IP數(shù)字微波技術(shù)在集團信息化領(lǐng)域的建設(shè)與應(yīng)用

李曉鵬

摘 要 本文以中國平煤神馬集團為例，分析其西部礦區(qū)通訊設(shè)備信號傳輸中遇到的問題，并提出運用IP數(shù)字微波技術(shù)可使中心局—朝川礦不會因為光纖鏈路的中斷而影響到整個礦區(qū)的視頻信號的回傳，從而達到保障西部礦區(qū)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、通訊、電視信號的實時上傳，節(jié)約故障維修成本，縮短通信設(shè)備故障中斷時間。因此，IP數(shù)字微波技術(shù)對于集團信息化建設(shè)有重要作用。

關(guān)鍵詞 IP數(shù)字微波技術(shù) 微波通信 集團信息化

中圖分類號：TN925;F27 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）01-0034-03

中國平煤神馬集團是一家以能源化工為主導(dǎo)的國有特大型企業(yè)集團，下屬單位約有100余個，目前中國平煤神馬集團西部礦區(qū)（朝川礦、化工廠、張村礦、梨園礦及一些家屬區(qū)等）通信設(shè)備信號主要靠光纖從中心局—朝川礦傳輸。隨著城市的擴大和發(fā)展，市區(qū)各個干道在不斷的維修，光纖路由在傳輸過程中穿過寶豐、汝州地區(qū)的鄉(xiāng)村，線路上環(huán)境比較多變，經(jīng)常發(fā)生光纖中斷現(xiàn)象，維修時間長，成本較高，不能保證西部地區(qū)生產(chǎn)礦通信設(shè)備的正常運行，影響局總調(diào)度室對西部礦區(qū)生產(chǎn)的實時監(jiān)控。為生產(chǎn)和日常工作帶來了許多不必要的麻煩，為了加強西部礦區(qū)通訊設(shè)備正常運行工作，實時監(jiān)控生產(chǎn)礦的工作情況，我集團準備在中心局—朝川礦安裝微波傳輸設(shè)備作為備份，以保證安全生產(chǎn)的同時節(jié)約時間和成本。

1 IP數(shù)字微波技術(shù)在集團信息化領(lǐng)域應(yīng)用設(shè)想

為了保障西部礦區(qū)通訊設(shè)備正常運行工作，實時監(jiān)控生產(chǎn)礦的工作情況，十三礦—朝川礦新上微波傳輸設(shè)備，使中心局（十三礦已在現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)上）—朝川礦形成一個保護環(huán)，從而達到保障西部礦區(qū)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、通訊、電視信號的實時上傳，節(jié)約故障維修成本，保證西部礦區(qū)通訊設(shè)備零中斷。

根據(jù)對本項目的分析，采用L8G NEC iPASOLINK分體式微波設(shè)備， 2+0配置，1Gbps容量。本工程要求4*FE、3*GE及6*E1接口，設(shè)備同時還可提供10E1接口、1GE接口。如果需要更多接口，可增加板卡實現(xiàn)。設(shè)備在不更換IDU的前提下，最大可擴容為4+0系統(tǒng)，即容量可達2Gbps。

2 IP數(shù)字微波技術(shù)分析

2.1 技術(shù)優(yōu)勢

微波通信（Microwave Communication），是使用波長在0.1毫米至1米之間的電磁波——微波進行的通信。微波通信不需要固體介質(zhì)，當兩點間直線距離內(nèi)無障礙時就可以使用微波傳送。

利用微波進行通信具有容量大、質(zhì)量好、傳播距離遠的特點，因此是國家通信網(wǎng)的一種重要通信手段，也普遍適用于各種專用通信網(wǎng)。

微波站由天線、室外單元（ODU）、室內(nèi)單元（IDU）以及電源設(shè)備等組成。為了把電波聚集起來成為波束，送至遠方，一般都采用拋物面天線，其聚焦作用可大大增加傳送距離。多個收發(fā)信機可以共同使用一個天線而互不干擾，我國現(xiàn)用微波系統(tǒng)在同一頻段同一方向可以六收六發(fā)同時工作，也可以八收八發(fā)同時工作以增加微波電路的總體容量。

微波通信由于其頻帶寬、容量大、可以用于各種電信業(yè)務(wù)的傳送，如電話、電報、數(shù)據(jù)、傳真以及彩色電視等均可通過微波電路傳輸。微波通信具有良好的抗災(zāi)性能，對水災(zāi)、風災(zāi)以及地震等自然災(zāi)害，微波通信一般都不受影響，相比有線傳輸方式更適合西部礦區(qū)復(fù)雜的地理環(huán)境。[1]

2.2 IP數(shù)字微波設(shè)備配置要求

本次選用的數(shù)字IP微波傳輸設(shè)備內(nèi)置交換平面，支持自適應(yīng)調(diào)制，設(shè)備架構(gòu)為分體式微波，設(shè)備由室內(nèi)單元（IDU）、室外單元（ODU）和天線三大部分組成。本次共2跳，堂街站點至朝川礦建設(shè)2跳（1跳2G傳輸電視業(yè)務(wù)，另1跳1G傳數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)）。

微波系統(tǒng)由天線、室外單元（ODU）、1U室內(nèi)單元（IDU）組成。設(shè)備前面板標準配置FE、GE、16E1接口，主板內(nèi)置1個或2個modem，而且面板上有2個通用板卡插槽，可以通過總線連接到TDM交叉連接接口和數(shù)據(jù)包交換接口。這些板卡插槽可以提供調(diào)制解調(diào)卡（MODEM）和額外的業(yè)務(wù)接口，以滿足不同的接口及拓撲需求。

端口要求：16*E1; SDH業(yè)務(wù)155M光口;IP業(yè)務(wù)：4*10/100/1000base-T （RJ-45）+3*1000base-X（SFP）光口;如果需要更多接口，可增加板卡實現(xiàn)。設(shè)備在不更換IDU的前提下，最大可擴容為4+0系統(tǒng)，即容量可達2Gbps。

ODU 數(shù)量配置要求：根據(jù)傳輸容量要求，各供應(yīng)商要根據(jù)自身的技術(shù)指標，配置成2+0、3+0或4+0等模式。

按照2+0 1G進行配置，但從微波電路設(shè)計穩(wěn)定性看，配置成2+2電路（即2組1+1）性能更穩(wěn)定，配置數(shù)量大約是2+0時的2倍。

2.3 朝川—堂街帶寬為2Gbps配置

堂街到朝川礦距離50公里，要達到2Gbps的帶寬，需要8個ODU和4個IDU做成4+0的模式才能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的帶寬。一跳設(shè)備就需要8個ODU和4個IDU。

2Gbps容量需8對中心頻率，每兩對頻率合并使用，占用射頻帶寬59.3MHz（即29.65*2=59.3）。8對頻率分成4組，配置成4組1+0電路，每組鏈路可提供最大500Mbps的傳輸容量，利用最新的交叉極化干擾消除技術(shù)，在同一個帶寬內(nèi)利用雙極化把容量翻倍，4組鏈路最大可提供2G傳輸容量。

2.4 朝川—堂街帶寬為1Gbps配置

堂街到朝川礦距離50公里，要達到1Gbps的帶寬，需要4個ODU和2個IDU做成2+0的模式才能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的帶寬（見圖1）。

1Gbps容量需4對中心頻率，每兩對頻率合并使用組成1組，占用射頻帶寬56MHz （即28*2=56） 。4對頻率分成2組，可配置成2組1+0電路，每組鏈路可提供最大500Mbps的傳輸容量， 利用最新的交叉極化干擾消除技術(shù)，在同一個帶寬內(nèi)利用雙極化把容量翻倍，2組鏈路最大可提供1G傳輸容量。[2]

2.5 天線大小與電路估算結(jié)果

1.天線配置為2.4m，可滿足傳輸容量要求，微波每端中平電纜長度。

2.均按60米測算（如果不夠乙方負責承擔或按招標書要求）。

3.傳輸容量在可提供的容量范圍內(nèi)可以通過軟件配置調(diào)節(jié)。數(shù)字IP微波傳輸設(shè)備使用8GHZ。設(shè)備數(shù)量提供所需機架（應(yīng)包括電源和其他必要的公共部分），提供各種類型設(shè)備的機架配置圖及各種設(shè)備機架滿配置時的功耗、熔絲需求、設(shè)備滿配置時對機房的承重要求。

4.所有設(shè)備都應(yīng)滿足所有接口為前出線，無須任何背后維護量。

5.提供包含接地線、電源線、2Mbit/s通信線等線纜及其他安裝材料（機架安裝附件等），按滿足模型/工程需要配置。

2.6 設(shè)備特征

1.所有接口為前出線，無需背后操作，維護方便。

2.全方位的同步（TDM同步、以太網(wǎng)同步、外部時鐘接入同步）。

3.帶有TDM PWE的多業(yè)務(wù)支持。

4.支持LACP鏈路匯聚。

5.AMR自適應(yīng)調(diào)制微波技術(shù)。

6.空口容量：以太網(wǎng)傳輸容量最大可達620Mbps（雙極化條件下可達1240Mbps）。

7.容量及接口功能可通過軟件選擇。

8.結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，便于安裝維護。

9.圖形化的用戶界面，便于配置和監(jiān)控。

10.高性能、高可靠性。

11.低功耗：通過綜合數(shù)字處理技術(shù)及采用高效射頻部件達到整體節(jié)約能耗。

12.輸入電壓范圍寬，通過可選配的電源模塊，支持±（20-60）V DC電源輸入。

13.傳輸容量在可提供的容量范圍內(nèi)可以通過軟件配置調(diào)節(jié)。數(shù)字 IP 微波傳輸設(shè)備使用數(shù)字 IP 微波傳輸設(shè)備使用7GHz 頻率或8GHZ均可。

14.AMR是一個主要用于在多變的傳輸環(huán)境中改善傳輸穩(wěn)健性的技術(shù)，它利用的是不同調(diào)制方式之間門限電平的差異。例如，大雨會對高頻段的接收電平引起衰減，AMR技術(shù)能通過自動無誤地選擇低調(diào)制方式來保持鏈路的可用性。

15.在IP傳輸中，鏈路的穩(wěn)健性（或稱為連接性）是非常重要的因素，即使傳輸容量有較大的下降。然而，在混合傳輸中，即使接收狀況劣化，仍建議為TDM（包括PWE或CESoP）保留相同的傳輸容量。TDM與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)間的優(yōu)先級，或以太網(wǎng)端口間的優(yōu)先級是維持高優(yōu)先級業(yè)務(wù)質(zhì)量的重要因素。

16.基于NEC豐富的微波傳輸經(jīng)驗，最實際可靠的AMR功能在iPasolink平臺得到了裝配和發(fā)展，并在AMR運作中保留了QoS的配置能力。

17.微波設(shè)備應(yīng)支持物理層鏈路匯聚功能，兩個獨立載波（鏈路）的業(yè)務(wù)能合并，并通過一個GE端口傳輸?shù)接脩粼O(shè)備。系統(tǒng)應(yīng)可以將來自單個以太網(wǎng)端口的業(yè)務(wù)以最優(yōu)的方式分配到兩個無線載波上進行傳輸，并需要以太網(wǎng)聚合協(xié)議（LAG）的支持。

3 IP數(shù)字微波為集團信息化發(fā)展帶來的效益

3.1 社會效益

按照集團信息化“統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一認證、無縫對接、信息安全”的原則，建成后可使西部礦區(qū)生產(chǎn)生活的通訊安全性大大增加，集團生產(chǎn)調(diào)度指揮更加順暢，辦公網(wǎng)、家庭寬帶網(wǎng)、數(shù)字電視信號更加穩(wěn)定可靠，有助于提升集團安全生產(chǎn)通訊保障，提升集團信息化網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠水平，樹立良好的社會形象。為加速增強集團信息化網(wǎng)絡(luò)和“三網(wǎng)融合”建設(shè)戰(zhàn)略提供更加穩(wěn)固的基礎(chǔ)保障。

3.2 經(jīng)濟效益

直接經(jīng)濟效益：隨著集團互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，中國平煤神馬集團西部礦區(qū)互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量大幅上升，根據(jù)現(xiàn)在的五礦—寶豐光配—朝川光纜中斷頻率每年至少20次及維修成本（物資、人工、車輛等）計算，每年至少可節(jié)省線路的維修費用20萬左右。微波設(shè)備帶寬充足的情況下可以在網(wǎng)運行10年以上，傳輸信號穩(wěn)定了，西部家庭寬帶用戶、數(shù)字電視用戶的也會穩(wěn)步增長。[3]

4 結(jié)語

綜上所述，IP數(shù)字微波傳輸設(shè)備2016年6月初上線運行，已經(jīng)在中國平煤神馬集團汝州朝川礦、郟縣堂街十三礦己巳工區(qū)之間應(yīng)用，使中心局—朝川礦形成一個保護環(huán)。從實施效果看，已經(jīng)達到保障西部礦區(qū)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、通訊、電視信號的實時上傳，既節(jié)約了光纜故障維修成本及維修時間，又縮短了通信設(shè)備故障中斷時間，保障了集團西部智能化礦區(qū)的工作需要。

參考文獻：

[1] 李大君.數(shù)字微波在廣播電視信號傳輸中的應(yīng)用分析[J].西部廣播電視，2021，42（11）：220-222.

[2] 王玉龍.微波技術(shù)在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].中國新通信，2020，22（11）：19.

[3] 于志軍.數(shù)字微波傳輸在廣播電視中的應(yīng)用[J].電子世界，2019（24）：197-198.