大伙房水庫(kù)輸水工程傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與傳輸網(wǎng)建設(shè)

摘 要：通訊傳輸網(wǎng)的建設(shè)是輸水工程信息化系統(tǒng)最關(guān)鍵的一環(huán)，傳輸網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的好與壞將影響到管理期輸水供水?dāng)?shù)據(jù)上傳的可靠、穩(wěn)定與否。該文簡(jiǎn)明扼要地闡述了大伙房水庫(kù)輸水工程傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)方面，該傳輸網(wǎng)目前已建成并投入使用，用戶(hù)反映良好。

關(guān)鍵詞：傳輸系統(tǒng) 輸配水工程 同步傳輸體制

中圖分類(lèi)號(hào)： TV554 + 1 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（b）-0-02

大伙房水庫(kù)輸水工程在工程沿線布置了很多數(shù)據(jù)采集以及自動(dòng)化控制設(shè)備，如壓力傳感器、調(diào)流閥、電動(dòng)蝶閥等，因此，為眾多采集到的數(shù)據(jù)建立一條高速的傳輸通道是必不可少的。在傳輸方式中，光纖傳輸以其傳輸距離長(zhǎng)、傳輸容量大、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)受到大多數(shù)用戶(hù)的青睞，大伙房水庫(kù)輸水工程采用的正是該種方式。經(jīng)過(guò)前期市場(chǎng)調(diào)研及測(cè)算，在輸水工程投入使用的前10年，租用線路成本要低于自建傳輸線路的成本，而10年之后，租用成本將高于自建成本，而且隨著時(shí)間的增加租用費(fèi)用將越來(lái)越高，本工程設(shè)計(jì)壽命為50年，所以從成本上考慮選擇自建傳輸系統(tǒng)。

1 傳輸體制與傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.1 傳輸體制

本工程采用國(guó)際上通用的SDH（同步數(shù)字）傳輸體制，由于該體制應(yīng)用范圍廣，在許多資料中都可以查到，該文不再贅述。

1.2 傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的選擇

根據(jù)大伙房水庫(kù)輸水工程沿線水工建筑物的布置，同時(shí)考慮到環(huán)狀網(wǎng)的保護(hù)作用，采用雙環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過(guò)所承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量的計(jì)算，傳輸系統(tǒng)工程將在沈陽(yáng)調(diào)度中心、沈陽(yáng)1配水站、沈陽(yáng)2配水站、鞍山加壓站、營(yíng)盤(pán)配水站、遼陽(yáng)配水站、撫順配水站共7點(diǎn)組成2個(gè)STM-16自愈環(huán)和1個(gè)STM-16鏈。其中沈陽(yáng)2為SDH通信系統(tǒng)的主網(wǎng)管中心（設(shè)立網(wǎng)管服務(wù)器），沈陽(yáng)總調(diào)度中心為SDH通信系統(tǒng)備用網(wǎng)管中心（設(shè)立移動(dòng)網(wǎng)管維護(hù)終端）。在沈陽(yáng)調(diào)度中心、沈陽(yáng)1配水站、沈陽(yáng)2配水站、鞍山加壓站、營(yíng)盤(pán)配水站、遼陽(yáng)配水站之間組建1個(gè)STM-16環(huán)（環(huán)1）。在沈陽(yáng)調(diào)度中心、沈陽(yáng)1配水站、沈陽(yáng)2配水站、撫順配水站之間組建1個(gè)STM-16環(huán)（環(huán)2），盤(pán)錦節(jié)點(diǎn)、營(yíng)口節(jié)點(diǎn)采用SDH-155 m設(shè)備接入營(yíng)盤(pán)配水站，劉山出口以SDH-155 m接入沈陽(yáng)1配水站4#穩(wěn)壓塔以SDH-155 m接入沈陽(yáng)2配水站、5#穩(wěn)壓塔以SDH-155 m接入遼陽(yáng)配水站。

環(huán)狀網(wǎng)是SDH傳輸網(wǎng)中最常見(jiàn)的形式，本工程采用雙環(huán)而不是單環(huán)主要考慮對(duì)于數(shù)據(jù)保護(hù)來(lái)說(shuō)，一個(gè)環(huán)上節(jié)點(diǎn)過(guò)多是非常不利的，再者從各站的地理位置上講，也很適合應(yīng)用雙環(huán)結(jié)構(gòu)。拓?fù)渲猩蜿?yáng)調(diào)度中心節(jié)點(diǎn)并不在環(huán)上，這主要是因?yàn)檎{(diào)度中心地處沈陽(yáng)市內(nèi)，不利于環(huán)網(wǎng)的敷設(shè)，且敷設(shè)成本較高，因此，在工程投入使用后，為增加調(diào)度中心與各站通訊的可靠性，再租用一條電信運(yùn)營(yíng)商的鏈路作為備用鏈路。

1.3 傳輸設(shè)備的配置

傳輸設(shè)備根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案、安全保護(hù)方案及業(yè)務(wù)需求進(jìn)行配置。其中光線路接口板根據(jù)光中繼段長(zhǎng)配置，支路電接口根據(jù)需要配置，并有部分冗余。

本工程在沈陽(yáng)調(diào)度中心、沈陽(yáng)1配水站、沈陽(yáng)2配水站（備調(diào)中心）3個(gè)節(jié)點(diǎn)各安裝1端2.5G傳輸設(shè)備（高階能力128x128VC4，低階能力2016x2016VC12），每端設(shè)備公共部分配置1個(gè)主子框、2塊高階交叉連接盤(pán)、2塊低階交叉連接盤(pán)、1塊時(shí)鐘盤(pán)、1塊公務(wù)盤(pán)及1塊網(wǎng)元管理盤(pán)。在遼陽(yáng)配水站、營(yíng)盤(pán)配水站、鞍山加壓站、撫順配水站4個(gè)節(jié)點(diǎn)各新增1臺(tái)2.5G傳輸設(shè)備，每端設(shè)備公共部分配置1個(gè)主子框（含輔助端子板、內(nèi)部連接線）、2塊交叉時(shí)鐘盤(pán)、1塊網(wǎng)管公務(wù)盤(pán)（含公務(wù)話機(jī)），光板及業(yè)務(wù)板。在劉山出口、盤(pán)錦、營(yíng)口、4#穩(wěn)壓塔、5#穩(wěn)壓塔5個(gè)節(jié)點(diǎn)各安裝1端155 m SDH-傳輸設(shè)備。

2 光功率計(jì)算及安全保護(hù)方案

2.1 光功率計(jì)算

光功率計(jì)算的目的是根據(jù)節(jié)點(diǎn)間不同的距離選取最合適的傳輸模塊類(lèi)型，使光由一個(gè)節(jié)點(diǎn)到達(dá)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)光功率在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，過(guò)強(qiáng)得增加衰耗器，過(guò)弱得增加功率放大器，因此光功率計(jì)算是傳輸網(wǎng)設(shè)計(jì)中的重要步驟。

本工程采用G.652光纖，工作波長(zhǎng)在1310 nm或1550 nm窗口。對(duì)于1310 nm窗口，光纖衰減常數(shù)小于或等于0.36 dB/km，

色散系數(shù)小于或等于3.5 ps/nm·km。對(duì)于1550 nm窗口，光纖衰減常數(shù)小于或等于0.22 dB/km，色散系數(shù)小于或等于20 ps/nm·km。光纜富余度Mc取3 dB，活動(dòng)連接器Ac衰減按0.5 dB/個(gè)計(jì)算，光纖熔接接頭平均損耗取0.04 dB/km，光通道代價(jià)Pp根據(jù)不同速率的系統(tǒng)取1 dB或2 dB。

（1）SDH光傳輸系統(tǒng)受衰減限制中繼段長(zhǎng)度按下式計(jì)算

Lmax=（Ps-Pr-Pp-Ac-Mc）/（Af+ As）

式中：Lmax—衰減受限中繼段長(zhǎng)度（km）；

Ps—S點(diǎn)設(shè)備壽命終了時(shí)的光發(fā)送功率（dBm）；

Pr—R點(diǎn)設(shè)備壽命終了時(shí)的光接收靈敏度（dBm）（BER-10-12）；

Pp—最大光通道代價(jià)（dB）；

Ac—S，R點(diǎn)間所有活動(dòng)連接器衰減之和（dB）；

Mc—光纜富余度（dB）；

Af—光纖衰減系數(shù)（dB/km）；

As—光纖熔接接頭平均損耗（dB/km）。

（2）SDH光傳輸系統(tǒng)受色散限制中繼段長(zhǎng)度按下式計(jì)算

Lmax= Dmax/|D|

式中：Lmax—色散受限中繼段長(zhǎng)度（km）；

Dmax—S，R點(diǎn)間設(shè)備允許的最大色散值（ps/nm）；

D—光纖色散系數(shù)（ps/nm·km）。

參考節(jié)點(diǎn)間的光纜距離，通過(guò)計(jì)算結(jié)果，設(shè)備間互聯(lián)采用S-16.1，L16.1，S-4.1和L16.1可滿(mǎn)足傳輸技術(shù)要求，具體端口情況見(jiàn)下表所示。在具體工程實(shí)施中，應(yīng)結(jié)合設(shè)備廠家提供的線路光接口指標(biāo)及實(shí)際的光纜路由長(zhǎng)度，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并對(duì)光功率進(jìn)行核算，當(dāng)剩余光功率超過(guò)過(guò)載點(diǎn)時(shí)，還需要在接收端加裝衰耗器。

2.2 安全保護(hù)方案

2.2.1 自愈環(huán)保護(hù)

SDH傳輸系統(tǒng)的保護(hù)方式有線路保護(hù)和自愈環(huán)保護(hù)，線路保護(hù)是采用主備份路由，要求兩條光纖在地理位置上是分開(kāi)的，這種方法只能對(duì)傳輸鏈路進(jìn)行保護(hù)，而無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)失效進(jìn)行保護(hù)，所以只能適用于兩點(diǎn)間有穩(wěn)定的較大業(yè)務(wù)量的點(diǎn)到點(diǎn)

保護(hù)。

自愈環(huán)保護(hù)即在無(wú)人工參與的情況下，網(wǎng)絡(luò)能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并能在極短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)承載的業(yè)務(wù)，而用戶(hù)根本感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)的故障。自愈環(huán)保護(hù)按照保護(hù)方式劃分為兩類(lèi)：通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)。

本工程在沈陽(yáng)1配水站、沈陽(yáng)2配水站、鞍山加壓泵站、營(yíng)盤(pán)配水站、遼陽(yáng)配水站之間組建1個(gè)STM-16復(fù)用段保護(hù)環(huán)（環(huán)1）。在沈陽(yáng)1配水站、撫順配水站、沈陽(yáng)2配水站之間組建1個(gè)STM-16復(fù)用段保護(hù)環(huán)（環(huán)2），以此完成各節(jié)點(diǎn)之間電路的傳送和調(diào)度，自愈環(huán)保護(hù)倒換時(shí)間小于50

毫秒。

由于受光纜資源制約，沈陽(yáng)調(diào)度中心與沈陽(yáng)1配水站之間組建1個(gè)STM-16的單鏈，目前無(wú)網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)。劉山出口、盤(pán)錦、營(yíng)口、4#穩(wěn)壓塔、5#穩(wěn)壓塔由于業(yè)務(wù)量較小，采用STM-1單鏈組網(wǎng)，無(wú)網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)。

2.2.2 物理路由保護(hù)

SDH設(shè)備組環(huán)時(shí)應(yīng)結(jié)合光纜布放路由一并考慮，新建的傳輸系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)之間應(yīng)采用不同地理路由的光纜，形成真正的光環(huán)路進(jìn)行保護(hù)。

2.3.3 設(shè)備保護(hù)

本工程自建光纜在渠道兩側(cè)，從渠道進(jìn)機(jī)房也按兩條不同物理路由敷設(shè)光纜。本工程新增的傳輸設(shè)備的時(shí)鐘板、交叉板、電源板等關(guān)鍵板卡均采用1+1冗余配置，互為備用。

3 光纜敷設(shè)

3.1 光纜環(huán)組網(wǎng)方案

撫順取水頭分中心-撫順配水站分中心-沈陽(yáng)1配水站分中心-沈陽(yáng)2配水站分中心-遼陽(yáng)配水站分中心-鞍山加壓泵站分中心-營(yíng)盤(pán)配水站分中心各中繼段，均沿輸水管線的兩側(cè)（包括單、雙管）各敷設(shè)1條12芯光纜；營(yíng)盤(pán)配水站分中心至營(yíng)口和盤(pán)錦接管點(diǎn)沿輸水管線的一側(cè)敷設(shè)1條8芯光纜。光纜在各分中心成端以便于傳輸組網(wǎng)，另外為提高安全性對(duì)于備用調(diào)度中心沈陽(yáng)1配水站和其他各分中心，一側(cè)光纜全部接入通信機(jī)房，另一側(cè)光纜采用分歧光纜接頭盒分纖接入。

3.2 光纜建筑方式

經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查及各行業(yè)走訪研討論證，采用氣吹敷纜方式（即由氣吹機(jī)把空壓機(jī)產(chǎn)生的高速壓縮氣流和纜線一起送入管道，由于硅芯管極低的摩擦系數(shù)和管內(nèi)高壓氣體的流動(dòng)，從而帶動(dòng)纜線在管道內(nèi)高速前進(jìn)）可以極大地提高穿纜速度和每次敷纜的長(zhǎng)度，也使纜線免遭任何機(jī)械損傷，不僅是最安全的，而且硅芯管適合于長(zhǎng)距離光纜的敷設(shè)，尤其適合布放長(zhǎng)途光纜，是目前整體效果最好的敷纜方法。大伙房水庫(kù)輸水工程輸水管線距離較長(zhǎng)，絕大部分光纜采取硅芯管敷設(shè)方式，其余根據(jù)具體環(huán)境選取不同的建筑

方式。

3.3 工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)匯總

（1）光纜網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)將重要的節(jié)點(diǎn)采用雙物理路由保護(hù)，比如沈陽(yáng)調(diào)度中心的接入如條件允許應(yīng)盡量租用雙路由光纜。

（2）光纜網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)將光纜防護(hù)（防雷、防強(qiáng)電、防蟻等）及防機(jī)械損傷統(tǒng)籌考慮并采取有效的防護(hù)措施。

（3）光纜網(wǎng)應(yīng)根據(jù)建設(shè)地的實(shí)際情況建設(shè)，尤其城引部分在滿(mǎn)足安全需求的前提下可采用自建、共建、資源置換、租用購(gòu)置等靈活的方式以降低工程建設(shè)成本。

（4）光纜網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)與大伙房水庫(kù)輸水工程通信系統(tǒng)整體規(guī)劃相結(jié)合。建設(shè)方案、技術(shù)方案、設(shè)備選型應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃為依據(jù)，在工程投資允許的前提下適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的可能性。

（5）單一再生中繼段的光纖應(yīng)選用同一光纖生產(chǎn)廠家同一批次生產(chǎn)的產(chǎn)品。

（6）在保證光纖光纜各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足要求的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用直徑小、重量輕的光纜，以便于光纜敷設(shè)。

4 結(jié)語(yǔ)

限限于篇幅，該文重點(diǎn)介紹了傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的重要步驟及光纜環(huán)網(wǎng)建設(shè)的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)，通訊傳輸網(wǎng)的建設(shè)是影響到水利信息化進(jìn)程的一個(gè)重要方面，在水利行業(yè)尤其是輸配水行業(yè)越來(lái)越受到重視，大伙房水庫(kù)輸水工程傳輸網(wǎng)的建設(shè)借鑒了許多國(guó)內(nèi)其他輸水工程的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)今后輸配水工程傳輸網(wǎng)的建設(shè)有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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