縣域SDH通信傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

李中華　彭雪占　胡恒瑞　許洪光

摘 要：SDH通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)中，但是簡單的縣域SDH通信傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制了通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。本文重點(diǎn)分析了SDH特點(diǎn)、應(yīng)用和縣域SDH通信傳輸網(wǎng)絡(luò)存在問題，提出了市縣一體化SDH通信傳輸網(wǎng)優(yōu)化方案，提高了SDH通信傳輸網(wǎng)優(yōu)化程度。

關(guān)鍵詞：SDH；縣域；市縣一體化；優(yōu)化

中圖分類號：C91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著信息社會的到來，電力系統(tǒng)通信要求信息傳輸網(wǎng)絡(luò)能快速、經(jīng)濟(jì)、有效地提供各種電路和業(yè)務(wù)，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)業(yè)務(wù)單調(diào)、擴(kuò)展復(fù)雜、帶寬局限。SDH的誕生解決了由于入戶媒質(zhì)的帶寬限制而跟不上骨干網(wǎng)和用戶業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，同時提高了傳輸網(wǎng)上大量帶寬的利用率。縣域SDH通信傳輸網(wǎng)近年來飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不斷增加，但是簡單的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制了SDH通信傳輸網(wǎng)的發(fā)展，市縣一體化SDH通信傳輸網(wǎng)優(yōu)化原則的提出可以徹底解決區(qū)域限制，提高SDH通信傳輸網(wǎng)優(yōu)化程度，適應(yīng)新業(yè)務(wù)的發(fā)展需要。

1 SDH特點(diǎn)

SDH有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（NNI），從而簡化了信號的互通以及信號的傳送、復(fù)用、交叉連接和交換過程，它有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，稱為同步傳送模塊（Synchronous Transport Module），STM-N。當(dāng)n=1、4、16時，其最基本的模塊為STM-1、STM-4和STM-16，并具有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，允許安排豐富的開銷比特（即在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中扣除凈負(fù)荷后的剩余部分）用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理和維護(hù)（OAM）。

①SDH傳輸系統(tǒng)在國際上有統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)，數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)速率和標(biāo)準(zhǔn)的光路接口，形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)；

②由于采用了較先進(jìn)的分插復(fù)用器（ADM）、數(shù)字交叉連接（DXC）、網(wǎng)絡(luò)的自愈功能和重組功能就顯得非常強(qiáng)大，具有較強(qiáng)的生存率。

③SD有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它所組成的網(wǎng)絡(luò)非常靈活，具有運(yùn)行管理和自動配置功能；

④SDH并不專屬于某種傳輸介質(zhì)，它可用于雙絞線、同軸電纜，但SDH用于傳輸高數(shù)據(jù)率則需用光纖。這一特點(diǎn)表明，SDH既適合用作干線通道，也可作支線通道。

⑤SDH是嚴(yán)格同步的，從而保證了整個網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，誤碼少，且便于復(fù)用和調(diào)整；

⑥標(biāo)準(zhǔn)的開放型光接口可以在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容，降低了聯(lián)網(wǎng)成本。

2 SDH在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 電力通信專網(wǎng)特點(diǎn)

隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中基于寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)的應(yīng)用也越來越多，如圖像監(jiān)控、實(shí)時數(shù)據(jù)采集、實(shí)時控制、各種管理信息系統(tǒng)（MIS）等，原先采用窄帶數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)也逐步轉(zhuǎn)移到寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)上。除此之外，電力通信專用網(wǎng)本身還具有一些特點(diǎn)：

①電力通信網(wǎng)基本上應(yīng)以光纖通信為主，以無線通信作備份或補(bǔ)充。

②光纖網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)非常多，需要傳輸設(shè)備有很強(qiáng)的組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理能力，且對設(shè)備的可靠性要求非常高。

③電力系統(tǒng)所敷設(shè)光纜通常芯數(shù)較少，考慮到電網(wǎng)安全性，應(yīng)盡量節(jié)約光纖通信系統(tǒng)所占用的光纖芯數(shù)。

④為滿足整個電力部門目前和將來的所有通信需求，需要做到話音、視頻和數(shù)據(jù)多網(wǎng)融合。

2.2 SDH在電力通信專網(wǎng)中的應(yīng)用

為滿足以上電力通信專網(wǎng)的需求，SDH具有光纖傳輸、可靠性高、占用光纖少、應(yīng)用接口廣泛等優(yōu)點(diǎn)，具體應(yīng)用如下：

①SDH以光纖為串聯(lián)和傳輸媒介，主要完成光信號與電信號的轉(zhuǎn)換。

②SDH網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的自愈功能，借助鏈形、星形、樹形、環(huán)形等基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或相切環(huán)、相交環(huán)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成光纖自愈環(huán)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高整個通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

③利用SDH環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理，相鄰SDH網(wǎng)元連接普遍采用雙纖單通道，節(jié)約光芯。

④SDH支持2M和以太網(wǎng)傳輸接口，具有“SDH+路由器”、“SDH+交換機(jī)”“SDH+PCM”等傳輸模式。采用基于SDH和MSTP，可使調(diào)度網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)二網(wǎng)合一，極大地降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

3 SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)?/p>

SDH網(wǎng)是由不同類型的SDH網(wǎng)元設(shè)備，通過光纜互連而成的，由這些網(wǎng)元設(shè)備完成SDH網(wǎng)的上下業(yè)務(wù)、交叉連接業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)故障自愈等傳送功能。SDH網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（網(wǎng)元）和傳輸線路的幾何排列就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大致有這樣幾種方式：鏈形、星形、樹形、環(huán)形和網(wǎng)格形等。

主干傳輸網(wǎng)可采用光纖自愈環(huán)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也可以采用雙環(huán)相切、多環(huán)相切的主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用相切環(huán)時可在兩環(huán)相切的節(jié)點(diǎn)上采用雙環(huán)網(wǎng)元設(shè)備交叉保護(hù)，克服雙環(huán)相切時節(jié)點(diǎn)保護(hù)可靠性差的問題。支路可根據(jù)實(shí)際需要采用鏈形、星形、樹形等結(jié)構(gòu)。相交環(huán)在組網(wǎng)過程中需要將兩個單一物理環(huán)網(wǎng)連接到兩個網(wǎng)元上，和相切環(huán)相比，可以實(shí)現(xiàn)對單相交節(jié)點(diǎn)失效時的業(yè)務(wù)保護(hù)。配置相交環(huán)業(yè)務(wù)比相切環(huán)業(yè)務(wù)的方法復(fù)雜，但保護(hù)機(jī)制完善。相交環(huán)和相切環(huán)都可以實(shí)現(xiàn)兩SNCP環(huán)各出現(xiàn)一段光纖中斷時的業(yè)務(wù)保護(hù)；同時，相交環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)對單相交節(jié)點(diǎn)失效時的業(yè)務(wù)保護(hù)適用于對環(huán)單相交節(jié)點(diǎn)有失效保護(hù)要求的場景。

另外，SDH復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整也可以采用共享光纖虛擬路徑保護(hù)、復(fù)用段共享光路保護(hù)、DNI組網(wǎng)等方式，可視具體情況合理規(guī)劃，組成SDH復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，提高SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理性。

4 縣域SDH通信傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀與存在問題

電力系統(tǒng)通信的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：要求有較高的可靠性和靈活性；傳輸信息量少、種類復(fù)雜、實(shí)時性強(qiáng)；具有很大的耐“沖擊”性；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；通信范圍點(diǎn)多面廣；無人值守的機(jī)房居多。隨著電力光纜通信重要性的不斷增加，電力光纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷得到完善，SDH組網(wǎng)優(yōu)化程度不斷提高，但是由于縣域光纜通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)較差，導(dǎo)致縣域SDH通信傳輸通信網(wǎng)絡(luò)薄弱、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，安全性很差。縣域SDH通信傳輸網(wǎng)絡(luò)多為單環(huán)或鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，自愈能力較低，一旦發(fā)生網(wǎng)元故障，將引起下級一個或數(shù)個網(wǎng)元無法上傳，嚴(yán)重影響整個通信網(wǎng)絡(luò)安全。

以某縣域SDH通信傳輸網(wǎng)絡(luò)為例：

某縣域SDH光傳輸系統(tǒng)于2011年6月投運(yùn)。截至2014年底，光通信設(shè)備44套，其中2.5G光通信設(shè)備18套、622M光通信設(shè)備26套。

覆蓋了某縣域公司所轄各變電站及用戶站，溝通某縣域各公司所轄各辦公場所及所屬變電站的光纖通信聯(lián)絡(luò)。2013年初步形成了以10個節(jié)點(diǎn)為核心，最大光通信通道容量為2.5G的自愈環(huán)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。目前整個光通信主干網(wǎng)絡(luò)以2.5G光通信通道容量為主；其它站點(diǎn)以155/622M設(shè)備就近接入主環(huán)，形成區(qū)間622M環(huán)網(wǎng)。

SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中，南北網(wǎng)分開，南北環(huán)為單一2.5G環(huán)網(wǎng)，其他設(shè)備以鏈狀結(jié)構(gòu)掛于環(huán)網(wǎng)上，安全系數(shù)很低，沒有達(dá)到要求。

某縣域南北狹長，地域條件限制了通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的步伐，導(dǎo)致南北SDH通信傳輸網(wǎng)絡(luò)分離，并且網(wǎng)元無法成環(huán)，嚴(yán)重影響了某縣域通信網(wǎng)絡(luò)安全。

某縣域通信網(wǎng)的問題并非整個縣域通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的個例，其他縣域通信SDH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和規(guī)劃過程中，也會遇到這方面的問題。近年來，公司不斷加大縣域通信網(wǎng)絡(luò)投入，加大光纜與通信設(shè)備建設(shè)的同時，也應(yīng)從通信網(wǎng)絡(luò)整體出發(fā)，指導(dǎo)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5 縣域SDH通信傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

5.1 資源優(yōu)化

目前，縣域SDH通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單一、安全性低等問題不斷得到重視。為徹底解決這個問題，應(yīng)借鑒電網(wǎng)建設(shè)的方法，將縣域SDH通信網(wǎng)絡(luò)與市公司或相鄰縣域SDH通信網(wǎng)絡(luò)融合，整合整個市域SDH通信資源網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)市縣SDH通信網(wǎng)絡(luò)一體化。市縣一體化SDH通信網(wǎng)絡(luò)要求市縣SDH設(shè)備必須同一品牌，并且擁有多處光纜重合點(diǎn)。

借助市公司資源，市域建設(shè)成大容量環(huán)網(wǎng)，然后將縣域SDH通信網(wǎng)絡(luò)合理規(guī)劃，接入市公司SDH通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)。

“十三五”期間，市域公司四級通信網(wǎng)將對現(xiàn)有SDH設(shè)備進(jìn)行品牌歸并和光傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在擴(kuò)充完善現(xiàn)有SDH、PTN網(wǎng)絡(luò)同時，深化研究大容量骨干傳輸網(wǎng)。

市縣一體化通信資源優(yōu)化思路：

①通信設(shè)備品牌一體化。市域公司SDH設(shè)備存在愛立信及華為兩種品牌設(shè)備。其中直供區(qū)為愛立信設(shè)備，縣公司為華為設(shè)備。市域公司規(guī)劃將SDH設(shè)備逐步統(tǒng)一為華為設(shè)備。

②統(tǒng)一規(guī)劃。通信網(wǎng)市縣一體化趨勢下，市域公司的總體光傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不夠合理。主要原因是建設(shè)時間早，規(guī)劃思路不清晰。利用“十三五”規(guī)劃方案的編制將市縣通信網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃。

③提高通信設(shè)備傳輸速率。目前市域公司所屬縣域華為SDH設(shè)備最大速率為2.5Gb/s，所屬中興PTN設(shè)備最大速率為10GE，根據(jù)寬帶流量測算，至2020年將不能滿足帶寬流量需求。“十三五”期間華為SDH設(shè)備最大速率提高到10Gb/s，所屬中興PTN設(shè)備最大速率為40GE。

④逐步實(shí)現(xiàn)PTN網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。2014年末，直供區(qū)內(nèi)35kV～110kV變電站實(shí)現(xiàn)PTN網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，但是縣公司境內(nèi)35kV～110kV變電站未全覆蓋。“十三五”期間實(shí)現(xiàn)轄區(qū)變電站PTN全覆蓋。

5.2 組網(wǎng)優(yōu)化

市縣通信資源整合，為下一步SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了可能。以“自下而上，逐級雙匯聚、雙上聯(lián)”為優(yōu)化原則，形成合理的通信網(wǎng)容災(zāi)架構(gòu)，在市重要節(jié)點(diǎn)或個縣域通信網(wǎng)內(nèi)選取220kV變電站或500kV變電站假設(shè)SDH設(shè)備組成環(huán)網(wǎng)。縣域SDH通信網(wǎng)可以境內(nèi)的220kV變電站或500kV變電站為接入點(diǎn)，將SDH設(shè)備接口接入市公司環(huán)網(wǎng)內(nèi)。縣域SDH光傳輸通信網(wǎng)利用市公司通信資源，形成多個相交和相切復(fù)雜保護(hù)環(huán)，縣域通信主站和轄區(qū)內(nèi)110kV變電站為核心節(jié)點(diǎn)形成2.5G通信主環(huán)，其他35kV變電站形成簡單環(huán)網(wǎng)掛靠在主環(huán)網(wǎng)上。SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化在簡便了通信結(jié)構(gòu)、操作步驟的同時，也提高了整個縣域光傳輸通信網(wǎng)的合理性和安全性。

5.3 優(yōu)化分析

調(diào)整SDH傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)，重要站點(diǎn)組成核心網(wǎng)，核心網(wǎng)傳輸速率選取10Gb/s。縣公司、縣公司第二匯聚點(diǎn)以及縣公司境內(nèi)的220kV變電站、直供區(qū)部分220kV站點(diǎn)的傳輸設(shè)備作為匯聚層，以2.5Gb/s接入核心層網(wǎng)絡(luò)，直供區(qū)其他相關(guān)站點(diǎn)、縣域內(nèi)110kV～35kV變電站作為接入層設(shè)備接入?yún)R聚層。

在實(shí)際的優(yōu)化過程中，中心站設(shè)備數(shù)量可根據(jù)本地區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小確定。此外，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)有條件，盡可能多地考慮設(shè)備之間的互連，這樣既可以保證業(yè)務(wù)接入及調(diào)整的靈活性，也可以滿足變電站之間開展業(yè)務(wù)的要求，使整個電力通信網(wǎng)能適應(yīng)各種業(yè)務(wù)的開展。

結(jié)語

SDH傳輸技術(shù)不斷得到完善、發(fā)展，它的一系列優(yōu)點(diǎn)非常適合應(yīng)用于電力通信行業(yè)，但是隨著電網(wǎng)建設(shè)步伐加快，新建變電站增加迅猛，SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與優(yōu)化越發(fā)重要。針對縣域通信網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)薄弱，結(jié)構(gòu)優(yōu)化困難，文章重點(diǎn)探討了市縣一體化結(jié)合簡單與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方式，問題正逐步得到解決。

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