CN101009529A - 基于低速光口到2m传输线路的复用解复用的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法与装置，方法：接收低速光接口输入的低速光信号，对其进行光/电转换和时钟提取，解码并进行缓存；利用2M时钟生成符合G.704建议的2M数据，根据低速数据的速率，将解码后的低速数据插入到该2M数据流中而形成标准的2M数据，复用完成；对2M数据流按相应的CRC规则进行校验，并产生校验结果，将校验结果插入到2M数据流的循环冗余校验位，并发送该数据；在2M时钟控制下，对接收的数据进行帧同步和CRC校验，并提取低速数据信号；对解复用后的数据进行相应的编码；进行电/光转换后通过低速光接口发送该光信号。本发明同时公开了基于上述方法的装置。本发明减少了光到2M传输通道的中间环节，提高了数据通信质量、降低了维护成本。

Description

基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种基于PCM分复接2M数据的方法与装置，尤其涉及一种应用于继电保护设备中的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用。

背景技术

继电保护设备是电力系统用来实时监测电力网的运行情况并在发电厂、配电站的高压线路出现异常时控制电闸进行倒换的设备。该设备都是成对使用，两端设备通过共同计算高压线上的电压电流参数等决定是否控制电闸进行倒换。设备的通信接口多为低速光纤接口，这是因为继电保护设备安装在强电磁环境中，光纤传输有很好的抗干扰能力，而一对设备之间只需要小于2M的带宽就可满足其性能要求，因此大多数厂家将该光纤接口线路速率定义为64Kb/s到4Mb/s之间，净荷小于2Mb/s的低速光纤接口。继电保护设备在电力系统中是属于重要的电力设备，其通信传输线路要得到可靠的保证，才能使其正常工作，一旦通信传输系统出现故障，会严重影响电力安全，严重时还可能造成重大电力事故。

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。目前，为保证继电保护设备的数据可靠性传输而提出的几种解决方案，但都有一定的缺点和局限性。电力系统的其它设备和电信运营商的某些具有低速光纤接口且数据特别重要的数据终端设备的数据可靠性传输也有相同的问题，因此也需要可靠的解决方案来解决这些设备的传输可靠性。

由于国内并没有标准定义继电保护设备的低速光纤接口，导致目前国内市场上各厂家的继电保护设备的光纤接口各不相同。各厂家设备在使用时，其通信传输方式有以下几种。

一种方式是用光纤直连方式，即将两设备的低速光纤接口直接用一对光纤相连，在电力继电保护系统中，这种方式常用于小型变电站之间，两站之间只有一对继电保护设备需要进行互连，且距离只有几公里。对于传输距离较远，设备较多的情况就不适合了。缺点在于：需要为该低速数据专门铺设光缆，成本高，无法充分利用已经使用的公共传输系统如SDH等。

第二种方式是分体的光/电转换+PCM(分复接)设备的方式。这是目前大部分电力运营商采取的方式。在远离电力机房的通信机房，安装光/电转换设备，将低速光纤接口转换为低速数据接口，如同向64Kb/s接口、V35接口、RS485接口等，目前用的最多的是同向64Kb/s接口。该低速数据接口再通过PCM设备复接到E1接口中，然后通过PDH、SDH光端机或微波系统进行传输。就目前的现状来说，光/电转换设备均由继电保护部门维护，PCM设备由电力通信部门维护，两者之间常常由于发生事故后而难以找到故障点发生纠纷。由于目前市场上的低速光接口的终端设备没有统一的标准，各设备配套的光/电转换设备也五花八门，各设备之间无法兼容，这给设备维护部门带来巨大的维护成本。而PCM设备则使用的都是通用的PCM设备，其接口包括RS232、RS422、RS485、V.11、V.35、同向64Kb/s、IP、普通电话、EM4/EM2等众多接口，因此所承载的业务种类多。为了保障各种业务正常使用，就无法保障某一要求较高的特殊业务如继电保护的线路质量，而由多业务带来的时钟不同步问题也很突出。而如果只承载这一特殊业务，则整个PCM设备的众多接口就无法使用，造成资源的极大浪费。同时也增加了维护的复杂性。

发明内容

针对上述现有基于复用解复用的通信方法与装置中所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种维护简单、操作方便、成本低、简便易行的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法与装置。

本发明是这样实现的：基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法，包括以下步骤：

复用的步骤：

(1)接收低速光接口输入的低速光信号，对该低速光信号进行光电转换和时钟提取，利用提取的时钟对数据进行解码并进行缓存；

(2)利用2M时钟生成ITU-T G.704规定的2M数据，根据低速数据的速率将解码后的低速数据插入到所述ITU-T G.704 2M数据流中而形成标准的ITU-T G.704 2M数据格式，从而完成对低速数据的复用；

(3)对所述帧数据流按相应的循环冗余校验规则进行校验，并产生校验结果，将该校验结果插入到帧数据流的循环冗余校验位，并通过相应的传输线路发送；

解复用步骤：

(1)在2M时钟控制下，对接收到的帧数据进行帧同步和循环冗余校验，从该接收到的数据流中按相应协议提取低速数据信号；

(2)在低速时钟的控制下，对解复用后的数据进行相应的编码；

(3)对编码后的低速数据进行电/光转换，在低速时钟的控制下通过低速光接口发送该转换后的光信号。

基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的装置，包括有依次耦接的基于低速接口的光电/电光转换模块、PCM分复接模块，其特征在于，所述光电/电光转换模块包括有用于光信号输入输出、光电转换及逆转换的光信号输入输出模块，利用相应的时钟进行光信号编解码的编解码模块，可提供一种以上频率脉冲的时钟模块，用于信号环回测试的环回控制模块，用于数据缓存的缓存器；所述PCM分复接模块包括有用于将低速信号复用到2M信号及将2M信号解复用到低速信号的复用及解复用模块，用于将循环冗余校验码插入到复用后的2M数据的循环冗余校验插入模块；所述光电/电光转换模块、PCM分复接模块时钟同步，且共用同一个环回控制模块。

本发明采用光电/电光转换模块和PCM分复接模块为一体的结构，减少了中间设备的数量，减少了故障点；电接口为标准成帧接口，方便通信维护部门进行测试与维护，保证传输线路稳定可靠；本发明可适应多种设备的低速光接口。本发明能在最大程度上保证继电保护设备的正常工作，从而保证电力网的安全可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明光电转换、PCM分复接实现的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明的通信装置包括有依次电连接的基于低速接口的光电/电光转换模块(O/E，Optical/Electrical transition、E/O，Electrical/Optical transition)、PCM分复接模块和相应的传输线路。光电/电光转换模块和PCM分复接模块为一体结构。PCM分复接模块同时具有复用和解复用功能。以下详细说明本发明的具体结构及相应的数据通信流程。

如图2所示，为本发明的光电/电光转换模块和PCM分复接模块一体实现结构图。其包括有：

光收发模块：完成双方向的光信号/电信号的转换。光/电转换的步骤具体为：接收到的光信号照射到光收发模块中的光电二极管上时，产生相应的光电流，再将该电流信号转换为电压信号，经放大器放大后输出，从而将所述低速光信号转化成电信号。电/光转换的步骤具体为：接收到电信号后，对其直接进行放大，并通过激光二极管将该电信号转换为光信号，然后再通过光纤发送。

光环回控制模块：数据发送前进行环回测试，使光接口信号在不经过其它的传输媒介或选定的传输媒介的情况下，将发送信号转接到自己的接收端，通过检查数据发送和接收的情况来判断端口工作状态是否正常，以保证数据的发送质量。光环回控制模块同时可受控于远端的环回控制命令，以方便设备和线路的开通、故障检测和维护。

编码和时钟选择模块：根据不同类型的低速来完成对编码类型、信号速率和时钟方式的设置及选择控制。设置光信号的编码类型、信号速率和时钟的主、从模式；从输入信号中提取实际时钟信号，提供给“数据解码”模块作为解码时钟。在主时钟的方式下，系统时钟由本模块自行产生，并向PCM接口方向提供速率为2M的时钟信号，向光发送接口方向提供同步于本模块自行产生的时钟、并且速率为光接口速率的低速时钟。在从时钟的方式下，向PCM接口方向提供同步于光输入接口、并且速率为2M的时钟信号；向光发送接口方向提供同步于2M输入接口、并且速率为光接口速率的低速时钟。本发明在选择不同的接口速率时，低速数据码流是通过均匀间插的方式插入到成帧2M的各个时隙之中的。其余时隙除了用来传送网管、控制等信息外，多余的时隙不再使用。

光解码、时钟提取模块：在“编码和时钟选择模块”的控制下，完成对来自光接口输入方向的输入信号的时钟提取和对数据进行解码的功能。

光编码模块：在“编码和时钟选择模块”的控制下，完成对来自PCM方向的输入信号的数据进行编码的功能。

发缓冲模块：在提取的实际低速时钟信号的控制下，对来自光输入接口的数据进行存储；同时在同步于系统时钟的2M时钟的控制下，向PCM方向输出数据。

收缓冲模块：在来自PCM方向时钟的控制下，对来自PCM接口方向的数据进行存储；同时在同步于系统时钟的低速时钟信号的控制下，向光接口方向读出数据。

PCM复用模块：完成低速数据到符合G.704格式的数据转换。具体流程如下：

按G.704数据格式产生帧、复帧、Si等特征数据；

在2M发时钟的控制下，将低速数据按均匀间插的方式插入到产生的G.704数据流中，形成G.704数据流；

由PCM分复接模块的数据发送模块对上述G.704数据流按CRC-4校验规则进行校验，并产生校验码字；

将检验码字插入G.704数据流的相应位置中(由循环冗余校验插入模块完成，图中未示出)。

PCM解复用模块：完成G.704格式的数据到低速数据转换。具体流程如下：

在2M输入口提取的时钟的控制下，进行G.704帧同步、复帧同步及CRC-4校验操作。

从G.704数据中提取出低速数据。

PCM环回控制模块：可以实现两个方向的环回控制，以支持PCM传输通道和光传输通道的环回测试。在PCM环回控制信号的控制下，可以实现2M接口侧的环回，也可以实现光口侧的环回。

2M时钟提取模块：完成从2M输入信号中提取2M时钟。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1、一种基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

复用的步骤：

(1)接收低速光接口输入的低速光信号，对该低速光信号进行光/电转换和时钟提取，利用提取的时钟对数据进行解码并进行缓存；

(2)利用2M时钟生成ITU-T G.704规定的2M数据，根据低速数据的速率将解码后的低速数据插入到所述ITU-T G.704 2M数据流中而形成标准的ITU-T G.704 2M数据格式，从而完成对低速数据的复用；

(3)对所述帧数据流按相应的循环冗余校验规则进行校验，并产生校验结果，将该校验结果插入到帧数据流的循环冗余校验位，并通过相应的传输线路发送；

解复用步骤：

(1)在2M时钟控制下，对接收到的帧数据进行帧同步和循环冗余校验，从该接收到的数据流中按相应协议提取低速数据信号；

(2)在低速时钟的控制下，对解复用后的数据进行相应的编码；

(3)对编码后的低速数据进行电/光转换，在低速时钟的控制下通过低速光接口发送该转换后的光信号。

2、根据权利要求1所述的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法，其特征在于，所述低速数据插入到ITU-T G.704 2M数据流中具体为：将低速数据码流通过均匀间插的方式插入到成帧后的数据流中的相应时隙之中，剩余时隙用来传送控制信息；解复用时，按插入方式对应提取该插入数据，并按相应协议进行编码。

3、根据权利要求1所述的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法，其特征在于，该方法还包括所述低速光接口侧的环回测试和2M接口侧的环回测试步骤，具体为：将所述低速光接口或2M接口的信号在不经过设置的传输媒介或经过选定的传输媒介的情况下，将发送信号转接到自己的接收端，通过检查数据发送和接收的情况来判断端口工作状态是否正常，以保证数据的发送质量；同时还受控于远端的环回控制命令，以方便设备和线路的开通、故障检测和维护。

4、根据权利要求1所述的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法，其特征在于，所述对低速光信号进行光/电转换具体为：光信号照射到光电二极管上时，产生相应的光电流，再将该电流信号转换为电压信号，从而将所述低速光信号转化成电信号。

5、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的方法，其特征在于，所述2M数据具体为符合ITU-T G.704建议中E1接口标准的2.048Mbps数据。

6、一种基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的装置，包括有依次耦接的基于低速接口的光电/电光转换模块、PCM分复接模块，其特征在于，所述光电/电光转换模块包括有用于光信号输入输出、光/电转换及逆转换的光信号输入输出模块，利用相应的时钟进行光信号编解码的编解码模块，可提供一种以上频率脉冲的时钟模块，用于信号环回测试的环回控制模块，用于数据缓存的缓存器；所述PCM分复接模块包括有用于将低速信号复用到2M信号及将2M信号解复用到低速信号的复用及解复用模块，用于将循环冗余校验码插入到复用后的2M数据的循环冗余校验插入模块；所述光电/电光转换模块、PCM分复接模块时钟同步，且共用同一个环回控制模块。

7、根据权利要求6所述的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的装置，其特征在于，所述光电/电光转换模块、PCM分复接模块为一体结构。

8、根据权利要求6所述的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的装置，其特征在于，所述传输线路可为SDH网络、PDH网络或者直接铺设相应的传输线路。

9、根据权利要求6所述的基于低速光口到2M传输线路的复用解复用的装置，其特征在于，所述2M数据具体为符合ITU-T G.704建议中E1接口标准的2.048Mbps数据。

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