波分復(fù)用技術(shù)在外網(wǎng)互聯(lián)改造中的應(yīng)用

陳瑞華，張彥瑞，何利平，王長寧

(石家莊供電公司，石家莊 050051)

1 信息網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

按照信息安全要求，石家莊供電公司完成了信息內(nèi)、外網(wǎng)絡(luò)物理分離改造。同時，石家莊供電公司下屬各縣級供電企業(yè)也相繼新建了信息外網(wǎng)，但是由于物理通信通道資源(通信光纖)限制，縣級供電公司信息外網(wǎng)各自通過ISP提供的接口接入互聯(lián)網(wǎng)，限制了信息外網(wǎng)業(yè)務(wù)集中部署和統(tǒng)一管理，影響了信息網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的深入開展并帶來了嚴(yán)重的信息安全隱患。為滿足公司的日?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求和辦公需要，提高信息安全防護(hù)水平，實現(xiàn)對各單位互聯(lián)網(wǎng)出口的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，需要進(jìn)行公司信息外網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一出口改造。但是信息網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前為樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各主干鏈路的光芯資源有限，無法實現(xiàn)信息外網(wǎng)互聯(lián)。因此需要使用波分復(fù)用技術(shù)，在現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)光纖上搭建獨立傳輸信息外網(wǎng)通道，對現(xiàn)有的四級網(wǎng)絡(luò)光纖系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，實現(xiàn)信息外網(wǎng)的互聯(lián)。

石家莊供電公司現(xiàn)有220 kV變電站30座，18個縣公司，石家莊供電公司信息廣域網(wǎng)絡(luò)可用光芯資源基本都是2芯，各點之間的距離在10～60 km。公司本部局端的接入設(shè)備主要是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及少數(shù)光收發(fā)器，光模塊接口主要是FC，少量為LC和SC，均為單模(雙纖)。目前已有光模塊主要為千兆，波長1 550 nm，有少量百兆及1 310 nm波長的模塊，未來光模塊擴(kuò)充均為千兆。

針對石家莊供電公司的現(xiàn)狀，若要在短期內(nèi)實現(xiàn)外網(wǎng)的統(tǒng)一管理，必須首先解決通道的問題，解決方式有2種：新敷設(shè)外網(wǎng)專用光纜；利用現(xiàn)有的光纖，使用新技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)容。顯然第1種方式投資大、實施工期長，不是短期能夠?qū)崿F(xiàn)的，第2種方式實現(xiàn)的關(guān)鍵是光纖擴(kuò)容的實現(xiàn)和信號的穩(wěn)定傳輸，為此采用波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行光纖擴(kuò)容。

2 波分復(fù)用技術(shù)概述

2.1 概念和擴(kuò)容原理

波分復(fù)用(WND)是將兩種或多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)，在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(又稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器(又稱分波器或去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種波長的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個或眾多不同波長光信號的技術(shù)，稱為波分復(fù)用技術(shù)。

波分復(fù)用一般應(yīng)用波長分割復(fù)用器和解復(fù)用器分別置于光纖兩端,實現(xiàn)不同光波的耦合與分離，這2個器件的原理是相同的。光波分復(fù)用器的主要類型有熔融拉錐型、介質(zhì)膜型、光柵型和平面型4種。

2.2 特點與優(yōu)勢

a.充分利用光纖的低損耗波段,增加光纖的傳輸容量,使一根光纖傳送信息的物理限度增加一倍至數(shù)倍。目前只利用了光纖低損耗譜(1 310～1 550 nm)極少的一部分,波分復(fù)用可以充分利用單模光纖的巨大帶寬約25 THz,傳輸帶寬充足。

b.在同一根光纖中,具有傳送2個或數(shù)個非同步信號的能力,有利于數(shù)字信號和模擬信號的兼容,與數(shù)據(jù)速率和調(diào)制方式無關(guān),在線路中間可以靈活取出或加入信道。

c.對已建光纖系統(tǒng),尤其早期鋪設(shè)的芯數(shù)不多的光纜,只要原系統(tǒng)有功率余量,就可進(jìn)行增容,實現(xiàn)多個單向信號或雙向信號的傳送而不用對原系統(tǒng)作大改動,具有較強(qiáng)的靈活性。

d.由于減少了光纖的使用量,降低了建設(shè)成本；由于光纖數(shù)量少,當(dāng)出現(xiàn)故障時,恢復(fù)迅速方便。

e.由于有源光設(shè)備的共享性,降低多個信號的傳送或增加新業(yè)務(wù)的成本。

f.系統(tǒng)中有源設(shè)備大幅減少,可提高系統(tǒng)的可靠性。

3 波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用

3.1 方案的提出

采用單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器(多波長)，在現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)上搭建獨立傳輸信息外網(wǎng)的通道，完成四級網(wǎng)絡(luò)光纖擴(kuò)容的建設(shè)，在外網(wǎng)多于兩個分支需求的節(jié)點安裝網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及光收發(fā)模塊，對內(nèi)網(wǎng)連接方式按需進(jìn)行改造，從而實現(xiàn)縣公司信息外網(wǎng)的統(tǒng)一出口改造。其光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擴(kuò)容示意圖如圖1所示。

3.2 方案的實施

采用的單纖雙向傳輸轉(zhuǎn)換器是無源光網(wǎng)絡(luò)中隔離技術(shù)和光耦合技術(shù)的組合應(yīng)用，能夠為多個光信號提供一個透明的通道，傳輸速率從0～2.5 Gbit/s連續(xù)可變。分別實現(xiàn)一根光纖同時傳輸1～8個單波雙纖系統(tǒng)的信號。即在1根光纖上最多同時進(jìn)行8個不同波長共16向的光傳輸，相當(dāng)于16芯的光纖。

圖1 光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擴(kuò)容示意

根據(jù)現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和光纖資源的數(shù)量，計劃在匯聚網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、變電站和各縣局安裝轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器成對使用，通過波分復(fù)用擴(kuò)容后實現(xiàn)2芯4通道。變電站和縣局新部署信息外網(wǎng)交換機(jī)，各縣級供電公司網(wǎng)絡(luò)就近接入220 kV變電站。

改造項目自2011年6月13日開始，歷時32天，整體項目實施分為多個小組，分別在石家莊市供電公司主要辦公院落、18個縣供電公司、17個220 kV變電站進(jìn)行波分復(fù)用設(shè)備、H3C 3600 28TP-EI交換機(jī)、光纖收發(fā)器與光纖模塊的安裝，并進(jìn)行變電站與縣供電公司之間、變電站與變電站之間網(wǎng)絡(luò)通信狀況聯(lián)調(diào)，17個220 kV變電站內(nèi)光纖跳線鋪設(shè)，同時清潔光纖耦合器端接點處光路，處理因鏈路質(zhì)量造成的復(fù)用器工作狀態(tài)異常等故障。各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點均新安裝信息外網(wǎng)交換機(jī)一臺，使用動態(tài)路由協(xié)議并進(jìn)行安全設(shè)置。

4 應(yīng)用效果及注意事項

4.1 應(yīng)用效果

工程實施完畢后，進(jìn)行系統(tǒng)功能及性能檢驗，重點測試網(wǎng)絡(luò)傳輸性能與穩(wěn)定性，以及物理光路的損耗和反射情況，確保復(fù)用系統(tǒng)和信息外網(wǎng)達(dá)到預(yù)期的性能和功能。通過使用波分復(fù)用技術(shù)，減少了光纖的使用量，降低了投資建設(shè)成本。在現(xiàn)有光纜資源條件下，實施網(wǎng)絡(luò)的安全擴(kuò)容，最終達(dá)到信息內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)同路隔離傳輸要求。實現(xiàn)了有源光設(shè)備的共享性,降低了多個信號的傳送或新業(yè)務(wù)增加的投資成本。經(jīng)過一段時間的運行，信息內(nèi)網(wǎng)和信息外網(wǎng)均運行正常，沒有出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端或數(shù)據(jù)包丟失的情況。大幅度提高信息外網(wǎng)安全管理

水平，滿足了外網(wǎng)應(yīng)用統(tǒng)一部署需求，實現(xiàn)了石家莊供電公司同18個縣級供電公司信息外網(wǎng)的互聯(lián)互通和統(tǒng)一互聯(lián)網(wǎng)出口。

4.2 注意事項

a.在工程驗收過程中，發(fā)現(xiàn)波分復(fù)用技術(shù)對光纖的熔接耦合技術(shù)有更高的要求：要求光纖的耦合點要清潔、無污損，熔接嚴(yán)密。為達(dá)到耦合點的清潔、無污損要求，采用專用的清潔工具進(jìn)行處理，雖然能夠有效解決，但是需定期進(jìn)行清潔，保證復(fù)用設(shè)備的運行可靠性和傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

b.波分復(fù)用設(shè)備使用多種特定波長的光纖傳輸模塊，造成網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備類型復(fù)雜，增加了網(wǎng)絡(luò)運維的難度和成本。為了提高故障處理的速度，應(yīng)核實匯總網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的類型和數(shù)量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)臺帳，提前儲備相關(guān)設(shè)備。

5 結(jié)束語

通過波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用，成功實現(xiàn)了石家莊供電公司同18個縣級供電公司信息外網(wǎng)的互聯(lián)互通和互聯(lián)網(wǎng)出口的統(tǒng)一，并且傳輸穩(wěn)定，達(dá)到信息安全的要求。認(rèn)為波分復(fù)用技術(shù)在傳輸距離較遠(yuǎn)且有一定光纖通道的分散點之間實現(xiàn)互聯(lián)應(yīng)用有一定的推廣價值，而且此項技術(shù)的應(yīng)用大量節(jié)約了新敷設(shè)光纜的投資建設(shè)成本，能夠在短期內(nèi)快速實現(xiàn)互聯(lián)且數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，但須備用多種特定波長的光纖傳輸模塊。

本文責(zé)任編輯：王洪娟