在PTN 上實現RS 串口的功能，可以采用修改PWE3協議，為RS串口開發一套功能模板，將RS協議的相關參數進行預設，來增加對RS 串口的支持，稱為RSover MPLS，如圖3（a）所示。但這種方式將無法遵循國家國際標準，不具有通用性，改變了原產品的功能結構，因此不宜采用。

　　在不改動原始協議的情況下，只能采用先使用PWE3中認可的某種協議，再硬件轉換為RS協議的方式。因為RS協議速率低，為減少帶寬浪費，所以選用幾種仿真通信協議中速率最低的E1協議來承載，稱為RS over E1方案，如圖3（b）所示。此方案原理同在PTN 設備外加掛E1-RS 協議轉換器，但其管理和控制均由PTN 統一管理。

　　3.2 硬件設計

　　基礎設備SPTN 8500采用模塊化設計，由于是分組核心，因此設計結構相較SDH 等通信設備而言更類似于路由器，包含子架（提供背板總線），電源主控一體板和各種接口的業務板三部分，因此本次開發可以不對原設計進行改動，僅開發一種新的業務板卡即可。欲開發的RS串行接口業務板可以E1接口業務板為基礎，增加轉換電路，并將對外E1接口改為RS接口，采用RJ 45型物理接口規格。

　　3.3 協議切換

　　RS 232/485/422協議本質類似，只是接口電路略有不同，可通過在板卡上將該接口電路獨立出來，通過更換子電路板來完成協議間的切換。其中RS 485可通過RS422接口電路并線完成，而RS 232的電平與RS 485/422不同，不便于統一設計。最終設計為RS 232和RS 422兩種子電路板，插接在RS接口板上。RS 422子電路板上設置并接跳線，可切換為RS 485協議。

　　3.4 業務模型

　　PTN之上承載的業務分為E-Line、E-LAN和E-Tree三種業務模型，分別對應于 p2p、mp2mp 和p2mp 三種拓撲模型。雖然RS 484/422是p2mp模型，但RS 232僅可工作在p2p模式。且由于RS業務是承載于E1通道之上，因此必須采用E-Line模型。

　　3.5 尋址方式

　　對于RS通信而言，其有自己的地址查找方式，這里關注在PTN內部對每個RS通道的尋址方式。有兩種方案。一是LSP法，如圖4（a）所示，每個E1口在仿真時可手工配置一條LSP來對應，這樣每個E1口僅能包含1個RS串口。E1的速率是2.048 Mb/s，而RS在異步模式下最高也僅能達到115 Kb/s，帶寬利用率僅為5.6%，如果希望提高帶寬的利用率，即在一個E1仿真通道中實現多個RS通道，那么僅采用LSP就難以區分，必須再設計一套在 E1通道中為各RS尋址的方案，如使用IP地址標識同一E1下不同的RS通道，稱之為IP法，如圖4（b）所示。IP法可以提高帶寬的利用率，但使PTN 結構層次更加復雜，加大了配置和管理的難度，并且由于增加一層IP報頭封裝，影響轉發效率。經過分析，認為RS接口數量不多，而且RS 485/422還可以在設備外先行進行并線匯接，進一步減少接口需求數量，因此宜采用LSP尋址方案。

　　3.6 管理平面

　　設備的管理平面需增加RS 配置模塊，可依據E1配置模塊加以修改。另需在管理軟件中為RS 串口建模，建立相應的標志、配置模板和告警模板。

　　3.7 控制平面

　　由于采用LSP 尋址方案，RS 通道與E1 通道為1∶1對應，因此控制平面無須再進行功能擴展，對RS通道所使用的保護檢測手段直接運用E1方案即可。

　　4 部署應用

　　搭載RS串行接口的PTN設備已在某電力通信專網進行實地部署應用，試運行承載的業務主要是電力生產調度數據。

　　4.1 應用拓撲

　　搭載RS串行接口的PTN設備在某供電公司組網拓撲如圖5所示，共使用該型設備將8個變電站與區域調控中心相連。根據光纜路由，分別組成東環和西環兩個光纖環網。

　　4.2 承載業務

　　每臺設備采用雙電源主控板配置，充分考慮可靠性。每臺設備上不僅配置常規的FE網板和E1板，還配置搭載RS接口的串口板。為保障網絡可靠性，東西雙環都獨立配置了環網保護。

　　應用場景中的主環均由變電站節點組成，每節點均有調度數據網、SCADA、視頻監控、工作票系統和電能量采集等業務。其中電能量采集業務的電能表數據采集采用RS 485方式，經過在站內并線后，通過PTN環網在調控中心處集中，經過串口服務器的數據合并，一同送至主站系統的前置采集服務器，完成電能量數據的采集過程。如圖6所示。

　　4.3 應用效果

　　在實際應用中，對本設計方案進行了一系列測試。

　　經實際測試，主站端采集XJ變一塊電表時，平均響應時間≤1 s.在采集P+、P-、Q+和Q-四個量的情況下，單塊電表經過數據交換，采集完畢的平均時間<4 s.與現場采集的時間比較，通過PTN傳輸系統的時延僅有不到1 s的延遲增加。在一個RS 串口并聯采集8 塊電表的情況下，傳輸系統總時延<2 s.多于8塊電表終端需要采集的情況下，可增用一個RS口，同時采集不會增加時延。同樣測試項目下，對下一跳節點LH變進行測試，傳輸系統總時延同樣<2 s，沒有發現較大變化。

　　供電公司在建設縣域光纖骨干通信網時，通過技術選型比較，放棄了傳統的SDH/MSTP 體系，選用PTN 分組核心體系，在獲得更好性能的同時，成本也有所降低，已取得較好的經濟效益。電能量系統采集的需求除可以使用PTN 進行改造設計外，也可以使用E1接口下掛E1/RS協議轉換器來實現。兩種方案相比，PTN改造方案減小了時延和不必要的故障點，無需單獨考慮取電，并且可以統一管理，而成本相似，可以說進一步提高了現有投資的效益成本比。

　　5 結語

　　本課題依據電力業務實際需要，提出在原PTN標準架構上進行二次開發，增加對RS串口支持的需求，綜合了開發量、改造難度、成本和性能等方面的考慮，確定了較合適的方案進行設計，完成了產品試制和實際部署應用，獲得了預期效果，取得了較好的效益。

　　本課題的完成，為滿足電力通信需求提供了新的方案，但其方案仍有可改進之處。對于RS接口板的管理，可以增加終端故障檢測的功能，并建立相應的告警集合，對PTN 管理系統進行擴充，以便對通道進行全方位檢測。另外對接入端的冗余也是改進的一個方向，可考慮采用兩個RS接口互為主備，為RS的DTE終端提供更加完善可靠的接入。