高鈞利

（紹興電力局， 浙江 紹興 312000）

SDH 光傳輸系統(tǒng)的時延測算

高鈞利

（紹興電力局， 浙江 紹興 312000）

傳輸時延是 SDH 光傳輸系統(tǒng)的一項重要性能指標(biāo)。 介紹 SDH 光傳輸系統(tǒng)的時延構(gòu)成， 并結(jié)合紹興地區(qū)電力系統(tǒng)通信的 SDH 光網(wǎng)絡(luò)， 介紹了通過測試計算 SDH 網(wǎng)元的 3 種時延、 相鄰網(wǎng)元之間的光纜長度、業(yè)務(wù)在起止站點間的傳輸時延的方法。按照文章介紹的方法可以測算出不同廠家、不同型號、 不同速率的 SDH 光傳輸設(shè)備的傳輸時延。

SDH； 時延； 測算

目前， SDH（Synchronous Digital Hierarchy， 同步數(shù)字體系）光傳輸系統(tǒng)已在電力系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)中占據(jù)主導(dǎo)地位，是電力系統(tǒng)各類信息應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺，用于傳輸電力系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的調(diào)度行政電話，以及繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定控制、遠(yuǎn)動自動化、電能計量、圖像監(jiān)控、生產(chǎn)辦公 MIS 等各類信息。

不同的業(yè)務(wù)對傳輸時延的要求是不同的。調(diào)度行政電話、遠(yuǎn)動自動化業(yè)務(wù)對時延的要求可以不超過 150ms， 圖像監(jiān)控、 生產(chǎn)辦公 MIS 信息業(yè)務(wù)對時延的要求可以不超過 2～5 s， 而繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定控制業(yè)務(wù)則要求時延不超過 5ms。 因此在設(shè)計、 接入業(yè)務(wù)前需測算 SDH 光傳輸系統(tǒng)的時延，以確定傳輸時延是否滿足業(yè)務(wù)的要求。

1 時延的構(gòu)成

在 SDH 光傳輸系統(tǒng)中， 傳輸時延主要由傳輸媒 質(zhì)（光纜）時 延 tl和 SDH 傳輸 設(shè) 備時 延 ts組成。 在 SDH 內(nèi)部， 需要完成同步復(fù)用、 映射和定位，進(jìn)行各類開銷處理、指針調(diào)整、連接處理，以及數(shù)據(jù)流的緩沖、固定比特塞入處理等，這些都增加了 SDH 設(shè)備的傳輸時延。

SDH 傳輸設(shè)備的時延 ts由映射時延 ty（從 2M到光口）、 去映射時延 tq（從光口到 2M）和直通時延 tz（從光口到光口）組成， 則 SDH 光傳輸系統(tǒng)的時延t為：

分別測算出式（1）中的各項時延， 就可以算出 SDH 光傳輸系統(tǒng)的時延 t。

光纜時延可由式（2）計算得出：

式中： L 為光纜長度； n1為纖芯折射率， 對常用的G.652 光纜， n1為 1.48； C 為光速， C＝3×105km/s。

因此， 單位長度光纜的時延約為 5 μs/km，即 tl＝5 L。

2 時延的測算

2．1 時延測算方法

不同廠家、型號及速率的設(shè)備，其映射、去映射和直通時延的大小各不相同，可以通過對運行的 SDH 傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試計算得到。

紹興電力局的電力系統(tǒng)通信采用 Marconi公司生產(chǎn)的 SDH 傳輸設(shè)備， 產(chǎn)品型號有 SMA-1，SMA-4， SMA-16， OMS1260EX， OMS1664， 傳輸速率有 155M， 622M， 2.5G， 組成以 2.5G 為核心環(huán)、 622M 為骨干環(huán)、 155M 為接入環(huán)的 SDH 光傳輸網(wǎng)絡(luò)。

時延測算時，選取典型的設(shè)備型號、傳輸速率進(jìn)行測試。以局大樓中心站為測試點，根據(jù)選取的設(shè)備型號、傳輸速率創(chuàng)建若干條無保護(hù)的2M 電路，在電路終點向局大樓中心站方向環(huán)回,見圖1所示。 將 2M 誤碼儀接在局大樓中心站的數(shù)字配線架上，并選擇延時功能進(jìn)行測試。

圖1 傳輸時延測試示意圖

圖1 中， 由于采取環(huán)回的方式測試 2M 傳輸時延， 2M 誤碼儀測得的 2M 傳輸時延為來回雙程的時延， 因此 A 點到 B 點的單程時延應(yīng)為 2M誤碼儀傳輸時延讀數(shù)的 1/2。 則 2M 傳輸時延 t為A 點的映射時延 ty， A 點至齊賢變電站光纜總長的時延 tl， 中間 n 個傳輸網(wǎng)元的時延 n × tz， 齊賢變電站去映射時延 tq的總和， 即： t＝tl＋ty＋n× tz＋tq。

2．2 SMA-4 的傳輸時延測試

按照圖2所示，在局大樓中心站以不同的環(huán)回點環(huán)回， 進(jìn)行 SMA-4 的傳輸時延測試。 由于局大樓中心站的傳輸網(wǎng)元都在同一機房內(nèi)，以尾纖直接相連，因此不必考慮光纜的時延。測試結(jié)果見表1。

圖2 SMA-4 傳輸時延測試圖

表1 SMA-4 網(wǎng)元測試表

從表1可以看出：

（1）分別從 C， D 環(huán)回，測得的是網(wǎng)元 1 的映射和去映射的總時延，并且與光口速率無關(guān)，即ty＋ tq＝ 0.156ms。 根據(jù)文獻(xiàn)資料， 一般去映射時延tq是映射時延 ty的 1.8 倍。 則 SMA-4 的映射時延ty為 0.055 7ms， 去映射時延 tq為 0.100 3ms。

（2）比較 A 到 C 和 A 到 E 的時延，時延增加部 分 就 是網(wǎng)元 2 的直 通時 延 ， 即 tAC＝ ty，tAE＝ ty＋tz， Δt＝ tAE－ tAC＝ tz＝（0.194 － 0.156）/2。 則 SMA-4 的直通時延 tz為 0.019ms。

2．3 SMA-16 的傳輸時延測試

按照圖3 測試 SMA-16 的傳輸時延。 交換SMA-16 和 OMS1664 的 位 置 ， 按 照 圖4 測 試OMS1664 的傳輸時延。 兩者測得的結(jié)果相同， 見表2。

表2 SMA-16/OMS1664 網(wǎng)元測試表

圖3 SMA-16 傳輸時延測試圖

圖4 OMS1664 傳輸時延測試圖

從表2可以看出：

（1）分別從 C， D 環(huán)回， 測得的是網(wǎng)元 4 的映射和去映射的總時延，并且與光口速率無關(guān)，即ty＋ tq＝ 0.168 ms。 則 SMA-16 至 OMS1664 的映 射時延 ty為 0.060ms， 去映射時延 tq為 0.108ms。

（2）比較 A 到 C 和 A 到 E 的時延， 時延增加部分就是網(wǎng)元 5 的直通時延， 即 tAC＝ ty， tAE＝ ty＋ tz，Δt＝ tAE－ tAC＝ tz＝（0.212－0.168） /2。 則 SMA-16 至OMS1664 的直通時延 tz為 0.022ms。

2．4 SMA-1 的傳輸時延測試

按照圖5 測試 SMA-1 的傳輸時延。 測試結(jié)果見表3。

圖5 SMA-1 傳輸時延測試圖

表3 SMA-1 網(wǎng)元測試表

根據(jù)設(shè)計資料，網(wǎng)元1和6間的光纜長度為1.525 km， 可算出光纜時延為 0.007 6ms； 網(wǎng)元 6和 7 間的光纜長度為 2.684 km， 可算出光纜時延為 0.013 4 ms； 網(wǎng) 元 7 和 8 之 間 的 光 纜 長 度 為2.807 km，可算出光纜時延為 0.014 0ms。

從表3可以看出：

（1）比較 A 到 B 和 A 到 C 的時延， 時延增加部分就是網(wǎng)元 7的直通時延與網(wǎng)元 7，8之間的光纜時延之和。 即 tz＋ 0.0140＝（0.459-0.393） /2, 則SMA-1 的直通時延 tz為 0.019ms。

（2）A 到 B 的時延為網(wǎng)元 1 的映射時延、網(wǎng)元1至6之間的光纜時延、網(wǎng)元6的直通時延、網(wǎng)元6至7之間的光纜時延、網(wǎng)元7的去映射時延 tq之和， 即 0.055 7＋0.007 6＋0.019＋ 0.013 4 ＋ tq＝0.393/2， 則 SMA-1 的去映射時延 tq為 0.1008ms。

（3）SMA-1 的映射時延 ty為 0.056ms。

2．5 時延測算結(jié)果

測算結(jié)果表明， MarconiSDH 傳輸設(shè)備 SMA-1 與 SMA-4 的時延相同， 且 155M， 622M 速率的時延也相同； SMA-16 與 OMS1664 的時延相同，且 155M， 622M， 2.5G 速率的時延也相同； SMA-16 與 OMS1664 的時延大于 SMA-1 與 SMA-4 的時延。

各型號 Marconi SDH 設(shè)備的映射時延、 去映射時延和直通時延的測算數(shù)值見表4。

表4 M arconi SDH 時延測算數(shù)值表

3 時延測算的應(yīng)用

3．1 計算相鄰網(wǎng)元之間的光纜長度

要計算相鄰網(wǎng)元 n 與 n+1 之間的光纜長度，可按照圖6分別測出A到B和A到C的時延。

A 到 B 的時延 tAB＝ tAD＋ tqn， 其中 tAD為 A 到 D的時延， tqn為網(wǎng)元 n 的去映射時延； A 到 C 的時延 tAC＝ tAD＋ tzn＋ tl＋ tqn+1， 其中 tAD為 A 到 D 的 時延 ，tzn為網(wǎng)元 n 的 直 通 時 延 ， tl為 網(wǎng) 元 n 與 n+1 之 間的光纜時延， tqn+1為網(wǎng)元 n+1 的去映射時延。 時延增 加 部 分 tAC－tAB＝tzn＋tl＋tqn+1－tqn， 如 網(wǎng) 元 n 與 n+1 為同型號的設(shè)備， tqn+1＝ tqn， 則時延增加部分就是網(wǎng)元 n 的直通時延與網(wǎng)元 n 與 n+1 之間的光纜時延之和。 根 據(jù)上面 測 算的 tz和 tq算出光纜 時 延 tl，就可以計算出光纜的長度 L 為 tl/0.005 km。

圖7 計算相鄰網(wǎng)元之間光纜長度實例

圖6 計算相鄰網(wǎng)元之間光纜長度測試圖

在如圖7 所示的實例中 ， 測得 tAB＝ 0.510 ms（單程）， tAC＝ 0.669ms（單程）。

B 站齊賢變電站為 SMA-4 設(shè)備 ， tzn為 0.019 ms， tqn為 0.100 3ms； C 站長征變電站為 OMS1664設(shè)備， tqn+1為 0.108ms。 可以算出光纜段的時延 tl為 0.1331ms， 則光纜段總長 L 為 26.62 km。 根據(jù)相關(guān)資料，B至C站之間的光纜由多段不同長度的光纜連接而成， 總長為26.652 km。 可見計算得到的光纜段總長與實際光纜段總長非常接近。

3．2 計算業(yè)務(wù)起止站點的傳輸時延

當(dāng)需要了解業(yè)務(wù)在起止站點間的傳輸時延，但無法現(xiàn)場測試；或者在設(shè)計階段需要知道業(yè)務(wù)在起止站點的傳輸時延，而又無法測試時，可以通過計算得到業(yè)務(wù)在起止站點的傳輸時延。這時，需要知道業(yè)務(wù)經(jīng)過的所有網(wǎng)元的型號和所有光纜段的總長度，且光纜段的總長度必須準(zhǔn)確無誤，否則計算出的傳輸時延會有較大誤差。

在圖7中，A 站到 B 站的 2M 業(yè)務(wù)經(jīng)過 6個SMA-4 的網(wǎng)元， 其中 4 個為直通網(wǎng)元。 經(jīng)過的光纜有用新光纜 1.525 km、 用巖光纜 11.03 km、 錢巖光纜 18.70 km、 錢周光纜 2.951 km、 周中光纜7.778 km、 中大光纜 6.60 km、 齊和光纜 6.553 km，總長 55.137 km。 則 該 2M 的傳輸時延 為 t＝ tl＋ ty＋n× tz＋ tq＝ 55.137× 0.005＋ 0.055 7＋ 4 × 0.019 ＋0.100 3＝ 0.507 7 ms。 實際 測得 tAB為 0.510 ms（單 程）?？梢娪嬎愕玫降膫鬏敃r延與實測的傳輸時延非常接近。

4 結(jié)論

利用本文介紹的方法，可以測算不同廠家、不同型號和不同速率設(shè)備的傳輸時延。在實踐中可以把測算光纜長度、業(yè)務(wù)傳輸時延加以應(yīng)用，作為工程設(shè)計、驗收時的參考。

測算傳輸時延應(yīng)遵循以下原則：

（1）在測算傳輸時延時， 應(yīng)選取 SDH 網(wǎng)絡(luò)中典型的設(shè)備型號、傳輸速率進(jìn)行測試。

（2）測試中被測的兩個相鄰網(wǎng)元的型號宜相同，以便簡化計算。

（3）網(wǎng)元之間光纜長度的數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確， 以降低傳輸時延的計算誤差。

（4）測試時要先創(chuàng)建無保護(hù)的 2M 電路， 以確保2M收發(fā)路由的一致性。

（5）一般應(yīng)把 2M 誤碼儀接在中心站進(jìn)行測試，以充分利用網(wǎng)管進(jìn)行 2M 電路的調(diào)配， 測試的方向、網(wǎng)元型號也有更多的選擇。

[1]韋 樂 平 ， 李 英 灝.同 步 數(shù) 字 體 系 （SDH）原 理 與 技 術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1996.

[2]楊世平，張引發(fā)，鄧大鵬 ，等.SDH 光 同 步 數(shù) 字 傳輸 設(shè) 備與 工 程 應(yīng) 用[M].北 京 ： 人 民 郵 電 出 版 社 ，2000.

（本文編輯：龔 皓）

Time Delay Test and Calculation in SDH-based Optical Transm ission System

GAO Jun-li
（Shaoxing Electric Power Bureau， Shaoxing Zhejiang 312000， China）

The transmission delay is an important performance indicator of synchronous digital hierarchy (SDH)based optical transmission system.This paper introduces the composition of time delay in the system and the test and calculation method of three types of the time delay of SDH network elements,the length of optical cable between adjacent network elements and the transmission delay of traffic between start-stop stations based on the SDH optical network for electric power communications in Shaoxing.According to the method involved， transmission delay of SDH optical transmission equipments of different manufacturers，models and rates can be worked out.

SDH；time delay；testand calculation

TN915.853

：B

：1007-1881（2011）04-0042-04

2010-12-12

高鈞利（1973-）， 男， 浙江紹興人， 工程師， 從事電力系統(tǒng)通信工作。