三峡工程微波光纤通讯

徐昌华
(中国三峡工程开发总公司)

　　摘要：三峡工地地处宜昌县三斗坪镇境内，距宜昌市30km，为解决工地对外联络以及内部通讯，中国三峡总公司于1993年、1997年先后建成宜昌市至三峡34MPDH数字微波通讯系统和155M SDH光纤通信系统。几年来系统运行良好，保证了三峡工程施工、防汛、保卫及后勤的正常通信。
　　关键词：微波通信；光纤通信；接口

1 宜昌至三峡微波通信系统

宜昌至三峡微波工程于1993年12月开工，1994年12月建成，总投资近1000万元。该系统共建有葛洲坝电厂、三峡总公司、太阳包、三峡建设部、东岳庙五个站，全程33.71km，传输容量540路(主信道480路，边路通道60路)。 　　葛洲坝电厂站设在葛洲坝右岸50万V开关站，与葛沪微波连通，是三峡通讯沟通电力系统通讯的桥梁。

图1 宜昌至三峡PDH微波通讯系统路由图

　　三峡总公司站，设在宜昌市西坝总公司办公楼二十八楼，三峡工地通讯由此接入市话公用网。

　　太阳包站是无人值守射频中继直放站，位于三峡工地右岸1040m的高山山顶。

　　建设部站是监控主站，设在三峡建设管理中心十二楼，是全部线路的监控中心。

　　西端终点站东岳庙站，设在右岸施工生活区内，是右岸施工通讯的出口通道。

　　三峡微波通讯系统选用美国哈里斯90年代推出Quadralink型数字微波设备，其主要特点为：高集成化、模块化、功耗低、工作可靠、维修简单等，主要指标如下：

　　工作频率：1.9～2.3G
　　发信功率：1W30dB
　　运行方式：1+1(热备份)
　　调制方式：4QPSK
　　中频：70MHz
　　输入/输出电平：0/0dBm

　　器声系数：3dB
　　AGC范围
　　门限电平：BER=10-1 -82dBM
　　BER＝10-6 -79dBM
　　解调方式：相干解调
　　传输容量：主信道480CH，边路信道60CH
　　数字公务2CH，数据通信2CH，2400b/s
　　功耗：小于120W
　　电源：-21～-60DC
　　BF中继放大器技术指标：
　　工作频率：1.7～2.3GHz
　　增益范围：50～60dB
　　输入电平：正常值 -39dB
　　最大值 -29dB
　　输出电平：正常值 +17dB
　　最大值 +25dB
　　噪声系数：>7dB
　　回波损耗：≥26Db
　　收发间隔：50MHz
　　功耗：30W
　　电源：10～165VDC

2 三峡SDH光纤通讯系统

　　三峡SDH光纤通讯系统分为光缆、设备两个部分。

2.1 光缆部分

　　(1)光缆走向及路由

　　宜昌至三峡通讯光缆投资339万元。光缆型号GY-STYA53——20B1(20芯单模)，总长43.5km。其中沿高速公路直埋19.8km，经专用沟、桥梁桥架11.69km，隧道7.31km，架空4.7km。光缆走向：

　　①东山大道80号至西坝总公司办公楼路由：东山大道80号架空经东湖一路、夷陵大道、东湖二路，最后过三江江底廊道至西坝路后经电缆沟进入总公司，全长3.7km。

　　②西坝办公楼至三峡建设管理中心：西坝办公楼经葛洲坝二江开关站横穿大坝，架空经二江防淤堤，并用1.7kmADSS非金属自承式光缆与电力线同塔(杆)架设，跨越长江三江、穿过西陵峡口风景区，在K4+760处入三峡专用公路，最后沿高速公路直埋到达三峡建设管理中心，全程37.2km。

　　③建设管理中心至东岳庙沿江峡大道通讯电缆沟进入西陵大桥，经右侧上桥公路进入东岳庙生活区机房，全长4.79km。

　　④建设管理中心到陈家冲开关站沿江峡大道电缆沟到陈家冲机房、全程2.79km。

　　(2)施工与电缆指标检测

　　宜昌至三峡光缆于1997年6月开工，于1997年10月完工，历时一百多天。由于宜昌至三峡地形复杂，需穿过22万伏开关站，跨越长江、山岗及深沟，施工难度大，技术要求高。为保证1997年11月大江截流通讯，工程必须在10月初竣工。经过周密安排和严格管理，克服了各种困难和障碍，于1997年10月初完成敷缆、接续任务。其施工工艺和光缆指标达到优级标准。

表1 宜昌至三峡光缆测试数据

2.2 SDH光纤通讯设备部分

　　宜昌至三峡SDH光电系统投资395万元，工程于1997年9月开工，10月10日竣工，共建有五个站：东山大道80号、西坝总公司办公楼、三峡建设管理中心、东岳庙站、陈家冲变电站、其中建设管理中心为中心站，是全系统设备运行监测及管理小心。

2.2.1 系统光电设备连接方式

　　宜昌至三峡由于受地理位置影响，在永久通讯实施前，不可能提供两条以上光缆构成的环形路由，一定程度影响了系统自愈功能。为最大程度利用设备的性能，工程中采用了同一光缆中的不同光纤连成SDH自愈环。在设备方面：环网站全部选用ADM分插复用器，整个网络运行、调配、监控均依靠计算机软件进行。因此该方案的特点是：设备生存能力强，电路投资省、运行成本低，具有发现故障和重新建立新的替代路由的能力。网络无须人的干预，能在极短时间内自动恢复因故障而中断的业务。具体见宜昌——三峡SDH光通讯系统网络图：

由图2中可以看出，东山大道80号、西坝总公司、三峡建设管理中心以及东岳庙四个站利用同一条光缆的光纤组成了一个环形网络。在光缆不断的情况下，任何一个站的设备故障均不会影响其它站的通讯。对设备而言，具有2个方向的保护功能。

图2 宜昌——三峡SDH光通讯系统网络图

2.2.2 设备性能、特点及指标

　　宜昌至三峡光纤通讯系统是采用法国SAGEM公司生产的FOT155A型155M SDH通讯系统设备，该系统最大的特点曰正：

　　(1)设备高度集成化，十分小巧、紧凑，一个站的设备伞部装在一个150n皿x200n皿x280nvn的机柜中，一般只有四块电路板(MX驯卜1板，21支路板或34M板等)。
　　(2)设备可靠性极高，维护工作量少。
　　(3)带有光功率自动调整、保护恢复功能，维修极为方便c
　　(4)功率低，满配中心站450W。

　　该系统投入运行近三年来，运行稳定，指标良好，从未发生任何设备故障，具体指标如下：

表2 电气指标

光指标数码率 155．520M髓t／s
　　标准 G．957， G．958
　　光纤 单模(1．3从mG。历2，1．5严mG．历3)
　　接头 FC／PC
　　监视光电管 具备
　　安全性具备

辅助接口 F接口 V．2419删波特8比特无奇偶校验
　　ECC接口同步192kb3t／sSTM——!帧中 D1一D3字节
　　P1，P2接口 V．11同步64比it／s
　　EOW接口 V．11同步64比it／s(适配器tEOW话帆)

　　数字通道接口V.11同步64kbit/s
机械指标子架尺寸：高×宽×深 300mm×220mm×280mm
　　装两个FOT155的子框尺寸：高×宽×深356mm
　　(U)×482mm×280mm
电源 输入电压：-48V
　　功耗：FOT155(63×2Mbit/s，1+1光收发) ≤50W
　　其中：ERE155板 ≤3W
　　21×2Mbit/s支路板≤9W
　　ER01.1板 ≤1.75W
　　MXSTM -1板 ≤12.5W
环境 气候条件IEC721-1(1993)ETS300019第1-3部分，
　　3.1级
　　工作温度 +5℃～+45℃
　　运输与储存温度 -40℃～+55℃
　　相对湿度 <85%
　　防静电 符合NF EN50081-1(发射)
　　符合NF EN50082-1(防静电)
　　符合ETS 300 368-1
　　电磁兼容 符合CENELEC EN55022(1987)
　　安全性 符合NF EN60950及UTEC 92130

表3 保证衰减

3 三峡微波、光纤组网的技术运用

3.1 微波、光纤系统的比较

　　微波、光纤系统是利用两种不同的媒介进行电波传输的通讯手段。

　　光纤通讯容量大，通讯质量高，保密性强，且不易受干扰，但由于采用实线光缆传输，容易受人为和自然灾害破坏，从光系统图中可以看出，在自愈环的连接方式中，某个设备故障，只影响该站通讯。不利的是光缆是一个链路连接(仅仅是缆内纤成了环)，一旦受到山洪，人为破坏，光缆断开，系统将出现中断。

　　微波是以自由空间为媒质传输的电磁波，非常适应于三峡复杂地形，线路安全性好，可靠性高，不易受人为和自然灾害破坏，但微波通信质量易受多径传输干扰和恶劣气候影响，容易出现选择性衰落，通信质量也不及光纤设备。

　　综上所述，三峡微波、光纤通信系统，各有其特点，只有将两者结合起来，才能发挥其特长，弥补不足。

3.2 三峡微波、光纤通讯技术运用

　　要将两种不同类型、不同技术层次的设备很好结合起来，首先要解决微波、光纤的接口问题，把三峡与宜昌之间交换机组网、计算机数据传输等重要通道加入微波、光纤的互为备用电路中。由于PDH微波是80年代初技术，而SDH光通讯是九十年代中期才大量启用的新产品，两者在技术和工作原理上存在很大差异，在三峡SDH光系统投入使用后，通讯技术人员经过认真分析研究，采用了跳群转换技术，较好解决了这一问题。见下图：

该方案是在光纤的34M通路和微波的34M电口之间，加入一块PDH跳群板和控制板，将用户侧的交换机、计算机、水情防汛电路通过34M跳群板输入、输出，跳群转换控制板与微波、光纤34M电口连接。在正常情况下，系统使用光纤通道以保证高质量传输数据，当光纤出现故障、不能自愈时(一般是整个光缆、光纤断)。跳群控制板检测不到光设备的34M电口的链路信号，即倒换到微波电路中，利用微波通道通讯。当光纤通道恢复后，跳群控制板，检测到光设备34M口链路信号，经过3分钟延迟，又倒回光纤电路。以上倒换均有专用的光、电告指示。平时维护时，有倒换开关。实际倒换为无损伤切换。

图3 三峡工程微波、光纤系统连接图

　　该方案完成后，经多次实验和运行倒换，完全能够满足传输指标的技术要求。

4 三峡永久通讯中的微波与光纤通讯

　　进入2003年后，随着第一台机组的发电，三峡总公司的梯调、防汛、水情资料采集、保护信号传送、计算机监控、管理以及工业电视系统对三峡通讯系统的功能、容量、指标、可靠性提出了更高的要求。必须采用质量更高的系统通讯设备。以下是三峡枢纽工程建成后的通讯光纤微波网络拓扑图。

　　图4是2008年后的三峡通讯系统。图中左岸线路是指左岸电厂至西坝总公司办公楼段。具体路由是：三峡左岸电厂通讯机房经电缆廊道至陈家冲变电站，在葛陈线上加挂ADSS光缆至葛洲坝电厂二江开关站并经电缆沟进入西坝办公楼。右岸线路：利用葛洲坝500kV直流换流站至三峡右岸的输电线路架设OPGW(地线复合光缆)，沟通右岸电站至西坝总公司办公楼。具体路由是：左岸电厂安Ⅱ段经电缆廊道至右岸电站，采用OPGW经右岸出线塔线至葛洲坝500kV直流换流站，经电缆沟到葛洲坝500kV开关站，经电缆廊道至葛洲坝大江电厂、二江电厂，最后到达西坝办公楼。三峡永久通讯建设分二个周期：即左岸建设周期、右岸建设周期。

　　(1)2002年至2003年

　　建设总公司办公楼至三峡通讯枢纽中心、三峡右岸电站、葛洲坝大江、二江电厂、500kV开关站六个站的SDH(622M)光纤通讯系统，并在总公司办公楼至三峡通讯枢纽中心之间建一条SDH(622M)微波电路，与光纤通讯系统构成互为备用的闭合环，以保证2003年发、送电梯级调度的通信联络。

(2)2004年～2008年 　　随着葛洲坝500kv直流换流站至二峡右岸的输电线路(OPGW)的完工，将最终完成三峡左岸电站至三峡右岸电站至葛洲坝开关站光纤通讯系统的建设，使三峡系统通讯组成为一个完整的SDH自愈网。 　　在这个自愈环中，由于采用的是二纤单通道环结构，电路利用率有所降低(全保护、电路利用率只有1/2)。另外，由于该自愈环的站点较多，光缆走线路由复杂，特别是西坝总公司站进出光缆合并在一起经过安全性较差的电缆沟入站，有可能同时造成两个方面光缆受到破坏，形成一个孤立的主站。解决办法，可将三峡通讯枢纽站移至右岸电厂，把一个较大的自愈环分为互相连接的双环系统。这样，西坝办公楼的梯调中心既可以增加直达右岸、左岸的路由通道，又能大大提高电路的利用率和可靠性。

图4 三峡永久通讯光纤、微波系统拓扑图

　　上述三峡通讯系统中的骨干网，是现代通讯在水电系统应用的范例，也是三峡电力生产、通航、防洪调度的重要通信保障。它必将为三峡工程的建设和今后的正常运行做出重要贡献。