高鈞利

（紹興電力局， 浙江 紹興 312000）

SDH 光傳輸系統(tǒng)的時(shí)延測(cè)算

高鈞利

（紹興電力局， 浙江 紹興 312000）

傳輸時(shí)延是 SDH 光傳輸系統(tǒng)的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。 介紹 SDH 光傳輸系統(tǒng)的時(shí)延構(gòu)成， 并結(jié)合紹興地區(qū)電力系統(tǒng)通信的 SDH 光網(wǎng)絡(luò)， 介紹了通過(guò)測(cè)試計(jì)算 SDH 網(wǎng)元的 3 種時(shí)延、 相鄰網(wǎng)元之間的光纜長(zhǎng)度、業(yè)務(wù)在起止站點(diǎn)間的傳輸時(shí)延的方法。按照文章介紹的方法可以測(cè)算出不同廠家、不同型號(hào)、 不同速率的 SDH 光傳輸設(shè)備的傳輸時(shí)延。

SDH； 時(shí)延； 測(cè)算

目前， SDH（Synchronous Digital Hierarchy， 同步數(shù)字體系）光傳輸系統(tǒng)已在電力系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)中占據(jù)主導(dǎo)地位，是電力系統(tǒng)各類信息應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺(tái)，用于傳輸電力系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中的調(diào)度行政電話，以及繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定控制、遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化、電能計(jì)量、圖像監(jiān)控、生產(chǎn)辦公 MIS 等各類信息。

不同的業(yè)務(wù)對(duì)傳輸時(shí)延的要求是不同的。調(diào)度行政電話、遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的要求可以不超過(guò) 150ms， 圖像監(jiān)控、 生產(chǎn)辦公 MIS 信息業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的要求可以不超過(guò) 2～5 s， 而繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定控制業(yè)務(wù)則要求時(shí)延不超過(guò) 5ms。 因此在設(shè)計(jì)、 接入業(yè)務(wù)前需測(cè)算 SDH 光傳輸系統(tǒng)的時(shí)延，以確定傳輸時(shí)延是否滿足業(yè)務(wù)的要求。

1 時(shí)延的構(gòu)成

在 SDH 光傳輸系統(tǒng)中， 傳輸時(shí)延主要由傳輸媒 質(zhì)（光纜）時(shí) 延 tl和 SDH 傳輸 設(shè) 備時(shí) 延 ts組成。 在 SDH 內(nèi)部， 需要完成同步復(fù)用、 映射和定位，進(jìn)行各類開(kāi)銷處理、指針調(diào)整、連接處理，以及數(shù)據(jù)流的緩沖、固定比特塞入處理等，這些都增加了 SDH 設(shè)備的傳輸時(shí)延。

SDH 傳輸設(shè)備的時(shí)延 ts由映射時(shí)延 ty（從 2M到光口）、 去映射時(shí)延 tq（從光口到 2M）和直通時(shí)延 tz（從光口到光口）組成， 則 SDH 光傳輸系統(tǒng)的時(shí)延t為：

分別測(cè)算出式（1）中的各項(xiàng)時(shí)延， 就可以算出 SDH 光傳輸系統(tǒng)的時(shí)延 t。

光纜時(shí)延可由式（2）計(jì)算得出：

式中： L 為光纜長(zhǎng)度； n1為纖芯折射率， 對(duì)常用的G.652 光纜， n1為 1.48； C 為光速， C＝3×105km/s。

因此， 單位長(zhǎng)度光纜的時(shí)延約為 5 μs/km，即 tl＝5 L。

2 時(shí)延的測(cè)算

2．1 時(shí)延測(cè)算方法

不同廠家、型號(hào)及速率的設(shè)備，其映射、去映射和直通時(shí)延的大小各不相同，可以通過(guò)對(duì)運(yùn)行的 SDH 傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試計(jì)算得到。

紹興電力局的電力系統(tǒng)通信采用 Marconi公司生產(chǎn)的 SDH 傳輸設(shè)備， 產(chǎn)品型號(hào)有 SMA-1，SMA-4， SMA-16， OMS1260EX， OMS1664， 傳輸速率有 155M， 622M， 2.5G， 組成以 2.5G 為核心環(huán)、 622M 為骨干環(huán)、 155M 為接入環(huán)的 SDH 光傳輸網(wǎng)絡(luò)。

時(shí)延測(cè)算時(shí)，選取典型的設(shè)備型號(hào)、傳輸速率進(jìn)行測(cè)試。以局大樓中心站為測(cè)試點(diǎn)，根據(jù)選取的設(shè)備型號(hào)、傳輸速率創(chuàng)建若干條無(wú)保護(hù)的2M 電路，在電路終點(diǎn)向局大樓中心站方向環(huán)回,見(jiàn)圖1所示。 將 2M 誤碼儀接在局大樓中心站的數(shù)字配線架上，并選擇延時(shí)功能進(jìn)行測(cè)試。

圖1 傳輸時(shí)延測(cè)試示意圖

圖1 中， 由于采取環(huán)回的方式測(cè)試 2M 傳輸時(shí)延， 2M 誤碼儀測(cè)得的 2M 傳輸時(shí)延為來(lái)回雙程的時(shí)延， 因此 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)的單程時(shí)延應(yīng)為 2M誤碼儀傳輸時(shí)延讀數(shù)的 1/2。 則 2M 傳輸時(shí)延 t為A 點(diǎn)的映射時(shí)延 ty， A 點(diǎn)至齊賢變電站光纜總長(zhǎng)的時(shí)延 tl， 中間 n 個(gè)傳輸網(wǎng)元的時(shí)延 n × tz， 齊賢變電站去映射時(shí)延 tq的總和， 即： t＝tl＋ty＋n× tz＋tq。

2．2 SMA-4 的傳輸時(shí)延測(cè)試

按照?qǐng)D2所示，在局大樓中心站以不同的環(huán)回點(diǎn)環(huán)回， 進(jìn)行 SMA-4 的傳輸時(shí)延測(cè)試。 由于局大樓中心站的傳輸網(wǎng)元都在同一機(jī)房?jī)?nèi)，以尾纖直接相連，因此不必考慮光纜的時(shí)延。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

圖2 SMA-4 傳輸時(shí)延測(cè)試圖

表1 SMA-4 網(wǎng)元測(cè)試表

從表1可以看出：

（1）分別從 C， D 環(huán)回，測(cè)得的是網(wǎng)元 1 的映射和去映射的總時(shí)延，并且與光口速率無(wú)關(guān)，即ty＋ tq＝ 0.156ms。 根據(jù)文獻(xiàn)資料， 一般去映射時(shí)延tq是映射時(shí)延 ty的 1.8 倍。 則 SMA-4 的映射時(shí)延ty為 0.055 7ms， 去映射時(shí)延 tq為 0.100 3ms。

（2）比較 A 到 C 和 A 到 E 的時(shí)延，時(shí)延增加部 分 就 是網(wǎng)元 2 的直 通時(shí) 延 ， 即 tAC＝ ty，tAE＝ ty＋tz， Δt＝ tAE－ tAC＝ tz＝（0.194 － 0.156）/2。 則 SMA-4 的直通時(shí)延 tz為 0.019ms。

2．3 SMA-16 的傳輸時(shí)延測(cè)試

按照?qǐng)D3 測(cè)試 SMA-16 的傳輸時(shí)延。 交換SMA-16 和 OMS1664 的 位 置 ， 按 照 圖4 測(cè) 試OMS1664 的傳輸時(shí)延。 兩者測(cè)得的結(jié)果相同， 見(jiàn)表2。

表2 SMA-16/OMS1664 網(wǎng)元測(cè)試表

圖3 SMA-16 傳輸時(shí)延測(cè)試圖

圖4 OMS1664 傳輸時(shí)延測(cè)試圖

從表2可以看出：

（1）分別從 C， D 環(huán)回， 測(cè)得的是網(wǎng)元 4 的映射和去映射的總時(shí)延，并且與光口速率無(wú)關(guān)，即ty＋ tq＝ 0.168 ms。 則 SMA-16 至 OMS1664 的映 射時(shí)延 ty為 0.060ms， 去映射時(shí)延 tq為 0.108ms。

（2）比較 A 到 C 和 A 到 E 的時(shí)延， 時(shí)延增加部分就是網(wǎng)元 5 的直通時(shí)延， 即 tAC＝ ty， tAE＝ ty＋ tz，Δt＝ tAE－ tAC＝ tz＝（0.212－0.168） /2。 則 SMA-16 至OMS1664 的直通時(shí)延 tz為 0.022ms。

2．4 SMA-1 的傳輸時(shí)延測(cè)試

按照?qǐng)D5 測(cè)試 SMA-1 的傳輸時(shí)延。 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

圖5 SMA-1 傳輸時(shí)延測(cè)試圖

表3 SMA-1 網(wǎng)元測(cè)試表

根據(jù)設(shè)計(jì)資料，網(wǎng)元1和6間的光纜長(zhǎng)度為1.525 km， 可算出光纜時(shí)延為 0.007 6ms； 網(wǎng)元 6和 7 間的光纜長(zhǎng)度為 2.684 km， 可算出光纜時(shí)延為 0.013 4 ms； 網(wǎng) 元 7 和 8 之 間 的 光 纜 長(zhǎng) 度 為2.807 km，可算出光纜時(shí)延為 0.014 0ms。

從表3可以看出：

（1）比較 A 到 B 和 A 到 C 的時(shí)延， 時(shí)延增加部分就是網(wǎng)元 7的直通時(shí)延與網(wǎng)元 7，8之間的光纜時(shí)延之和。 即 tz＋ 0.0140＝（0.459-0.393） /2, 則SMA-1 的直通時(shí)延 tz為 0.019ms。

（2）A 到 B 的時(shí)延為網(wǎng)元 1 的映射時(shí)延、網(wǎng)元1至6之間的光纜時(shí)延、網(wǎng)元6的直通時(shí)延、網(wǎng)元6至7之間的光纜時(shí)延、網(wǎng)元7的去映射時(shí)延 tq之和， 即 0.055 7＋0.007 6＋0.019＋ 0.013 4 ＋ tq＝0.393/2， 則 SMA-1 的去映射時(shí)延 tq為 0.1008ms。

（3）SMA-1 的映射時(shí)延 ty為 0.056ms。

2．5 時(shí)延測(cè)算結(jié)果

測(cè)算結(jié)果表明， MarconiSDH 傳輸設(shè)備 SMA-1 與 SMA-4 的時(shí)延相同， 且 155M， 622M 速率的時(shí)延也相同； SMA-16 與 OMS1664 的時(shí)延相同，且 155M， 622M， 2.5G 速率的時(shí)延也相同； SMA-16 與 OMS1664 的時(shí)延大于 SMA-1 與 SMA-4 的時(shí)延。

各型號(hào) Marconi SDH 設(shè)備的映射時(shí)延、 去映射時(shí)延和直通時(shí)延的測(cè)算數(shù)值見(jiàn)表4。

表4 M arconi SDH 時(shí)延測(cè)算數(shù)值表

3 時(shí)延測(cè)算的應(yīng)用

3．1 計(jì)算相鄰網(wǎng)元之間的光纜長(zhǎng)度

要計(jì)算相鄰網(wǎng)元 n 與 n+1 之間的光纜長(zhǎng)度，可按照?qǐng)D6分別測(cè)出A到B和A到C的時(shí)延。

A 到 B 的時(shí)延 tAB＝ tAD＋ tqn， 其中 tAD為 A 到 D的時(shí)延， tqn為網(wǎng)元 n 的去映射時(shí)延； A 到 C 的時(shí)延 tAC＝ tAD＋ tzn＋ tl＋ tqn+1， 其中 tAD為 A 到 D 的 時(shí)延 ，tzn為網(wǎng)元 n 的 直 通 時(shí) 延 ， tl為 網(wǎng) 元 n 與 n+1 之 間的光纜時(shí)延， tqn+1為網(wǎng)元 n+1 的去映射時(shí)延。 時(shí)延增 加 部 分 tAC－tAB＝tzn＋tl＋tqn+1－tqn， 如 網(wǎng) 元 n 與 n+1 為同型號(hào)的設(shè)備， tqn+1＝ tqn， 則時(shí)延增加部分就是網(wǎng)元 n 的直通時(shí)延與網(wǎng)元 n 與 n+1 之間的光纜時(shí)延之和。 根 據(jù)上面 測(cè) 算的 tz和 tq算出光纜 時(shí) 延 tl，就可以計(jì)算出光纜的長(zhǎng)度 L 為 tl/0.005 km。

圖7 計(jì)算相鄰網(wǎng)元之間光纜長(zhǎng)度實(shí)例

圖6 計(jì)算相鄰網(wǎng)元之間光纜長(zhǎng)度測(cè)試圖

在如圖7 所示的實(shí)例中 ， 測(cè)得 tAB＝ 0.510 ms（單程）， tAC＝ 0.669ms（單程）。

B 站齊賢變電站為 SMA-4 設(shè)備 ， tzn為 0.019 ms， tqn為 0.100 3ms； C 站長(zhǎng)征變電站為 OMS1664設(shè)備， tqn+1為 0.108ms。 可以算出光纜段的時(shí)延 tl為 0.1331ms， 則光纜段總長(zhǎng) L 為 26.62 km。 根據(jù)相關(guān)資料，B至C站之間的光纜由多段不同長(zhǎng)度的光纜連接而成， 總長(zhǎng)為26.652 km。 可見(jiàn)計(jì)算得到的光纜段總長(zhǎng)與實(shí)際光纜段總長(zhǎng)非常接近。

3．2 計(jì)算業(yè)務(wù)起止站點(diǎn)的傳輸時(shí)延

當(dāng)需要了解業(yè)務(wù)在起止站點(diǎn)間的傳輸時(shí)延，但無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試；或者在設(shè)計(jì)階段需要知道業(yè)務(wù)在起止站點(diǎn)的傳輸時(shí)延，而又無(wú)法測(cè)試時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算得到業(yè)務(wù)在起止站點(diǎn)的傳輸時(shí)延。這時(shí)，需要知道業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)的所有網(wǎng)元的型號(hào)和所有光纜段的總長(zhǎng)度，且光纜段的總長(zhǎng)度必須準(zhǔn)確無(wú)誤，否則計(jì)算出的傳輸時(shí)延會(huì)有較大誤差。

在圖7中，A 站到 B 站的 2M 業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò) 6個(gè)SMA-4 的網(wǎng)元， 其中 4 個(gè)為直通網(wǎng)元。 經(jīng)過(guò)的光纜有用新光纜 1.525 km、 用巖光纜 11.03 km、 錢巖光纜 18.70 km、 錢周光纜 2.951 km、 周中光纜7.778 km、 中大光纜 6.60 km、 齊和光纜 6.553 km，總長(zhǎng) 55.137 km。 則 該 2M 的傳輸時(shí)延 為 t＝ tl＋ ty＋n× tz＋ tq＝ 55.137× 0.005＋ 0.055 7＋ 4 × 0.019 ＋0.100 3＝ 0.507 7 ms。 實(shí)際 測(cè)得 tAB為 0.510 ms（單 程）。可見(jiàn)計(jì)算得到的傳輸時(shí)延與實(shí)測(cè)的傳輸時(shí)延非常接近。

4 結(jié)論

利用本文介紹的方法，可以測(cè)算不同廠家、不同型號(hào)和不同速率設(shè)備的傳輸時(shí)延。在實(shí)踐中可以把測(cè)算光纜長(zhǎng)度、業(yè)務(wù)傳輸時(shí)延加以應(yīng)用，作為工程設(shè)計(jì)、驗(yàn)收時(shí)的參考。

測(cè)算傳輸時(shí)延應(yīng)遵循以下原則：

（1）在測(cè)算傳輸時(shí)延時(shí)， 應(yīng)選取 SDH 網(wǎng)絡(luò)中典型的設(shè)備型號(hào)、傳輸速率進(jìn)行測(cè)試。

（2）測(cè)試中被測(cè)的兩個(gè)相鄰網(wǎng)元的型號(hào)宜相同，以便簡(jiǎn)化計(jì)算。

（3）網(wǎng)元之間光纜長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確， 以降低傳輸時(shí)延的計(jì)算誤差。

（4）測(cè)試時(shí)要先創(chuàng)建無(wú)保護(hù)的 2M 電路， 以確保2M收發(fā)路由的一致性。

（5）一般應(yīng)把 2M 誤碼儀接在中心站進(jìn)行測(cè)試，以充分利用網(wǎng)管進(jìn)行 2M 電路的調(diào)配， 測(cè)試的方向、網(wǎng)元型號(hào)也有更多的選擇。

[1]韋 樂(lè) 平 ， 李 英 灝.同 步 數(shù) 字 體 系 （SDH）原 理 與 技 術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1996.

[2]楊世平，張引發(fā)，鄧大鵬 ，等.SDH 光 同 步 數(shù) 字 傳輸 設(shè) 備與 工 程 應(yīng) 用[M].北 京 ： 人 民 郵 電 出 版 社 ，2000.

（本文編輯：龔 皓）

Time Delay Test and Calculation in SDH-based Optical Transm ission System

GAO Jun-li
（Shaoxing Electric Power Bureau， Shaoxing Zhejiang 312000， China）

The transmission delay is an important performance indicator of synchronous digital hierarchy (SDH)based optical transmission system.This paper introduces the composition of time delay in the system and the test and calculation method of three types of the time delay of SDH network elements,the length of optical cable between adjacent network elements and the transmission delay of traffic between start-stop stations based on the SDH optical network for electric power communications in Shaoxing.According to the method involved， transmission delay of SDH optical transmission equipments of different manufacturers，models and rates can be worked out.

SDH；time delay；testand calculation

TN915.853

：B

：1007-1881（2011）04-0042-04

2010-12-12

高鈞利（1973-）， 男， 浙江紹興人， 工程師， 從事電力系統(tǒng)通信工作。