RS系列串口在PTN架構上的實現(xiàn)

　　RS 232 接口是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通信的標準。它的全名是“數(shù)據終端設備（DTE）和數(shù)據通信設備（DCE）之間串行二進制數(shù)據交換接口技術標準”.由于RS 232 接口標準出現(xiàn)較早，信號電平值較高易損壞接口電路的芯片、傳輸速率較低、抗噪聲干擾性弱、傳輸距離有限等不足之處，因此后來又發(fā)展出RS 485、RS 422等接口。

　　RS 422接口在RS 232后推出，RS 422定義為全雙工的，一般采用4~5根通信線（區(qū)別在是否有地線），一個驅動器可以驅動最多10個接收器（即接收器為1/10單位負載），通信距離與通信速率有關系，一般距離短時可以使用高速率進行通信，速率低時可以進行較遠距離通信，一般可達數(shù)百上千米。

　　RS 485接口在RS 422后推出，絕大部分繼承了RS 422,主要的差別是RS 485 可以是半雙工的，而且一個驅動器的驅動能力至少可以驅動32個接收器（即接收器為1 32 單位負載），當使用阻抗更高的接收器時可以驅動更多的接收器。全雙工RS 485的驅動/接收器對一定可以用在RS 422網絡。

　　RS系列串行接口在各類電力自動化系統(tǒng)中都有應用，主要用于各種終端（表計、采集裝置、通信裝置等）的本地、短距信號通信。RS串行接口信號采用電平傳輸數(shù)字信號，信號可靠，成本低，適應性廣，在當時對以脈沖模擬信號為主的通信方式是一種巨大改進，得到了廣泛應用。隨著信息量不斷增大，RS串行接口容量低、傳輸距離短的弊端顯現(xiàn)，有些逐漸被高速標準接口所取代，但現(xiàn)有信息系統(tǒng)中仍存在RS接口。隨著通信系統(tǒng)的升級，很多通信設備已不再直接提供低速RS接口，需要轉換設備來轉接，大大增加了成本和管理難度。因此，在新技術的基礎上是否能夠兼容RS串行接口，成本如何，以及如何實現(xiàn)，成為眼前的一個課題。

　　3 技術方案

　　RS系列串口在PTN架構上的實現(xiàn)選用南瑞集團的SPTN產品設計方案為基礎進行改造。該方案的產品設計采用模塊化設計，便于擴展。并且在PTN基本技術規(guī)格方面符合國家和國際標準，并通過型式試驗和工信部入網測試，是一個穩(wěn)定可靠的基礎方案。如圖2所示。

　　3.1 總體設計方案

　　在PTN 上實現(xiàn)RS 串口的功能，可以采用修改PWE3協(xié)議，為RS串口開發(fā)一套功能模板，將RS協(xié)議的相關參數(shù)進行預設，來增加對RS 串口的支持，稱為RSover MPLS,如圖3（a）所示。但這種方式將無法遵循國家國際標準，不具有通用性，改變了原產品的功能結構，因此不宜采用。

　　在不改動原始協(xié)議的情況下，只能采用先使用PWE3中認可的某種協(xié)議，再硬件轉換為RS協(xié)議的方式。因為RS協(xié)議速率低，為減少帶寬浪費，所以選用幾種仿真通信協(xié)議中速率最低的E1協(xié)議來承載，稱為RS over E1方案，如圖3（b）所示。此方案原理同在PTN 設備外加掛E1-RS 協(xié)議轉換器，但其管理和控制均由PTN 統(tǒng)一管理。

　　3.2 硬件設計

　　基礎設備SPTN 8500采用模塊化設計，由于是分組核心，因此設計結構相較SDH 等通信設備而言更類似于路由器，包含子架（提供背板總線），電源主控一體板和各種接口的業(yè)務板三部分，因此本次開發(fā)可以不對原設計進行改動，僅開發(fā)一種新的業(yè)務板卡即可。欲開發(fā)的RS串行接口業(yè)務板可以E1接口業(yè)務板為基礎，增加轉換電路，并將對外E1接口改為RS接口，采用RJ 45型物理接口規(guī)格。

　　3.3 協(xié)議切換

　　RS 232/485/422協(xié)議本質類似，只是接口電路略有不同，可通過在板卡上將該接口電路獨立出來，通過更換子電路板來完成協(xié)議間的切換。其中RS 485可通過RS422接口電路并線完成，而RS 232的電平與RS 485/422不同，不便于統(tǒng)一設計。最終設計為RS 232和RS 422兩種子電路板，插接在RS接口板上。RS 422子電路板上設置并接跳線，可切換為RS 485協(xié)議。

　　3.4 業(yè)務模型

　　PTN之上承載的業(yè)務分為E-Line、E-LAN和E-Tree三種業(yè)務模型，分別對應于p2p、mp2mp 和p2mp 三種拓撲模型。雖然RS 484/422是p2mp模型，但RS 232僅可工作在p2p模式。且由于RS業(yè)務是承載于E1通道之上，因此必須采用E-Line模型。

　　3.5 尋址方式

　　對于RS通信而言，其有自己的地址查找方式，這里關注在PTN內部對每個RS通道的尋址方式。有兩種方案。一是LSP法，如圖4（a）所示，每個E1口在仿真時可手工配置一條LSP來對應，這樣每個E1口僅能包含1個RS串口。E1的速率是2.048 Mb/s,而RS在異步模式下最高也僅能達到115 Kb/s,帶寬利用率僅為5.6%,如果希望提高帶寬的利用率，即在一個E1仿真通道中實現(xiàn)多個RS通道，那么僅采用LSP就難以區(qū)分，必須再設計一套在E1通道中為各RS尋址的方案，如使用IP地址標識同一E1下不同的RS通道，稱之為IP法，如圖4（b）所示。IP法可以提高帶寬的利用率，但使PTN結構層次更加復雜，加大了配置和管理的難度，并且由于增加一層IP報頭封裝，影響轉發(fā)效率。經過分析，認為RS接口數(shù)量不多，而且RS 485/422還可以在設備外先行進行并線匯接，進一步減少接口需求數(shù)量，因此宜采用LSP尋址方案。