關(guān)于城域網(wǎng)光纖通信自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究

楊陽

成都迅網(wǎng)電信工程技術(shù)咨詢有限公司 四川成都 610041

光纖通訊相比于傳統(tǒng)的通信技術(shù)，更加快捷而且穩(wěn)定，正在為我們的通信發(fā)揮著重要的作用。

1 光纖技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)

1.1 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)光纖提出新的要求

隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更在發(fā)生著快速的改變。高清傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也對(duì)光纖提出更高的要求。①擴(kuò)展單個(gè)波長(zhǎng)的傳輸容量；②實(shí)現(xiàn)很長(zhǎng)距離的傳輸；③適應(yīng)DWDM技術(shù)的應(yīng)用。

1.2 新型光纖在不斷出現(xiàn)

（1）干線網(wǎng)光纖，城域網(wǎng)光纖，接入網(wǎng)光纖，LAN光纖等光纜的結(jié)構(gòu)，決定了各種光纖傳輸特性的要求等，并根據(jù)要使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境明確選擇光纖類型。具體的應(yīng)用條件以及可以作為基礎(chǔ)的細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)。

（2）除了光纜的環(huán)境條件外，光纜的結(jié)構(gòu)與其他構(gòu)造方法和維護(hù)方法的關(guān)系也越來越緊密，有必要對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一考慮和設(shè)計(jì)以使其能夠得到支撐。

（3）隨著新型光纜材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，包括使用干阻水材料，納米材料和阻燃材料，極大地改善了光纜的性能[1]。

1.3 光纜的維護(hù)

確保網(wǎng)絡(luò)可靠性非常重要。在開放的光網(wǎng)絡(luò)中，有必要在通信中斷的前提下維護(hù)和監(jiān)視光纜。通常，通過監(jiān)視自由光纖來檢測(cè)光纖的狀況。一種更有效的方法是直接監(jiān)視通信光纖。

2 網(wǎng)絡(luò)存在的安全威脅

無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展雖然給人們的生活帶來了極大的便利，但是也給了一些不法分子以可乘之機(jī)，很多不法分子以網(wǎng)絡(luò)為媒介來對(duì)用戶的私人信息進(jìn)行盜竊，這種干擾很可能會(huì)讓用戶的移動(dòng)設(shè)備在此期間無法良好的接收無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，導(dǎo)致信號(hào)中斷，使得用戶無法完成正常的操作，一些高級(jí)黑客甚至還會(huì)利用無線網(wǎng)絡(luò)將客戶與信號(hào)基站之間的聯(lián)系進(jìn)行人為的破壞，在此基礎(chǔ)上通過給用戶發(fā)送一些具有欺詐行為的網(wǎng)站來實(shí)現(xiàn)詐騙的犯罪目的，給用戶正常的工作和生活帶來極其惡劣的影響和隱患。

3 城域網(wǎng)光纖通信自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

城域網(wǎng)的自動(dòng)光纖通信保護(hù)系統(tǒng)使用三級(jí)分層控制結(jié)構(gòu)。第一層是遠(yuǎn)程監(jiān)視中心，負(fù)責(zé)監(jiān)視，通信和批準(zhǔn)每個(gè)監(jiān)視站的控件。它通常由網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)組成。作為第二級(jí)監(jiān)視站，上級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)視中心反映了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。進(jìn)入下一個(gè)級(jí)別，它為每條線路提供集中的總體監(jiān)視和管理，通常由主控制面板和顯示器組成。第三層是多個(gè)光保護(hù)面板，它們提供對(duì)每條通信線路的監(jiān)視和控制。第一層傳達(dá)并反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)[2]。光保護(hù)面板直接監(jiān)視和切換線路，同時(shí)完成向監(jiān)視站的數(shù)據(jù)傳輸和狀態(tài)顯示。它主要由光信號(hào)的發(fā)送部分和接收部分兩部分組成。Sin是發(fā)送器光收發(fā)器的信號(hào)輸入端。光模塊輸入的信號(hào)通過該接口進(jìn)入光保護(hù)盤。當(dāng)系統(tǒng)在主電路中運(yùn)行時(shí)，它從SoutI主發(fā)送器通過光開關(guān)發(fā)送到主通信光纖。路由準(zhǔn)備好后，會(huì)將其從Sout2備用發(fā)送器端發(fā)送到電信線路的備用光纖。RiM是主光信號(hào)的輸入端。當(dāng)系統(tǒng)在主電路中運(yùn)行時(shí)，光纖線路輸入的信號(hào)通過該接口進(jìn)入光保護(hù)盤，其中3%的光信號(hào)通過分光器進(jìn)行分離，其余的97%光信號(hào)從Rout側(cè)發(fā)送到接收側(cè)光收發(fā)器。當(dāng)系統(tǒng)在備用電路中運(yùn)行時(shí)，光纖線路輸入的信號(hào)從Rin2備用側(cè)發(fā)送到光保護(hù)盤，再?gòu)腞out側(cè)發(fā)送到接收側(cè)光收發(fā)器。此外，光保護(hù)光盤還配備了主線和備用線活動(dòng)狀態(tài)指示燈，光盤重置按鈕，RS-485計(jì)算機(jī)接口和電源接口。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用模塊化系統(tǒng)，該模塊系統(tǒng)有助于功能擴(kuò)展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了從功能點(diǎn)到子系統(tǒng)的組件化概念，甚至在整個(gè)系統(tǒng)中都實(shí)現(xiàn)了“構(gòu)件”的概念。

4 光纖通信網(wǎng)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)方案選擇

4.1 1+1 光保護(hù)層

使用1+1光學(xué)鏈路保護(hù)，您只能保護(hù)鏈路故障服務(wù)。在這種方法中，使用光學(xué)濾波器橋接光信號(hào)，并將相同的兩個(gè)信號(hào)發(fā)送到工作中的光纖通道并保護(hù)光纖通道。保護(hù)交換在WAN上完全實(shí)現(xiàn)。在單鏈路故障的情況下，接收光交換機(jī)會(huì)切換線路以保護(hù)光纖。通過在此處復(fù)制和操作電氣層，可以恢復(fù)所有故障，但如果發(fā)送器和接收器發(fā)生故障，則除了服務(wù)中斷外。

4.2 1:1 光保護(hù)層

在（1+1）SONET網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)恢復(fù)結(jié)構(gòu)中，頭部和尾部之間有一個(gè)APS通道，并且保護(hù)光纖和APS信令通道均用于實(shí)現(xiàn)保護(hù)切換。在（1:1）光學(xué)層保護(hù)結(jié)構(gòu)中，保護(hù)光纖中不需要互通通道，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)不會(huì)將信號(hào)復(fù)制到電氣層。僅當(dāng)發(fā)送方和接收方切換到保護(hù)光纖時(shí)，才建立通信通道。如果發(fā)生故障時(shí)接收方不知道發(fā)送方是否已切換到保護(hù)光纖，則接收方將通過保護(hù)光纖將消息發(fā)送給發(fā)送方。因此，當(dāng)接收器首次切換到保護(hù)光纖時(shí)，它無法接收信號(hào)。同樣，如果發(fā)送方切換到保護(hù)光纖，則可以使用上述步驟完成服務(wù)保護(hù)和恢復(fù)。

4.3 1:N 光保護(hù)層

（1:N）光學(xué)層保護(hù)結(jié)構(gòu)與（1:1）保護(hù)結(jié)構(gòu)相似。但是，此處有N個(gè)工作實(shí)體共享相同的保護(hù)光纖。如果多條工作光纖發(fā)生故障，則只能恢復(fù)一根光纖承載的流量。最高優(yōu)先級(jí)的故障將首先恢復(fù)。通過比較上述一些點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光學(xué)層保護(hù)切換方案，可以發(fā)現(xiàn)1:1光學(xué)層保護(hù)技術(shù)具有更高的恢復(fù)性和可靠性[3]。

5 城域網(wǎng)光纖通信自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的工作原理

城域網(wǎng)的光纖通信自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)采用一根主光纖和一根備用光纖，采用光纖備用使用機(jī)制，保證了傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。如果主線出現(xiàn)故障或被阻塞，備用線將用于替換主線并繼續(xù)工作，從而確保整個(gè)通信的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。通信線路監(jiān)視功能主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

5.1 主路在用光纖正常運(yùn)行時(shí)

自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的每個(gè)光保護(hù)面板實(shí)時(shí)監(jiān)控在主干道上使用的光纖的接收光功率，自動(dòng)建立參考，自動(dòng)分析，并與監(jiān)控站和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接。保持聯(lián)系并響應(yīng)各種指示。

5.2 主路光纖發(fā)生故障時(shí)

如果系統(tǒng)接收到的光功率值小于絕對(duì)警報(bào)閾值，或者接收到的光功率值和系統(tǒng)參考光功率值（正常通信期間）如果光功率值的差大于警報(bào)的閾值的相對(duì)值。系統(tǒng)電源模塊確定通信光纖已阻塞，并自動(dòng)斷開通信，將主光纖切換到備用光纖。

5.3 主路光纖修復(fù)后

在測(cè)試主光纜并確保線路正常之后，允許遠(yuǎn)程控制中心通過重置光纖自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，將通信系統(tǒng)從備用光纖切換到主光纖。

6 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)光纖通信自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)保護(hù)，也大大提高了通信的安全性和穩(wěn)定性。