魏 勇,張合明,張敬娜,戴雪嬌,張正文

(1.國網(wǎng)河北省電力公司信息通信分公司 石家莊 050021;2河北省電力勘測設(shè)計研究院,石家莊 050031)

SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸時延分析與計算

魏 勇1,張合明1,張敬娜2,戴雪嬌2,張正文1

(1.國網(wǎng)河北省電力公司信息通信分公司 石家莊 050021;2河北省電力勘測設(shè)計研究院,石家莊 050031)

結(jié)合我國電力系統(tǒng)目前主要采用2 Mbit/s數(shù)字通道作為輸電線路的復(fù)用保護(hù)方式,分析影響SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸時延的因素,并通過計算2 Mbit/s復(fù)用繼電保護(hù)通道傳輸時延的兩種方法獲得準(zhǔn)確的傳輸時延數(shù)據(jù),檢驗(yàn)工程設(shè)計階段保護(hù)通道組織滿足線路繼電保護(hù)時延要求。

SDH;2 Mbit/s通道;繼電保護(hù);傳輸時延

1 概述

隨著通信技術(shù)和線路繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展,輸電線路繼電保護(hù)通道方式經(jīng)歷了從載波到微波,再到光纖通道的發(fā)展變化。由于光纖通信技術(shù)有著其它通信方式無法比擬的穩(wěn)定、可靠、抗干擾強(qiáng)、信息量大、整定維護(hù)簡便的優(yōu)勢,逐漸成為首選的保護(hù)通道方式。

光纖保護(hù)通道方式有2種,一種為專用光纖方式,信號沒有經(jīng)過轉(zhuǎn)換,傳輸過程相對直接,但是浪費(fèi)纖芯資源,且傳輸距離較短。另一種為復(fù)用方式,利用SDH光纖通信電路的2 Mbit/s或64 Kbit/s數(shù)字通道傳輸保護(hù)信號,具有傳輸距離遠(yuǎn)、節(jié)省光纖資源等優(yōu)點(diǎn)。最初,光纖復(fù)用保護(hù)采用64 Kbit/s數(shù)字通道,保護(hù)裝置按照64 Kbit/s速率編碼,配置保護(hù)專業(yè)PCM終端設(shè)備,這種保護(hù)方式中間環(huán)節(jié)過多,傳輸時延大,通道的故障概率較大,設(shè)備費(fèi)用也較高。而采用2 Mbit/s數(shù)字通道方式,傳送的信息量大,不需要經(jīng)過PCM轉(zhuǎn)接,運(yùn)行可靠,設(shè)備費(fèi)用較低。目前復(fù)用保護(hù)通道主要采用2 Mbit/s數(shù)字通道。

線路繼電保護(hù)對通道傳輸時延有嚴(yán)格的要求,如果不能滿足就可能影響到保護(hù)設(shè)備的正確判斷和動作。在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用于繼電保護(hù)的光纖通信通道單向時延不大于10 ms[1],通常在實(shí)際工程中對通道時延要求更為嚴(yán)格。因此在工程可研和初步設(shè)計階段組織線路繼電保護(hù)通道時,應(yīng)對傳輸距離較長、中間站點(diǎn)較多的復(fù)用通道進(jìn)行傳輸時延計算,以避免因通道時延不滿足要求造成工程方案不合理。

2 通道傳輸時延分析

SDH光纖通信系統(tǒng)造成傳輸時延的因素包括兩方面,一是光信號在光纖中的傳輸時延,二是信號在SDH設(shè)備處理過程中產(chǎn)生的時延。

2.1 光纖傳輸時延

光波信號在一定的傳輸介質(zhì)中傳播速度是有限的,主要取決于介質(zhì)的折射率。介質(zhì)的折射率表示介質(zhì)的傳光能力,某一介質(zhì)的折射率n等于光在真空中的傳播速度c與在該介質(zhì)中的傳播速度v之比,即n=c/v。由于光波信號在介質(zhì)中的傳輸時延t等于光在介質(zhì)中的傳輸距離l與在介質(zhì)中的傳輸速度v之比,由此可得出光波信號在光纖中的傳輸時延To的計算公式:

式中:c為真空中的光速(3×105km/s);l為傳輸距離,km;n為光纖折射率,目前廣泛應(yīng)用的G.652光纖折射率約為1.47。由此可計算出光信號在光纖中的傳輸時延約為4.9μs,在工程應(yīng)用中一般按5μs估算。

2.2 設(shè)備傳輸時延

信號在通信網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中,除了傳輸系統(tǒng)會產(chǎn)生時延外,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(數(shù)字交換機(jī)和數(shù)字交叉連接設(shè)備)可能有緩沖器、時隙交換單元和其它數(shù)字處理設(shè)備,這些設(shè)備均會產(chǎn)生傳輸時延。此外,PCM設(shè)備、復(fù)用器和復(fù)用轉(zhuǎn)換器也會產(chǎn)生不同程度的時延。在這里主要探討輸電線路繼電保護(hù)信息利用SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸?shù)脑O(shè)備時延,即SDH光傳輸設(shè)備時延。

SDH設(shè)備是由不同功能模塊組成的,當(dāng)信號經(jīng)過設(shè)備中不同功能模塊時,均會有時延產(chǎn)生。信號經(jīng)過SDH設(shè)備的總時延與固定填充處理、連接處理、定位以及映射和去映射處理等因素有關(guān)[3]。

根據(jù)信號在SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道的傳輸過程,可將設(shè)備時延分為3種:支路-群路時延,群路-群路時延,群路-支路時延。以圖1所示2 Mbit/s繼電保護(hù)通道為例,在保護(hù)通道一端的A變電站,繼電保護(hù)信號由2 Mbit/s支路信號復(fù)用到STM-N群路信號,所產(chǎn)生設(shè)備時延為支路-群路時延;在位于保護(hù)通道中間部位的B、C變電站,繼電保護(hù)信號經(jīng)SDH設(shè)備群路端口直接通過兩站,所產(chǎn)生設(shè)備時延為群路-群路時延;在保護(hù)通道另一端的D變電站繼電保護(hù)信號從STM-N群路信號解復(fù)用到2 Mbit/s支路信號,所產(chǎn)生設(shè)備時延為群路-支路時延。

圖1 采用復(fù)用方式的繼電保護(hù)通道連接示意

設(shè)備時延是SDH設(shè)備一項(xiàng)重要性能指標(biāo),不同廠家、不同型號的SDH設(shè)備,其時延可能有所不同。表1中列出了某進(jìn)口設(shè)備廠家提供的傳輸時延數(shù)據(jù)作為參考。此外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)也對SDH設(shè)備傳輸時延指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定,歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會ETSI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,SDH設(shè)備群路-群路時延不大于60μs,支路-群路/群路-支路時延均不大于110μs[4]。我國郵電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定SDH數(shù)字交叉連接設(shè)備對VC-12的最大轉(zhuǎn)接時延不大于125μs,對VC-4的時延不大于50μs[5]。

表1 SDH設(shè)備傳輸時延μs

在表1數(shù)據(jù)中,2 Mbit/s數(shù)字信號從SDH設(shè)備2M支路到STM-N群路傳輸時延46μs,從群路STM-N到2M支路輸出的傳輸時延為89μs,群路到群路的傳輸時延為39μs,群路-群路的傳輸時延最小,支路-群路的傳輸時延較大,群路-支路的傳輸時延最大。表中設(shè)備傳輸時延指標(biāo)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時延范圍內(nèi)。通過上述分析也說明在利用SDH光纖通信系統(tǒng)組織線路保護(hù)通道時,應(yīng)盡量避免利用支路端口進(jìn)行通道轉(zhuǎn)接,以減小設(shè)備傳輸時延。

3 通道傳輸時延計算

SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道時延T為構(gòu)成傳輸通道的SDH設(shè)備以及光纜傳輸時延之和,可按以下公式計算。

式中:TSDH為SDH設(shè)備支路到群路和群路到支路的復(fù)用、解復(fù)用時延;N為中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備總數(shù);Ti為中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備時延;To為光纖時延。

如果采用已建SDH光纖通信系統(tǒng)組織2 Mbit/s通道,通道時延應(yīng)根據(jù)設(shè)備廠家提供的設(shè)備時延數(shù)據(jù)計算,以獲得較為準(zhǔn)確的通道傳輸時延。如果利用新建SDH光纖通信系統(tǒng)組織2 Mbit/s保護(hù)通道,在工程可研和初步設(shè)計階段尚未確定設(shè)備廠家及型號,則通道時延可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行估算。

下面以圖1所示保護(hù)通道為例計算A、D兩變電站間的2 Mbit/s繼電保護(hù)通道傳輸時延。為方便計算,假定相鄰變電站間光纜長度均為80 km,通道傳輸時延T計算如下:

a.計算方法1,采用已建SDH光纖通信系統(tǒng)組織2 Mbit/s通道,應(yīng)根據(jù)廠家提供設(shè)備傳輸時延數(shù)據(jù)計算(這里按表1所列數(shù)據(jù)計算)。

b.計算方法2,當(dāng)尚未確定設(shè)備廠家時,可按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定估算,這里以ETSI標(biāo)準(zhǔn)為例計算。

由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)備傳輸時延值均為最壞值,因此采用方法二計算的通道傳輸時延大于方法1。建議僅在SDH設(shè)備廠家尚未確定時采用計算方法2。

4 結(jié)束語

通過SDH光纖通信系統(tǒng)2 Mbit/s通道傳輸時延分析與計算,可以在電網(wǎng)工程建設(shè)的可研及初步設(shè)計階段獲得較為準(zhǔn)確的2 Mbit/s復(fù)用繼電保護(hù)通道傳輸時延數(shù)據(jù),為檢驗(yàn)所組織的保護(hù)傳輸通道是否滿足線路繼電保護(hù)時延要求提供依據(jù),確保保護(hù)通道組織方案合理、可行。此外,當(dāng)所組織的2 Mbit/s傳輸通道需要在不同SDH系統(tǒng)間進(jìn)行轉(zhuǎn)接時,為了降低設(shè)備傳輸時延,應(yīng)盡量避免通過2 Mbit/s支路接口轉(zhuǎn)接,建議優(yōu)先采用群路光接口轉(zhuǎn)接,以降低總的通道傳輸時延。

[1] DL/T 364-2010,光纖通道傳輸保護(hù)信息通用技術(shù)條件[S].

[2] 王加強(qiáng),岳新全,李 勇.光纖通信工程[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2002.

[3] 孫學(xué)康,毛京麗.SDH技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社, 2002.

[4] ETSI DTR/TM-03031 Considerations on transmission delay and transmission delay values for components on connections supporting speech communication over evolving digital networks[S].

[5] YD/T 974-1998,SDH數(shù)字交叉連接設(shè)備(SDXC)技術(shù)要求和測試方法[S].

本文責(zé)任編輯:丁 力

Analysis and Calculation on 2 Mbit/s Channel Transmission Delay of SDH Optical Fiber Communication Systems

Wei Yong1,Zhang Heming1,Zhang Jingna2,Dai Xuejiao2,Zhang Zhengwen1

(1.State Grid Hebei Electric Power Enformation Telecomunication Branch,Shijiazhuang 050021,China; 2.Heibei Electric Power Design Research Institute,Shijiazhuang 050031,China)

2 Mbit/s channel is the main way of multiplex protection for transmission line in our electric power system.In order to ensure the reliable operation of line protection,one-way delay of optical fiber communication channel is fixed strictly in electric power industry standard.This paper analyzes the factors to influence the transmission delay of SDH optical fiber communication system 2Mbit/s channel,and calculates the transmission delay by two methods,which could obtain more accurate transmission delay data of multiplex protection,and examine whether the protection channel design meets the requirements of relay protection delay is in design stag.

SDH;2 Mbit/s channel;relay protection;transmission delay

TN929

:B

:10019898(2017)01003302

魏 勇(1975-),男,高級工程師,主要從事電力通信系統(tǒng)工程建設(shè)工作。