吉林省中部城市引松供水工程中工業(yè)級M STP設(shè)備的應(yīng)用

孫慧華 馬 壯

（吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院 吉林長春 130021）

1 概述

吉林省中部城市引松供水工程（以下簡稱中部供水）總體布局，主要由輸水線路和配套的調(diào)節(jié)及連接建筑物等組成。包括一條總干線、一處分水樞紐、三條干線、干線三個調(diào)節(jié)水庫、十二條支線、支線七個調(diào)節(jié)（檢修）水庫和各線路上相應(yīng)交叉及附屬建筑物。隨著計算機信息化、控制自動化和調(diào)度可視化技術(shù)的發(fā)展，調(diào)水工程中需要實時安全傳送、交互的數(shù)據(jù)量也越來越大，建立光纖通信專用網(wǎng)已成為調(diào)水工程的主流通信模式。構(gòu)建通信專網(wǎng)的光纖通信設(shè)備應(yīng)兼顧調(diào)水工程使用環(huán)境、專業(yè)應(yīng)用及業(yè)務(wù)分布等多方面的實際需求，實現(xiàn)投資效益的最大化。

2 調(diào)水工程的特點

中部供水輸水干線線路全長 263.58km。其中隧洞長133.98km，管線PCCP（鋼管、現(xiàn)澆涵）長 129.60km。共設(shè) 2座提水泵站，總凈揚程為136.0m。輸水支線全長 371.51km。其中隧洞長21.22km，管線長350.29km。共設(shè)提水泵站7座，總凈揚程為 290m。工程呈線狀分布，沿途地形地貌復(fù)雜，自然環(huán)境多樣，空間跨度可達數(shù)百公里。沿途建筑物種類眾多，如隧洞、涵箱、管道、閘門、泵站、虹吸管、調(diào)壓井等。調(diào)水工程沿線均有多類信息需要交互控制。這些數(shù)據(jù)信息涉及不同專業(yè)，接口類型復(fù)雜，使用要求不一。以視頻、云計算為代表的多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用日漸廣泛，對通信帶寬提出了更高的要求。

為充分適應(yīng)調(diào)水工程的上述特點，真正發(fā)揮調(diào)水通信專網(wǎng)的業(yè)務(wù)支撐平臺作用，所采用的光纖通信設(shè)備需具有如下功能：

（1）環(huán)境適應(yīng)能力強，抗自然惡劣環(huán)境（如溫/濕度）；

（2）具有長距離，多節(jié)點的組網(wǎng)能力，且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)成靈活；

（3）具有自愈保護功能，單一節(jié)點的失效不應(yīng)對整個通信專用網(wǎng)造成影響；

（4）網(wǎng)絡(luò)管理能力強，故障易定位，操作、維護工作量低；

（5）可提供大容量的網(wǎng)絡(luò)傳送能力，可平滑的升級和擴容。

3 技術(shù)體制的選擇

可用于組建光纖通信專網(wǎng)的傳輸技術(shù)體制目前主要有兩大類：

3.1 時分復(fù)用技術(shù)

其實質(zhì)上是一種電路交換技術(shù)，SDH/MSTP是其典型代表。時分技術(shù)在時間域上將通信線路帶寬劃分成若干時隙，每個時隙構(gòu)成一個子信道，通信雙方在通信過程中通過配置獨占一定帶寬的物理通道。多個時隙通道經(jīng)過復(fù)接交叉，從而實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)流在同一條光纖通信線路上的傳輸。信息傳送實時性強、時延可預(yù)測，網(wǎng)管功能強大，但對分組數(shù)據(jù)的傳送效率較低，設(shè)備成本也相對較高，需同步組網(wǎng)應(yīng)用。

3.2 分組傳送技術(shù)

分組傳送技術(shù)本質(zhì)上是一種基于標(biāo)識的包交換轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，以太網(wǎng)是目前分組技術(shù)中的經(jīng)典代表。在線路采用動態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送按一定長度分割并標(biāo)識的許多小段數(shù)據(jù)（分組），各小段數(shù)據(jù)到達接收端后，去掉標(biāo)識重新組合成完整的數(shù)據(jù)。分組技術(shù)在發(fā)送端需要對數(shù)據(jù)進行分割、標(biāo)識，在接收端需對數(shù)據(jù)進行重組，故傳輸時延不固定，抖動大，實時性難以保證。由于采用了基于包的動態(tài)統(tǒng)計復(fù)用，通信平均效率高、IP化信息交互性好。

3.3 兩種通信技術(shù)比較

SDH/MSTP和以太網(wǎng)作為目前兩種主流通信技術(shù)，各有優(yōu)缺點，分別適用于不同的應(yīng)用場合。針對調(diào)水工程通信專用網(wǎng)的特殊需求，SDH/MSTP和以太網(wǎng)技術(shù)在調(diào)水工程中的適用性對比見表1：

表1 SDH/MSTP和以太網(wǎng)技術(shù)適用性對比表

在調(diào)水工程中，通信專網(wǎng)作為各專業(yè)部門的骨干傳輸平臺，所承載的業(yè)務(wù)有相當(dāng)部分直接與指揮、調(diào)度、監(jiān)測、控制相關(guān)，這些業(yè)務(wù)對通信的可靠性、安全性和實時性要求較高。選用SDH/MSTP技術(shù)總體上利大于弊。對于大型調(diào)水工程，建議優(yōu)先采用 SDH/MSTP技術(shù)組建通信專用網(wǎng)。

4 工業(yè)級設(shè)備的選用

大容量通信專網(wǎng)傳送設(shè)備采用大規(guī)模集成電路，由于功耗較大，對工作環(huán)境比較挑剔。常見商用通信設(shè)備對工作溫度的要求多在0℃～50℃之間、工作濕度多在10%～90%之間，超出范圍的溫/濕度將導(dǎo)致設(shè)備工作狀態(tài)不正常甚至損壞。故在實際使用的商業(yè)通信設(shè)備大多工作于恒溫、恒濕的機房中。

以每個節(jié)點通信設(shè)備配置空調(diào)一臺，一臺普通空調(diào)運行時功率為2KW進行估算。年耗電量可達：2KW×24H×365=17520KWH，即不符合節(jié)能環(huán)保的綠色潮流，也不經(jīng)濟（電費、空調(diào)購置/維修會導(dǎo)致很大的開支）。工業(yè)級設(shè)備在設(shè)計時就充分考慮了溫度問題，選用了寬溫器件，其溫度耐受通?？蛇_-20℃～70℃、濕度耐受通?？蛇_ 5%～95%，即使處于惡劣的溫度環(huán)境和濕度環(huán)境，也可正常工作。

商用通信設(shè)備對電源質(zhì)量要求也比較高，如商用設(shè)備對電壓波動要求多為±10%左右，為保證設(shè)備的工作，往往需要另外配置 UPS電源或高頻開關(guān)電源設(shè)備。而工業(yè)級設(shè)備可容忍的電壓波動范圍則大的多，典型值可達±50%，可直接使用未經(jīng)整流穩(wěn)壓的電源。

調(diào)水工程地理條件復(fù)雜，通信設(shè)備所處環(huán)境各異，如按照統(tǒng)一的溫/濕度、供電要求進行通信專用網(wǎng)建設(shè)則必然會帶來前期機房建設(shè)成本加大、后期運行費用偏高、系統(tǒng)可靠性降低等一系列問題，在整個工程使用周期內(nèi)這些問題的疊加效應(yīng)將大大抵消工業(yè)級設(shè)備成本偏高的影響。故在調(diào)水工程中，優(yōu)選工業(yè)級通信設(shè)備組建通信專用網(wǎng)是非常必要的。

工業(yè)級 MSTP設(shè)備在調(diào)水工程中應(yīng)用所面對的最大不足就是成本問題，由于工業(yè)級MSTP設(shè)備市場面較為單一，市場容量相對較小，其價格約為商用級MSTP設(shè)備的2-3倍。盡管采用工業(yè)級設(shè)備可減少空調(diào)購置、電費、電源調(diào)諧穩(wěn)壓、機房建設(shè)等費用，但從節(jié)省投資，發(fā)揮設(shè)備最佳性價比等因素綜合考慮，在部份環(huán)境條件可以得到完全保證的地點（如分公司大樓、調(diào)度中心等），仍采用商用級設(shè)備。

5 結(jié)語

調(diào)水工程通信專用網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)以水利行業(yè)的需求為導(dǎo)向，以滿足調(diào)水工程應(yīng)用特點為前提，合理選用先進、成熟的通信技術(shù)和設(shè)備。目前調(diào)水工程基本上都具有沿線敷設(shè)光纜的條件，并且對業(yè)務(wù)的實時性、可靠性有較高要求，采用成熟的 MSTP/SDH技術(shù)是一種現(xiàn)實條件下較為合理的選擇。

同時由于調(diào)水工程沿途環(huán)境條件復(fù)雜多變，在部份地段直接選用工業(yè)級設(shè)備可節(jié)省機房及配套設(shè)備投資、減少后期運維費用、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1 原榮. 《光纖通信網(wǎng)絡(luò)》. 電子工業(yè)出版社.

2 楊世平, 張引發(fā). 《光同步數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與工程應(yīng)用》. 人民郵電出版社.

3 李維. 《水利通信專網(wǎng)建設(shè)趨勢分析》. 遼寧科技學(xué)院學(xué)報.