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基于波分复用的IP电力信息网 |
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| 基于波分复用的IP电力信息网 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:13:07  |
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摘要：该文介绍了波分复用（WDM）技术的原理和优点，以及如何在已有的SDH光传输系统的基础上利用该技术解决相关技术问题。
关键词：WDM（波分复用）；VoIP（Voice over IP）；PABX；WLAN；网守
中图分类号：TM913.2 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2007)01-0028-03
随着信息网的不断发展，电力信息网系统对建设专用信息网已有了迫切的要求。电力信息计算机连网、专网电话通信、继电保护复用通道、图像实时监控，均要求大容量、高可靠的通信传输信道来保证。
因此，电力信息专用网络，都在规划设计采用以光纤传输的SDH通信系统，目标是通过在局中心和各县局、变电站、供电所之间构筑一个能传输多种信息的宽带、高速的综合业务数据网络框架，实现传输话音、图像、计算机数据、保护通道信号。然而在实际应用中，SDH光传输设备是以E1（2 M）为基本带宽，通过桥接器来组成点对点的MIS信息通道，以2 M为带宽的信息通道，产生“瓶颈”效应。
本文介绍在已有的SDH光传输系统的基础，利用波分复用技术，解决目前电力信息网存在的容量小、传输速率低、传输手段单一等问题，进行一些相关技术讨论。
1 WDM系统介绍
电力系统通信网为电网的调度和管理及生产运行提供信息传输通道，是电力系统不可缺少的组成部分，是电力系统自动化及电网现代化管理的基础。目前，大部分电力通信网采用了SDH、ATM的组网方式，综合了数据、语音、图像等业务，但随着电力系统通信的发展，所传输的数据量以几何速率增长，原有的网络将不堪重负，如果新建一个网络，从经济方面考虑并不可行，且周期较长，不符合企业的经济效益。为此，我们采用了一种新的解决方案——波分复用（WDM）。
1.1 WDM原理简介
WDM是在同一根光纤内利用两个波长同时传输信息，即在同一物理介质内开通两条光传输通道，如一条通道传输SDH信息，另一条传输MIS信息，从而达到通信和计算机两套系统同网建设的目的。
1.2 WDM设备组成
以WDM方案组建电力信息网，通信系统采用大家非常熟悉的SDH（或PDH）加PCM设备；MIS系统采用目前通用的计算机网络设备，如MOTOLOAR，CISCO系统网络设备，通过WDM设备提供的接口（如RJ45)，以LAN技术组成计算机网络，结构框图如图1所示。
目前，在新城子SDH光传输网作为一种先进可靠的方案在系统已得到应用，如何在SDH网基础上进一步提供高速以太网接口，接入MIS信息自然就成为核心的技术问题，WDM方案为广大用户提供了一种方便、灵活，可扩展性强的方案。新城子局已建有SDH环网，使用1310 nm的波长传输业务。现在每个站点加WDM设备（λ1 = 1310 nm，λ2 = 1550 nm），使用1310 nm的波长传输SDH业务，使用1550 nm的波长传输IP业务，两者互不影响。
图1 结构框图
1.3 WDM系统特点
实现方便，可靠可行。WDM方案中，无论通信设备还是计算机设备，都是大家非常熟悉的标准通用设备。均采用名牌厂家的模块器件，成熟可靠，并经过可靠性实验，现场已成功开通运行。电力通信有其特殊的要求，表现在信号传输实时性要求较高，并具备一定的信道容量，采用WDM建设电力信息网，其SDH设备可以充分体现这方面的优越性。
通道畅通，不会拥挤。与其他方案比较，计算机通道不占用SDH通道带宽，不会浪费SDH设备2 M通道(计算机信息一般是突发的，多数时间内通道是空闲的)，更不会因为计算机信息影射到SDH信道而产生瓶颈现象。
升级换代，简单易行。由WDM技术原理可知，两套系统同纤组网，各走一条光纤传输通道，两套系统可按各自的需求升级扩展而不相互影响。
带宽足够，满足要求。目前， WDM设备提供 10/100 M自适应以太网接入接口，完全满足电力信息网在传统通信和计算机通信上对传输带宽的要求。实际上，WDM方案支持全双工通信，可满足计算机200 Mbit/s的通信容量。电力信息网上今后会加载越来越多的业务，特别是多媒体业务的开通，会需要巨大的带宽，以WDM方案组建电力信息网，其计算机网络的带宽足够使用，且系统升级十分经济而方便，从而避免前期投资的浪费。
网络划分明确，便于运行维护。以WDM方案建立电力信息网，在SDH系统上用WDM设备为计算机系统提供高速以太网通道；WDM物理层与SDH链路层分开，计算机系统利用WDM设备提供的接口自行组网，自行网络管理。明确的划分管理，有利于整套电力信息网的运行维护。
2 WDM方案设计
方案设计如图2所示，系统建立在原SDH光纤通信系统上，利用原有的通信光缆，在所需要的站点上增加WDM设备，建立起新城子电力通信信息网系统。图中圆圈中的设备是可以出租给用户的，不同用户可使用不同套设备而不会相互干扰。
图2 在原有SDH环网上增加WDM示意图
3 VOIP系统
VoIP（Voice over IP）技术正是利用宽带网络资源，以数据承载话音的方式，将声音信号“数据封包”，通过IP进行实时传输。
作为信息交流的最基本内容，话音通信居于绝对的基础地位，也是人们对通信信息网络功能的最基本要求。在发展宽带信息网的过程中，始终应该将话音业务作为其基本业务，特别是在发展初期，话音业务应是其主要业务点。因此，VoIP技术与宽带接入网的结合，使宽带信息网具备IP话音功能，应该成为下一步的发展方向。
VoIP网络的最基本功能是提供基于IP的话音业务，其基于IP的网络架构为多种多样的综合业务提供了广阔的空间。VoIP技术还能有效提高企业工作效率，极大地降低企业通信费用，其使用与推广是语音业务发展的必然趋势。
电力系统通信网主要用于电力系统的安全生产、调度指挥和运营管理服务，随着电网的快速发展，日益增长的电网运行管理信息，实时调度信息，视频图像信息要求电力通信传输网具有更大的传输带宽和更高的传输速率，能够提供大容量、高速率的宽带综合业务服务，实现语音、数据、图像传输的三网合一，组建电力，特别是农村电网宽带。
VoIP系统支持H.323标准，构建在具有传统PBX功能的VoIP网守(GK，实为H.323软交换机)、VoIP网关(GW)、 IP电话机(IPPhone)等关键终端设备或软件组成的综合支撑平台之上，能为企业提供IP电话通信系统等一体化信息平台系统的全面解决方案。
VoIP网守(GK)是具有传统PBX功能的软交换机(IP-PBX)。它与备用网守(ALGK)一道支持热备份功能。支持多个邻域间网守的通信，满足大系统容量的要求。
VoIP系统中 E1网关采用中国7号信令与PSTN的局间交换机相连，接入公众电话网，系统如图3所示。采用PRI Q信令与企业的中心交换机或PBX相连，接入企业内部电话网，或者采用 FXO/EM VoIP网关可连接到企业的PBX交换机或集团电话，满足中等规模系统容量的需求，系统如图4所示。 2/4路的FXS VoIP网关直接连接到普通电话机，满足小系统容量的需求。
图3 VoIP系统直接与PSTN连接
图4 VoIP系统接入企业内部
IDS2000 VoIP网守是VoIP网络中的核心设备。它控制着整个VoIP网络的运行，为网络中的网关设备提供寻址、鉴权和授权服务，控制呼叫路由的选择，负责带宽管理，并且具备审计和计费能力。VoIP网守的功能将超越H.323标准中网守的功能。它不仅要起到整个H.323域管理者的作用，即域的建立(create)、控制(control)和管理(Manage)；而且具有传统的PBX功能，如呼叫转接、呼叫转移、呼叫保留、呼叫等待等。事实上它是一个集标准H.323网守功能的虚拟。
4 远程图像监控系统
视频系统技术要求：摄像机应为工业专用摄像机，具有数字信号处理和连续自动聚焦功能，可自动定位，并可自动进行花样扫描。摄像机长期运行应安全、可靠。
图像格式应为M-JPEG数字格式，电视信号制式PAL/NTSC可选，以便于浏览及保存。图像浏览速率应为25帧/s以上，分辨应大于352×288，图像质量应清晰、不失真、连续顺畅。要求传输低速运动图像杜绝动画效果和马赛克效应。
录像功能应包括定时录像功能，可随意设定录像起始时间和结束时间；手动录像功能，可根据需要随时进行录像控制。
系统具备自动循环切换方式，包括同一站点的摄像机切换和不同站点间的轮回切换，所切换的摄像机个数可以任意设定组合，其中切换时间可以任意设定（5～60 s）。
监控终端采用至少四分屏方式，可控制一屏显示1～4幅画面，相应具有清楚的站名标识。系统满足多台（10台以上）网络终端同时观测一个摄像机的图像，并具有控制级别权限设置。
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