電力通信SDH光傳輸網(wǎng)仿真及規(guī)劃應(yīng)用

電力通信SDH光傳輸網(wǎng)仿真及規(guī)劃應(yīng)用

Summary：電力通信光傳輸網(wǎng)由四級骨干傳輸網(wǎng)分級構(gòu)成，每級設(shè)有若干同步數(shù)字體系(SDH)平面和光傳送網(wǎng)(OTN)平面，部分區(qū)域設(shè)有分組傳送網(wǎng)(PacketPTN)平面。電力通信專網(wǎng)是區(qū)別于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立系統(tǒng)，承擔(dān)著安穩(wěn)控制、繼電保護(hù)和調(diào)度自動(dòng)化等電力通信關(guān)鍵業(yè)務(wù)。Keys：電力通信SDH；光傳輸網(wǎng)仿真；規(guī)劃應(yīng)用；目前公網(wǎng)規(guī)劃仿真軟件工具或側(cè)重于提供網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)的工程設(shè)計(jì)模擬、網(wǎng)絡(luò)容量分析及成本代價(jià)計(jì)算，或僅適用于自身特定網(wǎng)絡(luò)場景，難以匹配電力通信業(yè)務(wù)的高可靠傳輸需求；而現(xiàn)有面向電力通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)路由規(guī)劃算法研究角度則較為單一，缺乏對風(fēng)險(xiǎn)均衡、負(fù)載均衡、電網(wǎng)管理政策等因素的綜合考慮。一、電力通信SDHSDH是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)。SDH傳輸業(yè)務(wù)信號時(shí)各種業(yè)務(wù)信號要進(jìn)入SDH的幀都要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用三個(gè)步驟:映射是將各種速率的信號先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器,再加入通道開銷形成虛容器的過程,幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移;定位即是將幀偏移信息收進(jìn)支路單元或管理單元的過程,它通過支路單元指針或管理單元指針的功能來實(shí)現(xiàn);復(fù)用則是將多個(gè)低價(jià)通道層信號通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入高價(jià)通道或?qū)⒍鄠€(gè)高價(jià)通道層信號通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入復(fù)用層的過程。其中段開銷區(qū)主要用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)及指配以保證信息能夠正常靈活地傳送,它又分為再生段開銷和復(fù)用段開銷;凈負(fù)荷區(qū)用于存放真正用于信息業(yè)務(wù)的比特和少量的用于通道維護(hù)管理的通道開銷字節(jié);管理單元指針用來指示凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)的信息首字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置以便接收時(shí)能正確分離凈負(fù)荷。二、電力通信SDH光傳輸網(wǎng)仿真

目前針對電力通信光傳輸網(wǎng)絡(luò)建模與仿真方法的研究可分為以下兩類：(1)對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)仿真軟件工具進(jìn)行二次開發(fā)，添加電力通信光傳輸網(wǎng)絡(luò)相關(guān)模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)中業(yè)務(wù)／流量傳輸行為的仿真；(2)對網(wǎng)絡(luò)中資源進(jìn)行概括和抽象，構(gòu)建電力通信光傳輸網(wǎng)絡(luò)資源模型，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源分配、管理和倒換的仿真。下面將分別展開進(jìn)行討論。(1)對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)仿真軟件工具進(jìn)行二次開發(fā)，添加電力通信光傳輸網(wǎng)絡(luò)相關(guān)模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)／流量傳輸行為的仿真?；赟SF框架的開源網(wǎng)絡(luò)仿真工具，用于在IP數(shù)據(jù)包級別上對網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議進(jìn)行建模與仿真。0PNET將仿真模型分為網(wǎng)絡(luò)模型、節(jié)點(diǎn)模型和過程模型三個(gè)層次，其基于包的建模機(jī)制為研究網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議提供了強(qiáng)大的仿真能力。是基于離散事件仿真的開源計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境，側(cè)重于TCP／IP網(wǎng)絡(luò)中各層協(xié)議的仿真以及數(shù)據(jù)包的跟蹤分析是面向?qū)ο蟮哪K化離散事件網(wǎng)絡(luò)仿真框架，注重對有線、無線以及排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，并適用于多處理器和其他分布式硬件系統(tǒng)同樣側(cè)重于TCP／IP網(wǎng)絡(luò)中各層協(xié)議的仿真，除此之外，在OPNET的基礎(chǔ)上建立SDH／MSTP設(shè)備模型、控制站網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模型和執(zhí)行站網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模型，實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模電力通信SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)的仿真測試功能，但其忽略了對網(wǎng)絡(luò)故障及保護(hù)倒換的仿真。(2)對網(wǎng)絡(luò)中資源進(jìn)行概括和抽象，構(gòu)建電力通信光傳輸網(wǎng)絡(luò)資源模型，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源分配、管理和倒換的仿真。建立網(wǎng)絡(luò)資源模型，實(shí)現(xiàn)面向電力通信SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)的自愈仿真系統(tǒng)，支持配置管理SDH環(huán)網(wǎng)所需的網(wǎng)絡(luò)資源以及模擬保護(hù)倒換等自愈行為。但其未考慮SDH網(wǎng)絡(luò)的線性保護(hù)，且仿真粒度僅為網(wǎng)絡(luò)級，即僅對業(yè)務(wù)、電路和SDH設(shè)備進(jìn)行倒換，忽略了對時(shí)隙資源進(jìn)行相應(yīng)的切換。電力通信光傳輸網(wǎng)中業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑抽象為時(shí)延和誤碼具有微小波動(dòng)的鏈路模型，將故障后的自愈保護(hù)抽象為對該鏈路模型的切換，并實(shí)現(xiàn)了電力通信SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)二纖雙向通道保護(hù)和復(fù)用段保護(hù)策略，但其忽略了二纖單向通道保護(hù)環(huán)，且由于抽象程度較高，同樣未考慮時(shí)隙資源的管理。三、電力通信SDH光傳輸網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)用1.電力輸電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，決定了電力通信網(wǎng)分級、分層、分區(qū)的傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。國調(diào)中心至各大區(qū)(省)調(diào)度中心的電力通信為一級傳輸網(wǎng)，大區(qū)調(diào)度中心至各省級調(diào)度中心的電力通信為二級傳輸網(wǎng)，省級調(diào)度中心至各地區(qū)級調(diào)度中心的電力通信為三級傳輸網(wǎng)，地區(qū)級調(diào)度中心至各縣級調(diào)度所的電力通信為四級傳輸網(wǎng)、各縣級調(diào)度通信網(wǎng)便是電力通信的五級傳輸網(wǎng)。電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)流向由于其特定的管理方式,是從低向高級(縣→地區(qū)→省)、本地區(qū)、縣內(nèi)通信較多,而縣與縣、地區(qū)與地區(qū)通信相對較少，因此網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、容量也必須符合這一要求，在實(shí)際建設(shè)過程中，還需要根據(jù)實(shí)際情況，考慮網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和管理的復(fù)雜度，確定網(wǎng)絡(luò)的層次架構(gòu)。配置一套SDH用戶接入設(shè)備(或交叉連接的復(fù)接設(shè)備)，將各地區(qū)通信網(wǎng)至省調(diào)及上級調(diào)度的主通道業(yè)務(wù)信號進(jìn)行分叉/復(fù)接,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)重組；區(qū)調(diào)配置一套SDH用戶接入設(shè)備(或交叉連接的復(fù)接設(shè)備),將各縣通信網(wǎng)、發(fā)電廠至區(qū)調(diào)、省調(diào)的主通道配置一套SDH用戶接入設(shè)備(或交叉連接的復(fù)接設(shè)備)，將各變電所、發(fā)電廠至區(qū)調(diào)、省調(diào)的主通道業(yè)務(wù)信號進(jìn)行分叉/復(fù)接,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)重組。SDH用戶接入設(shè)備,其基本(平臺)是一套高性能的STM-1SDH傳輸設(shè)備,多臺SDH用戶接入設(shè)備能夠組成STM-1的SDH網(wǎng),并能夠接入到STM-4或STM-16的網(wǎng)絡(luò)中組成SDH子網(wǎng)。SDH傳輸與復(fù)用部分應(yīng)符合ITU建議。2.電力通信SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路由規(guī)劃與仿真原型系統(tǒng)能夠協(xié)助運(yùn)維管理人員進(jìn)行靜態(tài)業(yè)務(wù)路由規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)資源分配管理和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)／負(fù)載分析，在提升業(yè)務(wù)安排效率的同時(shí)降低通道校核難度；通過模擬網(wǎng)絡(luò)故障及保護(hù)倒換，能夠?yàn)榉词鹿恃菥毺峁┛尚械氖侄?，并協(xié)助進(jìn)行檢修計(jì)劃的編排，對于故障后影響較大的設(shè)備節(jié)點(diǎn)和光纖，應(yīng)予以優(yōu)先檢修?？紤]將來的業(yè)務(wù)擴(kuò)展，根據(jù)業(yè)務(wù)需要分配帶寬顆粒，在傳輸系統(tǒng)中，一次變分配4個(gè)左右2M，二次變分配3個(gè)2M，局間提供分組交換所需2M。綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)設(shè)備滿足如下需求：2/4線音頻專線接入、Z接口延伸業(yè)務(wù)、熱線電話(直通電話)、POTS普通電話接入、繼電保護(hù)DDN專線業(yè)務(wù)(2M透明傳輸、N

4k以及各種子速率)、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)。如華為HONET綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)設(shè)備。SDH的特點(diǎn)是其光環(huán)自愈功能。在光纖被切割等故障發(fā)生時(shí)仍能在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)通信,這在保證整個(gè)通信系統(tǒng)的可靠性方面起重要作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中需要結(jié)合節(jié)點(diǎn)的分布，根據(jù)不同的保護(hù)方式主要有兩種不同的網(wǎng)絡(luò)配置方案：(1)SNCP(子網(wǎng)連接保護(hù))較適應(yīng)于網(wǎng)孔型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。(2)自愈環(huán)保護(hù)適應(yīng)于環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通信容量較大,結(jié)構(gòu)簡單的大型網(wǎng)絡(luò)更為適用。對于電力通信網(wǎng)通信容量較小，分支較多更為適用。該配置方案可靠性強(qiáng)、投資小，公共點(diǎn)僅需1套設(shè)備，時(shí)延短。以某地區(qū)電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化項(xiàng)目為例，由于該電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)涉及的各個(gè)站點(diǎn)之間距離相隔較遠(yuǎn)，如果對光纜采取重新鋪設(shè)的施工方案難度較大，所以根據(jù)電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)所處地區(qū)業(yè)務(wù)類型較為集中的特點(diǎn)，最終決定對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級和優(yōu)化。具體操作如下:在原有的STM-1網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上重新建立一個(gè)STM-4的電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò);新建成的STM-4電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)仍舊延用原有的單向通道保護(hù)環(huán)，以此來實(shí)現(xiàn)STM-1網(wǎng)絡(luò)與STM-4網(wǎng)絡(luò)并網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)。電力通信SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)作為國家電網(wǎng)公司省際、省級骨干通信網(wǎng)的重要組成部分，承載了繼電保護(hù)、安穩(wěn)控制和調(diào)度自動(dòng)化等電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)，對保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。開發(fā)適用于電力通信SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)路由規(guī)劃與仿