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摘 要：随着智能电网的发展，未来电力系统通信业务将转向大颗粒IP业务，业务传输所需的带宽将迅速增长，针对电力系统通信业务对光通信网络的新要求，SDH技术的引入成为必然。本文主要介绍SDH技术的基本原理以及其在电力系统通信中的应用。
【关键词】：SDH 电力系统 同步数字体系
随着现代通信的不断发展，要求传送的信息不仅是话音，还有文字、数据、图像、视频等。加之数字通信和计算机技术的发展，人们希望现在信息传输网络能快速、经济、有效地提供各种电路和业务。在上世纪70-80年代陆续出现的网络技术，由于其业务的单调性、扩展的复杂性、带宽的局限性，仅在原有框架内修改或完善已无济于事。SDH应用在接入网中，可以将该技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用，标准化的光接口，强大的网管能力，灵活的网络拓补能力和高可靠性所带来的好处，将在接入网的建设发展中长期受益。
1 SDH技术简介
该技术是一种光纤传输体制，它以同步传送模块（STM-1，155Mbit/s）为基本概念，其模块由信息净负荷（payload）、段开销（SOH）、管理单元指针（AU）构成，其突出特点是利用虚容器方式兼容各种PDH体系。SDH传输网具有智能化的路由配置能力、上下电路方便、维护监控管理能力强、光接口标准统一等优点。SDH的技术特点主要有：
（1）SDH传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的PDH完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性；
（2）SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了DXC，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性；
（3）由于采用了较先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因SDH帧结构中安排了信号的5％开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用；
（4）由于SDH有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监、运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化；
（5）SDH有传输和交换的性能，它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种拓扑结构的网络，十分灵活；
（6）SDH并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但SDH用于传输高数据率则需用光纤。这一特点表明，SDH既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的各级电信网，国家与省级有线电视干线网就是采用SDH，而且它也便于与光纤电缆混合网（HFC）相兼容。
（7）从OSI模型的观点来看，SDH属于其最底层的物理层，并未对其高层有严格的限制，便于在SDH上采用各种网络技术，支持ATM或IP传输；
（8）SDH是严格同步的，从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，且便于复用和调整；
（9）标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容，降低了联网成本。
2 SDH的传输原理
SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（Synchronous Transport，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM－1，四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个STM－4同步复用构成STM－16；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TUPTR）或管理单元指针（AUPTR）的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道层或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。
3 SHD技术在电力系统通信中的应用
3.1网络架构设计
电力输电网的网架结构，决定了电力通信网分级、分层、分区的传输网络拓补结构。国调中心至各大区调度中心的电力通信为一级传输网，大区调度中心至各省级调度中心的电力通信为二级传输网，省级调度中心至各地区级调度中心的为三级传输网，地区级调度中心至各县级调度所为四级传输网，各县级调度网就是五级电力传输网了，电力系统通信网的业务流向比较特殊，是从低级向高级的流向，因此网络的结构、容量也必须符合这一要求，在实际建设过程中，还需要根据实际情况，考虑网络建设和管理的复杂度，确定网络的层次架构。
3.2SDH用户接入设备的布置
省级调度中心配置一套SDH用户接入设备，将各地区通信网至省调及上级调度的主通道业务信号进行分叉/复接，实现业务重组：地区级调度中心配置一套SDH用户接入设备，将各变电所、发电厂至地区调、省调的主通道业务信号进行分叉/复接，实现业务重组。SDH用户接入设备，其基本平台是一套高性能的STM―1SDH传输设备，多台SDH用户接入设备能够组成STM―1的SDH网，也能够接入到STM―4或STM―16的网络中组成SDH子网，SDH传输与复用部分应符合ITU建议G.782，G.707，G.826，G.813。
3.3业务实现过程
考虑将来的业务扩展，根据业务需要分配带宽颗粒，在传输系统中，一次变电所分配4个左右2M，二次变电所分配3个左右2M，局间提供分组交换所需的2M。综合业务接入网设备需满足如下业务需求：2/4线音频专线接入、Z接口延伸业务、热线电话、以太网等。
3.4保护方式的选择分析
SDH的特点是其光环自愈功能，在光纤被切割等故障发生时仍能在很短的时间内恢复通信，这在保证整个通信系统的可靠性方面起了重要作用。在实际设计过程中需要结合节点的分布、格局、不同的保护方式，主要有两种不同的网络配置方案：（1）自愈环保护，较适应于环网结构，对网络通信容量较大，结构简单的大型网络更为实用，（2）SNC（子网连接保护），较适应于网孔型网络结构，对于电力通信网通信容量较小，分支较多更为适用，该配置方案可靠性强，投资小，公共点仅需一套设备，时延短。
4 结束语
SDH已经是一套在电信网中成熟应用的技术，而结合电力系统发展现状、电力系统通信业务特点、系统特征等多个方面的需求，本文阐述了SDH技术的普遍性和应用于电力通信网络区别于其他通信系统的特殊性，为电力基础设施建设提供一些方案参考。
参考文献：
[1]殷小贡，刘涤尘.电力系统通信工程[M].武汉：武汉大学出版社，2000.
[2]肖萍萍.SDH原理与技术[M].北京：北京邮电大学，2006.
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发表于 2020-5-24 15:34:10
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