1.引言
電力通信要求確保電能生產(chǎn)、輸送、分配、消費在瞬間是同時完成的。為了保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟地運行,必須配置調(diào)度、保護、遠程控制等系統(tǒng),這些系統(tǒng)的所有信息傳輸都必須由通信系統(tǒng)提供通道。由此可見,通信在電力系統(tǒng)中的作用是非常關(guān)鍵的。在縣級電網(wǎng)通信系統(tǒng)的建設(shè)和技術(shù)改造中應(yīng)該結(jié)合本單位的實際情況、綜合技術(shù)、經(jīng)濟和發(fā)展等因素,選擇適合的通信方式。
通信網(wǎng)通常描述為由各種節(jié)點及連接各節(jié)點的傳輸鏈路相互依存的有機結(jié)合體,以實現(xiàn)兩點及多個規(guī)定點間的通信系統(tǒng)。從物理結(jié)構(gòu)或是從硬件設(shè)施方面去看,它由終端設(shè)備、交換設(shè)備及傳輸鏈路三大要素組成。SDH作為一種新的數(shù)字傳輸體制,不僅適合現(xiàn)代化通信的發(fā)展需要,而且特別適合電力系統(tǒng)通信的需要。
2.SDH技術(shù)組網(wǎng)優(yōu)點在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中,我們需要將不同傳輸速率的各種信息復(fù)接在一起,放在一根線路上傳輸,SHD技術(shù)同傳統(tǒng)的PDH技術(shù)相比,有下面幾個明顯的優(yōu)點。
(1)同步復(fù)用結(jié)構(gòu),提供靈活的分插功能;(2)有標準的光接口規(guī)范;(3)強大的網(wǎng)絡(luò)管理能力;(4)強大的自愈能力;(5)具備后項兼容性和前項兼容性。上述的特點,使得SDH在廣域網(wǎng)領(lǐng)域和專用網(wǎng)領(lǐng)域得到了巨大的發(fā)展。
SDH(同步數(shù)字傳輸體制)這種傳輸體制規(guī)范了數(shù)字信號的幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用方式、傳輸速率等級、接口碼型等特征。SDH是一種基于時分復(fù)用的同步數(shù)字技術(shù)。對于上層的各種網(wǎng)絡(luò),SDH相當于一個透明的物理通道,在這個透明的通道上,只要帶寬允許,用戶可以開展各種業(yè)務(wù),SDH將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體的新型傳輸體系。
3.SDH設(shè)備組成及其在電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)的接入和管理。SDH主要設(shè)備包括:終端復(fù)用器(TM),分插復(fù)用器(ADM),同步交叉連接設(shè)備SDXC以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS。其中終端復(fù)用器是把多路低速信號復(fù)用成一路高速信號,或者反過來把一路高速信號分解成多路低速信號的設(shè)備。分插復(fù)用器是SDH中應(yīng)用最廣、最富特色的設(shè)備。它是一個三端口設(shè)備,具有兩個SDH光接口,通過另一端可以靈活地上/下路復(fù)用在STM信號中的低速率信號。ADM內(nèi)部還具有時隙交換功能,允許兩個STM信號之間不同的VC的互聯(lián),并能方便地進行帶寬管理。同步數(shù)字交叉連接設(shè)備(SDXC)是種兼有復(fù)用、配線、保護、監(jiān)控和網(wǎng)管多功能的傳輸設(shè)備,它能代替配線架,對VC進行交叉連接。
在一個SDH網(wǎng)絡(luò)中,終端與終端之間的鏈路稱為通道;復(fù)用器與復(fù)用器之間的鏈路成為復(fù)用段,再生器和其他網(wǎng)元之間的網(wǎng)絡(luò)稱為再生段。類似于普通計算機網(wǎng)絡(luò),SDH也采用分層模型,便于設(shè)計和管理。SDH網(wǎng)絡(luò)可以分成電路層、通道層、傳輸媒介層,其中通道層又分為低階通道層和高階通道層,傳輸媒介層又分為物理媒介和段層,段層由復(fù)用段層和再生段層組成。
SDH組網(wǎng),簡而言之就是配置適當?shù)木W(wǎng)元設(shè)備,選用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),組成可靠、高效的通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)電力系統(tǒng)各種業(yè)務(wù)接入和管理。
目前,業(yè)務(wù)接口主要有數(shù)據(jù)、話務(wù)、E1、10Mb/100Mb以太網(wǎng)接口等,未來的業(yè)務(wù)需求大,多基于寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)。采用基于SDH和MSTP,可使調(diào)度網(wǎng)實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的遠程互聯(lián),在SDH平臺上實現(xiàn)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)傳送功能,從而實現(xiàn)二網(wǎng)合一,極大地降低網(wǎng)絡(luò)維護成本。SDH技術(shù)以其特有的優(yōu)勢,不僅適合現(xiàn)代化的通信發(fā)展需要,也特別適合電力系統(tǒng)通信的需要。
4.SDH組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)介紹及應(yīng)用場合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(網(wǎng)元)和傳輸線路的幾何排列構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu),它反映了物理上的連接性;網(wǎng)絡(luò)的有效性、可靠性和性價比,很大程度上依賴于具體的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。基本的網(wǎng)絡(luò)拓撲有:1、線性拓撲。2、星形拓撲。3、樹形拓撲。4、環(huán)形拓撲。5、網(wǎng)孔性拓撲。
4.1 SDH網(wǎng)絡(luò)的自愈功能采用SDH設(shè)備的光纖自愈環(huán)可實現(xiàn)多種形式的通道保護,而且SDH光纖環(huán)有較強的自愈能力。
自愈網(wǎng)絡(luò)分類為:線性復(fù)用段保護,環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護、子網(wǎng)連接保護。其中線性復(fù)用段保護包括:1+1線性復(fù)用段,1:N線形復(fù)用段。
環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護分為復(fù)用段保護環(huán)(MSP)和通道保護環(huán)(PP)。其中MSP包含二纖單向復(fù)用段共享保護環(huán)、二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán)、四纖雙向復(fù)用段保護環(huán)。PP包含二纖單向通道保護環(huán)和二纖雙向通道保護環(huán)以及子網(wǎng)連接保護(SNCP)。
4.2 1+1線性復(fù)用段保護1+1線性復(fù)用段保護,采用“雙發(fā)、選收”的保護機制。
正常情況下,工作路由和保護路由同時傳送業(yè)務(wù)信號、但接收端僅僅從工作路由選收業(yè)務(wù)信號。
工作路由故障時,接收端將倒換到保護路由選收業(yè)務(wù)信號。
1+1線性復(fù)用段保護的倒換方式:1、單端非恢復(fù)式。2、單端恢復(fù)式。3、雙端非恢復(fù)式。4、雙端恢復(fù)式。其中單端非恢復(fù)式不需要APS協(xié)議,其它三種需要。其容量網(wǎng)絡(luò)為STM-N。
圖1 1+1線性復(fù)用段保護
4.3 1:N線性復(fù)用段保護在1:N保護方式下,N個工作路由共用一個保護路由。1:N線性復(fù)用段保護倒換方式:雙端、恢復(fù)式倒換。這種保護方式需要APS協(xié)議。其網(wǎng)絡(luò)容量定義分為無額外業(yè)務(wù)與有額外業(yè)務(wù)兩種情況。
圖2 1:N保護方式下,N個工作路由共用一個保護圖示
4.4 線性復(fù)用段保護線性復(fù)用段保護的特征表現(xiàn)為:1、基于終端復(fù)用器(TM)2、分段倒換。3、配置完成2分鐘后,APS協(xié)議啟動正常。倒換條件包括信號失效(SF):R_LOS,R_LOF,MS_AIS,B2_EXC;信號劣化(SD):B2_SD.
4.5 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護目前主要應(yīng)用的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護有以下幾種:1、根據(jù)自愈結(jié)構(gòu)來分:通道保護環(huán)和復(fù)用段保護環(huán)。2、根據(jù)業(yè)務(wù)流向來分:單向環(huán)和雙向環(huán)。3、根據(jù)光纖數(shù)目來分:二纖環(huán)和四纖環(huán)。
4.6 二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán)二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán)其光纖連接需要采用對偶板位,對偶板位中左側(cè)為西向,對偶板位中右側(cè)為東向,東發(fā)西收為主環(huán)方向,習慣上,主環(huán)用逆時針方向表示,
二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán),(STM-16)工作時隙(#1VC4~#8VC4)和保護時隙(#9VC4~#16VC4)。二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán)需要APS協(xié)議(由K1,K2字節(jié)攜帶),復(fù)用段協(xié)議控制器狀態(tài)遷移(正常態(tài)I),(穿通態(tài)P),(倒換態(tài)S),(等待恢復(fù)態(tài)WTR)。二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán),自動倒換條件包含:信號失效(SF)和信號劣化(SD)。人工倒換條件:強制倒換、人工倒換、練習倒換。自動恢復(fù)條件:信號失效(SF)的解除和信號劣化(SD)的解除、等待恢復(fù)時間(WTR)。人工恢復(fù)條件為強制倒換、人工倒換命令的解除。二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán),其優(yōu)點是允許時隙復(fù)用,網(wǎng)絡(luò)容量大為1/2*K*STM-N(最大);其缺點是采用APS協(xié)議,保護機理復(fù)雜;復(fù)用段保護環(huán)中網(wǎng)元數(shù)目不超過16個。其一般應(yīng)用于速率為STM-4、STM-16或STM-64的系統(tǒng)中,多用于業(yè)務(wù)量大、業(yè)務(wù)分散的網(wǎng)絡(luò)。
圖3 二纖雙向復(fù)用段共享保護環(huán)
4.7 四纖雙向復(fù)用段保護環(huán)四纖雙向復(fù)用段保護環(huán)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為四纖,工作通道為(S1、S2),保護通道為(P1、P2)。四纖雙向復(fù)用段保護環(huán),其優(yōu)點時隙復(fù)用,網(wǎng)絡(luò)容量大,其網(wǎng)絡(luò)容量表達式為K*STM-N(最大);其缺點是采用APS協(xié)議,保護機理復(fù)雜,復(fù)用段保護環(huán)中網(wǎng)元數(shù)目不超過16個,費用高,投資大。應(yīng)用于速率為STM-16或STM-64的系統(tǒng)中,多用于業(yè)務(wù)量大、業(yè)務(wù)分散的網(wǎng)絡(luò)以及骨干網(wǎng)絡(luò)以及具有獨特的區(qū)段倒換特性,K字節(jié)由保護光纖傳送。
圖4 正常情況下的業(yè)務(wù)信號流圖
圖5 工作通道斷纖后的區(qū)段倒換圖
圖6 工作通道和保護通道同時斷纖后的倒換圖
4.8 二纖單向通道保護環(huán)二纖單向通道保護環(huán),保護機理為雙發(fā)、選收。二纖單向通道保護環(huán)保護倒換與恢復(fù)的條件,倒換條件為TU-AIS、TU-LOP及誤碼過量;恢復(fù)條件為主用通道沒有TUAIS、TULOP等告警,同時沒有BIP2誤碼過量。倒換的特點是倒換時每個2M通道是獨立的;倒換是恢復(fù)式的,即倒換后如果主環(huán)恢復(fù)正常,則10分鐘后自動倒回主環(huán)。
圖7 二纖單向通道保護環(huán)斷纖倒換圖
4.9 子網(wǎng)連接保護(SNCP)保護基于子網(wǎng);可應(yīng)用于所有網(wǎng)絡(luò)拓撲。保護機理“雙發(fā),選收”,SNCP業(yè)務(wù)對工作源、保護源、業(yè)務(wù)源為檢測點。
倒換條件分為:1、缺省條件:AU-AIS、 AU-LOP 、TU-AIS、 TU-LOP 、HP-LOM 、HP-UNEQ 、B3-EXC、線路板撥板;2、可選條件:HP-TIM、HP-SLM、 B3-SD;保護倒換恢復(fù)時間為10分鐘。
網(wǎng)絡(luò)自愈,無需人為的干預(yù),網(wǎng)絡(luò)在極短的時間內(nèi)從失效的故障狀態(tài)自動恢復(fù)傳輸所攜帶的業(yè)務(wù),使網(wǎng)絡(luò)具備一種可代替的傳輸路由。
5.結(jié)束語SDH組網(wǎng)技術(shù),給電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)提供了一個快速、穩(wěn)定的通信傳輸平臺,保護信息業(yè)務(wù)的接入,為調(diào)度生產(chǎn)管理提供了有利的數(shù)據(jù)分析依據(jù),增加了電網(wǎng)實時信息的冗余度,為高層應(yīng)用的穩(wěn)定運行奠定了良好的基礎(chǔ)。