黄庆
北京中网华通设计咨询有限公司，北京，100071
中国经济快速发展，社会发展迅速，电力需求日益增加，为了适应人类生产活动的用电需要，供电范围也必将继续拓展，与此同时供电构造及其工作方法将显得日益复杂。从整个电力系统来看，要想组建一个“强大的智能电网”，提高智能化水平会显得愈加重要。在这一背景下，电力通信网的安全性与可靠性显得尤为关键。一旦其发生故障将会严重危及系统正常工作，甚至造成重大经济损失。由此可见，加强对其的维护是至关重要的。也正因为如此，电力通信网络作为智能化调度，控制系统中的承载通道的稳定性也变得日益重要起来，它直接关系到电网能否可靠地运行。
1.1 某地区网络的基本情况
当前江苏某地区的主网结构较为单一化，局域市中心通信机房设在本县电信局，调度室设在调度所，而核心交换机室设在南郊变电所。目前，该区域内已实现了同步传输系统（SDH）、波分复用（WDM）等多种业务接入方式的并存；
同时还存在着一些问题：①局域网络容量小，不能满足客户需求；
②网管系统建设滞后。全县供电公司拥有20个营业所，45个变电站，其中自架所采用的通信采用的是光电开关，通信速度在100M以下，经过几次升级，传送率得到了优化，但还是不够用。自建变电站和电信服务的部分也采用PDH通信。在已有的网络中，ZXMPS200、ZXMPS320、ZXMPS100、ZXMPS330等多业务传送设备主要位于大楼内部。
在某地区引入SDH设备代替准同步数字系列（PDH）设备进行传输，更新了原有设备，不断加强局域网可靠性和业务运营能力。
随着我国社会经济的发展和信息化进程的加快,SDH作为新一代数字微波传输系统已经成为主流。但由于其具有较高的价格，使许多用户望而却步。为了解决这一问题。同时，在网络的灵活性、易于维护和管理、节约建设资金、加强网络安全性、提高经济效益和适应环境等方面，对网络进行了优化。所以需要重新设计特定区域内通信网络。为此提出了利用SDH技术与设备替代现有网络架构来更新网络，以提高某地区通信传输网络的服务和健壮性[1]。
1.2 SDH光传输系统
SDH光传输网络的组成单位是SDH的单个网格单元，因此整个网络能够拥有接触、输送和交换三种复合功能，能够在不同载体上实现信息同步传导。
1.2.1 SDH技术介绍
终端复用器和插入式复用器是SDH通信网络中最重要的组成部分。终端复用器可以将低速分支信号和电信号复用到帧结构（STM-N）中，以使上述信号位置可见。分插复用器可以灵活地分割和插入支路信号，使SDH网络在结构上具有很大的灵活性。典型的网络形式有链、星、树、环、网等，可以满足不同组网条件的要求，易于管理。
复用器分为终端和插入式两种形态，是SDH通信网络的重要组成部件，其可以让电信号和低俗分支信号这两种信号在帧结构（STM-N）中复现位置。插入式复用器则更加灵活，对所在的支路信号进行插入或者分割，使得整个网络的灵活度大大提高，通过插入式的复用器可以构建星状、环状、网状、链状及树状等不同形式，从而满足这些网络的操作要求，也极其便于维护和管理。
综上述，SDH网络大致有以下不同的特点：
（1）统一化的标准，适用于不同厂家；
（2）结构和技术灵活，便捷上下游业务；
（3）易于维护；
（4）可自愈；
（5）高度的传输性、可靠性；
（6）可兼容各种新型业务信号，容纳程度好。
1.2.2 SDH网络常见的拓扑结构
（1）链式结构。链式结构也称为线性结构，在通常情况下不连接网络的端口处，而是主要连接网格中的节点。链式结构实现起来非常简便，是SDH的基本结构，也是最早的SDH结构。但是随着SDH网格中的节点越来越多，分布面积不断增多，这样单一的结构无法满足工作效率、可靠性，导致链式结构往往在实际的电力通信传输网络建设中并不经常使用，而是大多作为过渡方案使用。
（2）树状结构。树状结构的网络结构是树枝状结构，是链式结构和星形结构的结合。这种结构继承上述两种结构的优点，但不能解决中心节点瓶颈的问题，这种结构在电力通信传输网络中逐渐被淘汰。
（3）环形结构。环形结构是由链式结构发展而来的。一般来说，链条结构是端对端连接的。这种结构可以考虑网络中的所有节点，是电力通信传输网络中最常见、应用最广泛的网络结构。与上述结构相比，环形结构具有自愈功能和较强的生存能力，能够满足日益增长的电力通信可靠性要求。因此，它被广泛应用于电力通信传输网和城域网的主网架构中[2]。
1.2.3 某地区电力通信通信SDH网络容灾系统
某地区的电力通信网络保障了当地的正常电网电路运行，是非常重要的基础性设施，是当地非常可靠的信息运行载体。某地区的电力资源保障离不开整个电力通信网络的支持和维护。因此，需要大力建设当地的容灾系统，提升电力通信网络面对灾情时的抵抗及自愈能力。当地电力通信网络的容灾重点就是呈现网络状的保障和维护，其整体上根据SDH自愈环的基本原理，采取双通道的对策，确保每一个节点周围都有两个或者两个以上的物理通道，其中一个作为主要传输通道，另一个是备用，确保如果发生了意外情况导致主要传输通道发生故障无法工作时，备用通道可以自动进行工作，运行活动业务数据。这样，业务系统的运行不会受到影响。
1.3 某地区电力通信网存在的问題分析
某地区的电网公司早在2006年开始就进行了SDH网络的运营和维护，到现在已经有了很多年的历史，在这些年间，当地的SDH通信网络的大调整一共有三次，从一开始的线状发展到现在非常成熟的环状网架结构，并且采用相切环的设计使得结构更加稳定，大大增强了当地电力的发展。但是尽管SDH非常灵活可靠，有自愈性能，但是随着业务的不断发展和增多，MSTP（multi-service transfer platform）技术本身IP化程度不高，导致在大数据运行过程中难以非常稳妥地控制业务，这是一个致命的缺陷。
随着企业的自动化办公系统、ERP系统、财务管理系统等业务系统不断出现和发展，某地区的电力公司必须在较短的时间内建设新型PTN网络，分载IP化的业务需求[3]。
2.1 某地区本地网网络站点规划
本地传输网是城市数据传输网络中最关键的组成部分，担负信息传送和用户接入的服务要求。本地传送网完成了本地城市与所属辖区城域网的连接，以及城市和周边地区的通信。考虑到城市的长期发展，为了便于分层、分批建立当地的传送网，并进行保护与管理，本地传送网采用了三级架构进行设计，分别是核心层，汇聚层与接入层。
A区共设23站，三个核心站（101、102、103）负责大型业务的调度，五个站（104、105、106、107、108）为业务汇聚点，承载着更大的业务，而另一些站则位于边缘区域，承载着更小的业务。
B区共设20座车站，以3座核心车站（201、202、203）为主枢纽负责大型业务调度，以4座汇聚车站（204、205、206、207）为主办理大型业务，由其他车站承办边缘小型业务。
C区共设24座车站，以3座核心车站（301、302、303）为枢纽负责大范围业务调度工作，以6座车站（304、305、306、307、308、309）为汇聚枢纽负责大范围枢纽内的大业务调度工作，而其他节点则负责周边范围内的小业务调度工作。在对C区及相邻区域内各主要城市通信网络现状分析后发现,C区中大部分为同轴电缆传输系统，而其覆盖范围与承载用户数量均无法满足未来大规模应用场景下的业务发展要求。综合现有光纤和服务流向，可以采用环形结构，针对核心层、汇聚层和接入层的不同服务需求，选用不同的设备，以适应传输速度和服务需求[4]。
2.2 某地区 SDH 传输网结构图
从具体的区域布局和现有的网络端口来看，汇集站在整个网络中占有较为突出的位置。从特定区域站站规划和本地网络规划中可以看出，全网应该使用SDH自愈环，自愈环个数在12条。为了确保各节点之间能够进行正常通信,SDH传输线路需要按照一定比例铺设于各个环上，从而保证环内链路可以得到有效利用。从业务承接来看，每一个环都可以通过汇聚站点在环消化业务。在 SDH传输网络中，对网络的配置进行了优化，实现了网络的局部传输。
2.3 某地区的各局站间中继电路需求的计算
SDH网络所考虑的传输指标包括衰减与色散两方面。因为G.652光纤中，采用1310nm的工作波长，通常是衰减受限，而工作于1550nm视窗内，常用的设计办法是，首先对衰减进行计算。本文提出一种新的评估标准来判断传输性能。这种评价方法简单、实用，可应用于任何类型的光纤通信系统中。它能准确地反映出实际的光传输速率与损耗之间的关系。就PDH而言，
对PDH系统中继段长的计算公式如下：
SDH的传输指标是利用衰减限制公式计算中继段的长度，然后计算色散是否受到限制。Itu-t规定了光接口参数之间的最大光信道色散，仅为L-4.2，S-16.2；
当L-16.3未标准化时，最常见和有效的重新计算方法是要求设备制造商提供sr之间信道的最大总色散值Dmax（ps/nm）和制造商提供的光纤色散系数D[ps/(nm· km）]，然后使用以下公式进行计算：
式中，Dmax为s和r点之间允许的最大色散值（ps/nm）；
D为系统寿命终了时光纤色散系数[ps/(nm·km）]，1310nm取3.5ps/nm·km，1550nm取20ps/nm·km。
对衰减极限与色散极限进行了对比，得出了最小值L的中继距离。
按照以上的计算，SDH传输速率的设计，应该按照上面所说的方式来设定短程中继，而远端中继站则要根据实际情况来确定，并将光介面参数与放大电路相结合，以提高网络的鲁棒性和传输效率[5]。
3.1 项目实施过程
某区网络优化工程从方案设计到工程投标再到最后工程竣工验收历时2年有余。由于该项目涉及多个专业领域，所以其工期非常长。因此，如何提高项目管理水平、缩短项目建设周期成为一个重要问题。本文介绍了某地区网络优化工程项目建设管理经验，并加强了组织领导。为保证工程如期优质竣工，成立了项目部，与项目经理共同规划，进行状态分析、方案设计、实施评价和验收。为保证工程质量，各阶段均开展了工程监理与验收工作，保证了设计图纸精度，现场施工质量及系统集成过程完整高效。
3.2 项目组织实施情况
此次网络优化项目共架光缆700余公里，增加设备19台，总计投入资金400余万。本方案在原有基础上进行了扩容改造。在充分考虑其业务大小的基础上，使用了三层网络设计模式以确保网络业务能力和易于拓展。该内核采用环型结构并在核心层设计了10Gbit/s的传输速率。鉴于接入层比较偏僻，采用链式和单环结构，具有较低的经济性，接入层的传输速率为622Mbit/s[6]。
3.3 设备选择
3.3.1 汇聚层设备选择
把一个区域汇聚层划分成A、B、C三部分,A区域汇聚站有五个：104、105、106、107、108;B区域汇聚站有204、205、206、207；
C区域汇聚站有：304、305、306、307、308、309。
汇聚层选用中兴公司ZXMP S385多业务传送设备。在进行数据融合时首先对每个站采集到的原始信号采用不同的方法进行处理，然后再把处理结果与其他站的数据合并后得到最终融合结果，最后通过比较得出最优方案。ZXMP S385多业务传送设备的特征是：
（1）可提供高速率业务调度和多业务接入能力；
（2）网络自愈保护能力强；
（3）为SDH层的通道保护、复用段的保护和子网连接网络的保护提供了多种手段。
3.3.2 接入层设备选择
在一定区域内接入层站点主要有以下几个特点：接入层节点数量大，分布不集中，接入点业务具有很强的随机性，配置灵活，但是业务规模相对较小。考虑到经济上的灵活性， ZXMP S320在指定的接入层被选择。在此基础上，提出了一种基于MPLS VPN技术的多区域综合网管系统设计方案。该方案可以实现对多个不同区域内的设备进行集中管理，提高网络运行效率和可靠性。ZXMP S320有如下功能：
（1）拥有带多路接口的保护能力和可靠性；
（2）组网灵活、升级容易。
3.4 创建网元
根据任务要求，需要创建A、B、C、D、E这5个网元，且SJJ A、SJJ B、SJJ C、SJJ D环速率为STM-4，网元SJJE链速率为STM-1[7]。
要想智能电网实现稳定的远程、实时以及数据获得等多种功能，就必须注重安全稳定、集成双向和高速实时的通信网络基础系统的建设，从而构建一个效率高、安全性能强的安全智能电网。本文根据电力通信技术的理论基础，主要研究了某地区通信网络的现存问题和当下情况，然后根据研究结果进行网络设计和优化，对整体通信电力网络的目标、原则以及传输网络、业务网络实行更优的性能设计，并对最终的整体系统优化结果进行了复盘分析。
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