生產(chǎn)通信系統(tǒng)綜述培訓(xùn)

通信系統(tǒng)主要內(nèi)容

SCADA系統(tǒng)

光纖通信系統(tǒng)

數(shù)字傳輸體制

SDH光傳輸系統(tǒng)

電話交換系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)

會議電視系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)簡介

概念SCADA系統(tǒng)（SupervisoryControlandDataAcquisition）即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)控與調(diào)度自動化系統(tǒng)，可在地理環(huán)境惡劣、位置偏遠(yuǎn)、無人值守的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及信號報(bào)警等功能，達(dá)到遙測、遙調(diào)、遙訊、遙控。

使用SCADA系統(tǒng)的必要性輸氣管道距離長，范圍廣，生產(chǎn)指揮難度大，尤其是采用了密閉輸送工藝，管道任意點(diǎn)的擾動都將迅速波及全線，為了保證管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行，相關(guān)設(shè)備必須及時作出正確反映。這往往是非人力所能及的，因此需要借助現(xiàn)代化的自動控制系統(tǒng)管理輸氣管道。使用SCADA系統(tǒng)可以確保輸氣管道的自動化，確保管線安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

SCADA系統(tǒng)的組成

現(xiàn)代油氣管道SCADA系統(tǒng)以4C（computer，control，communication，CRT）技術(shù)為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由調(diào)度控制中心網(wǎng)絡(luò)（DCC），站控系統(tǒng)（SCS）,以及通信系統(tǒng)（COMM）三部分構(gòu)成。管道SCADA系統(tǒng)的配置由遠(yuǎn)程終端裝置，控制中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件組成。（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)SCADA系統(tǒng)的主要功能是支持整個油氣管網(wǎng)的操作運(yùn)行。整個系統(tǒng)具有三層結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)、通信處理機(jī)和安裝在現(xiàn)場的遠(yuǎn)程終端裝置。（2）硬件配置：包括，SCADA主機(jī)、操作員工作站、SCADA打印機(jī)、通信處理機(jī)、SCADA通信服務(wù)設(shè)備、SCADA網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備等（3）軟件配置：包括操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件和管線應(yīng)用軟件。（4）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠允許以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的所有PC機(jī)完全并網(wǎng)，滿足冗余計(jì)算機(jī)、遙測和外部設(shè)備的所有要求。SCADA系統(tǒng)的雙網(wǎng)冗余營建方面是通過在SCADA服務(wù)器配置雙網(wǎng)卡，并安裝兩套交換機(jī)，組成兩套既可同時運(yùn)行，又可互為備份的局域網(wǎng)，以此實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心的雙網(wǎng)冗余。（5）網(wǎng)絡(luò)配置網(wǎng)絡(luò)配置：SCADAHOST和RTU的互聯(lián)方法。在SCADA系統(tǒng)中，常用的有星形網(wǎng)、多點(diǎn)網(wǎng)、分級網(wǎng)。星形網(wǎng)：主機(jī)和每個RTU單獨(dú)連接，適用于RTU較少的情況。多點(diǎn)網(wǎng)（總線形）：最常用HOSTRTURTURTURTU星形網(wǎng)HOSTRTURTURTURTURTURTU多點(diǎn)網(wǎng)分級網(wǎng)：大型SCADA系統(tǒng)中常用。HOSTRTURTURTURTURTU分級網(wǎng)區(qū)域集線器區(qū)域集線器典型的SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)川氣東送SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)前端接口單元FIU(Front-EndInterfaceUnit)，用來進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。如果中心站和下位機(jī)協(xié)議協(xié)議相同，則不需要FIU。川氣東送管道SCADA系統(tǒng)由1個主調(diào)度控制中心、1個備用調(diào)度控制中心、5個輸氣管理處監(jiān)視終端、24個站控系統(tǒng)SCS、20個遠(yuǎn)程終端裝置RTU構(gòu)成。中心監(jiān)控站又稱主站，是長輸管線SCADA系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行控制和日常管理，是系統(tǒng)的大腦。SCS站控系統(tǒng)站控系統(tǒng)是SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)方監(jiān)控站，是保證SCADA系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，分別設(shè)置分布在各地控制室內(nèi)，對輸氣站等進(jìn)行控制，主要由站控計(jì)算機(jī)和智能遠(yuǎn)程終端等設(shè)備組成。遠(yuǎn)程終端裝置RTURTU（RemoteTerminalUnit）又稱外圍站點(diǎn)，是采用微處理器或DSP的可獨(dú)立運(yùn)行的智能測控模塊，包含輸入/出模塊、有線/無線通訊設(shè)備

，用于采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理、指令執(zhí)行和傳感器的控制，是系統(tǒng)在基層的耳目、手腳。一般室外應(yīng)用，惡劣環(huán)境中，比如在一些無人值守的站，用于完成SCADA系統(tǒng)對遠(yuǎn)控閥室的數(shù)據(jù)的實(shí)時采集及遠(yuǎn)程開關(guān)控制，主要側(cè)重于通訊，執(zhí)行較為簡單的控制。SCADA系統(tǒng)的冗余配置模式調(diào)控中心和站場，均采用雙主機(jī)，雙以太網(wǎng)，雙控制器，所有關(guān)鍵設(shè)備具有很強(qiáng)的容錯能力。冗余配置工作模式為主從方式，主機(jī)工作時，從機(jī)處于熱備狀態(tài)，時刻監(jiān)視主機(jī)的工作狀態(tài)，并從主機(jī)獲取數(shù)據(jù)使從機(jī)與主機(jī)數(shù)據(jù)庫保持一致。當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時，從機(jī)自動變?yōu)橹鳈C(jī)工作，發(fā)生故障的主機(jī)恢復(fù)后變?yōu)閺臋C(jī)。SCADA系統(tǒng)的三級控制管道的控制設(shè)計(jì)分為三級，第一級：調(diào)度控制中心集中監(jiān)視與控制；第二級：站控制室的站控；第三級：設(shè)備的就地手動控制。在一般情況下，使用第一級控制，這是SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的控制級。當(dāng)通信出現(xiàn)故障或控制中心主計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時，可使用第二級控制，這是一種后備手段，當(dāng)發(fā)生緊急事故或設(shè)備檢修時，可使用第三級控制。通信傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要功能是將控制中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與站控系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)資源的共享及數(shù)據(jù)互傳，是系統(tǒng)的神經(jīng)。SCADA系統(tǒng)工作的有效性和可靠性，取決與調(diào)控中心和站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸情況。由于調(diào)控中心和站場之間距離都很遙遠(yuǎn)，為保證通信不被中斷，大多采用通信冗余技術(shù)，即采用一主一備雙通信信道。

SCADA系統(tǒng)中常用的通信傳輸方式SCADA系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)通信可簡單分為有線和無線兩大類。有線通信主要包括架設(shè)光纜、電纜或租用電信電話線、X.25、DDN、ADSL等，無線通信則包括超短波通信、擴(kuò)頻通信、衛(wèi)星通信、GSM短信/GPRS通信等。光纖通信傳輸速率高，通信容量大，傳輸寬帶寬，不受外界磁場干擾，可與管道同溝鋪設(shè)，現(xiàn)是長輸管道的最佳通信手段。PSTN電話網(wǎng)和GSM移動網(wǎng)PSTN電話網(wǎng)和GSM移動網(wǎng)技術(shù)成熟、投資較少、易于實(shí)施，但偏遠(yuǎn)、落后地區(qū)缺乏接入點(diǎn)，而且災(zāi)害等異常情況容易造成通信中斷，日積月累的運(yùn)營費(fèi)用極高；GSM網(wǎng)絡(luò)指的是：GSM網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、CDMA網(wǎng)絡(luò)。GPRS網(wǎng)絡(luò)和CDMA均采用IP通信技術(shù)，而GSM網(wǎng)絡(luò)則采用短信服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一個無線信道又可以由多個用戶共享，從而實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸。GPRS支持標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。GPRS具有全雙工運(yùn)作，間隙收發(fā)，永遠(yuǎn)在線，只有在收發(fā)數(shù)據(jù)才占用系統(tǒng)資源，計(jì)費(fèi)以數(shù)據(jù)傳輸量為準(zhǔn)。微波通信屬于地面無線通信。起步早，發(fā)展快，傳輸速率高，通信容量大，傳輸寬帶寬。但受地形條件限制。衛(wèi)星通信屬于空中無線通信。具有覆蓋面廣，通信質(zhì)量高，不受地形因素制約，設(shè)備體積小，投資少，建設(shè)周期短，建設(shè)費(fèi)用與通信距離無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，已被國內(nèi)外管道建設(shè)行家看好。VHF/UHF無線電臺傳輸距離較遠(yuǎn)，只需維護(hù)費(fèi)用而無運(yùn)營費(fèi)用，系統(tǒng)使用及站點(diǎn)擴(kuò)展很方便，尤其適用于大容量分散式SCADA系統(tǒng)，其性能價格比高。但必須向當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理部分申請相應(yīng)頻點(diǎn)才可使用。通信質(zhì)量受限于地理環(huán)境和氣候狀況，傳輸有效距離也有限。川氣東送通信系統(tǒng)采用光纜通信方式作為輸氣管線主用通信方式，采用租用電信公網(wǎng)方式作為站場備用通信方式，采用衛(wèi)星手提電話作為管線巡線搶修通信方式。光纖通信系統(tǒng)光纖通信簡介光纖通信是以光纖為傳輸媒質(zhì),以光信號為信息載體的通信方式。光纖通訊的載波頻率(5Hz～10MHz)為一般電通訊的1000～10000倍，故通訊容量約可增加1000～10000倍。光纖通信具有傳輸頻帶寬、通信容量大、損耗低、傳輸距離長、不受電磁干擾、無串音干擾，保密性好、體積小、重量輕、便于施工、原材料豐富，節(jié)約有色金屬，有利于環(huán)保、易碎不易接續(xù)等特點(diǎn)。光纖通信的所用的波長光纖通信所關(guān)注的波長范圍分別是中心波長為0.8μm、1.3μm、1.55μm的波段。（紅外波段，人眼不可見）光纖傳輸系統(tǒng)的演變第一代工作波長為0.8μm

，采用多模光纖。第二代工作波長為1.3μm

，采用單模光纖。第三代工作波長為1.55μm，采用單模光纖。第四代是引入光放大器。摻鉺光纖放大器增加了波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)的中繼距離。

光纖光發(fā)射器音頻到數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換器數(shù)字電信號到音頻轉(zhuǎn)換器光檢測器光纖通信應(yīng)用舉例

一次涂覆層套層一次涂覆層包層纖芯套層

纖芯

包層

光纖即為光導(dǎo)纖維，是一根非常細(xì)的柱狀玻璃波導(dǎo)。

光纖分為單模光纖(Single-Mode)和多模光纖（Multi一Mode）。（多模光纖）漸變折射率（多模光纖）階躍折射率（單模光纖）階躍折射率

單模、多模、階躍折射率、漸變折射率的比較多模光纖的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：纖芯直徑50μm～85μm

，容易將光功率注入光纖，可使用LED作為光源，不需要復(fù)雜的外圍電路。缺點(diǎn)：有模間色散，會導(dǎo)致信號模糊。每隔10km加一個中繼站。單模光纖的特點(diǎn)：直徑非常小，8μm～10μm

，只比光纖中傳輸?shù)牟ㄩL大幾倍。能有效消除色散。一般每隔40km加一個中繼站。(本次采用G.652型號）光纜:點(diǎn)對點(diǎn)光纖傳輸系統(tǒng)是通過光纜進(jìn)行連接。光纜可包含1根光纖(有時稱單纖)或2根光纖(有時稱雙纖)，甚至更多(48纖、1000纖)。（本次主干路選用24芯光纜，支路選用16芯光纜）光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)由三部分組成:由光源及其驅(qū)動電路組成的光發(fā)射機(jī)、包含光纖在內(nèi)并為其提供機(jī)械和環(huán)境保護(hù)的光纜、由光探測器及后續(xù)放大和信號恢復(fù)電路構(gòu)成的光接收機(jī)。

信源把原始信息轉(zhuǎn)換為原始電信號(基帶信號)；電發(fā)射機(jī)把基帶信號轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘?，最后輸入光發(fā)射機(jī)，由光載波進(jìn)行傳輸。光載波經(jīng)過光纖線路傳輸?shù)浇邮斩?，由光接收機(jī)把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再由電接收機(jī)恢復(fù)信源傳送來的信息。在整個通信系統(tǒng)中，在光發(fā)射機(jī)之前和光接收機(jī)之后的電信號段，光纖通信所用的技術(shù)和設(shè)備與電纜通信相同。不同的只是由光發(fā)射機(jī)、光纖線路和光接收機(jī)所組成的基本光纖傳輸系統(tǒng)代替了電纜傳輸系統(tǒng)。光端機(jī)包括光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，是光纖傳輸系統(tǒng)的重要部件。光發(fā)送機(jī)光發(fā)送機(jī)組成：半導(dǎo)體光源(核心)、驅(qū)動器和調(diào)制器。光發(fā)送機(jī)功能：

將待發(fā)送的電信號進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換,并將轉(zhuǎn)換出的光信號采用藕合技術(shù)最大限度的注入光纖中進(jìn)行傳輸。光發(fā)送機(jī)，用承載信息的數(shù)字電信號對光源進(jìn)行調(diào)制來實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的，受調(diào)制的光源特性參數(shù)有功率、幅度、頻率和相位。光纖線路組成------光纖、光纖接頭和光連接器。功能------把來自光發(fā)送機(jī)的光信號,以盡可能小的畸變和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。光纖連接的類型固定接續(xù)是永久性連接，一般用于光纖傳輸線路的兩段光纖的連接。(衰減為0.1～0.2dB)活動連接是可拆卸連接，通常用活動連接器在光纖與設(shè)備或儀表的尾纖之間連接。(衰減為0.5～1.0dB)

主要原因

示意圖

軸心錯位

端面間間隙過大

端面有傾斜形成折角

連接損耗產(chǎn)生的主要原因

主要原因

示意圖

端面不完整

光纖折射率不同

光纖芯徑不同

菲涅爾反射損耗

n1n2n1n2n3光接收機(jī)光接收機(jī)功能：將光纖傳來的光信號進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換,并對轉(zhuǎn)換出的電信號進(jìn)行放大和恢復(fù)。光信號在光纖中傳輸時不僅幅度會受到衰減，而且脈沖的波形也會被展寬。光接收機(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出由光纖傳輸、光載波所攜帶的信息。光接收機(jī)的輸出特性反映整個光纖通信系統(tǒng)的性能。光接收機(jī)組成由光電檢測器(核心)、放大器和相關(guān)電路組成。

光發(fā)送機(jī)光接收機(jī)電信號光纜光纜電信號

驅(qū)動電路

光源光中繼器光檢測器放大電路光中繼機(jī)功能：將經(jīng)過一段光纖線路傳輸后，產(chǎn)生了失真的光信號，進(jìn)行放大及再生后，送入下一段光纖中傳送從而可延長光信號傳輸距離。波分復(fù)用（WDM）

光纖通信系統(tǒng)最重要的發(fā)展就是波分復(fù)用（WDM），該技術(shù)的應(yīng)用可大大提高光纖通信的容量。（摻鉺光纖放大器的使用）用全波光纖將1300－1600nm波段中許多不同波長的光信號同時注入同一根光纖傳輸。在WDM系統(tǒng)N個波長攜帶的信息經(jīng)光復(fù)用器復(fù)用后送入單根光纖，在輸出端由光解復(fù)用器還原為各個波長。N個波長攜帶的信號復(fù)用進(jìn)入光纖光復(fù)用器各自獨(dú)立的光信號單根光纖數(shù)字傳輸體制為擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率，需要通過數(shù)字復(fù)用方式，將幾個低次群低速數(shù)字信號，合成為一路高速數(shù)字信號送到寬帶信道傳輸，然后在傳輸線路的收端，分離復(fù)合的數(shù)字信號。數(shù)字復(fù)用必須遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)，CCITT規(guī)定了兩種標(biāo)準(zhǔn)：準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH（PlesiochronousDigitalHierarchy）和同步數(shù)字系列SDH（SynchronousDigitalHierarchy)。SDH現(xiàn)已逐步取代PDH，成為新一代數(shù)字傳輸體制?；靖拍?/p>

模擬信號和數(shù)字信號模擬信號隨波形模擬信息的變化而變化，其特點(diǎn)是在時間和幅度取值上都連續(xù)。數(shù)字信號的特點(diǎn)是在時間和幅度取值上都離散。模／數(shù)變換（A／D變換）

模／數(shù)變換（A／D變換），具體包括抽樣、量化、編碼三步。抽樣——是把模擬信號在時間上離散化，變?yōu)槊}沖幅度調(diào)制（PAM）信號。量化——是把PAM信號在幅度上離散化，變?yōu)榱炕担ü灿蠳個量化值）。編碼——是用二進(jìn)碼來表示N個量化值，每個量化值編l位碼，則有N=2。l信源是把原始信息變換成原始電信號。信源編碼的功能是把模擬信號變換成數(shù)字信號，即完成模數(shù)變換的任務(wù)。信道是指傳輸信號的通道。數(shù)字通信可分為兩類通信方式：模擬通信和數(shù)字通信。模擬通信是以模擬信號的形式傳遞消息，采用頻分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信。數(shù)字通信是以數(shù)字信號的形式傳遞消息，采用時分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信。時分多路復(fù)用通信時分多路復(fù)用（即時分制）是利用各路信號在信道上，占有不同時間間隔的特征來分開各路信號的。每路所占有的時間間隔稱為時隙。時鐘同步是使收端的時鐘頻率與發(fā)端的時鐘頻率相同，即保證收發(fā)兩端每秒所傳輸?shù)男畔⒘肯嗤?。信息量的度量單位為“比特”（bit）。

時鐘同步保證收端正確識別每一位碼元，相當(dāng)于上圖中兩端旋轉(zhuǎn)開關(guān)的旋轉(zhuǎn)速度相同。數(shù)字傳輸方式數(shù)字信號在信道上的傳輸方式有基帶傳輸和頻帶傳輸兩種?；鶐鬏斨傅氖俏唇?jīng)調(diào)制變換的基帶數(shù)字信號直接在電纜信道上傳輸。頻帶傳輸是將基帶數(shù)字信號的頻帶搬移到無線等信道上再傳輸（數(shù)字信號的頻帶傳輸也包括對基帶數(shù)字信號進(jìn)行光調(diào)制后在光纖信道上傳輸）。頻帶傳輸系統(tǒng)主要包括數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)、數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)。數(shù)字復(fù)接為擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率，需要通過數(shù)字復(fù)用方式將幾個低次群低速數(shù)字信號，合成為一路高速數(shù)字信號送到寬帶信道傳輸，然后在傳輸線路的收端，分離復(fù)合的數(shù)字信號。數(shù)字復(fù)接是將幾個低次群在時間的空隙上迭加合成高次群。例如將四個一次群合成二次群，四個二次群合成三次群等。數(shù)字復(fù)接的方法數(shù)字復(fù)接的方法實(shí)際也就是數(shù)字復(fù)接同步的方法，有同步復(fù)接和異步復(fù)接兩種。異步復(fù)接是各低次群各自使用自己的時鐘，由于各低次群的時鐘頻率不一定相等，使得各低次群的數(shù)碼率不完全相同（這是不同步的），因而先要進(jìn)行碼速調(diào)整，使各低次群獲得同步，再復(fù)接。PDH大多采用異步復(fù)接。同步復(fù)接，是用一個高穩(wěn)定的主時鐘來控制被復(fù)接的幾個低次群，使這幾個低次群的數(shù)碼率統(tǒng)一在主時鐘的頻率上，可直接復(fù)接（復(fù)接前不必進(jìn)行碼速調(diào)整，但要進(jìn)行碼速變換）。同步復(fù)接方法的缺點(diǎn)，是一旦主時鐘發(fā)生故障時，相關(guān)的通信系統(tǒng)將全部中斷，所以它只限于局部地區(qū)使用。準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）

PDH

的弱點(diǎn)1.沒有全世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)2.沒有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范3.采用異步復(fù)用，復(fù)用結(jié)構(gòu)缺乏靈活性4.采用按位復(fù)接5.網(wǎng)絡(luò)管理能力不強(qiáng)6.數(shù)字通道設(shè)備利用率低同步數(shù)字體系SDH（SDH：SynchronousDigitalHierarchy

）SDH是一個將復(fù)接、線路傳輸、交叉連接及交換功能融為一體的，并由統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行管理的綜合業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)絡(luò).一步到位的同步復(fù)用方式：SDH采用了同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，各種不同等級的碼流在幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷內(nèi)的排列是有規(guī)律的，而凈負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)是同步的，因而只需利用軟件即可使高速信號一次直接分插出低速支路信號。

SDH網(wǎng)同步所謂網(wǎng)同步是使網(wǎng)中所有交換節(jié)點(diǎn)的時鐘頻率和相位保持一致，以便使網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點(diǎn)的全部數(shù)字流實(shí)現(xiàn)正確有效的交換。（否則會漏讀和重讀）SDH網(wǎng)同步通常采用主從同步方式。數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)主要由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器兩部分組成。同步數(shù)字體系SDH的速率STM-N信號是將基本模塊信號STM-1同步復(fù)用、字節(jié)間插的結(jié)果。目前SDH中N為1、4、16、64。川氣東送通信系統(tǒng)中主干線光通信系統(tǒng)選用MSTP/SDH2.5Gbit/s光傳輸設(shè)備，通信站共26座。支線選用MSTP/SDH622Mbit/s光通信站5座，RTU閥室共20座，安裝工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備進(jìn)行通信傳輸，組成光傳輸網(wǎng)絡(luò)。

等級STM-1STM-4STM-16STM-64

速率（Mb/s）155.520622.0802488.3209953.2806325210084032

含2M數(shù)量SDH幀結(jié)構(gòu)SDH的幀結(jié)構(gòu)是以字節(jié)為單位的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)同步數(shù)字復(fù)用、交叉連接和交換的功能，同時也使支路信號在一幀中均勻分布、有規(guī)律，以便接入和取出。SOH：段開銷AUPTR：管理單元指針POH：通道開銷T=125μs8000幀/秒虛容器STM-N×N×1140Mb/s34Mb/s×７×１×３C-12C-3C-4VC-12VC-3VC-4TU-12TU-3TUG-2TUG-3AUGAU-4×3容器支路單元管理單元支路單元組管理單元組同步傳送模式我國選用的是歐洲復(fù)用映射結(jié)構(gòu)。定位校準(zhǔn)復(fù)用2Mb/s映射我國采用的復(fù)用結(jié)構(gòu)容器：一種信息結(jié)構(gòu)，主要完成適配功能（速率調(diào)整）。虛容器：由標(biāo)準(zhǔn)容器來的數(shù)字流加上通道開銷后就構(gòu)成了虛容器（VC）。主要支持通道層連接。支路單元：為低階通道層與高階通道層提供適配功能，它由低階VC和支路指針（TUPTR）組成。管理單元：為高階通道層與復(fù)用段層提供適配功能，由高階VC和管理指針（AUPTR）組成。STM-N×N×1C-12VC-12VC-4TUG-2AUG-4AU-4TU-122Mb/s碼速調(diào)整LDPOHTUPTRAUPTR×３復(fù)用×7復(fù)用HDPOH×３復(fù)用×N復(fù)用TUG-3映射復(fù)用過程各種業(yè)務(wù)信號復(fù)用進(jìn)STM-N幀的過程都要經(jīng)歷映射(mapping)、定位（aligning）和復(fù)用（multiplexing）三個步驟。映射：將各種支路信號適配裝入相應(yīng)的虛容器VC的過程稱為映射。定位調(diào)整：指明低階VC/高階VC幀在TU/AU幀中的起始位置。復(fù)用：將多個支路單元（TU-12和TU-3）適配到高階VC-4，或把多個管理單元適配進(jìn)同步傳送模式（STM-N）的過程稱為復(fù)用。SDH的主要特點(diǎn)1.有全世界統(tǒng)一的數(shù)字信號速率和幀結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)2.同步復(fù)用

3.強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力4.有標(biāo)準(zhǔn)的光接口5.具有兼容性6.按字復(fù)用7.頻帶利用率不如傳統(tǒng)的PDH系統(tǒng)8.高速鏈路和交叉節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的重大故障，甚至造成全網(wǎng)癱瘓；SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)單元SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)單元有終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、再生中繼器（REG）和同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）等。SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)單元中最重要的兩個網(wǎng)絡(luò)單元是終端復(fù)用器和分插復(fù)用器。終端復(fù)用器（TM）終端復(fù)用器（TM）的主要任務(wù)是將低速支路信號納入STM-1幀結(jié)構(gòu)，并經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換成為STM-1光線路信號，其逆過程正好相反。分插復(fù)用器（ADM）分插復(fù)用器（ADM）將同步復(fù)用和數(shù)字交叉連接功能綜合于一體，具有靈活地分插任意支路信號的能力，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上有很大靈活性。另外，ADM也具有電/光轉(zhuǎn)換、光/電轉(zhuǎn)換功能。再生中繼器（REG）再生中繼器（REG）是光中繼器，其作用是將光纖長距離傳輸后，受到較大衰減及色散畸變的光脈沖信號，轉(zhuǎn)換成電信號或進(jìn)行放大、整形、再定時、再生為規(guī)劃的電脈沖信號，再調(diào)制光源變換為光脈沖信號送入光纖繼續(xù)傳輸，以延長通信距離。同步數(shù)字交叉連接設(shè)備（SDXC）數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）的主要作用是實(shí)現(xiàn)支路之間的交叉連接。

幾種基本網(wǎng)絡(luò)單元在SDH網(wǎng)中的連接方法

SDH光傳輸系統(tǒng)在SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，通常采用點(diǎn)對點(diǎn)鏈狀、星形、樹形、環(huán)形等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。鏈形網(wǎng)（點(diǎn)對點(diǎn)）：網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)一一相連，并且首尾開放，結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)。很多地區(qū)采用此種結(jié)構(gòu)來建立SDH網(wǎng)絡(luò)。TMADMADMTMREGTMADMADMTMREGADMTM樹形網(wǎng)：可視為鏈形網(wǎng)與星型網(wǎng)的結(jié)合。樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適合于廣播式業(yè)務(wù)，而不利于提供雙向通信業(yè)務(wù)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)仍在長途網(wǎng)中使用。環(huán)形網(wǎng)：所謂環(huán)形網(wǎng)，就是把線形網(wǎng)的首尾相接,從而使任何一點(diǎn)都不對外開放。環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)在SDH傳送網(wǎng)中應(yīng)用非常廣泛，因它具有自愈能力，使網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的生存性。ADMADMADMADM樞紐網(wǎng)（星形網(wǎng)）：網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)（樞紐）與其它個節(jié)點(diǎn)直接相連，而其它各點(diǎn)之間不再直接相連。優(yōu)點(diǎn)是除樞紐點(diǎn)外，所有節(jié)點(diǎn)都可配成終端；缺點(diǎn)是系統(tǒng)的可靠性能不高。TMDXCADMTMREGADMTMTMADMTMTM網(wǎng)狀網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)中的任何二個節(jié)點(diǎn)都能直接相連。它能為二點(diǎn)間的通信提供多種路由可選，因而網(wǎng)絡(luò)的可靠性高；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高。ADMADMADMADMSDH光接口、電接口光端機(jī)與光纖的連接點(diǎn)稱為光接口。光端機(jī)與數(shù)字設(shè)備的連接點(diǎn)稱為電接口。一個完整的光纖通信系統(tǒng)的具體組成如下圖。電話交換系統(tǒng)電話交換系統(tǒng)電話網(wǎng)目前主要有固定電話網(wǎng)、移動電話網(wǎng)和IP電話網(wǎng)。固定電話網(wǎng)即PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork)，采用電路交換方式，結(jié)點(diǎn)交換設(shè)備是數(shù)字程控交換機(jī)，另外還包括傳輸鏈路設(shè)備及終端設(shè)備，以及使全網(wǎng)協(xié)調(diào)工作的各種標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議。電話網(wǎng)的主要特點(diǎn)是采用電路交換網(wǎng)形式，傳輸實(shí)時電話業(yè)務(wù)較佳，具有服務(wù)質(zhì)量保證，64Kbit／s帶寬恒定，呼叫成本基于距離和時間，傳輸成本和交換成本較高。目前電話網(wǎng)到戶主要是用雙絞線，通過交換機(jī)與骨干網(wǎng)相連，傳輸方式逐步向光纖到戶發(fā)展，傳輸協(xié)議從PDH到SDH、到非同步傳送模式(ATM)系統(tǒng)、到使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議發(fā)展。程控?cái)?shù)字交換機(jī)交換機(jī)的基本功能電話交換機(jī)的任務(wù)是完成任意兩個電話用戶之間的通話接續(xù)。交換機(jī)的組成包括通話的話路系統(tǒng)和連接話路的控制系統(tǒng)。話路系統(tǒng)包括用戶電路、交換網(wǎng)絡(luò)、出入中繼器、繩路及具有監(jiān)視功能的信號設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)包括譯碼、忙閑測試、路由選擇、鏈路選試、驅(qū)動控制、計(jì)費(fèi)等設(shè)備。程控?cái)?shù)字交換原理川氣東送電話交換系統(tǒng)調(diào)控中心站場及管理處本地電話網(wǎng)中接入用戶交換機(jī)程控?cái)?shù)字交換機(jī)的接口IP電話概念I(lǐng)P電話又稱為網(wǎng)絡(luò)電話（Internet電話），或VoIP（VoiceoverIP），IP電話一種利用Internet或者基于其它IP網(wǎng)絡(luò)作為傳輸載體，實(shí)現(xiàn)普通電話與普通電話、PC與PC、PC與普通電話之間語音通信的技術(shù)。語音和數(shù)據(jù)的綜合可大量節(jié)省通信的開銷，使得用戶承受的通信費(fèi)用大大減少。IP電話采用的是分組交換技術(shù)和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，無論是實(shí)時的語音傳送，還是非實(shí)時的數(shù)據(jù)文件傳送，在IP網(wǎng)絡(luò)層通通都成為IP網(wǎng)上的IP數(shù)據(jù)包。因此要把語音信號量化后進(jìn)行編碼、壓縮、打包（分組），使其變?yōu)閿?shù)據(jù)流，傳送到對方后再進(jìn)行反變換，最終還原為語音信號。IP語音通信技術(shù)的主要特點(diǎn)1.采用TCP/IP協(xié)議的分組交換采用“存儲一轉(zhuǎn)發(fā)”的方式，但不以報(bào)文為單位，而是以許多比較短的、被格式化的分組進(jìn)行交換和傳輸，使穿過交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的時間很短。解決了電路交換不利于實(shí)現(xiàn)不同類型的數(shù)據(jù)終端設(shè)備的互聯(lián)問題，同時也克服了報(bào)文交換信息傳輸延時太大，無法滿足實(shí)時性的要求。2.IP分組網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時性和安全性比電路交換網(wǎng)差。3.傳輸?shù)恼Z音必須進(jìn)行壓縮編碼語音通信的數(shù)據(jù)量較大，并有實(shí)時性的要求。而目前的因特網(wǎng)不能滿足實(shí)時語音通信要求，在和目的點(diǎn)間沒有一條帶寬能夠得到保證的傳輸通道。解決途徑：將語音信息壓縮到較小的帶寬內(nèi)傳輸。電路交換電話的帶寬為64kbit/s，而采用壓縮技術(shù)的語音傳輸一般只需6～8kbit/s甚至更低。IP語音通信的接入技術(shù)因特網(wǎng)語音接入終端主要有三種:PC機(jī)聯(lián)網(wǎng)接入方式、網(wǎng)關(guān)接入方式和以太電話直接接入方式。PC機(jī)聯(lián)網(wǎng)接入方式PC機(jī)聯(lián)網(wǎng)接入方式是在用戶聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)上配置一個聲片、話筒、揚(yáng)聲器和語音處理軟件。網(wǎng)關(guān)接入方式網(wǎng)關(guān)接入方式是在用戶局端設(shè)立所謂IP電話網(wǎng)關(guān)，用戶端只需使用普通電話機(jī)，就可通過因特網(wǎng)進(jìn)行語音的發(fā)送、接收和傳輸。以太電話接入方式以太電話接入方式是將以太電話連接在局域網(wǎng)中，通過局域網(wǎng)連接因特網(wǎng)?？傊?，VoIP技術(shù)的沖擊是近幾年來影響最大的一次。不僅僅改變了語音業(yè)務(wù)的承載和傳輸技術(shù)，還極大沖擊了運(yùn)營商的商業(yè)模式。而且，VoIP技術(shù)使成本大幅度下降，實(shí)現(xiàn)手段變得簡單容易，改變了只有大型運(yùn)營商才有能力經(jīng)營語音業(yè)務(wù)的神話。IP電話應(yīng)用舉例視頻監(jiān)控系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了不同程度的“四遙(遙測、遙信、遙控、遙調(diào))”功能。然而SCADA系統(tǒng)只能獲取遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)，不能直觀地反映現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，因此需要在傳統(tǒng)“四遙”功能基礎(chǔ)之上，增加第五遙——遙視功能，該項(xiàng)功能由視頻監(jiān)控系統(tǒng)完成。24座輸氣站場20座RTU閥室管道分公司調(diào)控中心5個輸氣管理處視頻監(jiān)控系統(tǒng)的概念視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種先進(jìn)的、防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。通過遙控?cái)z像機(jī)及其輔助設(shè)備(鏡頭、云臺等)直接觀看被監(jiān)視場所的一切情況；可以把被監(jiān)視場所的圖像、聲音內(nèi)容同時傳送到監(jiān)控中心，使被監(jiān)控場所的情況一目了然。同時還可把被監(jiān)視場所的圖像及聲音全部或部分地記錄下來，這樣就為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據(jù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)由于一般的視頻監(jiān)控系統(tǒng)自成體系，且大都采用閉路結(jié)構(gòu)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)又被稱為閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）。此系統(tǒng)主要針對視頻信號、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與控制，對音頻信號的處理與控制相對較少，且對圖像的質(zhì)量要求相對高于廣播電視；

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要由前端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)、后端設(shè)備三部分組成。前端設(shè)備主要由攝像機(jī)、云臺及輔助設(shè)備構(gòu)成。后端設(shè)備分為中心控制設(shè)備和分控制設(shè)備。前、后端設(shè)備通過多種形式的傳輸系統(tǒng)連接。目前遠(yuǎn)距離傳輸視頻信號的幾種技術(shù):點(diǎn)對點(diǎn)光端機(jī)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、SDH技術(shù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分類按其結(jié)構(gòu)與控制特點(diǎn)分傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)（基于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)）基于廣域網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)為遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控，它以流媒體傳輸模式由以太網(wǎng)絡(luò)、SDH和HFC等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多媒體數(shù)字信號傳輸。典型視頻監(jiān)控系統(tǒng)多媒體監(jiān)控系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)基于光傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)會議電視系統(tǒng)概念會議電視也叫視頻會議系統(tǒng)(VideoConference)，以視頻為主的交互式多媒體通信，指兩個或兩個以上不同地方的個人或群體通過傳輸線路及多媒體設(shè)備，將聲音、影像及文件資料等互傳，達(dá)到及時且互動的溝通，使與會各方如同置身于同一地點(diǎn)進(jìn)行面對面的交流。（順風(fēng)耳、千里眼）會議電視系統(tǒng)種類根據(jù)使用的傳輸介質(zhì)分基于通用電話網(wǎng)(POTS)的視頻會議系統(tǒng)基于局域網(wǎng)(LAN)的視頻會議系統(tǒng)基于綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)的視頻會議系統(tǒng)基于異步傳輸網(wǎng)(ATM)的視頻會議系統(tǒng)基于因特網(wǎng)(Internet)的視頻會議系統(tǒng)基于衛(wèi)星通信的視頻會議系統(tǒng)。專網(wǎng)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)型：運(yùn)行在128～384Kb/s的速率下，提供中等質(zhì)量服務(wù)，可召開點(diǎn)對點(diǎn)的視頻會議。

ISDN型：采用H.320協(xié)議，用于基于電路交換的帶寬64Kb/s～2Mb/s的窄帶ISDN等網(wǎng)絡(luò)。LAN/WAN型：采用H.323協(xié)議，運(yùn)行在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上，可提供15～20幀/s的CIF或QCIF圖象。局域網(wǎng)一般用于一個公司或組織內(nèi)部。Internet型：Internet是使用分組交換的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，己成為主流多媒體通信網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)運(yùn)行終端分桌面型視頻會議系統(tǒng)：在普