摘 要：選擇合適的通信方式是實現小型水電站全面管理和監控的關鍵。本文敘述了小水電站自動監控對通信的要求，就單對線路高速對稱數字用戶線（G.SHDSL）寬帶技術在小型水電站自動監控中的應用進行了探討。 關鍵詞：小水電站自動監控;通信;G.SHDSL;數字復分接 0 引言 　　在水利水電領域，許多泵站、水電站提出了“無人值班，少人值守”的運行管理模式[1] ，管理人員運用現代通信技術在指揮調度中心對各級泵站、水電站的設備進行遠程控制，對環境惡劣的工作區域、水閘區域設備進行遠程監視，使原先費時費力的工作變得簡單輕松，這一管理模式的提出大大提高了管理的效能。成為目前這一領域的發展趨勢。要實現對各級泵站、水電站的遠程監控[2]，必然需要對各種信息進行采集、通信和處理，其中對各種信息的采集和處理，由于計算機和各種微控制、微處理技術的快速發展，已變得相對容易，而通信問題由于成本因素的影響，成為了這一領域發展的瓶頸。因此，選擇合適的通信方式和設備是實現小型水電站全面管理和監測的關鍵。 　　由于小型水電站一般地處偏遠，因此公用的通信網絡無法覆蓋，目前大多數地區利用一對雙絞銅線實現了簡單的單路語音通信，隨著自動化監視和控制要求的提出，如何解決好數據的通信問題，已經變得非常關鍵，我們知道最好的通信方式是利用光纖，但光纖通信存在著設備復雜，成本高的缺點。基于小型水電站主要的通信對象是上級控制中心、調度所（包括電力調度、防汛調度），通信的數據量不是特別大，但實時性要求高，通信距離特別遠，現有的公用通信網絡無法覆蓋等特點，G.SHDSL通信技術可較好地滿足了小型水電站的通信要求。本文就G.SHSDL在水電站監控系統中的應用進行了探討。 1 小水電站自動監測對通信的要求 　　對水電站提出計算機自動監控系統的問題后，相應要考慮系統總體結構及各子系統之間的聯結和通信問題。水電站自動監控對通信的要求應遵循以下原則： 　　（1）經濟性原則 　　考慮具體工程運行管理上的總體經濟效益，通信系統成本不能太高。 　　（2）可靠性原則 　　通信系統應在低溫、潮濕、風塵大、強電磁場干擾等惡劣環境條件下均能正常工作。 　　（3）可擴性原則 　　通信系統應具有當代技術先進性，其硬件設備和軟件遵循模塊化結構。可以方便地實現系統擴展、更新和升級。 　　（4）實時性 　　自動監控系統是一個實時監控系統，必須滿足實時性。 　　（5）開放性原則 　　軟硬件配置注重兼容性和互換性。 2 G.SHDSL在水電站自動監控中的應用 　　G.SHDSL自動監控通信系統的組成框圖如圖1所示。整個系統由話音交換機、網絡交換機、數字復分接器、G.SHDSL線路接入模塊、傳輸網絡、電話機和計算機等組成。 　　通信的處理器主要完成對以太網數據的收發處理、異步串口的數據的分發和接收、G.SHDSL等各個芯片的管理和控制、用戶接口的信令檢測和控制、狀態指示的控制等。多數業務接口都可直接由通信處理器擴展得到。例如：以太網接口、USB接口、HDLC接口等。 　　此系統可對水電站運行數據進行采集和判斷，一旦監測數據發生異常，即可通過G.SHDSL通信模塊向監控計算機發生報警信息，實現了對水電站運行狀態的實時監控。同時，G.SHDSL通信模塊可完成多路數據終端設備（如計算機）送來的數據按照協議打包成網絡數據送往網絡交換機，并可通過E1接口接入到程控交換機完成話音交換。 　　2.1 G.SHDSL技術 　　2.1.1 G.SHDSL技術的特點 　　G.SHDSL[3]（Single-pair High Speed DSL，單對線路高速對稱數字用戶線）是ITU（G991.2標準）推薦的在雙絞銅線上傳輸雙向對稱寬帶數據的一種技術，它提供迄今為止任何DSL技術具有的功用范圍，能夠用于語音、數據和視頻等多種通信傳輸業務。 　　G.SHDSL接口電路由一片具有成幀功能的雙通道DSP和一片單路模擬驅動前端組成[4]，雙通道DSP主要完成TC-PAM編碼、解碼、回波抵消、自動均衡和成幀等功能。模擬驅動前端主要完成D/A、A/D變換、濾波、線路驅動、增益控制等功能。其中線路驅動包括線路的發送和接收，發送功放、接收放大、線路阻抗匹配等功能。 　　G.SHDSL的特點如下: 　　（1）支持數據速率高,傳輸距離遠 　　26AWG電纜上傳輸距離為6000英尺、20000英尺的單線對，對應所能支持的數據速率分別為2.312Mbps和192Kbps;雙線對操作速率可達4.624Mbps。當距離一定時，速率比傳統的對稱DSL高35%至50%;當速率一定時，傳輸距離比傳統的對稱DSL提高15%至20%。 　　（2）頻譜兼容性 　　G.SHDSL選擇了TC-PAM調制技術，從而確保了與其它基于DSL的服務（如ADSL）的兼容性。 　　（3）國際互操作性 　　由于采用了TC-PAM以及其它標準要求，推進了G.SHDSL局端與終端設備的互通性測試工作。 　　（4）傳輸速率自適應 　　G.SHDSL是自適應的，可以在不同的傳送寬度之間作調整，隨著傳送距離的不同，實現的傳送速率也不同。 　　（5）成本優勢 　　運營商應用G.SHDSL技術時主要是在擴容時增加新的設備，并不需要替換現有的DSL技術，另外大部分連接都是點對點的，而非全網的改造，因此投入較低。 　　2.1.2 TC-PAM調制技術 　　G.SHDSL采用網格編碼脈幅調制（TC-PAM）技術。網格編碼[5]的原理是利用編碼效率為的卷積碼，并將每一碼段的映射為2[sup]n+1[/sup]個調制信號集中的一個信號[6]。在接收端信號解調后經反映射變換為卷積碼，再送入維特比譯碼器譯碼，做出判斷的過程是按照形似網格的決策樹進行的，也叫網格編碼調制。 　　其算法復雜程度較低，對話音通信時延要求較低，壓縮了傳輸頻譜，提高了抗干擾減少串音的能力，延長了傳輸距離。 　　2.2 同步數字復分接 　　水電站自動監控通信系統數據和話音的復接和分接處理可采用同步數字復分接技術。同步數字復分接器是由數字復接器和數字分接器組成，數字復接器是把兩個或兩個以上的支路同步數字信號按時分復用方式合并成為單一的同步數字信號的設備;數字分接器則是把一個合路數字信號分解為原來的支路同步數字信號的設備。同步復分接是指如果輸入支路數字信號相對于復接器的對應時鐘信號是同步的，則只需調整相位就可以實施數字復接。同步復分接有復接效率較高，復接損傷較小等特點。 3 系統特點 　　水電站自動監控通信系統采用G.SHDSL技術，與ADSL（不對稱數字用戶線）HSDL（高速數字用戶線）技術相比具有明顯的特點： 　　1） 傳輸質量穩定 　　G.SHDSL技術是一種上下對稱DSL技術，傳輸質量穩定，適合行業應用。 　　2） 傳輸速率較快、傳輸距離遠 　　單線對傳輸G.SHDSL設備可在1對或2對普通市話雙絞線上傳輸高達2.3Mbps速率，可以滿足話音、數據和圖象等多媒體業務需要。傳輸距離遠在1對0.5mm線徑的市話雙絞線上無中繼傳輸2.048Mbps速率可達4.8Km以上,增加中繼可使傳輸距離延長一倍。 　　3）安裝簡單、投資少 　　G.SHDSL安裝采用現有的雙絞線連接，無需另外鋪設線路，安裝方便。在網絡要求上不要很大的投入，只需增加G.SHDSL模塊，在用戶端加入綜合接入設備就可，好處是可以帶來更豐富的接入方式。 　　4）應用廣泛 　　G.SHDSL支持多種業務類型，傳統DSL技術主要在TDM模式上選擇傳送方式，而G.SHDSL既可在TDM上又可在ATM、IP的傳送模式下進行傳輸。 　　5）兼容性好 　　G.SHDSL是目前唯一的使不同廠家在同樣標準下真正實現兼容的技術，能夠在多個供應商平臺間實現互操性。 4 小結 　　綜上所述，在小水電站自動監控系統中采用G.SHDSL技術，利用原有電話雙絞線傳輸媒介，組成一個高速、穩定、可靠的信息網，增強自動監測能力。因G.SHDSL技術可提供可變的速率、強大的性能、國際標準基礎及與其它DSL的頻譜兼容性，此技術可獲取更大的商用價值。 本文作者創新點： 　　G.SHDSL是ITU推薦的在雙絞銅線上傳輸雙向對稱寬帶數據的一種技術，其優勢表現在三方面：（1）G.SHDSL技術能夠支持多種業務類型的應用，包括ATM、IP和TDM;（2）傳輸距離遠，相對于HDSL能提高15%——130%;（3）能夠很好地實現和其它廠商間設備的兼容。 　　小型水電站一般地處偏遠地區，公用的通信網絡無法覆蓋，當前大多數地區利用一對雙絞銅線實現了簡單的單路語音通信，滿足不了自動化監視和控制要求。G.SHDSL技術的應用可成功解決這些問題，而且成本低，效益好，具有廣闊的應用前景。 參考文獻： 　　[1]周海波，中小水電站綜合自動化系統設計[J]，中國水利水電設備網，2006 　　[2]李麗 安淑凱，計量站遠程監測SCADA系統的設計分析[J]，微計算機信息，2003 08 28 　　[3]譚飛 郭新 趙彥博，單線對稱高速數字用戶線，中國數據通信[J]，2002 04 　　[4]4-wire Operation Using Globespanvirata SHDSL Chip Sets[J] May,2002 　　[5]金子建，一種實現高性能TCM的卷積編碼器結構，電子學報[J]，1992 07 　　[6]王興亮等，數字通信原理與技術[M]，西安電子科技大學出版社，2000