數字交叉連接技術在易部署通信系統中的應用

劉海芳

（江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222006）

易部署通信系統主要是指根據任務需要臨時布設，且系統各單元布設位置分散的一種特殊的通信系統。它是易部署指揮控制系統的重要組成部分，是連接系統各單元，使其實現內外通信互連互通的關鍵。正所謂“麻雀雖小五臟俱全”，尤其是在當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對信息資源的需求也越來越豐富。易部署通信系統如何搭建才能使易部署指揮控制系統方便臨時布設且滿足其對信息資源的需求，就變得至關重要。

1 易部署通信系統需求分析

圖1 易部署通信系統典型組成示意圖

易部署通信系統承擔著為易部署指揮控制系統解決內外通信互連互通問題的重要任務，根據系統各組成部分分散布設的特點，主要由1個通信中心節點及多個通信用戶節點組成。其中通信中心節點是系統實現內外通信的核心節點，主要安裝各種外部網絡的接入設備、內外通信網絡的交換處理設備及內部網絡傳輸設備；通信用戶節點主要安裝各種通信網絡的用戶終端設備、末端處理顯示設備及內部網絡傳輸設備。易部署通信系統典型組成示意圖如圖1所示。

與固定指揮控制系統不同，易部署指揮控制系統根據任務特點，往往需要其通信系統能夠快速靈活部署。為了達到這一目的，易部署通信系統需要具備以下能力：

1）能夠實現就近接入、隨遇接入

易部署指揮控制系統根據使命任務，經常需要改變布設地點。每次任務及每次布設地點的改變，易部署通信系統均需要根據臨時布設地點的通信網絡資源條件及易部署指揮控制系統的內外通信互連互通需求選擇合適的方法完成系統搭建。易部署通信系統能夠適應不同的接入環境，就近接入、隨遇接入是實現易部署指揮控制系統快速對外互連互通的基本條件。

2）能夠適應需求變化、實現靈活配置

易部署指揮控制系統需求變化主要體現在兩方面,一方面是每次任務對外互連業務種類、數量、接入方式多變；另一方面是易部署通信系統具有多個且布設位置分散的通信用戶節點,隨著任務不同通信業務內部落地需求會發生變化。易部署通信系統必須要改變傳統人工跳線的配置方式，能夠適應易部署指揮控制系統需求的變化，實現靈活配置，方能節省通信系統搭建時間、降低通信系統搭建風險。

3）系統內外傳輸方式要求簡單可靠、方便布設

易部署通信系統無論內部節點間傳輸還是對外互連傳輸，均需要臨時布設傳輸線纜，且線纜質量要能夠滿足經常撤收需求。另外易部署通信系統由多個節點組成且分散布設，因此系統內部通信業務必須能夠實現在多個節點（也即多個方向）的落地傳輸，如果使用傳統的布線方式，即根據業務種類自成體系、單獨布線，顯然費時費力。為了滿足快速靈活部署的需要，易部署通信系統內外傳輸方式必須簡單可靠、方便布設。

2 數字交叉連接技術原理

數字交叉連接（Digital Cross Connection，DXC）技術是一種具有一個或多個準同步數字體系或同步數字體系信號端口，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）之間進行可控連接和再連接的技術【1】。

依據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“/”前面的數字表示接入端口數據流的最高等級，“/”后面的數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技術的原理就是通過將輸入信號解復用成低速信號后，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用為m個并行的交叉連接信號速率，通過 DXC內部的交叉連接網，采用時隙交換技術，按照預先存放的交叉連接圖或動態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用成高速信號輸出。

圖2 DXC技術的基本原理圖

3 數字交叉連接技術在易部署通信系統中的應用

對于易部署通信系統，其通信業務主要包括話音、網絡數據、串口數據、其它64kbps專線、2Mbps專線業務及155Mbps專線業務等，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、E1、STM-1等。所有這些業務接口分布于易部署通信系統的各分散布設節點，根據需要與外部通信網絡或接口互連。數字交叉連接技術在易部署通信系統中的典型應用如下。

3.1 基于64kbps信號接入及交換的應用

傳統的 64kbps信號接入及交換主要存在于話音交換網絡，其實現遠程傳輸的線路連接模式如圖3所示。

圖3 傳統64kbps信號遠程傳輸線路連接模式示意圖

首先交換機的模擬音頻信號，經過音頻配線架配線后送入數字基群設備（PCM），基群設備對模擬音頻信號進行數字編碼轉換為每時隙 64kbps的數字信號，數字信號復用后送入傳輸設備實現遠程傳輸【3】。

對于易部署通信系統，由于其用戶節點分散布設，采用傳統的線路連接模式，往往需要多對數字基群設備（PCM）形成多條點對點傳輸鏈路。在這個過程中，同一個話音業務信號被反復地進行數模轉換和還原。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備（包括交換機接口板和 PCM 接口板）；電路轉接環節多，故障隱患點增多；反復的數模轉換會引起話音質量的下降等。另外易部署通信系統不僅需要在分散布設節點傳輸傳統話音信號，還要實現K、二線/四線音頻接口、RS232、RS422等低速信號的接入及交換，這些接口業務如果使用音頻電纜或數據電纜直接接入，一方面需要布設的線纜數量種類多，不適用于需要臨時布設的易部署系統，另一方面這些信號線纜所能達到的傳輸距離有限，當易部署通信系統與互連節點距離較遠，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的接入。

采用DXC1/0對64kbps信號進行交叉連接是解決這些問題的非常好的辦法，因為DXC1/0數字交叉連接主要采用軟連接方式，不僅省去了音頻配線環節，減少了轉接次數，而且它的核心是對64kbps時隙信號的透明交叉傳輸，不會對信號進行二次處理，有利于信號質量的保持。

由于在易部署通信系統中，除傳統的話音業務外，其它種類的低速信號不是標準的PCM編碼64kbps時隙信號，不能直接采用DXC1/0技術進行交叉連接，因此首先必須對這些信號進行處理，使其成為適合在標準的PCM編碼64kbps時隙中傳輸的信號，為利用DXC1/0數字交叉連接技術實現所有這些業務在系統內的接入和交換創造條件。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技術在基于64kbps信號接入及交換中的應用示意圖如圖5所示。

如圖5所示，多業務接入平臺從功能角度主要分為對外交叉連接矩陣、內部用戶交叉連接矩陣和內部路由三部分，這三部分通過軟件完成參數設置，內部路由主要針對傳統話音業務，實現數字中繼和環路中繼路由功能，為內外用戶話路提供路由交換；對外交叉連接矩陣和內部用戶交叉連接矩陣則都是將多個標準基群信號（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準基群信號64kbps時隙信號進行任意交叉連接，根據任務需要在輸出端實現 64kbps時隙信號的重新組合并復用成2.048Mbps基群信號再利用SDH光傳輸網絡完成信號在分散節點間的遠程傳輸。

圖5 數字交叉連接技術在基于64kbps信號接入及交換中的應用示意圖

3.2 基于2Mbps接口業務的應用

圖6 數字交叉連接技術在基于2Mbps接口業務中的應用示意圖

在易部署通信系統中，經常需要對外連接很多路2Mbps專線業務，即E1專線。傳統的指揮控制系統內部E1專線通常采用實體DDF（數字配線架）來完成傳輸設備和業務網設備間的線纜連接，通過物理層面的傳輸通道，實現業務互通，完成2M電路的建立【4】。

但這一方式在易部署通信系統中并不適用，首先由于易部署通信系統的特殊性，這些專線需要在不同的通信用戶節點落地，如果 E1信號不經過復用，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】。當需要連接的E1專線路數很多，且分別需要向不同方向的用戶節點互連時，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傳輸網絡中的數字交叉連接技術將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的搭建變得非常簡單，容易實現。

數字交叉連接技術在基于 2Mbps接口業務中的應用示意圖如圖6所示。如圖所示，SDH傳輸設備中的交叉連接矩陣是實現基于2Mbps接口業務數字交叉連接技術的核心，該設備中的每個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，當外部物理接口為 E1接口時，則根據任務需要被交叉連接到任意63個2Mbps時隙電路之一。同時在系統內部傳輸過程中，利用SDH光傳輸網絡的ADM功能，對分散用戶中間節點進行業務穿透，最終在不同分散布設通信用戶節點實現2Mbps接口業務的任意落地調配及遠程傳輸。

3.3 數字交叉連接技術應用總結

在易部署通信系統中，數字交叉連接技術除了能夠應用于64kbps信號及2Mbps信號外，還能夠應用于STM-1、V.35、以太網等其它業務。隨著數字交叉連接技術在易部署通信系統中的應用，主要可解決易部署通信系統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需要就近接入、適應各種接入條件、能夠靈活配置、快速部署的問題。數字交叉連接技術幾乎能夠應用于易部署通信系統所有業務接口，且能夠根據接入點通信資源靈活選擇接入方式，能夠根據任務需要快速改變業務參數配置，而不需要額外增加設備或對系統進行大規模改造，極大地滿足了易部署指揮控制系統要求快速靈活部署的要求，加強了系統的易部署能力；

2）解決易部署指揮控制系統設備載體空間有限、設備線纜安裝維護問題。數字交叉連接技術的應用，使得易部署通信系統僅需要少量的設備即可實現網絡搭建，且不像傳統方式需要大量的空間用于各種配線架的安裝維護。利用軟件配置直觀方便，減少了人員操作維護的工作量及難度。這對于空間有限，且經常需要撤收、根據任務更改配置的易部署通信系統而言非常有利；

3）解決內外網絡遠程傳輸問題。由于利用數字交叉連接技術在實現各種接口線路分配的同時，將多個獨立線路復用到 E1、STM-1等接口線路中傳輸，而E1、STM-1等接口是SDH光傳輸網絡中最基本的業務接口【6】。這就使得，經過數字交叉連接后，易部署通信系統能夠利用 SDH光傳輸網絡采用單一傳輸介質——野戰光纜來實現遠程傳輸。野戰光纜具有重量輕、抗損毀能力強、通信距離遠、布設方便的特點。另外SDH傳輸系統支持環形拓撲結構，這種拓撲結構既為系統內部通信業務的多向傳輸創造了條件，也縮短了實現多點互連時所需的光纜長度。如此一來，易部署通信系統傳輸網絡就變得非常簡單可靠，易于快速布設。

4 結束語

數字信號的復用解復用是數字交叉連接技術的基礎，SDH傳輸技術是一種非常成熟的技術，已廣泛應用于各種通信網絡，數字交叉連接技術的應用使易部署通信系統各節點之間各種業務的互連互通能夠共用傳輸網絡，滿足了易部署通信系統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實現“一站式接入”及“遠程不落地傳輸”創造了條件。實踐證明，數字交叉連接技術是一種非常適合于在易部署通信系統中應用的技術。

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