縣域SDH通信傳輸網絡結構優化

李中華　彭雪占　胡恒瑞　許洪光

摘 要：SDH通信技術廣泛應用于電力通信系統中，但是簡單的縣域SDH通信傳輸網絡結構，限制了通信網絡的發展。本文重點分析了SDH特點、應用和縣域SDH通信傳輸網絡存在問題，提出了市縣一體化SDH通信傳輸網優化方案，提高了SDH通信傳輸網優化程度。

關鍵詞：SDH；縣域；市縣一體化；優化

中圖分類號：C91 文獻標識碼：A

隨著信息社會的到來，電力系統通信要求信息傳輸網絡能快速、經濟、有效地提供各種電路和業務，而傳統網絡技術業務單調、擴展復雜、帶寬局限。SDH的誕生解決了由于入戶媒質的帶寬限制而跟不上骨干網和用戶業務需求的發展，同時提高了傳輸網上大量帶寬的利用率。縣域SDH通信傳輸網近年來飛速發展，網絡節點不斷增加，但是簡單的通信網絡結構限制了SDH通信傳輸網的發展，市縣一體化SDH通信傳輸網優化原則的提出可以徹底解決區域限制，提高SDH通信傳輸網優化程度，適應新業務的發展需要。

1 SDH特點

SDH有全世界統一的網絡節點（NNI），從而簡化了信號的互通以及信號的傳送、復用、交叉連接和交換過程，它有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳送模塊（Synchronous Transport Module），STM-N。當n=1、4、16時，其最基本的模塊為STM-1、STM-4和STM-16，并具有一種塊狀幀結構，允許安排豐富的開銷比特（即在網絡節點接口比特流中扣除凈負荷后的剩余部分）用于網絡的運行、管理和維護（OAM）。

①SDH傳輸系統在國際上有統一的幀結構，數字傳輸標準速率和標準的光路接口，形成了全球統一的數字傳輸體制標準；

②由于采用了較先進的分插復用器（ADM）、數字交叉連接（DXC）、網絡的自愈功能和重組功能就顯得非常強大，具有較強的生存率。

③SD有多種網絡拓撲結構，它所組成的網絡非常靈活，具有運行管理和自動配置功能；

④SDH并不專屬于某種傳輸介質，它可用于雙絞線、同軸電纜，但SDH用于傳輸高數據率則需用光纖。這一特點表明，SDH既適合用作干線通道，也可作支線通道。

⑤SDH是嚴格同步的，從而保證了整個網絡穩定可靠，誤碼少，且便于復用和調整；

⑥標準的開放型光接口可以在基本光纜段上實現橫向兼容，降低了聯網成本。

2 SDH在電力通信系統中的應用

2.1 電力通信專網特點

隨著網絡傳輸技術的不斷發展，電力系統中基于寬帶數據網的應用也越來越多，如圖像監控、實時數據采集、實時控制、各種管理信息系統（MIS）等，原先采用窄帶數據網承載的業務也逐步轉移到寬帶數據網上。除此之外，電力通信專用網本身還具有一些特點：

①電力通信網基本上應以光纖通信為主，以無線通信作備份或補充。

②光纖網絡拓撲結構復雜，整個網絡節點數非常多，需要傳輸設備有很強的組網和網絡管理能力，且對設備的可靠性要求非常高。

③電力系統所敷設光纜通常芯數較少，考慮到電網安全性，應盡量節約光纖通信系統所占用的光纖芯數。

④為滿足整個電力部門目前和將來的所有通信需求，需要做到話音、視頻和數據多網融合。

2.2 SDH在電力通信專網中的應用

為滿足以上電力通信專網的需求，SDH具有光纖傳輸、可靠性高、占用光纖少、應用接口廣泛等優點，具體應用如下：

①SDH以光纖為串聯和傳輸媒介，主要完成光信號與電信號的轉換。

②SDH網絡具有強大的自愈功能，借助鏈形、星形、樹形、環形等基本拓撲結構或相切環、相交環等復雜網絡拓撲結構組成光纖自愈環的網絡拓撲結構，提高整個通信傳輸網絡的可靠性。

③利用SDH環網拓撲結構原理，相鄰SDH網元連接普遍采用雙纖單通道，節約光芯。

④SDH支持2M和以太網傳輸接口，具有“SDH+路由器”、“SDH+交換機”“SDH+PCM”等傳輸模式。采用基于SDH和MSTP，可使調度網實現計算機網絡的遠程互聯，從而實現二網合一，極大地降低網絡建設成本。

3 SDH網絡結構拓撲

SDH網是由不同類型的SDH網元設備，通過光纜互連而成的，由這些網元設備完成SDH網的上下業務、交叉連接業務、網絡故障自愈等傳送功能。SDH網的網絡節點（網元）和傳輸線路的幾何排列就構成了網絡的拓撲結構。網絡的基本拓撲結構大致有這樣幾種方式：鏈形、星形、樹形、環形和網格形等。

主干傳輸網可采用光纖自愈環的網絡拓撲結構，也可以采用雙環相切、多環相切的主干網絡拓撲結構，采用相切環時可在兩環相切的節點上采用雙環網元設備交叉保護，克服雙環相切時節點保護可靠性差的問題。支路可根據實際需要采用鏈形、星形、樹形等結構。相交環在組網過程中需要將兩個單一物理環網連接到兩個網元上，和相切環相比，可以實現對單相交節點失效時的業務保護。配置相交環業務比相切環業務的方法復雜，但保護機制完善。相交環和相切環都可以實現兩SNCP環各出現一段光纖中斷時的業務保護；同時，相交環能夠實現對單相交節點失效時的業務保護適用于對環單相交節點有失效保護要求的場景。

另外，SDH復雜網絡結構調整也可以采用共享光纖虛擬路徑保護、復用段共享光路保護、DNI組網等方式，可視具體情況合理規劃，組成SDH復雜網絡，提高SDH傳輸網絡結構合理性。

4 縣域SDH通信傳輸網絡現狀與存在問題

電力系統通信的特點主要表現為：要求有較高的可靠性和靈活性；傳輸信息量少、種類復雜、實時性強；具有很大的耐“沖擊”性；網絡結構復雜；通信范圍點多面廣；無人值守的機房居多。隨著電力光纜通信重要性的不斷增加，電力光纜網絡結構不斷得到完善，SDH組網優化程度不斷提高，但是由于縣域光纜通信網絡基礎較差，導致縣域SDH通信傳輸通信網絡薄弱、網絡結構簡單，安全性很差。縣域SDH通信傳輸網絡多為單環或鏈式結構，自愈能力較低，一旦發生網元故障，將引起下級一個或數個網元無法上傳，嚴重影響整個通信網絡安全。

以某縣域SDH通信傳輸網絡為例：

某縣域SDH光傳輸系統于2011年6月投運。截至2014年底，光通信設備44套，其中2.5G光通信設備18套、622M光通信設備26套。

覆蓋了某縣域公司所轄各變電站及用戶站，溝通某縣域各公司所轄各辦公場所及所屬變電站的光纖通信聯絡。2013年初步形成了以10個節點為核心，最大光通信通道容量為2.5G的自愈環保護網絡。目前整個光通信主干網絡以2.5G光通信通道容量為主；其它站點以155/622M設備就近接入主環，形成區間622M環網。

SDH網絡結構圖中，南北網分開，南北環為單一2.5G環網，其他設備以鏈狀結構掛于環網上，安全系數很低，沒有達到要求。

某縣域南北狹長，地域條件限制了通信網絡建設的步伐，導致南北SDH通信傳輸網絡分離，并且網元無法成環，嚴重影響了某縣域通信網絡安全。

某縣域通信網的問題并非整個縣域通信網絡建設的個例，其他縣域通信SDH網絡建設和規劃過程中，也會遇到這方面的問題。近年來，公司不斷加大縣域通信網絡投入，加大光纜與通信設備建設的同時，也應從通信網絡整體出發，指導優化網絡結構。

5 縣域SDH通信傳輸網絡優化方案

5.1 資源優化

目前，縣域SDH通信網絡結構單一、安全性低等問題不斷得到重視。為徹底解決這個問題，應借鑒電網建設的方法，將縣域SDH通信網絡與市公司或相鄰縣域SDH通信網絡融合，整合整個市域SDH通信資源網絡，實現市縣SDH通信網絡一體化。市縣一體化SDH通信網絡要求市縣SDH設備必須同一品牌，并且擁有多處光纜重合點。

借助市公司資源，市域建設成大容量環網，然后將縣域SDH通信網絡合理規劃，接入市公司SDH通信網絡結構內。

“十三五”期間，市域公司四級通信網將對現有SDH設備進行品牌歸并和光傳輸網絡結構優化，在擴充完善現有SDH、PTN網絡同時，深化研究大容量骨干傳輸網。

市縣一體化通信資源優化思路：

①通信設備品牌一體化。市域公司SDH設備存在愛立信及華為兩種品牌設備。其中直供區為愛立信設備，縣公司為華為設備。市域公司規劃將SDH設備逐步統一為華為設備。

②統一規劃。通信網市縣一體化趨勢下，市域公司的總體光傳輸網絡結構不夠合理。主要原因是建設時間早，規劃思路不清晰。利用“十三五”規劃方案的編制將市縣通信網統一規劃。

③提高通信設備傳輸速率。目前市域公司所屬縣域華為SDH設備最大速率為2.5Gb/s，所屬中興PTN設備最大速率為10GE，根據寬帶流量測算，至2020年將不能滿足帶寬流量需求。“十三五”期間華為SDH設備最大速率提高到10Gb/s，所屬中興PTN設備最大速率為40GE。

④逐步實現PTN網絡全覆蓋。2014年末，直供區內35kV～110kV變電站實現PTN網絡全覆蓋，但是縣公司境內35kV～110kV變電站未全覆蓋。“十三五”期間實現轄區變電站PTN全覆蓋。

5.2 組網優化

市縣通信資源整合，為下一步SDH網絡拓撲結構優化提供了可能。以“自下而上，逐級雙匯聚、雙上聯”為優化原則，形成合理的通信網容災架構，在市重要節點或個縣域通信網內選取220kV變電站或500kV變電站假設SDH設備組成環網。縣域SDH通信網可以境內的220kV變電站或500kV變電站為接入點，將SDH設備接口接入市公司環網內。縣域SDH光傳輸通信網利用市公司通信資源，形成多個相交和相切復雜保護環，縣域通信主站和轄區內110kV變電站為核心節點形成2.5G通信主環，其他35kV變電站形成簡單環網掛靠在主環網上。SDH網絡拓撲結構優化在簡便了通信結構、操作步驟的同時，也提高了整個縣域光傳輸通信網的合理性和安全性。

5.3 優化分析

調整SDH傳輸網結構，重要站點組成核心網，核心網傳輸速率選取10Gb/s。縣公司、縣公司第二匯聚點以及縣公司境內的220kV變電站、直供區部分220kV站點的傳輸設備作為匯聚層，以2.5Gb/s接入核心層網絡，直供區其他相關站點、縣域內110kV～35kV變電站作為接入層設備接入匯聚層。

在實際的優化過程中，中心站設備數量可根據本地區網絡規模的大小確定。此外，應該根據現有條件，盡可能多地考慮設備之間的互連，這樣既可以保證業務接入及調整的靈活性，也可以滿足變電站之間開展業務的要求，使整個電力通信網能適應各種業務的開展。

結語

SDH傳輸技術不斷得到完善、發展，它的一系列優點非常適合應用于電力通信行業，但是隨著電網建設步伐加快，新建變電站增加迅猛，SDH網絡結構規劃與優化越發重要。針對縣域通信網通信結構薄弱，結構優化困難，文章重點探討了市縣一體化結合簡單與復雜網絡結構優化的方式，問題正逐步得到解決。

參考文獻

[1]朱亞萍，尚煒，徐坤，等.電力通信SDH傳輸網絡架構優化及改造[J].中國新通信，2015，17（10）：2-3.