RS系列串口在PTN架构上的实现

　　分组传送网PTN由于具有高性能和高性价比的优点，已广泛应用于电力通信。传统PTN 架构没有对RS系列串口的支持。为了满足电力通信对RS串口的需求，采用在PTN架构上二次开发的方法，做了实地化业务部署实验，获得了业务系统要求达到的效果，得到RS系列串口能够在PTN架构上实现的结论，在电力通信领域使用分组设备承载RS串口数据，具有创新意义。

　　0 引言

　　分组传送网（PTN）是基于分组交换的、面向连接的多业务传送技术，不仅能承载电信级以太网业务，而且还可支持承载TDM、ATM和IP业务，满足网络高可靠性、完善的OAM、网络扩展性、严格QoS等传送网属性，是组建电力通信网的较好技术。 PTN 技术对于以太网业务天然支持，为保持对TDM业务的兼容性，采用MPLS-TP技术，对E1接口的业务进行仿真。但电力通信中仍存在其他低速接口，如RS 232/485/422标准的串行接口仍在很多信息系统中运行。为了提高传输系统的兼容性，希望能够通过在PTN架构基础上加以改进，进行二次开发，增加串行业务接口的支持。

　　1 PTN 分组传送网

　　1.1 PTN技术架构

　　PTN 设备由传送平面模块、控制平面模块、管理平面模块和DCN（Data Communication Network，数据通信网）处理模块组成，其中数据平面包括QoS、交换、OAM、保护、同步（可选）等模块，控制平面包括信令和资源管理等模块，数据平面和控制平面采用UNI和NNI接口与其他设备相连，管理平面还可采用管理接口与其他设备相连。PTN设备系统架构如图1所示。

　　1.2 MPLS-TP

　　MPLS-TP是MPLS（多协议标签交换）的一个子集，去掉了无连接基于IP 的转发，增加端到端的OAM 功能。PTN架构使用MPLS-TP协议来构建业务隧道，类似于MPLS BGP/VPN的实现方式。MPLS-TP与IP/MPLS的区别在于PTN架构其LSP的建立是基于静态配置，而不是使用LDP协议自动建立，强调了虚拟通道的可靠性。

　　1.3 PWE3

　　PWE3是边缘到边缘的伪线仿真，指在PTN中尽可能真实地模仿ATM、帧中继、低速TDM 电路和SONET等业务的基本行为和特征的一种二层业务承载技术。

　　PWE3是PTN承载E1等低速TDM业务的关键。PTN首先通过MPLS-TP建立LSP管道，然后利用PWE3来仿真提供低速接口。

　　1.4 QoS

　　QoS（Quality of Service）服务质量，是用于分组网络的一种流量调节机制。MPLS-TP提供有连接的LSP管道，通过QoS为管道分配柔性带宽，保证在各管道有数据的情况下具有承诺的带宽使用，在管道空闲的时候又可以为其他管道让出流量空间，极大地提高数据利用率。

　　1.5 OAM

　　网络的管理工作划分为3 大类：操作（Operation）、管理（Administration）、维护（Maintenance），简称OAM.

　　PTN 与传统IP 网络的最大区别在于OAM 的要求上。

　　PTN 技术架构提供了丰富的OAM 手段，将故障检测水平提高到电信级别。

　　2 RS 串行接口

　　RS系列串行接口是传统的低速通信接口，由美国电子工业协会（EIA）制定，主要在用的有三种，分别是RS232-C、RS 485和RS 422.

　　RS 232 接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通信的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。由于RS 232 接口标准出现较早，信号电平值较高易损坏接口电路的芯片、传输速率较低、抗噪声干扰性弱、传输距离有限等不足之处，因此后来又发展出RS 485、RS 422等接口。

　　RS 422接口在RS 232后推出，RS 422定义为全双工的，一般采用4~5根通信线（区别在是否有地线），一个驱动器可以驱动最多10个接收器（即接收器为1/10单位负载），通信距离与通信速率有关系，一般距离短时可以使用高速率进行通信，速率低时可以进行较远距离通信，一般可达数百上千米。

　　RS 485接口在RS 422后推出，绝大部分继承了RS 422，主要的差别是RS 485 可以是半双工的，而且一个驱动器的驱动能力至少可以驱动32个接收器（即接收器为1 32 单位负载），当使用阻抗更高的接收器时可以驱动更多的接收器。全双工RS 485的驱动/接收器对一定可以用在RS 422网络。

　　RS系列串行接口在各类电力自动化系统中都有应用，主要用于各种终端（表计、采集装置、通信装置等）的本地、短距信号通信。RS串行接口信号采用电平传输数字信号，信号可靠，成本低，适应性广，在当时对以脉冲模拟信号为主的通信方式是一种巨大改进，得到了广泛应用。随着信息量不断增大，RS串行接口容量低、传输距离短的弊端显现，有些逐渐被高速标准接口所取代，但现有信息系统中仍存在RS接口。随着通信系统的升级，很多通信设备已不再直接提供低速RS接口，需要转换设备来转接，大大增加了成本和管理难度。因此，在新技术的基础上是否能够兼容RS串行接口，成本如何，以及如何实现，成为眼前的一个课题。

　　3 技术方案

　　RS系列串口在PTN架构上的实现选用南瑞集团的SPTN产品设计方案为基础进行改造。该方案的产品设计采用模块化设计，便于扩展。并且在PTN基本技术规格方面符合国家和国际标准，并通过型式试验和工信部入网测试，是一个稳定可靠的基础方案。如图2所示。