数字载波机M680A.doc

M680A全数字电力线载波机说明书国家电力公司扬州电讯仪器厂扬州华科电力通讯设备有限公司1、概述 M680A型全数字电力线数字载波机是我公司为适应全国电力系统两网改造及高电压等级通信需求而研制的新机型。它作为在220KV及其以下的高压输电线路上传送话音和远动信号的终端设备，非常适合用于地、县级电力调度所、变电站或发电厂等场所来保障电力通讯网上信号的可靠传输。 M680A型采用数字复接及DSP数字处理技术，完成从音频至高频段内所有信号的全数字处理。技术上达到国内领先水平，该设备具有技术先进、体积小巧、免调整、免维护、智能化、高可靠的特点。2、主要技术特点1.1.1 M680A全数字载波机技术特点1 容量大在4kHz带宽内可同时传输6路（话音、数据和图像信号任选），总速率最大33.6kbps。2 全数字 采用数字技术，完成语音、数据、图像信号的处理和调制解调； 采用软件，实现各种数字技术；3 适应性强 链路速率自适应：随着电力线通道参数的变化，自动调整链路传输速率； 通道配置自适应：自动按预定的通路优先权限进行配置，从而使在线路条件恶劣时，能够保证重要通道的可靠传输； 数据自适应：自动识别传输数据的校验方式，无需人工设置；4 高可靠性在先进的FPGA硬件平台上，用软件实现调制解调等信号处理，不仅一致性好，而且环境温度、运输、电磁干扰等不可能对算法带来任何影响。所以从根本上提高了设备的可靠性和稳定性。采用了网格编码、前向纠错技术，有效地解决了电晕、脉冲干扰等噪声对语音和数据的影响；采用WEAVER数字调制解调技术，增强了线路的适应能力，有效抑制接收电平突变和随机噪声的影响；多重安全设计和长时间高温时效处理，提高了设备的可靠性和稳定性，大幅增加了设备的使用年限。6 多接口数据接口：具有RS232及模拟远动接口，与各种RTU和其它数字通信设备接口方便灵活；语音接口：具有FXS、FXO、环路CO、热线电话、各种标准4WE&M等接口，DP和DTMF兼容，与其它数字通信设备接口方便灵活；7兼容性好频率配置与国内所有模拟载波机兼容，可并机运行；8 高集成超大规模集成电路和SMT表面封装技术的应用，提高了设备的质量和可靠性。9不需功率分配本设备传输经调制后的多电平信号，无需和模拟机、数字化机一样对话音、导频、呼叫信令、远动进行功率分配。10全数字一次性调制解调技术应用采用WEAVER全数字调制解调技术，在FPGA平台上将需要传输的信号一次性调制到线路频谱及其反变换，提高了系统的可靠性和可使用性。11自适应复用技术的应用采用自适应复用技术，可根据链路速率的变化，动态调整通道配置。12 高保真语音处理技术 采用符合CCITT G.714建议的PCM A律压扩技术、动态语音信号回波抵消技术、有源二/四线转换技术，实现低比特率的语音高质量传输。语音质量优于其他产品，声音大，逼真度高。13 内置多协议专线MODEM具有电力系统常用的300、600、1200bps 4种通信协议，方便灵活地与RTU和其它数字通信设备接口；可按要求提供非标的MODEM通信协议。14 内置多中继程控交换机采用模块式设计，以8门为基本单元，通过级联方式进行方便灵活地扩容；二线用户和4WE&M中继口无阻塞交换；具有编程路由或自动路由选择功能；完全独立的4路4WE&M中继口。15 可在低信躁比下运行CH230最低接收信躁比为10dB。16 一体化结构设计采用一体4U标准19英寸机箱， 可靠性高，组架灵活，使用方便。1.1.2 M680A全数字载波机技术参数1环境条件和供电电源环境条件温度0+45 保证指标-20+60 保证工作-40+70 储存和运输相对湿度在40时95%供电电源直流48V 电压变化范围-20+20%220V 电压变化范围-20+20%交流220V 电压变化范围-20+20% 频率偏差50Hz/60Hz交、直流两种供电方式无中断自动切换，保证设备正常运行2 耐压及电磁兼容抗干扰性能电源2000V高频接口（输入输出）2000V低频接口1000V电磁辐射辐射电磁场值10V/m电磁放电符合IEC 801-2放电电压KV耐压和绝缘阻抗电源端子500Vrms/1分钟高频接口输入输出端500Vrms/1分钟低频接口输入输出端500Vrms/1分钟绝缘阻抗10M3高频通道载波频率范围40500kHz,可编程基本载波频带4kHz通道容量6路（话音、数据、图象可随意组合）音频有效带宽3003600Hz调制方式数字一次调制解调（WEAVER）发信功率5W(37dBm)/10W(40dBm)/ 20W(43dBm) /40W(46dBm)/80W(49dBm)可选线路阻抗75(不平衡)或150(平衡)回波衰减16dB乱真输出优于IEC495标准选择性在收信频率外300Hz处-80dBmO在收信频率外4000Hz处-80BmOAGC范围载波信号电平发生70dB变化时，音频接收电平的变化小于0.5dB固有杂音-80dBmOp近端串音-65dBmOp远端串音-65dBmOp谐波失真-60dBmO，测试频率为350Hz群时延失真（3003400Hz）优于IEC 495 频率稳定度1ppm(0+45)线路电压等级（KV）220V及以下（220、110、66、35）4语音通道 容量1-5路（可选）可用频带3003600Hz 语音传真通道速率4.8kbps 6.4kbps（通过编程设置）语音传真端对端时延 120ms（带回波抑制）语音传真通道突发错误校正 以CRC方式G.723不良帧插入语音传真通道随机误码校正 汉明码（31、26）输入输出阻抗600平衡，变量器隔离对地平衡度60dB回波衰减18dB四线发标称电平-3.5dB四线收标称电平-3.5dB(电平可编程设置)E& M分辨率1msM信号输入光端隔离，双极1050VE信号输出固态开关，负极对地加载，最大开关电压60V DC压扩特性CCITT G.714建议的PCM A律压扩技术5交换系统端口数8端口，可扩容端口分配4个4WE/M接口，4个2线用户话机拨号方式脉冲和双音频兼容路由选择优先，自动迂回用户终端阻抗600环路阻抗2000线电平0dBm/-3.5dBm线发电平-3.5dB，600线收电平-3.5dB，600可设置CO口1个可设置优先用户1个可设置热线用户1个6电话用户接口话机拨号方式脉冲和双音频兼容用户终端阻抗600线电平-3.5dBm线发电平-6dB，600线收电平-60dB，600终向衰减15 dBFX0直流环阻摘机250，挂机5M交流电阻10K（17Hz至55Hz）交流铃流检测40至110VRMS，25Hz至55HzFXS直流环阻2K向话机馈送电压48VDC，18mA热线电话信号音450HZ回铃音1S续/4S断忙音0.35S/0.35S7数据/远动接口容量1-5路（可选）RS-232数据端口DB9/ DB25型RS232异步串口数据速率0.30.61.22.44.89.619.2Kbps符合标准ITU-T Rec. V.24/V.28模拟四线远动接口调制方式调频（2FSK）相位连续传输速率300/600/1200bps连接方式四线线发电平-3.5dB，600线收电平-400dB，600支持类型异步方式8模拟四线远动接口支持的通信标准通 信 标 准传 输 速 率调 制 频 率电 力 系 统300bps3000150Hz电 力 系 统600bps2880200HzV.231200bps1700400HzBeLL 2021200bps1700500Hz9链路速率与信躁比 链路速率信噪比要求（载波信道高频输入端）4800bps9600bps10dB9600bps14400bps16dB14400bps19200bps24dB24000bps280000bps30dB10 结构：标准子箱（4U）结构，台式和箱挂式兼容； 外形尺寸：482mm340mm177mm 可挂于19机柜中 1.1.3 M680A全数字载波机技术说明及系统组成1 M680A全数字载波机原理简述将6路语音或数据、图像信号数字化压缩，通过编码、复接和TCM调制成04KHz的基带信号。该基带信号再经高速A/D、均方成形、逐级升抽样、数字滤波、自适应均衡等数字技术处理后，被一次调制成40500KHz，带宽为4KHz的信号。再通过功放放大、带通滤波、差接网络发送到高频电缆，最后通过电力线传输到对端。 对端载波机对线路信号通过差接网络、收滤，解调出4KHz基带信号，再通过数字复接器还原成6路的语音、数据、图像信号。由于在04KHz带宽内复接了6信号，带内信息密度大（最高28.8 kbps），因此，将此基带信号无损伤地搬移到线路频率就非常关键。采用全数字一次调制技术，不仅可将此基带信号无损伤地调制到线路频率，而且在调制中还应用了数字检错、纠错编码技术，进一步增强了信号的抗干扰能力；全数字一次解调可将收到的受到线路噪声干扰的信号正确解出。2 特点从低频到高频全部采用数字技术，实现全数字化，使被调制信号抗干扰能力大大增强，更适应电力线传输；高精度数控振荡器，频率软件生成，可现场方便地实现频率变换；带内平坦、带内抖动峰峰值0.01dB ；内设数字均衡器，自动对线路频谱在4KHz带宽内作幅度和时延（相位）均衡，补偿线路上不平坦和时延失真；与现有的模拟载波机兼容，具有各种电话接口、RS232、RS485数据口，独有的数据modem 与 模拟RTU兼容。3 M680A全数字载波机结构、原理框图4 M680A全数字载波机数字复接单元框图5 调制解调单元及控制模块原理框图M680A全数字载波机的调制解调由DSP及FPGA进行信号调制一次完成。调制方式：采用WEAVER调制法，6 AGC电平自适应调整 本设备对AGC调整分别进行预调和细调控制，使设备在线路衰耗从10dB70dB的变化范围内，全程净衰耗调节静差1dB，适应范围高达60dB，从而使设备在开通或运行中无需人工调整，均能稳定运行。7 自适应均衡系统实现在线频响自动均衡 本设备在DSP数字信号处理系统中设置了对3003700Hz全频段幅频特性的自适应均衡，均衡功能由面板“均衡”按键触发，在10秒钟内完成并自动恢复正常运行，该功能免除设备开通时复杂的人工频响均衡过程，效果好且使用方便。8 结构新颖、外形小巧、安装灵活 本设备外形尺寸482mm340mm177mm（宽深高）子箱式结构，且设计成台式和机柜式兼容的方式，既可作台式单独使用，也可方便地装载于19标准机柜中作一架多机使用，对外接线端口均置于子箱后部母板上，打开后板即可方便地操作。9 系统组成 M680A由数字处理盘、复接器、功率放大器盘、线路滤波器盘、电源盘、调制解调器、微机交换系统组成。9.1 发信部分 由复接器送来的音频信号从DSP盘的“远动入”送入，标称电平为0dB/600，接口经变量器，衰耗器和放大器后、再经A/D变换为数字信号送入DSP内。 DSP对复接器送来的音频信号与导频信号，经一次调制至高频，并经D/A变换恢复成模拟信号，送往功放进行放大。 放大后的高频信号经发送线滤送至输电线路上。9.2 收信部分 接收高频信号送到接收线滤盘内，取出收信有用信号，经三级放大后，送至接收可变衰耗器，可变衰耗器的变化范围从0-40dB。其变化受控于接收支路中的AGC控制回路，由于采用了数字自适应AGC电路，使设备在线路衰耗从10dB-70dB的变化范围内均能正常工作。从而在运行中无需人工调整。面板上三个发光管代表衰耗值的大小，从上至下分别为10dB、10dB、20dB。由继电器J1-J3控制。 高频信号送至DSP 盘内经A/D变换为数字信号，在DSP内完成从高频至音频的解调。音频信号经DSP滤波、分隔、能量检测、回声消除等数字处理后，送给复接器。另外DSP还对导频信号的能量进行检测，作为AGC的控制及导频告警判别。9.3 微机交换系统详见“zd-3交换系统使用说明书”。9.4 电源系统 本设备电源系统分为一次电源和二次电源二部分。一次电源为交、直流两用切换电源。交流220V经整流、滤波后送至DC/DC变换模块，输出直流48V电压。另外在一次电源盘内，还装有5V的DC/DC模块以及铃流模块。 二次电源输出12V及38V电压，供通路放大器及功放使用。9.5 DSP功能单元介绍 M680A中使用16位定点处理器DSP，其工作频率为100MHz。调制/解调方法采用WEAVER法，由四片DSP协调运算，一次性地将0-4kHz音频信号调制到高频40-500kHz。在接收支路中也是由四片DSP协调运算，一次完成从高频到音频的解调。极大地提高了整机的技术指标9.6 板发光指示灯定义 DSP盘面板上装有7个LED指示灯，通过面板上指示灯的状态显示，可以了解设备的工作状态。其定义如下：序号名 称功 能1工作（绿）正常工作指示，在DSP正常工作时，该灯闪烁2均衡（绿）当DSP进行均衡运算时，该灯闪烁，均衡结束时该灯灭3压扩（黄）压扩投入时该灯灭，压扩退出时该灯闪烁4远动入（绿）当复接器发送信号时，该灯闪烁，无信号输入时该灯灭5远动出（绿）当复接器发送信号时，该灯闪烁，无信号接收时该灯灭6导频告警（红）DSP接收不到正常导频时，该灯闪烁，正常时该灯灭7发送告警（红）DSP发送导频不正常时，该灯闪烁，正常时该灯灭9.7 面板按键及LCD显示功能 DSP盘的前面板上有12个触摸按键及一个4位的LCD显示器，可以用来显示本机的一些设置状态。以上所有的操作均应从LCD显示M680A状态下开始，按确认键总能使状态回到M680A显示状态。9.8 引出端子 设备的交流220V电源输入或48V直流电源输入端以及用户线，转接线，E/M线，小号线，远动输入/输出线，高频电缆线均设在母板后部，打开后盖板即可接线。 CH230E概述CH230E型数字终端是发明专利项目，配合电力载波信道机使用，可以在一条载波信道上最大可同时传输三路数字话音和三路数据。CH230E型数字终端采用先进的数字调制和压缩技术，话音部分采用大规模集成电路和DSP数字信号处理技术，使多路数据和话音的传输在一条模拟信道上得以实现。CH230E型数字终端是在CH230A、CH230B、CH230C和CH230D型数字终端基础上最新改进型，吸取了以上几个版本的优点并根据现场应用情况和用户使用需求增加了以下功能：1、 带时钟信号同步数据的传输；2、 定时复位功能；3、 误码指示功能。本产品具有如下特点：1、 可靠性高数字通信采用实时通信技术体制，收、发没有同步误差积累，没有因调整同步而产生干扰和丢码现象，没有因收发失步而中断通信的现象，线路中有自恢复电路，可应对多种复杂情况。持续运行稳定可靠。2、 线路适应能力强数字调制解调器具有较高的信道自适应能力和前向纠错功能，具有自动启动呼叫，自动恢复信道的功能，同样线路保证可靠运行前提下，总速率可比国内外同类产品高一至两档。3、 数据传输适应范围广。可传输标准异步或同步模式数据；传输同步数据时可提供精确时钟信号。数据传输采用前向纠错技术，数据传输误码率低，线路运行正常时优于10-6。数据通道延时最高35ms，在一些对延时要求较高的应用场合更显优势。由于采用实时通信体制，在应用中更显灵活。CH型数字终端数据口在低速运行时（S10-3、4/5、6设为11）为透明通道，在固定数据通道内可以传输低于通道速率的数据（如1200 bps通道可传输1200 bps、600 bps、300bps、150bps的数据）在数据传输时不对数据进行处理，只要设置速率高于RTU速率即可正常工作。4、话音清晰无回声由于采用先进的DSP数据压缩算法。使话音的质量与长话质量相当，优于无线手机质量，话音清晰无杂音，MOS评价值3.9。线路中有自适应消回声电路，解决了数字话音特有的回声问题。5、容量大，配置灵活终端最高速率可达33.6Kbps。在总速率为9.6Kbps时即可同时传输二路数字话和三路数据，占用带宽为4Khz。由于采用模块化设计，可现场根据用户使用要求任意配置话音与数据的路数速率和不同的接口模块。在标准配置情况下，只要改变主叫端速率，即可改变整个系统的配置。被叫端会根据主叫端速率与之相适应，无须再进行设置。话音模块和数据模块也会自动改变速率。6、接口形式丰富话音的接口可按用户要求提供二线口、四线E/M口和FXS/FXO口。数据口为标准RS-232接口。FXS/FXO口组合灵活，多数情况下可替代自动盘。与信道机连接的音频接口为四线或二线方式。一、 系统的组成（一）、CH型数字终端采用模块化设计，主要由MODEM模块、话音处理模块、数据处理模块、4W-E/M模块、用户接口模块、时钟处理模块和主板构成。(本次设备为二话三数)（二）、面板说明：1、 前面板 电源开关：设备电源开关POW：电源；电源工作指示灯。CD：载波监测；载波正常时，该指示灯告知线路已接通。SYNC：同步；系统工作正常，处于同步状态指示。绿灯亮表示工作正常, 处于同步状态；橙灯亮表示数据通道误码率低于10-5。DV1：数字话音1；话音模块1工作指示。 绿灯亮表示工作正常,可以通话；绿灯闪烁表示收到服务音信号；红灯亮表示接收到E/M信号。DV2：数字话音2；话音模块2工作指示。绿灯亮表示工作正常,可以通话；绿灯闪烁表示收到服务音信号；红灯亮表示接收到E/M信号。D1：数据1；数据通道1收到数据时绿灯闪烁；红灯亮表示该数据通道被封锁。D2：数据2；数据通道2收到数据时闪烁；红灯亮表示该数据通道被封锁。D3：数据3；数据通道3收到数据时闪烁；红灯亮表示该数据通道被封锁。2、 后面板 GND：机壳屏蔽地；接载波机地线TO-PLC：，接载波机电源及四线收发接口，DB15型插头定义如下：1、 FR1 (2W) 9、-48V2、 FT1 (2W) 10、-48V3、 FT2 11、NC4、 NC 12、FR25、 NC 13、GND6、 PGND 14、NC7、 PGND 15、NC8、 NCFR：四收接口；载波机提供四线时，接载波机四发接口。FT：四发接口；载波机提供四线时，接载波机四收接口。2W：二线接口；载波机提供二线时，接载波机二线接口。注：在载波机提供二线接口时应选用二线MODEMDV1：话音1的二线输出口；方式由内部不同扩展模块为直通用户(FXS口)或用户延伸线(FXO口)。DV2：话音2的二线输出口；方式由内部不同扩展模块为直通用户(FXS口)或用户延伸线(FXO口)。CH230E型机 DV1、DV2口同时接到对应4W-E/M口4、5脚，使用时可将话机直接接入RJ-45型接口。4W-E/M1：话音1的4W-E/M输入输出口；为RJ-45型接口。4W-E/M2：话音2的4W-E/M输入输出口；为RJ-45型接口。4W-E/M接口定义为背视由左至右为： 1、M 5、FR(DV1/2)2、GND 6、FR3、FT 7、GND4、FT (DV1/2) 8、E使用4W-E/M口作话音延伸时，4W-E/M连线整体对调即可。在与外部设备4W-E/M线相连时应FR对FT、FT对FR；E对M、M对E。注: FT、FR为600平衡接口，在连接时不必考虑两根线的极性。D1D4口为标准RS-232数据接口数据接口2脚为由终端发出的数据（TD）。数据接口3脚为送入终端的数据（RD）。数据接口5脚为地线(GND)。其中D1、D2口在传同步数据时1脚为发送数据时钟（TDCLK）4脚为接收数据时钟（RDCLK）D4-SETUP口用于设置终端速率或传输一路高速数据。二、 CH 230型数字终端的基本使用方法1开机用户确认信道两端的终端机均已与信道连接无误，即可打开终端的电源,这时，两端的终端机会进行自动呼叫连接。在连接过程中，数据指示灯会交替闪烁。当正确连接后，CD、SYNC、DV1、DV2指示灯亮起，数据指示灯会显示三路数据通道状态。2 通话连接正常，话音指示灯亮起，终端与自动盘由4W-E/M接口连接，即可正常通话。终端收到本端E信号或对端M信号对应DV指示灯红灯亮。也可配置FXS直通用户模块或FXO用户延伸模块进行通话。3 数据传输进行数据传输时，只需在确认终端与数据设备连线无误后，将数据设备的RS232通讯口的传输速率设定为1200bps，即可进行数据传输；若要连接计算机进行测试通讯，需运行WINDOWS 98中的“超级终端”选项，此时需将连接方式设定为“直接连接到串口N”，串口参数设定如下：波特率 （B）：1200数据位 （D）：8奇偶校验（P）：无停止位 （S）：1流量控制（F）：无将双方“超级终端”参数设定一致后，即可通过计算机进行通讯。进行数据传输时，每路对应数据指示灯闪亮，表示传输正常。4使用维护a、数据终端无法正常连接检查线路是否连接正确；载波机信道是否工作正常，信道的传输特性是否符合要求；如属于后者，需提高信道传输速率，或降低终端的使用速率。b、使用过程中同步指示闪烁通常是由于信道的特性波动，造成信道传输速率暂下降所致，解决办法同上。c、使用过程中断线原因是由于信道遇到强干扰或线路中断，重新复位或重新开机，看可否正常工作，如不正常请检查通讯线路。d、SYNC橙灯亮起SYNC橙灯亮起表示终端在同步状态检测到线路上有误码产生，一般表示数据通道误码率低于10-5；有时线路的突发干扰也会使橙灯亮起，如果RTU显示状态正常可不做处理。如果终端重新开机或复位，橙灯将自动清掉。附2：推荐配置表：1. 二话三数： 注：配置为两话三数，只须改变总速率即可更改话音和数据速率。传输总速率：19.2 Kbps，2路4.8Kbps数字话2路2.4 Kbps远动数据和1路600bps远动数据传输总速率：14.4 Kbps，2路3.6Kbps数字话和3路600bps远动数据；传输总速率：12.0 Kbps，2路3.0Kbps数字话和3路600bps远动数据；传输总速率：9.6 Kbps，2路2.4Kbps数字话和2路1.2 Kbps数据和一路300bps远动数据；注意：S1、S2应设置完全相同；对端的S1、S2也要同样设置。2、二话二数：传输总速率：19.2 Kbps，2路4.8Kbps数字话1路2.4 Kbps远动数据和1路4.8 Kbps远动数据传输总速率：14.4 Kbps，2路3.6Kbps数字话1路600bps远动数据和1路1.2 Kbps远动数据传输总速率：12 Kbps，2路3.0Kbps数字话1路300bps远动数据和1路600bps远动数据传输总速率：9.6 Kbps，2路2.4Kbps数字话1路1.2Kbps远动数据；和1路2.4 Kbps远动数据3、一话三数A传输总速率：19.2 Kbps，1路4.8Kbps数字话2路4.8 Kbps远动数据和1路600bps远动数据传输总速率：14.4 Kbps，1路3.6Kbps数字话和2路1.2Kbps远动数据和1路600bps远动数据传输总速率：12 .0Kbps，1路3.0Kbps数字话2路600bps远动数据和1路300bps远动数据；传输总速率：9.6Kbps，1路2.4Kbps数字话2路600bps远动数据和1路300bps远动数据；4、一话三数B传输总速率：9.6 Kbps，1路4.8Kbps数字话2路1.2Kbps远动数据和1路300bps远动数据；传输总速率：7.2Kbps，1路3.6Kbps数字话和3路300bps远动数据；注意：按以上几种配置设置终端时拨码开关S3、S4必须按八分频设置两端终端的S3、S4应设置完全相同。注意：按以下几种配置设置终端时拨码开关S3、S4必须按六分频设置两端终端的S3、S4应设置完全相同。5、两话四数B：传输总速率：28.8 Kbps，2路4.8Kbps数字话2路4.8Kbps远动数据和1路1.2Kbps远动数据；传输总速率：21.6 Kbps，2路3.6Kbps数字话和3路1.2Kbps远动数据；传输总速率：19.2 Kbps，2路3.2Kbps数字话和4路0.6Kbps远动数据；传输总速率：14.4 Kbps，2路2.4Kbps数字话和2路2.4Kbps远动数据和1路0.6Kbps远动数据；6、两话一数：传输总速率：14.4 Kbps，2路4.8Kbps数字话和1路2.4Kbps远动数据； 传输总速率：9.6 Kbps，2路3.2Kbps数字话和1路0.6Kbps远动数据；传输总速率：7.2 Kbps，2路2.4Kbps数字话和1路1.2Kbps远动数据；在使用中也可根据线路情况和用户使用要求，通过简单的设置选择其它数字话与远动数据的容量组合。