波分的環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)

韓瑩春

錦州鐵通分公司網(wǎng)絡(luò)運行維護(hù)部工程師，遼寧 錦州 121000

隨著數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，Internet用戶的大量發(fā)展，IP逐漸成為業(yè)務(wù)主導(dǎo)。因此，過去那種將IP數(shù)據(jù)報文通過轉(zhuǎn)換承載到SDH設(shè)備上的方式，已經(jīng)不能滿足IP數(shù)據(jù)流爆炸式的增長。而波分復(fù)用（WDM）技術(shù)由于能提供巨大的帶寬，將成為骨干網(wǎng)中最主要的傳輸技術(shù)，IP over WDM也將是未來發(fā)展的趨勢。

目前提出的IP over WDM模型包括重疊模型和對等模型。在重疊模型中，客戶層網(wǎng)絡(luò)和光傳送網(wǎng)絡(luò)都有獨立的路由協(xié)議、地址結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。在對等模型中，兩個網(wǎng)絡(luò)支持統(tǒng)一的路由協(xié)議、地址結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。但是，大部分客戶還是希望保持WDM和IP的獨立性，并且重疊模型網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)簡單，業(yè)務(wù)提供者可在邊緣進(jìn)行管理工作，通過WDM提供基于電路的連接，以滿足不同客戶的要求。而基于此，對客戶就要提供更高的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。因此，就涉及到一個WDM環(huán)網(wǎng)保護(hù)自愈的關(guān)鍵性問題。

所謂自愈環(huán)，就是無需人為的進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)配置，環(huán)網(wǎng)就可以在極短的時間內(nèi)自動發(fā)現(xiàn)故障，并可以迅速自動進(jìn)行相關(guān)的業(yè)務(wù)倒換，快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，使用戶完全感覺不到網(wǎng)絡(luò)已發(fā)生拓?fù)涓淖?，從而給用戶提供更安全的傳送業(yè)務(wù)。構(gòu)造WDM自愈網(wǎng)絡(luò)有兩個主要方案：1）在物理層網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中應(yīng)用光交叉連接設(shè)（OXC）構(gòu)造自愈網(wǎng)；2）在物理層環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中應(yīng)用光分插復(fù)用設(shè)備（OADM）構(gòu)造自愈網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的WDM自愈網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)的WDM自愈網(wǎng)絡(luò)相比，具有以下優(yōu)勢：1）由于OADM節(jié)點要求非常簡單的倒換功能，比OXC更加經(jīng)濟(jì)；2）由于OADM具備相對比較少的倒換步驟，OADM簡單的功能結(jié)構(gòu)使得網(wǎng)絡(luò)的透明性增加，因此網(wǎng)絡(luò)的光損耗降低，相鄰節(jié)點間的跨距增加；3）由于環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)網(wǎng)采用共享備用資源的保護(hù)方式將簡潔快速地進(jìn)行保護(hù)。因此，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中絕大部分都是采用OADM方式來構(gòu)造自愈網(wǎng)。OADM應(yīng)具備如下功能：網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換功能、波長信道分插復(fù)用功能和動態(tài)波長路由選擇功能。根據(jù)對波長處理方式的不同，WDM的節(jié)點的基本結(jié)構(gòu)可分為3類，即并行、串行和串并混合模式。并行結(jié)構(gòu)對在本節(jié)點上下的波長進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用，所有直通波長也要進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用。串行結(jié)構(gòu)只對在本節(jié)點需要上下路的波長進(jìn)行濾波處理，而對直通波長不進(jìn)行處理。串并混合模式是以子波帶為單位進(jìn)行上下路，可實現(xiàn)波長的模塊化的平滑擴容。

WDM環(huán)網(wǎng)保留了環(huán)形結(jié)構(gòu)的自愈特性。目前實際使用中的WDM環(huán)網(wǎng)多為兩纖、四纖和多纖環(huán)。在WDM環(huán)中，最重要的一點就是波長轉(zhuǎn)換。當(dāng)光路中斷后，復(fù)用光信號到光纖需要進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換。從成本和網(wǎng)絡(luò)簡單性來說，最好是同波長交叉，但是不能充分利用波長資源。在網(wǎng)絡(luò)中的一定節(jié)點安放一定數(shù)量的波長變換對波長資源充分利用還是有利的。以下是WDM的幾種自愈環(huán)網(wǎng)：

1）單向兩纖環(huán)

采用2纖工作，外環(huán)光纖為工作光纖，復(fù)用工作波長。內(nèi)環(huán)為備用光纖，復(fù)用保護(hù)波長。在此環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點間的通信由預(yù)定波長攜帶，對應(yīng)的來業(yè)務(wù)方向和去業(yè)務(wù)方向是同向傳送。假設(shè)環(huán)中節(jié)點不作波長轉(zhuǎn)換，節(jié)點A到節(jié)點B的業(yè)務(wù)由波長λAB攜帶，節(jié)點B到A的業(yè)務(wù)由波長λBA攜帶，則節(jié)點C、D將直通該波長。環(huán)中所有節(jié)點通過波長連接實現(xiàn)通信。

在正常工作狀態(tài)，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠根據(jù)需要分插波長信道和旁通其它波長信道。當(dāng)工作纖被切斷時，斷點兩側(cè)的OADM實行保護(hù)倒換，通過保護(hù)纖形成新的環(huán)狀網(wǎng)。當(dāng)某個OADM失效時，其兩側(cè)的OADM實行保護(hù)倒換，通過保護(hù)纖形成新的環(huán)狀網(wǎng)。

2）雙向兩纖環(huán)

在雙向環(huán)中，一個雙向光通道通過相同路由上反向傳輸?shù)牟ㄩL組來建立，所組成的工作通道分布于兩根光纖。內(nèi)外環(huán)光纖復(fù)用的波長各有一半用作業(yè)務(wù)的傳輸，一半用于保護(hù)另外一根光纖的工作波長。即，外環(huán)光纖的工作波長由內(nèi)環(huán)光纖的保護(hù)波長提供保護(hù)，內(nèi)環(huán)光纖的工作波長由外環(huán)光纖的保護(hù)波長做保護(hù)。與電信號不同，WDM在一根光纖內(nèi)的不同波長可用來傳送不同信息方向的信號。從這個特點出發(fā)，也可讓工作通道占用一根光纖，由單根光纖傳輸雙向業(yè)務(wù)，讓另一根光纖作保護(hù)。

雙向環(huán)的主要優(yōu)點是提供了波長的重用能力，可在網(wǎng)絡(luò)總波長不變的情況下，更方便的安排波長。但雙向環(huán)的控制相對單向環(huán)要復(fù)雜。目前對于雙向環(huán)，通常都采用內(nèi)外環(huán)都承載工作波長的方式。如果某段出現(xiàn)故障，則相鄰兩個節(jié)點都把發(fā)往故障區(qū)段的光信號切換到反向傳輸光纖的保護(hù)波長組，再繞環(huán)傳輸?shù)浇邮展?jié)點，這樣在環(huán)路保護(hù)中，只切換了工作波長的傳輸通道，環(huán)路節(jié)點的配置沒發(fā)生改變，提高了保護(hù)效果。

3）四纖WDM環(huán)

四纖環(huán)中相鄰節(jié)點間用四根光纖連接，可分為傳輸方向相反的兩對光纖，其中一對為工作光纖，另一對為保護(hù)光纖。這樣可以提供靈活的波長重用功能，在相同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模情況下，網(wǎng)絡(luò)容量比兩纖雙向環(huán)提高了一倍，同時還具有靈活的業(yè)務(wù)保護(hù)能力，可以使用區(qū)段保護(hù)方式。但此種結(jié)構(gòu)機制復(fù)雜，光纖使用多，不適合光纖資源緊張的地區(qū)。

4）多纖環(huán)

多纖環(huán)是指相鄰節(jié)點間使用超過四纖的網(wǎng)絡(luò)。此種網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間波長復(fù)用數(shù)量相同情況下，由于采用空間復(fù)用，可以適當(dāng)降低單根光纖復(fù)用的波長數(shù)量，而且波長的重用性也得到了提高。但是相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)投資成本也加大了，環(huán)路配置和控制將更復(fù)雜。

WDM的保護(hù)倒換是如何判據(jù)的，目前主要是兩種環(huán)路倒換的判據(jù)條件，即接收失效（收無光）和光傳送質(zhì)量（誤碼率）。

倒換協(xié)作的兩種方式為：一種是通過尾端將通往上游的光信號切斷，使首端在檢測到故障時自動實施倒換。另一種是使用光監(jiān)控通道來傳送有關(guān)信息，在單向失效情況下，尾端通過光監(jiān)控通道將接收故障信息通知首端，從而使倒換節(jié)點工作。

下面就中興波分設(shè)備ZXWM M800，簡述一下比較常見的光通道的幾種保護(hù)方式。

1）光通道1+1保護(hù)

此方式由OP板利用并發(fā)選收的工作原理完成。在發(fā)送端，被保護(hù)的業(yè)務(wù)通過OP板上的耦合器一分為二，進(jìn)入不同的通道傳輸；在接收端，在接收端，通過OP板優(yōu)選信號接收。

通過按照OP板在系統(tǒng)中的位置可以分為兩種保護(hù)方式：OP板在OTU板之前實現(xiàn)的通道保護(hù)，即通道冗余保護(hù)和OP板在OTU之后實現(xiàn)的保護(hù)，即通道非冗余保護(hù)。通道冗余保護(hù)的倒換觸發(fā)條件為OTU單板的LOS、LOF、誤碼越限。通道非冗余保護(hù)的倒換觸發(fā)條件為OP單板的輸入無光。

2）光通道1：N保護(hù)

通道1：N保護(hù)可以通過電交叉板（SWE）或者光多通道保護(hù)板（OMCP）實現(xiàn)。SWE板通過光電轉(zhuǎn)換和電平面上的空分交叉，以電交叉方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)上下和保護(hù)倒換。當(dāng)不止一路業(yè)務(wù)同時出現(xiàn)故障時，選擇高優(yōu)先級業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)的優(yōu)先級在網(wǎng)管中設(shè)置。OMCP板實現(xiàn)的保護(hù)與SWE板的相似，只不過OMCP板通過單板內(nèi)部的光開關(guān)倒換模塊，以光交叉的方式完成業(yè)務(wù)的上下和保護(hù)倒換。

3）兩纖雙向通道共享保護(hù)

兩纖雙向通道共享保護(hù)是實際工程中最常用的保護(hù)方式，它是通過APS（自動保護(hù)倒換）基于K字節(jié)的信令傳遞方式或基于IP包的信令傳遞方式來實現(xiàn)的。通過OPCS單板實現(xiàn)，OPCS單板接收并執(zhí)行來至OCS板的保護(hù)倒換命令，倒換與恢復(fù)由單板上的光開關(guān)實現(xiàn)。其觸發(fā)條件為復(fù)用段觸發(fā)機制（OPA）、OPCS 觸發(fā)機制、業(yè)務(wù)單板觸發(fā)（OUT）。其具體觸發(fā)原理為：

（1）復(fù)用段觸發(fā)機制（OPA）

復(fù)用段觸發(fā)機制屬于光層面的檢測，以O(shè)PA的入光功率為檢測點，利用OPA產(chǎn)生的無光告警為觸發(fā)條件，經(jīng)過APS協(xié)議的處理之后，觸發(fā)各站點的OPCS 內(nèi)部的光開關(guān)進(jìn)行動作從而達(dá)到保護(hù)的目的。當(dāng)線路故障排除后，系統(tǒng)恢復(fù)原來的工作狀態(tài)。

（2）OPCS 觸發(fā)

它是一種光層面的觸發(fā)機制，檢測OPCS 配置了業(yè)務(wù)的工作通道光功率，利用產(chǎn)生的無光告警作為觸發(fā)條件。

（3）業(yè)務(wù)單板觸發(fā)（OUT）

它是電子層面的檢測機制，通過業(yè)務(wù)單板OUT檢測傳送的業(yè)務(wù)質(zhì)量，利用其產(chǎn)生LOS 、LOF 、B1誤碼為觸發(fā)條件，經(jīng)APS協(xié)議算法處理后，向OPCS發(fā)送APS倒換命令，使單板光開關(guān)會立即動作，使OUT 接收到來自保護(hù)通道的業(yè)務(wù)。

中興波分ZXWM M800充分利用WDM環(huán)網(wǎng)自愈技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)具有更高的生存性和可靠性，即使發(fā)生斷纜或設(shè)備故障，業(yè)務(wù)仍然能通過反向通道進(jìn)行正常傳輸，從而為大顆粒業(yè)務(wù)提供最佳的保護(hù)。

[1]張民.寬帶城域網(wǎng)[M].北京郵電大學(xué)出版社，2003.

[2]李秉鈞，萬曉榆，樊自甫.演進(jìn)中的電信傳送網(wǎng)[M].人民郵電出版社，2004.