数字交叉连接技术在易部署通信系统中的应用

刘海芳

（江苏自动化研究所，江苏 连云港 222006）

易部署通信系统主要是指根据任务需要临时布设，且系统各单元布设位置分散的一种特殊的通信系统。它是易部署指挥控制系统的重要组成部分，是连接系统各单元，使其实现内外通信互连互通的关键。正所谓“麻雀虽小五脏俱全”，尤其是在当今这样一个信息资源异常丰富的时代，易部署指挥控制系统对信息资源的需求也越来越丰富。易部署通信系统如何搭建才能使易部署指挥控制系统方便临时布设且满足其对信息资源的需求，就变得至关重要。

1 易部署通信系统需求分析

图1 易部署通信系统典型组成示意图

易部署通信系统承担着为易部署指挥控制系统解决内外通信互连互通问题的重要任务，根据系统各组成部分分散布设的特点，主要由1个通信中心节点及多个通信用户节点组成。其中通信中心节点是系统实现内外通信的核心节点，主要安装各种外部网络的接入设备、内外通信网络的交换处理设备及内部网络传输设备；通信用户节点主要安装各种通信网络的用户终端设备、末端处理显示设备及内部网络传输设备。易部署通信系统典型组成示意图如图1所示。

与固定指挥控制系统不同，易部署指挥控制系统根据任务特点，往往需要其通信系统能够快速灵活部署。为了达到这一目的，易部署通信系统需要具备以下能力：

1）能够实现就近接入、随遇接入

易部署指挥控制系统根据使命任务，经常需要改变布设地点。每次任务及每次布设地点的改变，易部署通信系统均需要根据临时布设地点的通信网络资源条件及易部署指挥控制系统的内外通信互连互通需求选择合适的方法完成系统搭建。易部署通信系统能够适应不同的接入环境，就近接入、随遇接入是实现易部署指挥控制系统快速对外互连互通的基本条件。

2）能够适应需求变化、实现灵活配置

易部署指挥控制系统需求变化主要体现在两方面,一方面是每次任务对外互连业务种类、数量、接入方式多变；另一方面是易部署通信系统具有多个且布设位置分散的通信用户节点,随着任务不同通信业务内部落地需求会发生变化。易部署通信系统必须要改变传统人工跳线的配置方式，能够适应易部署指挥控制系统需求的变化，实现灵活配置，方能节省通信系统搭建时间、降低通信系统搭建风险。

3）系统内外传输方式要求简单可靠、方便布设

易部署通信系统无论内部节点间传输还是对外互连传输，均需要临时布设传输线缆，且线缆质量要能够满足经常撤收需求。另外易部署通信系统由多个节点组成且分散布设，因此系统内部通信业务必须能够实现在多个节点（也即多个方向）的落地传输，如果使用传统的布线方式，即根据业务种类自成体系、单独布线，显然费时费力。为了满足快速灵活部署的需要，易部署通信系统内外传输方式必须简单可靠、方便布设。

2 数字交叉连接技术原理

数字交叉连接（Digital Cross Connection，DXC）技术是一种具有一个或多个准同步数字体系或同步数字体系信号端口，并至少可以对任何端口信号速率（和/或其子速率信号）与其他端口信号速率（和/或其子速率信号）之间进行可控连接和再连接的技术【1】。

依据端口速率和交叉连接速率的不同，有多种DXC的配置类型，如DXC1/0、DXC4/1、DXC4/4等。其中“/”前面的数字表示接入端口数据流的最高等级，“/”后面的数字表示参与交叉连接的最低级别，0表示速率为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等级，即140Mbps或 155Mbps。

DXC技术的原理就是通过将输入信号解复用成低速信号后，通过时隙交换重新排列，并将排列后的低速信号再次复用到高速信号接口中传输【2】。如图2所示，每个输入信号被解复用为m个并行的交叉连接信号速率，通过 DXC内部的交叉连接网，采用时隙交换技术，按照预先存放的交叉连接图或动态计算的交叉连接图将这些交叉连接信号重新安排，再将这些重新安排的信号复用成高速信号输出。

图2 DXC技术的基本原理图

3 数字交叉连接技术在易部署通信系统中的应用

对于易部署通信系统，其通信业务主要包括话音、网络数据、串口数据、其它64kbps专线、2Mbps专线业务及155Mbps专线业务等，涉及的接口种类主要包括Z、C2、二/四线音频、磁石、K、RS232、RS422、以太网、E1、STM-1等。所有这些业务接口分布于易部署通信系统的各分散布设节点，根据需要与外部通信网络或接口互连。数字交叉连接技术在易部署通信系统中的典型应用如下。

3.1 基于64kbps信号接入及交换的应用

传统的 64kbps信号接入及交换主要存在于话音交换网络，其实现远程传输的线路连接模式如图3所示。

图3 传统64kbps信号远程传输线路连接模式示意图

首先交换机的模拟音频信号，经过音频配线架配线后送入数字基群设备（PCM），基群设备对模拟音频信号进行数字编码转换为每时隙 64kbps的数字信号，数字信号复用后送入传输设备实现远程传输【3】。

对于易部署通信系统，由于其用户节点分散布设，采用传统的线路连接模式，往往需要多对数字基群设备（PCM）形成多条点对点传输链路。在这个过程中，同一个话音业务信号被反复地进行数模转换和还原。这种链路模式将带来很多问题：如需要多次使用音频配线和大量的音频接口设备（包括交换机接口板和 PCM 接口板）；电路转接环节多，故障隐患点增多；反复的数模转换会引起话音质量的下降等。另外易部署通信系统不仅需要在分散布设节点传输传统话音信号，还要实现K、二线/四线音频接口、RS232、RS422等低速信号的接入及交换，这些接口业务如果使用音频电缆或数据电缆直接接入，一方面需要布设的线缆数量种类多，不适用于需要临时布设的易部署系统，另一方面这些信号线缆所能达到的传输距离有限，当易部署通信系统与互连节点距离较远，超出这些信号的允许传输距离时，这些信号的接入就成为不可实现的接入。

采用DXC1/0对64kbps信号进行交叉连接是解决这些问题的非常好的办法，因为DXC1/0数字交叉连接主要采用软连接方式，不仅省去了音频配线环节，减少了转接次数，而且它的核心是对64kbps时隙信号的透明交叉传输，不会对信号进行二次处理，有利于信号质量的保持。

由于在易部署通信系统中，除传统的话音业务外，其它种类的低速信号不是标准的PCM编码64kbps时隙信号，不能直接采用DXC1/0技术进行交叉连接，因此首先必须对这些信号进行处理，使其成为适合在标准的PCM编码64kbps时隙中传输的信号，为利用DXC1/0数字交叉连接技术实现所有这些业务在系统内的接入和交换创造条件。以RS232接口信号为例，其信号处理过程如图4所示。

图4 RS232接口信号处理过程示意图

DXC1/0技术在基于64kbps信号接入及交换中的应用示意图如图5所示。

如图5所示，多业务接入平台从功能角度主要分为对外交叉连接矩阵、内部用户交叉连接矩阵和内部路由三部分，这三部分通过软件完成参数设置，内部路由主要针对传统话音业务，实现数字中继和环路中继路由功能，为内外用户话路提供路由交换；对外交叉连接矩阵和内部用户交叉连接矩阵则都是将多个标准基群信号（2.048Mbps信号）中的32个64kbps时隙分解，通过总线对输入端与输出端标准基群信号64kbps时隙信号进行任意交叉连接，根据任务需要在输出端实现 64kbps时隙信号的重新组合并复用成2.048Mbps基群信号再利用SDH光传输网络完成信号在分散节点间的远程传输。

图5 数字交叉连接技术在基于64kbps信号接入及交换中的应用示意图

3.2 基于2Mbps接口业务的应用

图6 数字交叉连接技术在基于2Mbps接口业务中的应用示意图

在易部署通信系统中，经常需要对外连接很多路2Mbps专线业务，即E1专线。传统的指挥控制系统内部E1专线通常采用实体DDF（数字配线架）来完成传输设备和业务网设备间的线缆连接，通过物理层面的传输通道，实现业务互通，完成2M电路的建立【4】。

但这一方式在易部署通信系统中并不适用，首先由于易部署通信系统的特殊性，这些专线需要在不同的通信用户节点落地，如果 E1信号不经过复用，则需使用同轴线缆传输，而单段同轴线缆传输距离一般为185米【5】。当需要连接的E1专线路数很多，且分别需要向不同方向的用户节点互连时，单独使用同轴线缆连接很显然是一件非常困难的事情。

在这种情况下，利用 SDH传输网络中的数字交叉连接技术将E1信号交叉连接到STM-1信号中通过光缆传输会使易部署通信系统的搭建变得非常简单，容易实现。

数字交叉连接技术在基于 2Mbps接口业务中的应用示意图如图6所示。如图所示，SDH传输设备中的交叉连接矩阵是实现基于2Mbps接口业务数字交叉连接技术的核心，该设备中的每个STM-1接口既可以以独立 155Mbps时隙电路存在，也可以被分解成 63个2Mbps时隙电路。当外部物理接口为STM-1接口时，则直接被交叉连接到155Mbps时隙电路，当外部物理接口为 E1接口时，则根据任务需要被交叉连接到任意63个2Mbps时隙电路之一。同时在系统内部传输过程中，利用SDH光传输网络的ADM功能，对分散用户中间节点进行业务穿透，最终在不同分散布设通信用户节点实现2Mbps接口业务的任意落地调配及远程传输。

3.3 数字交叉连接技术应用总结

在易部署通信系统中，数字交叉连接技术除了能够应用于64kbps信号及2Mbps信号外，还能够应用于STM-1、V.35、以太网等其它业务。随着数字交叉连接技术在易部署通信系统中的应用，主要可解决易部署通信系统搭建过程中的以下几方面问题：

1）解决易部署指挥控制系统需要就近接入、适应各种接入条件、能够灵活配置、快速部署的问题。数字交叉连接技术几乎能够应用于易部署通信系统所有业务接口，且能够根据接入点通信资源灵活选择接入方式，能够根据任务需要快速改变业务参数配置，而不需要额外增加设备或对系统进行大规模改造，极大地满足了易部署指挥控制系统要求快速灵活部署的要求，加强了系统的易部署能力；

2）解决易部署指挥控制系统设备载体空间有限、设备线缆安装维护问题。数字交叉连接技术的应用，使得易部署通信系统仅需要少量的设备即可实现网络搭建，且不像传统方式需要大量的空间用于各种配线架的安装维护。利用软件配置直观方便，减少了人员操作维护的工作量及难度。这对于空间有限，且经常需要撤收、根据任务更改配置的易部署通信系统而言非常有利；

3）解决内外网络远程传输问题。由于利用数字交叉连接技术在实现各种接口线路分配的同时，将多个独立线路复用到 E1、STM-1等接口线路中传输，而E1、STM-1等接口是SDH光传输网络中最基本的业务接口【6】。这就使得，经过数字交叉连接后，易部署通信系统能够利用 SDH光传输网络采用单一传输介质——野战光缆来实现远程传输。野战光缆具有重量轻、抗损毁能力强、通信距离远、布设方便的特点。另外SDH传输系统支持环形拓扑结构，这种拓扑结构既为系统内部通信业务的多向传输创造了条件，也缩短了实现多点互连时所需的光缆长度。如此一来，易部署通信系统传输网络就变得非常简单可靠，易于快速布设。

4 结束语

数字信号的复用解复用是数字交叉连接技术的基础，SDH传输技术是一种非常成熟的技术，已广泛应用于各种通信网络，数字交叉连接技术的应用使易部署通信系统各节点之间各种业务的互连互通能够共用传输网络，满足了易部署通信系统互连互通功能和快速搭建的需要，同时也为易部署指挥控制系统实现“一站式接入”及“远程不落地传输”创造了条件。实践证明，数字交叉连接技术是一种非常适合于在易部署通信系统中应用的技术。

[1]陶亚雄.数字通信原理与技术[M].北京: 电子工业出版社,2006.

[2]朱海涛.DXC数字交叉连接设备的应用[J].铁道通信信号,2006(6):55-56.

[3]王棨，冀为民,宋宁希,等.一种新型调度电路连接方式[J].电力系统通信，2006(7):64-67.

[4]周立宇,牟丹丹,于浩明.SDH设备在虚拟DDF中的应用[J].江苏通信,2010(1):65-67.

[5]徐伟,赵庆华.网络综合布线系统与施工技术[M].北京:国防工业出版社,2002.

[6]Ray Horak.通信系统与网络 [M].徐勇,等译.北京:电子工业出版社，2001.