山东兖矿集团加快建设现代化通信技术

　现代通信的主要要求可以归纳为如下特点：大容量、远距离、多用户、抗干扰、安全保密等。根据这些要求，山东兖州矿业（集团）有限责任公司近年来和其他矿区一样比较广泛深入地开展了研究应用，兖州矿区的通信事业已经逐渐向现代化的目标迈进。

　　1 综合业务数字网业务及其应用

　　兖州矿业（集团）公司通讯计算中心对综合业务数字网（ISDN）的业务特性、服务类型、业务种类和应用等方面开展了研究分析，认为综合业务数字网具有显著的优越性和广泛的应用前景。综合业务数字网是一种数字化电话连接系统。受带宽和服务的限制，传统的综合业务数字网被称之为窄带综合业务数字网，与如今的宽带综合业务数字网（BISDN）相对。几十年来，电话通信使用的一直是模拟连接方式，而综合业务数字网是第一部定义数字化通信的协议。该协议支持标准线路上的语音、数据、视频和图形等的高速传输服务。综合业务数字网的承载信道负责同时传送各种媒体、数据信道主要负责处理信令。综合业务数字网不仅限于公共电话网络，其传输还可以通过分组交换网络、电报网或有线电视网络等完成。实现综合业务数字网最重的一个目的就是在电话综合数字网（IDN）的基础上广泛综合一切话音与非话音业务，着力解决诸业务网分割、各自并行发展和重复建设的不合理性。

　　综合业务数字网的业务种类很多，其业务能力随着网络技术的开发而发展。综合业务数字网电信业务可以分为提供基本传输功能的承载业务和包括终端功能的用户终端业务，此外还有可以为用户提供许多方便功能的补充业务。综合业务数字网的应用范围十分广泛，主要的应用领域有局域网（依据PRI基群速率接口和BRI基本速率接口这两种接口的接口能力为用户实现灵活的端到端数字连接）、电视会议（只需在每个会议成员的终端上预先装入综合业务数字网会议软件即可）、家庭（居家办公、上网、电子购物、自动读表等）、视频领域（桌面系统、远端教学、远程医疗等）、商业销售点（POS终端机）系统、证券交易等。

　　2 波分复用技术在局、矿远程图象传输系统应用

　　兖州矿业（集团）有限责任公司与中国矿业大学合作建立了综合管理调度信息系统，在原有光纤光缆电信传输业务基础上，不增加通信线路，利用光纤波分复用技术实现局、矿远程图象传输。煤炭企业生产以矿务局为主体，下属矿与局之间相距比较远，一般覆盖近百公里，局与矿之间的通信在“九五”期间以光纤通信为主。目前光纤通信信道主要完成局、矿之间的程控电话传输，但光纤信道本身具有传输宽频带图象信息：有线电视、电视电话、工业电视等能力，而各个矿务局在敷设光缆时，由于整个光缆信道投资大，一般没有过多的备份光纤，所以在已有的光纤信道上传输电话通信业务时引入图象通信业务具有明显的社会效益和经济效益。

　　兖州矿业（集团）公司下属矿兴隆庄、南屯、鲍店、东滩、北宿、济二煤矿等已建立了井上/下光纤工业电视，要实现（集团）公司与下属矿处的会议电视及工业电视双向传输，利用波分复用(WDM)技术在光纤传输电话业务的同时传输工业电视、会议电视及有线电视，具有投资少、扩容性强、信息传输效果好的优点。波分复用(WDM)的工作原理是在发送端，将不同波长的已调光载波信号(电话、电视等)，通过复用器(WDM)组合在一起并耦合进同一根光纤进行传输。到接收端后通过复用器(WDM)，再将不同的光载波分开，进入光接收机，进行解调恢复原信号，这样就可在同一根光纤中同时传输多个光载波信号。煤炭企业已经敷设了大量的光纤线路，提高原有网络系统间通信容量的方法主要有四种，其余三种方法的成本都很高。WDM既不需要敷设新的光纤线路，也不必废弃原有的光纤传输设备，只需在原有的传输中加入另一不同波长的光信号，就能够对系统进行扩容。

　　3 远程通讯适配器研制成功

　　山东科技大学和兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿研制出了一种基于AT89C2051的远程通讯适配器，具有红外无线通信与远程全数字通信的功能，提高了煤矿安全管理工作的效率。目前，煤矿生产中影响安全的诸因素是由安检员到井下检查并且记录下来，然后再将表格带到井上，由人工录入计算机形成各种安检报表。由于影响煤矿安全的因素很多，人工记录和录入的传统方式不仅费力费时，而且安全信息的收集、处理和反馈速度难以满足现场的实际需要。新研制的适配器安装在安检人员的办公室中，与信息管理中心的计算机有较远的距离（一般近1000m），因此通信适配器与计算机之间的远程全数字通信是由屏蔽双绞线将两者连接起来实现的。

　　安检人员将井下安全信息输入到智能记录仪，根据通信协议通过通讯适配器将数据传输给计算机，然后计算机将下一次需要检查的内容传送给智能记录仪，计算机还可以根据要求打印出相关的检查表格。在煤矿井下生产环境中进行安全检查，要求智能信息记录仪有很好的密封性而且容易清洗，所以仪器本身没有外露的接插件，可以达到防尘、防潮的目的，保证仪器可靠地工作。智能信息记录仪与通讯适配器之间没有连接电缆，采用红外通信方式的最大优点就是无线通信和抗干扰能力强，对煤矿井下的恶劣环境十分适用。适配器可以将由计算机发出的经RS232/RS485转换以后的RS-485标准信号，再通过调制由红外发射管发射给智能信息记录仪，完成计算机与智能信息记录仪两者之间的通信功能。

　　4 虚拟技术在煤矿调度通信中的应用

　　我国煤矿调度通信的现状是在矿井建设初期先根据当时的需要配置一套调度通信系统为井下生产及地面重点岗位服务；随着矿井的发展，电力系统、选煤厂逐步建成和完善，下属一些部门又根据自己的需要再各自配置一套独立的通信系统，造成很多重复建设。兖州矿业（集团）公司通讯计算中心通过对虚拟技术在煤矿调度通信中应用的研究，认为根据建设现代化、集约化通信系统的要求，先在每个矿井配置一套调度通信系统，然后再利用虚拟技术在选煤厂和发电厂等处配置相对独立的通信系统，取得合理配置通信网资源、大量降低建设和运营成本的效果。

　　从原理上看，虚拟技术虚拟的是指令集。所有的IT设备，不管是PC、服务器还是存储器都有一个共同点，即被设计用来完成一组特定的指令。这些指令组成一个指令集。对于虚拟技术而言，虚拟实际上就是指的这些指令集。虚拟机有许多不同的类型，但是它们有一个共同的主题就是模拟一个指令集的概念。每个虚拟机都有一个用户可以访问的指令集，虚拟机把这些虚拟指令映射到计算机的实际指令集。

　　虚拟专用网是业务提供者利用公众网的资源为客户构成的专用网。它有两层含义：首先它是虚拟的网，即任意两个节点之间的连接并没有传统专用网所需要的端到端的物理链路，而是通过一个共享网络环境实现的，网路只有在用户需要的时候才建立；此外它是利用公众网的设施构成的专用网，这样一个网兼顾了公众网和专用网的许多优点，将公众网的可靠、功能丰富与专用网的灵活、高效结合在一起，是介于公网与专用网之间的一种网。因此，虚拟技术具有建设成本低、安全保障、服务质量保证、可扩充性和灵活性、可管理性的优越性。

　　5 通讯专网与程控交换机开设链接

　　目前，兖州矿业（集团）公司通讯计算中心建设了以C＆C08（B型机）程控交换机为主要设备的通讯网络，原来的sopho系列程控交换机设备继续服务，通过与C＆C08程控交换机建立直接联网再与大运营商直通，达到全网畅通的目的。配置过程包括硬件配置和C＆C08交换机侧的软件设置，如增加基本业务字冠、增加号段、增加局由、增加子路由、增加路由、增加路由分析、增加ISDN数据、增加PRA用户、增加PRA链路、增加PRA中继、增加PRA 中继电路和修改交换机呼叫内部参数。增加PRA以下数据时，必须要在C＆C08侧配置PRA板和LAPRA板两种物理设备的数据，在此基础上才能配置 PRA路由、信令链路和用户数据。硬件设置时要注意C＆C08侧RTM中继板需要进行CRC4校验。

　　PRA的实现方式有用户方式和中继方式两种，两者区别在数据中的体现是通过被叫分析表中的字冠业务属性来实现的。用户方式字冠业务属性设置为“ 本局”，中继方式字冠业务属性设置为“本地”。如果字冠业务属性设置为“本地”，即将PRA用户作本地用户，仅对PRA端口对应的缺省用户进行PRA管理。做PRA号码号段时最好单独用一个号段，不要同模拟用户、ISDN用户混用号段。PRA用户号码最好单独占用一个或N个独立号段，而不与PRA或模拟用户混编。由于在ADD PRA中，号码是按照模块设定的，所以PRA分布在多个模块中就要使用多个号码。局向号为90，对端局类型为用户机，对端局级别为下级，网标识为国内，目的信令点编码为10006，局向名为ISDN-SHPHO1。厂家在开局时的连接方式是C＆C08交换机和SOPHO系列交换机之间通过№1号信令方式。但是通过一段时间下来发现内部呼叫存在接续时间较长、呼损较高的情况，于是通过在本部母局进行实验，将双方之间的连接信令方式改为ISDN PRA连接，结果非常满意。

　　6 基于BRAS和PPPoE的认证方法分析

　　兖州矿业（集团）公司通讯计算中心开展了对“基于BRAS和PPPoE的认证方法”的分析研究。目前宽带接入的方式主要有xDSL、LAN、 HFC、WLAN等。在用户管理方面常用两种以太网接入认证技术——基于BRAS（宽带接入服务器）和PPPoE（基于以太网的点到点协议）认证方法、基于以太网端口的用户访问控制技术IEEE 802.1x协议和WEB/Portal认证方式。基于BRAS和PPPoE的认证方法是较早出现也是最常见的一种用户管理手段，采用安装在端局POP节点的BRAS，负责终结由用户PC机发起的PPPoE进程，并在BRAS后面连接运营商的RADIUS（远程认证拨入用户服务）认证服务器和RADIUS 计费服务器。当用户登录时，BRAS将用户名和口令传送到认证服务器，验证通过后，BRAS将允许用户接入网络，并启动计费服务器对用户进行计费。

　　BRAS投资昂贵，采用BRAS+PPPoE这一认证方法将增加城域网建设的投资。BRAS的业务接入方式与窄带拨号接入服务器相同，采用 PPP方式。采用PPP协议的好处是：成熟便于实现，可以支持多协议，容易与ISP设施配合，支持加密、认证和记账等功能。在传统以太网设备基础上，基于端口的网络访问控制技术采用IEEE 802.1 x协议，提供了对基于以太网的点到点连接的端口用户进行认证和授权的能力，从而使以太网设备达到电信运营要求。用户侧的以太网交换机上放置一个扩展认证协议（EAP）代理，用户PC机运行EAPoE（EAPover Ethernet）的客户端软件与交换机通信。当用户通过EAPoE登录交换机时，交换机将用户名和口令传送到后台的RADIUS认证服务器上，如果用户名 / 口令通过验证，则相应以太网端口打开，允许用户访问；如果认证失败，端口接入将被阻止。由于以太网技术十分成熟且使用广泛，而PPP协议在传统的拨号上网应用中显示出良好的可扩展性和优质的管理控制机制，所以两者结合而成的PPPoE协议得到了宽带接入运营商的认可并广为采用。

　　7 兖州矿区通信网优化

　　兖州矿业（集团）公司设计院对矿区专用通信网进行了一系列的优化改造设计，适应了通信行业的发展趋势。

　　其主要经验如下：

　　①优化交换点。矿区通信网开始建设时，因当时的通信技术水平所限，没有ISDN网络的概念，机关驻地各单位都设置了自己的小交换机，使得后来的矿区通信网交换点多、中断线路方向杂乱，影响了网上信号的传输质量，不利于通信网规模的发展。为此，根据机关驻地住宅区及办公区的分布情况，仅保留了3个交换站，分批撤除了各单位的小交换机，交换点间用光缆做中继线。机关与各矿的中继线也增加了光缆路由，建成了真正的宽信道数字网，可同时传输电话、电视、微机等多种信号，为实现全矿区微机、电视联网提供了条件。

　　②主干线路的建设。由于安装电话用户数量的飞速增长，原有主干线路变得严重不足，改扩建工作十分频繁。为减少今后扩建时道路重复开挖的工程量，在去各居住小区的主要道路上建设留有较大发展余地的通信管道或电缆桥架。主干电缆容量按每户2线考虑，采用HYAT型石油膏充填电缆，不需要充气，使用寿命较长。

　　③小区线网建设。对于新建小区，电缆埋地敷设，由交接箱向每栋楼引1条通信电缆，然后在各单元进线处做电缆分线接头，各单元分线箱容量按每户2 线再加20%富裕系数设置。对于改造的老区，电缆沿建筑物外墙吊挂敷设，由交接箱向每栋楼引电缆1根，各单元在进线处作电缆分线接头，单元分线箱按每户1 线再加30%富裕量设计容量，原有线网凡可继续使用者均予以保留。④室内布线。新建小区每户2线，老区改造是明敷，使用带外护套的用户线。

　　8 高密度区移动通讯网络优化技术

　　兖州矿业（集团）公司通讯计算中心针对移动通讯市场用户不断扩大和增值业务不断扩充的特点，对高密度区移动通讯网络进行了优化。高密度区移动通讯区的网络优化是各地区网络优化的重点。他们主要采取了以下措施：

　　①通讯站点地址选择。站址选择在建网初期相对较为容易，主要是为解决无线覆盖问题。但是，在网络不断扩容的过程中，特别是已具相当规模的今天，覆盖问题只存在于极少数偏远郊区及市区的高楼大厦间、地下室和大楼内部等地方，已不是主要问题。因此，站址选择的思路也发生了重大变化，以解决高话务区的高阻塞和盲点问题。由于目前一般市中心区域基站间距仅400m左右，其中有相当一部分基站为早期建设所设，天线高度、发射功率和站址位置等不能符合现在网络需求，需要根据具体地形大力寻找新站，对于部分大厦、娱乐场所及商业街则可通过增加微蜂窝来解决。

　　②通讯设备优化。全球移动通信系统（GSM网络）在建网或扩容时普遍存在周期短、速度快的现象，因此无论在工程中还是在规划中都留下一些质量问题，需要在优化中找出并解决。在优化过程中需主要以下设备问题：基站经纬度有误；天线水平角及方位角有误；分集接收天线间距过小，收发天线不平行；天线阻挡；天线过高。

　　③频率优化。根据现有网络高话务高密度的特点，原有的各类频率规划方案（一般4﹡3、5﹡3频率复用方式）已不能适用。由于频率资源对移动通信发展制约很大，因此如何开发新的频率资源以及进一步提高现有频率资源利用率，尽可能增加系统容量，已成为落规划与优化的重点。④系统参数优化。包括小区参数设置（如TA值和接入参数的使用）、切换参数设置等。

　　9 RS232/RS485转换电路设计

　　兖州矿业（集团）公司职工大学根据RS485接口芯片SN75LBC184的主要特点和功能，设计出了一种低成本、带光电隔离的 RS232/RS485转换器电路。为了克服单片机的功能不足，在很多分布式数据采集和控制系统中都引入了PC机，并采用主从式结构模式，即以PC机为主机、分布在现场的各个单片机系统为从机而组成的系统结构。大部分PC机的通信端口为9芯D型插头。在实际使用PC机进行串行通信的时候，通常只使用其中 RTS、RXD、TXD与GND四个端口，以构成简易的四线通信线路。他们利用光电耦合器的隔离特性和RS232工作时RTS线与TXD线之间的电平关系，给出简单可靠的电路设计。该电路使用三片光电耦合器TLP521-1进行隔离，使PC机与SN75LBC184间完全没有电的联系，提高了工作可靠性。

　　当RS232的RTS端为逻辑电平1（-12V）时，光电耦合器的发光二极管不发光，光敏三极管不导通，输出端为TTL逻辑电平1（+5V），此时选中RS485的DE端允许RS485接收，RS232的TXD端就可发送数据（工作逻辑与RTS端相似）。当RS232的RTS端为逻辑电平 0（+12V）时，光电耦合器的发光二极管发光，光敏三极管导通，输出端为TTL逻辑电平0（0V），此时选中RS485的RE端允许RS 485发送。当RS485的R端输出为逻辑电平1时，光电耦合器发光二极管不发光，光敏三极管不导通。这样，在RS232输出停止时，其TXD电平为 -12V，电容被充电到-12V使其输出也变成-12V，即逻辑电平1；当其端输出为逻辑电平0时，光电耦合器发光二极管发光，光敏三极管导通，这时其输出为+5V，也在RS232逻辑电平0的范围内，即为逻辑电平0。将上述转换器应用于分布式温度采集和控制系统时，可获得较满意的转换效果，目前已有应用实例。因此，在对下位机实时性要求较高、通信数据量不太大的分布式控制场合，这种低成本、高可靠性的RS232/RS485转换器具有较大的应用价值。

　　10 控制单片机并行通讯运用

　　兖州矿业（集团）公司职工大学研究出了一种单片机多机并行通讯系统，使用89C51作为主机、多片89C2051作为从机，适用于在多站点、多层次的检测和控制系统中充当通信控制器的角色，也适合于用作单片机串行口扩充电路。在单片机构成的多机并行通讯系统中，总线上的信息交换一般采用 PIO（并行接口）和双端口寄存器等方法，并辅助以总线仲裁电路。通常使用的并行接口芯片有8155、8255等。此次研究的并行接口电路既能取代 8255等芯片，还能使电路结构更加简单和紧凑。

　　该电路由1片74HC74和1片74HC646（300MIL窄封装）构成。74HC646是三态总线缓冲寄存器，其实也是一个双端口共享存储器，只是共享存储区很小，仅有1个数据输入寄存器与1个数据输出寄存器。用它作为单字节通信数据的临时中转站，每传送一个字节，主从机间握手一次，把数据取走后再继续下一字节的通信。74HC646可以将2条总线的数据分别锁存，再由芯片内部总线进行数据交换。74HC646具有4种工作状态，利用对这4 种工作状态的控制，可以实现多个单片机利用数据口进行数据交换，省下其余口线做其它的工作，如驱动LED、控制开关等。74HC646对数据进行的锁存只为完成数据交换作了信息准备工作，单片机多机之间通讯的实现还必须具备通讯联络手段，以使单片机了解总线上的工作状态，避免发生总线冲突。他们采用四线握手联络：两条由发送方送接对方，通知接收方数据已经准备好；两条由接收方送发送方，通知发送方数据已经收到。通信联络信号则是由74HC74电路产生的。

　　11 井下全双工无线通信装置

　　兖州矿业（集团）公司通讯信息中心研究出一种煤矿井下全双工无线通信装置，采用微微蜂窝体制，移动台和基站的射频收发都采用TI公司低能耗16 位单片机MSP430控制该公司专用RF半双工芯片TRF6900的方式来实现。MSP430最大的时钟周期为8M。在这种MSP430控制 TRF6900用软件实现时分双工的情况下，TRF6900的数据率应在96kbps以下，小区基站可以设计为有3个速率为8kbps的话音业务信道，话音编码采用CVSD，基站多址方式采用TDMATRF6900是可工作在ISM波段半双工FM/FSK高集成射频收发芯片，非常适合用在电池供电、有低功耗要求的低电压供电系统中。TRF6900采用的关键技术是直接数字频率合成技术（DDS），具有高频率分辨率、低相位噪声及杂散特性优良、输出频带宽等特点，且频率稳定时间快。接收采用一次变频技术，数据传输速度可达115.2kbps。

　　TRF6900外围只需用很少的元件就可以构成一个完整的无线收发系统。基站无语音编解码部分，其射频的硬件部分和移动台一样。TRF6900 的帧是由数据头和数据两部分组成的，而数据头又是由1010···数据流和帧同步字节组成。TRF6900在接收数据时分为学习模式和保持模式两个阶段。在学习模式接收数据头的1010···数据流，在保持模式接收数据和帧同步字节。在1帧之前的1010···数据头对TRF6900来说，是提供给处在接收状态的TRF6900内部接收用预置式均衡器的1个训练序列。它使TRF6900接收模块能适应并识别随后而至的数据电平。当TRF6900由发射经收发保护变为接收训练序列时，MSP430先将其设为保持模式。当准备接收帧同步字节和数据之前，先将TRF6900设为保持模式。TRF6900从发射到接收的转换需较长的稳定时间。在传输数率为64kbps时相当于13位的时间，TRF6900自动均衡器至少需要20位的训练系列，故至少33位训练系列。

　　12 ARP攻击原理及解决方法

　　兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿开展了对ARP攻击原理及解决方法的研究，保证了通信的顺利进行。在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都有一个ARP缓存表，表里的IP地址与MAC地址是一一对应的。当攻击源大量向局域网中发送虚假的ARP信息后，就会造成局域网中的机器ARP缓存的崩溃。原本发往相应IP的包全部都要经过攻击源。攻击源就可以查看包中某些特定信息。一些盗号程序就是利用了这点。如果你所在的局域网出现某些机器无故掉线，只有重新启动或者修复网络连接才能恢复。

　　按照以下方法查看是否受到ARP攻击：第一种是查看ARP缓存表。在命令提示符下，输入“arp-a”就可以查看ARP缓存表中的内容了。如果发现自己电脑上网关对应的MAC地址与其它正常上网电脑中存储的网关MAC地址不一样，那么你就是受到了ARP攻击，而这个假网关MAC地址对应的电脑就是攻击发起端。第二种是观察交换机或路由器日志。如果交换机日志中出现大量不同IP对应同一个MAC地址或者路由器日志中出现大量MAC地址更改为某一个地址的话，应该是出现过或正在遭受ARP攻击。同样此MAC地址对应的电脑就是攻击发起端。

　　解决方案：第一种是应急办法。在命令提示符下，输入“arp-a”可以清空本机ARP缓存表，这样可以获取暂时上网的时间。第二种是被动防御方式。在开始—程序—启动里创建一个批处理文件，目的是对网关地址进行绑定。第三种是通过在路由器或者交换机中查询，在列表中查询攻击发起端电脑对应的端口，直接找到该电脑，然后就可以对中毒电脑进行杀毒处理。这里要注意的是：某些网络监控软件如网络岗就是利用ARP攻击原理来禁止某些用户上网的。第四种是购买能够防御ARP病毒的路由交换设备。

来源：资源网