摘 要：隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，光纖通信技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得以普及應(yīng)用。電力行業(yè)作為國(guó)家能源基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)電力生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)的可靠傳送的要求也越來(lái)越高，要想保障電力的可靠供應(yīng)，提高電力生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)的傳送可靠性，必須建立安全可靠的電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)。文章從概述電力光纖通信組網(wǎng)中的應(yīng)用出發(fā)，探討建立安全可靠電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)具體應(yīng)用，以期為相關(guān)應(yīng)用和具體的實(shí)踐工作提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：安全可靠；電力光纖通信網(wǎng)；自愈；倒換；分插復(fù)用器（ADM）

1 概述

隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，電力信息化的進(jìn)程也隨之不斷加快。在電力網(wǎng)與電力信息網(wǎng)之間存在的互相滲透的關(guān)系越來(lái)越突出。在這個(gè)背景下，電力系統(tǒng)對(duì)于電力通信網(wǎng)提出越來(lái)越高的要求，優(yōu)質(zhì)可靠的通信手段是電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，電力通信為電力系統(tǒng)提供遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)、繼電保護(hù)信號(hào)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)和會(huì)議電話(huà)、電視、管理信息數(shù)據(jù)等，對(duì)通信的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性要求很高。不管是從通信能力還是從通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性、通信質(zhì)量來(lái)說(shuō)，都極具挑戰(zhàn)。

電力通信系統(tǒng)需要以電網(wǎng)為主要信息管理和傳輸平臺(tái)，需要與其保持同步完善以及逐步升級(jí)優(yōu)化。在這個(gè)過(guò)程中，需要切實(shí)將光纖通信置于重要地位。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)是由電力光纖通信網(wǎng)組成的，主要的功能是進(jìn)行電力生產(chǎn)以及管理業(yè)務(wù)的承載，所以在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，需要對(duì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，當(dāng)前電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的光纜有管道光纜、自承式光纜、地線(xiàn)復(fù)合式光纜等。

2 安全可靠的電力光纖通信網(wǎng)的具體構(gòu)成

2.1 SDH自愈環(huán)網(wǎng)的構(gòu)建

當(dāng)前在電力光纖通信網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的是SDH自愈環(huán)網(wǎng)，環(huán)形自愈網(wǎng)（SDH自愈環(huán)）是光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)的一種組網(wǎng)方式。光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)是由SDH網(wǎng)元設(shè)備和光纜線(xiàn)路系統(tǒng)兩部分組成。網(wǎng)元設(shè)備完成對(duì)信息的同步傳輸、復(fù)用和交叉連接等主要功能。網(wǎng)元設(shè)備有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI），簡(jiǎn)化了信號(hào)的互通、傳輸、復(fù)用、交叉連接和交換等過(guò)程；并有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的光接口，能夠在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容性，即允許不同廠(chǎng)家設(shè)備在光路上互通。網(wǎng)元設(shè)備有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱(chēng)為同步傳送模塊（如STM-1、STM-4和STM-16等），并具有塊狀幀結(jié)構(gòu)，允許安排豐富的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)（即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中扣除凈負(fù)荷后的剩余部分）用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和管理（OAM）；允許準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）、同步數(shù)字體系（SDH）和B-ISDN等信號(hào)容納進(jìn)其幀結(jié)構(gòu)中傳輸，因而具有廣泛的適應(yīng)性。

自愈網(wǎng)是基于SDH結(jié)構(gòu)所建立的一種新型網(wǎng)絡(luò)，它與傳統(tǒng)相比，具有控制簡(jiǎn)單、生存性強(qiáng)等突出特點(diǎn)，環(huán)形自愈網(wǎng)是一類(lèi)重要的自愈網(wǎng)，由一串首尾相連的ADM設(shè)備組成，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，可以靈活地重新安排業(yè)務(wù)，恢復(fù)時(shí)間很短。通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，無(wú)需人為干預(yù)，即可在極短的時(shí)間內(nèi)從失效故障中自動(dòng)恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶(hù)感覺(jué)不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障，其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)具備發(fā)現(xiàn)故障并能找到替代傳送路由的能力，在較短時(shí)限內(nèi)重新建立通信。

2.2 SDH網(wǎng)元設(shè)備（ADM）組成

SDH自愈環(huán)網(wǎng)一般是指采用分插復(fù)用器（ADM）組成環(huán)形網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈的一種保護(hù)方式。這是一串首尾相連的ADM環(huán)，每個(gè)基點(diǎn)裝有一個(gè)ADM。所謂ADM就是能夠在高速STM-N光信號(hào)中直接分插各種PDH支路信號(hào)或STM-1信號(hào)的復(fù)用器。

TU：（1-8板位）支路接口單元；LU：（11-14板位）線(xiàn)路接口單元；XC：（9-10板位）交叉連接單元；STG：（15-16板位）同步定時(shí)發(fā)生單元；SCC：（17板位）系統(tǒng)控制與通信單元；OHP：（18板位）開(kāi)銷(xiāo)處理單元。TU：支路單元可按插TDA板（音頻數(shù)據(jù)接入板）；PL1板（16×2M支路電接口板）；PD1板（32×2M支路電接口板）；PL3板（3×34M支路電接口板）；PL4板（1×139M支路電接口板）；PD4板（2×139M支路電接口板）；SLE板（1×155M支路電接口板，622系統(tǒng)用）；SE2板（2×155M支路電接口板，622系統(tǒng)用）；SL1板（1×155M光接口板，622系統(tǒng)用）。

電力生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)中，除二線(xiàn)用戶(hù)電話(huà)、計(jì)量通道以及四線(xiàn)自動(dòng)化等專(zhuān)用通道需經(jīng)接入設(shè)備復(fù)接成2M支路接入PL1或PD1板外，其他業(yè)務(wù)均可從分插復(fù)用器（ADM）設(shè)備的其他支路板接入應(yīng)用，為各種電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)提供可靠的通道傳送。

2.3 SDH自愈環(huán)結(jié)構(gòu)分類(lèi)

SDH自愈環(huán)按結(jié)構(gòu)分類(lèi)，有通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)，按光纖數(shù)量分類(lèi)，有二纖環(huán)和四纖環(huán)，按接收和發(fā)送信號(hào)的傳輸方向和分類(lèi)，有單向環(huán)和雙向環(huán)。

對(duì)于通道保護(hù)環(huán)，它保護(hù)的單位是通道對(duì)（STM-1為VC-12，對(duì)STM-4為VC-12或VC-4，對(duì)STM-16為VC-4），例換與否可以離開(kāi)環(huán)的每一個(gè)通道信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣而言，一般利用告警指示信號(hào)（AIS）來(lái)決定是否應(yīng)進(jìn)行倒換，這種環(huán)屬專(zhuān)用保護(hù)，保護(hù)時(shí)隙為整個(gè)環(huán)專(zhuān)用，在正常情況下保護(hù)段往往也傳業(yè)務(wù)信號(hào)，在電力通信網(wǎng)中這種應(yīng)用最多。

對(duì)于復(fù)用段保護(hù)環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，倒換與否按每一對(duì)節(jié)點(diǎn)間復(fù)用段信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)劣而言，當(dāng)復(fù)用段出故障時(shí)，整個(gè)節(jié)點(diǎn)間的復(fù)用段業(yè)務(wù)信號(hào)都轉(zhuǎn)向保護(hù)段。復(fù)用須保護(hù)環(huán)需要須用自動(dòng)保護(hù)倒換（APS）協(xié)議，從性質(zhì)上來(lái)看，多屬于共享保護(hù)，即保護(hù)時(shí)隙由每一個(gè)復(fù)用段共享，正常情況下保護(hù)段往往是空閑的。復(fù)用段保護(hù)環(huán)也有采用專(zhuān)用保護(hù)方式，但目前用得很少。

2.4 SDH自愈環(huán)結(jié)構(gòu)比較

按照自愈環(huán)的定義可以用多種手段來(lái)實(shí)現(xiàn)自愈環(huán)，各種自愈環(huán)需要考慮下面一些共同的因素：初始成本、要求恢復(fù)的業(yè)務(wù)量的比例、用于恢復(fù)任務(wù)所需的額外容量、業(yè)務(wù)恢復(fù)速度、升級(jí)或增加節(jié)點(diǎn)的靈活性、易于操作運(yùn)行和維護(hù)等等。針對(duì)上述自愈環(huán)結(jié)構(gòu)的特性，特列表1進(jìn)行分析比較：

2.5 SDH設(shè)備環(huán)網(wǎng)要有統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺(tái)

整個(gè)環(huán)具有統(tǒng)一的網(wǎng)管中心，將網(wǎng)管中心設(shè)在局中心站對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)行集中維護(hù)和管理。SBS MN-NES網(wǎng)管以環(huán)內(nèi)的各站提供全面的拓?fù)涔芾?、配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、維護(hù)管理、系統(tǒng)管理、報(bào)表管理和幫助等功能。

3 安全可靠性評(píng)估在電力光纖通信網(wǎng)的具體應(yīng)用

3.1 評(píng)估指標(biāo)的構(gòu)建

對(duì)于電力光纖通信網(wǎng)來(lái)說(shuō)，為了提升通信安全的保證程度，需要保證其符合擬定的安全規(guī)程。無(wú)論是從現(xiàn)存的管理規(guī)程來(lái)看，還是從運(yùn)行過(guò)程中記錄下來(lái)各時(shí)段的情況來(lái)看，整個(gè)過(guò)程中都包含著各種各樣的影響因素。工作人員需要以設(shè)定好的統(tǒng)計(jì)學(xué)機(jī)理為主要依據(jù)，進(jìn)行多指標(biāo)篩選和量化，進(jìn)而開(kāi)展安全可靠性的評(píng)估工作，實(shí)現(xiàn)完備指標(biāo)體系的建立，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)估經(jīng)驗(yàn)的累積，保持適宜性。從具體方面來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行指標(biāo)體系的構(gòu)建過(guò)程中，需要從以下幾個(gè)方面入手。首先，保持指標(biāo)體系的科學(xué)合理。只有能夠涵蓋多層內(nèi)涵、意思清晰明了、目標(biāo)統(tǒng)一的目標(biāo)才能夠被采納，開(kāi)展評(píng)估工作。其次，保持指標(biāo)的全面覆蓋性。要保證所選取的指標(biāo)能夠?qū)νㄐ虐踩c否進(jìn)行一定程度的折射。再次，保證指標(biāo)的明晰以及簡(jiǎn)潔性，爭(zhēng)取能夠簡(jiǎn)明扼要地對(duì)一切網(wǎng)內(nèi)隱患進(jìn)行有效反映。最后，保持獨(dú)立操控性。所選取的指標(biāo)必須能夠根據(jù)設(shè)定好的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，而且對(duì)于需要開(kāi)展起初設(shè)計(jì)重設(shè)工作的情況來(lái)說(shuō)，還需要保證所采取指標(biāo)的信息可搜索性，只有這樣才能夠有效避免指標(biāo)重疊以及交叉現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.2 對(duì)于電力光纖通信網(wǎng)安全可靠性的定性評(píng)估

定性評(píng)估包含的相關(guān)指標(biāo)內(nèi)涵主要有以下幾點(diǎn)。首先，當(dāng)今時(shí)代的通信設(shè)備大多都對(duì)端口到另一端口進(jìn)行相關(guān)的設(shè)定，而這種流程是非常難以進(jìn)行延時(shí)現(xiàn)象的擺脫的。相關(guān)的延時(shí)環(huán)節(jié)主要包括傳媒媒介傳輸?shù)穆窂?、網(wǎng)絡(luò)設(shè)定中包含的節(jié)點(diǎn)設(shè)備以及其他數(shù)字類(lèi)的設(shè)備。除此之外，有些偶然突發(fā)的不可預(yù)見(jiàn)因素也會(huì)導(dǎo)致延時(shí)現(xiàn)象的出現(xiàn)。包含SDH特定型號(hào)的傳輸網(wǎng)絡(luò)常常會(huì)伴隨著多種多樣誤碼現(xiàn)象的發(fā)生，因?yàn)槠渲刑N(yùn)含著眾多能夠?qū)е抡`碼現(xiàn)象出現(xiàn)的色散要素、網(wǎng)絡(luò)同步偏差要素、衰減要素等。從理論上說(shuō)，研究人員很難進(jìn)行誤碼率的精準(zhǔn)測(cè)量和辨析，只有付諸于真正的實(shí)測(cè)行為，才能夠開(kāi)展適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)行為。在現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)中，已經(jīng)進(jìn)行適宜互聯(lián)距離、光纖類(lèi)型的正確、精細(xì)設(shè)定，研究人員需要在對(duì)各個(gè)時(shí)段的誤碼率進(jìn)行調(diào)控的時(shí)候保持慎重的心態(tài)。

其次，在對(duì)某個(gè)電力光纖通信網(wǎng)進(jìn)行安全可靠性評(píng)價(jià)時(shí)，其生存性需要被明確表現(xiàn)出來(lái)。在常規(guī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)遇到眾多不可回避的故障和問(wèn)題。在這些故障和問(wèn)題出現(xiàn)之后，網(wǎng)絡(luò)需要維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)并且對(duì)內(nèi)在的傳輸類(lèi)業(yè)務(wù)進(jìn)行高效、高質(zhì)的承載。在以上運(yùn)行態(tài)勢(shì)的背景下，網(wǎng)絡(luò)必須具備最優(yōu)越的連通性能。以上這種量度對(duì)于隨機(jī)狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)損毀現(xiàn)象以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的顯現(xiàn)都會(huì)產(chǎn)生重要的影響，需要在實(shí)踐中被側(cè)重對(duì)待。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)保護(hù)來(lái)說(shuō)，工作人員需要預(yù)留下設(shè)定完成的業(yè)務(wù)總?cè)萘?，以此為依?jù)進(jìn)行備用范圍內(nèi)傳遞通道的有效增設(shè)。

3.3 電力光纖通信網(wǎng)安全可靠性的定量評(píng)估

首先，關(guān)鍵業(yè)務(wù)的恢復(fù)以及網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)的保護(hù)指標(biāo)。將網(wǎng)絡(luò)制式設(shè)定為SDH，并且將變電站置于外在線(xiàn)路的構(gòu)建中進(jìn)行依托。比如，如果存在某一區(qū)段，其中包含內(nèi)在的四類(lèi)環(huán)網(wǎng)，能夠進(jìn)行區(qū)段內(nèi)部一切變電站的有效覆蓋。那么這種指標(biāo)就與網(wǎng)絡(luò)特有的敏感屬性保持聯(lián)系，可以選用0.9作為主要的系數(shù)。在城鄉(xiāng)區(qū)域內(nèi)部，骨干網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行常態(tài)環(huán)境下一切業(yè)務(wù)的荷載，但是抗毀損屬性卻沒(méi)有達(dá)到最佳的水平。只有進(jìn)行總體規(guī)劃的有效變更，才能夠有效避免或者緩解這種弊病。

其次，進(jìn)行業(yè)務(wù)承載的真實(shí)性能指標(biāo)。從目前來(lái)看，核心環(huán)網(wǎng)所能承載的總負(fù)荷已經(jīng)趨于飽和，沒(méi)有很多剩余。在這種飽和、滿(mǎn)載情況下，日常的傳輸工作不能夠?qū)I(yè)務(wù)的拓展的需求進(jìn)行高效的滿(mǎn)足。在這個(gè)背景下，在主干范圍內(nèi)部的各大省市網(wǎng)絡(luò)都存在擴(kuò)容任務(wù)的艱巨性。采取0.9這個(gè)比值作為變化量以及網(wǎng)絡(luò)敏感系數(shù)，是較為明智的選擇。

再次，光纜路由的可靠性、穩(wěn)定性指標(biāo)。在環(huán)網(wǎng)內(nèi)部包含著豐富多樣的資源，但是路由卻是單一存在的。相比之下，這種傳輸過(guò)程過(guò)于單薄無(wú)力。傳輸介質(zhì)需要保持安全性能，然而光纜路由并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)安全性的滿(mǎn)足。從各種各樣的環(huán)網(wǎng)情況來(lái)看，在設(shè)有的區(qū)段內(nèi)部，相關(guān)的傳輸瓶頸問(wèn)題亟待突破。在遭遇敏感、惡劣氣候時(shí)，光纜本體的安全性也會(huì)受到一定程度上的損害?；谏鲜鲆蛩?，將敏感系數(shù)定為0.8是明智的選擇。

最后，外在運(yùn)行環(huán)境指標(biāo)。惡劣環(huán)境會(huì)對(duì)真實(shí)的冰凍抵抗性能產(chǎn)生消極影響，一旦復(fù)合形態(tài)的通信故障出現(xiàn)，孤島現(xiàn)象很容易發(fā)生。從經(jīng)過(guò)測(cè)算后得出的結(jié)論來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)加權(quán)指數(shù)應(yīng)該定在中等水平，也就是處于中等情況下的安全水準(zhǔn)。但是，考慮到電力光纖通信網(wǎng)中存在的潛在漏洞問(wèn)題，研究人員可以選取0.8作為敏感系數(shù)以及變化率系數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，SDH設(shè)備組網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)已日趨成熟，在安全可靠的前提之下，如何降低成本，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和適用性成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵。對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，首先建環(huán)形保護(hù)結(jié)構(gòu)的地區(qū)，應(yīng)采用單向通道倒換環(huán)，以減少通道分配的復(fù)雜程度。大容量光纖通信網(wǎng)采用STM-4和STM-16自愈環(huán)，小容量的光纖接入網(wǎng)采用改進(jìn)的STM-1自愈環(huán)。在實(shí)際應(yīng)用中不斷完善現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，為電力生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)的可靠傳送提供可靠保障是電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的首要任務(wù)。

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