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關鍵詞:通信電源系統 維護 防雷
通信電源系統承擔著向電力系統交換機、光端設備、PCM設備、微波設備等通信設備供電的任務,是所有通信設備的“心臟”,一旦發生供電中斷,通信系統、超高壓輸電線路高頻保護及電網安全穩定裝置通道、調度自動化遠動信息通道將無法運行,將極大地威脅電力系統的安全穩定運行。下面可以從以下幾個方面來分析通信電源的穩定安全。
1 選用高可靠電源系統
電源系統是否穩定,關鍵在于設備是否可靠,設計是否合理。一套電源設備只有在原理設計合理、設備選用可靠的情況下,才能確保其穩定性。
由于以前的電源系統多采用分立電子元件,如可控硅等元件,給運行維護帶來很多不便。高頻開關電源具有體積小、噪聲低、效率高、功率因素高、動態性能好、均流特性好、可靠性高、可帶電熱插拔、電磁兼容性極好、對電網污染小的優點,必將取代相控整流器,此外,還易于監控、擴展、實現“N+1”備份的功能。
選用安全、穩定的硬件設備是實現通信電源可靠性的第一要素,合理的接線方式也非常重要。為了保證電源系統的獨立性,每套通信設備的兩路電源分別接到高可靠電源系統的獨立直流母排上,每個直流母排上的輸出端均帶有隔離裝置,即雙電源/雙母排概念;而蓄電池分別接入各自母排,組成完全獨立又互不干涉的獨立供電系統。
2 建立通信電源監控系統
為了保證通信系統的暢通,提高設備運行水平,盡量縮短維修時間,使系統管理由局部、臨時監測,變為系統、全天候管理,必須實施監控。通信電源監控系統是對通信設備進行遙測、遙信和遙控,能實時監視和顯示其運行參數,自動監測和處理系統各種故障的設備,并且還能監測機房溫度,并根據環境溫度實時對蓄電池浮充時進行溫度補償。
2.1單套電源的監控
對于單套電源系統的監控,一般在整流屏配備本機監控裝置,實時監測交流單元,整流單元、直流單元、蓄電池等工作狀態,包括系統電壓、系統工作狀態顯示,負載電流及各整流模塊的輸出電流,蓄電池的充放電電流及安時數、系統的各項運行參數設定值、蓄電池溫度及環境溫度,根據各項設定值發出各類告警信息,并且具有RS-232接口,對于緊急故障具有電話回叫功能,在第一時間通知運行人員。其組成如圖1所示。
圖1 監控系統組成
2.2多套電源系統的監控
一般來說,一個供電局有多套通信電源,而且大多通信電源無人值班,因此,必須采用獨立的通信電源監控系統,并且把各站的電源監控系統納入通信設備總的監控系統。
根據通信電源集中維護、統一管理的基本模式,監控系統是一個多級的分布式計算機監控網絡,分為監控單元、監控站、區域監控中心、中心局監控中心。四級結構如圖2所示。
圖2 通信電源監控系統組成
一般以地調監控中心為中心局監控中心,各縣調監控中心為區域監控中心。各級的功能為:
(1)設備監控單元完成周期性的采集數據,接收和執行命令,接受上一級下達的配置信息、刷新配置文件;
(2)監控站實現數據采集和處理,向下與各設備單元監控單元傳送數據,進行處理后,向上級傳送,實時監視各監控單元的工作狀態,同時與監控中心通信,實時向監控中心轉發告警信息,并接受各監控單元的參數,顯示各監控單元采集的各種監測數據和告警信息;
(3)監控中心(包括區域監控中心)具有監控站的功能,還能實現各監控站工作狀態顯示和打印各種數據和信息。電源監控系統的基本原則應把可靠性放在第一位,監控系統本身的可靠性必須高于被監控設備的可靠性,監控系統要以監為主、控為輔,并且逐漸向智能化、規范化方向發展。轉貼于
3 加強對設備的維護工作
對通信電源的維護,主要是對蓄電池的維護。目前,通信電源大多采用免維護蓄電池(閥控式密封蓄電池),但其所謂的免維護其實是指使用過程中不需要加蒸餾水等工作。但在日常的工作中,還需對其進行精心維護。
3.1環境溫度的穩定
閥控式蓄電池適合在清潔、干燥、通風、避免陽光直射的環境中運行,環境溫度控制在15~35℃,最好是標準室溫25℃。因此,必須安裝空調,確保蓄電池室溫度控制在25℃。
3.2對蓄電池的維護
蓄電池作為通信電源的后備電源,是確保設備不間斷運行的最后一道防線,必須對其精心維護。在維護過程中,首先要經常觀察其外觀,檢查有無活性物質脫落、極板變形、電解液外漏,柵極有否腐蝕和硫化,及時做好充放電,根據《電信電源維護規程》中規定:
(1)蓄電池應每年做1次放電試驗,放電額定容量的30%~40%,每3年做1次容量實驗,使用6年后應每年1次,蓄電池放電期間應每小時測量1次端電壓和放電電流;
(2)還要引進先進的測試方法對蓄電池進行定期測試。根據研究,蓄電池的真正等效內阻是由其金屬電阻和電化學電阻組成,內阻的增加導致蓄電池實際容量的減少。現在市場上蓄電池測試儀很多,通過選用合適的蓄電池測試儀對蓄電池進行日常維護,再加上目前電源都對蓄電池裝有巡檢、監控功能,更加能保證蓄電池的日常工作效率。
4 高度重視防雷接地
雷電是對電力系統產生較大影響的一種自然災害,現在很多通信設備發生雷電事故,大多是由電源系統進入,因此必須重視電源系統的防雷接地工作。
4.1 防雷
根據YD5078-98《通信工程電源系統防雷技術規定》以及各通信站內主要電源配套設備的耐壓沖擊指標和防雷器殘壓要求,電力系統雷害的防護可采取分級協調的防護措施進行電源設備的保護。圖3為三級防雷保護措施。
圖3 三級防雷保護措施
(1)市電引入端安裝OBO電源防雷模塊,可以預先引雷;
(2)在交流輸入到整流器中間安裝一組低壓避雷器,確保整流設備及有關低壓設備;
(3)直流電源的“正極”在電源設備側和通信設備側均應接地,“負極”在電源機房側和通信機房側均應接氧化鋅壓敏電阻。
4.2 接地
對于通信等弱電設備的防雷,接地系統的良好與否,直接關系到防雷的效果和質量。當有直接雷時,盡管接地電阻很小(1.0Ω左右),但地網上還會產生很大的地位抬升。因此,應該采用聯合接地,通信機房和電源機房還要形成環形地網并多點入地。
5 加強人員培訓管理工作
現代電源技術大量應用電力電子半導體器件,采用自動控技術、計算機技術、電磁技術的多學科交叉技術,是現代電力電子的具體應用。積極讓專業人員參與、把關工程設計,方案審查,工程實施、竣工驗收;加大培訓力度和搞好技術練兵;積極讓專業人員學習新的專業知識;積極引進高素質的電源專業人才等各方面來實施,確實提高維護水平。
6 結束語
綜上所述,在通信網的構成中,電源是它的“血脈”,是確保通信暢通的必要條件。只有從主觀上足夠重視,并創造良好的客觀運行環境,做到管理專業化、制度化,設備、技術先進化,操作、維護現代化,才能保證通信電源系統和通信管理系統的安全運行,確保通信的可靠暢通。
1一體化
智能變電站交直流一體化電源系統的主要的特點是一體化,這種一體化不僅表現在外觀上的一致性,更主要的是在系統的設計安裝方面減少了組屏的數目,這樣使得整個電源系統之間的聯系更加的緊密和美觀。這樣的一體化設計使得電源系統的流程更加簡單,也為后期的維護工作提供了方便。一體化電源系統還縮短了工廠的生產周期,各種型號模塊可提前生產,理論上為現貨,大大縮短供貨時間。
2網絡化和智能化
智能變電站交直流一體化電源系統主要是采用電子信息和電子設備相結合的特點,其由幾個子系統構成,每個系統之間通過網絡進行連接,并且都是受到相同的監控系統的監控,這樣也就使得各個子系統通過監控系統建立起了聯系,從而實現了智能電源系統內部自動化控制,使得運行的各參數能夠很好的配合和調整。此外一體化電源系統在開關方面也是使用了智能化,將低壓開關、傳感器等放在同一個箱體內,可監測開關位置、事故跳閘告警、負荷電流、漏電流等,使得模擬量的采集或是開關控制等都在箱內解決,使電源監測不再有盲點。這種開關的智能化將使得單個的柜體能夠安裝更多的開關,實現開關智能化的檢測或是控制。同時也會使得維護更加的方便,
3安全性高
交直流一體化電源系統采用全模塊設計,絕緣防護更好,并且沒有外引二次接線,無跨屏二次電纜;同時由于使用了模塊化設計,一般故障模塊可以實時更換,無需停電,不需檢修二次線。相同參數模塊可以互換,模塊內一次、二次部分可獨立檢修,單個開關可獨立更換,使得設備檢修更便捷、更安全。交直流一體化電源系統還對蓄電池、各開關之間做防爆、防酸、防燃處理,即使蓄電池放在主控制室內,也不會對其他設備的安全運行造成影響。
智能站用變直流一體化電源系統的應用
1智能站用交直流一體化電源系統的概念
一般來講,智能站用交直流一體化電源系統,主要是指將站用交流電源系統、直流電源系統、逆變電源系統、通信電源系統統一設計,并且進行相應的調試和服務,之后通過網絡通信、優化、系統聯動、設備檔案統一管理的方法,實現站用電源安全和智能,從而實現站用電源的“交鑰匙”工程。
2智能站用交直流一體化電源系統的應用
站用智能交流系統已經成功在大多數的變電站運行,其直流核心充電模塊應用移相諧振軟開發技術,風冷、自冷有機結合。逆變電源正常時進行交流供電,交流斷電之后切換直流逆變。一體化應用成熟的交流技術、直流技術,在技術上不存在風險。通信電源部分應用直流輸入充電模塊,比傳統的充電模式省掉了整流環節。直流的220V電壓經過高頻的開關轉換為48V的電壓,并沒有采用變壓器進行轉換,其中的220V和48V的電壓之間并沒有直接通過電氣進行連接,保障了兩種電壓之間的隔離。蓄電池部分是采用閥控鉛酸蓄電池,110kV及以上變電站使用2到3組的蓄電池,蓄電池的一體化,避免逆變電源和通信電源在進行維護時出現的不精確的問題,同時減少蓄電池組配置組數,蓄電池室也可取消,簡化主控樓的設計,同時解決了UPS電池和通信蓄電池的日常維護和管理問題,也使得實現智能變電站交直流一體化電源系統成為了可能。
3安全性應用
原始的變電站的站用電源系統當有一處出現問題時整個系統可能受到影響,這樣很容易導安全事故的發生,然而智能變電站交直流一體電源系統將很好地解決這一問題.通過對變電站站用電源的一些線路的走向進行調整,將直流和交流完全的進行隔離開來,這樣將會減小由于電流的沖撞導致的事故發生。并且一體化電源系統還統一進行防雷配置,以提高雷擊過電壓或者操作過電壓時,設備安全運行的能力。
小結
關鍵詞 蓄電池組;高頻開關電源;UPS
中圖分類號:TN86 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)18-0035-02
1 蓄電池組
1.1 蓄電池的結構及工作原理
蓄電池通常是指鉛酸蓄電池,它是電池中的一種,屬于二次電池。它的工作原理是:充電時利用外部的電能,使內部活性物質再生,把電能存儲為化學能,需要放電時再次把化學能轉換為電能輸出。
1.1.1 蓄電池的充電
蓄電池充電時,負極會析出氫氣,正極會析出氧氣。析出的氧氣到達負極,與負極起下述反應。正極析氧,在正極充電量達到70%時就開始了。
充電過程2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
1.1.2 蓄電池的放電
蓄電池作為應急備用能源,其價值和性能是通過放電來實現的,蓄電池放電過程中的化學反應:
放電過程Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
1.2 蓄電池的維護
在維修過程中,應經常檢查蓄電池的外觀,極柱。若發現電池槽,蓋發生破裂,以及結合部滲漏電解液,極柱周圍出現爬酸現象要及時更換電池。2 V蓄電池在投入運行后的前五年,12 V蓄電池在投入運行后的前兩年,每年應以實際負載進行一次核對性放電試驗,放出標稱容量的30%-40%。2 V蓄電池在投入運行后的第六年起,12 V蓄電池在投入運行后的第三年起,每年應進行一次容量試驗。
2 高頻開關電源
2.1 開關整流器監控單元的原理
開關整流器監控單元的單片機電路對電源參數進行實時采集。缺相檢測和網壓檢測電路對三相交流輸入進行缺相檢測和電網電壓檢測,檢測到的缺相信號和電網電壓信號送給單片機電路進行處理。單片機接受鍵盤指令,采用LCD顯示電源實時數據和控制菜單。輔助電源提供開關整流器內部控制電路所需要的各種電源。溫度檢測電路檢測主散熱器溫度,送給單片機系統。單片機系統根據主散熱器溫度,通過風扇控制電路控制風扇的工作狀態。
2.2 負荷均分的概念
一套高頻開關電源系統至少需要兩個高頻開關電源模塊并聯工作,大的系統甚至需要多達數十個電源模塊并聯工作,這就要求并聯工作的電源模塊能夠共同平均分擔負載電流,即均分負載電流。目前高頻開關電源均采用PWM型均流方式,是一種數字式調整均流方式,具有均流精度高,動態響應特性好,抗干擾性較好,模塊控制數多的優點。
2.3 負荷均分的原理
US為系統取樣電壓,Ur為系統基準電壓,兩者比較后產生誤差電壓UD,UD與三角波比較產生一個脈寬調制方波信號,其波寬受UD大小控制。這個方波信號送至每個整流模塊,通過模塊內光耦,隔離,整形,放大后與模塊電流比較。這個比較信號再與模塊內的預先設定參考電壓值相疊加,調整模塊的輸出電流,改變模塊的輸出電壓,使每個模塊的輸出電流相等。
3 UPS電源
不間斷供電電源系統(UPS)是能夠持續穩定不間斷向負載供電的一類重要電源設備。從廣義上說UPS包括交流不間斷電源系統和直流不間斷電源系統。長期以來,已習慣于把交流不間斷電源系統稱為UPS。
3.1 UPS原理
交流市電電源輸入由整流器轉換為直流電源。逆變器將此直流電源或來自電池的直流電源轉換為交流電提供給負載。市電中斷時,由電池通過逆變器給負載提供后備電源。市電電源還可通過靜態旁路向負載供電。需要對UPS維修保養時,可將負載切換到維修旁路供電,負載電源不中斷。
3.2 UPS幷機系統特點
并聯UPS軟件和硬件與單機模式完全一致。幷機系統的配置可通過參數設置軟件實現。幷機系統各單機的參數設置要求一致。幷機控制電纜形成閉環連接,為系統提供可靠性和冗余。雙母線控制電纜連接在兩個母線的任兩個UPS單機之間。智能幷機邏輯為用戶提供最大靈活性。例如,可按任意順序關閉或啟動幷機系統中的各單機。可實現正常模式和旁路模式之間的無縫切換,并且可以自動恢復。即過載消除后,系統會自動恢復到原來的運行模式。可以通過各單機的LCD查詢幷機系統的總負載量。
3.3 UPS單機并聯的要求
多個單機并聯組成的UPS系統相當于一個大的UPS系統。但是具有更高的系統可靠性。為了保證各單機使用度相同并符合相關配線規定,應滿足以下要求。
1)所有單機必須容量相同并且并接到相同的旁路電源。
2)旁路電源和整流輸入電源必須接到相同的中線輸入端子。
3)如安裝漏電檢測儀器(RCD),必須正確設置并且安裝在共同的中線輸入端子前。或者該器件必須監控系統的保護地電流。
4)所有的UPS單機的輸出連接到共同的輸出母線上。
3.4 UPS特殊工作模式
3.4.1 旁路模式
正常模式下,如遇逆變器故障,逆變器過載或手動關閉逆變器,靜態開關將負載從逆變器側切換到旁路電源側。如此時逆變器相位與旁路相位不同步,靜態開關將負載從逆變器輸出切換到旁路電源輸出,但會出現負載電源短時中斷。該功能可避免不同步交流電源的并聯引起大環流。負載電源中斷時間可設置,通常小于3/4周期。例如:頻率50 Hz時,中斷時間小于15 ms:頻率60 Hz時,中斷時間小于12.5 ms。
3.4.2 并聯冗余模式
為提高系統容量或可靠性,或既提高系統容量又提高可靠性,可將數個UPS單機設置為直接并聯,由各UPS單機內的幷機控制邏輯保證所有單機自動均分負載。幷機系統最多可由4個單機并聯組成。
3.4.3 頻率變換器模式
UPS可設置為頻率變換器模式。提供50 Hz或60 Hz的穩定輸出頻率。輸入頻率范圍40 Hz-70 Hz。該模式下,靜態旁路無效,電池為可選。根據是否需要以電池模式運行來確定是否選用電池。
3.4.4 自動開機模式
UPS提供自動開機功能,即市電停電時間過長,電池放電至終止電壓導致逆變器關機后,如市電恢復,經過延時后,UPS會自動開機。該功能及自動開機延時的時間可由調試工程師設置。
3.4.5 電池模式
由電池經過電池升壓電路通過逆變器給負載提供后備電源的運行模式為電池模式。市電停電時,系統自動轉入電池模式運行。負載電源不中斷。此后市電恢復時,系統又自動切換回正常模式,無需任何人工干預,并且負載電源不中斷。
3.5 UPS高級功能
UPS提供電池維護測試功能。電池定期自動放電,每次放電量為電池額定容量的20%,實際負載必須超過UPS標稱容量的20%。如果低于20%,則無法執行自動放電維護。自動放電間隔時間30天-360天可以自行設置。電池自檢可禁止。
在線式UPS中,無論市電是否正常,都由逆變器供電,所以市電故障瞬間,UPS的輸出不會間斷。另外由于在線式UPS加有輸入EMC濾波器和輸出濾波器,所以來自電網的干擾能得到很大的衰減。
參考文獻
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1 高速公路通信系統的特點
高速公路現代化管理的支撐系統就是高速公路通信體系,是完成高速公路現代化管理不可或缺的基礎設施。它完成了監控體系與收費體系的數據、語音以及圖像等信息正確而及時地輸送,同時確保高速公路管理部門中間業務聯絡通訊的流暢,并為高速公路內部每一個部門和外界建設需要的聯系。關鍵有下面三個特點:
(1) 高速公路的每一級管理機構和沿線設施通常都建筑在公路兩側,沿公路呈線狀部署。通常通信站都安置在收費站或管理所的所在地,通信站的地理部位在公路建設時已基本決定,就是不可以隨意選址設站。
(2)高速公路的管理體制通常使用分級管理、集中掌控調度,高速公路通信網的網絡構造為樹形構造。另外,每一級管理機構和公路沿線各地相關部門和上級機關也一定要維持通信聯絡的流暢,以內部通信為主的是高速公路通信體系,并進入電信公用網。
(3)在高速公路管理處、管理所、服務區、收費站收費、監控分中心等機構中間和外場監控設備與監控分中心之間需實施語音、數據、圖像等每一類信息的輸送與交換。為及時解決交通事件,實施交通調度指揮,相關部門一定要與巡邏車等保持通信聯絡。
2 高速公路通信系統的結構與功能
2.1 通信管道與光電纜線路
通信管道通常敷設在高速公路的中央綠化帶下面,這種狀況頗多;在不安置中央綠化帶或者過隧道時,通信管道一般在路側敷設,兩者對比,在綠化用土填充前敷設中央綠化帶下的通信管道,這樣能減少開挖工程量,還能夠讓開路側很多的標志牌基礎更可靠,為此,通信管道敷設在高速公路的中央綠化帶下面有很多。光纜敷設在通信管道內,為通信體系信息傳輸供應通道。
2.2 光纖數字傳輸體系
光纖數字輸送體系包含通信傳輸設備與接入網設備,在收費站、通信中心與服務區的通信機房內安裝,其主要功能是接入監控數據、收費數據與辦公自動化等諸多信息,并輸送到路段通信分中心以及省通信中心,為高速公路的運營管理供應數據輸送及交換。
2.3 數字程控交換系統
系統的關鍵設備就是數字程控交換機,安裝在通信分中心,幫助沿線每一個管理部門開展指令電話、業務電話和傳真等相關通信業務。
2.4 通信電源
高頻開關組合電源在通信分中心與每一個通信站安裝,-48V 直流電源是為通信設備供需的,在市電停電期間,仍舊能供電 10h 以上。
3 信息系統可靠性模型
3.1 系統概念模型
理論上說,智能化集成監控和管理體系(IIMMS)屬于監控以及診斷系統的區域,計算機信息體系中軟硬件資源不一樣的地方在于 I-IMMS 系統監控以及診斷的對象。在探究現有的某些監控與診斷體系的基礎上,我們提出了 IIMMS 體系概念模型。IIMMS 系統的概念模型是這系統的體系構造、功能構造和其支持技術的概括性描述。
3.2 系統層次構造模型
基于 IIMMS 體系的概念模型,我們設計了監控和管理體系的構造模型。體系在邏輯上從底向上分為兩大功能體系:數據采集體系和集成管理體系,四個層次:采集數據層、管理數據層、數據分析層以及管理操作層。數據采集層實施兩方面功能:數據收集與自治性管理操作,并經過網絡通訊接口和上層集成管理體系通訊———傳送數據、接收命令或返回實施結果。
4 提高信息系統可靠性的策略
4.1 細化網絡安全措施
網絡與氣象業務信息體系息息相關,科技的不斷延伸,網絡連接區域不斷發展,偶爾網絡的不安全也會引起網絡的故障。提升網絡有五大方法:(1)業務網要與互聯網物理隔離。如果一定要訪問內網也一定要訪問外網的服務器,把內外網分開需要網閘。(2)辦公網和業務網要隔開。(3)要解決互聯網出口的網絡安全措施。兼具防病毒體系和流量控制,入侵檢驗,防火墻和保護體系。互聯網的內容逐步豐富,帶寬占用率很高,要施加約束,讓網絡順暢。(4)要縮小網絡規模。通過劃分 VLAN 的辦法,把廣播域縮小。通過選取性在網和網之間完成互通,確定需要后再開通。(5)在和外單位連接的出口處加上防火墻,經過訪問掌控列表約束對端網絡及對本地網絡的訪問。
4.2 體系管理人員要經過必然的方法加大對環境和設備的監控與管理
過多的業務系統設備,與環境的需求越來越強烈。人工監控與這一情況有沖突。如果把系統的可靠性不斷提高,對體系和環境要完成自動監控和報警,故障早發現就能早處理,縮短故障時間。機房環境監控體系,中心機房關鍵系統的正常運行可以保證,實時監測機房環境的每一項指標,遇到電源故障、機房停電、環境溫度過高非法火災、侵入及漏水等緊急突況,必須做好記錄、查詢和自動及時報警。
4.3 業務系統穩定運行的保障靠技術人員
科技和人才就是第一生產力。擁有開發的技術人員和體系管理維護,把新的技術及時融入到業務體系中,這樣就能及早發覺體系中存在的隱患,提出合理的處理方法。另外一方面,系統產生故障時,及時把故障恢復就要靠專業的技術人員。技術人員的知識在技術的進步更新中不斷創造有三個途徑:
4.3.1 定時參加相關的技術培訓班。《信息技術領域專業技術人才知識更新工程實施辦法》中詳細規定:每年信息專科技術人才參加包含“653 項目”在內的每一類繼續教育和培訓的時間共需要不低于12 天或 72 學時。
4.3.2 信息體系出現轉變時要舉辦跟這體系緊密有關的培訓補習班,讓技術人員對這系統的原理、構造、線路走向等一目了然。
4.3.3 公司內部要構成多些技術交流,使技術人員的專業水平不斷攀升進步。
5 結束語
現在社會是一個信息時代,信息時代的到來讓人們的生活出現了巨大的轉變,和人們的生活息息有關。新形勢的要求要適應高速公路營運管理工作,科技含量一定要加大,科技使用水平也要提高。高速公路信息系統的安全性,為高速公路的標準和科學管理提供了很好的保障,同時也提升了未來高速公路的監控能力、事故災難防止、車輛防盜等做出了優越的基礎保證,一定要把高速公路信息系統可靠性提高,有很高的社會效益與經濟效益。
SDH原理
SDH即同步數據傳輸體系,是一種光纖傳輸體制,它以同步傳送模塊(STM-1,155Mbit/s)為基本概念,其模塊由信息凈負荷(payload)、段開銷(SOH)、管理單元指針(AU)構成,突出特點是利用虛容器方式兼容各種PDH體系。SDH傳輸網具有智能化路由配置能力、上下電路方便、維護監控管理能力強、光接口標準統一等優點。
SDH技術優點
1)SDH采用世界標準,使1.5Mbit/s和2Mbit/s兩大數字體系在STM-1上得到統一;
2)高度靈活性,SDH傳輸網具有信息透明,可傳輸各種凈負荷及混合體;
3)SDH幀結構中安排了豐富的開銷比特,因而網絡操作維護管理功能加強,便于集中統一管理,節約了維護費用;
4)高可靠性,不受地域、天氣條件限制,可以實時傳輸信息。
光纖通信技術應用
1EPON技術
田家寨變和新平變機房各安裝了一套中興C220OLTEPON設備。田家寨地區5條10kV線路,分別為田一、二、三、四路和紅二路,有126個公用變壓器,共安裝了126個ONU和110個風光器;平安縣城新二、五、六、八路共4條10kV線路,共安裝了73個ONU和61個分光器。在信通公司五樓通信監控機房新上了一套網管服務器。
2SDH技術
采用SDH技術,利用光纖通信方式,建設貴德永盛電站、貴南都蘭電站、同德貢麻電站、馬場電站、達日電站、共和哇洪電站。為確保網絡安全與后期設備維護方便,采用專用纖芯傳輸形式,選用8芯ADSS光纜。在6個水電站至上聯站各新建1對2M協議轉換器設備,同時各新建一條100AH通信電源,電量信息傳輸方式為集中器-2M協議轉換器-光纜-2M協議轉換器-路由器,通過電力公司廣域網至用電信息采集主站,實現電量信息上傳。
3運行情況
新平變OLT2010年12月25日試運行,田家寨變OLT設備于2011年4月5日試運行。試運行以來,設備穩定,體現了設計先進,性能良好,功能完備,組網能力強,各項技術指標、技術參數符合要求。
光纖通信技術應用成效
光纖通信技術在田家寨、平安地區6個水電的運用,證實了光纖通信技術在用電信息采集上有良好成效。
1)田家寨、平安地區建設2套OLT,下掛多個ONU與公用變集中器連接,實現了公用變電量信息上傳,該傳輸方式采用點對多點通信,光纜線路資源耗費小,節省了配套投資,綜合建網成本低;
2)解決了農網和城網用電信息采集,分散的、聚集的公用變都能實現信息采集并上傳;
3)在沒有無線公網方式,地形比較復雜的情況下,實現了電網電量信息傳輸,是最佳傳輸方式;
4)可靠性高,不受地域和天氣影響,可實時上傳電量信息;
5)無需花費高昂的無線公網租用費,減少了投資成本;
6)解決了小水電電量信息依靠電信電話人工播報方式。
關鍵詞:通信傳輸網;數據通信網;電路管理;故障管理
中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.06.036
Discussion and Study of the Communication Transmission Network Monitoring Technology
JIa Xun-ming
(China Telecom Co., Ltd. Qinhuangdao Branch Qinhuang Island 066000, China)
【Abstract】This paper first introduces the current development of the communication transmission network, as well as the develop
ment of communication transmission network from some inherent problems, while the relationship between the telecommunications network and telecommunications management network introduced, followed by a detailed description of the monitoring function of the transmission network ,transmission of four modules were outlined, and finally the prospects for the development of transport network resource management are analyzed, for readers’ reference.
【Key words】Communication transmission network; Data communications network; Circuit management; Fault Management
0 引 言
隨著科技的進步和社會的發展,網絡傳輸越來越得到人們的重視,通過通信傳輸的各種應用也得到了廣泛的發展。[1]隨著網民規模的不斷擴大以及網絡需求量的不斷增長,光傳輸網絡的良好的管理是各大公司所面臨的重要問題。同時隨著中國電信產業的不斷開放化,各大相關通信工程公司存在著激烈的競爭,因此對于通信公司而言,如何提供最優質的服務以及完全的網絡運營環境是取得競爭中優勢的前提。
我國的通信傳輸網系統一般處于多個商家分別進行組建,在組建過程中由于多個廠家的共同組建,因此在通信傳輸網的網絡維護與網絡管理方面比較復雜。由于不同廠家網管系統的互異性,同時其設備管理基本局限與自己的網管,因此國內的通信網絡傳輸的發展受到了很大程度上的影響。傳輸網監技術是通信管理的一個元素,其傳輸技術已由傳統的傳輸技術發展到了同步數字傳輸。[2-4]
電信管理網是提供一個相互協調組織的平臺,使得各種操作系統可以有效的進行結合和聯系,其作用是有效的對網絡安全進行監控等。同時電信網與電信管理網有一定的關系,電信管理網與電信網有很多相互接合的接口,可以提供數據的相互傳輸。圖1反映了電信網與電信管理網之間的關系,
而作為電信管理網的一個子系統,通信傳輸網管也逐漸的進行著信息傳輸的綜合化。
1 傳輸網監控功能描述
在通信傳輸網的管理系統中,基于相應的標準和和網絡管理技術,可以將傳輸網分為四個管理模塊,故障管理是通過系統出現一定的故障,通過用戶接口反映給用戶。當網絡單元出現故障時,設備故障管理系統通過自己的檢測結果反應出一定的預警形式,通過網絡單元傳輸給網絡管理系統,網絡管理系統通過預警信息的分析和處理,轉換為文字以及圖片告知用戶,最后提出分析后得出的可行性解決方案。故障管理所反映的信息見下表,
安全管理是通過屏蔽未授權的用戶進入或使用網絡,來保證網絡不受到惡意攻擊,保證傳輸網的安全性能。通常情況下,將授權用戶分為一級用戶和二級用戶,一級用戶可以享有全部的傳輸網的功能,二級用戶有部分功能。其功能主要有用戶的登陸及注銷、顯示歷史登陸等功能。[5]
配置重設功能主要是通過各種配置方法,對網絡各方面進行合理配置,對傳輸網的各單元進行合理運行。通常情況下配置重設功能包括資源管理和電路管理。其中電路管理針對一些高級用戶,其內容見表2,
2 傳輸網資源管理的發展前景
傳輸網管理的發展一直受到各廠商的廣泛關注,其傳輸設備綜合化管理是各廠商的協調工作的根本。[6]由于通信網絡的日益發展,傳輸網從使用的量和質上都被要求的越來越高。但由于同一種設備不同廠商的管理以及不兼容等原因的影響,單靠廠商的管理的變更已經不能滿足通信傳輸網的需求,因此傳輸網資源管理這一概念可以得到廣泛的發展。
傳輸網資源管理在整個網絡運營中處于過度者的作用,可以有效的將廠商的網絡管理與傳輸網等各方面進行連接。通過傳輸網資源的統一配備,可以更好的解決廠家資源配備等問題。在如今傳輸網跟趨于復雜、網絡技術的復雜化傳輸網資源管理有其重要的意義。
參考文獻
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便于管理、維護和安全使用原則。實驗室要能夠對網絡實行集中監測、分權管理、統一分配網絡資源;有統一的網管軟件,當出現混亂時,系統有恢復能力,可實施對網管誤操作和軟件死循環等重大故障的數據恢復;對于合法的用戶通過認證能進行設備的操作,而非法用戶沒有權限對設備進行操作;網絡軟件符合人們的操作習慣,操作界面清晰。經濟性、規模性和層次性原則。從設備的選型上盡量做到花最少的錢建符合學校要求的最好的實驗室;實驗室至少要滿足20組學生同時實驗的需求。實驗室可以滿足不同層次專業教學的需求,可完成實驗、實習、課程設計和綜合實訓任務。
2數據通信實驗室方案
數據通信實驗室是長沙學院與思科公司共建的實驗室。思科網絡技術學院是思科公司在全球推廣的網絡技術教育項目。與思科公司合作就是引進該項目,包括教材、E-learning的教學方式、E-Learning實驗室和支撐理論教學的思科數據通信實驗室方案等。思科公司對于網絡技術教育開展得好的學校一般會給予部分軟硬件設備捐贈或優惠。2006年5月,長沙學院思科網絡技術學院正式成立,2007年我校成為Cisco網絡通信設備在湖南地區的首家獲贈高校,并著手建設數據通信實驗室。
2.1實驗室設備構成方案
將實驗室分成4個分實驗室建設。從學生的數量、實驗效果和資金3個方面考慮,每次實驗人數為半個班(16~20人),實驗設備每套為4~5人使用,所以每種設備都需要4套。4個實驗分室的設備構成情況是:(1)路由和二層交換實驗室主要由4臺路由器、4臺二層交換機組成;(2)語音和三層交換實驗室主要設備包括:語音交換機8臺、語音路由器8臺、三層交換機8臺、VOIP電話系統1套、語音編碼器2個,語音視頻管理軟件和硬件1組、IP電話8個、模擬電話12個、視頻套件1套、語音轉換卡5塊;(3)安全實驗室主要由8個安全路由器、4個防火墻、4個安全自適應設備、4個入侵檢測器組成;(4)無線實驗室主要設備包括:路由器4個、無線路由器4個、無線AP4個、無線局域網控制器1臺,無線管理軟件與硬件1套,室內和室外天線各2個,PC內置無線網卡24個,無線網橋2個。
2.2實驗室可開出的實驗
數據通信實驗室可開出以下實驗:(1)數據通信課程實驗6個:IOS基本操作實驗、IP地址配置實驗、數據路由實驗、無線網橋的配置實驗、無線路由通信實驗和數據安全通信實驗;(2)現代交換原理課程實驗3個:基于OSI協議的VOIP系統的設計與實現實驗、MPLS交換實驗、FR分組交換數據報方式實驗;(3)多媒體通信實驗5個:自動帶寬選擇的編碼器-譯碼器實驗(內含G.711mu-law、a-law,G.723.1,G.729A/B,GSM-EFR、FR寬帶音頻———專用16位分辨率、16kHz采樣音頻實驗)、IP電話路由設定實驗、自動接聽和語音提示實驗、IP電話與模擬電話互通測試、視頻通信實驗;(4)無線網絡通信實驗6個:無線用戶接入認證實驗、無線用戶的漫游實驗、無線網絡Qos研究實驗、無線IP語音通信實驗、無線網絡管理實驗、Cisco無線兼容實驗;(5)Cisco通信安全實驗6個:防火墻冗余備份及故障切換實驗、防火墻其他安全功能測試實驗、入侵檢測與防御設備安全性測試實驗、入侵檢測與防御攻擊應對策略測試實驗、點對點IPSECVPN實驗、多點動態VPN實驗;(6)遠程實驗:為提高實驗室利用率和加強課程教學的效果,支持實驗室24小時開放,購置了遠程實驗設備1套,主要包括CISCO2801路由器1臺、NM-16A16端口的異步通信模塊1塊、CAB-OCTAL-ASYNC轉換線2根。
2.3實驗室的其他教學服務功能
實驗室除可開出上述實驗外,還可進行以下幾個方面的工作:(1)課程設計、畢業設計和綜合實訓:如校園網絡設計與實現、企業網絡設計與實踐、小型IP電話網絡實現和服務器安全環境設計等;(2)認知實習:由于實驗室的設備與電信企業的在網運行設備相同,所以實驗室在滿足本專業實驗教學的同時,還可以為全校師生提供IT技術實驗環境,可承擔全校理工科學生的認知實習,使學生能夠了解數據通信網的最新技術,增加對現有實際運行網絡的感性認識;(3)職業資格認證教育:在教學計劃中引入職業認證模塊,教學中直接采用思科公司的認證課程,鼓勵學生參加思科公司職業資格認證考試,還可以面向社會招生,為社會培養更多的網絡技術人才。
3光傳輸實驗室
3.1實驗室的構成
光傳輸實驗室是長沙學院與中興通訊股份有限公司共建的實驗室。2006年6月,中興通訊學院成立了近30人的NC教育項目組,開展了促進高校通信工程專業改革的NC教育研究探索,專門面向高校通信專業的學生進行“中興通訊NC工程教育”。中興推出的在局運行通信網實驗平臺選擇了大規模的程控交換機和GSM、3G移動通信設備,SDH光網絡傳輸設備,智能網系統等。根據實驗室建設方案,我們先期構建了光傳輸和程控交換實驗室,獲得中興通訊NC聯合教育授權。光傳輸實驗平臺由下列硬件設備和軟件組成:ZXMP330SDH光傳輸系統設備1套、ZXMP320SDH光傳輸系統設備2套、ZXMP200SDH光傳輸系統設備2套、通信電源ZXDU150組合電源系統1套、E300(EMS)應用軟件1套、NC實驗管理和資源自動分配系統1套。
3.2光傳輸實驗室實驗目的
傳輸實驗室實驗目的是:(1)通過對在線實際光傳輸設備的操作,更透徹地了解光通信、SDH等概念;(2)對在線光傳輸通信設備及其原理和實用技術有較系統的認識;(3)熟練使用光傳輸技術原理配置光傳輸設備,滿足運營商網絡典型應用需求。
3.3光傳輸實驗室支撐的實驗項目
(1)基礎配置實驗:SDH光傳輸點對點組網實驗,SDH鏈型、環網組網實驗,SDH相切環相交環的組網實驗;(2)業務配置實驗:E1信號、以太網信號雙向傳輸實驗,命令行配置、光傳輸平臺網管實驗;(3)業務性能測試實驗:SDH開銷驗證實驗;(4)業務保護配置實驗:二纖單向通道保護環實驗、二纖雙向復用段保護環實驗、1+1/1:1/1:N復用段保護環實驗;(5)子網連接保護實驗:共享光纖虛擬路徑保護實驗、子網雙節點互聯保護實驗。為了給高年級學生及教師提供科研平臺,實驗室開放一定的設備接口和后臺數據庫(例如網管軟件、路由協議等),提供二次開發環境。
4程控交換實驗室
4.1實驗室的組成
程控交換實驗室也是長沙學院與中興通訊股份有限公司共建的實驗室。程控交換實驗室由1套數字程控交換設備ZXJ10組成,交換容量為8K*8K。具體硬件包括控制模塊、交換網及接口、時鐘模塊、數字中繼、資源模塊、用戶模塊、電源模塊等部分。系統軟件配置有系統基本軟件、信令軟件、業務功能軟件和維護管理軟件等。
4.2實驗目的
程控交換室的實驗目的是:(1)通過對在線實際程控交換設備的操作,更透徹了解通信、電路交換等概念;(2)對在線通信設備程控交換機及其原理和實用技術有較系統的認識;(3)熟練使用通信技術原理配置程控交換設備,滿足運營商網絡典型應用需求。
4.3程控交換實驗室開出的實驗項目
(1)驗證性實驗:信號音觀察實驗、交換機硬件配置模塊實驗、時分數字交換和用戶電路實驗、中繼電路測試實驗、消息跟蹤實驗、狀態查詢及監控實驗、本局通話調測、網管計費信息查詢、網管告警信息查詢、網管性能數據查詢、模擬用戶內外線及單板測試實驗;(2)系統性實驗:電話撥測輔助分析實驗、NO.7的自環實驗、程控交換機商務群實驗、程控交換機測試系統實驗、鑒權系統實驗、廣域群實驗、終端系統操作與維護實驗、數據備份與恢復實驗、告警系統分析實驗;(3)綜合性實驗:電話撥測分析實驗、話務統計實驗、中繼路由數據設定和查詢實驗、本局用戶基本呼叫聯機實驗、程控交換機新業務設定及演示實驗、故障處理實驗。為了給高年級學生及教師提供科研平臺,開放一定的設備接口和后臺數據庫(例如網管軟件、話單結構),提供二次開發環境。
5結束語
關鍵詞:光纖通信;電力傳輸;電力光纖
中圖分類號:F407 文獻標識碼: A
前言
隨著我國科學技術的進步和發展,推動了我國國民經濟的快速增長,電子產品的在我國的應用范圍很廣泛,通信技術也就得到了前所未有的發展。進入20 世紀以后,光纖技術的誕生又推動了通信系統向著更高一層次的發展,特別是在信息時代的今天,網絡已經與人們的生產和生活密不可分了,光纖技術在通信系統中的應用,以使得光纖技術成為我國通信系統中的傳播媒介。然而,人們對于光纖的印象首先是光纖在通訊領域中的應用,也就是光纖通信。的確,由于光纖通信的很多優勢比如傳輸頻帶寬,傳輸容量大;傳輸損耗小;抗干擾能力強等,給光纖通信帶來了很多技術上的突破。同時光纖的重量比較體積比較小,它的直徑一般只有幾個微米,因此很多用于傳輸信息外的其他領域都在考慮利用光纖,比如說電力。現在電力傳輸中使用的光纜或電纜體積很大而且重量很大,并且其傳輸過程中的損耗也特別大,所以用電力光纖技術是一種用來傳輸電力的重要技術。
一、電力光纖技術簡介
電力光纖和普通的通信部門同的光纖都是一樣的,就是用信號傳輸用的光纖,主要用于電網通信及調度、繼電保護、自動化傳輸等。只不過電力光纖一般都是在電力線路建設時一并裝在電力鐵塔上的,其作用就是在各個變電站的信號聯絡線,它是電力調度部門統一信號指揮用的。
電力光纖的作用是將供配電系統的微機保護、電力設備的監控等通過現場總線和以太網通信傳輸的方式結合起來構成微機自動化監控系統,數據信號自動記憶,實現了變電站技術管理的自動化。
二、光纖技術的發展歷程
光通信技術在過去的40多年里得到迅速發展,也帶動了光纖技術的發展。通信系統和光纖的發展相輔相成,業務的需求促進了通信系統的不斷升級,而系統和器件的進步對光纖提出了新的要求,推動了新型光纖的開發。光通信傳輸系統經歷了4個發展階段,每個發展階段都伴隨著光纖技術的進步。
1)第一代光纖通信系統采用波長850nm的LED光源,使用的是多模光纖。多模光纖的優點是纖芯較大且數值孔徑較高;可以方便地把信號光源耦合進光纖,光纖直接連接和熔接相對容易。但多模光纖的模間色散限制了傳輸帶寬。1975 年,第一個實用的光纖通信系統是應用于市話中繼,隨著傳輸距離進一步延伸和傳輸速率的提高,多模光纖已經不能滿足系統要求。
2)1970 年后,隨著半導體激光器的發展,光纖長波長傳輸窗口的應用以及單模光纖熔接技術的進步,使得單模光纖傳輸系統成為可能。單模光纖代替多模光纖的優勢是可以消除模間色散。第二代光纖通信系統采用標準單模光纖和 1 310nm波長的單模激光器,標準單模光纖在1310nm波長區域的衰減比850nm波長小,而且在1310nm波長區域中的色散幾乎為零。因此 G.652單模光纖代替了多模光纖開始長距離傳輸的應用,光纖通信系統的應用也從市話擴展到長途。
3)單模光纖的工作窗口中衰減最低在1550nm波長,但該波長窗口中的色散非常大,這限制了高速率系統的傳輸距離。為充分利用該窗口衰減最低的優勢,光纖廠商開發了一種新型光纖,即色散位移光纖,該光纖實現了1550nm波長區域最小的色散值,可以使用光譜寬度只有幾個納米的激光器,從而實現了工作波長為1550nm的第三代光纖傳輸系統。
4)隨著摻鉺光纖放大器(EDFA)和波分復用(WDM)技術的出現,出現了多信道傳輸的第四代大容量光纖傳輸系統。研究表明色散位移光纖的色散值在1550nm時并不適合波分復用傳輸,這是因為四波混頻的非線性效應在色散為零時最強,導致2個相鄰信道間的串話干擾非常強烈。為減少四波混頻效應,需要適度的色散,色散應該盡量小以減少色散對傳輸的限制。因此提出了非零色散位移光纖(NZDSF)(G.655光纖)的概念。目前,非零色散位移光纖已經廣泛敷設在全球高容量波分復用網絡中。波分復用技術通過增加波長信道數量來增加傳輸容量,提供了一種擴展系統容量的新方法。在波分復用技術發展的同時,信道速率也在不斷提高,以滿足日益增長的帶寬需求。
三、電力光纖的工作原理
光纖是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具,它是光導纖維的簡寫。2009年諾貝爾獎獲得者,前香港中文大學校長高錕和George A. Hock ham首先提出了光纖實現傳輸通信的構想。
電力光纖按照光在其中的傳輸模式,一般分為單模光纖和多模光纖兩種。其中多模光纖可以允許不同模式的光纖在同一條電力光纖上傳輸,電力多模光纖的中心芯徑較粗,可以用作一些廉價的接線器。單模光纖只能傳輸一種模式的光,其中心芯徑比較細,可以用來電力的遠距離傳輸,它需要光的帶寬較窄,對于電源的穩定性要求也較高。
四、電力光纖技術的應用和發展趨勢
光纖通信至今發展只有二十多年的歷史,作為現代通信網的主要傳輸手段,已經經歷了從短波長多模光纖到長波長多模光纖再到長波長單模光纖的三代技術發展。光纖通信是通信史上的重要的變革。美國、歐盟、日本等發達國家和地區都已經宣布不再新建電纜線路,而全力致力于光纖通信的發展。
電力光纖通信和傳統的通信方式相比,有很大的優勢:它傳輸頻帶寬、傳輸損耗低適合于中遠程的運輸;由于其重量輕,原料為石英,可以節省很多原材料,在特殊環境中或者軍事上也可以適用。
中國的電力光纖經過多年的發展,目前電力光纖通信已經進入實用階段。近些年,隨著計算機、通信技術等各種新技術在電網中的應用和發展,極大的提高了電網的智能化水平,智能電網是電網技術發展的必然趨勢。目前,我國正在推進智能電網的建設,促進電力光纖入戶試點工程的有序開展,服務于國家三網融合的戰略。電力光纖是智能電網用戶接入的首選方案。目前幾乎還沒有使用光纖電網的用戶,在鋪設電纜的同時完成光纖的入戶工作,可以大大降低整個系統的綜合成本。
目前國家電網正在加快推進電力光纖入戶的工程,所以電力光纖入戶,就是采用用光纖復合低壓電纜,將光纖隨著電力輸電線一起鋪設,可以配合光網絡技術,實現智能電網和“三網融合”等業務。在2010年6月份召開的電力光纖試點座談會中,計劃將在14個網省公司的4.7萬用戶開展電力光纖入戶的試點工作。在十二五開局之年之后,電力光纖入戶將會迎來爆發性增長。隨著三網融合在用戶端走向融合,我國即將進入多網融合的新時代,這也將大大提高網絡的綜合運行效率,給用戶提供更方便的生活方式。
結語
隨著電力光纖技術的不斷成熟和普及推廣,電力光纖入戶將在不久的將來迅速擴展。電力光纖入戶的家庭,將最大程度上整合各項資源,可以實現水表、電表信息的遠程采集,生活更便利,將可以享受三網融合帶來的現代化和便捷式服務。
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1實驗室現狀及建設綜合實驗平臺的必要性
2000年以來我院先后建設了計算機技術、電子技術、通信原理、高頻電子、EDA等基礎實驗室及檢測與控制專業實驗室。2004年通信專業開始招生,為滿足教學要求,籌建了通信專業實驗室。由于當時學校經費緊張,制定了通信專業實驗室的建設在現有基礎上分兩步走的計劃:第一步,建設以滿足教學需求的基本型專業實驗室,主要完成光纖、程控、通信網、移動通信等專業課程實驗。該實驗室建設方案以各種實驗箱及相關的儀器設備組成,基本1人1箱,其特點是:技術成熟,投資少,維護方便。第二步,建設綜合通信網絡實驗室。第一步建設方案已于2006年完成。
2006年以來,通信專業實驗室在實驗教學工作中發揮了其應有的作用。但這些設備各自獨立,沒有形成網絡,系統性不強,實驗內容多以演示、驗證為主。隨著通信技術的迅猛發展,這類實驗室條件局限性較大,沒有通信全程全網的系統性,學生對所學的專業課程缺乏系統整體概念,無法滿足對通信技術的深入研究及市場對人才的需求。因此建設綜合通信網絡實驗平臺是非常必要的。
2綜合通信網絡實驗平臺的建設思路與目標
隨著通信行業的不斷發展,電信領域正在向著移動化、寬帶化的方向不斷融合。因此,綜合通信網絡實驗平臺建設的基本思路是建設一個集傳輸、交換、寬帶接入及有線、無線通信為一體的綜合現代通信網絡,是一個類似于電信系統的全真式網絡。該系統能夠實現模擬網絡運行,各個網絡對接,并能夠完成每種設備平臺的實訓與研究。通過該實驗系統,讓學生從軟件到硬件全方位感受現代通信的真實環境,對所學專業有直觀的認識及深入的了解,提高專業素質,鍛煉動手能力,把學生培養成符合社會需求的綜合型、應用型通信技術人才。
3綜合通信網絡實驗平臺的建設方案與內容
建設方案既要技術先進,又要經濟合理,通過反復多次的論證,提出了適應現有資金條件,適合當代通信技術發展的綜合通信實驗平臺。整個平臺由SDH傳輸網、程控交換網、移動無線接入網、EPON光接入網、網規、網優等系統構成。
3.1網絡拓撲結構網絡拓撲結構如圖1所示。
3.2光傳輸系統
光傳輸系統是整個實驗網絡的核心,溝通了各模塊之間的通信聯絡。系統采用SDH技術,由3臺STM-1設備構成環形網絡。SDH技術是目前通信網絡的主流技術,它以其突出的技術優勢為網絡提供優質、高效、可靠的通信業務,能夠滿足寬帶數據及視頻圖像等多業務的傳輸需求,自愈功能強。掌握傳輸技術對通信工程專業的學生來說,是非常重要的。
傳輸系統選用華為公司的Optix155/622HMetro1000型設備,主要功能及配置如下:
(1)系統高階交叉能力為136×136VC4,低階交叉能力1638×1638VC12。
(2)單臺傳輸系統配置STM-1光接口2個,E1接口21個,FE接口數量為4個,支持155M至2.5G光速率的在線升級能力。
(3)具備多業務處理能力,提供多路E1,T1,E3和T3業務及各種音頻接口,數據接口功能。
(4)系統采用MSTP第三代技術,支持以太網信號的匯聚、二層交換和VLAN。
(5)傳輸系統配備了設備級管理軟件,在提供完備的網元級管理功能的同時,提供了網絡層管理功能,支持傳統業務的端到端管理。
(6)整個傳輸網絡保護機制健全,交叉、時鐘、電源均采用1+1保護措施,具備強大的告警分析和故障自動診斷功能,提高了網絡系統的安全性和可靠性。
3.3程控交換系統
程控交換系統采用華為公司C&C08程控交換設備,通過傳輸網絡及其他配合設備構建一個完全模擬實際應用的,具有局間交換、遠端接入功能的完整交換網絡。主要配置為:
(1)系統交換能力為16K×16K,配置模擬電話用戶96路,數字中繼120DT(最大可擴充至50000線模擬用戶及10000線數字中繼)。
(2)提供中國1號信令、7號信令,滿足局間通信的要求;提供語音業務及其他綜合接入業務,配置各種接口。
(3)提供設備級網管軟件,可對硬件設備進行設置、配置,進行信令的觀測、跟蹤等。
3.4TD-SCDMA移動通信無線網絡系統
TD-SCDMA技術是目前廣為使用的新技術,大幅提升了數據傳輸速率,實現了移動寬帶,能夠處理圖像、音樂、視頻等多種媒體形式,提供網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。
系統由TD-SCDMA無線側基站控制器單元(RNC)、無線側基帶處理及射頻單元(NodeB)及無線網絡操作維護中心(OMC-R)等主要設備及相關系統軟件組成。
TD-SCDMA無線側基站控制器單元(RNC)采用華為公司新一代基站控制器DRNC820型設備,該設備集成度高、容量大、可靠性好,可以滿足未來高速分組業務發展,大大提升TD-SCDMA全系統的帶寬和容量。系統采用MAIO(MultipleAccessToInOne)技術,統一ATM,TDM和IP交換體系,既支持對2G傳輸資源的前向兼容,也支持向全網IP的演進。設備采用模塊化設計,支持單框解決方案與平滑升級;采用雙平面GEStar交換網,可提供最大120Gbps的交換容量;接口豐富,可提供多種組網方式。
TD-SCDMA無線側基帶處理及射頻單元采用業界技術領先的多形態統一模塊設計,具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點,最大可支持36載扇的TD-SCDMA基帶處理能力。操作維護系統主要完成軟件管理、故障管理、性能管理、測試管理、傳輸管理等功能。
3.5EPON光接入系統
EPON光接入系統采用華為公司MA5680T型設備,具備多種豐富的功能特性,可提供大容量、高速率、高帶寬的語音、數據和視頻業務接入。設備為GPON/EPON一體化設備,滿足用戶擴容升級需要;系統能力滿足背板交換容量為275Gbps,業務交換容量雙向為68G;單框可支持ONU/ONT數為7168;支持3層特性,支持RIPV1/V2和OSPF路由協議;滿足多種FTTx組網應用,滿足基站傳輸、IP專線互聯、批發等業務組網需求。
3.6網規網優系統
無線網絡測試系統選用鼎利公司的測試軟件,具備完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA網絡測試功能。能夠提供多種測試方法。
3.7專用e-bridge實驗軟件
由于本次實驗平臺選用的硬件設備均為商用設備,所以要考慮整個網絡系統如何適合于學生進行實驗,一般來說,實際商用設備的管理終端數只有一個,這樣對于有40名學生的班級來說,需要分40組,顯然不現實。訊方公司研發的專用e-bridge實驗軟件,解決了多人操作的問題,滿足每個系統平臺可以40名學生進行實驗操作,把商用設備轉化為適合高校教學的實驗設備。
專用e-bridge實驗軟件具備實驗過程控制功能,實驗教師可靈活分配實驗項目和實驗時間,可以調整每組學生的實驗時間,軟件能同時滿足多人多次上機實驗的要求。綜合實驗平臺系統組成除配置以上設備、軟件外,還考慮設置了通信電源設備、光纖配線架、數字配線架、音頻配線架等其他配合設備。
4實驗項目內容
整個實驗系統通過通信網管軟件,可滿足40個學生終端進行實驗操作,可開展的主要實驗項目內容如下:
(1)SDH光傳輸系統:①傳輸設備配置實驗:通過傳輸網管軟件對設備進行操作加載及維護;硬件數據配置、分配功能模塊資源等;②組網實驗:可進行SDH鏈型網、環型網組網配置;③通道保護實驗:通過對傳輸光口、邏輯系統、保護制式的設定,實現通道保護和復用段保護機制的實驗;④網管操作實驗;⑤開銷分析實驗:⑥傳輸復用解復用字節分析實驗等。
(2)程控交換系統:①交換機硬件配置實驗:通過交換機網管軟件對設備進行操作加載及維護;分配各個功能模塊資源;②用戶實驗:配置、分析用戶及號碼;本局用戶新業務設定及注冊等;③電話呼叫處理實驗:觀察呼叫處理過程、信號流程;④局間中繼信令系統實驗:包括NO1和NO7中繼調試,局向設置、路由選擇,觀察計發器信令流程及出局呼叫過程;⑤計費系統實驗;⑥全局綜合業務實驗等。
(3)RNC系統實驗:①數據配置實驗:對RNC設備狀態、網絡結構、后臺數據庫進行配置;②鏈路、通道信息配置;③小區參數配置、優化、參數測試實驗;④RNA網絡結構實驗;⑤手機注冊、呼叫、切換流程分析等實驗。
(4)網優、路測實驗內容:①手機終端的測試:包括呼叫、數據業務、手機強制測試等;②室內、樓宇、樓層測試、數據分析;小區覆蓋測試分析;③鄰區優化測試,2G/3G系統間鄰區優化分析;④網優綜合測試實驗等。
(5)其他操作實驗:線纜布放、光纖接續、光纜終端盒接續等實驗。
5綜合通信網絡實驗平臺的特色
(1)技術新,功能強,適用面寬。該實驗平臺模擬現代通信網絡系統,集傳輸、交換、移動通信于一體,可進行通信工程課程實驗、畢業設計、專業實習等綜合實訓內容。
(2)內容廣泛、系統性強。以往的實驗內容基本以驗證為主,綜合通信網絡實驗平臺的建成,提供了豐富、寬泛的實驗內容,可開展大量的綜合型、設計型、研究型實驗,為師生提供了全程全網的實驗環境。