SDH 光传输系统的时延测算

高钧利

（绍兴电力局， 浙江 绍兴 312000）

SDH 光传输系统的时延测算

高钧利

（绍兴电力局， 浙江 绍兴 312000）

传输时延是 SDH 光传输系统的一项重要性能指标。 介绍 SDH 光传输系统的时延构成， 并结合绍兴地区电力系统通信的 SDH 光网络， 介绍了通过测试计算 SDH 网元的 3 种时延、 相邻网元之间的光缆长度、业务在起止站点间的传输时延的方法。按照文章介绍的方法可以测算出不同厂家、不同型号、 不同速率的 SDH 光传输设备的传输时延。

SDH； 时延； 测算

目前， SDH（Synchronous Digital Hierarchy， 同步数字体系）光传输系统已在电力系统通信业务中占据主导地位，是电力系统各类信息应用的基础平台，用于传输电力系统生产过程中的调度行政电话，以及继电保护、安全稳定控制、远动自动化、电能计量、图像监控、生产办公 MIS 等各类信息。

不同的业务对传输时延的要求是不同的。调度行政电话、远动自动化业务对时延的要求可以不超过 150ms， 图像监控、 生产办公 MIS 信息业务对时延的要求可以不超过 2～5 s， 而继电保护、安全稳定控制业务则要求时延不超过 5ms。 因此在设计、 接入业务前需测算 SDH 光传输系统的时延，以确定传输时延是否满足业务的要求。

1 时延的构成

在 SDH 光传输系统中， 传输时延主要由传输媒 质（光缆）时 延 tl和 SDH 传输 设 备时 延 ts组成。 在 SDH 内部， 需要完成同步复用、 映射和定位，进行各类开销处理、指针调整、连接处理，以及数据流的缓冲、固定比特塞入处理等，这些都增加了 SDH 设备的传输时延。

SDH 传输设备的时延 ts由映射时延 ty（从 2M到光口）、 去映射时延 tq（从光口到 2M）和直通时延 tz（从光口到光口）组成， 则 SDH 光传输系统的时延t为：

分别测算出式（1）中的各项时延， 就可以算出 SDH 光传输系统的时延 t。

光缆时延可由式（2）计算得出：

式中： L 为光缆长度； n1为纤芯折射率， 对常用的G.652 光缆， n1为 1.48； C 为光速， C＝3×105km/s。

因此， 单位长度光缆的时延约为 5 μs/km，即 tl＝5 L。

2 时延的测算

2．1 时延测算方法

不同厂家、型号及速率的设备，其映射、去映射和直通时延的大小各不相同，可以通过对运行的 SDH 传输网络进行测试计算得到。

绍兴电力局的电力系统通信采用 Marconi公司生产的 SDH 传输设备， 产品型号有 SMA-1，SMA-4， SMA-16， OMS1260EX， OMS1664， 传输速率有 155M， 622M， 2.5G， 组成以 2.5G 为核心环、 622M 为骨干环、 155M 为接入环的 SDH 光传输网络。

时延测算时，选取典型的设备型号、传输速率进行测试。以局大楼中心站为测试点，根据选取的设备型号、传输速率创建若干条无保护的2M 电路，在电路终点向局大楼中心站方向环回,见图1所示。 将 2M 误码仪接在局大楼中心站的数字配线架上，并选择延时功能进行测试。

图1 传输时延测试示意图

图1 中， 由于采取环回的方式测试 2M 传输时延， 2M 误码仪测得的 2M 传输时延为来回双程的时延， 因此 A 点到 B 点的单程时延应为 2M误码仪传输时延读数的 1/2。 则 2M 传输时延 t为A 点的映射时延 ty， A 点至齐贤变电站光缆总长的时延 tl， 中间 n 个传输网元的时延 n × tz， 齐贤变电站去映射时延 tq的总和， 即： t＝tl＋ty＋n× tz＋tq。

2．2 SMA-4 的传输时延测试

按照图2所示，在局大楼中心站以不同的环回点环回， 进行 SMA-4 的传输时延测试。 由于局大楼中心站的传输网元都在同一机房内，以尾纤直接相连，因此不必考虑光缆的时延。测试结果见表1。

图2 SMA-4 传输时延测试图

表1 SMA-4 网元测试表

从表1可以看出：

（1）分别从 C， D 环回，测得的是网元 1 的映射和去映射的总时延，并且与光口速率无关，即ty＋ tq＝ 0.156ms。 根据文献资料， 一般去映射时延tq是映射时延 ty的 1.8 倍。 则 SMA-4 的映射时延ty为 0.055 7ms， 去映射时延 tq为 0.100 3ms。

（2）比较 A 到 C 和 A 到 E 的时延，时延增加部 分 就 是网元 2 的直 通时 延 ， 即 tAC＝ ty，tAE＝ ty＋tz， Δt＝ tAE－ tAC＝ tz＝（0.194 － 0.156）/2。 则 SMA-4 的直通时延 tz为 0.019ms。

2．3 SMA-16 的传输时延测试

按照图3 测试 SMA-16 的传输时延。 交换SMA-16 和 OMS1664 的 位 置 ， 按 照 图4 测 试OMS1664 的传输时延。 两者测得的结果相同， 见表2。

表2 SMA-16/OMS1664 网元测试表

图3 SMA-16 传输时延测试图

图4 OMS1664 传输时延测试图

从表2可以看出：

（1）分别从 C， D 环回， 测得的是网元 4 的映射和去映射的总时延，并且与光口速率无关，即ty＋ tq＝ 0.168 ms。 则 SMA-16 至 OMS1664 的映 射时延 ty为 0.060ms， 去映射时延 tq为 0.108ms。

（2）比较 A 到 C 和 A 到 E 的时延， 时延增加部分就是网元 5 的直通时延， 即 tAC＝ ty， tAE＝ ty＋ tz，Δt＝ tAE－ tAC＝ tz＝（0.212－0.168） /2。 则 SMA-16 至OMS1664 的直通时延 tz为 0.022ms。

2．4 SMA-1 的传输时延测试

按照图5 测试 SMA-1 的传输时延。 测试结果见表3。

图5 SMA-1 传输时延测试图

表3 SMA-1 网元测试表

根据设计资料，网元1和6间的光缆长度为1.525 km， 可算出光缆时延为 0.007 6ms； 网元 6和 7 间的光缆长度为 2.684 km， 可算出光缆时延为 0.013 4 ms； 网 元 7 和 8 之 间 的 光 缆 长 度 为2.807 km，可算出光缆时延为 0.014 0ms。

从表3可以看出：

（1）比较 A 到 B 和 A 到 C 的时延， 时延增加部分就是网元 7的直通时延与网元 7，8之间的光缆时延之和。 即 tz＋ 0.0140＝（0.459-0.393） /2, 则SMA-1 的直通时延 tz为 0.019ms。

（2）A 到 B 的时延为网元 1 的映射时延、网元1至6之间的光缆时延、网元6的直通时延、网元6至7之间的光缆时延、网元7的去映射时延 tq之和， 即 0.055 7＋0.007 6＋0.019＋ 0.013 4 ＋ tq＝0.393/2， 则 SMA-1 的去映射时延 tq为 0.1008ms。

（3）SMA-1 的映射时延 ty为 0.056ms。

2．5 时延测算结果

测算结果表明， MarconiSDH 传输设备 SMA-1 与 SMA-4 的时延相同， 且 155M， 622M 速率的时延也相同； SMA-16 与 OMS1664 的时延相同，且 155M， 622M， 2.5G 速率的时延也相同； SMA-16 与 OMS1664 的时延大于 SMA-1 与 SMA-4 的时延。

各型号 Marconi SDH 设备的映射时延、 去映射时延和直通时延的测算数值见表4。

表4 M arconi SDH 时延测算数值表

3 时延测算的应用

3．1 计算相邻网元之间的光缆长度

要计算相邻网元 n 与 n+1 之间的光缆长度，可按照图6分别测出A到B和A到C的时延。

A 到 B 的时延 tAB＝ tAD＋ tqn， 其中 tAD为 A 到 D的时延， tqn为网元 n 的去映射时延； A 到 C 的时延 tAC＝ tAD＋ tzn＋ tl＋ tqn+1， 其中 tAD为 A 到 D 的 时延 ，tzn为网元 n 的 直 通 时 延 ， tl为 网 元 n 与 n+1 之 间的光缆时延， tqn+1为网元 n+1 的去映射时延。 时延增 加 部 分 tAC－tAB＝tzn＋tl＋tqn+1－tqn， 如 网 元 n 与 n+1 为同型号的设备， tqn+1＝ tqn， 则时延增加部分就是网元 n 的直通时延与网元 n 与 n+1 之间的光缆时延之和。 根 据上面 测 算的 tz和 tq算出光缆 时 延 tl，就可以计算出光缆的长度 L 为 tl/0.005 km。

图7 计算相邻网元之间光缆长度实例

图6 计算相邻网元之间光缆长度测试图

在如图7 所示的实例中 ， 测得 tAB＝ 0.510 ms（单程）， tAC＝ 0.669ms（单程）。

B 站齐贤变电站为 SMA-4 设备 ， tzn为 0.019 ms， tqn为 0.100 3ms； C 站长征变电站为 OMS1664设备， tqn+1为 0.108ms。 可以算出光缆段的时延 tl为 0.1331ms， 则光缆段总长 L 为 26.62 km。 根据相关资料，B至C站之间的光缆由多段不同长度的光缆连接而成， 总长为26.652 km。 可见计算得到的光缆段总长与实际光缆段总长非常接近。

3．2 计算业务起止站点的传输时延

当需要了解业务在起止站点间的传输时延，但无法现场测试；或者在设计阶段需要知道业务在起止站点的传输时延，而又无法测试时，可以通过计算得到业务在起止站点的传输时延。这时，需要知道业务经过的所有网元的型号和所有光缆段的总长度，且光缆段的总长度必须准确无误，否则计算出的传输时延会有较大误差。

在图7中，A 站到 B 站的 2M 业务经过 6个SMA-4 的网元， 其中 4 个为直通网元。 经过的光缆有用新光缆 1.525 km、 用岩光缆 11.03 km、 钱岩光缆 18.70 km、 钱周光缆 2.951 km、 周中光缆7.778 km、 中大光缆 6.60 km、 齐和光缆 6.553 km，总长 55.137 km。 则 该 2M 的传输时延 为 t＝ tl＋ ty＋n× tz＋ tq＝ 55.137× 0.005＋ 0.055 7＋ 4 × 0.019 ＋0.100 3＝ 0.507 7 ms。 实际 测得 tAB为 0.510 ms（单 程）。可见计算得到的传输时延与实测的传输时延非常接近。

4 结论

利用本文介绍的方法，可以测算不同厂家、不同型号和不同速率设备的传输时延。在实践中可以把测算光缆长度、业务传输时延加以应用，作为工程设计、验收时的参考。

测算传输时延应遵循以下原则：

（1）在测算传输时延时， 应选取 SDH 网络中典型的设备型号、传输速率进行测试。

（2）测试中被测的两个相邻网元的型号宜相同，以便简化计算。

（3）网元之间光缆长度的数据应准确， 以降低传输时延的计算误差。

（4）测试时要先创建无保护的 2M 电路， 以确保2M收发路由的一致性。

（5）一般应把 2M 误码仪接在中心站进行测试，以充分利用网管进行 2M 电路的调配， 测试的方向、网元型号也有更多的选择。

[1]韦 乐 平 ， 李 英 灏.同 步 数 字 体 系 （SDH）原 理 与 技 术[M].北京：人民邮电出版社，1996.

[2]杨世平，张引发，邓大鹏 ，等.SDH 光 同 步 数 字 传输 设 备与 工 程 应 用[M].北 京 ： 人 民 邮 电 出 版 社 ，2000.

（本文编辑：龚 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

高钧利（1973-）， 男， 浙江绍兴人， 工程师， 从事电力系统通信工作。