RS系列串口在PTN架構上的實(shí)現

　　RS 232 接口是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì )（EIA）聯(lián)合貝爾系統、調制解調器廠(chǎng)家及計算機終端生產(chǎn)廠(chǎng)家共同制定的用于串行通信的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通信設備（DCE）之間串行二進(jìn)制數據交換接口技術(shù)標準”.由于RS 232 接口標準出現較早，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(lái)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(xiàn)（區別在是否有地線(xiàn)），一個(gè)驅動(dòng)器可以驅動(dòng)最多10個(gè)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(guān)系，一般距離短時(shí)可以使用高速率進(jìn)行通信，速率低時(shí)可以進(jìn)行較遠距離通信，一般可達數百上千米。

　　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(gè)驅動(dòng)器的驅動(dòng)能力至少可以驅動(dòng)32個(gè)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(shí)可以驅動(dòng)更多的接收器。全雙工RS 485的驅動(dòng)/接收器對一定可以用在RS 422網(wǎng)絡(luò )。

　　RS系列串行接口在各類(lèi)電力自動(dòng)化系統中都有應用，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字信號，信號可靠，成本低，適應性廣，在當時(shí)對以脈沖模擬信號為主的通信方式是一種巨大改進(jìn)，得到了廣泛應用。隨著(zhù)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，有些逐漸被高速標準接口所取代，但現有信息系統中仍存在RS接口。隨著(zhù)通信系統的升級，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(lái)轉接，大大增加了成本和管理難度。因此，在新技術(shù)的基礎上是否能夠兼容RS串行接口，成本如何，以及如何實(shí)現，成為眼前的一個(gè)課題。

　　3 技術(shù)方案

　　RS系列串口在PTN架構上的實(shí)現選用南瑞集團的SPTN產(chǎn)品設計方案為基礎進(jìn)行改造。該方案的產(chǎn)品設計采用模塊化設計，便于擴展。并且在PTN基本技術(shù)規格方面符合國家和國際標準，并通過(guò)型式試驗和工信部入網(wǎng)測試，是一個(gè)穩定可靠的基礎方案。如圖2所示。

　　3.1 總體設計方案

　　在PTN 上實(shí)現RS 串口的功能，可以采用修改PWE3協(xié)議，為RS串口開(kāi)發(fā)一套功能模板，將RS協(xié)議的相關(guān)參數進(jìn)行預設，來(lái)增加對RS 串口的支持，稱(chēng)為RSover MPLS,如圖3（a）所示。但這種方式將無(wú)法遵循國家國際標準，不具有通用性，改變了原產(chǎn)品的功能結構，因此不宜采用。

　　在不改動(dòng)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(lái)承載，稱(chēng)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(lèi)似于路由器，包含子架（提供背板總線(xiàn)），電源主控一體板和各種接口的業(yè)務(wù)板三部分，因此本次開(kāi)發(fā)可以不對原設計進(jìn)行改動(dòng)，僅開(kāi)發(fā)一種新的業(yè)務(wù)板卡即可。欲開(kāi)發(fā)的RS串行接口業(yè)務(wù)板可以E1接口業(yè)務(wù)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型物理接口規格。

　　3.3 協(xié)議切換

　　RS 232/485/422協(xié)議本質(zhì)類(lèi)似，只是接口電路略有不同，可通過(guò)在板卡上將該接口電路獨立出來(lái)，通過(guò)更換子電路板來(lái)完成協(xié)議間的切換。其中RS 485可通過(guò)RS422接口電路并線(xiàn)完成，而RS 232的電平與RS 485/422不同，不便于統一設計。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(xiàn)，可切換為RS 485協(xié)議。

　　3.4 業(yè)務(wù)模型

　　PTN之上承載的業(yè)務(wù)分為E-Line、E-LAN和E-Tree三種業(yè)務(wù)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(wù)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(guān)注在PTN內部對每個(gè)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(gè)E1口在仿真時(shí)可手工配置一條LSP來(lái)對應，這樣每個(gè)E1口僅能包含1個(gè)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(gè)E1仿真通道中實(shí)現多個(gè)RS通道，那么僅采用LSP就難以區分，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(chēng)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(jīng)過(guò)分析，認為RS接口數量不多，而且RS 485/422還可以在設備外先行進(jìn)行并線(xiàn)匯接，進(jìn)一步減少接口需求數量，因此宜采用LSP尋址方案。