OLP光線路保護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究*

蔣正鳳

（安徽電信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

輸網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)故障時(shí)快速恢復(fù)能力。

隨著通信產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展、三大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商間競爭加劇以及人們生活對高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)的需求激增，傳輸承載網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)營變的越來越重要。對于現(xiàn)有干線光纜網(wǎng)絡(luò)，部分承載系統(tǒng)的保護(hù)仍需人工調(diào)度、導(dǎo)致調(diào)度時(shí)限不可控，在涉及到跨省作業(yè)時(shí)，調(diào)度時(shí)限更加難以控制，對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營產(chǎn)生極大的影響。另外隨著光纜線路維護(hù)要求的提升，在考慮充分利用現(xiàn)有資源的情況下，對現(xiàn)有干線光纜承載的波分系統(tǒng)進(jìn)行OLP保護(hù)，在物理層面實(shí)現(xiàn)備用路由的自動(dòng)切換，提升系統(tǒng)的生存能力和干線傳

1 光線路保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)分析

1.1 概況

OLP光線路保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)在光纜承載傳輸系統(tǒng)之外的保護(hù)系統(tǒng)，它建立在光纜中繼段上，能夠完成監(jiān)測中繼段上的光功率和自動(dòng)切換系統(tǒng)中繼段主備用路由。同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)視主備用路由的線路損耗，并且通過設(shè)置的閾值發(fā)出警報(bào)，避免出現(xiàn)主備用光纜同時(shí)斷的情況。在主用路由阻斷或因衰耗增大影響通信了質(zhì)量時(shí)，系統(tǒng)能在50 ms內(nèi)自動(dòng)將傳輸系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)倒換到保護(hù)路由，避免發(fā)生系統(tǒng)中斷的情況；同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)在OLP網(wǎng)管管理系統(tǒng)內(nèi)通過設(shè)置命令將在用主用路由切換到備用路由上；在出現(xiàn)OLP設(shè)備斷電時(shí)，波分系統(tǒng)能繼續(xù)正常的工作在主用路由上不受到斷電的影響。

1.2 光線路保護(hù)系統(tǒng)

1.2.1 系統(tǒng)組成

OLP光線路保護(hù)系統(tǒng)具體由OLP模塊（自動(dòng)光開關(guān)系統(tǒng)）、備用光纜、EDFA光放大器、網(wǎng)管管理系統(tǒng)等組成，具體如下圖1。

圖1 光線路保護(hù)系統(tǒng)組成

1.2.2 系統(tǒng)各部分功能及其要求

（a）備用光纜為光線路保護(hù)系統(tǒng)提供保護(hù)傳送的物理通道,無論工作在主備用路由上，OLP光線路保護(hù)系統(tǒng)上承載的WDM/OTN系統(tǒng)均能正常倒換；

（b）由2個(gè)OLP模塊組成的自動(dòng)光開關(guān)系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)在光放段兩端線路調(diào)整切換，在主備用光纜上的快速切換波分系統(tǒng)光信號；

（c）EDFA光放大器及DCM色散補(bǔ)償模塊主要抵消備用路由產(chǎn)生的色散和主備用路由間衰耗差值，確保承載的波分系統(tǒng)上業(yè)務(wù)正常傳遞。

（d）網(wǎng)管管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控主備用光纜性能，對整個(gè)系統(tǒng)通過命令配置管理[1]。

1.3 光線路保護(hù)系統(tǒng)原理

1.3.1 自動(dòng)光開關(guān)系統(tǒng)工作原理

自動(dòng)光開關(guān)系統(tǒng)為光放段兩端線路調(diào)整切換系統(tǒng)，系統(tǒng)基本組成如圖2所示，一端為自動(dòng)光開關(guān)A，另一端為自動(dòng)光開關(guān)B以及DCN數(shù)據(jù)通信通道（帶內(nèi)/帶外）。

當(dāng)主用路由中斷或光纜整體性能降低時(shí)，系統(tǒng)通過設(shè)定的門限值判斷主用路由衰耗過高或發(fā)生接收端無光的情況，下發(fā)系統(tǒng)命令調(diào)控自動(dòng)光開關(guān)，將工作路由從主用線路切換到備用線路，波分系統(tǒng)上業(yè)務(wù)光信號隨之調(diào)整，快速恢復(fù)正常工作。當(dāng)系統(tǒng)正常在主用光纜上運(yùn)行，波分系統(tǒng)光信號在主用路由按TX-TX1-RX1-RX路徑到達(dá)對端傳輸設(shè)備，在光纜發(fā)生故障或?qū)嵤└罱硬僮鲿r(shí)，通過系統(tǒng)設(shè)定程序，自動(dòng)切換到備用光纜路由，波分系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)自動(dòng)調(diào)整到備用光纜上，在主用線路恢復(fù)正常并保持一段前期網(wǎng)管設(shè)定的時(shí)間，業(yè)務(wù)自動(dòng)調(diào)整返回至主用路由[2]。

1.3.2 EDFA及DCM板卡配置

EDFA光放大器及DCM色散補(bǔ)償模塊在不同的保護(hù)應(yīng)用情況下根據(jù)需求選擇，通過將中繼段主用光纜路由與備用光纜路由光纜長度、光纜衰耗、PMD值等數(shù)據(jù)對比，當(dāng)備用路由光纜距離及衰耗較主用路由差別較大時(shí)，通過增加EDFA光放板及DCM色散補(bǔ)償模塊對備用路由上承載的波分系統(tǒng)光功率放大和補(bǔ)償色散值。EDFA光放對系統(tǒng)備用路由相對主用路由多出的衰耗以及新增DCM色散補(bǔ)償模塊后做補(bǔ)償，確保切換到備用路由后光功率維持不動(dòng)，整體性能不受影響。DCM色散補(bǔ)償模塊主要應(yīng)用在10 G和40 G波分系統(tǒng)，對于100 G波分系統(tǒng)由于DSP技術(shù)引用，色散容限較大，通常情況下無需進(jìn)行色散補(bǔ)償。

1.3.3 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

OLP光保護(hù)設(shè)備一般統(tǒng)一納入網(wǎng)管中心進(jìn)行集中管理和配置，保證網(wǎng)管對此OLP網(wǎng)絡(luò)的24小時(shí)不間斷監(jiān)控。各個(gè)OLP站點(diǎn)通過在DCN通道傳輸?shù)絆LP網(wǎng)管中心。具體見圖3。

圖2 自動(dòng)光開關(guān)系統(tǒng)

圖3 網(wǎng)管系統(tǒng)組成

目前OLP網(wǎng)管系統(tǒng)在B/S模式下即瀏覽器服務(wù)器模式網(wǎng)管系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、網(wǎng)元、性能、告警管理、訪問不受局域、時(shí)間限制，不受訪問終端類型限制的智能化管理的能力。各訪問終端通過接入內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)，打開瀏覽器輸入訪問鏈接鑒權(quán)訪問。實(shí)現(xiàn)物理資源管理、系統(tǒng)路由管理、監(jiān)控告警、配置、權(quán)限管理等功能[3]。

1.4 工作方式

OLP光線路保護(hù)技術(shù)主要存在兩種基本的保護(hù)方式，1+1雙發(fā)選收保護(hù)和1:1選發(fā)選收保護(hù)。

1+1雙發(fā)選收倒換模式為在自動(dòng)光開關(guān)A位置將光信號1分為2，分別在主備用路由上傳輸，自動(dòng)光開關(guān)B位置將主用路由和備用路由上光信號比較，擇優(yōu)接收；

1:1（選發(fā)選收）倒換保護(hù)為業(yè)務(wù)承載在主用路由上，備用路由承載監(jiān)控信號，實(shí)現(xiàn)對備用路由的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在主用光纜劣化或阻斷時(shí)，自動(dòng)光開關(guān)A、B將業(yè)務(wù)倒換到備用路由上[4]。

2 光線路保護(hù)系統(tǒng)具體應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

對于一干波分系統(tǒng)，由于一干光纜在省內(nèi)多數(shù)為鏈狀結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，梳理省內(nèi)二干及本地光纜資源，在被保護(hù)的中繼段引入第二路由（備用路由）。由于中繼段備用光纜與主用光纜的類型、公里數(shù)的不同，導(dǎo)致同一中繼段兩個(gè)路由衰耗、偏振膜色散值各不相同。在系統(tǒng)中繼段加上OLP保護(hù)后，為了讓備用路由上衰耗、色散值等數(shù)據(jù)同主用路由保持一致，通過在光切換站兩端增加DCM色散補(bǔ)償模塊補(bǔ)償主備用光纜色散量差值；通過在光切換站兩端增加EDFA-PA光放板卡或備用路由上增加線放（EDFA-LA），補(bǔ)償備用光纜在預(yù)留3dB光纜維護(hù)余量后較主用路由高出的衰耗以及增加色散補(bǔ)償模塊后附加的插入損耗。與此同時(shí)，因?yàn)镺SNR對于波分系統(tǒng)來說是一個(gè)重要的指標(biāo)，系統(tǒng)在幾個(gè)中繼段加入EDFA光放板及DCM色散補(bǔ)償模塊時(shí)，因?yàn)楣夥虐彘gOSNR的相互影響，在中繼段增加OLP保護(hù)時(shí)需考慮整個(gè)系統(tǒng)OSNR的級聯(lián)影響，評估加入OLP保護(hù)后整體OSNR值，保證波分系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于波分系統(tǒng)上除了傳輸?shù)男盘栠€有OSC信號，OSC監(jiān)控信道的工作波長常見為1510 nm、1625 nm、1490 nm，處在工作帶寬之外，并且監(jiān)控信道信號有很長的傳輸距離，通常允許35 dB到40 dB自己的衰耗，所以在對中繼段備用路由增加光放板卡及色散補(bǔ)償模塊時(shí)需兼顧考慮OSC是否可以正常工作[5]。

2.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

在充分利用現(xiàn)有資源情況下，對系統(tǒng)中繼段新增OLP設(shè)備，實(shí)現(xiàn)被保護(hù)中繼段的光纖保護(hù)自動(dòng)化，提高一干系統(tǒng)在省內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安全，完善傳輸系統(tǒng)生存性以及干線傳輸網(wǎng)絡(luò)在故障情況下的恢復(fù)能力，有效地提高光纜線路維護(hù)的效率和水平。

通過增加光線路保護(hù)系統(tǒng)，最終將實(shí)現(xiàn)：

（a）中繼段上業(yè)務(wù)不中斷，滿足線路維護(hù)考核要求；

（b）中繼段上主備用路由靈活調(diào)整，線路割接更加便利；

（c）實(shí)時(shí)通信技術(shù)，功率參數(shù)變化亞秒級實(shí)時(shí)顯示；

（d）出現(xiàn)故障能及時(shí)修復(fù)，避免業(yè)務(wù)中斷。

2.3 OLP建設(shè)方案

以AH省內(nèi)的某個(gè)一干80*40 Gb/s DWDM系統(tǒng)為例，具體參照圖4 OLP保護(hù)系統(tǒng)配置拓?fù)洹?/p>

圖4 OLP保護(hù)系統(tǒng)配置拓?fù)?/p>

2.3.1 局站A-局站B中繼段

（1）色散補(bǔ)償說明

對于中繼段上波分系統(tǒng)，需保證各OLP跨段備用路由的色散量與主路由一致，因40 G系統(tǒng)色散容限較小，一般采用精確補(bǔ)償?shù)姆桨福捎貌疃嗌?，補(bǔ)多少的原則。

色散補(bǔ)償量依據(jù)下公式計(jì)算：

系統(tǒng)色散容限+補(bǔ)償量=光纖長度*色散系數(shù)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，G.652光纖色散系數(shù)取17 ps/nm，G.655的色散系數(shù)取4.5 ps/nm。由此計(jì)算：

主用路由色散補(bǔ)償量=88.9*4.5=400.05

備用路由色散補(bǔ)償量=87.7*17=1491.41

主備用路由色散量差值=1491.4-400.05

=1091.36 ps/nm

備用路由補(bǔ)償量=1091.36/17=64.2 KM

由于主備用光纜型號不同，備用路由色散量比主用多1091.36 ps/nm，備用路由合計(jì)為負(fù)補(bǔ)償64.2 KM，由于此系統(tǒng)為單波40 G波分系統(tǒng)，色散容限范圍較小，需要精確補(bǔ)償，所以在備用路由增加64 KM的色散負(fù)補(bǔ)償。

（2）系統(tǒng)參數(shù)

中繼段系統(tǒng)參數(shù)詳見表1。

（3）光功率補(bǔ)償

光功率補(bǔ)償詳見表2。

表1 主用路由系統(tǒng)參數(shù)

表2 主備用路由光纜信息

方案說明：

主線路衰耗兩芯為21.9 dB和23.9 dB，兩芯相差2 dB左右，OLP介入時(shí)可通過清潔和更換好的纖芯來處理提高系統(tǒng)光富余度，局站A收端2.5 dB的VOA可調(diào)余量、局站B收端有4 dB的VOA可調(diào)余量，系統(tǒng)介入零插損型OLP設(shè)備，OLP介入后傳輸系統(tǒng)收光功率保持不變化，VOA無需釋放可滿足介入要求。

備用線路衰耗為31 dB左右，備用路由比主用路由衰耗多9～11 dB，備用線路介入OLP模塊后，備用通道衰耗將增加1.2 dB左右,備線路等效衰耗為32.2 dB，為保證后期系統(tǒng)光功率余量，需要在備用路由增加一對PA-15/G15型號的EDFA光放大器（增益±可調(diào)5 dB）。

因?yàn)榇讼到y(tǒng)為單波40 G波分系統(tǒng)通過色散量計(jì)算備用路由需要精確補(bǔ)償增加一對64 KM的色散補(bǔ)償模塊，色散補(bǔ)償模塊采用光放中間級引入的方式抵消色散衰減對傳輸系統(tǒng)和OSC的影響。

2.3.2 局站B-局站C中繼段

（1）色散補(bǔ)償說明

對于中繼段上波分系統(tǒng)，需保證各OLP跨段備用路由的色散量與主路由一致，因40 G系統(tǒng)色散容限較小，一般采用精確補(bǔ)償?shù)姆桨?，采用差多少，補(bǔ)多少的原則。

色散補(bǔ)償量依據(jù)下公式計(jì)算：

系統(tǒng)色散容限+補(bǔ)償量=光纖長度*色散系數(shù)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，G.652光纖色散系數(shù)取17 ps/nm，G.655的色散系數(shù)取4.5 ps/nm。由此計(jì)算：系統(tǒng)色散容限+補(bǔ)償量=光纖長度*色散系數(shù)

主用路由色散補(bǔ)償量=87.37*4.5=393.16

備用路由色散補(bǔ)償量=92.58*17=1573.86

主備用路由色散量差值=1573.86-393.16

=1180.7 ps/nm

備用路由補(bǔ)償量=1180.7/17=69.47 KM

由于主備用光纜型號不同，備用路由色散量比主用多1180.7 ps/nm，備用路由合計(jì)為負(fù)補(bǔ)償69.4 KM，由于此系統(tǒng)為單波40 G波分系統(tǒng)，色散容限范圍較小，需要精確補(bǔ)償，所以在備用路由增加69KM的色散負(fù)補(bǔ)償。

（2）系統(tǒng)參數(shù)

中繼段系統(tǒng)參數(shù)詳見表3。

（3）光功率補(bǔ)償

光功率補(bǔ)償詳見表4。

表3 主用路由系統(tǒng)參數(shù)

表4 主備用路由光纜信息

方案說明：

主線路衰耗兩芯為22.1 dB和20.2 dB，兩芯相差2 dB左右，OLP介入時(shí)可通過清潔和更換好的纖芯來處理提高系統(tǒng)光富余度，局站B、局站C收端都有2 dB的VOA可調(diào)余量，在系統(tǒng)介入零插損型OLP設(shè)備后，OLP介入后傳輸系統(tǒng)收光功率保持不變化，VOA無需釋放可滿足OLP介入要求。

備用線路衰耗為29.6 dB左右，備用路由比主用路由衰耗多7～9 dB，備用線路介入OLP模塊后，備用通道衰耗將增加1.2 dB左右,備線路等效衰耗為30.8 dB，為保證后期系統(tǒng)光功率余量，需要在備用路由增加一對PA-15/G15型號的EDFA光放大器（增益±可調(diào)5 dB）。

因?yàn)榇讼到y(tǒng)為單波40 G波分系統(tǒng)通過色散量計(jì)算備用路由需要精確補(bǔ)償增加一對69 KM的色散補(bǔ)償模塊，色散補(bǔ)償模塊采用光放中間級引入的方式抵消色散衰減對傳輸系統(tǒng)和OSC的影響。

3 結(jié)語

對系統(tǒng)中繼段新增OLP設(shè)備，較好地解決線路維護(hù)問題，減少線路中斷造成的業(yè)務(wù)中斷，實(shí)現(xiàn)靈活的路由調(diào)度，方便光纜巡檢和割接，大大降低線路維護(hù)費(fèi)用等。但在引入OLP光線路保護(hù)技術(shù)時(shí)，需結(jié)合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)整體狀況，對系統(tǒng)衰耗、色散、OSNR做出整體評估，確保對現(xiàn)有系統(tǒng)不產(chǎn)生影響。