□胡新英 □王 晶 □劉念龍

(河南省防汛通信總站)

一、微波系統(tǒng)改造是防汛通信的業(yè)務(wù)需要

河南省地處黃、淮、江、海四大流域區(qū)，處于南北氣候的過渡地帶，氣候因素復(fù)雜，季風(fēng)影響明顯,在汛期極易形成暴雨洪水。豫南、豫西、山丘區(qū)經(jīng)常突降暴雨，造成山洪災(zāi)害。近幾年每年都有小流域暴雨洪水災(zāi)害發(fā)生，造成較為嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。通信是重要的非工程防洪手段之一，建立多功能的防汛通信系統(tǒng)，能夠為防汛指揮調(diào)度提供可靠的技術(shù)，對促進全省水利行業(yè)通信事業(yè)的發(fā)展，具有極其重要的意義。

微波通信技術(shù)，以其無線傳播性、抗干擾性、抗摧毀性和通信容量大等特點，廣泛應(yīng)用于軍事、搶險救災(zāi)等特殊領(lǐng)域，完全可以滿足防汛應(yīng)急通信的需要。在全省利用微波通信手段實施應(yīng)急預(yù)警通信保障具有現(xiàn)實基礎(chǔ)。為了解決淮河流域防汛應(yīng)急通信問題，20世紀90年代，河南省在全國較早引進了微波通信系統(tǒng)作為公網(wǎng)的補充和防汛應(yīng)急保障的主要手段。經(jīng)過15年的運行，現(xiàn)有的SR500一點多址微波通信系統(tǒng)，由于沒有安排相應(yīng)的投資實施更新?lián)Q代，專網(wǎng)的技術(shù)性能、傳輸質(zhì)量和安全運行狀況大大減弱，急需升級改造。

二、技術(shù)要求

（一）頻率選擇

根據(jù)國家無線電管理委員會的頻率使用分配原則，不應(yīng)再使用2GHz以下頻段 (一點多址微波系統(tǒng)使用頻段為1.5GHz)，在2GHz以上可使用頻段中，考慮電波傳播條件和充分利用現(xiàn)有站址及鐵塔等因素，應(yīng)盡量選用頻率低一些的頻段，建議使用8GHz頻段。

（二）電路容量和體系

根據(jù)河南省防汛通信業(yè)務(wù)需求和工程造價等因素綜合比較，改造工程宜采用SDH體系，電路容量確定為155.52Mbit/s。

（三）保護

鑒于此系統(tǒng)是作為省至豫南淮河流域各市及連接淮委和國家水利專網(wǎng)的骨干電路，應(yīng)采用1+1備用保護方式及必要的空間分集。

（四）監(jiān)控

根據(jù)電路運行管理的需要，同時建設(shè)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)，省防汛通信總站為系統(tǒng)的中心站，監(jiān)控全線電路運行情況。

（五）帶寬分配

帶寬分配原則：必須滿足現(xiàn)有通信業(yè)務(wù)需求，此外適當留有余量，以備今后業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

三、建設(shè)規(guī)劃方案

(一)建設(shè)目標

此電路是省廳直通豫南淮河流域各市及連接淮委水利專網(wǎng)的骨干電路，因此要保證通信的質(zhì)量，所選設(shè)備必須技術(shù)先進，性能穩(wěn)定可靠；改造電路容量必須滿足目前防汛事業(yè)的需求，并為未來發(fā)展預(yù)留一定余量；系統(tǒng)功能除滿足基本語音通信外，還必須具備支持數(shù)據(jù)通信、防汛會商系統(tǒng)、視頻監(jiān)控的能力；路由站址基本不變，盡可能利用一點多址微波系統(tǒng)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施如鐵塔、機房等。

(二)工程規(guī)模

本工程共5跳電路，包含鄭州、老觀寨、長葛、許昌、馬灣、漯河6個微波站的改造建設(shè)。

(三)工程內(nèi)容

安裝調(diào)試各微波站主通信設(shè)備，其中包括無線信道機、天饋線系統(tǒng)以及接口設(shè)備；安裝調(diào)試各站的供電電源設(shè)備及后備蓄電池組；必要的鐵塔、機房、防雷接地系統(tǒng)處理及整修。

(四)總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本工程將采用大容量數(shù)字微波系統(tǒng)，由省廳中心站、4個中繼站及漯河端站組成。省廳中心站配置數(shù)字微波設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)和復(fù)用設(shè)備，系統(tǒng)通過復(fù)用設(shè)備與廳程控交換機及廳辦公網(wǎng)絡(luò)相連接，實現(xiàn)語音通信及數(shù)據(jù)通信功能。中繼站和端站配置數(shù)字微波及復(fù)用設(shè)備，分別接入當?shù)胤姥措娫捑W(wǎng)絡(luò)和IP辦公網(wǎng)絡(luò)。具體結(jié)構(gòu)如下圖：

圖1 數(shù)字微波及復(fù)用設(shè)備接入圖

四、電路設(shè)計及計算

（一）傳播考慮

本工程計劃采用工作頻段為8GHz(7.7～8.2GHz)。

在計算傳輸指標時，可在瑞利衰落概率公式中采用如下根據(jù)中國地理和氣候條件得出的參數(shù)：

表1 傳輸指標參數(shù)表

根據(jù)本項目的實際傳輸情況和容量要求，本方案采用高功率的全室內(nèi)型SDH設(shè)備，按照SDH省內(nèi)干線網(wǎng)傳輸指標考慮誤碼性能指標，在本文中給出了誤碼性能的核算結(jié)果。

（二）業(yè)務(wù)種類及通路組織

本次項目提供的SDH微波設(shè)備，除提供一個155.52Mb/s容量的通路，可同時提供公務(wù)電話系統(tǒng)及模擬和數(shù)字勤務(wù)通道。

表2 微波鏈路的微波設(shè)備具體配置表

所有設(shè)備接口規(guī)范符合ITU-TRec.G.703建議。

（三）頻率配置

本工程工作頻段為8GHz(7725～8275MHz)，波道配置符合ITU－R386－3ANNEX。

（四）傳輸容量及帶寬分配

每一跳的帶寬要求目前為155Mbps業(yè)務(wù)，在微波設(shè)備上提供到STM－1基帶接口。已存在光纜線路的SDH信號與微波設(shè)備的SDH接口需要自動切換功能時，需要外部的復(fù)用設(shè)備才能實現(xiàn)。

（五）各站計算結(jié)果

表3 傳輸站型情況表

（六）誤碼性能計算結(jié)果

系統(tǒng)質(zhì)量性能計算包括：傳輸電平計算、衰落儲備計算、SESR(嚴重誤塊秒比)指標等。根據(jù)本工程的實際情況，按照128QAM調(diào)制方式的性能參數(shù)進行驗算，保證每條鏈路的傳輸質(zhì)量，最終鏈路指標符合SDH省內(nèi)干線要求。

五、設(shè)備選型

（一）微波設(shè)備

為確保工程質(zhì)量，設(shè)備選型應(yīng)主要考慮以下幾方面的因素：首先產(chǎn)品必須技術(shù)先進、品質(zhì)優(yōu)良、性能穩(wěn)定可靠；其次有良好的售后服務(wù)保障；第三價格經(jīng)濟合理。根據(jù)上述原則，為保證電路傳輸質(zhì)量及高可靠性，工程關(guān)鍵設(shè)備如無線信道機、波導(dǎo)、天線宜選用優(yōu)質(zhì)進口產(chǎn)品，PCM終端設(shè)備和電源可選用國產(chǎn)設(shè)備，以節(jié)省工程投資。本方案主通信設(shè)備將使用的NEC公司生產(chǎn)的SDH5000S 8GHz的數(shù)字微波傳輸設(shè)備，該系統(tǒng)符合最新的SDH標準，也將適應(yīng)將來的SDH標準化。該系統(tǒng)包括OAM&P單元操作、管理、維護及預(yù)置功能，涉及告警/狀態(tài)監(jiān)視、倒換控制、性能監(jiān)視及公務(wù)。另外，OAM&P為網(wǎng)管提供了標準的TCP/IP接口。

（二）電源系統(tǒng)

NEC SDH5000S每端功率約200W左右，采用－48V直流供電。本工程鄭州、長葛、許昌、漯河4站均在市內(nèi)，供電條件較好；老觀寨、馬灣2站雖然使用農(nóng)電，但從一點多址運行多年的情況看，交流供電也較穩(wěn)定。因此各站只配－48V高頻開關(guān)通信電源1部，整流模塊要求最大電流達到30A；并配置300Ah蓄電池1組(單塊容量100Ah，電壓12V，共12塊)，在停電時可保障微波站正常運行30h以上。供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

圖2 供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（三）防雷保護

雷電流主要是由于其熱效應(yīng)、機械效應(yīng)、電磁感應(yīng)、行波和干擾等等對通信系統(tǒng)造成破壞。因為使用低電壓工作的電子設(shè)備，對異常電壓感應(yīng)很敏感，因此，必須嚴格地抑制雷電感應(yīng)，仔細地安裝好避雷器和搞好接地，在相應(yīng)易引雷的進線處還須加瞬態(tài)電壓保護裝置，把雷電感應(yīng)的損害減到最小。

鐵塔防雷主要是配置避雷針，保護鐵塔上安裝的設(shè)備不被雷電擊毀。本工程各站接地體的建設(shè)要求聯(lián)合接地，即鐵塔接地、機房接地和電源接地使用同一接地體，各站接地體電阻≯4Ω。

在使用交流電的中心站、中繼站，交流電源系統(tǒng)受到雷擊的可能性最大，依據(jù)IEC61643防雷規(guī)范之要求，對電源系統(tǒng)應(yīng)實施三級保護。

第一級：在總配電室安裝三相電源防雷箱，各機房(站)總配電處安裝三相電源防雷箱，可將數(shù)萬伏的過電壓初步限制到2500V以內(nèi)，通流容量(8/20μs)：40kA-70kA。

第二級：在各分配箱及個別大功率(P＞2500)的設(shè)備前安裝三相/單相電源防雷箱，可將通過第一級后的過電壓進一步限制到1500V以內(nèi)，通流容量(8/20μs)：20kA-40kA。

第三級：在其它需保護設(shè)備的前端，采用插座式電源防雷器，可將通過第二級后的過電壓限制到550V以內(nèi)(IEC標準要求限制在900V以內(nèi)，700V以內(nèi)則為安全電壓)，通流容量(8/20μs)：10kA。

圖3 通信機房防雷接地結(jié)構(gòu)圖

六、結(jié)束語

河南省河流水庫眾多，有大小水庫2000余座，水庫是全省防汛工程體系和水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，歷年來，在防洪、養(yǎng)殖、發(fā)電、航運、灌溉、城鎮(zhèn)生活用水等方面都發(fā)揮著重要作用。經(jīng)濟的發(fā)展，對信息的采集和傳輸?shù)囊笤絹碓礁摺４蛟彀踩姆篮樾畔鬟f通道，是各級防洪減災(zāi)部門的迫切要求。微波通信從其技術(shù)、實戰(zhàn)、可操作性等方面作為防洪減災(zāi)應(yīng)急通信的主要手段是可行的。通過對微波通信系統(tǒng)進一步的完善發(fā)展，加強建立安全可靠的防汛通信系統(tǒng)，是水利行業(yè)新世紀面臨的重要使命。