1、环境动力监控传输复用方案的发展史概述：在过去十几年随着手机的大量普及，大家对通信质量的要求也越来越高，这就催生了一个新的产业，无人值守基站的环境动力监控。就是在市内的通信机房远程监控各基站的环境和动力。一般要监控的包括温度、湿度、烟雾、空调、门禁、电压等等。这些数据几乎都是通过串口采集的，在中心机房当然是通过 PC 机监控这些数据，那么怎么把从基站采集的串口数据送给中心机房的PC 机，就是采集复用方案要解决的问题，如下图：基站电压、温湿度等数据232/485/422 串口中心机房 PC 机监控终端怎么办？采集复用方案232 串口或以太网图 1如图 1 所示，采集复用方案就是解决串口信息怎么到达
2、中心机房的 PC 机的问题。当然上图中左侧只画了一个基站，应该是很多基站，一个省或一个地区内的所有基站集中监控。（一）PCM 中的 V.24 模块关于串口怎么在 E1 上传输的问题，有个标准的解决办法，在几乎所有 PCM 设备上都会有 V.24 数据模块，该模块实现串口到 E1 或者到 E1 某个时隙的接口转换。在早期的解决方案一般是远端一个PCM 设备，配置一个 V.24 模块，中心一个 PCM 设备配置很多 V.24模块，中心的每个 V.24 模块对应远端的一个基站。如下图：含 1 个 V.24模块的 PCM串口E1 接口E1/PDH/SDH传输系统中心机房 PCM，含多个 V.24 模块
3、，每个模块对应远端一个基站数据采集设备有多个串口的 PC 机串口图 2上图就是一个怎么把串口通过电信的传输系统延伸的示意图。如图所示，采集设备把采集到的数据，送到 PCM 设备的 V.24 模块，上 E1，进入电信/移动的传输系统，传输到远端机房，通过交换机或者数字交叉连接设备，把含有V.24 数据的 E1 时隙提取出来集中到一台 PCM 设备，通过 V.24 模块还原串口数据，进入 PC 机，实现远程监控。 PC 机控制信息，通过同一路径反方向传输给数据采集设备。这种方法虽然实现了远端串口的延伸，但是存在很多缺点，在实际工程中，最大的缺点是，成本太高！可以看到，在每个基站都要放一个 PCM
4、设备，这个设备至少包括以下板子：电源板、E1 成帧传输板，主控板（主要用来设置 V.24 上 E1 的哪个时隙） ，V.24 板。这样一台 PCM 设备，至少要几 K 人民币，除非监控厂商兼职卖PCM，否则每个基站加这样一个 PCM 设备，工程成本压力增加很多。这种实际需求，促成了新的产品：串口时隙卡。（二）串口时隙卡的出现串口时隙卡是个什么东西呢？以深圳市远迅达科技发展有限公司的STS 卡为例简单介绍。下图是示意图：STS 串口时隙卡拨码开关本地串口上行 E1 下行 E1图 3本地串口就是 RS232 接口，用来接受采集到数据以及把 PC 机发来的控制数据发送给采集设备。上行 E1 通向中心
5、机房，本地串口只占用该 E1 的一个时隙，至于占用哪个时隙，由拨码开关决定，除了该时隙，其他时隙透明传输到下行 E1。提供了上/下行 E1 就可以实现时隙卡级联，这样在实际工程中非常有用。因为提供级联功能，时隙卡有个重要特性就是断电直传，即断电时，上下行 E1 透明传输，这样一块时隙卡故障不影响其他设备运行。时隙卡比 PCM 设备便宜很多，另外时隙卡本身体积很小，可以插入到采集设备内部，节省了电源模块、机壳，最大程度的压缩了成本。（三）中心设备集成化在图 2 中，中心机房的 PC 机通过扩展串口监控远端基站，但是一台 PC 机因为 PCI 插槽限制，能够扩展的串口有限，一般扩展 4 个，当基站
6、数量急剧增加，在一个地区就有上百个基站时，这种方法显然落后了。如下图：含多个 V.24模块的 PCM设备每个都是RS232还需要很多 PC 机图 4在 1996 年左右，随着 TCP/IP 网络的急剧发展，首先在台湾，后来在大陆，相继出现了一种设备，叫串口服务器。串口服务器内置一个 CPU，完成串口到 TCP 服务端口的转换。而一台 PC 机能够建立的 TCP 连接理论上高达 65535 个，串口服务器能够提供 8 个或 16 个串口连接，本身只有 1U 高，方便安装，比在机房堆积很多 PC 机方便很多。于是机房设备变成了，几个 PCM 机架，出一堆 RS232 接口，连接串口服务器，再通过以
7、太网交换机，连接几台 PC 机，完成远程监控。这个方案比最初的很多 PC 机进步很多，但是，随着技术进步，有了更加优化的方案。既然远端能够用时隙卡代替 PCM，那么中心端能不能开发一台设备代替 PCM 和串口服务器呢？在这种实际需求下，一些公司开发出了基于 E1 的串口服务器，下面以远迅达公司的 E1 串口服务器 SE1DCU 为例说明。如下图：SE1DCUE1 接口 以太网口配置口图 5SE1 DCU 对外接口有一个 E1 接口，一个网口，还有一个配置口，该设备内置嵌入式系统，完成 TCP/IP 协议栈，可配置 IP 地址。设备基本功能是把 E1 的 31 个时隙中包含的串口信息还原出来，发
8、送到固定的 TCP 通道。这个设备可以代替 PCM 和串口服务器，大大提高了设备集成度，降低了工程成本和复杂度，在没有这个设备之前，每个时隙要出一个串口，工程最麻烦最容易出错的地方就是串口线，因为太多，一旦出了问题，不容易找到对应的线头。使用了SE1 DCU 之后，不需要做串口线了，监控数据直接在 E1 和 TCP 网络之间倒换。在以 V.24 进 E1 为基础发展的串口数据采集方面，目前这是发展的极致。（四）HDLC 帧传输设备上面把串口直接进入一个时隙的方案，虽然能够解决串口通过 E1 延伸的问题，但是该方案本身具有不可克服的缺陷。这个方法具体实现是把一个串口通过 64k 的时钟采样进入
9、E1 的一个时隙里面进行传输，但是串口本身速率一般很低，多数只有 9.6k，并且还不是时时有数据，以温度传感器为例，一般来说，这样的传感器，都是问答式的，监控中心间隔一段时间查询一下当前温度，传感器收到指令之后，才上报一次数值。这个串口本身是 9.6k，还是间隔一段时间才上报一次（这个间隔时间可能是几秒或几分钟） ，每次上报只有几个字节，却要占用一个 64k 时隙，还是永久占用。类似的烟雾传感器，电压电流空调等，也是这样。门禁系统不同，只有开关门时才用，可是无人值守的站点也许平均 2 周才用一次门禁，也占用一个 64k 时隙。显然造成了资源的极大浪费，除此之外，当传输上出现误码时，这个方案不能
10、发现。比如，查询温度时，链路正好被干扰，此时，监控中心可能读到错误的数值。鉴于以上情况，基于 HDLC 帧的复用设备开始进入监控领域。下面以远迅达公司的 StarDCM/StarDCU 系统为例说明。StarDCM 放置在监控系统的末端，就是基站一侧， StarDCM 出 8 个串口 2 个 E1 口，还有一个配置口，StarDCM 的 8 个串口只占用一个时隙，并且所有的数据是打包成 HDLC 帧，在该时隙中传输的。所占用时隙可以配置。2 个 E1 口分上行和下行，与 STS 卡一样，StarDCM 可级联。StarDCU 放置在监控中心，出 2 个 E1 口，一个以太网口，还有一个配置口，
11、2 个 E1 的每个时隙对应远端的一个 StarDCM，每个 StarDCM 有 8 个串口，也就是说，每个 StarDCU 同时采集 2318 496 个串口数据。StarDCU 开通 496 个 TCP 服务连接，每个 TCP 连接对应一个串口，监控PC 机要监控哪个串口，就与 StarDCU 对应的 TCP 服务建立连接，对这个连接读写数据，StarDCU/StarDCM 会把数据放在对应的串口。StarDCM 与 StarDCU 之间通信使用 HDLC 帧，这个与直接采样的区别，首先保证了数据传递的准确和完整性，还是以上面采集温度时，链路出现误码为例，此时 StarDCU 收到的 HD
12、LC 帧会出现帧错误，StarDCU 会抛弃这个帧。监控中心不会收到错误的温度值，超时之后会重新查询温度，如果此时链路错误已经恢复，就能够读到正确的数值。其次正是因为有了 HDLC数据帧，StarDCU 与 StarDCM 之间的通信从电路交换变成了包交换，才能够在一个时隙上传输多个串口数据，第三，通过 StarDCU 能够远程配置StarDCM，比如配置每个串口的速率、数据位、奇偶校验等。StarDCM/StarDCU 系统与前面的 STS 卡/SE1DCU 系统相比，具有更高的集成度。在前面示意图中，我们在每个基站只画了一个 STS 卡，其实是远远不够的，每个基站一般要 4、5 个串口采集
13、数据，每个串口都需要一个 STS 卡，一个 SE1DCU 只能处理一个 E1，而 E1 的每个时隙只有一个串口，就是说，每个 SE1DCU 只能采集 31 个串口数据。而每个 StarDCM出 8 个串口，即使考虑将来的扩展，每个基站放一个 StarDCM 也已经足够，而如前所述，每个 StarDCU 可以采集 496 个串口数据，更是 SE1DCU 所不能相比的。在最新的 StarDCM/StarDCU 系统中，远迅达公司增加了以太网桥功能，如前所述，每个 StarDCM 的 8 个串口只占用了一个时隙，其他时隙没有使用，如果其他时隙空闲，可以组成一个 N64K 的以太网桥通道，在新的StarDCM 中已经出一个以太网口，做以太网桥的接入端，该网桥可以兼容传统的以太网桥，也可以在 StarDCU 上，选 N 个时隙做以太网桥，通过StarDCU 组成一个网桥系统，该功能不影响其他串口，可以同时使用。对于图像监控，这是一个非常低成本的接入方案。（五）环形保护（六）厂家和产品介绍
