RS系列串口在PTN架构上的实现

　　RS 232 接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通信的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”.由于RS 232 接口标准出现较早，信号电平值较高易损坏接口电路的芯片、传输速率较低、抗噪声干扰性弱、传输距离有限等不足之处，因此后来又发展出RS 485、RS 422等接口。

　　RS 422接口在RS 232后推出，RS 422定义为全双工的，一般采用4~5根通信线（区别在是否有地线），一个驱动器可以驱动最多10个接收器（即接收器为1/10单位负载），通信距离与通信速率有关系，一般距离短时可以使用高速率进行通信，速率低时可以进行较远距离通信，一般可达数百上千米。

　　RS 485接口在RS 422后推出，绝大部分继承了RS 422,主要的差别是RS 485 可以是半双工的，而且一个驱动器的驱动能力至少可以驱动32个接收器（即接收器为1 32 单位负载），当使用阻抗更高的接收器时可以驱动更多的接收器。全双工RS 485的驱动/接收器对一定可以用在RS 422网络。

　　RS系列串行接口在各类电力自动化系统中都有应用，主要用于各种终端（表计、采集装置、通信装置等）的本地、短距信号通信。RS串行接口信号采用电平传输数字信号，信号可靠，成本低，适应性广，在当时对以脉冲模拟信号为主的通信方式是一种巨大改进，得到了广泛应用。随着信息量不断增大，RS串行接口容量低、传输距离短的弊端显现，有些逐渐被高速标准接口所取代，但现有信息系统中仍存在RS接口。随着通信系统的升级，很多通信设备已不再直接提供低速RS接口，需要转换设备来转接，大大增加了成本和管理难度。因此，在新技术的基础上是否能够兼容RS串行接口，成本如何，以及如何实现，成为眼前的一个课题。

　　3 技术方案

　　RS系列串口在PTN架构上的实现选用南瑞集团的SPTN产品设计方案为基础进行改造。该方案的产品设计采用模块化设计，便于扩展。并且在PTN基本技术规格方面符合国家和国际标准，并通过型式试验和工信部入网测试，是一个稳定可靠的基础方案。如图2所示。

　　3.1 总体设计方案

　　在PTN 上实现RS 串口的功能，可以采用修改PWE3协议，为RS串口开发一套功能模板，将RS协议的相关参数进行预设，来增加对RS 串口的支持，称为RSover MPLS,如图3（a）所示。但这种方式将无法遵循国家国际标准，不具有通用性，改变了原产品的功能结构，因此不宜采用。

　　在不改动原始协议的情况下，只能采用先使用PWE3中认可的某种协议，再硬件转换为RS协议的方式。因为RS协议速率低，为减少带宽浪费，所以选用几种仿真通信协议中速率最低的E1协议来承载，称为RS over E1方案，如图3（b）所示。此方案原理同在PTN 设备外加挂E1-RS 协议转换器，但其管理和控制均由PTN 统一管理。

　　3.2 硬件设计

　　基础设备SPTN 8500采用模块化设计，由于是分组核心，因此设计结构相较SDH 等通信设备而言更类似于路由器，包含子架（提供背板总线），电源主控一体板和各种接口的业务板三部分，因此本次开发可以不对原设计进行改动，仅开发一种新的业务板卡即可。欲开发的RS串行接口业务板可以E1接口业务板为基础，增加转换电路，并将对外E1接口改为RS接口，采用RJ 45型物理接口规格。

　　3.3 协议切换

　　RS 232/485/422协议本质类似，只是接口电路略有不同，可通过在板卡上将该接口电路独立出来，通过更换子电路板来完成协议间的切换。其中RS 485可通过RS422接口电路并线完成，而RS 232的电平与RS 485/422不同，不便于统一设计。最终设计为RS 232和RS 422两种子电路板，插接在RS接口板上。RS 422子电路板上设置并接跳线，可切换为RS 485协议。

　　3.4 业务模型

　　PTN之上承载的业务分为E-Line、E-LAN和E-Tree三种业务模型，分别对应于p2p、mp2mp 和p2mp 三种拓扑模型。虽然RS 484/422是p2mp模型，但RS 232仅可工作在p2p模式。且由于RS业务是承载于E1通道之上，因此必须采用E-Line模型。

　　3.5 寻址方式

　　对于RS通信而言，其有自己的地址查找方式，这里关注在PTN内部对每个RS通道的寻址方式。有两种方案。一是LSP法，如图4（a）所示，每个E1口在仿真时可手工配置一条LSP来对应，这样每个E1口仅能包含1个RS串口。E1的速率是2.048 Mb/s,而RS在异步模式下最高也仅能达到115 Kb/s,带宽利用率仅为5.6%,如果希望提高带宽的利用率，即在一个E1仿真通道中实现多个RS通道，那么仅采用LSP就难以区分，必须再设计一套在E1通道中为各RS寻址的方案，如使用IP地址标识同一E1下不同的RS通道，称之为IP法，如图4（b）所示。IP法可以提高带宽的利用率，但使PTN结构层次更加复杂，加大了配置和管理的难度，并且由于增加一层IP报头封装，影响转发效率。经过分析，认为RS接口数量不多，而且RS 485/422还可以在设备外先行进行并线汇接，进一步减少接口需求数量，因此宜采用LSP寻址方案。