水利專網(wǎng)中的微波通信系統(tǒng)建設(shè)

胡 凱

水利專網(wǎng)建設(shè)是為了滿足不斷提高的防洪抗旱、減災(zāi)、工程建設(shè)及水利信息化的需求，確保在極其惡劣的氣候條件下有效傳輸汛情、險(xiǎn)情，在防汛抗旱的工作中有著舉足輕重的地位。水利專網(wǎng)中的一線通信站點(diǎn)常常地處偏僻的河道和堤防上，有的甚至在人跡罕至的山區(qū)中，公共有線網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋，如果單獨(dú)敷設(shè)專線，代價(jià)極其昂貴。而微波通信作為一種成熟的無線傳輸技術(shù)，具有易安裝、成本低、高頻段、抗干擾等諸多特點(diǎn)，有效地解決了一線水利站點(diǎn)的通信問題。它可實(shí)現(xiàn)快速、靈活、可靠的安裝，而價(jià)格遠(yuǎn)低于數(shù)據(jù)專線，是替代價(jià)格昂貴的光纖和租用線路的理想解決方案，廣泛應(yīng)用于各大流域機(jī)構(gòu)的水利專網(wǎng)中。新一代的數(shù)字寬帶微波技術(shù)采用高頻微波和數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其帶寬能到達(dá)155M，甚至622M，在可靠性、抗干擾性和傳輸距離方面得到進(jìn)一步提升，在水利專網(wǎng)建設(shè)中有著越來越廣闊的發(fā)展前景。

一、微波通信網(wǎng)的前期規(guī)劃

在水利專網(wǎng)規(guī)劃的初期，應(yīng)對各種微波通信系統(tǒng)做一個(gè)深入的了解，選擇合適的微波通信方案。微波傳輸系統(tǒng)按頻帶分為：寬帶微波和窄帶微波。寬帶微波傳輸速率快，頻段高，抗干擾，適合水利專網(wǎng)的干線傳輸，如SDH與PDH微波技術(shù)，這種大速率干線微波技術(shù)可應(yīng)用于河堤、山區(qū)、荒漠等多種復(fù)雜地形。窄帶微波雖在傳輸速率和穩(wěn)定性上不及寬帶微波，但它成本更低，易安裝，基本滿足一線報(bào)訊的需求。如無線網(wǎng)橋技術(shù)，適合于50Mbit/s以內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸，可用于末端業(yè)務(wù)的接入，且價(jià)格較低。

在對微波通信系統(tǒng)的選擇有了大致的了解后，需要計(jì)算每一對通信基站的站距和方位角，基站之間傳輸?shù)乃p值，天線的接受電平值，掛高以及俯仰角。水利專網(wǎng)中的每一對站點(diǎn)之間的通信屬于點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，用于傳輸?shù)奈⒉ㄌ炀€都是定向天線，這就要求微波鐵塔在設(shè)計(jì)初就需考慮到天線的朝向，預(yù)留天線固定的位置。

傳輸線路中的信號(hào)衰減也是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。無線傳輸?shù)男盘?hào)衰減主要有兩種：路徑衰減和阻擋衰減。路徑衰減（Path Loss）指無線電波的振幅在傳播過程中會(huì)隨著傳輸距離的增加而衰減，衰減系數(shù)為d-β。路徑衰減是無法避免的，為保證微波傳輸系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如兩站的站距過長，那就要選擇大功率的微波傳輸設(shè)備，確保接收電平在正常的范圍內(nèi)。阻擋衰減指當(dāng)傳播直線上有障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生，體現(xiàn)為信號(hào)的隨機(jī)衰減。具體發(fā)生衰減情況由信號(hào)頻率和障礙物尺寸決定，嚴(yán)重時(shí)甚至可以將信號(hào)屏蔽。為減少阻擋衰減，需要在前期確定鐵塔塔基時(shí)，就做好勘察設(shè)計(jì)工作，必要時(shí)可用軍用地圖確定兩站之間有無阻擋，選擇最佳的傳輸路線。

二、微波通信設(shè)備的選型

在做好前期規(guī)劃與設(shè)計(jì)后，需結(jié)合水利專網(wǎng)的特點(diǎn)，選擇合適的微波通信設(shè)備。在選擇微波通信設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮如下原則：

1.滿足水利專網(wǎng)的帶寬及傳輸速率需求

SDH同步數(shù)字序列微波可提供155～622Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。最新的SDH微波設(shè)備在一條電路上八個(gè)束波可以同時(shí)傳送3萬多路數(shù)字電話電路(2.4Gbit/s)。PDH準(zhǔn)同步數(shù)字序列微波可提供2～128Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。無線網(wǎng)橋工作在5.725～5.850GHZ頻段，提供小于70Mbit/s的接入速度?？筛鶕?jù)水利專網(wǎng)的建設(shè)需求選擇合適的設(shè)備。

2.確保選購的微波通信設(shè)備具備較高的可靠性

微波設(shè)備中的室外單元ODU直接安裝固定在鐵塔上，必須能經(jīng)受住惡劣天氣條件的考驗(yàn)。尤其在汛期，通信設(shè)備的水毀、雷擊時(shí)有發(fā)生，在微波通信設(shè)備的選擇上，應(yīng)當(dāng)將防雷、熱備份等預(yù)防及應(yīng)對措施考慮進(jìn)去。如NEC的PASOLINK NEO系列的數(shù)字微波產(chǎn)品，就有專門針對備份系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其空間分集、熱備份和雙通道技術(shù)，能保證主系統(tǒng)遭受損毀后，備份系統(tǒng)自動(dòng)跟上，增強(qiáng)了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3.具有遠(yuǎn)程管理功能

微波設(shè)備常常安裝在防汛第一線，一旦由于防汛形勢或其他外部條件的影響對微波通信系統(tǒng)提出變更要求，必須及時(shí)對微波系統(tǒng)的設(shè)置進(jìn)行更新。具備遠(yuǎn)程管理功能的微波通信設(shè)備，專業(yè)技術(shù)人員可以及時(shí)管理遠(yuǎn)端的設(shè)備，適應(yīng)防汛應(yīng)急的需要。NEC的PASOLINK NEO系列的數(shù)字微波產(chǎn)品，提供了專門的NMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，PNMS計(jì)算機(jī)位于中央或地區(qū)中心，用Web瀏覽器方式，網(wǎng)絡(luò)操作員可以監(jiān)視和控制PASOLINK網(wǎng)元（遠(yuǎn)端的管理模塊）。

4.具有進(jìn)網(wǎng)許可證

工業(yè)和信息化部為合格的微波通信設(shè)備發(fā)進(jìn)網(wǎng)許可證，并注明證書有效期。因此要選擇具有進(jìn)網(wǎng)許可證的產(chǎn)品，并確定證書的有效期。

三、微波通信系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

微波通信系統(tǒng)的安裝分為天線安裝、ODU(室外單元)安裝和 IDU（室內(nèi)單元）安裝。

在天線安裝中，首先要選好其固定的位置，尤其是掛高和俯仰角。在確定天線掛高時(shí)，首先應(yīng)確定兩端鐵塔塔基的高度，如果中間有阻擋，還要根據(jù)軍用地圖標(biāo)出地形等高線，精細(xì)推算天線的最佳安裝高度。在計(jì)算俯仰角時(shí)，應(yīng)先得出線路垂直角，然后通過專門的計(jì)算公式得出最佳俯仰角。在具體安裝時(shí)，必須嚴(yán)格遵守高空作業(yè)規(guī)范，由具有高空作業(yè)證的專業(yè)鐵塔安裝人員進(jìn)行安裝，并佩戴安全帽和保險(xiǎn)帶。

在ODU的安裝中，首先要確保饋線連接正確，將連接IDU和天線的饋線分別接在ODU相應(yīng)的端口上，安裝時(shí)應(yīng)用防水膠帶反復(fù)纏繞接口連接的縫隙處，防止雨淋造成的水毀。如果采用1+1備份系統(tǒng)，需要安裝兩對IDU與ODU，接天線端通過一個(gè)混合器將兩路饋線與天線相連接。在ODU安裝時(shí)還應(yīng)注意設(shè)備的防雷接地問題，將設(shè)備外殼通過一根接地線與鐵塔相連。

在IDU的安裝中，應(yīng)做好設(shè)備接地與機(jī)柜接地，并在電源機(jī)柜安裝防雷器。通過控制線纜為IDU設(shè)備設(shè)置好收發(fā)頻率，并根據(jù)需要設(shè)置E1接口的開通。如需連接光纖線纜，應(yīng)確保光纖端口的清潔，避免影響到信號(hào)的正常傳輸。

微波通信系統(tǒng)的調(diào)試中，兩端的通信鐵塔上應(yīng)派專人對天線的水平和俯仰角進(jìn)行調(diào)試，并同時(shí)測量接受電平值，使其達(dá)到最高。天線調(diào)試中應(yīng)遵循先粗調(diào)再微調(diào)的原則，先通過粗調(diào)找到信號(hào)點(diǎn)，然后進(jìn)行微調(diào)找到最強(qiáng)的信號(hào)點(diǎn)，將天線用U型卡固定牢靠。

四、結(jié)論

利用微波通信技術(shù)組建水利專網(wǎng)需要先做好前期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，選擇合適的傳輸方案，然后通過詳細(xì)的勘察設(shè)計(jì)確定微波鐵塔的位置以及天線的方位。在采購設(shè)備時(shí)需結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，選擇性價(jià)比高的微波設(shè)備，最后必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程對設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試，做好機(jī)柜接地和設(shè)備接地，配備防雷器，為應(yīng)對雷擊水毀提供有效措施