SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警方法

國網江蘇省電力有限公司信息通信分公司 張云翔 吳子辰 顧 彬 王義成

隨著SDH通信傳輸網絡技術的發展，越來越多的國家和企業應用與發展SDH通信傳輸網絡系統，SDH通信傳輸網絡可實現多種形式數據傳輸，比如圖片、視頻、文字等，由于其具有良好的時延性能與傳輸性能，SDH通信傳輸網絡已經被廣泛應用到多個領域中，并且成為新一代帶寬移動通信技術，是實現人機物互聯的重要網絡基礎組成部分。

根據IEEE std 521.15.64a2020規定，SDH通信傳輸網絡信號頻率為1526MHz至15.154GHz，網絡頻率范圍比較大，并且世界通信傳輸網絡大會將毫米波段確定為SDH通信傳輸網絡的可用頻段，雖然在一定程度上提升了SDH通信傳輸容量，擴大的網絡規模，但是SDH通信傳輸網絡信號存在嚴重的頻率重疊問題，當基站與SDH通信傳輸網絡信號發射機同時傳輸信號時，部分信號會被完全覆蓋掉網絡帶寬信號，當網絡用戶接收到SDH通信傳輸網絡信號的同時，也會收到來自同頻的干擾信號。

一旦產生同頻干擾，不僅會影響到SDH通信傳輸網絡秩序與安全，而且還會導致用戶接收到信息為亂碼或者誤碼，無法接收到有效信號，因此對SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警是有必要的。通過對網絡同頻干擾告警，確定SDH通信傳輸網絡狀態，為同頻干擾抑制提供可靠的參考依據，但是現行方法在實際應用中效果并不理想，不僅告警響應時間比較長，而且誤警率比較高，為此提出SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警方法。

1 SDH通信傳輸網絡信號獲取

傳輸網絡信號拾取是同頻干擾告警的首要步驟，此次采用脈沖采集器作為網絡信號采集裝置，根據同頻干擾告警需求，此次選用型號為IHFA-AF15脈沖采集器[1]。采用串并聯的方式將脈沖采集器接到SDH通信傳輸網絡系統總線上，當傳輸網絡輸出信號時，經過脈沖采集器，脈沖采集器由放大器、濾波器以及計數器等組成，輸出的信號經過限幅放大后，再對信號噪聲濾除，使輸出信號幅度一致，再將其發送到計數器，當信號超出設定的門限值后，計數器開始對信號脈沖時間以及對應的點數記錄，并將記錄的數據信息輸出，將該部分信號與已知脈沖寬度相同的信號當作脈沖采集器的回波信號發送到計算機上，用于后續傳輸網絡同頻干擾識別計算。

2 同頻干擾識別

當傳輸網絡存在同頻干擾時，信號傳輸的路徑損耗會增加，并且傳輸信號接收端對信號調節產生的IQ分量與理想信號分量的接近指數比較大，此外傳輸網絡干擾噪聲比水平也會提升，因此將以上三個指標作為傳輸網絡同頻干擾識別指標，利用采集到的網絡信號對以上三個指標值進行計算[2]。根據信號傳輸路徑損耗指數計算出傳輸網絡的路徑損耗值，其用公式表示為：

式（1）中，P表示SDH通信傳輸網絡路徑損耗；r表示路徑損耗指數；d表示信號發射功率；z表示信號接收功率；δ表示零均值高斯分布隨機變量[3]。假設HU為傳輸信號接收端對信號調節產生的IQ分量與理想信號分量的接近指數，其計算公式為：

式（2）中，K（t,f）表示傳輸信號接收端收到的調制信號；L（t,f）表示理想的接收SDH通信傳輸網絡信號[4]。當SDH通信傳輸網絡通信頻段存在重疊時，即產生同頻干擾信號時[5]。基站的部分發射功率會被接收天線捕獲，從而產生同頻干擾，根據基站發射功率確定同頻干擾信號強度，其計算公式為：

式（3）中，I表示同頻干擾信號強度；G1表示傳輸網絡天線在特定角度的發射增益；β表示傳輸網絡天線凝視系統內部目標與其他系統對象間的離軸角；G2表示傳輸網絡天線在特定角度的接收增益；χ表示傳輸網絡工作波長。利用賦權法對以上三個指標賦權，計算出傳輸網絡同頻干擾系數，其計算公式為：

3 同頻干擾程度評估及告警

根據式（4）計算到的傳輸網絡同頻干擾系數值，確定傳輸網絡同頻干擾程度以及告警等級，此次根據SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警需求，設計了一級、二級、三級、四級、五級五個告警等級。如果干擾系數值在0～0.2，則表示傳輸網絡同頻干擾程度非常低，告警等級為一級，告警信號燈為黃色；如果干擾系數值在0.2～0.4，則表示傳輸網絡干擾程度比較低，告警等級為二級，告警信號燈同樣為黃色；如果干擾系數值在0.4～0.6，則表示傳輸網絡同頻干擾程度一般，告警等級為三級，紅色告警信號燈亮起，并且告警信號燈閃爍頻率在0.25～0.85Hz；如果干擾系數值在0.6～0.8，則表示傳輸網絡同頻干擾程度比較高，告警等級為四級，紅色告警信號燈亮起，并且干擾告警信號燈閃爍頻率增加0.55Hz；如果干擾系數值在0.8～1，則表示傳輸網絡同頻干擾程度非常高，告警等級為五級，紅色告警信號燈亮起，并且干擾告警信號燈閃爍頻率比上一等級增加1.55Hz。

此次選擇KHFA-55454告警器作出同頻干擾響應，在未識別到傳輸網絡同頻干擾情況下，告警信號燈為綠色，表示當前SDH通信傳輸網絡狀態良好，不存在干擾。當識別到傳輸網絡同頻干擾情況下，按照以上設定的規則對網絡同頻干擾進行告警響應，以此實現了SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警。

4 試驗論證

4.1 試驗準備與設計

以上設計的SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警方法在實際應用中效果并未得知，以下將采用對比試驗的方式對設計方法的適用性與可行性進行檢驗，選擇兩種目前常用的兩種告警方法作為參照對象，為了方便后續陳述，將兩種傳統方法分別用傳統方法N與傳統方法M代替。以某SDH通信傳輸網絡作為試驗環境，利用KHFAS干擾器對SDH通信傳輸網絡運行造成干擾，干擾脈沖重復頻率設定為18.45us，干擾脈沖寬度設定為1.56us，令回波脈沖信號幅度大于產生的同頻異步干擾信號，同頻干擾信號幅度設定為0.45，利用本文設計方法對SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警，根據SDH通信傳輸網絡實際情況，試驗準備了一臺脈寬采集器，用于收集70個脈沖重復周期內的網絡同頻干擾信號，干擾信號如圖1所示。

圖1 SDH通信傳輸網絡同頻干擾信號

按照上述流程對網絡同頻干擾進行識別、評估以及告警，具體告警結果見表1。

表1 傳輸網絡同頻干擾告警結果

本文設計方法基本可以完成傳輸網絡同頻干擾告警，以下對具體告警效果進行評定。

4.2 試驗結果與討論

告警響應時間以及誤警率是評價傳輸網絡同頻干擾方法響應速度和告警準確性的重要評價指標，因此將該兩個指標選作為本次試驗指標。首先對方法告警響應性能進行檢驗，以采集到傳輸網絡信號時間為開始時間，以告警器作出響應時間為結束時間，使用電子表格記錄三種方法告警響應時間，具體數據見表2。

表2 三種方法平均告警響應時間對比（s）

從表2中數據可以看出，三種方法在告警響應時間方面表現出明顯的差異，設計方法平均告警響應時間為0.28s，數值較小，基本可以忽略不計，說明設計方法可以實現對傳輸網絡同頻干擾實時告警，相比之下傳統方法N平均告警響應時間比設計方法長將近3s，傳統方法M平均告警響應時間比設計方法長將近4s，因此通過以上分析證明設計方法響應速度快于兩種傳統方法。在上述基礎上再對三種方法誤警率對比，誤警率越高，則表示告警精度越低，使用電子表格對三種方法誤警率記錄，具體數據見表3。

表3 三種方法誤警率對比（%）

從表3中數據可以看出，三種方法在誤警率方面也表現出明顯的差異，設計方法誤警率最高僅為0.85%，未超過1%，說明設計方法可以高精度對傳輸網絡同頻干擾告警。相比之下，傳統方法N誤警率比設計方法高將近6%，傳統方法M誤警率比設計方法高將近7%。通過以上試驗數據證明了，無論是在響應速度方面還是在告警精度方面，設計方法均表現出明顯的優勢，相比較兩種傳統方法更適用于SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警。

5 結語

同頻干擾作為SDH通信傳輸網絡干擾的一種，同頻干擾告警也是維護SDH通信傳輸網絡安全以及穩定的重要手段，提出了一個新的告警思路，并將提出方法應用到實例中，驗證了提出思路的可行性，此次研究為SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警提供了理論支撐，同時也為該方面研究提供了參考依據，提高了SDH通信傳輸網絡同頻干擾告警響應速度以及精度，具有良好的現實意義。但是提出方法目前尚處于初步探索階段，尚未在實際中得到大量的應用與操作，在某些方面可能存在不足，今后會在方法優化設計方面展開進一步研究，促進SDH通信傳輸網絡技術發展。