城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)設(shè)計

汪　巖

【摘要】城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)采用光纖的備份使用機制,用一條主路光纖和備路光纖,來保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,保障整個通信正常進行的實時監(jiān)測系統(tǒng),將由于線路故障引起的損失減小到最低程度。

【關(guān)鍵詞】光纖 保護系統(tǒng) 信息

一、光纖通信網(wǎng)保護系統(tǒng)概述

實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)生存性有保護和恢復(fù)兩種方法。保護是指利用節(jié)點間預(yù)先分配的容量實施網(wǎng)絡(luò)保護,即當(dāng)一個工作通路失效時,利用備用設(shè)備的倒換,使工作信號通過保護通路維持正常傳輸。

恢復(fù)是通常利用節(jié)點間可用的任何容量,包括預(yù)留的專用空閑備用容量、網(wǎng)絡(luò)專用的容量和低優(yōu)先級業(yè)務(wù)可釋放的容量,需要準(zhǔn)確地知道故障點的位置,其實質(zhì)是在網(wǎng)絡(luò)中尋找失效路由的替代路由,恢復(fù)算法與網(wǎng)絡(luò)選用算法相同。使用網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源,但恢復(fù)倒換由外部網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)控制,具有相對較長的計算時間。

通常認(rèn)為保護是一種能夠提供快速恢復(fù)、適用特定拓?fù)涞募夹g(shù);恢復(fù)通常主要適用網(wǎng)狀拓?fù)?能最佳的利用網(wǎng)絡(luò)資源。

二、光纖通信網(wǎng)自動保護系統(tǒng)方案選擇

隨著WDM系統(tǒng)的廣泛使用,在光層上實現(xiàn)對點到點系統(tǒng)的保護倒換就成為一個非常重要的課題。許多光網(wǎng)絡(luò)的保護結(jié)構(gòu)與SDH是相似的。對于點對點的線路系統(tǒng),經(jīng)?？紤]1+1和1:1的線路保護倒換方案。

線路保護倒換的工作原理是,當(dāng)工作鏈路傳輸中斷或性能劣化到一定程度后,系統(tǒng)倒換設(shè)備將主信號自動轉(zhuǎn)至備用光纖系統(tǒng)來傳輸,使接收端能接收到正常的信號而感覺不到網(wǎng)絡(luò)已出現(xiàn)故障。該保護方法只能保護傳輸鏈路,無法提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的失效保護,主要適用于點到點應(yīng)用的保護。

1+1光保護層。對于1+1光鏈路保護,只能對鏈路故障中的業(yè)務(wù)進行保護。這種方法是利用光濾波器來橋接光信號,把同樣的兩路信號分別送入工作光纖和保護光纖的通道中。保護倒換完全是在廣域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)。當(dāng)遇到單一的鏈路故障時,在接收端的光開關(guān)便把線路切換到保護光纖。由于在這里電層的復(fù)制和操作,所以除了當(dāng)發(fā)射機和接收機發(fā)生故障時會丟失業(yè)務(wù)外,一切故障都可以恢復(fù)。

1:1光保護層。(1:1)的光層保護方案與(1+1)的光層保護方案很類似,都是利用備用的路由鏈路來避免鏈路故障對業(yè)務(wù)的影響。業(yè)務(wù)流量并不是被永久地橋接到工作和保護光纖上,相反,只有出現(xiàn)故障時,才在工作光纖和保護光纖之間進行一次切換。

在雙向通道中,出現(xiàn)故障事件時,使用APS信令信道來協(xié)調(diào)交換機的保護倒換動作。在(1+1)SONET網(wǎng)絡(luò)中的保護恢復(fù)結(jié)構(gòu)中,在頭尾間有一個APS信道,保護倒換的實現(xiàn),既使用了保護光纖又使用了一條APS信令信道。在(1:1)光層保護結(jié)構(gòu)中,在保護光纖中不必存在相互通信的通道,因為這種結(jié)構(gòu)沒有在電層上被復(fù)制信號,只有當(dāng)發(fā)射端和接收端都切換到保護光纖中,這個通信通道才建立起來。當(dāng)出現(xiàn)故障時,如果接收端不知道發(fā)射端是否切換到保護光纖上時,接收機端就經(jīng)由保護光纖給發(fā)射端發(fā)出一個消息。因此,當(dāng)接收機最初倒換到保護光纖上時,它不能接收到任何信號。如果發(fā)射端已切換到保護光纖上了,那么利用上述過程就可完成對業(yè)務(wù)的保護和恢復(fù)。否則,業(yè)務(wù)流量就會丟失。如果再由一個獨立的“帶外”光業(yè)務(wù)通道,來支持保護倒換的信令,這種發(fā)射機與接收機在協(xié)調(diào)工作方面的困難就可以避免。

1:N光保護層。(1:N)的光層保護結(jié)構(gòu)與(1:1)的保護結(jié)構(gòu)類似。在這里,N個工作實體共享同一個保護光纖。如果有多條工作光纖出現(xiàn)故障,那么只有其中的一條所承載的流量可以恢復(fù),最先恢復(fù)的使具有最高優(yōu)先級的故障。通過以上幾種點到點的光層保護倒換方案的比較可以看出:1:1光層保護技術(shù)有更高的恢復(fù)率和可靠性。

三、城域網(wǎng)光纖自動保護系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)采用三級分層控制結(jié)構(gòu),第一級為遠(yuǎn)層監(jiān)控中心,負(fù)責(zé)各監(jiān)控站的監(jiān)測、通信和控制的授權(quán),通常由網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和計算機組成;第二級為監(jiān)測站,向上一級的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心反映系統(tǒng)工作狀態(tài),往下一級實現(xiàn)對各條線路進行整體地集中監(jiān)測和管理,通常由主控盤和顯示器組成;第三級為多個光保護盤,實現(xiàn)對各條通信線路的監(jiān)控和管理,和上一級進行通信,反映系統(tǒng)工作狀態(tài)。

光保護盤是線路監(jiān)測和切換的直接執(zhí)行者,同時又完成向監(jiān)測站的數(shù)據(jù)傳輸和狀態(tài)顯示,它主要由光信號發(fā)送和接收兩部分組成。Sin為發(fā)送端光端機發(fā)出信號的輸入端,光端機輸入的信號從該接口進入光保護盤,當(dāng)系統(tǒng)工作在主路時,通過光開關(guān)從Sout1主發(fā)端送到主路通信光纖中;在系統(tǒng)工作在備路時,則從Sout2備發(fā)端送入通信線路的備路光纖中。Rin1為主路光信號的輸入端,系統(tǒng)工作在主路狀態(tài)時,光纖線路輸入的信號從該接口進入光保護盤,經(jīng)過分光器分出3%的光信號用于檢測,97%的光信號從Rout發(fā)端送到接收光端機中;在系統(tǒng)工作備路時,光纖線路輸入的信號則從Rin2備送入光保護盤,從Rout發(fā)送到接收光端機。光保護盤還備有主/備線路工作狀態(tài)指示燈、本盤復(fù)位按鈕、RS-485計算機接口和電源接口。

在本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,采取模塊化的方式進行設(shè)計,容易的實現(xiàn)功能擴展。系統(tǒng)設(shè)計時充分體現(xiàn)構(gòu)件化的思想,小到功能點,大到子系統(tǒng),甚至整個系統(tǒng)貫穿“構(gòu)件”的概念。

四、城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)的工作原理

城域網(wǎng)光纖通信自動保護系統(tǒng)采用光纖的備份使用機制,用一條主路光纖和備路光纖來保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。在主線路出現(xiàn)故障或阻斷時,用備用線路代替主線路繼續(xù)工作,從而保障整個通信正常進行的實時監(jiān)測系統(tǒng)。它對通信線路的監(jiān)控功能是:一是主路在用光纖正常運行時。自動保護系統(tǒng)的各光保護盤,對主路在用光纖實時地進行收光功率監(jiān)測,自動建立參考和分析,時刻與監(jiān)測站和遠(yuǎn)程監(jiān)測中心保持通信,響應(yīng)各種指令。二是主路光纖發(fā)生故障時。當(dāng)系統(tǒng)收到的光功率值小于絕對告警門限,或者收到的光功率值與系統(tǒng)參考光功率值之差大于相對告警門限時,系統(tǒng)控制模塊就判定通信光纖處于阻斷狀態(tài),自動將通信從主路光纖切換到備路光纖。三是主路光纖修復(fù)后。對主路光纜進行測試,確認(rèn)線路沒有問題后,在遠(yuǎn)程控制中心受權(quán)下,通過對光纖自動保護系統(tǒng)的復(fù)位操作,使通信系統(tǒng)從備路光纖切換到主路光纖。