大伙房水庫輸水工程傳輸系統設計與傳輸網建設

摘 要：通訊傳輸網的建設是輸水工程信息化系統最關鍵的一環，傳輸網規劃建設的好與壞將影響到管理期輸水供水數據上傳的可靠、穩定與否。該文簡明扼要地闡述了大伙房水庫輸水工程傳輸系統的結構、功能、設計、施工等各個方面，該傳輸網目前已建成并投入使用，用戶反映良好。

關鍵詞：傳輸系統 輸配水工程 同步傳輸體制

中圖分類號： TV554 + 1 2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-02

大伙房水庫輸水工程在工程沿線布置了很多數據采集以及自動化控制設備，如壓力傳感器、調流閥、電動蝶閥等，因此，為眾多采集到的數據建立一條高速的傳輸通道是必不可少的。在傳輸方式中，光纖傳輸以其傳輸距離長、傳輸容量大、抗干擾強等優勢受到大多數用戶的青睞，大伙房水庫輸水工程采用的正是該種方式。經過前期市場調研及測算，在輸水工程投入使用的前10年，租用線路成本要低于自建傳輸線路的成本，而10年之后，租用成本將高于自建成本，而且隨著時間的增加租用費用將越來越高，本工程設計壽命為50年，所以從成本上考慮選擇自建傳輸系統。

1 傳輸體制與傳輸網結構

1.1 傳輸體制

本工程采用國際上通用的SDH（同步數字）傳輸體制，由于該體制應用范圍廣，在許多資料中都可以查到，該文不再贅述。

1.2 傳輸網結構的選擇

根據大伙房水庫輸水工程沿線水工建筑物的布置，同時考慮到環狀網的保護作用，采用雙環狀拓撲結構。通過所承載的業務數據量的計算，傳輸系統工程將在沈陽調度中心、沈陽1配水站、沈陽2配水站、鞍山加壓站、營盤配水站、遼陽配水站、撫順配水站共7點組成2個STM-16自愈環和1個STM-16鏈。其中沈陽2為SDH通信系統的主網管中心（設立網管服務器），沈陽總調度中心為SDH通信系統備用網管中心（設立移動網管維護終端）。在沈陽調度中心、沈陽1配水站、沈陽2配水站、鞍山加壓站、營盤配水站、遼陽配水站之間組建1個STM-16環（環1）。在沈陽調度中心、沈陽1配水站、沈陽2配水站、撫順配水站之間組建1個STM-16環（環2），盤錦節點、營口節點采用SDH-155 m設備接入營盤配水站，劉山出口以SDH-155 m接入沈陽1配水站4#穩壓塔以SDH-155 m接入沈陽2配水站、5#穩壓塔以SDH-155 m接入遼陽配水站。

環狀網是SDH傳輸網中最常見的形式，本工程采用雙環而不是單環主要考慮對于數據保護來說，一個環上節點過多是非常不利的，再者從各站的地理位置上講，也很適合應用雙環結構。拓撲中沈陽調度中心節點并不在環上，這主要是因為調度中心地處沈陽市內，不利于環網的敷設，且敷設成本較高，因此，在工程投入使用后，為增加調度中心與各站通訊的可靠性，再租用一條電信運營商的鏈路作為備用鏈路。

1.3 傳輸設備的配置

傳輸設備根據網絡建設方案、安全保護方案及業務需求進行配置。其中光線路接口板根據光中繼段長配置，支路電接口根據需要配置，并有部分冗余。

本工程在沈陽調度中心、沈陽1配水站、沈陽2配水站（備調中心）3個節點各安裝1端2.5G傳輸設備（高階能力128x128VC4，低階能力2016x2016VC12），每端設備公共部分配置1個主子框、2塊高階交叉連接盤、2塊低階交叉連接盤、1塊時鐘盤、1塊公務盤及1塊網元管理盤。在遼陽配水站、營盤配水站、鞍山加壓站、撫順配水站4個節點各新增1臺2.5G傳輸設備，每端設備公共部分配置1個主子框（含輔助端子板、內部連接線）、2塊交叉時鐘盤、1塊網管公務盤（含公務話機），光板及業務板。在劉山出口、盤錦、營口、4#穩壓塔、5#穩壓塔5個節點各安裝1端155 m SDH-傳輸設備。

2 光功率計算及安全保護方案

2.1 光功率計算

光功率計算的目的是根據節點間不同的距離選取最合適的傳輸模塊類型，使光由一個節點到達另一個節點光功率在一個合適的范圍內，過強得增加衰耗器，過弱得增加功率放大器，因此光功率計算是傳輸網設計中的重要步驟。

本工程采用G.652光纖，工作波長在1310 nm或1550 nm窗口。對于1310 nm窗口，光纖衰減常數小于或等于0.36 dB/km，

色散系數小于或等于3.5 ps/nm·km。對于1550 nm窗口，光纖衰減常數小于或等于0.22 dB/km，色散系數小于或等于20 ps/nm·km。光纜富余度Mc取3 dB，活動連接器Ac衰減按0.5 dB/個計算，光纖熔接接頭平均損耗取0.04 dB/km，光通道代價Pp根據不同速率的系統取1 dB或2 dB。

（1）SDH光傳輸系統受衰減限制中繼段長度按下式計算

Lmax=（Ps-Pr-Pp-Ac-Mc）/（Af+ As）

式中：Lmax—衰減受限中繼段長度（km）；

Ps—S點設備壽命終了時的光發送功率（dBm）；

Pr—R點設備壽命終了時的光接收靈敏度（dBm）（BER-10-12）；

Pp—最大光通道代價（dB）；

Ac—S，R點間所有活動連接器衰減之和（dB）；

Mc—光纜富余度（dB）；

Af—光纖衰減系數（dB/km）；

As—光纖熔接接頭平均損耗（dB/km）。

（2）SDH光傳輸系統受色散限制中繼段長度按下式計算

Lmax= Dmax/|D|

式中：Lmax—色散受限中繼段長度（km）；

Dmax—S，R點間設備允許的最大色散值（ps/nm）；

D—光纖色散系數（ps/nm·km）。

參考節點間的光纜距離，通過計算結果，設備間互聯采用S-16.1，L16.1，S-4.1和L16.1可滿足傳輸技術要求，具體端口情況見下表所示。在具體工程實施中，應結合設備廠家提供的線路光接口指標及實際的光纜路由長度，可進行適當的調整，并對光功率進行核算，當剩余光功率超過過載點時，還需要在接收端加裝衰耗器。

2.2 安全保護方案

2.2.1 自愈環保護

SDH傳輸系統的保護方式有線路保護和自愈環保護，線路保護是采用主備份路由，要求兩條光纖在地理位置上是分開的，這種方法只能對傳輸鏈路進行保護，而無法對網絡節點失效進行保護，所以只能適用于兩點間有穩定的較大業務量的點到點

保護。

自愈環保護即在無人工參與的情況下，網絡能及時地發現錯誤，并能在極短的時間內自動恢復承載的業務，而用戶根本感覺不到網絡的故障。自愈環保護按照保護方式劃分為兩類：通道保護環和復用段共享保護環。

本工程在沈陽1配水站、沈陽2配水站、鞍山加壓泵站、營盤配水站、遼陽配水站之間組建1個STM-16復用段保護環（環1）。在沈陽1配水站、撫順配水站、沈陽2配水站之間組建1個STM-16復用段保護環（環2），以此完成各節點之間電路的傳送和調度，自愈環保護倒換時間小于50

毫秒。

由于受光纜資源制約，沈陽調度中心與沈陽1配水站之間組建1個STM-16的單鏈，目前無網絡級保護。劉山出口、盤錦、營口、4#穩壓塔、5#穩壓塔由于業務量較小，采用STM-1單鏈組網，無網絡級保護。

2.2.2 物理路由保護

SDH設備組環時應結合光纜布放路由一并考慮，新建的傳輸系統各節點之間應采用不同地理路由的光纜，形成真正的光環路進行保護。

2.3.3 設備保護

本工程自建光纜在渠道兩側，從渠道進機房也按兩條不同物理路由敷設光纜。本工程新增的傳輸設備的時鐘板、交叉板、電源板等關鍵板卡均采用1+1冗余配置，互為備用。

3 光纜敷設

3.1 光纜環組網方案

撫順取水頭分中心-撫順配水站分中心-沈陽1配水站分中心-沈陽2配水站分中心-遼陽配水站分中心-鞍山加壓泵站分中心-營盤配水站分中心各中繼段，均沿輸水管線的兩側（包括單、雙管）各敷設1條12芯光纜；營盤配水站分中心至營口和盤錦接管點沿輸水管線的一側敷設1條8芯光纜。光纜在各分中心成端以便于傳輸組網，另外為提高安全性對于備用調度中心沈陽1配水站和其他各分中心，一側光纜全部接入通信機房，另一側光纜采用分歧光纜接頭盒分纖接入。

3.2 光纜建筑方式

經過市場調查及各行業走訪研討論證，采用氣吹敷纜方式（即由氣吹機把空壓機產生的高速壓縮氣流和纜線一起送入管道，由于硅芯管極低的摩擦系數和管內高壓氣體的流動，從而帶動纜線在管道內高速前進）可以極大地提高穿纜速度和每次敷纜的長度，也使纜線免遭任何機械損傷，不僅是最安全的，而且硅芯管適合于長距離光纜的敷設，尤其適合布放長途光纜，是目前整體效果最好的敷纜方法。大伙房水庫輸水工程輸水管線距離較長，絕大部分光纜采取硅芯管敷設方式，其余根據具體環境選取不同的建筑

方式。

3.3 工程建設經驗匯總

（1）光纜網的建設應將重要的節點采用雙物理路由保護，比如沈陽調度中心的接入如條件允許應盡量租用雙路由光纜。

（2）光纜網的建設應將光纜防護（防雷、防強電、防蟻等）及防機械損傷統籌考慮并采取有效的防護措施。

（3）光纜網應根據建設地的實際情況建設，尤其城引部分在滿足安全需求的前提下可采用自建、共建、資源置換、租用購置等靈活的方式以降低工程建設成本。

（4）光纜網的建設應與大伙房水庫輸水工程通信系統整體規劃相結合。建設方案、技術方案、設備選型應以網絡發展規劃為依據，在工程投資允許的前提下適當考慮遠期發展的可能性。

（5）單一再生中繼段的光纖應選用同一光纖生產廠家同一批次生產的產品。

（6）在保證光纖光纜各項技術指標滿足要求的前提下，應優先選用直徑小、重量輕的光纜，以便于光纜敷設。

4 結語

限限于篇幅，該文重點介紹了傳輸系統的設計的重要步驟及光纜環網建設的點滴經驗，通訊傳輸網的建設是影響到水利信息化進程的一個重要方面，在水利行業尤其是輸配水行業越來越受到重視，大伙房水庫輸水工程傳輸網的建設借鑒了許多國內其他輸水工程的優點，對今后輸配水工程傳輸網的建設有一定的指導意義。

參考文獻

[1]藍宇冰.論SDH的基本原理及傳輸網設計[J].廣東科技，2008（4）.

[2]中國軟件與技術服務股份有限公司.大伙房水庫輸水工程信息自動化系統設計.2007.