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1、SDH在电力通信传输网的应用姓名：苏桐班级：2012215104学号：2012212873目录摘要31概述31.1 SDH的概念31.2 SDH的传输原理31.4 SDH的特点42SDH各个组成52.1 SDH的帧结构52.3 SDH的复用62.6 SDH的网同步73 SDH在电力系统中的应用及保护83.1 SDH技术在电力通信传输网的应用83.2 SDH在电力系统中的保护10结束语14参考文献14摘要随着电力系统建设的发展，作为电网重要支柱的电力通信传输网也加快了建 设的步伐。目前电网架构已形成相当规模，对电网管理自动化水平的要求不断提 高，大量涉及电力生产、运行、管理信息需要稳定、可靠、迅
2、速地进行传输，这 无疑是对电力通信传输网提出更高的要求。SDH作为一种可靠、先进、经济的 通信技术，也得到了愈来愈广泛的关注。关键词：SDH；电力系统；电力通信传输网1.概述1.1 SDH的概念SDH （Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系），根据 ITU-T 的建议定 义，是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映 射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。SDH是一种将复接、线路 传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国 贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。它可实现网络有效管理、
3、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高 网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护， 因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点。1.2 SDH的传输原理SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和 复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器 （C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称 为帧偏移；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（TU PTR）或管理单元指针（AU PTR）的功能来实现；
4、复用的概念比较简单，复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。1.4 SDH的特点(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
5、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)
6、 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) 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；(7) 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；2.SDH各个组成2.1 SDH的帧结构ITU-T规定了 STM-N的帧是以字节（8位）为单位的矩形块状帧结构，如 图2-1所示9x 270x N个字节MSOHpayloadRSOHAU-PTR图2-1 STM-N 帧结构图从上图看出STM-N的信号是9行
7、x270xN列的帧结构。此处的N与STM-N 的N相一致，取值范围：1，4，16, 64。表示此信号由N个STM-1信号通 过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行x270列的块状帧。 由上图看出，当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是 将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行。STM-N信号的传输也遵 循按比特的传输方式，信号帧传输的原则是：帧结构中的字节（8位）从左到右， 从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输，传完一行再传下一行， 传完一帧再传下一帧。SDH信号的规律性使高速SDH信号直接分出低速SDH 信号成为可能，特别适
8、用于大容量的传输情况。从图2-1中可以看出，STM-N 的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）2.1.1信息净负荷（payload）信息净负荷由STM-N帧传送的各种业务信号组成。为了实时监测低速业务 信号在传输过程中是否出错，在装载低速信号的过程中加入了监控开销字节一一 通道开销（POH）字节。POH作为信息净负荷的一部分与业务信号一起装载在 STM-N帧中，在SDH网中传送。它负责对低速信号进行通道性能监视、管理和 控制。2.1.2 段开销（SOH）段开销是为了保证信息净负荷正常灵活传送所
9、附加的供网络运行、管理和维 护（OAM）使用的字节。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销 （MSOH），分别对相应的段层进行监控。RSOH和MSOH的区别主要在于监管 的范围不同。RSOH在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9xN列， 共3x9xN个字节。MSOH开销在STM-N帧中的位置是第5到第9行的第一到第 9xN列，共5x9xN个字节。与PDH信号的帧结构相比较，段开销丰富是SDH 信号帧结构的一个重要的特点。2.3 SDH的复用要通过SDH网络传输业务信号，必须先将业务信号复用进STM-N信号帧 当中。ITU-T规定了一整套完整的信号复用结构（也就是复用途径），通
10、过这些 途径可将PDH 3个系列的数字信号以及其它信号通过多种形式复用成STM-N信号。ITU-T规定的复用结构如图2-3图2-3复用映射结构从上图可以看出，从一个有效负荷到STM-N的复用途径不是唯一的。例如：2Mbit/s 的信号可通过两种途径复用成STM-N信号。SDH网络中的复用包括三种情况：（1）低阶SDH信号复用成高阶SDH信号。低速支路信号（例如E1、E3、E4）复用成SDH信号STM-N。（3）大于C-4容量（139.760Mbit/s）的高速信号（如高清晰度电视信号和IP 路由信号）复用进STM-4和STM-16。第一种情况在前面已经提及，复用的方法主要通过字节间插复用方式来
11、完成 的。复用的个数是4合一，即4XSTM-1f STM-4, 4XSTM-4STM-16。在复 用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM-N信号是低一 级的STM-N信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷 和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM-N 帧中，段开销并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一 些低阶帧中的段开销。第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N 信号中去。SDH网络的兼容性要求SDH的复用方式既能满足异步复用（例如： 将PDH信号复用进STM-N），又能满足同步复用（例如
12、STM-1-STM-4），而且 能方便地由高速STM-N信号分/插出低速信号，同时不造成较大的信号时延和滑 动损伤。这就要求SDH网络需采用自己独特的一套复用步骤和复用结构。在这 种复用结构中，通过指针调整定位技术来取代125 as缓存器用以校正支路信号频 差和实现相位对准，各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射（相当 于信号打包）、定位（相当于指针调整）、复用（相当于字节间插复用）三个步骤。 第三种情况通过级联的方法实现。级联是一种结合过程，把多个虚容器组合起来，使得它们的组合容量可以当 作一个保持比特序列完整性的单个容器使用。级联分为相邻级联和虚级联。VC-4 相邻级联就是将相邻
13、的X个C-4的容量拼在一起，相当于形成一个大的容器， 来满足大于C-4的大容量客户信号传输的要求。VC-4级的虚级联就是把X个不 同的STM-N中VC-4拼在一起形成一个大的虚容器作为一个整体使用。2.6 SDH的网同步2.6.1网同步的基本原理所谓同步，是使网内运行的所有数字设备都工作在一个相同的平均速率上。 如果数字传输不能保持同步，如两个数字网络之间不同步、或同一数字网内的设 备彼此不同步、或收发之间不同步等，则会使被传输的数字信号发生混乱，根本 无法达到预定通信目的。如若发送时钟快于接收时钟，接收端就会丢失一些数据， 即所谓漏读滑动；如若发送时钟慢于接收时钟，接收端就会重读一些数据，即
14、所 谓重读滑动。因此为保证传输质量，不仅要使网络中的设备保持良好的同步状态， 而且还应保证网络本身、网络与网络之间保持良好的同步状态。在目前的SDH网络中节点时钟的同步有两种方式：主从同步方式和相互同 步方式。3 SDH在电力系统中的应用及保护3.1 SDH技术在电力通信传输网的应用3.1.1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 扑结构。国调中心至各大区（省）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 心的电力通信为三级传输网、地区级调度中心至各县级调度所的电力通信为四级 传输网、
15、各县级调度通信网便是电力通信的五级传输网。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。3.1.2 SDH用户接入设备的布置省调配置一套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;区调配置一套SDH用户接入设备，将各 县通信网,发电厂至区调、省调的主通县调配置一套SDH用户接入设备，将各变电 所，发电厂至区调、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，其基本是一套高性能的STM - ISDH传输设备，多台SDH用户接入 设备能够组成STM - 1的SDH网,并能够接入到
16、STM - 4或STM - 16的网络中组成 SDH子网。3.1.3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 分配4个左右2M ,二次变分配3个2M ,局间提供分组交换所需2M。综合业务接入 网设备满足如下需求：2/ 4线音频专线接入、Z接口延伸业务、热线电话、POTS 普通电话接入、继电保护DDN专线业务、以太网等业务。3.1.4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重要作用。在实际设计过程 中需要结合节点的分布根据不同的保护方式主要有两种不同的网络配置方案：
17、 SNC较适应于网孔型的网络结构；自愈环保适应于环网结构，网络通信容量较大， 结构简单的大型网络更为适用。3.1.4 SDH电力通信传输网的应用电力通信传输网建设的需求分析电力通信传输网在为电力系统服务方面需为省局、电厂、变电站及与市局之 间提供业务通道的基础服务。电力通信传输网主要承载的业务包括：数据业务一一包括线路继电保护和电网安全自动装置数据、调度自动化 （SCADA）、电能计量系统、变电站综合自动化、电力市场数据和管理信息业务 等。话音业务一一包括调度电话、行政电话、会议电话。视频业务一一包括视频会议系统及变电站自动监控系统等。多媒体业务信息检索、科学计算和信息处理、电子邮件、web应
18、用、可视图文、多媒体会议、视频点/广播、因特网接入业务和IP电话等话音业务；通过更加深入地分析，我们可以看出：在业务需求方面，目前大部分省份的电力通信网络还无法实现管理信息系统 横向数据的充分交互，这和目前选用的通信手段很有关系。通过SDH或者ATM 作为业务承载层，只能实现点到点的业务实现，面对点到多点、多点到多点的业 务需求，实现起来就非常困难。在财务自动化系统内，也同样存在这样的问题。 此外，在办公自动化方面还有信息发布、文档查询、公文流转批阅、会议管理、 电子邮件以及信息采编等。数据业务的需求已超过了电力通信网络发展的速度， 只有承载在分组化宽带网络上，充分利用万兆、千兆、百兆高带宽优
19、势；充分利 用MPLS、电信级以太网等先进技术才能更好的承载这些重要业务。在拓扑结构的选择上，由于电力通信网络光纤电路覆盖面大，节点多且分散， 距离长，业务密度集中，电路分期呈链形建设，很难形成网状拓扑，也就无法发 挥网状拓扑的多路由可选、可靠性高、生存性强的优势。而链形和星形拓扑虽然 符合电力系统通信电路分段建设的特点，但是其可靠性差，瓶颈现象严重成本较 高。基于电信级以太网技术的环形网络有多样的环网类型(相交环、相切环、环 与链)，灵活的组网能力和成熟的自愈技术，更适合电力通信光网络的组网。如 图 3-2-2图3-2-2电力通信传输网综上所述，电力公司需要建设一个可靠安全、高速高效的多业务
20、承载网络， 这个网络应该是具备高可靠性、高安全、高宽带、大容量、智能化的分组化网络。3.2 SDH在电力系统中的保护3.2.1加强通信网络的设计电力系统专业通信网的主要特点有：(1) 用户分布点多面广；(2) 容量小但种类多，数据信息通道所占比例高；(3) 随着电网飞速发展，通信网络变化大；(4) 对电路要求的可靠性更高。根据这些特点，要求设计通信主干网络时，必须做到可靠、灵活方便、并具 有可持续发展能力。针对SDH光纤通信而言，SDH的灵活方便性、通用性、自 愈能力是其它设备无法比拟的，但是可靠性方面可通过网络设计利用SDH的优 点来加以弥补。对于可靠性的要求，根据实际而定，一般以做到“任何
21、一个站出 现大故障，不能影响其他站的正常运行；任何设备的任何一块板或某一个元件出 现故障，不能影响本设备的正常运行”为设计标准。3.2.1(1)建立混合环形网比较简单的网络设计是组成如图的3-3-1(1)SDH基本环行结构，该结构由一 对光纤组成，STM-N信号同时在顺时针方向(CW)和逆时针方向(CCW)传输。在 正常状态，一个或多个STM-M(M N)信号，或者其他能在STM-N帧内携带的业务，同时在环内沿CW和CCW方向发送。在接收点将出现两个一样的通道信 号，一个作为主信号，一个作为备用信号。由于进入环中的支路信号要通过整个 环传输，因此在整个环内携带的业务的可用总带宽不能超过STM-
22、N容量，该带 宽由环内所有节点共享，而且任何节点上的分插业务带宽都不能重新使用，因此 在初次设计时期，应配置最大可用容量。SDE9ADM光奸1SDII图3-3-1(1)SDH基本环行结构图当光缆被切断或某一节点设备失效时，两个环(。可和CCW )中的一个仍可维持有效信号。通过通道选择有效信号控制通道倒换，从而维持正常的业务。这样 便发挥了 SDH的优点，提高了网络的可靠性。3.2.1(2)建立保护链路电业局拟建东、西2个SDH环网，如图3-3-2（2）所示。东环、西环均为SDH 2纤自愈环。SDH设备已采取复接器保护，线路保护，2纤自愈环保护，分支接 口的1+N保护，电源的1+N保护等。仅对设
23、备的可靠性而言，基本保证了任 何一块板（或一个元件）出现故障，不影响该机的正常运行的要求。SDH的自愈功 能克服了由于某些原因出现大的故障或停机检修时，只影响本身的通信，而不影 响其它各站之间的通信，但是当中心站的A1和A2机出现大的故障而停机时， 就意味着中心站与东环或西环的通信全部中断，这种情况是不允许发生的。因此， 根据电力通信的特点，设计网络方案时，在A1机至D机和A2机至C机之间各 设置了一条联络光路，充分利用D机、C机的路由保护功能，将东环或西环各 机的信息经D机或C机同时送到A1机和A2机，使A1机和A2机起到互为备 用的作用。这种A1机、A2机互为保护的方式还必须与3630智能
24、PCM基群配 套使用，利用3630PCM具有2个2M 口进行自动倒换。3.2.2选择合理的SDH设备及网管系统目前，世界各大电信公司均推出了自己的SDH产品，生产SDH设备的主要 厂家有：美国AT&T（2000系列），法国A1catel,瑞典Ericsson（ETNA体系），加拿 大北方电信（Fiber-world体系），中国的华为和中兴，德国西门子和日本富士通等。3.2.2（1） SDH设备分类SDH设备根据其种类可划分为终端复用器TM，再生中继器REG，分插复 用器ADM和数字交叉连接设备DXC,在组网时要生视设备的各种接口的合理配 置与设备在网络中的恰当运用问题3.2.2(2)选择合理的
25、SDH设备在建设SDH信网络时作为一项系统工程必须根据实际情况下选择合理的 SDH设备，进行详细的规划与设计。只有这样，才能在电力通信投资较少、建设 周期较长的情况下，达到预期的效果。3.2.2(3) SDH网管系统SDH的网管系统不再停留在简单的维护终端和告警管理上，而且能自动处 理和管理所接网络中各站设备的各种信息，并能对系统运行进行分析，还能通过 远端维护接口来处理和管理其他网络中各站设备的各种信息，同时，能做到与 PDH设备网管在一定程度上的兼容。SDH传输网做为电力通信网，完善的SDH管理系统对全网的服务质量和维 护成本有着深刻的意义，和以往的PDH传输系统相比，SDH技术在起帧结构
26、中 安排了相当丰富的开销字节用于网络的OAM&P。目前由于ITU-T在网元一级的 管理标准比较完善，如G.784XG.774系列、Q.811、Q.812等建议，而网络一级的 管理标准特别是信息模型还正在完善之中。尽管SDH网络管理系统的内容相当丰富，但SDH管理系统的管理功能依然 可以用TMN的五大管理功能进行描述，即故障管理功能，性能管理功能，配置 管理功能，安全管理功能和记账管理功能。由于SDH设备不同三家的产品不同，在网络管理方面存在异种ADH管理 系统的互操作问题，即对被管理的SDH网络资源的模型化，并具有一个共同的 外部协议传送的管理信息结构。和TMN 一样，SDH管理系统也秉承了
27、ISO/OSI 管理中面向目标(对象)和客户、服务器方法，用管理目标抽象表示SDH传送 网的物理资源和逻辑资源。另外，由于SDH传输网对其网络管理的依赖性较大，因此，在对网络管理 软件操作的过程中，一定要注意操作的规范化，在进行软件版本升级过程中，要 时刻注意网络的运行情况，做好处理突发事件的准备。结束语电力通信是保证电网安全、稳定、经济运行的重要支撑，电网的安全、稳定、 经济运行越来越依赖于电力通信传输网的高可靠性及高可用性。电力通信网的规 划与建设必须进行技术经济分析，才能使心啊“经济实用”的建设原则，满足运行 管理对通信网和通信业务传输技术指标的要求。SDH用户接入设备综合应用于 电力系统通信的接入网，不仅保证了电力系统通信业务的高可靠性、高可用性， 问且具有大幅度降低工程造价等优点。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.肖萍萍.SDH原理与技术M.北京:北京邮电大学,2006.3 华北电力调度通信中心.电力通信专业:中国电力出版社,2007.4 何一心.光传输网络技术:SDH与DWDM:人民邮电出版,2008.5 谢桂月.有线传输通信工程设计:人民邮电出版社,2010.6 许建安.电力系统通信技术:中国水利水电出版社,2007.
