河南省防汛微波通信系统（郑州～漯河）改造方案探讨

□胡新英 □王 晶 □刘念龙

(河南省防汛通信总站)

一、微波系统改造是防汛通信的业务需要

河南省地处黄、淮、江、海四大流域区，处于南北气候的过渡地带，气候因素复杂，季风影响明显,在汛期极易形成暴雨洪水。豫南、豫西、山丘区经常突降暴雨，造成山洪灾害。近几年每年都有小流域暴雨洪水灾害发生，造成较为严重的人员伤亡和财产损失。通信是重要的非工程防洪手段之一，建立多功能的防汛通信系统，能够为防汛指挥调度提供可靠的技术，对促进全省水利行业通信事业的发展，具有极其重要的意义。

微波通信技术，以其无线传播性、抗干扰性、抗摧毁性和通信容量大等特点，广泛应用于军事、抢险救灾等特殊领域，完全可以满足防汛应急通信的需要。在全省利用微波通信手段实施应急预警通信保障具有现实基础。为了解决淮河流域防汛应急通信问题，20世纪90年代，河南省在全国较早引进了微波通信系统作为公网的补充和防汛应急保障的主要手段。经过15年的运行，现有的SR500一点多址微波通信系统，由于没有安排相应的投资实施更新换代，专网的技术性能、传输质量和安全运行状况大大减弱，急需升级改造。

二、技术要求

（一）频率选择

根据国家无线电管理委员会的频率使用分配原则，不应再使用2GHz以下频段 (一点多址微波系统使用频段为1.5GHz)，在2GHz以上可使用频段中，考虑电波传播条件和充分利用现有站址及铁塔等因素，应尽量选用频率低一些的频段，建议使用8GHz频段。

（二）电路容量和体系

根据河南省防汛通信业务需求和工程造价等因素综合比较，改造工程宜采用SDH体系，电路容量确定为155.52Mbit/s。

（三）保护

鉴于此系统是作为省至豫南淮河流域各市及连接淮委和国家水利专网的骨干电路，应采用1+1备用保护方式及必要的空间分集。

（四）监控

根据电路运行管理的需要，同时建设集中监控管理系统，省防汛通信总站为系统的中心站，监控全线电路运行情况。

（五）带宽分配

带宽分配原则：必须满足现有通信业务需求，此外适当留有余量，以备今后业务发展需求。

三、建设规划方案

(一)建设目标

此电路是省厅直通豫南淮河流域各市及连接淮委水利专网的骨干电路，因此要保证通信的质量，所选设备必须技术先进，性能稳定可靠；改造电路容量必须满足目前防汛事业的需求，并为未来发展预留一定余量；系统功能除满足基本语音通信外，还必须具备支持数据通信、防汛会商系统、视频监控的能力；路由站址基本不变，尽可能利用一点多址微波系统现有的基础设施如铁塔、机房等。

(二)工程规模

本工程共5跳电路，包含郑州、老观寨、长葛、许昌、马湾、漯河6个微波站的改造建设。

(三)工程内容

安装调试各微波站主通信设备，其中包括无线信道机、天馈线系统以及接口设备；安装调试各站的供电电源设备及后备蓄电池组；必要的铁塔、机房、防雷接地系统处理及整修。

(四)总体系统结构

本工程将采用大容量数字微波系统，由省厅中心站、4个中继站及漯河端站组成。省厅中心站配置数字微波设备、监控系统和复用设备，系统通过复用设备与厅程控交换机及厅办公网络相连接，实现语音通信及数据通信功能。中继站和端站配置数字微波及复用设备，分别接入当地防汛电话网络和IP办公网络。具体结构如下图：

图1 数字微波及复用设备接入图

四、电路设计及计算

（一）传播考虑

本工程计划采用工作频段为8GHz(7.7～8.2GHz)。

在计算传输指标时，可在瑞利衰落概率公式中采用如下根据中国地理和气候条件得出的参数：

表1 传输指标参数表

根据本项目的实际传输情况和容量要求，本方案采用高功率的全室内型SDH设备，按照SDH省内干线网传输指标考虑误码性能指标，在本文中给出了误码性能的核算结果。

（二）业务种类及通路组织

本次项目提供的SDH微波设备，除提供一个155.52Mb/s容量的通路，可同时提供公务电话系统及模拟和数字勤务通道。

表2 微波链路的微波设备具体配置表

所有设备接口规范符合ITU-TRec.G.703建议。

（三）频率配置

本工程工作频段为8GHz(7725～8275MHz)，波道配置符合ITU－R386－3ANNEX。

（四）传输容量及带宽分配

每一跳的带宽要求目前为155Mbps业务，在微波设备上提供到STM－1基带接口。已存在光缆线路的SDH信号与微波设备的SDH接口需要自动切换功能时，需要外部的复用设备才能实现。

（五）各站计算结果

表3 传输站型情况表

（六）误码性能计算结果

系统质量性能计算包括：传输电平计算、衰落储备计算、SESR(严重误块秒比)指标等。根据本工程的实际情况，按照128QAM调制方式的性能参数进行验算，保证每条链路的传输质量，最终链路指标符合SDH省内干线要求。

五、设备选型

（一）微波设备

为确保工程质量，设备选型应主要考虑以下几方面的因素：首先产品必须技术先进、品质优良、性能稳定可靠；其次有良好的售后服务保障；第三价格经济合理。根据上述原则，为保证电路传输质量及高可靠性，工程关键设备如无线信道机、波导、天线宜选用优质进口产品，PCM终端设备和电源可选用国产设备，以节省工程投资。本方案主通信设备将使用的NEC公司生产的SDH5000S 8GHz的数字微波传输设备，该系统符合最新的SDH标准，也将适应将来的SDH标准化。该系统包括OAM&P单元操作、管理、维护及预置功能，涉及告警/状态监视、倒换控制、性能监视及公务。另外，OAM&P为网管提供了标准的TCP/IP接口。

（二）电源系统

NEC SDH5000S每端功率约200W左右，采用－48V直流供电。本工程郑州、长葛、许昌、漯河4站均在市内，供电条件较好；老观寨、马湾2站虽然使用农电，但从一点多址运行多年的情况看，交流供电也较稳定。因此各站只配－48V高频开关通信电源1部，整流模块要求最大电流达到30A；并配置300Ah蓄电池1组(单块容量100Ah，电压12V，共12块)，在停电时可保障微波站正常运行30h以上。供电系统结构图如图2所示：

图2 供电系统结构图

（三）防雷保护

雷电流主要是由于其热效应、机械效应、电磁感应、行波和干扰等等对通信系统造成破坏。因为使用低电压工作的电子设备，对异常电压感应很敏感，因此，必须严格地抑制雷电感应，仔细地安装好避雷器和搞好接地，在相应易引雷的进线处还须加瞬态电压保护装置，把雷电感应的损害减到最小。

铁塔防雷主要是配置避雷针，保护铁塔上安装的设备不被雷电击毁。本工程各站接地体的建设要求联合接地，即铁塔接地、机房接地和电源接地使用同一接地体，各站接地体电阻≯4Ω。

在使用交流电的中心站、中继站，交流电源系统受到雷击的可能性最大，依据IEC61643防雷规范之要求，对电源系统应实施三级保护。

第一级：在总配电室安装三相电源防雷箱，各机房(站)总配电处安装三相电源防雷箱，可将数万伏的过电压初步限制到2500V以内，通流容量(8/20μs)：40kA-70kA。

第二级：在各分配箱及个别大功率(P＞2500)的设备前安装三相/单相电源防雷箱，可将通过第一级后的过电压进一步限制到1500V以内，通流容量(8/20μs)：20kA-40kA。

第三级：在其它需保护设备的前端，采用插座式电源防雷器，可将通过第二级后的过电压限制到550V以内(IEC标准要求限制在900V以内，700V以内则为安全电压)，通流容量(8/20μs)：10kA。

图3 通信机房防雷接地结构图

六、结束语

河南省河流水库众多，有大小水库2000余座，水库是全省防汛工程体系和水利基础设施的重要组成部分，历年来，在防洪、养殖、发电、航运、灌溉、城镇生活用水等方面都发挥着重要作用。经济的发展，对信息的采集和传输的要求越来越高。打造安全的防洪信息传递通道，是各级防洪减灾部门的迫切要求。微波通信从其技术、实战、可操作性等方面作为防洪减灾应急通信的主要手段是可行的。通过对微波通信系统进一步的完善发展，加强建立安全可靠的防汛通信系统，是水利行业新世纪面临的重要使命。