過 DXC內(nèi)部的交叉連接網(wǎng)，采用時隙交換技術(shù)，按照預(yù)先存放的交叉連接圖或動態(tài)計算的交叉連接圖將這些交叉連接信號重新安排，再將這些重新安排的信號復(fù)用成高速信號輸出。

圖2 DXC技術(shù)的基本原理圖

3 數(shù)字交叉連接技術(shù)在易部署通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

對于易部署通信系統(tǒng)，其通信業(yè)務(wù)主要包括話音、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、串口數(shù)據(jù)、其它64kbps專線、2Mbps專線業(yè)務(wù)及155Mbps專線業(yè)務(wù)等，涉及的接口種類主要包括Z、C2、二/四線音頻、磁石、K、RS232、RS422、以太網(wǎng)、E1、STM-1等。所有這些業(yè)務(wù)接口分布于易部署通信系統(tǒng)的各分散布設(shè)節(jié)點，根據(jù)需要與外部通信網(wǎng)絡(luò)或接口互連。數(shù)字交叉連接技術(shù)在易部署通信系統(tǒng)中的典型應(yīng)用如下。

3.1 基于64kbps信號接入及交換的應(yīng)用

傳統(tǒng)的 64kbps信號接入及交換主要存在于話音交換網(wǎng)絡(luò)，其實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸?shù)木€路連接模式如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)64kbps信號遠(yuǎn)程傳輸線路連接模式示意圖

首先交換機的模擬音頻信號，經(jīng)過音頻配線架配線后送入數(shù)字基群設(shè)備（PCM），基群設(shè)備對模擬音頻信號進(jìn)行數(shù)字編碼轉(zhuǎn)換為每時隙 64kbps的數(shù)字信號，數(shù)字信號復(fù)用后送入傳輸設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸【3】。

對于易部署通信系統(tǒng)，由于其用戶節(jié)點分散布設(shè)，采用傳統(tǒng)的線路連接模式，往往需要多對數(shù)字基群設(shè)備（PCM）形成多條點對點傳輸鏈路。在這個過程中，同一個話音業(yè)務(wù)信號被反復(fù)地進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和還原。這種鏈路模式將帶來很多問題：如需要多次使用音頻配線和大量的音頻接口設(shè)備（包括交換機接口板和 PCM 接口板）；電路轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)多，故障隱患點增多；反復(fù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換會引起話音質(zhì)量的下降等。另外易部署通信系統(tǒng)不僅需要在分散布設(shè)節(jié)點傳輸傳統(tǒng)話音信號，還要實現(xiàn)K、二線/四線音頻接口、RS232、RS422等低速信號的接入及交換，這些接口業(yè)務(wù)如果使用音頻電纜或數(shù)據(jù)電纜直接接入，一方面需要布設(shè)的線纜數(shù)量種類多，不適用于需要臨時布設(shè)的易部署系統(tǒng)，另一方面這些信號線纜所能達(dá)到的傳輸距離有限，當(dāng)易部署通信系統(tǒng)與互連節(jié)點距離較遠(yuǎn)，超出這些信號的允許傳輸距離時，這些信號的接入就成為不可實現(xiàn)的接入。

采用DXC1/0對64kbps信號進(jìn)行交叉連接是解決這些問題的非常好的辦法，因為DXC1/0數(shù)字交叉連接主要采用軟連接方式，不僅省去了音頻配線環(huán)節(jié)，減少了轉(zhuǎn)接次數(shù)，而且它的核心是對64kbps時隙信號的透明交叉?zhèn)鬏敚粫π盘栠M(jìn)行二次處理，有利于信號質(zhì)量的保持。

由于在易部署通信系統(tǒng)中，除傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)外，其它種類的低速信號不是標(biāo)準(zhǔn)的PCM編碼64kbps時隙信號，不能直接采用DXC1/0技術(shù)進(jìn)行交叉連接，因此首先必須對這些信號進(jìn)行處理，使其成為適合在標(biāo)準(zhǔn)的PCM編碼64kbps時隙中傳輸?shù)男盘枺瑸槔肈XC1/0數(shù)字交叉連接技術(shù)實現(xiàn)所有這些業(yè)務(wù)在系統(tǒng)內(nèi)的接入和交換創(chuàng)造條件。以RS232接口信號為例，其信號處理過程如圖4所示。

圖4 RS232接口信號處理過程示意圖

DXC1/0技術(shù)在基于64kbps信號接入及交換中的應(yīng)用示意圖如圖5所示。

如圖5所示，多業(yè)務(wù)接入平臺從功能角度主要分為對外交叉連接矩陣、內(nèi)部用戶交叉連接矩陣和內(nèi)部路由三部分，這三部分通過軟件完成參數(shù)設(shè)置，內(nèi)部路由主要針對傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)，實現(xiàn)數(shù)字中繼和環(huán)路中繼路由功能，為內(nèi)外用戶話路提供路由交換；對外交叉連接矩陣和內(nèi)部用戶交叉連接矩陣則都是將多個標(biāo)準(zhǔn)基群信號（2.048Mbps信號）中的32個64kbps時隙分解，通過總線對輸入端與輸出端標(biāo)準(zhǔn)基群信號64kbps時隙信號進(jìn)行任意交叉連接，根據(jù)任務(wù)需要在輸出端實現(xiàn) 64kbps時隙信號的重新組合并復(fù)用成2.048Mbps基群信號再利用SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)完成信號在分散節(jié)點間的遠(yuǎn)程傳輸。

圖5 數(shù)字交叉連接技術(shù)在基于64kbps信號接入及交換中的應(yīng)用示意圖

3.2 基于2Mbps接口業(yè)務(wù)的應(yīng)用

圖6 數(shù)字交叉連接技術(shù)在基于2Mbps接口業(yè)務(wù)中的應(yīng)用示意圖

在易部署通信系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對外連接很多路2Mbps專線業(yè)務(wù)，即E1專線。傳統(tǒng)的指揮控制系統(tǒng)內(nèi)部E1專線通常采用實體DDF（數(shù)字配線架）來完成傳輸設(shè)備和業(yè)務(wù)網(wǎng)設(shè)備間的線纜連接，通過物理層面的傳輸通道，實現(xiàn)業(yè)務(wù)互通，完成2M電路的建立【4】。

但這一方式在易部署通信系統(tǒng)中并不適用，首先由于易部署通信系統(tǒng)的特殊性，這些專線需要在不同的通信用戶節(jié)點落地，如果 E1信號不經(jīng)過復(fù)用，則需使用同軸線纜傳輸，而單段同軸線纜傳輸距離一般為185米【5】。當(dāng)需要連接的E1專線路數(shù)很多，且分別需要向不同方向的用戶節(jié)點互連時，單獨使用同軸線纜連接很顯然是一件非常困難的事情。

在這種情況下，利用 SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字交叉連接技術(shù)將E1信號交叉連接到STM-1信號中通過光纜傳輸會使易部署通信系統(tǒng)的搭建變得非常簡單，容易實現(xiàn)。

數(shù)字交叉連接技術(shù)在基于 2Mbps接口業(yè)務(wù)中的應(yīng)用示意圖如圖6所示。如圖所示，SDH傳輸設(shè)備中的交叉連接矩陣是實現(xiàn)基于2Mbps接口業(yè)務(wù)數(shù)字交叉連接技術(shù)的核心，該設(shè)備中的每個STM-1接口既可以以獨立 155Mbps時隙電路存在，也可以被分解成 63個2Mbps時隙電路。當(dāng)外部物理接口為STM-1接口時，則直接被交叉連接到155Mbps時隙電路，當(dāng)外部物理接口為 E1接口時，則根據(jù)任務(wù)需要被交叉連接到任意63個2Mbps時隙電路之一。同時在系統(tǒng)內(nèi)部傳輸過程中，利用SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)的ADM功能，對分散用戶中間節(jié)點進(jìn)行業(yè)務(wù)穿透，最終在不同分散布設(shè)通信用戶節(jié)點實現(xiàn)2Mbps接口業(yè)務(wù)的任意落地調(diào)配及遠(yuǎn)程傳輸。

3.3 數(shù)字交叉連接技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

在易部署通信系統(tǒng)中，數(shù)字交叉連接技術(shù)除了能夠應(yīng)用于64kbps信號及2Mbps信號外，還能夠應(yīng)用于STM-1、V.35、以太網(wǎng)等其它業(yè)務(wù)。隨著數(shù)字交叉連接技術(shù)在易部署通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要可解決易部署通信系統(tǒng)搭建過程中的以下幾方面問題：

1）解決易部署指揮控制系統(tǒng)需要就近接入、適應(yīng)各種接入條件、能夠靈活配置、快速部署的問題。數(shù)字交叉連接技術(shù)幾乎能夠應(yīng)用于易部署通信系統(tǒng)所有業(yè)務(wù)接口，且能夠根據(jù)接入點通信資源靈活選擇接入方式，能夠根據(jù)任務(wù)需要快速改變業(yè)務(wù)參數(shù)配置，而不需要額外增加設(shè)備或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造，極大地滿足了易部署指揮控制系統(tǒng)要求快速靈活部署的要求，加強了系統(tǒng)的易部署能力；

2）解決易部署指揮控制系統(tǒng)設(shè)備載體空間有限、設(shè)備線纜安裝維護(hù)問題。數(shù)字交叉連接技術(shù)的應(yīng)用，使得易部署通信系統(tǒng)僅需要少量的設(shè)備即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)搭建，且不像傳統(tǒng)方式需要大量的空間用于各種配線架的安裝維護(hù)。利用軟件配置直觀方便，減少了人員操作維護(hù)的工作量及難度。這對于空間有限，且經(jīng)常需要撤收、根據(jù)任務(wù)更改配置的易部署通信系統(tǒng)而言非常有利；

3）解決內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸問題。由于利用數(shù)字交叉連接技術(shù)在實現(xiàn)各種接口線路分配的同時，將多個獨立線路復(fù)用到 E1、STM-1等接口線路中傳輸，而E1、STM-1等接口是SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)接口【6】。這就使得，經(jīng)過數(shù)字交叉連接后，易部署通信系統(tǒng)能夠利用 SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)采用單一傳輸介質(zhì)——野戰(zhàn)光纜來實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。野戰(zhàn)光纜具有重量輕、抗損毀能力強、通信距離遠(yuǎn)、布設(shè)方便的特點。另外SDH傳輸系統(tǒng)支持環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)既為系統(tǒng)內(nèi)部通信業(yè)務(wù)的多向傳輸創(chuàng)造了條件，也縮短了實現(xiàn)多點互連時所需的光纜長度。如此一來，易部署通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)就變得非常簡單可靠，易于快速布設(shè)。

4 結(jié)束語

數(shù)字信號的復(fù)用解復(fù)用是數(shù)字交叉連接技術(shù)的基礎(chǔ)，SDH傳輸技術(shù)是一種非常成熟的技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于各種通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字交叉連接技術(shù)的應(yīng)用使易部署通信系統(tǒng)各節(jié)點之間各種業(yè)務(wù)的互連互通能夠共用傳輸網(wǎng)絡(luò)，滿足了易部署通信系統(tǒng)互連互通功能和快速搭建的需要，同時也為易部署指揮控制系統(tǒng)實現(xiàn)“一站式接入”及“遠(yuǎn)程不落地傳輸”創(chuàng)造了條件。實踐證明，數(shù)字交叉連接技術(shù)是一種非常適合于在易部署通信系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)。

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