数字光纤通信技术及其在电力通信中的应用_浅谈光纤通信技术发展及应用
时间：2019-05-30 03:16:57 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
光纤大容量数字传输目前都采用同步时分复用(TDM,Time Division Multiplex)技术,复用又分为若干等级,因而先后有两种传输体制:准同步数字体系(PDH,Plesiochronous Digital Hierarchy)和同步数字体系(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)。PDH早在1976年就实现了标准化,目前还大量使用。随着光纤通信技术和网络的发展,PDH遇到了许多困难。
SDH解决了PDH存在的问题,是一种比较完善的传输体制,现已得到大量应用,已经是一种成熟、标准的技术,不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络有效管理、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,受到人们的广泛重视。
1SDH传输原理[1][2]
SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N(Synchronous Transport,N=1,4,16,64),最基本的模块为STM-1,四个STM-1同步复用构成STM-4,16个STM-1或四个STM-4同步复用构成STM-16。
SDH帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。SDH采用块状的帧结构来承载信息,如图1所示,每帧由纵向9行和横向270×N列字节组成,每个字节含8bit,整个帧结构分成段开销(Section OverHead,SOH)区、STM-N净负荷区和管理单元指针(AU PTR)区三个区域,其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送,它又分为再生段开销(Regenerator Section OverHead,RSOH)和复用段开销(Multiplex Section OverHead,MSOH);净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节;管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM-N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。
SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输,每帧传输时间为125μs,每秒传输1/125×1000000帧,对STM-1而言每帧字节为8bit×(9×270×1)=19440bit,则STM-1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit/s;STM-16的传输速率为16×155.520(或4×622.080)=2488.320Mbit/s。
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。
(1)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。
(2)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(TUPTR)或管理单元指针(AUPTR)的功能来实现。
(3)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。复用也就是通过字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程,经过TU和AU指针处理后的各VC支路信号已经实现相位同步。
2SDH的主要特点[1][2]
(1)SDH传输系统有统一的帧结构、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生复用的过程,由于大大简化了数字交叉连接(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)采用先进的分插复用器(ADM)、数字交叉连接(DXC)、网络的自愈功能和重组功能非常强大,具有较强的生存率。SDH帧结构中安排了5％的开销比特,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,图2。
(4)SDH有多种网络拓扑结构,所组成的网络非常灵活,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)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)SDH并不专属于某种传输介质,它可用于双绞线、同轴电缆,但SDH用于传输高数据率则需用光纤。SDH既适合用作干线通道,也可作支线通道。
(7)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。
(8)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。
(9)标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容,降低了联网成本。
3数字光纤通信在电力通信中的应用
电力通信网以电力的调度运行作为主要业务服务对象,其次是电力行政和综合数据业务服务。其服务对象对数据的传输速率要求不高,但必须实时、可靠。
在电力系统中,架设了系统内部的SDH光环路,利用SDH环路承载内部的数据、远控、视频、语音等业务,可保证数据的安全可靠传输。最近几年,数字光纤通信在电力通信中的应用日益广泛,几乎融入到了电力通信的各个环节,主要包括:电力综合通信网、调度通信网、保护装置通信网、光纤通道保护、复用段保护等[3][4]。
4结语
数字光纤通信技术日益成为电力通信网的主要技术基础,数字化光纤电力通信网连接整个电力系统的调、变、输、配、发各个环节,为各个应用系统、数据共享平台提供带宽充足、可靠稳定、安全机密的专线、数据通道使用。数字光纤通信技术的进步必将极大地促进电力生产的发展。
参考文献
[1] 钱宗珏,区惟煦,寿国础,等.光接入网技术及其应用[M].人民邮电出版社,2000.
[2] 肖萍萍,吴健学,周芳,等.SDH原理与技术[M].北京邮电大学出版社,2002.
[3] 吴悦.电力光纤通信技术的发展研究[J].企业技术开发,2011,30(7):47～48.
[4] 赵云.波分复用技术在电力通信中的应用研究[J].云南电业,2011(1):39～40.
