中海油渤海通訊公司 斯江平 張武健
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，海洋石油通信由過去的短波摩爾斯電報(bào)到今天的衛(wèi)星通信，發(fā)生了根本性的變化。海洋石油的巨大發(fā)展為渤海通訊起到了很大的推動(dòng)作用。渤海通訊公司最近幾年一直在探索一種適應(yīng)海洋石油特點(diǎn)的，充分利用先進(jìn)技術(shù)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，為海洋石油作業(yè)保駕護(hù)航。在DCU及衛(wèi)星MODEM方式和路由器/復(fù)用器方式上做了大量的模擬及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并取得了滿意的使用結(jié)果，即從以前用話音信道傳數(shù)據(jù)改變?yōu)橛脭?shù)據(jù)信道來傳話音的新模式。這是海洋通信的又一次重大變革，它應(yīng)用了較先進(jìn)的語音壓縮、傳輸鏈路帶寬動(dòng)態(tài)分配、數(shù)據(jù)插縫以及擴(kuò)頻技術(shù)等。
一、兩種DCU傳輸方式的比較
第一種方式，在現(xiàn)有的VASAT系統(tǒng)中采用DCU的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，工作頻率、帶寬及多址方式等統(tǒng)一由網(wǎng)控中心設(shè)置，速率最高為同步64kbit/s，異步19.2kbit/s。工作頻率采用預(yù)分配方式。64kbit/s的數(shù)據(jù)采用FEC的1/2編碼，QPSK調(diào)制。一路64kbit/s 同步數(shù)據(jù)占64×2÷2×1.35=86.4kbit/s，取2.5kHz倍數(shù)為90×2=180kHz帶寬。19.2kbit/s 需60kHz帶寬。在該模式中，全部運(yùn)行和參數(shù)設(shè)置由網(wǎng)控中心完成。
采用DCU的方式進(jìn)行話音傳輸時(shí)，目前話音傳輸采用ADPCM壓縮編碼方式，F(xiàn)EC的3/4糾錯(cuò)編碼，DAMA分配方式、QPSK調(diào)制和SCPC發(fā)送。話音占用頻帶一般為0.3～3.4kHz。根據(jù)抽樣定理，采樣頻率為8kHz，ADPCM編碼每個(gè)采樣點(diǎn)為4bit/s，因此每路話音要8×4=32kbit/s 的數(shù)據(jù)速率才能保證話音質(zhì)量，占用帶寬為32×4÷3÷2×1.25=26.67，取2.5kHz 的倍數(shù)為30kHz×2=60kHz（收發(fā)）。也就是說傳輸一路64kbit/s 和一路話音就目前的方式需180+60=240kHz帶寬，4塊CU板，兩個(gè)路由器。
另一種方式，使用MODEM結(jié)合路由器/復(fù)用器于中頻直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，獨(dú)立于VSAT網(wǎng)，不受網(wǎng)控中心控制，但共用變頻器、RF功放及天線。傳輸速率可設(shè)置很高如2Mbit/s、8Mbit/s或更高。傳輸一路話音占用8kHz～4.8kHz帶寬，因此同樣傳輸一路64kbit/s 和一路話音占用帶寬<180+16=196kHz（該種方式可以進(jìn)行數(shù)話同傳），需兩個(gè)MODEM和兩個(gè)路由器或復(fù)用器。
表一：兩種方式傳輸64 kbit/s和6路話音的比較：
工作方式 帶寬占用 CU板數(shù)量 MODEM數(shù)量 路由器/復(fù)用器數(shù)量 功放功率 系統(tǒng)崩潰后恢復(fù)時(shí)間 價(jià)格
DCU方式 180+360=540kHz 14 0 2 一般 大約30分鐘 高
MODEM方式 180+96=276kHz 0 2 2 較少 大約1分鐘 一般
以上兩種比較可看出第二種MODEM方式較好，特別是當(dāng)傳輸多路話音時(shí)。目前，在我們的應(yīng)用中較多采用的就是第二種方式。
二、ACT復(fù)用設(shè)備在海上作業(yè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
1．ACT 復(fù)用器的話音處理技術(shù)
NetPerformer(ACT系列產(chǎn)品SDM-9500,SDM-9350,SDM-9400,SDM-8300/8200的總稱)通過模擬或數(shù)字話音/傳真信道提供長(zhǎng)途話音質(zhì)量話音服務(wù)。模擬話音/傳真信道是利用獨(dú)立NetPerformer 產(chǎn)品提供綜合的數(shù)據(jù)和話音，還可以安裝模擬話音/傳真的擴(kuò)展模塊產(chǎn)品，用以擴(kuò)展信道。數(shù)字話音/傳真信道是用NetPerformer產(chǎn)品安裝數(shù)字接口的模塊（TIC或EIC擴(kuò)展卡）包括區(qū)域單元。物理連接的話音/傳真信道是在1個(gè)或6個(gè)信道的DVC-06卡上安裝的。
（1）話音壓縮算法。NetPerformer 的話音/傳真壓縮是非常有優(yōu)勢(shì)的，它有一個(gè)state-of-the-art數(shù)字信號(hào)處理器，可以提供ACELP壓縮算法到8 kbit/s and 4.8 kbit/s。其他壓縮方法如ACELP舒適音（ACELP-CN）、脈沖編碼調(diào)制（PCM）、適應(yīng)微分脈沖碼（ADPCM）和適應(yīng)轉(zhuǎn)換譯碼（ATC）都可用到NetPerformers的模型。話音壓縮可改善通信量并提供更多載波帶寬的數(shù)字或模擬話音/傳真信道，另外壓縮有助于保護(hù)從源頭到目的地的話音質(zhì)量。
（2）PCM 技術(shù)。PCM脈沖調(diào)制是對(duì)話音數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣量化編碼，采樣的標(biāo)準(zhǔn)是8 bit/s 。它將模擬話音信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的編碼格式。這個(gè)PCM方法是最先定義的CCITT/ITU標(biāo)G.711。它提供基本的脈沖調(diào)制編碼和64kbit/s的傳輸速度。標(biāo)準(zhǔn)G.721定義了一個(gè)32kbit/s的自適應(yīng)編碼ADPCM（自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制），適用于測(cè)量振幅采樣標(biāo)準(zhǔn)，此方法量化了不同振幅和預(yù)先定好值，并且使用了一個(gè)適應(yīng)過濾器。
（3）ACELP 數(shù)字信號(hào)編解碼器。NetPerformer 使用了ACELP話音壓縮算法，是一種較高通信量和話音質(zhì)量編譯碼方法。ACELP是提供長(zhǎng)途話音質(zhì)量的全雙工編譯碼方法，它提供維持在8kbit/s 或4.8kbit/s的高質(zhì)量話音。ACELP編譯碼是理想的多路復(fù)用技術(shù)，能處理DTMF編譯碼并能在高通信量的網(wǎng)絡(luò)上提供低成本高話音質(zhì)量的解決方案。ACELP 舒適音版本也同樣提供“壞的/丟失包”的插補(bǔ)方法。一個(gè)數(shù)據(jù)包允許2倍和3倍緩沖區(qū)和最佳的間斷話音。
（4）調(diào)制解調(diào)器中繼。NetPerformer 話音/傳真信道是用一MODEM將格式化了的數(shù)據(jù)傳到其他MODEM上，MODEM的中繼功能包含在ACELP運(yùn)算法則中。從話音轉(zhuǎn)換到傳真是自動(dòng)的。連接速率可以是標(biāo)準(zhǔn)的4.8kbit/s到14.4kbit/s。
（5）ACELP 壓縮/解壓縮程序。話音輸入是一個(gè)模擬話音格式，NetPerformer將這個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為一個(gè)64 kbit/s數(shù)字流的PCM格式。DSP將這些數(shù)據(jù)分割成24 ms的信元，DSP將分析這些話音的頻譜，使用ACELP算法壓縮到8 bit/s或4.8 kbit/s。提供的比率是8：1或 13：1。NetPerformer 按照優(yōu)先級(jí)從不同的數(shù)據(jù)源同時(shí)壓縮話音信元。在遠(yuǎn)端站的加工是翻轉(zhuǎn)過來的，遠(yuǎn)端站信道的DSP接收到經(jīng)過壓縮話音后將它解壓縮成一個(gè)64 kbit/s 的PCM數(shù)據(jù)流。如果需要輸出一個(gè)模擬的話音，它將PCM轉(zhuǎn)成流模擬格式并發(fā)送到一個(gè)模擬設(shè)備上。
（6）傳真解調(diào)。當(dāng)NetPerformer DSP檢測(cè)到一個(gè)傳真時(shí)將停止壓縮這個(gè)話音流并開始解調(diào)這個(gè)傳真流，解調(diào)傳真信號(hào)在HDSL鏈路上是14.4 kbit/s速率以下。NetPerformer 在HDLC上從不同的來源和優(yōu)先級(jí)來組織FAX信元，在混合通訊量中傳輸?shù)竭h(yuǎn)端站使用信元中繼技術(shù)，在遠(yuǎn)端站的末端處理過程相反。遠(yuǎn)端站信道接收到HDLC/fax 信元將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字的傳真信號(hào)，將音頻信號(hào)從64 kbit/s轉(zhuǎn)換到14.4 kbit/s或更低的數(shù)據(jù)流。傳真解調(diào)需要一定的帶寬，組合分裂的信元將更有效的減少時(shí)延。
（7）可變長(zhǎng)比特。ACELP 壓縮算法提供8 kbit/s或4.8 kbit/s的話音輸出。盡管這樣，NetPerformer可以以低的比特速率傳輸話音流，在剛發(fā)信號(hào)和DTMF音頻傳輸時(shí)或靜默周期發(fā)生時(shí)，它是自動(dòng)減少的。
�。�8）回波抵消�；夭ǖ窒墓ぷ髂康氖窍h(yuǎn)端回送的回聲，ACT的回波抵消是自動(dòng)加載的。信道誤碼率高不僅會(huì)造成話音的中斷，而且會(huì)造成回波抵消工作不一致。與此同時(shí)，從本地復(fù)用器的話音板到本地的電話之間的電路長(zhǎng)度也會(huì)影響回波抵消。當(dāng)話音在這條電路傳輸?shù)臅r(shí)間超過12毫秒時(shí)，ACT的話音板將不能正常的檢測(cè)到回聲，那么將不能消除這些回聲。
2. 基于ACT復(fù)用器所開展業(yè)務(wù)
（1）通過代理服務(wù)器訪問Internet。通過代理服務(wù)器訪問Internet是企業(yè)、部門用戶訪問Internet的常用方法，通過路由器將局域網(wǎng)和Internet互聯(lián)，然后在代理服務(wù)器上進(jìn)行訪問控制的限制。在代理服務(wù)器上還可以監(jiān)視用戶對(duì)Internet的訪問，統(tǒng)計(jì)訪問時(shí)間和訪問站點(diǎn)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶訪問Internet的管理。
�。�2）平臺(tái)和陸地間的FTP文件傳輸。為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)和陸地間的FTP文件傳輸，我們?cè)陉懙鼐W(wǎng)絡(luò)機(jī)房配置了1臺(tái)文件傳輸服務(wù)器即FTP Server。平臺(tái)局域網(wǎng)用戶可以通過基于DOS或GUI（圖形界面）的FTP客戶端程序，上傳或下載數(shù)據(jù)。生產(chǎn)部門的數(shù)據(jù)庫管理人員也可以訪問該FTP Server，并上傳或下載數(shù)據(jù)。
（3）Lotus Notes Mail在海上作業(yè)平臺(tái)的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)海上作業(yè)平臺(tái)和陸地端的E-mail聯(lián)系，我們?yōu)槊總�(gè)海上作業(yè)平臺(tái)注冊(cè)了1到2個(gè)Lotus Notes E-Mail帳戶，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了海上作業(yè)臺(tái)和Internet上的E-Mail通信。海上作業(yè)平臺(tái)E-Mail客戶端主要采用Microsoft Outlook Express,采用客戶端有如下方面的優(yōu)點(diǎn)：配置使用簡(jiǎn)單、運(yùn)行速度快以及程序?qū)ο到y(tǒng)資源要求低等。
（4）復(fù)用設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理
A．終端方式：管理人員通過標(biāo)準(zhǔn)終端的串口連接到ACT設(shè)備的Console口上進(jìn)行管理，通過索引菜單用戶可方便的對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理，無須熟悉各式指令，維護(hù)人可通過撥號(hào)方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，這樣可減輕維護(hù)人員的負(fù)擔(dān)。B．Telnet：當(dāng)設(shè)備成功的互連后，可為每臺(tái)設(shè)備設(shè)置IP地址，管理中心通過以太網(wǎng)模塊遠(yuǎn)程登錄到各節(jié)點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行配置與管理，可以實(shí)現(xiàn)與本地終端相同的管理能力，但其它節(jié)點(diǎn)可以不需要以太網(wǎng)模塊。C．ACTview 2000 SNMP 網(wǎng)管：ActView 2000是一個(gè)基于HP OpenView的網(wǎng)絡(luò)管理軟件，它可以對(duì)ACT的系列產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、性能監(jiān)測(cè)、狀態(tài)查詢及提供計(jì)費(fèi)信息等操作。ActView2000采用圖形界面，它可以幫助您直觀地了解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)還可以簡(jiǎn)單快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的操作。它使用SNMP協(xié)議的網(wǎng)管系統(tǒng)，同時(shí)可支持Windows95或NT系統(tǒng)，具備友好的GUI圖形界面，管理中心需要以太網(wǎng)模塊，可對(duì)全網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行管理。
Telnet與ACTview 2000 均無須外接遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備，對(duì)網(wǎng)內(nèi)帶寬占用極小，只有傳輸管理數(shù)據(jù)的瞬間才有帶寬占用。以上三種管理模式均可對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置、監(jiān)測(cè)、控制、維護(hù)、軟件升級(jí)等管理。
三、 CISCO 2611路由器在平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
為解決海上平臺(tái)到陸地的數(shù)話同傳，借助于衛(wèi)星信道，我們采用CISCO2611進(jìn)行了大量的模擬實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中先后解決了CISCO2611與衛(wèi)星MODEM的接口，與ISDN的接口，話音通道的建立以及與程控交換機(jī)的接口，基本實(shí)現(xiàn)了通過IP網(wǎng)數(shù)話同傳的功能。但與ACT設(shè)備相比，所存在的問題主要有以下幾點(diǎn)：一是其不能實(shí)現(xiàn)直播功能，拿起電話后需撥方向號(hào)或直接等待大約1到2秒（由于衛(wèi)星線路的延時(shí)），方能進(jìn)行正常的電話撥號(hào)。二是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)模塊鎖死現(xiàn)象，當(dāng)撥號(hào)人員在撥號(hào)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)NMA上話音模塊FXS鎖死，其恢復(fù)時(shí)間需3分鐘左右，又因CISCO路由器重新啟動(dòng)時(shí)間也較長(zhǎng)，因此這一點(diǎn)成為影響其在工程中使用的主要方面。三是振鈴不能自動(dòng)掛斷現(xiàn)象，如甲方撥叫乙方，若乙方無人接電話，在甲方掛斷話機(jī)后，乙方將不停的振鈴。此方面的問題是IP電話中所共存的一個(gè)問題。一般解決此問題的方法是在路由器中做出振鈴幾次后，振鈴自動(dòng)停止。我們?cè)贑ISCO2611沒有找到此功能，后來通過在dial-peer voice 中添加No supervisor,解決了該問題，但由于今后在實(shí)際的使用環(huán)境中，需連接使用的PBX將有各種類型，因次此問題也是影響其實(shí)用的一個(gè)主要因素。
對(duì)CISCO語音功能的利用主要是基于圖2拓?fù)鋱D進(jìn)行的。由于其使用方式與ACT使用方式基本相同，這里就對(duì)其實(shí)現(xiàn)的功能不作過多的敘述。對(duì)于海上平臺(tái)的話機(jī)，主要需使用FXS模塊，對(duì)于陸地端需使用FXO模塊。
渤海衛(wèi)星專用網(wǎng)是1992年啟用的，是基于語音業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的專用網(wǎng)�，F(xiàn)使用的數(shù)據(jù)網(wǎng)已脫離原網(wǎng)管。這樣或多或少存在網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺乏互操作性的缺點(diǎn)，同時(shí)也降低了網(wǎng)絡(luò)的效能和可靠性。隨著未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大量擴(kuò)大，系統(tǒng)的更新改造將勢(shì)在必行。
