電力通信網(wǎng)絡(luò)故障問題分析及對策

丁 哲

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司，江蘇 連云港 222000）

0 引 言

SDH技術(shù)是基于復(fù)接、交換以及線路傳輸?shù)燃夹g(shù)為一體的，且在統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)下操作的一種綜合性較強(qiáng)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)體系。我國經(jīng)濟(jì)近年來得到了飛速發(fā)展，因此在電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模上也得到了快速的拓展，電力通信安全性、可靠性和兼容性的需要也在不斷提升。因此，基于SDH技術(shù)的通信系統(tǒng)在整個電力通信網(wǎng)絡(luò)中得到了更加廣泛的應(yīng)用。尤其是近些年來，電力通信骨干網(wǎng)絡(luò)從之前的2.5 Gb/s、622 Mb/s升高到40 Gb/s、10 Gb/s，能極大地滿足常規(guī)電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)開展的需要。但在部分跨區(qū)段的通信網(wǎng)中，還存在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較為薄弱和帶寬瓶頸問題，市縣SDH傳輸網(wǎng)在整體保障能力方面的制約較大。

1 市縣SDH電力傳輸網(wǎng)常見故障問題分析

1.1 傳輸網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱

很多電力SDH傳輸系統(tǒng)均是以多個電網(wǎng)的基建工程而獨立建設(shè)，所以沒有形成完整的環(huán)網(wǎng)，在多點故障保護(hù)方面的功能還沒有完善。若在傳輸網(wǎng)絡(luò)線路中存在單節(jié)點與多節(jié)點故障，很難采取迂回線路來分擔(dān)故障線路的傳輸任務(wù)。尤其是在市縣的SDH傳輸系統(tǒng)中，很多區(qū)段的光纜資源較為緊缺，即便是在多套傳輸系統(tǒng)中，往往也是采用一根光纜承載；一旦光纜發(fā)生故障，將導(dǎo)致多條輸電線路的電網(wǎng)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)受到影響。

1.2 干線的傳輸容量不足

目前，很多電力SDH干線傳輸網(wǎng)中，傳輸系統(tǒng)采用的規(guī)格主要是2.5 Gb/s、10 Gb/s，用于承載語音、繼電保護(hù)以及調(diào)度自動化等方面的實時業(yè)務(wù)與信息管理、視頻等方面的非實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但是在當(dāng)前的智能化電網(wǎng)和無線專網(wǎng)等新增業(yè)務(wù)不斷出現(xiàn)的現(xiàn)狀下，很多傳輸網(wǎng)自身在傳輸容量上受到的限制較多，使得其自身的承載能力較差，在新業(yè)務(wù)適應(yīng)方面的能力嚴(yán)重不足。電網(wǎng)在快速地發(fā)展，不管是電網(wǎng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)，還是管理業(yè)務(wù)，在帶寬方面的需求也在不斷的提升，尤其是大顆粒業(yè)務(wù)方面的需求變得日益多元化，使得帶寬問題成為制約發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸。

1.3 缺乏明確的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃

電網(wǎng)建設(shè)中，電力通信網(wǎng)屬于配套的網(wǎng)絡(luò)。但是我國的電力行業(yè)在SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)方面缺乏科學(xué)的統(tǒng)籌規(guī)劃和方案，尤其是在通信新技術(shù)創(chuàng)新方面缺乏敏銳的洞察力[1]。

2 市縣SDH電力傳輸網(wǎng)常見故障的處理對策

2.1 加強(qiáng)SDH的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化和完善

SDH網(wǎng)絡(luò)中，采取光纖相互連接的方式，將多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(jìn)行組合。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫腔诰W(wǎng)絡(luò)形狀的，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與傳輸線路之間的幾何排列能有效地將網(wǎng)絡(luò)物理連接反映出來。常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有鏈形、樹形、星形、網(wǎng)孔形及環(huán)形等。鏈形、環(huán)形以及環(huán)鏈組合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在電力SDH通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用較為廣泛。

2.2 發(fā)揮SDH的自愈網(wǎng)絡(luò)保護(hù)作用

自愈網(wǎng)絡(luò)就是在沒有人為干預(yù)的情況下，網(wǎng)絡(luò)可以在最短的時間內(nèi)從失效故障自動恢復(fù)到正常[2]。

由于分類時的視角不同，所以可以將自愈網(wǎng)絡(luò)分成不同的類型。例如，按照保護(hù)原理與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，鏈形復(fù)用段SDH的自愈網(wǎng)絡(luò)就可以分成線性復(fù)用保護(hù)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護(hù)以及子網(wǎng)連接保護(hù)。其中，鏈形復(fù)用段能分成兩類，一類是“1+1”鏈形復(fù)用段保護(hù)，另一類是“1+N”鏈形復(fù)用段保護(hù)；環(huán)形網(wǎng)絡(luò)也能分成兩類，一類是復(fù)用段保護(hù)環(huán)，另一類是通道保護(hù)環(huán)。

“1+1”鏈形復(fù)用段保護(hù)的保護(hù)方式是“1+1”的保護(hù)系統(tǒng)與工作系統(tǒng)組合而成，通過發(fā)送端的兩路信號并發(fā)，而接收端所接受兩路信號就會擇優(yōu)選取。通常，接收端主要是從工作路由中進(jìn)行業(yè)務(wù)信號選取，一旦工作路由故障，接收端就會將其倒換到保護(hù)路由中進(jìn)行業(yè)務(wù)信號的選收。所以“1+1”鏈形復(fù)用段保護(hù)是采取發(fā)端雙方的方式，即不支持保護(hù)通道傳輸其他的業(yè)務(wù)。

“1+N”鏈形復(fù)用段保護(hù)主要是采取多個工作系統(tǒng)，但是其保護(hù)系統(tǒng)只有一個且平行，多個工作系統(tǒng)用N來表示，N介于1～14，當(dāng)結(jié)構(gòu)為1:1時屬于特例。通常，多個工作路由在同時傳輸正常業(yè)務(wù)信號時，保護(hù)路由同時能傳輸其他的業(yè)務(wù)。即便是多個工作系統(tǒng)中的某個工作系統(tǒng)失靈，該保護(hù)也能及時地將信號倒換到備用保護(hù)系統(tǒng)傳輸，根據(jù)用戶所確定的有限級別來實施保護(hù)性倒換。

對于復(fù)用段保護(hù)環(huán)，當(dāng)二纖雙向復(fù)用段的保護(hù)環(huán)為共享保護(hù)環(huán)時，環(huán)上的每兩個節(jié)點之間只要兩根光纖就能傳輸，但是每個傳輸方向只有光纖容量的一半，其前半個時隙能傳輸主用業(yè)務(wù)，而后半個時隙則是傳輸其他業(yè)務(wù)。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)正常時，網(wǎng)元A到C的主要業(yè)務(wù)是置于Sl／P2光纖中的S1時隙，而備用業(yè)務(wù)則置于P2時隙中，順著Sl/P2從網(wǎng)元B穿通后，傳輸給網(wǎng)元C，網(wǎng)元C則從光纖S1/P2的S1時隙和P2時隙分別提取主用和其他業(yè)務(wù)；網(wǎng)元C到A的主用業(yè)務(wù)則是置于光纖S2/P1的S2時隙，而其他業(yè)務(wù)則置于光纖S2/P1的P1時隙，再從網(wǎng)元B傳到網(wǎng)元A，并在S2/P1光纖中提取業(yè)務(wù)。

當(dāng)環(huán)網(wǎng)B-C之間的光纜段被切斷后，網(wǎng)元A到C的主要業(yè)務(wù)是置于Sl／P2光纖并傳輸給網(wǎng)元B，網(wǎng)元BZ主要是故障端點處環(huán)回，而備環(huán)回是順著Sl/P2的S1時隙，業(yè)務(wù)全部環(huán)入S2/P1的P1時隙，再順著光纖S2/P1從網(wǎng)元A、D傳輸?shù)骄W(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)，并且環(huán)回到光纖Sl/P2的S1時隙，網(wǎng)元C對該時隙業(yè)務(wù)進(jìn)行提取，從而將網(wǎng)元A到C的主用業(yè)務(wù)進(jìn)行提??；網(wǎng)元C到A的業(yè)務(wù)，首先是網(wǎng)元C到A的主用業(yè)務(wù)S2，當(dāng)環(huán)回到光纖S1/P2的P2時隙后，該時隙的其他業(yè)務(wù)將會被中斷，再順著光纖S1/P2經(jīng)過網(wǎng)元D、A傳輸給網(wǎng)元B，網(wǎng)元B就會進(jìn)行環(huán)回處理，把光纖S1/P2的P2時隙業(yè)務(wù)環(huán)入光纖S2/P1的S2時隙，最后從光纖S2/P1傳輸給網(wǎng)元A，最終在環(huán)網(wǎng)故障中達(dá)到業(yè)務(wù)自愈的功能。

對于通道保護(hù)環(huán)，主要是二纖通道保護(hù)環(huán)中包含了兩根光纖，并將其組成兩個環(huán)路，主環(huán)路用Sl表示，備環(huán)路用Pl表示。這兩環(huán)之間的業(yè)務(wù)流向相反，通道保護(hù)環(huán)在實現(xiàn)保護(hù)功能時，主要是利用網(wǎng)元支路板所具備的并發(fā)選收的作用而實現(xiàn)，即支路板把支路上的業(yè)務(wù)采取并發(fā)的方式環(huán)入S1和Pl上，兩個環(huán)上的業(yè)務(wù)完整相同，只是流向相反。網(wǎng)元支路板主要是選收主環(huán)下支路業(yè)務(wù)。當(dāng)環(huán)網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)元A和C的業(yè)務(wù)互通時，二者都會將上環(huán)支路業(yè)務(wù)并發(fā)到S1和Pl上，此時S1和Pl上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)相同，流向相反，S1和Pl分別為逆時針和順時針。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于正常狀態(tài)時，網(wǎng)元A與C均會選收S1中的業(yè)務(wù)，此時網(wǎng)元A和C的業(yè)務(wù)互通，就是從網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的業(yè)務(wù)從網(wǎng)元D經(jīng)過，再從光纖S1傳輸主環(huán)業(yè)務(wù)給網(wǎng)元C，而備環(huán)業(yè)務(wù)則是從光纖Pl經(jīng)過網(wǎng)元A傳輸主環(huán)業(yè)務(wù)給網(wǎng)元C。網(wǎng)元C支路板就會選收主環(huán)S1中網(wǎng)元A到C的業(yè)務(wù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)正常時，其工作流程如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)正常時二纖單向通道倒換環(huán)

若B段和C段的光纖被同時切斷，這些網(wǎng)元支路板中的并發(fā)功能同樣存在，所以S1環(huán)與P1環(huán)中的業(yè)務(wù)一樣。當(dāng)光纖切斷時，其工作流程如圖2所示。

圖2 有光纖切斷時二纖單向通道倒換環(huán)

此時，網(wǎng)元A到C的業(yè)務(wù)，從A支路板并發(fā)給光纖S1、P1。光纖S1的業(yè)務(wù)從網(wǎng)元D到C，光纖P1的業(yè)務(wù)從網(wǎng)元B到B與C之間的斷裂的光纜，此時光纖P1中的業(yè)務(wù)就不能傳入網(wǎng)元C，但經(jīng)過網(wǎng)元C默認(rèn)選收主環(huán)S1中的業(yè)務(wù)，此時網(wǎng)元A到C的業(yè)務(wù)并沒有中斷，而C支路板不會保護(hù)倒換，并將進(jìn)入網(wǎng)元A的業(yè)余并發(fā)給光纖S1、P1。此時光纖P1中C到A的業(yè)務(wù)主要是通過網(wǎng)元D傳入網(wǎng)元A，而S1中的C到A的業(yè)務(wù)，因為B與C之間光纜斷裂不能傳入網(wǎng)元A，但經(jīng)過網(wǎng)元A默認(rèn)選收主環(huán)S1中的業(yè)務(wù)，此時B網(wǎng)元就會在線路W側(cè)發(fā)出警告，因此往下插入全“1”-AIS后，A支路板就會受到S1的警告信息，立即切換到備用光纖P1上完成C到A的業(yè)務(wù)，使得C到A的業(yè)務(wù)得到及時恢復(fù)，對環(huán)上業(yè)務(wù)進(jìn)行通道保護(hù)，A支路板就會切換到選收備環(huán)狀態(tài)而進(jìn)行通道保護(hù)倒換[3]。

3 結(jié) 論

隨著電網(wǎng)業(yè)務(wù)的不斷增加，采用傳統(tǒng)的SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代電力通信的需求。因此，本文結(jié)合市縣SDH電力傳輸網(wǎng)的運行實踐，對其運行中的故障與問題進(jìn)行了梳理，并提出了相應(yīng)的對策。