PAGEPAGE27MCTP項(xiàng)目效應(yīng)情況說明及研究成果報(bào)告北京陽光金力科技發(fā)展有限公司2013年03月目錄1．概述 31.1項(xiàng)目概述 31.2研究工作的必要性 31.3項(xiàng)目的研究意義 42．研究目標(biāo)及技術(shù)關(guān)鍵 52.1總體方案概述 52.1.1產(chǎn)品功能模塊： 62.1.2技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路： 62.2項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容 72.2.1設(shè)備研發(fā)內(nèi)容 72.2.2千兆主模塊（GM） 82.2.3以太網(wǎng)模塊 82.2.4視頻編解碼模塊 102.2.5數(shù)據(jù)接口模塊 122.2.6電話接口模塊 132.2.7音頻接口模塊 142.3設(shè)計(jì)工藝流程 162.4生產(chǎn)工藝流程 172.5項(xiàng)目技術(shù)實(shí)現(xiàn)依據(jù) 172.5.1設(shè)計(jì)思想依據(jù) 172.5.2關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)的依據(jù) 183.項(xiàng)目研究成果 203.1應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn) 203.1.1工業(yè)領(lǐng)域的“三網(wǎng)合一”解決方案 203.1.2為“一網(wǎng)到底”提供傳輸解決方案 203.1.3為SDH網(wǎng)提供補(bǔ)充 213.1.4靈活的組網(wǎng)與低成本 213.2技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 223.2.1獨(dú)創(chuàng)的“以太網(wǎng)成幀器”傳輸模式 223.2.2自有專利的異步FIFO時(shí)鐘同步技術(shù) 223.2.3自主創(chuàng)新、自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的時(shí)鐘調(diào)整技術(shù) 233.2.4自主創(chuàng)新的隧道傳輸技術(shù) 244.與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的比較 245.人才培養(yǎng) 256.資金使用情況 257.研究項(xiàng)目的效應(yīng)情況 267.1社會(huì)效益 267.2.經(jīng)濟(jì)效益 268.2013年項(xiàng)目進(jìn)度總結(jié) 271．概述1.1項(xiàng)目概述MCTP基于電信主流的SDH/MSTP結(jié)構(gòu),采用先進(jìn)、成熟的光纖傳輸技術(shù)和優(yōu)化的工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，為煤礦井下綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)提供“三網(wǎng)合一”綜合信息傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)和視頻等業(yè)務(wù)的靈活接入，MCTP真正實(shí)現(xiàn)了礦山的安全監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度電話和工業(yè)電視等業(yè)務(wù)通過一對(duì)光纖進(jìn)行寬帶傳輸。該系統(tǒng)是集IP分組業(yè)務(wù)和TDM電路業(yè)務(wù)于一體的工業(yè)級(jí)光纖自愈多業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備。目前多業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備主要分兩種模式：第一種是在基于TDM電路業(yè)務(wù)的SDH的基礎(chǔ)上，提供IPoverSDH功能。但其核心是基于電路交換，對(duì)于IP業(yè)務(wù)帶寬分配不靈活，帶寬開銷大，節(jié)點(diǎn)數(shù)目受限，所以該種方案是傳統(tǒng)的電信廠商為了保護(hù)自己已有的SDH網(wǎng)絡(luò)所采用的一個(gè)過渡方案。第二種是基于IP

以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，適合點(diǎn)到點(diǎn)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。但是IP采用的盡力傳送的機(jī)制，對(duì)于實(shí)時(shí)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)，并不能提供良好的QoS，其路由保護(hù)和恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。難以滿足TDM業(yè)務(wù)和工業(yè)控制傳輸需求。MCTP采用的是獨(dú)創(chuàng)的固定長(zhǎng)度以太網(wǎng)幀傳輸模式。采用以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有IP網(wǎng)的組網(wǎng)靈活性和低成本；采用固定長(zhǎng)度（也就是定時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)），使系統(tǒng)具有時(shí)分復(fù)用等電路交換特性，保證了話音業(yè)務(wù)和工業(yè)控制數(shù)據(jù)的高實(shí)時(shí)性和QoS要求。項(xiàng)目還應(yīng)用了獨(dú)創(chuàng)的時(shí)鐘同步、時(shí)鐘調(diào)整和專有隧道等技術(shù)，具有“以太網(wǎng)幀中有電路交換，電路通道中有IP通路”的特性，是集上述兩種模式優(yōu)點(diǎn)于一身的極佳方案。該項(xiàng)目特別適合專用調(diào)度通信網(wǎng)和工業(yè)環(huán)境綜合控制的企業(yè)通信網(wǎng)；其優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)傳輸和多業(yè)務(wù)接入解決方案能在煤礦井下綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)發(fā)揮巨大作用。目前，MCPT技術(shù)已經(jīng)在電力、水利、石油等工業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。MCPT還已成功地在亞運(yùn)會(huì)、大運(yùn)會(huì)等全國(guó)性賽事中發(fā)揮作用，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外情況、設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行了解，準(zhǔn)確把握突發(fā)事件條件下的應(yīng)急處理方式，快捷、準(zhǔn)確地采取應(yīng)急措施。國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局于2008年4月對(duì)該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行了科學(xué)技術(shù)成果鑒定。鑒定結(jié)論為：“在適用性、可靠性、安全性、先進(jìn)性等方面優(yōu)于煤礦現(xiàn)有同類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”，“國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，特色鮮明，具有很高的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景”，“達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平”。2009年2月獲得國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局安全生產(chǎn)科技成果三等獎(jiǎng)1.2研究工作的必要性隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建設(shè)安全高產(chǎn)、高效的自動(dòng)化、信息化管理為一體的現(xiàn)代化礦井已成為煤礦發(fā)展的必然趨勢(shì)，然而，多數(shù)煤礦目前使用的監(jiān)控等其他系統(tǒng)處于封閉狀態(tài)，形成了多個(gè)系統(tǒng)信息的孤島，各個(gè)系統(tǒng)之間各自為政，相互兼容性差已成為礦井發(fā)展的瓶頸問題。隨著礦井年齡的增長(zhǎng)，信息傳輸系統(tǒng)老化陳舊，接入復(fù)雜，系統(tǒng)傳輸壓力加大，先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)相互之間不能兼容等問題極為明顯。隨著安全形勢(shì)及礦井發(fā)展的需要，增加的子系統(tǒng)越來越多，各子系統(tǒng)在井下巷道中重復(fù)布置線纜情況日益突出，不但增加了資金的投入、加大了系統(tǒng)的維護(hù)工作量，也極不利于礦井安全生產(chǎn)的需要。現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、信息傳輸方式、系統(tǒng)反應(yīng)速度等方面的技術(shù)瓶頸日益突出，難以滿足我礦現(xiàn)代化、信息化發(fā)展的需要，制約了礦井現(xiàn)代化管理水平的提升。在煤礦安全體系中，行之有效的安全預(yù)警系統(tǒng)，是保障煤礦安全生產(chǎn)和礦工生命安全最重要的環(huán)節(jié)。如果安全系統(tǒng)不能迅速發(fā)現(xiàn)井下危險(xiǎn)，數(shù)據(jù)無法及時(shí)、快速傳輸，將會(huì)對(duì)礦工的健康、安全構(gòu)成巨大威脅，為煤礦的安全生產(chǎn)埋下隱患。目前，煤礦生產(chǎn)的安全系統(tǒng)的唯一選擇是工業(yè)以太網(wǎng)，雖然這在一定程度上解決了部分?jǐn)?shù)據(jù)的通用性，但仍有部分信息并不能通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一部分重要信息在傳輸過程中缺失，成為煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患。在實(shí)踐中，使用以太網(wǎng)傳輸信息，極易導(dǎo)致廣播風(fēng)暴、帶寬擠占，嚴(yán)重阻礙了信息傳輸速度，縮短了安全系統(tǒng)預(yù)警時(shí)間，再加上煤礦功耗大，不易做到本質(zhì)安全性，如果突發(fā)安全事故，礦工的生命安全危在旦夕。工業(yè)以太網(wǎng)用于煤礦生產(chǎn)，尤其是在安全性能上，還不能完全勝任安全平臺(tái)的角色。為此，一個(gè)可以傳輸不同數(shù)據(jù)、反映迅速的，可以將各自為政的安全系統(tǒng)形成體系的技術(shù)研發(fā)迫在眉睫，為煤礦生產(chǎn)過程中更為可靠、快速地傳遞信息，預(yù)警事故發(fā)生，延長(zhǎng)預(yù)警時(shí)間，應(yīng)為當(dāng)前的安全系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，保障安全生產(chǎn)。1.3項(xiàng)目的研究意義通過該系統(tǒng)的研究成果可以實(shí)現(xiàn)：(1)生產(chǎn)的信息化促進(jìn)全礦的管理信息化，大量的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是管理信息化的基礎(chǔ)，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、整理、挖掘，管理系統(tǒng)對(duì)全礦的安全生產(chǎn)狀況進(jìn)行綜合性動(dòng)態(tài)分析，為領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策提供依據(jù)。(2)綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，可加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部協(xié)作與通信，提高生產(chǎn)和管理效率，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使煤礦企業(yè)的信息化進(jìn)程實(shí)質(zhì)性的跨上一個(gè)新臺(tái)階。(3)使管理人員從繁雜的手工事務(wù)性勞動(dòng)中解脫出來，以便從事更高水平的管理工作。(4)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的集中管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和處理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行提供保障。(5)能夠有效的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、安全管理和綜合查詢等功能，使其成為一個(gè)綜合性的信息化網(wǎng)絡(luò)。通過以上系統(tǒng)，綜合建立一個(gè)高速、可靠、傳輸信息量大的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，采用新一代網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)前端處理數(shù)字化、傳輸系統(tǒng)化、系統(tǒng)構(gòu)造集成化、遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化。能夠?qū)崿F(xiàn)瓦斯?jié)舛?、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、一氧化碳濃度、風(fēng)門開關(guān)狀態(tài)、風(fēng)筒開關(guān)狀態(tài)、煤倉(cāng)煤位、井下水倉(cāng)水位等主要安全環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及電力、通風(fēng)、壓風(fēng)、排水、采煤、運(yùn)輸、提升等生產(chǎn)、安全系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與集中控制。實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、安全、生產(chǎn)管理和設(shè)備控制、生產(chǎn)決策等信息的有機(jī)集成。應(yīng)用信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)管理科學(xué)化，生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)安全調(diào)度、生產(chǎn)過程控制最優(yōu)化。保證煤礦生產(chǎn)安全，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)能力。2．研究目標(biāo)及技術(shù)關(guān)鍵2.1總體方案概述MCTP的組網(wǎng)如下圖所示：MCTP為光纖多通道傳輸平臺(tái)，采用成熟的光纖傳輸技術(shù)和優(yōu)化的工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，為煤礦井下提供的“三網(wǎng)合一”綜合信息傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)和視頻等業(yè)務(wù)的靈活接入。MCTP解決方案充分考慮到網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，以豐富的業(yè)務(wù)接入種類、穩(wěn)定可靠的性能、靈活的擴(kuò)展升級(jí)能力和優(yōu)越的性能價(jià)格比成為各種綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。使用MCTP可以使礦山井下安全檢測(cè)、生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度電話和工業(yè)電視等業(yè)務(wù)通過一對(duì)光纖實(shí)現(xiàn)寬帶傳輸。MCTP采用了千兆以太網(wǎng)接口作為成幀器，采用以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu),并使千兆幀的每個(gè)bit的承載帶寬與傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)每bit的承載帶寬相同，使系統(tǒng)具有IP網(wǎng)的組網(wǎng)靈活性和低成本，同時(shí)具有時(shí)分復(fù)用的電路的交換特性,保證了話音業(yè)務(wù)和工業(yè)控制數(shù)據(jù)的高實(shí)時(shí)性和QoS要求。MCTP的解決方案充分考慮到網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，以豐富的業(yè)務(wù)接入種類、穩(wěn)定可靠的性能、靈活的擴(kuò)展升級(jí)能力和優(yōu)越的性能價(jià)格比成為各種綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。針對(duì)礦山信息化應(yīng)用而設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)，采用環(huán)形拓樸結(jié)構(gòu)，可以使礦山井下的安全監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度電話和工業(yè)電視等業(yè)務(wù)通過一對(duì)光纖實(shí)現(xiàn)寬帶傳輸，且實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、工業(yè)以太網(wǎng)和視頻等業(yè)務(wù)的靈活接入。項(xiàng)目產(chǎn)品的功能是實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)在光纖上安全、高效傳輸。2.1.1產(chǎn)品功能模塊：功能如下圖所示:2.1.2技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路：采用光纖自愈環(huán),滿足工業(yè)級(jí)要求。本項(xiàng)目設(shè)備采用雙纖環(huán)網(wǎng)。使用千兆以太網(wǎng)接口作為成幀器，組網(wǎng)靈活，成本較低。采用固定時(shí)長(zhǎng)的以太網(wǎng)幀，使以太網(wǎng)接口幀的承載bit帶寬與TDM業(yè)務(wù)承載bit帶寬相同，都是8K。該方法能較方便的使兩種業(yè)務(wù)融合在一個(gè)的平臺(tái)上。采用異步FIFO作為彈性緩存進(jìn)行線路時(shí)鐘同步，使環(huán)網(wǎng)中的每個(gè)光纖單元嚴(yán)格同步，既保證了TDM在系統(tǒng)中的同步傳輸，又降低了設(shè)備成本。而基于SDH的MSTP設(shè)備網(wǎng)需要精確的時(shí)鐘同步單元。采用異部FIFO時(shí)鐘調(diào)整技術(shù)，將以太網(wǎng)幀速率125M（125Mx8bit=1000M）平滑過渡到節(jié)點(diǎn)背板時(shí)鐘8M上來，使整個(gè)系統(tǒng)的TDM幀時(shí)鐘和以太網(wǎng)幀時(shí)鐘嚴(yán)格同步。而通常方法需要鎖相環(huán)電路才能實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。物理隧道的建立。開辟相互隔離的傳輸通道（隧道），建立節(jié)點(diǎn)間的固定連接，實(shí)現(xiàn)TDM業(yè)務(wù)和IP業(yè)務(wù)的各個(gè)通道相互獨(dú)立，這樣在保證業(yè)務(wù)傳送高效可靠的同時(shí)，省去了復(fù)雜的傳輸協(xié)議和安全認(rèn)證機(jī)制，隧道的建立和管理是根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行的TDM業(yè)務(wù)每個(gè)接口按需分配物理帶寬，在各此隧道中傳輸。保證了實(shí)時(shí)性和安全性。IP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)采用成熟的多路以太網(wǎng)交換芯片實(shí)現(xiàn)；VLAN功能由交換芯片和FPGA實(shí)現(xiàn)；每個(gè)IP業(yè)務(wù)通道按需分配物理帶寬，通道內(nèi)采用劃分VLAN和以太網(wǎng)共享數(shù)據(jù)環(huán)技術(shù)按優(yōu)先級(jí)排隊(duì)，確證QoS質(zhì)量。以上核心技術(shù)采用FPGA，CPLD等大規(guī)模可編程器件，自主開發(fā)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)CPU由ARM9完成。業(yè)務(wù)接口（語音，低速數(shù)據(jù)，Mpeg2圖像編解碼，以太網(wǎng)）采用成熟器件。2.2項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容2.2.1設(shè)備研發(fā)內(nèi)容MCTP礦用本安型工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸平臺(tái)系統(tǒng)分為調(diào)度室設(shè)備、地面現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和井下本安設(shè)備KJJ50（B）。MCTP光環(huán)網(wǎng)最多可由64個(gè)站點(diǎn)組成，每個(gè)站點(diǎn)包括：礦用本質(zhì)安全型多通道工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器、本安電源箱、隔爆電源箱。2.2.2千兆主模塊（GM）電源輸入：本安電源DC+5V安裝：固定插入第一槽位功能：實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)信號(hào)、視頻信號(hào)、音頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和1000Mb/s線路幀之間的復(fù)接和分復(fù)接；實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的插入,終結(jié),和排序功能；實(shí)現(xiàn)異步數(shù)據(jù)和話音電路的交叉連接，視頻數(shù)據(jù)的交叉連接；實(shí)現(xiàn)設(shè)備的網(wǎng)元管理。光口數(shù)量：2個(gè)2.2.3以太網(wǎng)模塊·1)ESWOBi井下光以太網(wǎng)接口模塊電源輸入：本安電源DC+5V本安型安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：提供４路快速以太網(wǎng)接口（100/10BASE-T）。用途:井下KJJ50（B）礦用本安型工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器·2)ESWOBg地面現(xiàn)場(chǎng)光以太網(wǎng)接口模塊電源輸入：MCTP-D電源提供DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：提供４路快速以太網(wǎng)接口（100/10BASE-T）。用途:地面現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器3)ESWEBi電以太網(wǎng)接口模塊電源輸入：本安電源DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：提供４路快速以太網(wǎng)接口（100/10BASE-T）用途:井下KJJ50（B）礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器·4)ESWEBg電以太網(wǎng)接口模塊電源輸入：地面現(xiàn)場(chǎng)電源DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：提供４路快速以太網(wǎng)接口（100/10BASE-T）用途:地面現(xiàn)場(chǎng)MCTP-D礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器·5)ESWEB電以太網(wǎng)接口模塊電源輸入：集控中心電源DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：提供４路快速以太網(wǎng)接口（100/10BASE-T）用途:集控中心MCTP-m礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器2.2.4視頻編解碼模塊·1)VENCi+VPi電口視頻編碼模塊電源輸入：本安電源DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供1路視頻編碼，MPEG4編碼，速率2-8Mb/s。用途:配接本安型出線端子板VPi，井下KJJ50（B）礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器·2)VENCg+VPg電口視頻編碼模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供1路視頻編碼，MPEG4編碼，速率2-8Mb/s。用途:配接本安型出線端子板VPi，地面現(xiàn)場(chǎng)MCTP-D礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器·3)VENOi光口視頻編碼模塊電源輸入：本安型電源DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供1路光視頻編碼，速率2-8Mb/s。用途:用于井下KJJ50(B)連接光端機(jī)設(shè)備·4)VENOg光口視頻編碼模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供1路光視頻編碼，速率2-8Mb/s。用途:用于地面現(xiàn)場(chǎng)MCTP-D連接光端機(jī)設(shè)備·5)VDEC視頻解碼接口模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供1路視頻解碼，速率2-8Mb/s。用途:集控機(jī)房礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器2.2.5數(shù)據(jù)接口模塊·1）DATAi+RS232i/RS485i/CANi數(shù)據(jù)隔離本安接口模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：每塊板提供4路帶隔離的RS232/RS485、CAN總線數(shù)據(jù)接口，接口速率為19.2Kb/s以下自適應(yīng)。用途：配接本安型出線端子板RS232i、RS485i、CANi用于井下KJJ50（B）礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器。·2）DATAg+RS232g/RS485g/CANg數(shù)據(jù)隔離本安接口模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：每塊板提供4路帶隔離的RS232/RS485、CAN總線數(shù)據(jù)接口，接口速率為19.2Kb/s以下自適應(yīng)。用途：配接本安型出線端子板RS232g、RS485g、CANg用于地面現(xiàn)場(chǎng)MCTP-D礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器?！?）DSMB數(shù)據(jù)接口模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：每塊板提供4路RS232/RS485總線數(shù)據(jù)接口，接口速率為19.2Kb/s以下自適應(yīng)。用途：用于集控機(jī)房MCTP-m礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器。·4）CAN數(shù)據(jù)接口模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：每塊板提供4路CAN總線數(shù)據(jù)接口。用途：用于集控機(jī)房MCTP-m礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器。2.2.6電話接口模塊·1）SLRi+LCi電話用戶接口模塊電源輸入：DC-48V，DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供二路電話用戶電路接口。用途：用于井下KJJ50（B）礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器?！?）SLRg+LCg電話用戶接口模塊電源輸入：DC-48V，DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供四路電話用戶電路接口。用途：用于地面現(xiàn)場(chǎng)MCTP-D礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器?！?）SLCB電話環(huán)路中繼接口模塊電源輸入：+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：每塊板提供4路環(huán)路中繼接口用途：連接電話交換機(jī)設(shè)備，用于集控機(jī)房MCTP-m礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器2.2.7音頻接口模塊·1）AUDi+AU2i/AU4i二/四線音頻隔離接口模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供4路兩/四線音頻接口。用途：用于井下KJJ50（B）礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器。·2）AUDg+AU2g/AU4g二/四線音頻接口模塊電源輸入：DC+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位。功能：每塊板提供4路兩/四線音頻接口。用途：用于地面現(xiàn)場(chǎng)MCTP-D礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器。·3）SK2二線音頻接口模塊電源輸入：+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：每塊板提供4路兩線音頻接口用途：用于集控機(jī)房礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器?！?）SK4四線音頻接口模塊電源輸入：+5V安裝：除第一槽位外的任意槽位功能：每塊板提供4路四線音頻接口用途：用于集控機(jī)房礦用工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入器。2.3設(shè)計(jì)工藝流程MCTP設(shè)計(jì)工藝流程如圖所示：NNYYNNYNYYNNY依據(jù)行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定方案驗(yàn)證功能單元設(shè)計(jì)的正確性正確合理？界定各功能單元軟、硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)整機(jī)聯(lián)調(diào)達(dá)到設(shè)計(jì)要求？繪制生產(chǎn)圖紙，編制設(shè)計(jì)文檔加工工業(yè)樣機(jī)裝置調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試型式試驗(yàn)整理圖紙文檔資料滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)？產(chǎn)品試運(yùn)行滿足現(xiàn)場(chǎng)要求？工業(yè)樣機(jī)鑒定鑒定通過？圖紙入庫(kù)，可批量生產(chǎn)硬件問題？確定最終方案硬件修正2.4生產(chǎn)工藝流程MCTP生產(chǎn)工藝流程如圖所示：外購(gòu)件采購(gòu)?fù)赓?gòu)件采購(gòu)?fù)鈪f(xié)件加工入廠檢驗(yàn)生產(chǎn)準(zhǔn)備插件裝配插件檢查整機(jī)組裝整機(jī)測(cè)試?yán)匣囼?yàn)包裝入庫(kù)材料定額2.5項(xiàng)目技術(shù)實(shí)現(xiàn)依據(jù)2.5.1設(shè)計(jì)思想依據(jù)“分組數(shù)據(jù)和TDM數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)中高效安全傳輸”是全球通信行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，也伴隨著新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)和新產(chǎn)品的不斷完善。項(xiàng)目產(chǎn)品的成功研制和應(yīng)用為通信行業(yè)多業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備提供了新的思路，尤其為我國(guó)礦山專用通信網(wǎng)提供一種高性價(jià)比的應(yīng)用方案。本項(xiàng)目方案有多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)沒有完全相同的技術(shù)思路。但在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中主要參照或引用的標(biāo)準(zhǔn)有：《ITU-X.87城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)環(huán)(MSR)標(biāo)準(zhǔn)》，《基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)技術(shù)要求》[1]；《基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)測(cè)試方法》[2]；《基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)(MSTP)技術(shù)要求——內(nèi)嵌RPR功能部分》[3]；《基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)(MSTP)測(cè)試方法——內(nèi)嵌RPR功能部分》[4]；和ITU-TG.703、G.704、G.823、G.824、ITU-TG.707、IEEE802.x、YDN065－1997、YDN099-1998、YD/T877-1996YD/T1022-1999、YD/T1238-2002GB/T2423.1-2001電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)A：低溫，GB/T2423.2-2001電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)B：高溫，GB/T2423.4-1993電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Db：交變濕熱試驗(yàn)方法，GB/T2423.5-1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ea和導(dǎo)則：沖擊，GB/T2423.10-1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc和導(dǎo)則：振動(dòng)(正弦，GB3836.1-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用要求，GB3836.4-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第4部分：本質(zhì)安全型“i”，GB4208-1993外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼），GB6388-86運(yùn)輸包裝收發(fā)貨標(biāo)志，GB10111-88利用隨機(jī)數(shù)骰子進(jìn)行隨機(jī)抽樣的方法，GB/T14048.1-2000低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則，MT209-90煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求，MT210-90煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品基本試驗(yàn)方法，MT211-90煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)則，MT289-92煤礦本質(zhì)安全型供電、自動(dòng)電話機(jī)通用技術(shù)條件，MT290-92煤礦本質(zhì)安全型供電、自動(dòng)電話機(jī)主要性能測(cè)試方法，MT406-1995煤礦通信井下匯接裝置通用技術(shù)條件，MT/T899-2000煤礦用信息傳輸裝置2.5.2關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)的依據(jù)本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分兩方面：硬件和軟件。軟件核心技術(shù)有以太網(wǎng)共享數(shù)據(jù)環(huán)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)依據(jù)有虛擬隧道標(biāo)記交換（VTTS：VirtualTunnellingTagSwitch）的原理和RPR（彈性分組環(huán)）技術(shù)原理。硬件核心技術(shù)采用定時(shí)以太網(wǎng)幀、線路時(shí)鐘同步，TDM和IP的時(shí)鐘調(diào)整，隧道控制，VLAN控制等。采用大規(guī)模集成電路芯片（FPGA,EPLD）和嵌入式CPU(ARM9)完成。具體原理如下：(1).光接口板的實(shí)現(xiàn)依據(jù)：圖MCTP光接口實(shí)現(xiàn)框圖該電路板實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)信號(hào)、視頻信號(hào)、音頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和1000Mb/s線路幀之間的復(fù)接和分復(fù)接；實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的插入,終結(jié),和排序功能；實(shí)現(xiàn)異步數(shù)據(jù)和話音電路的交叉連接，視頻數(shù)據(jù)的交叉連接；實(shí)現(xiàn)設(shè)備的網(wǎng)元管理。如上圖所示通過大規(guī)模邏輯期間FPGA實(shí)現(xiàn)復(fù)分接，與系統(tǒng)配置CPU配合完成物理帶寬的控制、環(huán)網(wǎng)的檢測(cè)、切換和其他邏輯控制。該電路板上實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)或創(chuàng)新技術(shù)，如：線路保護(hù)，保護(hù)時(shí)間在50ms之內(nèi)。實(shí)現(xiàn)定時(shí)的千兆網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)，使得傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在統(tǒng)一平臺(tái)上可靠傳輸。時(shí)鐘同步，使用彈性緩存調(diào)整時(shí)鐘的原理，創(chuàng)造性的使用異步fifo，測(cè)算本地時(shí)鐘和光環(huán)網(wǎng)時(shí)鐘的偏差，來調(diào)整本地發(fā)送時(shí)鐘。時(shí)鐘調(diào)整：使用異步FIFO將125M線路時(shí)鐘，平滑過渡到本地的8M時(shí)鐘。以太網(wǎng)的共享數(shù)據(jù)環(huán)：通過FPGA實(shí)現(xiàn)虛擬隧道標(biāo)記交換和RPR部分特性。（2）其它業(yè)務(wù)板的實(shí)現(xiàn)依據(jù)1).以太網(wǎng)接口模塊:分四路以太網(wǎng)光接口和四路以太網(wǎng)電接口兩種模塊。以太網(wǎng)交換采用Reltek公司的交換芯片。2).數(shù)據(jù)接口模塊:每塊板提供4路可選的RS232/RS485/CAN數(shù)據(jù)接口，接口速率為19.2Kb/s以下自適應(yīng)。根據(jù)過采樣原理，速率自適應(yīng)，數(shù)據(jù)接口類型包括RS232，RS485和CAN總線接口。3).電話用戶模塊:每塊板提供4路電話用戶電路接口。使用AMD公司的套片。4).電話環(huán)路模塊功能：每塊板提供4路環(huán)路用戶接口，使用香港亞訊電信的套片。5).視頻編碼模塊功能：每塊板提供3路H.264視頻編碼，速率2-4Mb/s。6).視頻解碼模塊功能：每塊板提供3路H.264視頻解碼，速率2-4Mb/s。7）視頻技術(shù)：使用飛利浦公司的視頻A/D編解碼芯片，8）視頻壓縮和解壓縮采用海思的Hi3510視頻壓縮/解壓套片。信號(hào)制式PAL/NTSC，速度：每秒1-30幅（可編程），帶寬1-4Mb/s，分辨率：576x720。3.項(xiàng)目研究成果3.1應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn)3.1.1工業(yè)領(lǐng)域的“三網(wǎng)合一”解決方案針對(duì)煤炭信息自動(dòng)化專網(wǎng)設(shè)計(jì),提供話音和工業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)接口,提供實(shí)時(shí)性高、真正的“三網(wǎng)合一”解決方案。由于專用調(diào)度網(wǎng)以調(diào)度監(jiān)控和管理信息為主要業(yè)務(wù),對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性和安全可靠性要求比公網(wǎng)用戶有更高的要求。而基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)對(duì)于專用通信網(wǎng)來說,設(shè)備成本和維護(hù)管理成本,系統(tǒng)很難達(dá)到最佳的性能價(jià)格比。而以PDH、光纖收發(fā)器、數(shù)據(jù)交換機(jī)等產(chǎn)品構(gòu)成的解決方案,在業(yè)務(wù)保護(hù)、組網(wǎng)能力、接入功能、帶寬利用率、以太環(huán)網(wǎng)功能等方面始終存在不足。MCTP設(shè)備提供話音交換和數(shù)據(jù)交換平臺(tái),提供多業(yè)務(wù)接口,有電話語音、RS232/485/CAN、工業(yè)電視(AV、Mpeg2)等TDM業(yè)務(wù)接口和10/100M以太網(wǎng)電接口、100M以太網(wǎng)光接口等支持VLAN和Qos的IP業(yè)務(wù)接口。3.1.2為“一網(wǎng)到底”提供傳輸解決方案適合工業(yè)環(huán)境綜合控制的企業(yè)通信網(wǎng),MCTP是國(guó)內(nèi)第一家本質(zhì)安全型的多業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備，為的是在環(huán)境瓦斯超限的情況下，仍可連續(xù)可靠工作，從而保證系統(tǒng)設(shè)備在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)均可連續(xù)正常工作。而且在井下安裝時(shí)省去了沉重的防爆外殼，使安裝維護(hù)更加快捷方便。MCTP提供專用隧道和以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線等接口,為“一網(wǎng)到底”提供傳輸解決方案。由于工業(yè)以太網(wǎng)的眾多優(yōu)點(diǎn),特別是其無縫集成以及傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線無法比擬的帶寬,目前在工廠網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次也都朝向以太網(wǎng)統(tǒng)一的平臺(tái)發(fā)展。如果需要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的以太網(wǎng)平臺(tái),除了需要決應(yīng)用層協(xié)議的統(tǒng)一外,要做到高實(shí)時(shí)性和網(wǎng)絡(luò)安全。MCTP設(shè)備采用的固定長(zhǎng)度以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)和專有隧道等獨(dú)創(chuàng)技術(shù),在以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性和網(wǎng)絡(luò)安全性方面,可以采取的方法有:(1)對(duì)不同以太網(wǎng)IP通道按需要?jiǎng)澐治锢韼?見技術(shù)原理描述);(2)在同一IP通道中,通過業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)處理、流量控制和帶寬公平機(jī)制,控制管理;(3)通過劃分VLAN實(shí)現(xiàn)安全隔離。MCTP除了提供基于IP的以太網(wǎng)接口,還提供基于TDM電路的RS232/485/CAN等現(xiàn)場(chǎng)接口和工業(yè)電視AV接口,為工業(yè)企業(yè)網(wǎng)綜合控制提供“一網(wǎng)到底”的極佳解決方案。3.1.3為SDH網(wǎng)提供補(bǔ)充適合公用通信網(wǎng)邊緣網(wǎng)使用,能夠替代高成本的SDH設(shè)備或作為SDH網(wǎng)的補(bǔ)充,提供語音交換,為邊緣網(wǎng)、駐地網(wǎng)、接入網(wǎng)的“最后一里”提供多業(yè)務(wù)解決方案。MCTP與多業(yè)務(wù)SDH相比,優(yōu)勢(shì)在于有效地將各種不同QoS要求的業(yè)務(wù)集成在了一個(gè)低成本和高性能的傳輸平臺(tái)上,既能象SDH/MSTP技術(shù)一樣實(shí)現(xiàn)對(duì)各種業(yè)務(wù)可靠的傳輸和處理,又大大突破了傳統(tǒng)傳輸接入設(shè)備組網(wǎng)能力和接入能力的限制。對(duì)于新建網(wǎng)絡(luò),這是一個(gè)性能價(jià)格比遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于SDH/MSTP的解決方案,而且對(duì)未來數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力;對(duì)于已建網(wǎng)絡(luò)的延伸和擴(kuò)充,MCTP系統(tǒng)提供多種方式實(shí)現(xiàn)與原有網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。MCTP可以在不改變?cè)芯W(wǎng)絡(luò)的前提下,為用戶提供更多的網(wǎng)絡(luò)資源,并支持原有網(wǎng)絡(luò)平滑地過渡和升級(jí),從而充分保護(hù)用戶原有的設(shè)備投資。所以MCTP具有替代高成本的SDH設(shè)備或作為SDH網(wǎng)的補(bǔ)充的能力。3.1.4靈活的組網(wǎng)與低成本多項(xiàng)新技術(shù)的使用,使MCTP設(shè)備具有靈活的組網(wǎng)能力和較低的成本。MCTP設(shè)備采用的固定長(zhǎng)度以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)。我們知道,采用以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)要比SDH的幀結(jié)構(gòu)具有更靈活的組網(wǎng)能力和更低廉的成本。采用定長(zhǎng)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)有使得MCTP設(shè)備將IP分組業(yè)務(wù)和TDM電路也有機(jī)結(jié)合,替代了原來依靠多種設(shè)備組合或復(fù)雜協(xié)議轉(zhuǎn)換解決問題的方案,這種單一產(chǎn)品解決方案自然具有較大的成本優(yōu)勢(shì)。另外,MCTP采用異步FIFO時(shí)鐘同步技術(shù),消除了傳統(tǒng)TDM傳輸網(wǎng)中需要基準(zhǔn)時(shí)鐘的概念(SDH網(wǎng)需要精確時(shí)鐘同步單元);避免了由于基準(zhǔn)時(shí)鐘的故障,引起整個(gè)光環(huán)網(wǎng)癱瘓的弊病;消除了傳統(tǒng)TDM傳輸網(wǎng)中由于時(shí)鐘同步所帶來的時(shí)鐘偏差積累,使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)理論上可以無窮增加。該同步技術(shù)的使用大大提高了設(shè)備組網(wǎng)靈活性,降低了設(shè)備成本。3.2技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)3.2.1獨(dú)創(chuàng)的“以太網(wǎng)成幀器”傳輸模式創(chuàng)造性的使用千兆以太網(wǎng)接口作為成幀器，并使千兆幀的每個(gè)bit的承載帶寬與傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)每bit的承載帶寬相同，都是8K，使得傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)（話音、E1，視頻），同IP/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方便可靠，并使傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)與IP/以太網(wǎng)業(yè)務(wù)可以在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上傳輸和交叉連接。MCTP的幀結(jié)構(gòu)如圖所示：幀周期為8k,共1250000bit，比特分配如下：前導(dǎo)碼：固定發(fā)送64個(gè)比特（55，55，55，55，55，55，55，5d）；網(wǎng)管：64個(gè)比特，用來傳送光環(huán)網(wǎng)的管理信息；HEARTBIT：528個(gè)比特，用來傳送光環(huán)網(wǎng)的告警信息和地址信息；承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)：15520*8bit，用來承載各種接入業(yè)務(wù)，帶寬為：15520*8bit*8K/s=993280K/s；FCS：64個(gè)比特，用來幀校驗(yàn)；CLK：8個(gè)比特，用于時(shí)鐘同步；IGP：128bit，無效比特，用于幀間隔和時(shí)鐘同步。采用以上幀結(jié)構(gòu)的光纖網(wǎng)絡(luò)可視為分布式的交換網(wǎng)絡(luò),TDM業(yè)務(wù)和IP業(yè)務(wù)的物理帶寬可按需求分配,這樣能最大限度的滿足專用通信網(wǎng)對(duì)工業(yè)控制數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、安全性和QoS的要求。MCTP也因此成為業(yè)界唯一能夠透?jìng)鱐DM實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的IP以太網(wǎng)設(shè)備。3.2.2自有專利的異步FIFO時(shí)鐘同步技術(shù)使用彈性緩存調(diào)整時(shí)鐘，用異步FIFO測(cè)算本地時(shí)鐘和光環(huán)網(wǎng)時(shí)鐘的偏差，來調(diào)整本地發(fā)送時(shí)鐘，這樣做帶來了三個(gè)突破：（1）消除了傳統(tǒng)TDM傳輸網(wǎng)中，需要基準(zhǔn)時(shí)鐘的概念，使光環(huán)網(wǎng)的時(shí)鐘成為分布式時(shí)鐘，避免了由于基準(zhǔn)時(shí)鐘的故障，引起整個(gè)光環(huán)網(wǎng)癱瘓的弊病。（2）消除了傳統(tǒng)TDM傳輸網(wǎng)中，由于時(shí)鐘同步所帶來的時(shí)鐘偏差積累，使得光環(huán)網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)，在不考慮延時(shí)的情況下（每節(jié)點(diǎn)125us的延時(shí)），可以無窮增加。(3)大大提高了設(shè)備組網(wǎng)靈活性,降低了設(shè)備成本,無需SDH網(wǎng)所需要的精確時(shí)鐘同步單元。時(shí)鐘處理如圖所示：首先通過異步FIFO，將上一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送過來的線路時(shí)鐘n-1，轉(zhuǎn)變?yōu)楸镜貢r(shí)鐘，通過比較異步FIFO的讀寫指針，可以判斷出本地時(shí)鐘與上一個(gè)站點(diǎn)n-1的快慢，假如站點(diǎn)n的時(shí)鐘比站點(diǎn)n-1的快，則在發(fā)送幀結(jié)果時(shí)，將無效數(shù)據(jù)IGPn的長(zhǎng)度+1，反之，假如站點(diǎn)n的時(shí)鐘比站點(diǎn)n-1的慢，則在發(fā)送幀結(jié)果時(shí)，將無效數(shù)據(jù)IGPn的長(zhǎng)度-1，由此可以看出，MCTP是通過調(diào)整比率來進(jìn)行時(shí)鐘同步的，各站點(diǎn)發(fā)出的幀長(zhǎng)度不同，但是（1）有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度相等，（2）發(fā)出的每個(gè)bit所承載的帶寬相等，用上述兩點(diǎn)做到站點(diǎn)間的時(shí)鐘同步。3.2.3自主創(chuàng)新、自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的時(shí)鐘調(diào)整技術(shù)以太網(wǎng)幀的比特率為1000M,寬度8位時(shí),時(shí)鐘為125M,,該時(shí)鐘速率不是2的次方的倍數(shù)。而TDM的比特率為8K/s,是2次方的倍數(shù)。本項(xiàng)目產(chǎn)品IP數(shù)據(jù)和TDM業(yè)務(wù)在一個(gè)系統(tǒng)中傳輸,就必須做到兩者嚴(yán)格同步。本項(xiàng)目使用異步FIFO將125M線路時(shí)鐘,平滑過渡到本地的8M時(shí)鐘。MCTP用于承載業(yè)務(wù)的帶寬為：15520*8bit*8K/s=993280K/s，總帶寬被分為10個(gè)支路，每個(gè)支路含有776*16個(gè)bit，即每個(gè)支路帶寬為：776*16*8K/s=99328K/s，時(shí)隙顆粒是128K（16bit數(shù)據(jù)，每比特8K/s）,MCTP的每個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇一個(gè)支路進(jìn)行業(yè)務(wù)上下，MCTP每個(gè)節(jié)點(diǎn)的背板時(shí)鐘是8192K，數(shù)據(jù)總線是16位，周期是1024（1024個(gè)時(shí)隙），前776個(gè)時(shí)隙為支路時(shí)隙，后248個(gè)時(shí)隙為內(nèi)部測(cè)試使用時(shí)隙。因?yàn)椋?76個(gè)時(shí)隙的帶寬也是776*16*8K/s=99328K/s，這樣利用異步FIFO就可將125M線路時(shí)鐘，平滑到節(jié)點(diǎn)背板時(shí)鐘8M上來。3.2.4自主創(chuàng)新的隧道傳輸技術(shù)MCTP的隧道傳輸技術(shù)則是在一個(gè)單一網(wǎng)絡(luò)的光纖共享鏈路中，通過開辟相互隔離的虛擬通道，建立節(jié)點(diǎn)間的固定連接，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的高質(zhì)量可靠傳輸，因而在保證業(yè)務(wù)傳送高效可靠的同時(shí)，省去了復(fù)雜的傳輸協(xié)議和安全認(rèn)證機(jī)制。4.與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的比較在“十一五”期間,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)光電傳輸設(shè)備需求將保持30%~40%的年均增長(zhǎng)速度發(fā)展,到2007年將達(dá)到60萬套,市場(chǎng)規(guī)模接近700億元。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅速增長(zhǎng),傳統(tǒng)的SDH已逐步被多業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備取代,MSTP市場(chǎng)前景將變得十分廣闊,預(yù)計(jì)2年至3年內(nèi),其國(guó)內(nèi)總量將達(dá)到100億~200億元。

目前國(guó)內(nèi)外多業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備主要分兩種模式:

一種是基于TDM電路交換的多業(yè)務(wù)SDH,提供IPoverSDH功能。但其核心是基于電路交換,對(duì)于IP業(yè)務(wù)帶寬分配不靈活,帶寬開銷大,節(jié)點(diǎn)數(shù)目受限,所以該種方案是傳統(tǒng)的電信廠商為了保護(hù)自己已有的SDH網(wǎng)絡(luò)所采用的一個(gè)過渡方案。

另一種是基于IP以太網(wǎng)結(jié)構(gòu),適合點(diǎn)到點(diǎn)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。但是IP采用的盡力傳送的機(jī)制,對(duì)于實(shí)時(shí)性強(qiáng)的業(yè)務(wù),并不能提供良好的QoS,而且其路由保護(hù)和恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。所以該種方案難以滿足TDM業(yè)務(wù)和工業(yè)控制傳輸需求。

MCTP-III礦用本質(zhì)安全型多通道工業(yè)以太網(wǎng)聚集了以上兩種模式的優(yōu)點(diǎn),成為業(yè)界唯一能夠透?jìng)鱐DM實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的IP以太網(wǎng)設(shè)備,在行業(yè)內(nèi)首次提出“固定長(zhǎng)度以太網(wǎng)幀”傳輸模式,與獨(dú)創(chuàng)并自主研發(fā)的時(shí)鐘同步、時(shí)鐘調(diào)整和專有隧道等技術(shù)結(jié)合,使產(chǎn)品具有“以太網(wǎng)幀中有電路交換,電路通道中有IP通路”的特性。采用以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)具有IP網(wǎng)的組網(wǎng)靈活性和低成本;采用固定長(zhǎng)度(即定時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)),使系統(tǒng)具有時(shí)分復(fù)用的電路交換特性,保證了話音業(yè)務(wù)和工業(yè)控制數(shù)據(jù)的高實(shí)時(shí)性和QoS要求。該項(xiàng)目技術(shù)是多業(yè)務(wù)光傳輸領(lǐng)域的重大創(chuàng)新,具有獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。北京陽光金力科技有限公司是國(guó)內(nèi)的唯一一家研究MCTP-III礦用本質(zhì)安全型多通道工業(yè)以太網(wǎng)的企業(yè)，下表是與