中海油渤海通訊公司 斯江平 張武健
經過幾十年的發展，海洋石油通信由過去的短波摩爾斯電報到今天的衛星通信，發生了根本性的變化。海洋石油的巨大發展為渤海通訊起到了很大的推動作用。渤海通訊公司最近幾年一直在探索一種適應海洋石油特點的，充分利用先進技術的衛星通信網絡，為海洋石油作業保駕護航。在DCU及衛星MODEM方式和路由器/復用器方式上做了大量的模擬及現場實驗，積累了豐富的實踐經驗并取得了滿意的使用結果，即從以前用話音信道傳數據改變為用數據信道來傳話音的新模式。這是海洋通信的又一次重大變革，它應用了較先進的語音壓縮、傳輸鏈路帶寬動態分配、數據插縫以及擴頻技術等。
一、兩種DCU傳輸方式的比較
第一種方式，在現有的VASAT系統中采用DCU的方式進行數據傳輸時，工作頻率、帶寬及多址方式等統一由網控中心設置，速率最高為同步64kbit/s，異步19.2kbit/s。工作頻率采用預分配方式。64kbit/s的數據采用FEC的1/2編碼，QPSK調制。一路64kbit/s 同步數據占64×2÷2×1.35=86.4kbit/s，取2.5kHz倍數為90×2=180kHz帶寬。19.2kbit/s 需60kHz帶寬。在該模式中，全部運行和參數設置由網控中心完成。
采用DCU的方式進行話音傳輸時，目前話音傳輸采用ADPCM壓縮編碼方式，FEC的3/4糾錯編碼，DAMA分配方式、QPSK調制和SCPC發送。話音占用頻帶一般為0.3～3.4kHz。根據抽樣定理，采樣頻率為8kHz，ADPCM編碼每個采樣點為4bit/s，因此每路話音要8×4=32kbit/s 的數據速率才能保證話音質量，占用帶寬為32×4÷3÷2×1.25=26.67，取2.5kHz 的倍數為30kHz×2=60kHz（收發）。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，兩個路由器。
另一種方式，使用MODEM結合路由器/復用器于中頻直接進行數據傳輸，獨立于VSAT網，不受網控中心控制，但共用變頻器、RF功放及天線。傳輸速率可設置很高如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（該種方式可以進行數話同傳），需兩個MODEM和兩個路由器或復用器。
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板數量 MODEM數量 路由器/復用器數量 功放功率 系統崩潰后恢復時間 價格
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，特別是當傳輸多路話音時。目前，在我們的應用中較多采用的就是第二種方式。
二、ACT復用設備在海上作業平臺聯網應用
1．ACT 復用器的話音處理技術
NetPerformer(ACT系列產品SDM-9500,SDM-9350,SDM-9400,SDM-8300/8200的總稱)通過模擬或數字話音/傳真信道提供長途話音質量話音服務。模擬話音/傳真信道是利用獨立NetPerformer 產品提供綜合的數據和話音，還可以安裝模擬話音/傳真的擴展模塊產品，用以擴展信道。數字話音/傳真信道是用NetPerformer產品安裝數字接口的模塊（TIC或EIC擴展卡）包括區域單元。物理連接的話音/傳真信道是在1個或6個信道的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勢的，它有一個state-of-the-art數字信號處理器，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）、脈沖編碼調制（PCM）、適應微分脈沖碼（ADPCM）和適應轉換譯碼（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字或模擬話音/傳真信道，另外壓縮有助于保護從源頭到目的地的話音質量。
（2）PCM 技術。PCM脈沖調制是對話音數據流進行采樣量化編碼，采樣的標準是8 bit/s 。它將模擬話音信號直接轉換為二進制的編碼格式。這個PCM方法是最先定義的CCITT/ITU標G.711。它提供基本的脈沖調制編碼和64kbit/s的傳輸速度。標準G.721定義了一個32kbit/s的自適應編碼ADPCM（自適應脈沖編碼調制），適用于測量振幅采樣標準，此方法量化了不同振幅和預先定好值，并且使用了一個適應過濾器。
（3）ACELP 數字信號編解碼器。NetPerformer 使用了ACELP話音壓縮算法，是一種較高通信量和話音質量編譯碼方法。ACELP是提供長途話音質量的全雙工編譯碼方法，它提供維持在8kbit/s 或4.8kbit/s的高質量話音。ACELP編譯碼是理想的多路復用技術，能處理DTMF編譯碼并能在高通信量的網絡上提供低成本高話音質量的解決方案。ACELP 舒適音版本也同樣提供“壞的/丟失包”的插補方法。一個數據包允許2倍和3倍緩沖區和最佳的間斷話音。
（4）調制解調器中繼。NetPerformer 話音/傳真信道是用一MODEM將格式化了的數據傳到其他MODEM上，MODEM的中繼功能包含在ACELP運算法則中。從話音轉換到傳真是自動的。連接速率可以是標準的4.8kbit/s到14.4kbit/s。
（5）ACELP 壓縮/解壓縮程序。話音輸入是一個模擬話音格式，NetPerformer將這個模擬信號轉換成為一個64 kbit/s數字流的PCM格式。DSP將這些數據分割成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 按照優先級從不同的數據源同時壓縮話音信元。在遠端站的加工是翻轉過來的，遠端站信道的DSP接收到經過壓縮話音后將它解壓縮成一個64 kbit/s 的PCM數據流。如果需要輸出一個模擬的話音，它將PCM轉成流模擬格式并發送到一個模擬設備上。
（6）傳真解調。當NetPerformer DSP檢測到一個傳真時將停止壓縮這個話音流并開始解調這個傳真流，解調傳真信號在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先級來組織FAX信元，在混合通訊量中傳輸到遠端站使用信元中繼技術，在遠端站的末端處理過程相反。遠端站信道接收到HDLC/fax 信元將它們轉換成數字的傳真信號，將音頻信號從64 kbit/s轉換到14.4 kbit/s或更低的數據流。傳真解調需要一定的帶寬，組合分裂的信元將更有效的減少時延。
（7）可變長比特。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，在剛發信號和DTMF音頻傳輸時或靜默周期發生時，它是自動減少的。
（8）回波抵消。回波抵消的工作目的是消除遠端回送的回聲，ACT的回波抵消是自動加載的。信道誤碼率高不僅會造成話音的中斷，而且會造成回波抵消工作不一致。與此同時，從本地復用器的話音板到本地的電話之間的電路長度也會影響回波抵消。當話音在這條電路傳輸的時間超過12毫秒時，ACT的話音板將不能正常的檢測到回聲，那么將不能消除這些回聲。
2. 基于ACT復用器所開展業務
（1）通過代理服務器訪問Internet。通過代理服務器訪問Internet是企業、部門用戶訪問Internet的常用方法，通過路由器將局域網和Internet互聯，然后在代理服務器上進行訪問控制的限制。在代理服務器上還可以監視用戶對Internet的訪問，統計訪問時間和訪問站點等，從而實現對用戶訪問Internet的管理。
（2）平臺和陸地間的FTP文件傳輸。為了實現平臺和陸地間的FTP文件傳輸，我們在陸地網絡機房配置了1臺文件傳輸服務器即FTP Server。平臺局域網用戶可以通過基于DOS或GUI（圖形界面）的FTP客戶端程序，上傳或下載數據。生產部門的數據庫管理人員也可以訪問該FTP Server，并上傳或下載數據。
（3）Lotus Notes Mail在海上作業平臺的應用。為實現海上作業平臺和陸地端的E-mail聯系，我們為每個海上作業平臺注冊了1到2個Lotus Notes E-Mail帳戶，同時也實現了海上作業臺和Internet上的E-Mail通信。海上作業平臺E-Mail客戶端主要采用Microsoft Outlook Express,采用客戶端有如下方面的優點：配置使用簡單、運行速度快以及程序對系統資源要求低等。
（4）復用設備的網絡管理
A．終端方式：管理人員通過標準終端的串口連接到ACT設備的Console口上進行管理，通過索引菜單用戶可方便的對設備進行管理，無須熟悉各式指令，維護人可通過撥號方式對設備進行遠程管理，這樣可減輕維護人員的負擔。B．Telnet：當設備成功的互連后，可為每臺設備設置IP地址，管理中心通過以太網模塊遠程登錄到各節點，對其進行配置與管理，可以實現與本地終端相同的管理能力，但其它節點可以不需要以太網模塊。C．ACTview 2000 SNMP 網管：ActView 2000是一個基于HP OpenView的網絡管理軟件，它可以對ACT的系列產品進行參數設置、性能監測、狀態查詢及提供計費信息等操作。ActView2000采用圖形界面，它可以幫助您直觀地了解網絡的拓撲結構，同時還可以簡單快捷地實現對網絡的操作。它使用SNMP協議的網管系統，同時可支持Windows95或NT系統，具備友好的GUI圖形界面，管理中心需要以太網模塊，可對全網設備進行管理。
Telnet與ACTview 2000 均無須外接遠程傳輸設備，對網內帶寬占用極小，只有傳輸管理數據的瞬間才有帶寬占用。以上三種管理模式均可對設備進行配置、監測、控制、維護、軟件升級等管理。
三、 CISCO 2611路由器在平臺聯網的應用
為解決海上平臺到陸地的數話同傳，借助于衛星信道，我們采用CISCO2611進行了大量的模擬實驗，在實驗過程中先后解決了CISCO2611與衛星MODEM的接口，與ISDN的接口，話音通道的建立以及與程控交換機的接口，基本實現了通過IP網數話同傳的功能。但與ACT設備相比，所存在的問題主要有以下幾點：一是其不能實現直播功能，拿起電話后需撥方向號或直接等待大約1到2秒（由于衛星線路的延時），方能進行正常的電話撥號。二是有時會出現模塊鎖死現象，當撥號人員在撥號時，經常出現NMA上話音模塊FXS鎖死，其恢復時間需3分鐘左右，又因CISCO路由器重新啟動時間也較長，因此這一點成為影響其在工程中使用的主要方面。三是振鈴不能自動掛斷現象，如甲方撥叫乙方，若乙方無人接電話，在甲方掛斷話機后，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，振鈴自動停止。我們在CISCO2611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，但由于今后在實際的使用環境中，需連接使用的PBX將有各種類型，因次此問題也是影響其實用的一個主要因素。
對CISCO語音功能的利用主要是基于圖2拓撲圖進行的。由于其使用方式與ACT使用方式基本相同，這里就對其實現的功能不作過多的敘述。對于海上平臺的話機，主要需使用FXS模塊，對于陸地端需使用FXO模塊。
渤海衛星專用網是1992年啟用的，是基于語音業務而設計的專用網。現使用的數據網已脫離原網管。這樣或多或少存在網絡層次結構復雜，缺乏互操作性的缺點，同時也降低了網絡的效能和可靠性。隨著未來數據業務的大量擴大，系統的更新改造將勢在必行。
