SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸時(shí)延分析與計(jì)算

魏 勇,張合明,張敬娜,戴雪嬌,張正文

(1.國(guó)網(wǎng)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(cè)設(shè)計(jì)研究院,石家莊 050031)

SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸時(shí)延分析與計(jì)算

魏 勇1,張合明1,張敬娜2,戴雪嬌2,張正文1

(1.國(guó)網(wǎng)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(cè)設(shè)計(jì)研究院,石家莊 050031)

結(jié)合我國(guó)電力系統(tǒng)目前主要采用2 Mbit/s數(shù)字通道作為輸電線路的復(fù)用保護(hù)方式,分析影響SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸時(shí)延的因素,并通過(guò)計(jì)算2 Mbit/s復(fù)用繼電保護(hù)通道傳輸時(shí)延的兩種方法獲得準(zhǔn)確的傳輸時(shí)延數(shù)據(jù),檢驗(yàn)工程設(shè)計(jì)階段保護(hù)通道組織滿(mǎn)足線路繼電保護(hù)時(shí)延要求。

SDH;2 Mbit/s通道;繼電保護(hù);傳輸時(shí)延

1 概述

隨著通信技術(shù)和線路繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展,輸電線路繼電保護(hù)通道方式經(jīng)歷了從載波到微波,再到光纖通道的發(fā)展變化。由于光纖通信技術(shù)有著其它通信方式無(wú)法比擬的穩(wěn)定、可靠、抗干擾強(qiáng)、信息量大、整定維護(hù)簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì),逐漸成為首選的保護(hù)通道方式。

光纖保護(hù)通道方式有2種,一種為專(zhuān)用光纖方式,信號(hào)沒(méi)有經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換,傳輸過(guò)程相對(duì)直接,但是浪費(fèi)纖芯資源,且傳輸距離較短。另一種為復(fù)用方式,利用SDH光纖通信電路的2 Mbit/s或64 Kbit/s數(shù)字通道傳輸保護(hù)信號(hào),具有傳輸距離遠(yuǎn)、節(jié)省光纖資源等優(yōu)點(diǎn)。最初,光纖復(fù)用保護(hù)采用64 Kbit/s數(shù)字通道,保護(hù)裝置按照64 Kbit/s速率編碼,配置保護(hù)專(zhuān)業(yè)PCM終端設(shè)備,這種保護(hù)方式中間環(huán)節(jié)過(guò)多,傳輸時(shí)延大,通道的故障概率較大,設(shè)備費(fèi)用也較高。而采用2 Mbit/s數(shù)字通道方式,傳送的信息量大,不需要經(jīng)過(guò)PCM轉(zhuǎn)接,運(yùn)行可靠,設(shè)備費(fèi)用較低。目前復(fù)用保護(hù)通道主要采用2 Mbit/s數(shù)字通道。

線路繼電保護(hù)對(duì)通道傳輸時(shí)延有嚴(yán)格的要求,如果不能滿(mǎn)足就可能影響到保護(hù)設(shè)備的正確判斷和動(dòng)作。在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用于繼電保護(hù)的光纖通信通道單向時(shí)延不大于10 ms[1],通常在實(shí)際工程中對(duì)通道時(shí)延要求更為嚴(yán)格。因此在工程可研和初步設(shè)計(jì)階段組織線路繼電保護(hù)通道時(shí),應(yīng)對(duì)傳輸距離較長(zhǎng)、中間站點(diǎn)較多的復(fù)用通道進(jìn)行傳輸時(shí)延計(jì)算,以避免因通道時(shí)延不滿(mǎn)足要求造成工程方案不合理。

2 通道傳輸時(shí)延分析

SDH光纖通信系統(tǒng)造成傳輸時(shí)延的因素包括兩方面,一是光信號(hào)在光纖中的傳輸時(shí)延,二是信號(hào)在SDH設(shè)備處理過(guò)程中產(chǎn)生的時(shí)延。

2.1 光纖傳輸時(shí)延

光波信號(hào)在一定的傳輸介質(zhì)中傳播速度是有限的,主要取決于介質(zhì)的折射率。介質(zhì)的折射率表示介質(zhì)的傳光能力,某一介質(zhì)的折射率n等于光在真空中的傳播速度c與在該介質(zhì)中的傳播速度v之比,即n=c/v。由于光波信號(hào)在介質(zhì)中的傳輸時(shí)延t等于光在介質(zhì)中的傳輸距離l與在介質(zhì)中的傳輸速度v之比,由此可得出光波信號(hào)在光纖中的傳輸時(shí)延To的計(jì)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(yīng)用的G.652光纖折射率約為1.47。由此可計(jì)算出光信號(hào)在光纖中的傳輸時(shí)延約為4.9μs,在工程應(yīng)用中一般按5μs估算。

2.2 設(shè)備傳輸時(shí)延

信號(hào)在通信網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中,除了傳輸系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生時(shí)延外,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(數(shù)字交換機(jī)和數(shù)字交叉連接設(shè)備)可能有緩沖器、時(shí)隙交換單元和其它數(shù)字處理設(shè)備,這些設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生傳輸時(shí)延。此外,PCM設(shè)備、復(fù)用器和復(fù)用轉(zhuǎn)換器也會(huì)產(chǎn)生不同程度的時(shí)延。在這里主要探討輸電線路繼電保護(hù)信息利用SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸?shù)脑O(shè)備時(shí)延,即SDH光傳輸設(shè)備時(shí)延。

SDH設(shè)備是由不同功能模塊組成的,當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)設(shè)備中不同功能模塊時(shí),均會(huì)有時(shí)延產(chǎn)生。信號(hào)經(jīng)過(guò)SDH設(shè)備的總時(shí)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(guān)[3]。

根據(jù)信號(hào)在SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道的傳輸過(guò)程,可將設(shè)備時(shí)延分為3種:支路-群路時(shí)延,群路-群路時(shí)延,群路-支路時(shí)延。以圖1所示2 Mbit/s繼電保護(hù)通道為例,在保護(hù)通道一端的A變電站,繼電保護(hù)信號(hào)由2 Mbit/s支路信號(hào)復(fù)用到STM-N群路信號(hào),所產(chǎn)生設(shè)備時(shí)延為支路-群路時(shí)延;在位于保護(hù)通道中間部位的B、C變電站,繼電保護(hù)信號(hào)經(jīng)SDH設(shè)備群路端口直接通過(guò)兩站,所產(chǎn)生設(shè)備時(shí)延為群路-群路時(shí)延;在保護(hù)通道另一端的D變電站繼電保護(hù)信號(hào)從STM-N群路信號(hào)解復(fù)用到2 Mbit/s支路信號(hào),所產(chǎn)生設(shè)備時(shí)延為群路-支路時(shí)延。

圖1 采用復(fù)用方式的繼電保護(hù)通道連接示意

設(shè)備時(shí)延是SDH設(shè)備一項(xiàng)重要性能指標(biāo),不同廠家、不同型號(hào)的SDH設(shè)備,其時(shí)延可能有所不同。表1中列出了某進(jìn)口設(shè)備廠家提供的傳輸時(shí)延數(shù)據(jù)作為參考。此外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)也對(duì)SDH設(shè)備傳輸時(shí)延指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定,歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)ETSI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,SDH設(shè)備群路-群路時(shí)延不大于60μs,支路-群路/群路-支路時(shí)延均不大于110μs[4]。我國(guó)郵電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定SDH數(shù)字交叉連接設(shè)備對(duì)VC-12的最大轉(zhuǎn)接時(shí)延不大于125μs,對(duì)VC-4的時(shí)延不大于50μs[5]。

表1 SDH設(shè)備傳輸時(shí)延μs

在表1數(shù)據(jù)中,2 Mbit/s數(shù)字信號(hào)從SDH設(shè)備2M支路到STM-N群路傳輸時(shí)延46μs,從群路STM-N到2M支路輸出的傳輸時(shí)延為89μs,群路到群路的傳輸時(shí)延為39μs,群路-群路的傳輸時(shí)延最小,支路-群路的傳輸時(shí)延較大,群路-支路的傳輸時(shí)延最大。表中設(shè)備傳輸時(shí)延指標(biāo)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)延范圍內(nèi)。通過(guò)上述分析也說(shuō)明在利用SDH光纖通信系統(tǒng)組織線路保護(hù)通道時(shí),應(yīng)盡量避免利用支路端口進(jìn)行通道轉(zhuǎn)接,以減小設(shè)備傳輸時(shí)延。

3 通道傳輸時(shí)延計(jì)算

SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道時(shí)延T為構(gòu)成傳輸通道的SDH設(shè)備以及光纜傳輸時(shí)延之和,可按以下公式計(jì)算。

式中:TSDH為SDH設(shè)備支路到群路和群路到支路的復(fù)用、解復(fù)用時(shí)延;N為中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備總數(shù);Ti為中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備時(shí)延;To為光纖時(shí)延。

如果采用已建SDH光纖通信系統(tǒng)組織2 Mbit/s通道,通道時(shí)延應(yīng)根據(jù)設(shè)備廠家提供的設(shè)備時(shí)延數(shù)據(jù)計(jì)算,以獲得較為準(zhǔn)確的通道傳輸時(shí)延。如果利用新建SDH光纖通信系統(tǒng)組織2 Mbit/s保護(hù)通道,在工程可研和初步設(shè)計(jì)階段尚未確定設(shè)備廠家及型號(hào),則通道時(shí)延可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行估算。

下面以圖1所示保護(hù)通道為例計(jì)算A、D兩變電站間的2 Mbit/s繼電保護(hù)通道傳輸時(shí)延。為方便計(jì)算,假定相鄰變電站間光纜長(zhǎng)度均為80 km,通道傳輸時(shí)延T計(jì)算如下:

a.計(jì)算方法1,采用已建SDH光纖通信系統(tǒng)組織2 Mbit/s通道,應(yīng)根據(jù)廠家提供設(shè)備傳輸時(shí)延數(shù)據(jù)計(jì)算(這里按表1所列數(shù)據(jù)計(jì)算)。

b.計(jì)算方法2,當(dāng)尚未確定設(shè)備廠家時(shí),可按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定估算,這里以ETSI標(biāo)準(zhǔn)為例計(jì)算。

由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)備傳輸時(shí)延值均為最壞值,因此采用方法二計(jì)算的通道傳輸時(shí)延大于方法1。建議僅在SDH設(shè)備廠家尚未確定時(shí)采用計(jì)算方法2。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸時(shí)延分析與計(jì)算,可以在電網(wǎng)工程建設(shè)的可研及初步設(shè)計(jì)階段獲得較為準(zhǔn)確的2 Mbit/s復(fù)用繼電保護(hù)通道傳輸時(shí)延數(shù)據(jù),為檢驗(yàn)所組織的保護(hù)傳輸通道是否滿(mǎn)足線路繼電保護(hù)時(shí)延要求提供依據(jù),確保保護(hù)通道組織方案合理、可行。此外,當(dāng)所組織的2 Mbit/s傳輸通道需要在不同SDH系統(tǒng)間進(jìn)行轉(zhuǎn)接時(shí),為了降低設(shè)備傳輸時(shí)延,應(yīng)盡量避免通過(guò)2 Mbit/s支路接口轉(zhuǎn)接,建議優(yōu)先采用群路光接口轉(zhuǎn)接,以降低總的通道傳輸時(shí)延。

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

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

[3] 孫學(xué)康,毛京麗.SDH技術(shù)[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(shù)字交叉連接設(shè)備(SDXC)技術(shù)要求和測(cè)試方法[S].

本文責(zé)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(jí)工程師,主要從事電力通信系統(tǒng)工程建設(shè)工作。