大伙房水库输水工程传输系统设计与传输网建设

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摘 要：通讯传输网的建设是输水工程信息化系统最关键的一环，传输网规划建设的好与坏将影响到管理期输水供水数据上传的可靠、稳定与否。该文简明扼要地阐述了大伙房水库输水工程传输系统的结构、功能、设计、施工等各个方面，该传输网目前已建成并投入使用，用户反映良好。

关键词：传输系统 输配水工程 同步传输体制

中图分类号： TV554 + 1 2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-0-02

大伙房水库输水工程在工程沿线布置了很多数据采集以及自动化控制设备，如压力传感器、调流阀、电动蝶阀等，因此，为众多采集到的数据建立一条高速的传输通道是必不可少的。在传输方式中，光纤传输以其传输距离长、传输容量大、抗干扰强等优势受到大多数用户的青睐，大伙房水库输水工程采用的正是该种方式。经过前期市场调研及测算，在输水工程投入使用的前10年，租用线路成本要低于自建传输线路的成本，而10年之后，租用成本将高于自建成本，而且随着时间的增加租用费用将越来越高，本工程设计寿命为50年，所以从成本上考虑选择自建传输系统。

1 传输体制与传输网结构

1.1 传输体制

本工程采用国际上通用的SDH（同步数字）传输体制，由于该体制应用范围广，在许多资料中都可以查到，该文不再赘述。

1.2 传输网结构的选择

根据大伙房水库输水工程沿线水工建筑物的布置，同时考虑到环状网的保护作用，采用双环状拓扑结构。通过所承载的业务数据量的计算，传输系统工程将在沈阳调度中心、沈阳1配水站、沈阳2配水站、鞍山加压站、营盘配水站、辽阳配水站、抚顺配水站共7点组成2个STM-16自愈环和1个STM-16链。其中沈阳2为SDH通信系统的主网管中心（设立网管服务器），沈阳总调度中心为SDH通信系统备用网管中心（设立移动网管维护终端）。在沈阳调度中心、沈阳1配水站、沈阳2配水站、鞍山加压站、营盘配水站、辽阳配水站之间组建1个STM-16环（环1）。在沈阳调度中心、沈阳1配水站、沈阳2配水站、抚顺配水站之间组建1个STM-16环（环2），盘锦节点、营口节点采用SDH-155 m设备接入营盘配水站，刘山出口以SDH-155 m接入沈阳1配水站4#稳压塔以SDH-155 m接入沈阳2配水站、5#稳压塔以SDH-155 m接入辽阳配水站。

环状网是SDH传输网中最常见的形式，本工程采用双环而不是单环主要考虑对于数据保护来说，一个环上节点过多是非常不利的，再者从各站的地理位置上讲，也很适合应用双环结构。拓扑中沈阳调度中心节点并不在环上，这主要是因为调度中心地处沈阳市内，不利于环网的敷设，且敷设成本较高，因此，在工程投入使用后，为增加调度中心与各站通讯的可靠性，再租用一条电信运营商的链路作为备用链路。

1.3 传输设备的配置

传输设备根据网络建设方案、安全保护方案及业务需求进行配置。其中光线路接口板根据光中继段长配置，支路电接口根据需要配置，并有部分冗余。

本工程在沈阳调度中心、沈阳1配水站、沈阳2配水站（备调中心）3个节点各安装1端2.5G传输设备（高阶能力128x128VC4，低阶能力2016x2016VC12），每端设备公共部分配置1个主子框、2块高阶交叉连接盘、2块低阶交叉连接盘、1块时钟盘、1块公务盘及1块网元管理盘。在辽阳配水站、营盘配水站、鞍山加压站、抚顺配水站4个节点各新增1台2.5G传输设备，每端设备公共部分配置1个主子框（含辅助端子板、内部连接线）、2块交叉时钟盘、1块网管公务盘（含公务话机），光板及业务板。在刘山出口、盘锦、营口、4#稳压塔、5#稳压塔5个节点各安装1端155 m SDH-传输设备。

2 光功率计算及安全保护方案

2.1 光功率计算

光功率计算的目的是根据节点间不同的距离选取最合适的传输模块类型，使光由一个节点到达另一个节点光功率在一个合适的范围内，过强得增加衰耗器，过弱得增加功率放大器，因此光功率计算是传输网设计中的重要步骤。

本工程采用G.652光纤，工作波长在1310 nm或1550 nm窗口。对于1310 nm窗口，光纤衰减常数小于或等于0.36 dB/km，

色散系数小于或等于3.5 ps/nm・km。对于1550 nm窗口，光纤衰减常数小于或等于0.22 dB/km，色散系数小于或等于20 ps/nm・km。光缆富余度Mc取3 dB，活动连接器Ac衰减按0.5 dB/个计算，光纤熔接接头平均损耗取0.04 dB/km，光通道代价Pp根据不同速率的系统取1 dB或2 dB。

（1）SDH光传输系统受衰减限制中继段长度按下式计算

Lmax=（Ps-Pr-Pp-Ac-Mc）/（Af+ As）

式中：Lmax―衰减受限中继段长度（km）；

Ps―S点设备寿命终了时的光发送功率（dBm）；

Pr―R点设备寿命终了时的光接收灵敏度（dBm）（BER-10-12）；

Pp―最大光通道代价（dB）；

Ac―S，R点间所有活动连接器衰减之和（dB）；

Mc―光缆富余度（dB）；

Af―光纤衰减系数（dB/km）；

As―光纤熔接接头平均损耗（dB/km）。

（2）SDH光传输系统受色散限制中继段长度按下式计算

Lmax= Dmax/|D|

式中：Lmax―色散受限中继段长度（km）；

Dmax―S，R点间设备允许的最大色散值（ps/nm）；

D―光纤色散系数（ps/nm・km）。

参考节点间的光缆距离，通过计算结果，设备间互联采用S-16.1，L16.1，S-4.1和L16.1可满足传输技术要求，具体端口情况见下表所示。在具体工程实施中，应结合设备厂家提供的线路光接口指标及实际的光缆路由长度，可进行适当的调整，并对光功率进行核算，当剩余光功率超过过载点时，还需要在接收端加装衰耗器。

2.2 安全保护方案

2.2.1 自愈环保护

SDH传输系统的保护方式有线路保护和自愈环保护，线路保护是采用主备份路由，要求两条光纤在地理位置上是分开的，这种方法只能对传输链路进行保护，而无法对网络节点失效进行保护，所以只能适用于两点间有稳定的较大业务量的点到点

保护。

自愈环保护即在无人工参与的情况下，网络能及时地发现错误，并能在极短的时间内自动恢复承载的业务，而用户根本感觉不到网络的故障。自愈环保护按照保护方式划分为两类：通道保护环和复用段共享保护环。

本工程在沈阳1配水站、沈阳2配水站、鞍山加压泵站、营盘配水站、辽阳配水站之间组建1个STM-16复用段保护环（环1）。在沈阳1配水站、抚顺配水站、沈阳2配水站之间组建1个STM-16复用段保护环（环2），以此完成各节点之间电路的传送和调度，自愈环保护倒换时间小于50

毫秒。

由于受光缆资源制约，沈阳调度中心与沈阳1配水站之间组建1个STM-16的单链，目前无网络级保护。刘山出口、盘锦、营口、4#稳压塔、5#稳压塔由于业务量较小，采用STM-1单链组网，无网络级保护。

2.2.2 物理路由保护

SDH设备组环时应结合光缆布放路由一并考虑，新建的传输系统各节点之间应采用不同地理路由的光缆，形成真正的光环路进行保护。

2.3.3 设备保护

本工程自建光缆在渠道两侧，从渠道进机房也按两条不同物理路由敷设光缆。本工程新增的传输设备的时钟板、交叉板、电源板等关键板卡均采用1+1冗余配置，互为备用。

3 光缆敷设

3.1 光缆环组网方案

抚顺取水头分中心-抚顺配水站分中心-沈阳1配水站分中心-沈阳2配水站分中心-辽阳配水站分中心-鞍山加压泵站分中心-营盘配水站分中心各中继段，均沿输水管线的两侧（包括单、双管）各敷设1条12芯光缆；营盘配水站分中心至营口和盘锦接管点沿输水管线的一侧敷设1条8芯光缆。光缆在各分中心成端以便于传输组网，另外为提高安全性对于备用调度中心沈阳1配水站和其他各分中心，一侧光缆全部接入通信机房，另一侧光缆采用分歧光缆接头盒分纤接入。

3.2 光缆建筑方式

经过市场调查及各行业走访研讨论证，采用气吹敷缆方式（即由气吹机把空压机产生的高速压缩气流和缆线一起送入管道，由于硅芯管极低的摩擦系数和管内高压气体的流动，从而带动缆线在管道内高速前进）可以极大地提高穿缆速度和每次敷缆的长度，也使缆线免遭任何机械损伤，不仅是最安全的，而且硅芯管适合于长距离光缆的敷设，尤其适合布放长途光缆，是目前整体效果最好的敷缆方法。大伙房水库输水工程输水管线距离较长，绝大部分光缆采取硅芯管敷设方式，其余根据具体环境选取不同的建筑

方式。

3.3 工程建设经验汇总

（1）光缆网的建设应将重要的节点采用双物理路由保护，比如沈阳调度中心的接入如条件允许应尽量租用双路由光缆。

（2）光缆网的建设应将光缆防护（防雷、防强电、防蚁等）及防机械损伤统筹考虑并采取有效的防护措施。

（3）光缆网应根据建设地的实际情况建设，尤其城引部分在满足安全需求的前提下可采用自建、共建、资源置换、租用购置等灵活的方式以降低工程建设成本。

（4）光缆网的建设应与大伙房水库输水工程通信系统整体规划相结合。建设方案、技术方案、设备选型应以网络发展规划为依据，在工程投资允许的前提下适当考虑远期发展的可能性。

（5）单一再生中继段的光纤应选用同一光纤生产厂家同一批次生产的产品。

（6）在保证光纤光缆各项技术指标满足要求的前提下，应优先选用直径小、重量轻的光缆，以便于光缆敷设。

4 结语

限限于篇幅，该文重点介绍了传输系统的设计的重要步骤及光缆环网建设的点滴经验，通讯传输网的建设是影响到水利信息化进程的一个重要方面，在水利行业尤其是输配水行业越来越受到重视，大伙房水库输水工程传输网的建设借鉴了许多国内其他输水工程的优点，对今后输配水工程传输网的建设有一定的指导意义。

参考文献

[1] 蓝宇冰.论SDH的基本原理及传输网设计[J].广东科技，2008（4）.

[2] 中国软件与技术服务股份有限公司.大伙房水库输水工程信息自动化系统设计.2007.