電力通信SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

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(國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司信息通信公司,烏魯木齊 830000)

0 引言

在我國(guó)電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的過程中，電力系統(tǒng)通信網(wǎng)屬于電力主要支柱，促進(jìn)了建設(shè)的步伐。電力系統(tǒng)通信網(wǎng)能夠使電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全性及可靠性得到提高，并且和調(diào)度系統(tǒng)、安全系統(tǒng)稱之為電力系統(tǒng)的三大基礎(chǔ)。在現(xiàn)代信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，電力通信網(wǎng)是使電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的主要手段，還是電力系統(tǒng)主要的基礎(chǔ)設(shè)備。我國(guó)目前的電網(wǎng)架構(gòu)已經(jīng)形成相應(yīng)的規(guī)模，并且還提高了電網(wǎng)管理自動(dòng)化的水平，和電力生產(chǎn)、管理、運(yùn)行相關(guān)的信息都要求可靠、穩(wěn)定及快速的傳輸，以此對(duì)電力系統(tǒng)提出了較高的要求[1]。在現(xiàn)代信息化時(shí)代逐漸到來(lái)之后，電力的通信服務(wù)對(duì)象已經(jīng)不僅僅為電力調(diào)度，電力系統(tǒng)通信要求具有多種業(yè)務(wù)服務(wù)，比如繼電保護(hù)、運(yùn)動(dòng)、通信及自動(dòng)化辦公等，以此對(duì)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)效率及可靠性具有較高的要求[5-6]。光纖通信具有較大的通信容量、較快的傳輸頻帶、較高的傳輸質(zhì)量及一定的抗電磁干擾，其被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。SDH指的是一種同步數(shù)字體系，其屬于現(xiàn)代世界通信領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用到傳輸技術(shù)中最為成熟的技術(shù)，其能夠有效結(jié)合交換功能、線路傳輸及復(fù)線傳輸，并且通過統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理的綜合信息網(wǎng)[7-8]。在信息產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的過程中，通信對(duì)于電力工業(yè)的發(fā)展越來(lái)越重要，電力通信專業(yè)網(wǎng)已經(jīng)成為我國(guó)較大的通信網(wǎng)，如何在傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)中有效使用SDH技術(shù)，是目前需要研究的問題，并且對(duì)電力工業(yè)現(xiàn)代化管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

1 電力系統(tǒng)傳輸通信傳輸技術(shù)的問題

其一，傳輸技術(shù)。要使傳輸技術(shù)滿足電力系統(tǒng)發(fā)展需求，就要充分發(fā)揮傳輸技術(shù)優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)，對(duì)傳輸技術(shù)電力的內(nèi)容及情況進(jìn)行全面的掌握。但是，我國(guó)目前的傳輸技術(shù)電路都具有一定的分級(jí)情況，從而對(duì)傳輸過程造成了一定的影響，使傳輸過程中的效率及靈活性有所降低，并且還影響了電力系統(tǒng)[3]。

其二，電力通信。網(wǎng)絡(luò)本身在運(yùn)行過程中會(huì)受到多因素影響，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)缺陷，利用分析電力通信系統(tǒng)表示此結(jié)構(gòu)要求大量支持度，但是目前因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)影響沒有形成良好網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

其三，對(duì)管理制度進(jìn)行有效完善，從而使網(wǎng)絡(luò)問題出現(xiàn)的機(jī)率的奧降低，避免對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行及運(yùn)行過程中的效率造成影響。但是在分析現(xiàn)代管理制度的過程中表示，此方面并不完善，要求管理人員對(duì)制度、規(guī)范的創(chuàng)建進(jìn)行重視[4]。

2 SDH光傳輸技術(shù)分析

2.1 SDH技術(shù)的原理

SDH同步傳輸模塊指的是模塊化的信息等級(jí)結(jié)構(gòu)，通過STM-N進(jìn)行表示，其中的N值為4,64,16,1，在N為1的時(shí)候，其一種基本模塊。此基本模塊中的字節(jié)相當(dāng)于傳輸技術(shù)中信息單位，并且塊狀幀能夠?qū)崿F(xiàn)信息的承載。在信息傳輸?shù)倪^程中，SDH信號(hào)幀根據(jù)相應(yīng)的順序進(jìn)行有效的傳輸，幀周期為125μs，頻率屬于8000幀/s。幀結(jié)構(gòu)主要包括段開銷區(qū)、管理單元和凈負(fù)荷區(qū)，不同單元的功能也各不相同。定位幀中低速信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)單元指針的管理，從而通過通道開銷及凈負(fù)荷區(qū)對(duì)其進(jìn)行管理和維護(hù)。為了能夠是傳輸過程中的信息靈活性得到有效的提高，可以利用管理并且維護(hù)網(wǎng)段實(shí)現(xiàn)。圖1為SDH的服用結(jié)構(gòu)。

圖1 SDH的服用結(jié)構(gòu)

2.2 SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括傳輸線路和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在此結(jié)構(gòu)中的封閉管控元階段利用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)施。此種結(jié)構(gòu)在電力通信系統(tǒng)中廣泛使用，具有較強(qiáng)的自愈能力及生存能力，并且在中繼網(wǎng)及局域網(wǎng)中使用。星型結(jié)構(gòu)一般都使用到網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)或者連接節(jié)點(diǎn)中。那么要想實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)的有效連接，就要通過此節(jié)點(diǎn)實(shí)施。

3 電力通信SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)

3.1 電力通信SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

對(duì)于我國(guó)目前SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)中的問題，要對(duì)其進(jìn)行重新優(yōu)化和改造，在改造SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)之前，要對(duì)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行確定[5]。根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)需求，SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)在優(yōu)化改造過程中，要?jiǎng)?chuàng)建滿足電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)代化光纖通信網(wǎng)絡(luò)，從而創(chuàng)建滿足當(dāng)?shù)刈冸娝鶖?shù)據(jù)及語(yǔ)音等通信傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。對(duì)傳統(tǒng)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化及升級(jí)，從而形成以MSTP技術(shù)為基礎(chǔ)的電力通信網(wǎng)，并且使通信網(wǎng)的安全性及可靠性得到提高[6]。其次，還要對(duì)光纖傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，電力部門要加大對(duì)財(cái)政的投入，創(chuàng)建纖芯數(shù)比12芯要打的主干光纜網(wǎng)絡(luò)，使SDH通信網(wǎng)的電路容量得到有效的提高。

3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化

在對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，主要包括網(wǎng)管結(jié)構(gòu)、同步方案、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。以我國(guó)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)總體的設(shè)計(jì)思路，網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)屬于分層及分層次的，也就是和傳輸網(wǎng)絡(luò)方向垂直，從而形成多個(gè)獨(dú)立傳輸網(wǎng)絡(luò)分段，之后將網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)區(qū)域劃分成為多個(gè)干層，biub比如匯聚層、核心層及接入層，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一規(guī)劃、管理及建設(shè)。

其一，核心層。核心層屬于業(yè)務(wù)網(wǎng)溝通通信的交換局核心層網(wǎng)絡(luò)，其核心節(jié)點(diǎn)并不多，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)，一般會(huì)有十個(gè)左右。在我國(guó)西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)，某個(gè)省或者行政區(qū)域中的核心節(jié)點(diǎn)一般為兩個(gè)左右。那么，在設(shè)計(jì)核心層的過程中，要以業(yè)務(wù)量交換的代銷，組織單個(gè)或者多個(gè)傳輸速率為2.5 Gbit/s或者10 Gbit/s的環(huán)路，從而有效滿足通信需求。

其二，匯聚層。匯聚層中網(wǎng)絡(luò)環(huán)設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)量不能較多，一般都是5個(gè)左右。另外，匯聚層能夠利用3個(gè)左右的光纖通道進(jìn)行保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率一般為2.5 Gbit/s或者10 Gbit/s。對(duì)一般分銷業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，一般使用3個(gè)左右的光纖復(fù)用段保護(hù)環(huán)。假如具有匯聚層業(yè)務(wù)，就要使用此光纖信道保護(hù)服務(wù)調(diào)度及配置，其被廣泛應(yīng)用到匯聚型業(yè)務(wù)中。在選擇匯聚層節(jié)點(diǎn)過程中，能夠使傳輸網(wǎng)絡(luò)在一般地理區(qū)域中或者行政區(qū)域中分布，劃分成為多個(gè)教會(huì)地帶。在此過程中，可以使用具有較大發(fā)展?jié)摿Φ臉I(yè)務(wù)，對(duì)其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輻射，并且使具有良好條件的站點(diǎn)設(shè)置成為匯聚層。

其三，接入層。對(duì)一般業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，從接入站到不同節(jié)點(diǎn)的傳輸層系統(tǒng)屬于接入層，接入層位點(diǎn)數(shù)量較多，那么其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就較為復(fù)雜。網(wǎng)絡(luò)接入層在優(yōu)化過程中要充分考慮網(wǎng)絡(luò)鏈路、環(huán)路節(jié)點(diǎn)數(shù)量等。在改造網(wǎng)絡(luò)鏈路的過程中，利用重新創(chuàng)建部分電纜線路，將能夠構(gòu)成環(huán)的鏈路構(gòu)成環(huán)，不能夠構(gòu)成環(huán)的鏈路要控制到5個(gè)之內(nèi)，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性及穩(wěn)定性進(jìn)行保證。另外，在組成網(wǎng)路的過程中要盡量不使用微波設(shè)備，假如要使用使微博設(shè)備設(shè)置到網(wǎng)絡(luò)中并不重要的部位。對(duì)環(huán)路節(jié)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行調(diào)整的過程中，保證每個(gè)環(huán)中的節(jié)點(diǎn)降低，基于光纖資源允許，每個(gè)環(huán)中的節(jié)點(diǎn)在十個(gè)以下。如果地區(qū)物理路由中的光纖資源使用較為緊張，那么就要布設(shè)全新的電纜，從而方便多個(gè)接入層環(huán)網(wǎng)的組織。

3.3 通路組織的設(shè)計(jì)

通路組織在設(shè)計(jì)過程中要以路徑規(guī)劃對(duì)目前形勢(shì)及電路進(jìn)行全新的需求，利用對(duì)電路流量、流向進(jìn)行全面分析，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通道長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃布局，最后根據(jù)通路規(guī)劃對(duì)通路組織及運(yùn)營(yíng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

以網(wǎng)絡(luò)分層，在網(wǎng)絡(luò)核心層使用高階通道的整體規(guī)劃，交叉資源要避免出現(xiàn)浪費(fèi)。低階路徑要合并到網(wǎng)絡(luò)邊緣中，并且使用的高階路徑要根據(jù)最短路線實(shí)現(xiàn)規(guī)劃，還要實(shí)現(xiàn)高階通道使用率的平衡，避免出現(xiàn)通道分配過程中出現(xiàn)不平衡的負(fù)載。高階通道能夠以分類及流向原則實(shí)現(xiàn)分配，還能夠根據(jù)業(yè)務(wù)類別實(shí)現(xiàn)。為了有效避免電路的交叉切換，一般要利用兩個(gè)回路，使電路到相應(yīng)交換局中傳送。數(shù)據(jù)電路路徑規(guī)劃在相同時(shí)間中實(shí)現(xiàn)，還要對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)性進(jìn)行全面考慮，共享接入兩者峰值帶寬及動(dòng)態(tài)分配。

3.4 SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的選擇

在進(jìn)行以上優(yōu)化規(guī)劃之后，就要選擇組網(wǎng)設(shè)備。在此過程中， 不僅要保證關(guān)鍵的業(yè)務(wù)，還要全面考慮相關(guān)管理事務(wù)需求。因?yàn)槿婵紤]目前地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在不斷的增加，其對(duì)于傳輸可靠性的需求在不斷提高，所以組網(wǎng)設(shè)備的主要目的就是要提高電網(wǎng)建設(shè)需求，將光傳輸作為主體，創(chuàng)建具備安全性、可靠性的多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)。另外，還要全面考慮不同通信廠家優(yōu)劣及技術(shù)能力，使用華為技術(shù)公司的光傳輸設(shè)備，利用此設(shè)備實(shí)現(xiàn)技術(shù)融合及靈活組網(wǎng)，以此使業(yè)務(wù)調(diào)度能力得到有效提高，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)二層處理，接入以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、并且對(duì)其進(jìn)行處理、調(diào)度及傳輸，以此在設(shè)備中安裝數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等處理和傳輸。在分析此地區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)之后，確定SDH組網(wǎng)過程中的注意事項(xiàng)：

要求SDH網(wǎng)絡(luò)具備一定的自愈性能，假如光纖網(wǎng)絡(luò)在正常運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的中斷，從而導(dǎo)致系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)候出現(xiàn)問題，所以光纖網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)倒換，以此排除故障，從而保證目前網(wǎng)絡(luò)能夠正常的運(yùn)行。在恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)之后，能夠根據(jù)子網(wǎng)連接保護(hù)等模式實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)際使用過程中，一般使用四芯或者兩芯的光纖。PI能夠?yàn)镾DH網(wǎng)絡(luò)提供保護(hù)設(shè)備，SI能夠?yàn)镾DH網(wǎng)絡(luò)提供信號(hào)傳輸主環(huán)，兩者利用光纖實(shí)現(xiàn)連接，并且業(yè)務(wù)的方向相反。圖2為二纖單線通道的倒換環(huán)，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)是在S1環(huán)之后根據(jù)順時(shí)針方向進(jìn)行傳輸，在通過P1環(huán)的時(shí)候，根據(jù)逆時(shí)針的方向進(jìn)行傳輸，在到達(dá)C接收環(huán)的時(shí)候，選擇P1環(huán)的信號(hào)，接收質(zhì)量比較好的一路。利用此種雙向備用，并且主機(jī)和輔機(jī)互相備份的網(wǎng)絡(luò)模式，排除多種網(wǎng)絡(luò)故障，從而使光纖網(wǎng)絡(luò)能夠正常的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自愈控制。

3.5 網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備

在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的過程中，要充分展現(xiàn)出如何選擇并且配置通信設(shè)備?，F(xiàn)在選擇通信設(shè)備的過程中一般都是根據(jù)提報(bào)需求，之后通過公開招標(biāo)方式開展。為了使采購(gòu)成本得到降低，一般都會(huì)使用不同廠家通信設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)招標(biāo)。在進(jìn)行采購(gòu)的過程中，不能夠使用的太多設(shè)備品牌，要不然就會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度[7]。

如果通信設(shè)備具有多家廠家不用品牌，在配置應(yīng)用環(huán)境的過程中主要包括兩種情況：第一，縱向劃分，也就是使通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次分層利用不同品牌設(shè)備。第二，橫向劃分，也就是使不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)不同品牌設(shè)備的使用[8]。以目前比較常使用的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備功能的特點(diǎn)，通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次要使不同層次中的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一，從而形成完整網(wǎng)絡(luò)功能。所以，以橫向劃分，也就是在不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中使用不同設(shè)備。

3.6 網(wǎng)環(huán)管理系統(tǒng)

在對(duì)組網(wǎng)設(shè)備及其他設(shè)備進(jìn)行確定之后，使用華為公司子網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)作為環(huán)網(wǎng)管理系統(tǒng)，能夠集中管理系統(tǒng)架構(gòu)中的子系統(tǒng)。此種環(huán)網(wǎng)管理系統(tǒng)的功能為對(duì)內(nèi)部光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，以此能夠?yàn)橛脩籼峁┹^為便捷的服務(wù)。具備標(biāo)準(zhǔn)外部結(jié)構(gòu)，能夠使用網(wǎng)管，從而充分展現(xiàn)出基礎(chǔ)性的作用，使運(yùn)行及維護(hù)成本得到有效降低。具有較為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理功能，比如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、預(yù)警、告警及容量管理等[9]。此環(huán)網(wǎng)管理系統(tǒng)不僅能夠?yàn)殡娋W(wǎng)故障集中管理提供基礎(chǔ)，還具有安全保障、拓?fù)溆?jì)算、質(zhì)量日志及系統(tǒng)分析等功能，并且其功能擴(kuò)展性較強(qiáng)，能夠添加相應(yīng)的功能配置及性能管理等功能[10]。

3.7 電力通信SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用

首先，對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)其是一種小型化的電力系統(tǒng)，在此過程中的電纜主要指的是全介質(zhì)自承型及架空地線綜合性兩種電纜方式。然后有效明確電力系統(tǒng)通信的需求，利用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使2.5G成為傳輸?shù)脑O(shè)備容量，并且利用本文以上研究的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

其次，實(shí)現(xiàn)電力通信體系改革方案的制定。為了能夠提高信息傳輸可靠性及安全性，不僅滿足電力通信信息數(shù)據(jù)需求，使用SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的過程中能夠保證電力系統(tǒng)信息的傳遞。SDF網(wǎng)絡(luò)自愈能力較強(qiáng)，在突發(fā)事件的時(shí)候相關(guān)設(shè)備要能夠自形更換，在短時(shí)間內(nèi)回復(fù)正常。比如單雙復(fù)用段保護(hù)等。之后對(duì)SDH光纖芯數(shù)進(jìn)行明確，一般使用4芯。

最后，使用電力通信SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)，其主要功能為能夠提供標(biāo)準(zhǔn)外部接口，對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理，并且便于擴(kuò)展、拓?fù)溆?jì)算，以此為電力系統(tǒng)的進(jìn)步提供了基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，以此對(duì)電力通信網(wǎng)運(yùn)行過程中的兼容性、安全性及可靠性提出了較高的要求。在此背景中，傳統(tǒng)PDH傳輸網(wǎng)無(wú)法有效滿足電力通信需求。將SDH技術(shù)作為基礎(chǔ)通信系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到電力通信中，我國(guó)目前電力通信SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為模糊，并且管理方式較為模糊。所以，本文就基于傳輸網(wǎng)、光纖電路等方面實(shí)現(xiàn)了SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高電力通信SDH傳輸網(wǎng)的完整性及效率。