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多路话音数据在一条载波通道中的传输
作者:王丹玉 黄敏    文章来源:本站原创    点击数:4672    更新时间:2006-8-17

王丹玉  

 

   要:丹江口水电厂与邓州变电站之间的504载波通道,原来使用模拟载波机,只能传输一路话音数据,更换了DT340型全数字载波机可以同时传输三路话音数据及两路RTU信号。

关键词:多路话音数据   同时传输

 

电力通信规程规定,直调电厂与电力调度之间必须有两种以上的专网通信方式。丹江口水电厂作为华中电网电力调度的一个直调电厂,目前丹江电厂与华中网调的电力调度通信主要方式为微波通信,即由丹江电厂微波经湖北省电力局的鄂西北微波土关垭站传输到华中网调,由于丹江方向往土关垭方向只有一条单一微波通道,因此必须开通另一条载波通道作为到华中网调的备用通信方式。河南邓州变电站也同属华中电网的一个调度站,与丹江电厂通信运行方式一样,以邓州至华中网调的河南方向微波通信为主要通信方式,为了保障通信可靠性,邓州也需要开通一条载波通道作为到华中网调的备用通信方式。

 

1  存在的问题

 

丹江电厂与邓州变电站之间有丹邓回(丹53C220kV电力线,在该电力线上开通着504载波通道。丹江电厂、邓州变电站、河南中调之间可以通过此通道的载波电话互相联系。该通道使用的载波机为南京自动化厂生产的ZDD-12A型电力载波机,该机属模拟载波机,存在音质差、杂音大,传输RTU误码率高,而且只能提供一条话音通道。因此,当丹江电厂使用备用通道与华中网调通话时,河南邓州变电站将无法使用备用通道与华中网调通话,同理,河南邓州变电站与华中网调通话时,丹江电厂也无法使用该备用通道与华中网调通话。另外,该通道还要作为丹江电厂到华中网调的RTU数据传输、行政电话、自动电话、水情自动化信息传输的备用通道。

双方通信运行原状况:见图1

 

 

丹江电厂与华中网调电力专网通信主通道:

丹江 波—— 土关垭 波—— …… 华中网调

丹江电厂与华中网调电力专网通信备用通道:

丹江 波—— 邓州 波—— …… 华中网调

邓州变电站与华中网调电力专网通信主通道:

邓州 波—— …… 华中网调

邓州变电站与华中网调电力专网通信备用通道:

邓州 波—— 丹江 波—— 土关垭  波—— …… 华中网调

 

2  解决的方案

 

考虑到这条载波通道作为双方互为备用的一条通道,利用现有线路开通新的载波通道涉及到频率占用等诸多不利因素。该通道上的模拟载波机在原有4kHz带宽内不能满足传输高速多路自动化数据信号和多路电话,只能传输一路窄带话音和一路600bt低速数据信号。

为此,在华中电网的这条载波通道上首次使用了全数字型电力载波机。该机为深圳业通达公司引进新西兰技术生产的DT-340型全数字电力载波机。该机最大的特点是能同时传输六条话音或数据通路,因此,在丹江电厂至邓州变电站的丹邓Ⅰ回(丹53C)线路的载波通道上,用DT340型全数字载波机替换了原有的ZDD-12型模拟载波机。

 

3  全数字载波机的工作原理

 

六路话音或数据信号经PCM(脉冲编码调制)后,经压缩编码后的信号进入时分复接(分接),然后经网络编码整理成基本带宽为4kHz信号,进入调制解调单元先进行A/D变换,再进行串并行处理,然后进入调制/解调。在相同的信道码元传输速率下,多进制系统的信息传输速率要比二进制系统高,在相同的系统信息传输速率下,多进制码元的持续时间比二进制宽,信号码元的能量就多。全数字机调制方式为改进型交错四相相移键控(OQPSK)。将信号一次调制到40-500kHz线路频率,该信号再次经D/A变换成模拟信号进入功率放大器进行功率放大,提升到一定功率后,经线路滤波器,滤除无用信号,经高频差分网络进入外线。对方收到线路上的高频信号后,经收信滤波对信号放大后经D/A转换。将模拟信号转换为数字信号(高速模数转换)经串/并处理后进入解调器,将40-500kHz信号的线路频率一次解调为4KHz基本带宽信号(该信号包含了6路话音或数据信号),经TCM网格编码,和TDM时分复/分接,至压缩编解码经PCM还原成300-3400Hz的话音信号。

该机的功率放大采用的MOSS绝缘栅型场效应管,设计成互补源极的输出形式。失真度低,信号畸变小,综合性能远超过一般晶体管放大管,目前在国内是唯一使用这种器件的厂家。原理图见图2

 

 

由于信道采用全数字调制,数字解调对传输信号有再生功能,可以对信号损伤有所修复,并对线路采用了自动数字均衡技术,对信道要求等同于模拟系统。

 

4  全数字载波机与模拟载波机的主要区别

 

4.1音频部分

模拟电力线载波机音频部分主要采用频分技术,在4kHz基本载波频带内把话音、呼叫、远动复用等信号分配好各自的频率,再通过载频调制到高频段线路频率上。全数字载波机采用TDM+TCM(时分复接、网格编码数字技术),即音频部分采用压缩编解码技术将多路数字信号复接后,时分复接经TCM网格编码调制为4kHz基带信号,采用全数字技术将4kHz基带信号一次调制到40-500kHz的线路频率上,对接收到的线路频率信号一次解调还原为4KHz在基带信号,经复分接器还原成语音数据信号。

4.2 信道部分

模拟电力线载波机信道部分采用SSB调制,即单边带调幅模拟调制方式。全数字载波机采用OPQSK数字调相等高效数字调制技术。

4.3 模拟电力线载波机利用频分技术可提供一路话音和一路数据,即一路窄带话音(0.32.0kHz)、一路低速数据(速率≤600bps)全数字载波机可提供多路语音和多路高速异步数据(目前市场上最多6通道)。

 

5  DT340全数字载波机的特点

 

1)大容量:在4kHz带宽内可同时传输多达六路语音或数据信号并采用模块化结构,在此基础上任意组合语音和数据,总速率达28.8kbps真正能实现大容量、高可靠调度电话和远动数据传输的全数字载波机。

2)全数字:语音数据等信号的处理和调制/解调全部采用数字技术,多路信号经数字压缩编码,是唯一采用一次全数字调制解调OQPSK的全数字载波机。

3)强网管:采用BOSS管理软件,用计算机实现对语音数据信号及载波链路的全网管理,一台电脑可控制管理256台全数字载波机。

4)全自动:该设备采用单片机信号处理器和数字信号处理技术分别进行导频调整,在线路衰耗10dB-70dB的变化范围内,自动调整电平;对语音,远动全频段自动均衡,从而使设备在开通或运行中无须人工调整。

5)高可靠:由于采用了TCM网格编码和前向纠错技术,电弧、电晕等传输背后景噪声对语音和数据的影响很小,在数字调制和解调部分均采用数字滤波,对带外噪声和带外信号衰减达80dB,对线路上器材具有很强抗干扰性,极大地提高了信息传输的可靠性。

6)自动均衡:该设备采用均衡技术在调制/解调盘通过软件生成,可以对150-3700Hz全频段幅频特性自适应均衡,均衡功能由调制/解调盘在开机对联后,自动对线路频谱每隔200Hz进行均衡,免除了设备开通时复杂的人工均衡过程,均衡效果好且使用极其方便。

7)不须功率分配:该机可将多路语音和数据信号通过复接单元数字技术处理为4kHz基带信号此基带信号被一次调制到线路频谱,解决以前频分制模拟混频调制对话音、导频、呼叫、远动要进行功率分配的问题。

 

6  DT340全数字电力载波机主要参数及性能指标

 

电源:交流220V+20%     直流-48V+15%

基本载波频率范围:40kHz~500kHz(全频段可现场编程软件设置)

基本载波带宽:4kHz

通道容量:4kHz可同时传输六路(语音、数据任选)(实际运行了3条话音1条数据)

线路传输速率:9.61214.416.8……28.8kbps(可编程设置)

标称线路衰耗:40dB

线路最大允许衰耗:70 dB

语音带宽:300~2400Hz

语音接口:BELL五种类型4WE/MFXSFXO,热线

数据通道速率:300600120024004800960019200 kbps 可选

接口:RS232DB9,模拟远动接口(内置调制解调器,可选)

调制方式:数字一次调制(QPSK

线路码型:HDB3

线路均衡:对幅度,时延自动进行数字均衡

AGC范围:载波信号电平发生84dB变化时,音频接收电平变化小于0.2dB

E/M信令系统:M线高阻-48V+12V  电流210mA

           E线高阻             电流50mA

 

 

7  运行现状

 

 

该机使用的是原504载波机的频率。根据全数字载波机的特点,在一条载波通道上开通了三条话音通路,通话方式为:

第一条用户为直通用户:

丹江调度台 载波—— 邓州  波—— …… 华中网调

丹江要网调,丹江调度台用户启机,占用第一话路(CH1)经载波通道到邓州,再由邓州方向的微波光纤通路到华中网调,网调调度台用户振铃,网调调度台用户启机后双方通话,网调要丹江过程同样。

第二条用户也为直通用户:

邓州调度台 载波—— 丹江  波—— …… 华中网调

邓州变要网调,邓州变调度台用户启机,占用第二条话路(CH2)经丹江PCM上微波至网调调度台用户振铃,网调调度台用户启机后双方通话。网调要邓州过程同样。

第三条用户为交换用户:

丹江调度台 载波—— 71河南中调 73邓州载波室

依靠载波机的用户交换板,丹江要河南中调,丹江调度台启动编号为71的话,听拔号音后拔71,占用第三条话路(CH3)河南中调调度台编号为71的用户振铃,河南中调调度台启机后双方通话,河南中调要丹江调度也是占用第三条话路拔71即可,丹江电厂通信调度台上拔71可与河南中调通话,拔73可与邓州通信人员通话。

这三条话路可以同时通话,互不影响。另外该载波通道上还传输了一条丹江至网调的RTU备用信号,实际设计还可传输一条邓州至网调的RTU备用信号,目前因为邓州方面RTU设备原因暂时没有传输邓州至网调的RTU备用信号。利用丹江至邓州的这条载波通道实现了丹江和邓州到华中网调的同时互为备用通信通道。

由于更换了全数字载波机,在同一条载波线路上实现了多路话音信号与两路RTU信号的同时传输,极大地提高了线路利用率。现场运行证明,在丹江电厂至华中网调多次微波通信主通道故障中断的情况下,载波备用通道有效地保障丹江电厂至华中网调的信息传输。这种全数字载波机的运用方式在华中网调通信网中是第一次,通过这次运行为该设备在电力载波网的灵活运用提供了技术支持。

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