SDH光纖通信系統2 Mbit/s通道傳輸時延分析與計算

魏 勇,張合明,張敬娜,戴雪嬌,張正文

(1.國網河北省電力公司信息通信分公司 石家莊 050021;2河北省電力勘測設計研究院,石家莊 050031)

SDH光纖通信系統2 Mbit/s通道傳輸時延分析與計算

魏 勇1,張合明1,張敬娜2,戴雪嬌2,張正文1

(1.國網河北省電力公司信息通信分公司 石家莊 050021;2河北省電力勘測設計研究院,石家莊 050031)

結合我國電力系統目前主要采用2 Mbit/s數字通道作為輸電線路的復用保護方式,分析影響SDH光纖通信系統2 Mbit/s通道傳輸時延的因素,并通過計算2 Mbit/s復用繼電保護通道傳輸時延的兩種方法獲得準確的傳輸時延數據,檢驗工程設計階段保護通道組織滿足線路繼電保護時延要求。

SDH;2 Mbit/s通道;繼電保護;傳輸時延

1 概述

隨著通信技術和線路繼電保護技術的發展,輸電線路繼電保護通道方式經歷了從載波到微波,再到光纖通道的發展變化。由于光纖通信技術有著其它通信方式無法比擬的穩定、可靠、抗干擾強、信息量大、整定維護簡便的優勢,逐漸成為首選的保護通道方式。

光纖保護通道方式有2種,一種為專用光纖方式,信號沒有經過轉換,傳輸過程相對直接,但是浪費纖芯資源,且傳輸距離較短。另一種為復用方式,利用SDH光纖通信電路的2 Mbit/s或64 Kbit/s數字通道傳輸保護信號,具有傳輸距離遠、節省光纖資源等優點。最初,光纖復用保護采用64 Kbit/s數字通道,保護裝置按照64 Kbit/s速率編碼,配置保護專業PCM終端設備,這種保護方式中間環節過多,傳輸時延大,通道的故障概率較大,設備費用也較高。而采用2 Mbit/s數字通道方式,傳送的信息量大,不需要經過PCM轉接,運行可靠,設備費用較低。目前復用保護通道主要采用2 Mbit/s數字通道。

線路繼電保護對通道傳輸時延有嚴格的要求,如果不能滿足就可能影響到保護設備的正確判斷和動作。在電力行業標準中規定用于繼電保護的光纖通信通道單向時延不大于10 ms[1],通常在實際工程中對通道時延要求更為嚴格。因此在工程可研和初步設計階段組織線路繼電保護通道時,應對傳輸距離較長、中間站點較多的復用通道進行傳輸時延計算,以避免因通道時延不滿足要求造成工程方案不合理。

2 通道傳輸時延分析

SDH光纖通信系統造成傳輸時延的因素包括兩方面,一是光信號在光纖中的傳輸時延,二是信號在SDH設備處理過程中產生的時延。

2.1 光纖傳輸時延

光波信號在一定的傳輸介質中傳播速度是有限的,主要取決于介質的折射率。介質的折射率表示介質的傳光能力,某一介質的折射率n等于光在真空中的傳播速度c與在該介質中的傳播速度v之比,即n=c/v。由于光波信號在介質中的傳輸時延t等于光在介質中的傳輸距離l與在介質中的傳輸速度v之比,由此可得出光波信號在光纖中的傳輸時延To的計算公式:

式中:c為真空中的光速(3×105km/s);l為傳輸距離,km;n為光纖折射率,目前廣泛應用的G.652光纖折射率約為1.47。由此可計算出光信號在光纖中的傳輸時延約為4.9μs,在工程應用中一般按5μs估算。

2.2 設備傳輸時延

信號在通信網絡傳輸過程中,除了傳輸系統會產生時延外,網絡節點設備(數字交換機和數字交叉連接設備)可能有緩沖器、時隙交換單元和其它數字處理設備,這些設備均會產生傳輸時延。此外,PCM設備、復用器和復用轉換器也會產生不同程度的時延。在這里主要探討輸電線路繼電保護信息利用SDH光纖通信系統2 Mbit/s通道傳輸的設備時延,即SDH光傳輸設備時延。

SDH設備是由不同功能模塊組成的,當信號經過設備中不同功能模塊時,均會有時延產生。信號經過SDH設備的總時延與固定填充處理、連接處理、定位以及映射和去映射處理等因素有關[3]。

根據信號在SDH光纖通信系統2 Mbit/s通道的傳輸過程,可將設備時延分為3種:支路-群路時延,群路-群路時延,群路-支路時延。以圖1所示2 Mbit/s繼電保護通道為例,在保護通道一端的A變電站,繼電保護信號由2 Mbit/s支路信號復用到STM-N群路信號,所產生設備時延為支路-群路時延;在位于保護通道中間部位的B、C變電站,繼電保護信號經SDH設備群路端口直接通過兩站,所產生設備時延為群路-群路時延;在保護通道另一端的D變電站繼電保護信號從STM-N群路信號解復用到2 Mbit/s支路信號,所產生設備時延為群路-支路時延。

圖1 采用復用方式的繼電保護通道連接示意

設備時延是SDH設備一項重要性能指標,不同廠家、不同型號的SDH設備,其時延可能有所不同。表1中列出了某進口設備廠家提供的傳輸時延數據作為參考。此外相關標準制定機構也對SDH設備傳輸時延指標進行了規定,歐洲電信標準化協會ETSI標準規定,SDH設備群路-群路時延不大于60μs,支路-群路/群路-支路時延均不大于110μs[4]。我國郵電行業標準規定SDH數字交叉連接設備對VC-12的最大轉接時延不大于125μs,對VC-4的時延不大于50μs[5]。

表1 SDH設備傳輸時延μs

在表1數據中,2 Mbit/s數字信號從SDH設備2M支路到STM-N群路傳輸時延46μs,從群路STM-N到2M支路輸出的傳輸時延為89μs,群路到群路的傳輸時延為39μs,群路-群路的傳輸時延最小,支路-群路的傳輸時延較大,群路-支路的傳輸時延最大。表中設備傳輸時延指標在相關標準規定的時延范圍內。通過上述分析也說明在利用SDH光纖通信系統組織線路保護通道時,應盡量避免利用支路端口進行通道轉接,以減小設備傳輸時延。

3 通道傳輸時延計算

SDH光纖通信系統2 Mbit/s通道時延T為構成傳輸通道的SDH設備以及光纜傳輸時延之和,可按以下公式計算。

式中:TSDH為SDH設備支路到群路和群路到支路的復用、解復用時延;N為中間節點設備總數;Ti為中間節點設備時延;To為光纖時延。

如果采用已建SDH光纖通信系統組織2 Mbit/s通道,通道時延應根據設備廠家提供的設備時延數據計算,以獲得較為準確的通道傳輸時延。如果利用新建SDH光纖通信系統組織2 Mbit/s保護通道,在工程可研和初步設計階段尚未確定設備廠家及型號,則通道時延可根據相關標準規定進行估算。

下面以圖1所示保護通道為例計算A、D兩變電站間的2 Mbit/s繼電保護通道傳輸時延。為方便計算,假定相鄰變電站間光纜長度均為80 km,通道傳輸時延T計算如下:

a.計算方法1,采用已建SDH光纖通信系統組織2 Mbit/s通道,應根據廠家提供設備傳輸時延數據計算(這里按表1所列數據計算)。

b.計算方法2,當尚未確定設備廠家時,可按相關標準規定估算,這里以ETSI標準為例計算。

由于相關標準規定的設備傳輸時延值均為最壞值,因此采用方法二計算的通道傳輸時延大于方法1。建議僅在SDH設備廠家尚未確定時采用計算方法2。

4 結束語

通過SDH光纖通信系統2 Mbit/s通道傳輸時延分析與計算,可以在電網工程建設的可研及初步設計階段獲得較為準確的2 Mbit/s復用繼電保護通道傳輸時延數據,為檢驗所組織的保護傳輸通道是否滿足線路繼電保護時延要求提供依據,確保保護通道組織方案合理、可行。此外,當所組織的2 Mbit/s傳輸通道需要在不同SDH系統間進行轉接時,為了降低設備傳輸時延,應盡量避免通過2 Mbit/s支路接口轉接,建議優先采用群路光接口轉接,以降低總的通道傳輸時延。

[1] DL/T 364-2010,光纖通道傳輸保護信息通用技術條件[S].

[2] 王加強,岳新全,李 勇.光纖通信工程[M].北京:北京郵電大學出版社,2002.

[3] 孫學康,毛京麗.SDH技術[M].北京:人民郵電出版社, 2002.

[4] ETSI DTR/TM-03031 Considerations on transmission delay and transmission delay values for components on connections supporting speech communication over evolving digital networks[S].

[5] YD/T 974-1998,SDH數字交叉連接設備(SDXC)技術要求和測試方法[S].

本文責任編輯:丁 力

Analysis and Calculation on 2 Mbit/s Channel Transmission Delay of SDH Optical Fiber Communication Systems

Wei Yong1,Zhang Heming1,Zhang Jingna2,Dai Xuejiao2,Zhang Zhengwen1

(1.State Grid Hebei Electric Power Enformation Telecomunication Branch,Shijiazhuang 050021,China; 2.Heibei Electric Power Design Research Institute,Shijiazhuang 050031,China)

2 Mbit/s channel is the main way of multiplex protection for transmission line in our electric power system.In order to ensure the reliable operation of line protection,one-way delay of optical fiber communication channel is fixed strictly in electric power industry standard.This paper analyzes the factors to influence the transmission delay of SDH optical fiber communication system 2Mbit/s channel,and calculates the transmission delay by two methods,which could obtain more accurate transmission delay data of multiplex protection,and examine whether the protection channel design meets the requirements of relay protection delay is in design stag.

SDH;2 Mbit/s channel;relay protection;transmission delay

TN929

:B

:10019898(2017)01003302

魏 勇(1975-),男,高級工程師,主要從事電力通信系統工程建設工作。