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浅谈SDH的电力光纤通信及网络的保护浅谈SDH的电力光纤通信及网络的保护在电力光纤通信网中，根据一定电压等级和信号传输 需要配备的SDH光纤网络的速率各有不同，如省级电力网 中220RV及以上等级站点、各级地调和中调之间网络建设, 根据业务的汇聚需求，一般达到2. 5Gbit/s(或10Gbit / s)及以上容量，而110kV及以下等级站点的接入环网则有 622Mbit / s和155Mbit / s等环网之间的互连也要考虑生 存性问题，在此我们提出几种环网互连时可采用的保护方 式1. 1高速网与低速网之间的互连以2. 5Gbit/s网络与622Mbit / s网络相连为例，一 般利用ADM设备有两种互连的方法：1)利用低速的支路接口相连这种相连方式要求2. 5Gbit / s与62 2Mbit / s的AD M设备具有相同粒度的分插 复用能力，如ST M — 1, VC-4等通过利用2. 5Gbi t / s 系统的支路接口与622Mbit / s系统的支路相连，两个环网 之间是相互独立的，此时SDH节点在上下路端口能终结故障，所以实现跨环业务的保护时，两种环网根 据实际应用中业务类型分布和业务结构，既可同时采用通 道保护方式或复用段保护方式，也可以一个环采用通道保 护环，另一个采用复用段保护环。

2）利用2. 5Gbit / s的支路和622Mbi t / s的群路相连 我们可以利用2. 5Gbi t/s系统的ADM设备的支路接口直 接接入622Mbit/s系统，这时两个环形网是通过一个节点 的群路接口和支路接口相连，所以这两个环网相对不独立, 虽然网管在分插复用上的指配变得简单，但是因为低速环 的群路速率为高速环的支路速率，所以要实现跨环保护， 低速环必须采用复用段的保护方式，而高速环可以自由选 择采用通道保护环或者复用段保护环1. 2同速率网之间的互连对于同速率环之间的互连，一般采用低速的支路作为 连接接口，这时两个环网是相对独立的，其跨环业务的保 护既可采用通道保护方式，也可采用复用段保护方式在 SDH环网互连时采用支路接口相连的方法解决跨环保护的问 题，虽然在网络资源上会有一定的浪费，但是网络配置简 单，故障排除快，而环网尽量使用通道保护环，能在保证 网络可靠性和生存性的同时降低网络复杂度网络生存性是指当网络设备发生故障时，网络能够维 持某种可接受的服务水平的能力实现网络生存性一般有 两类方法：保护和恢复保护和恢复均是在网络故障条件 下，使受损的业务得以重新运行的具体措施。

一般来说， 用于保护的实体和工作实体是并存的，保护资源一般需要 提前预留，利用冗余资源完成保护功能当然在允许的情 况下，保护资源也可以为无须保护的低优先级业务服务， 而一旦网络失效发生，网络便通过自动切换来实现保护， 倒换速度基本能满足不大于50ms的故障恢复时间，符合电 力系统继电保护和安全稳定装置等特殊业务信号传送的要 求，在电力通信网中应用广泛，但网络利用率较低恢复 则通常利用节点之间可用的任何容量，包括预留的专用空 闲备用容量、网络专用的容量乃至低优先级业务可释放的 额外容量，其实质是在网络中寻找失效路由的替代路由以 恢复通信使用网络恢复可大大节省备用资源，具有较高 的网络资源利用率，但当前常见的恢复倒换一般由外部网 络操作系统控制，实现过程复杂，及时性和可靠性没有保 护方式高，现在已有的利用数字交叉连接（DXC）设备进行的 恢复一般需要几百毫秒到几分钟的时间在电力光纤通信网中绝大部分的网络是由SDH同步传 送网构成的，SDH典型的自愈网有线路保护倒换、环形网保 护以及基于D XC设备的保护和恢复等其中线路保护一般 用于点对点通信，通常配备1+1（—个主工作系统和一个备 用工作系统）或N： 1（N个主工作系统和一个备用工作系统） 主备切换系统，但当光缆被切断时（一般主备纤芯在同一根 光缆），保护即失效。

这种方法是SDH早期应用的比较经济 的网络保护方式而DXC保护和恢复是利用交叉设备强大 的交叉能力灵活组网，具有规划容易、易于发展和网络利 用率高的优点，但DXC设备比较昂贵，当节点众多时，会 出现恢复时间长、网管系统复杂性较高的问题至于环形 网，强大的自愈能力、简单而有效的保护功能和较灵活的 组网方式使其成为了 SDH网络结构中应用最为广泛的一种 下面具体分析几种主要的网络保护与恢复技术3. 1SDH环网的保护技术SD H环网中主要有双纤单向通道保护环、双纤单向复 用段保护环、双纤双向通道保护环、四纤双向复用段保护 环和双纤双向复用段保护环等5种保护方式下面就其中典 型的两种进行分析：1)双纤单向通道保护环双纤单向通道保护环如图1所示，使用的是双馈方式 (1 +1保护)，“首端桥接，末端倒换”的结构，以并发优收 的方式工作即每一节点的支路信号同时送入两根光纤， 以相反的方向传送，在接收端节点同时收到两个方向的业 务信号，按照优劣决定选取其中的一个当环中某段光纤 出现故障时，通道优劣状态改变，系统将自动切换通道， 使业务信号得以维持这种保护原理简单，在监测到光信 号丢失(LOS)或告警指示信号(AIS )后,即执行保护倒换， 无需等待信令传递，只经历光接收端切换时间，倒换时间 一般以1 Oms计，可满足对电网稳定至关重要的安稳自动控 制信号的传输时间2)四纤双向复用段保护环这种保护结构有两根工作光纤和两根保护光纤，其中 一根工作光纤形成顺时针工作信号环，另一根工作光纤形 成逆时针工作信号环，它们的保护光纤分别形成与工作光 纤反方向的两个保护信号环。

当通信环出现故障时，邻近 节点便执行环回这种结构在环网结构中可靠性最高，出 现故障执行保护后仍然是个双环系统，可抗多点故障，但 成本很高，切换时间长在这类环中，如果利用时隙交换技术，将两根同方向 的工作光纤和保护光纤上的信号合在一根光纤上，各占一 半时隙，四纤环可以简化为双纤环，其结构与双纤单向通 道保护环类似该保护方式通过利用开销中的K 1和K2字 节监测故障信息，并触发环回保护切换由于环回操作需 要本端和远端共同控制，所以保护切换时间为环回切换时 间加上信令处理时间，环回切换时间以10ms计，信令处理 时间（环上最大节点数为16）约为15 . 75ms / 2,基本满足 四纤双向复用段保护环一方面具有“时隙可以重复使用” 的优点，另一方面同步复用设备一般采用双系统结构设计, 还具有区段保护功能，适用于业务量大而分散、组网复杂 的应用场合复用段共享保护环的基本容量单位为VC-4, 一般适合大业务量场合而通道保护可以提供VC-12、VC- 3、VC — 4等各种容量等级，灵活性较大业务如果呈分散 分布，宜选用复用段共享保护，虽然倒换时间较长，但可 以提供更多的通路数；如果业务量明显集中于一两个节点, 则选择通道保护，所提供的通道数接近于复用段共享保护, 而且没有K字节之间的通信，倒换时间短。

电力系统远动、 保护、负荷控制、调度自动化等关系电力网安全稳定运行 的运行控制信息，现阶段业务量主要发生在各节点和中心 节点之间，业务集中并相对较小，对可靠性、稳定性要求 高，路由保护、时延要求高，大多属于实时固定带宽通信 业务因此，从业务要求、投资建设成本和管理简易性上 考虑，电力光纤网中应多采用通道保护环为增强环网的 生存性，建议节点采用两套“1+0 ”设备的配置方法，通过 光纤连接同时运行的两台设备，再与环网其他节点相接， 避免单台设备故障破坏节点信号传送，从而保障节点的生 存3. 2基于DXC的光纤网络保护与恢复技术随着电网的发展，节点不断增多，新增节点建设的时 间和地点往往又无规律，这给环网组建带来了不少困难 利用DXC设备组成网孔形拓扑结构的保护恢复技术给网络 规划者提供了新的选择基于DXC的保护和恢复控制结构 主要有集中控制和分布控制两种集中控制主要指通过网管系统，利用内部庞大的网络 数据库，包括涉及网络的所有节点、交叉连接矩阵表以及 空闲容量的全部信息，对每一链路和通道分配优先等级 当链路失效后，故障信息经其他路由报告给网管系统，网 管系统从其网络数据中搜寻有关节点的信息并计算和模拟 可能的替代路由。

一旦选定了某一最佳路由，将同时送出 控制命令给相应的节点，执行交叉连接或分插功能，从而 恢复失效路由业务的传送而分布控制，无需网管系统干 预当链路失效后，检测到的故障源节点所产生的要求空 闲通道的消息，传向所有节点，这些节点都报告它与相邻 节点间的可用空闲通道，直到搜寻到源节点与终节点之间 最短或最快的路由，然后以其替代失效路由传送业务DXC 恢复功能是以网络中配置的冗余容量为基础的，当网络发 生故障时，网络中可供分配的冗余容量可以被用来全部恢 复或部分恢复业务，而不用像环网那样预留保护通道，可 以节省20到40的带宽容量但是，由于现有的DXC设备 智能性不高，常常需要人工配置，恢复速度较慢虽然恢 复业务的重路由通道信息可以预置在每个D XC网络控制器 中，以提高网络恢复的速度，但是在复杂度高的网络中DXC 需要很大的内存，并且在新建节点后路由信息的重设置非 常麻烦，容易出现人为的错误所以，尽管可以通过利用DXC设备或具有交叉能力的 分插复用(ADM)设备与双纤单向通道环相结合的自由选择通 道的保护方法，构成虚拟网状网来弥补环网组网的不足， 但是由于设备的投资大以及网管系统自动控制的能力不强 等原因，这种方法在现有的电力专网中应用较少。

不过， 随着业务需求的发展，环形网逐步演进到网状网是不可避 免的趋势，如今基于网状网的自动交换光网络(AS ON)智能 自动交换技术的研究正在如火如荼地进行，毫无疑问也将 对网状网的发展和建设起到推动作用为满足电力特种业务的传输需求，面向电网服务的电 力通信网，在稳定、可靠和实时性的要求上皆高于一般的 通信传输网而光纤通信由于具备了频带宽、传输容量大、 传输损耗低、传输距离长、安全性高和不受电磁干扰等优 点逐步成为现代电力通信网中主要的传输手段电网安全 经济运行依赖于具备强大的生存能力的电力通信系统，因 此，探讨光纤通信网的生存性问题尤为重要。