中海油渤海通讯公司 斯江平 张武健
经过几十年的发展，海洋石油通信由过去的短波摩尔斯电报到今天的卫星通信，发生了根本性的变化。海洋石油的巨大发展为渤海通讯起到了很大的推动作用。渤海通讯公司最近几年一直在探索一种适应海洋石油特点的，充分利用先进技术的卫星通信网络，为海洋石油作业保驾护航。在DCU及卫星MODEM方式和路由器/复用器方式上做了大量的模拟及现场实验，积累了丰富的实践经验并取得了满意的使用结果，即从以前用话音信道传数据改变为用数据信道来传话音的新模式。这是海洋通信的又一次重大变革，它应用了较先进的语音压缩、传输链路带宽动态分配、数据插缝以及扩频技术等。
一、两种DCU传输方式的比较
第一种方式，在现有的VASAT系统中采用DCU的方式进行数据传输时，工作频率、带宽及多址方式等统一由网控中心设置，速率最高为同步64kbit/s，异步19.2kbit/s。工作频率采用预分配方式。64kbit/s的数据采用FEC的1/2编码，QPSK调制。一路64kbit/s 同步数据占64×2÷2×1.35=86.4kbit/s，取2.5kHz倍数为90×2=180kHz带宽。19.2kbit/s 需60kHz带宽。在该模式中，全部运行和参数设置由网控中心完成。
采用DCU的方式进行话音传输时，目前话音传输采用ADPCM压缩编码方式，FEC的3/4纠错编码，DAMA分配方式、QPSK调制和SCPC发送。话音占用频带一般为0.3～3.4kHz。根据抽样定理，采样频率为8kHz，ADPCM编码每个采样点为4bit/s，因此每路话音要8×4=32kbit/s 的数据速率才能保证话音质量，占用带宽为32×4÷3÷2×1.25=26.67，取2.5kHz 的倍数为30kHz×2=60kHz（收发）。也就是说传输一路64kbit/s 和一路话音就目前的方式需180+60=240kHz带宽，4块CU板，两个路由器。
另一种方式，使用MODEM结合路由器/复用器于中频直接进行数据传输，独立于VSAT网，不受网控中心控制，但共用变频器、RF功放及天线。传输速率可设置很高如2Mbit/s、8Mbit/s或更高。传输一路话音占用8kHz～4.8kHz带宽，因此同样传输一路64kbit/s 和一路话音占用带宽<180+16=196kHz（该种方式可以进行数话同传），需两个MODEM和两个路由器或复用器。
表一：两种方式传输64 kbit/s和6路话音的比较：
工作方式 带宽占用 CU板数量 MODEM数量 路由器/复用器数量 功放功率 系统崩溃后恢复时间 价格
DCU方式 180+360=540kHz 14 0 2 一般 大约30分钟 高
MODEM方式 180+96=276kHz 0 2 2 较少 大约1分钟 一般
以上两种比较可看出第二种MODEM方式较好，特别是当传输多路话音时。目前，在我们的应用中较多采用的就是第二种方式。
二、ACT复用设备在海上作业平台联网应用
1．ACT 复用器的话音处理技术
NetPerformer(ACT系列产品SDM-9500,SDM-9350,SDM-9400,SDM-8300/8200的总称)通过模拟或数字话音/传真信道提供长途话音质量话音服务。模拟话音/传真信道是利用独立NetPerformer 产品提供综合的数据和话音，还可以安装模拟话音/传真的扩展模块产品，用以扩展信道。数字话音/传真信道是用NetPerformer产品安装数字接口的模块（TIC或EIC扩展卡）包括区域单元。物理连接的话音/传真信道是在1个或6个信道的DVC-06卡上安装的。
（1）话音压缩算法。NetPerformer 的话音/传真压缩是非常有优势的，它有一个state-of-the-art数字信号处理器，可以提供ACELP压缩算法到8 kbit/s and 4.8 kbit/s。其他压缩方法如ACELP舒适音（ACELP-CN）、脉冲编码调制（PCM）、适应微分脉冲码（ADPCM）和适应转换译码（ATC）都可用到NetPerformers的模型。话音压缩可改善通信量并提供更多载波带宽的数字或模拟话音/传真信道，另外压缩有助于保护从源头到目的地的话音质量。
（2）PCM 技术。PCM脉冲调制是对话音数据流进行采样量化编码，采样的标准是8 bit/s 。它将模拟话音信号直接转换为二进制的编码格式。这个PCM方法是最先定义的CCITT/ITU标G.711。它提供基本的脉冲调制编码和64kbit/s的传输速度。标准G.721定义了一个32kbit/s的自适应编码ADPCM（自适应脉冲编码调制），适用于测量振幅采样标准，此方法量化了不同振幅和预先定好值，并且使用了一个适应过滤器。
（3）ACELP 数字信号编解码器。NetPerformer 使用了ACELP话音压缩算法，是一种较高通信量和话音质量编译码方法。ACELP是提供长途话音质量的全双工编译码方法，它提供维持在8kbit/s 或4.8kbit/s的高质量话音。ACELP编译码是理想的多路复用技术，能处理DTMF编译码并能在高通信量的网络上提供低成本高话音质量的解决方案。ACELP 舒适音版本也同样提供“坏的/丢失包”的插补方法。一个数据包允许2倍和3倍缓冲区和最佳的间断话音。
（4）调制解调器中继。NetPerformer 话音/传真信道是用一MODEM将格式化了的数据传到其他MODEM上，MODEM的中继功能包含在ACELP运算法则中。从话音转换到传真是自动的。连接速率可以是标准的4.8kbit/s到14.4kbit/s。
（5）ACELP 压缩/解压缩程序。话音输入是一个模拟话音格式，NetPerformer将这个模拟信号转换成为一个64 kbit/s数字流的PCM格式。DSP将这些数据分割成24 ms的信元，DSP将分析这些话音的频谱，使用ACELP算法压缩到8 bit/s或4.8 kbit/s。提供的比率是8：1或 13：1。NetPerformer 按照优先级从不同的数据源同时压缩话音信元。在远端站的加工是翻转过来的，远端站信道的DSP接收到经过压缩话音后将它解压缩成一个64 kbit/s 的PCM数据流。如果需要输出一个模拟的话音，它将PCM转成流模拟格式并发送到一个模拟设备上。
（6）传真解调。当NetPerformer DSP检测到一个传真时将停止压缩这个话音流并开始解调这个传真流，解调传真信号在HDSL链路上是14.4 kbit/s速率以下。NetPerformer 在HDLC上从不同的来源和优先级来组织FAX信元，在混合通讯量中传输到远端站使用信元中继技术，在远端站的末端处理过程相反。远端站信道接收到HDLC/fax 信元将它们转换成数字的传真信号，将音频信号从64 kbit/s转换到14.4 kbit/s或更低的数据流。传真解调需要一定的带宽，组合分裂的信元将更有效的减少时延。
（7）可变长比特。ACELP 压缩算法提供8 kbit/s或4.8 kbit/s的话音输出。尽管这样，NetPerformer可以以低的比特速率传输话音流，在刚发信号和DTMF音频传输时或静默周期发生时，它是自动减少的。
（8）回波抵消。回波抵消的工作目的是消除远端回送的回声，ACT的回波抵消是自动加载的。信道误码率高不仅会造成话音的中断，而且会造成回波抵消工作不一致。与此同时，从本地复用器的话音板到本地的电话之间的电路长度也会影响回波抵消。当话音在这条电路传输的时间超过12毫秒时，ACT的话音板将不能正常的检测到回声，那么将不能消除这些回声。
2. 基于ACT复用器所开展业务
（1）通过代理服务器访问Internet。通过代理服务器访问Internet是企业、部门用户访问Internet的常用方法，通过路由器将局域网和Internet互联，然后在代理服务器上进行访问控制的限制。在代理服务器上还可以监视用户对Internet的访问，统计访问时间和访问站点等，从而实现对用户访问Internet的管理。
（2）平台和陆地间的FTP文件传输。为了实现平台和陆地间的FTP文件传输，我们在陆地网络机房配置了1台文件传输服务器即FTP Server。平台局域网用户可以通过基于DOS或GUI（图形界面）的FTP客户端程序，上传或下载数据。生产部门的数据库管理人员也可以访问该FTP Server，并上传或下载数据。
（3）Lotus Notes Mail在海上作业平台的应用。为实现海上作业平台和陆地端的E-mail联系，我们为每个海上作业平台注册了1到2个Lotus Notes E-Mail帐户，同时也实现了海上作业台和Internet上的E-Mail通信。海上作业平台E-Mail客户端主要采用Microsoft Outlook Express,采用客户端有如下方面的优点：配置使用简单、运行速度快以及程序对系统资源要求低等。
（4）复用设备的网络管理
A．终端方式：管理人员通过标准终端的串口连接到ACT设备的Console口上进行管理，通过索引菜单用户可方便的对设备进行管理，无须熟悉各式指令，维护人可通过拨号方式对设备进行远程管理，这样可减轻维护人员的负担。B．Telnet：当设备成功的互连后，可为每台设备设置IP地址，管理中心通过以太网模块远程登录到各节点，对其进行配置与管理，可以实现与本地终端相同的管理能力，但其它节点可以不需要以太网模块。C．ACTview 2000 SNMP 网管：ActView 2000是一个基于HP OpenView的网络管理软件，它可以对ACT的系列产品进行参数设置、性能监测、状态查询及提供计费信息等操作。ActView2000采用图形界面，它可以帮助您直观地了解网络的拓扑结构，同时还可以简单快捷地实现对网络的操作。它使用SNMP协议的网管系统，同时可支持Windows95或NT系统，具备友好的GUI图形界面，管理中心需要以太网模块，可对全网设备进行管理。
Telnet与ACTview 2000 均无须外接远程传输设备，对网内带宽占用极小，只有传输管理数据的瞬间才有带宽占用。以上三种管理模式均可对设备进行配置、监测、控制、维护、软件升级等管理。
三、 CISCO 2611路由器在平台联网的应用
为解决海上平台到陆地的数话同传，借助于卫星信道，我们采用CISCO2611进行了大量的模拟实验，在实验过程中先后解决了CISCO2611与卫星MODEM的接口，与ISDN的接口，话音通道的建立以及与程控交换机的接口，基本实现了通过IP网数话同传的功能。但与ACT设备相比，所存在的问题主要有以下几点：一是其不能实现直播功能，拿起电话后需拨方向号或直接等待大约1到2秒（由于卫星线路的延时），方能进行正常的电话拨号。二是有时会出现模块锁死现象，当拨号人员在拨号时，经常出现NMA上话音模块FXS锁死，其恢复时间需3分钟左右，又因CISCO路由器重新启动时间也较长，因此这一点成为影响其在工程中使用的主要方面。三是振铃不能自动挂断现象，如甲方拨叫乙方，若乙方无人接电话，在甲方挂断话机后，乙方将不停的振铃。此方面的问题是IP电话中所共存的一个问题。一般解决此问题的方法是在路由器中做出振铃几次后，振铃自动停止。我们在CISCO2611没有找到此功能，后来通过在dial-peer voice 中添加No supervisor,解决了该问题，但由于今后在实际的使用环境中，需连接使用的PBX将有各种类型，因次此问题也是影响其实用的一个主要因素。
对CISCO语音功能的利用主要是基于图2拓扑图进行的。由于其使用方式与ACT使用方式基本相同，这里就对其实现的功能不作过多的叙述。对于海上平台的话机，主要需使用FXS模块，对于陆地端需使用FXO模块。
渤海卫星专用网是1992年启用的，是基于语音业务而设计的专用网。现使用的数据网已脱离原网管。这样或多或少存在网络层次结构复杂，缺乏互操作性的缺点，同时也降低了网络的效能和可靠性。随着未来数据业务的大量扩大，系统的更新改造将势在必行。
