牛立新

(鄭州煤炭工業(yè)集團(tuán)有限公司,河南 鄭州 450042)

1 項(xiàng)目概況

鄭煤集團(tuán)的傳輸網(wǎng)絡(luò)始建于2005年，整個傳輸網(wǎng)以SDH設(shè)備Metro3000為中心，采用組環(huán)和帶鏈的方式與各個廠礦的Metro1000設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，每條鏈路的帶寬及環(huán)路的總帶寬均為622 M，如圖1所示.鄭煤集團(tuán)的辦公、寬帶、固話等業(yè)務(wù)均以新密為中心展開并與各個礦互通.

圖1 建設(shè)前的初始圖

集團(tuán)公司與各個礦區(qū)(分廠)之間、礦區(qū)與礦區(qū)之間的地理位置分散，信息處理量也越來越大，特別是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)使用光傳輸網(wǎng)承載以后，對整個光傳輸網(wǎng)的容量有了更大的要求.由于安全生產(chǎn)是煤炭企業(yè)的頭等大事，安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控等特殊的在網(wǎng)實(shí)時業(yè)務(wù)對整個網(wǎng)絡(luò)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性都提出了非常高的要求.2009年,鄭煤集團(tuán)總部正式搬遷新址,過去單一的、小容量的組網(wǎng)模式已經(jīng)不能適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展,迫切需要在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，采用新的傳輸技術(shù)對本地傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理化改造，使之既能傳輸各種綜合業(yè)務(wù)，又能利用現(xiàn)有的資源,建設(shè)一個安全、穩(wěn)定、融合、易于管理、適度超前的鄭煤集團(tuán)城域網(wǎng)基礎(chǔ)傳輸平臺就成了一個重要課題.

2 項(xiàng)目方案優(yōu)勢及關(guān)鍵技術(shù)

隨著SDH網(wǎng)絡(luò)的日益擴(kuò)大和電路量的急劇增大，SDH網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)本身也暴露出了一些問題，需要考慮和引入ASON技術(shù)來進(jìn)一步完善SDH網(wǎng)絡(luò)、節(jié)省成本、提高網(wǎng)絡(luò)的利用率和差異化服務(wù)能力.

OSN3500智能光傳輸設(shè)備[1]是華為開發(fā)的基于ASON的MSTP設(shè)備，它采用“統(tǒng)一交換”架構(gòu)，可作為分組設(shè)備和TDM設(shè)備使用，配合華為的其他設(shè)備，如支持不同組網(wǎng)應(yīng)用的OSN3500[2],可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)SDH業(yè)務(wù)的最佳融合,在同一個平臺上高效地傳送語音、視頻及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù).

2.1 項(xiàng)目方案比較優(yōu)勢

以光網(wǎng)絡(luò)為內(nèi)核的彈性承載網(wǎng)與采用數(shù)據(jù)設(shè)備組網(wǎng)的方案相比具有明顯優(yōu)勢.采用以光網(wǎng)絡(luò)為內(nèi)核的彈性承載網(wǎng)可在接入層實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明傳送，在匯聚層對帶寬進(jìn)行梳理，既節(jié)約了帶寬，又保證了業(yè)務(wù)QoS；采用光網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)倒換，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速保護(hù)倒換，實(shí)現(xiàn)50 ms電信級保護(hù)；采用環(huán)形組網(wǎng)，可以節(jié)約接入/匯聚層的光纖,實(shí)現(xiàn)對語音、視頻等數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)的統(tǒng)一處理能力.而采用數(shù)據(jù)設(shè)備組網(wǎng),現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)現(xiàn)電信級業(yè)務(wù)QoS，建設(shè)專網(wǎng)也只能在輕載下運(yùn)行；采用雙歸屬的結(jié)構(gòu)，保護(hù)倒換時間長，達(dá)到秒級，在接入/匯聚層需要使用大量的光纖資源；數(shù)據(jù)網(wǎng)無法針對這三種業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的解決方案，增加了管理難度和投資成本.

根據(jù)鄭煤集團(tuán)光傳輸網(wǎng)的現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)發(fā)展的需求以及實(shí)際光纜資源和各個主要礦井需要傳送的業(yè)務(wù)量，經(jīng)過詳細(xì)的現(xiàn)場勘察和可行性分析，決定選用華為公司的OSN3500設(shè)備新建傳輸環(huán)網(wǎng)、整體網(wǎng)絡(luò)分為東西兩個環(huán)路，帶寬均為10 G，集團(tuán)公司站點(diǎn)和新密礦區(qū)站點(diǎn)均位于兩個環(huán)路中，形成兩個環(huán)相交的組網(wǎng)結(jié)構(gòu).

2.2 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 二纖雙向復(fù)用段保護(hù)自愈環(huán)

本次傳輸網(wǎng)的保護(hù)方式主要采用二纖雙向復(fù)用段保護(hù)自愈環(huán)，此種保護(hù)方式在大容量光纖傳送網(wǎng)中應(yīng)用十分廣泛.采用此種保護(hù)方式可以保證環(huán)上任何兩個站點(diǎn)間的光纜斷掉后，業(yè)務(wù)都不會中斷,以確保本網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳送安全.二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的保護(hù)機(jī)制為使用時分技術(shù)將兩對光纖合成為兩根光纖，將每根光纖的前半個時隙(例如STM-64系統(tǒng)的1#—32#STM-1)傳送主用業(yè)務(wù)，后半個時隙(例如STM-16系統(tǒng)的33#—64#STM-1)傳送額外業(yè)務(wù)，也就是說一根光纖的保護(hù)時隙用來保護(hù)另一根光纖上的主用業(yè)務(wù).在二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)上無專門的主備用光纖，每一條光纖的前半個時隙是主用信道，后半個時隙是備用信道，兩根光纖上業(yè)務(wù)流向相反.光纜段被切斷時，網(wǎng)元間的主用業(yè)務(wù)在故障端點(diǎn)處進(jìn)行環(huán)回，提取保護(hù)時隙的備用業(yè)務(wù)，完成環(huán)網(wǎng)在故障時業(yè)務(wù)的自愈.

2.2.2 MESH保護(hù)網(wǎng)

在SDH網(wǎng)絡(luò)中，無論是什么業(yè)務(wù)，永遠(yuǎn)有一半時隙是拿出來做保護(hù)的，帶寬利用率低、差異化服務(wù)能力差.ASON增加了業(yè)務(wù)自動恢復(fù)功能，其備用路由可以相互共享，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源.隨著鄭煤集團(tuán)業(yè)務(wù)的發(fā)展及通信網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，傳輸網(wǎng)絡(luò)將會邁向一個新的發(fā)展方向，如網(wǎng)孔型傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MESH傳輸網(wǎng).由于當(dāng)前線路資源緊張，本項(xiàng)目尚未完全部署應(yīng)用.MESH網(wǎng)的性能高于二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，在2～3個方向斷纖的情況下依然可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的傳送.當(dāng)然,安全性能的提高和付出的成本代價是密不可分的，即恢復(fù)的路徑越多，相應(yīng)的光方向數(shù)增加越多,不一定非要網(wǎng)元全部相互連接.

在ASON 中，共享風(fēng)險鏈路組是一個非常重要的參數(shù)，包括共享的物理節(jié)點(diǎn)、端口、光纜路由等信息，是影響ASON的保護(hù)和恢復(fù)算法最重要的依據(jù)，需要在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中持續(xù)優(yōu)化配置.ASON技術(shù)不僅可以應(yīng)用在SDH網(wǎng)絡(luò)中，還可以應(yīng)用在今后的OTN及PTN中.

完善的MESH網(wǎng)可以提供不同類型的業(yè)務(wù)保護(hù)方式，只要網(wǎng)絡(luò)存在可用帶寬，就能夠提供始終如一的1+1保護(hù),切換后的路徑能實(shí)時顯示在網(wǎng)管中，方便管理和維護(hù).在煤炭信息化和工業(yè)化深度融合的時代，安全生產(chǎn)監(jiān)控、財務(wù)資產(chǎn)、醫(yī)保、OA、語音交換、供應(yīng)銷售及冗災(zāi)備份等重要業(yè)務(wù)的不間斷保護(hù)需求不斷增加，只要有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳送即可選用對應(yīng)的保護(hù)方式.

2.2.3 光纖選型及色散補(bǔ)償

在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，色散主要是指集中的光能用光纖傳輸時，在光纖輸出端發(fā)生能量分散，導(dǎo)致傳輸信號畸變.色散和衰減是系統(tǒng)設(shè)計中的光中繼段受限距離的兩個重要參數(shù),決定色散受限距離的關(guān)鍵因素是光纖色散系數(shù)和光源啁啾系數(shù).對于622 M的系統(tǒng)，一般不考慮色散受限問題，而對于2.5 G以上速率的系統(tǒng)，則要對色散進(jìn)行精確設(shè)計，根據(jù)工程實(shí)際情況，采用滿足工程色散要求的系統(tǒng)光發(fā)送、光接收模塊以及色散補(bǔ)償單元.利用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖進(jìn)行速率在10 Gbit/s及其以上信號的長途傳輸時，必須采用色散補(bǔ)償措施進(jìn)行色散補(bǔ)償，并需引入更多的摻鉺光纖放大器來補(bǔ)償引入色散補(bǔ)償所產(chǎn)生的損耗[3].

系統(tǒng)傳輸距離與光纖的色散系數(shù)成反比.G.652光纖在1 550 nm波長的色散系數(shù)為18 ps/(nm·km)，在傳輸10 G的TDM和WDM系統(tǒng)時，為增加中繼距離，需要進(jìn)行光纖色散補(bǔ)償，而G.655光纖在1 530～1 550 nm波長的色散系數(shù)為1～6 ps/(nm·km),無須采取色散補(bǔ)償措施[4].采用G.652光纖時，通過在傳輸線路上每隔一定距離插入色散補(bǔ)償模塊的方式,可以控制線路總色散對于傳輸距離小于1 000 km的應(yīng)用場合是有效的.采用短段色散補(bǔ)償光纖或器件的方法是目前應(yīng)用較多的一種有效方法.

光纜的使用壽命長達(dá)25～30年.光纖選擇除了是價格問題，更是一個技術(shù)問題.為了便于日后維護(hù)，光纜不宜混合多種類型的光纖.當(dāng)實(shí)踐中混用時，應(yīng)分別從截止波長、熔接或接續(xù)損耗、色散、衰減系數(shù)等參數(shù)的兼容性方面考慮[5].對于鄭煤集團(tuán)骨干傳輸網(wǎng)，新敷設(shè)的城域網(wǎng)可選用G.655及G.652D；部分接入網(wǎng)仍可采用G.652B,光纜型號按照YD/T 908—2000《光纜型號命名方法》挑選.

G.652光纖是1 310 nm波長性能最佳的單模光纖，其零色散點(diǎn)位于1 310 nm窗口，而最小衰減位于1 550 nm窗口.因1 550 nm窗口摻鉺光纖放大器的實(shí)用化，密集波分DWDM系統(tǒng)必須工作在1 550 nm窗口，1 550 nm窗口已經(jīng)成為G.652光纖的主要工作窗口.在70 km以下的傳輸系統(tǒng)中使用G.652光纖，色散對系統(tǒng)指標(biāo)的影響還不是十分突出，而在長距離傳輸中，其色散的累積效應(yīng)嚴(yán)重影響信號的傳輸質(zhì)量[6]，2.5 Gb/s以上速率色散受限距離估算為66 km.方案規(guī)劃中，所有OSN3500設(shè)備的10 G光板配置均要考慮實(shí)際傳送距離問題.將鄭煤現(xiàn)有的光纜資源進(jìn)行排查，對衰耗比較大的光纜進(jìn)行優(yōu)化.對G.652光纖路段，當(dāng)實(shí)際傳輸距離超過色散受限距離時，必須增加色散補(bǔ)償模塊，同時計算是否需要采取光功率放大措施.在將每個色散補(bǔ)償模塊的后向光纖長度調(diào)整到超過其補(bǔ)償?shù)拈L度后，整個鏈路可得到比較滿意的指標(biāo).本項(xiàng)目增加了4塊單路色散補(bǔ)償板和4塊光功率及前置放大板，分別安裝在規(guī)劃地點(diǎn).

3 項(xiàng)目風(fēng)險防控

為了防控項(xiàng)目的風(fēng)險，項(xiàng)目組對實(shí)施條件做了多次評估，并邀請專家對該項(xiàng)目做了可行性研究，成立了專門的項(xiàng)目組，在集團(tuán)公司規(guī)劃發(fā)展部、機(jī)電運(yùn)輸部、招標(biāo)辦、煤電公司總部、省信息辦等部門的監(jiān)督指導(dǎo)下，嚴(yán)格項(xiàng)目管理，按照內(nèi)控規(guī)定程序申請計劃、立項(xiàng)、招議標(biāo)、采購、施工、驗(yàn)收、評估和培訓(xùn).

實(shí)施該項(xiàng)目的關(guān)鍵因素之一是高質(zhì)量的光纜線路資源要足夠.在自我線路資源不足成環(huán)的情況下，為了保證環(huán)網(wǎng)成功，項(xiàng)目組多次與運(yùn)營商談判，優(yōu)化線路路由設(shè)計，用一部分裸光纖組成環(huán)網(wǎng).計劃以后再逐步敷設(shè)專網(wǎng)光纜，從根本上解決問題.

為了保證網(wǎng)絡(luò)升級改造后的效果，印發(fā)了《鄭煤集團(tuán)信息化網(wǎng)絡(luò)管理辦法》、《鄭煤集團(tuán)公司信息化建設(shè)項(xiàng)目管理規(guī)定》，從制度層面要求規(guī)范信息化網(wǎng)絡(luò)的融合，堅決避免造成新的“信息孤島”.

4 項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用的效果

鄭煤集團(tuán)信息化網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，要想真正達(dá)到環(huán)網(wǎng)融合傳輸平臺的應(yīng)用效果，必須堅持不懈持續(xù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，如各礦信息化直接接入鄭州；各礦語音業(yè)務(wù)使用以太網(wǎng)，匯集到鄭州和礦區(qū)并使用光口；各礦辦公上網(wǎng)根據(jù)情況接入鄭州和礦區(qū)；各礦寬帶接入礦區(qū)需要認(rèn)證；新擴(kuò)容互聯(lián)網(wǎng)出口在鄭州接入，通過環(huán)網(wǎng)接入礦區(qū)；各礦傳輸端口統(tǒng)一規(guī)劃，使用順序一致等.2010年下半年，先行在原有傳輸設(shè)備的基礎(chǔ)上組建了環(huán)網(wǎng)，然后分批采購新設(shè)備替換組網(wǎng)，2011年底順利完成了整個10 G環(huán)網(wǎng)項(xiàng)目并通過了集團(tuán)公司的驗(yàn)收，2012年9月順利通過了省級專家組驗(yàn)收，竣工后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示.

目前，鄭煤集團(tuán)絕大多數(shù)的信息化系統(tǒng)已經(jīng)融合傳輸并實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)保護(hù)，極大地降低了調(diào)度值班人員對信息化網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)強(qiáng)度，提高了煤礦安全監(jiān)控信息的實(shí)時傳送效率，方便了各信息化子系統(tǒng)在集團(tuán)總部數(shù)據(jù)中心的集中部署和二級單位的分布式應(yīng)用，避免了低水平的重復(fù)建設(shè).

圖2 竣工后的效果圖

5 結(jié)束語

礦井自動化和管理信息化網(wǎng)絡(luò)融合平臺及軟件應(yīng)用平臺建設(shè)研究是煤炭信息化發(fā)展的迫切需求，也是專網(wǎng)企業(yè)“三網(wǎng)融合”的一個重要平臺，在專網(wǎng)企業(yè)具有重要的推廣價值.

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