作者：桂林市光隆光電科技有限公司

    一、無阻斷通信概述

    1.無阻斷通信的必要性

    在信息時代，現代化大容量通信光纜網已連接到千家萬戶。

    在競爭日趨激烈的電信市場中，僅有大容量通信能力是遠遠不夠的，競爭的真正核心是服務質量與網絡性能，好的網絡性能可為每一個客戶的通信暢通無阻提供保障。在計劃經濟時代，通信行業是壟斷行業，光纜阻斷時，電話局在上級的規定時間內搶通修復光纜即可完成任務，同時在損失方面只計算通信局的直接損失并不考慮客戶，或只考慮大客戶的情況而忽略普通用戶對通信暢通的要求。在市場經濟中，所有的用戶無論是聯通、電信、移動、網通等各通信運營商，還是黨政軍各部門、銀行、保險、股市、各大ISP等大客戶，一旦租用了網絡運營商的光纖路由，網絡運營商就必須保證每一個客戶的通信權益。否則就會面對諸多的起訴、賠償，甚至會嚴重損害客戶權益，失去客戶的信賴，最終造成網絡運營商損失利益。所以應采取什么樣的技術措施和方案來保證無阻斷通信，非凡是傳輸一級干線的通信，從而保護電信運營商的根本利益,是我們面臨的重要課題。

    要在已建成的幾十萬公里的一干高速光纖通信網上實現無阻斷通信，除傳輸設備因素外，首先要考慮的問題就是對光傳輸物理路由實施自動保護的技術解決方案，同時方案應具有安全可靠、保護迅速、具有強大的抗災難和抗阻斷能力，且投資少、見效大，具有高度應用推廣價值。

    2.傳輸干線幾種保護技術介紹

    (1)SDH系統的自愈保護技術

    SDH經典的保護倒換已得到普遍認同。保護方式包括二纖環/四纖環、單向環/雙向環、通道環/復用段環和子網連接保護SNCP的一種或多種組合。

    對于時間的要求，ITU－TG.841建議復用段倒換環的倒換時間做出這樣的規定：環上如無額外業務，無預先的橋接請求，光纖長度小于1200km，則倒換時間應少于50ms。但對1200km或幾千公里超長距離、上下業務節點數較多的環網來說，一些先進的SDH系統通過快速電開關橋接、快速時隙交換以及高效APS協議/算法處理等，可以保證最終倒換恢復時間低于100ms。

    通過SDH自愈環的組網結構，環上的各個節點能夠根據業務量的需要靈活地上下電路，同時電路可100%的得到保護，無需人為干預，網絡便能從失效的故障中實時地自動恢復業務，從而真正實現了自愈功能。

    (2)光路分流保護

    光路分流保護就是將原有干線上的業務調整一部分到其他干線上去，作為分擔的方式傳送業務，避免某一干線光纜中斷時發生全阻情況。目前，許多省市的傳輸維護部門都采用了這種業務保護方式。這種方式簡便易行，能有效地防止全阻，但對于出現障礙的業務卻無法進行保護，因此不能保證電路100%的暢通，無法適應新的形勢的要求。

    (3)人工調度保護

    所謂人工調度保護，就是在光纜干線發生障礙后，根據光纜應急預案，通過機務與線務部門的配合,采用同方向其他光纜線路迂回調度，人工方式搶通受阻光纜干線的業務使用系統。人工調度保護需要機務部門的大力支持和積極配合，而且手工倒通電路不僅要求要有值班人員在場，同時值班人員要具備一定的電路搶修意識、業務水平和動手操作能力。根據目前的維護體制，地市級部門有專業的維護人員，可達到上述要求，但對于無人職守站和縣鎮級的中繼站機房，由于成為綜合值班維護，人員技術水平與實戰能力均不如地市站的維護人員，因此在故障發生時無法滿足人工快速倒通電路的要求，業務恢復時間較長。

    (4)光路自動切換保護技術

    光路自動切換保護技術是通過對光纜中傳輸光功率變化的實時監視、告警信息的自動分析，能夠及時發現故障及隱患，在出現嚴重故障時，快速將工作光路自動切換到備用通道，在極短的時間內恢復通信，完成對光纜故障的快速反應和恢復機制。

    該技術是在光層完成路由切換操作，同時隨著1X2、2X2光開關器件的應用而產生的，保護對象是光纖物理路由，應用前提是具有備用的光路由。

    3.光保護在一干傳輸上的應用分析

    隨著電信市場的開放，各個電信運營商都在經營自己的長途傳輸網絡，采用的組網技術各不相同。但總的來看，各電信運營商的網絡保護機制都不夠健全，多層次、多種機制的保護方式尚未形成光網絡。采用光傳輸分流和人工調度預案保護方式，是落后低效的,已無法滿足無阻斷通信服務質量的要求。

    (1)SDH自愈保護分析

    原中國電信傳輸一級干線“八橫八縱”的網絡結構是在90年代初期設計和建設的，受當時光通信技術和地理環境的限制，已建成的八橫八縱一干光纜傳輸網基本上為線性組網，干線SDH自愈保護功能無法實現。同時干線上的SDH傳輸設備制式較多，也很難全部改造成帶有自愈功能的環狀網。無法實現環狀網的主要原因在于：干線網改造工作需要采用環網結構和DXC設備。對長途干線來說，環的長度大且覆蓋程度不夠，要達到完全覆蓋，需要建設許多環，投入較大。網狀網的保護，需借助DXC設備，原中國電信SDH網絡采用的是“Mesh”網狀網+DXC的結構，由DXC完成電路的調度和保護恢復。但由于DXC設備昂貴、技術處于發展階段等原因，DXC設備大規模的使用還需一定的時日。因而原中國電信的骨干傳送網的現狀為：沒有傳送網自身的交換節點，不能支持交叉連接功能；沒有足夠的空閑（備用）容量支持自愈功能，對全阻障礙沒有恢復能力；業務沒有足夠的保護和恢復，基本上都是1+0系統。在拆分前的中國電信剛剛完成全國DXC網的建設，尚未投入使用，在拆分后由于網絡結構已不完整，同時網絡恢復需要恢復算法、需要網管介入等原因，會影響業務的恢復時間，因此此套系統未發揮作用。目前南方的DXC網在接入SDH業務時，造成時延大的現象，雖然對業務的保護方面發揮了一定的作用，但在一定程度上影響了原有網絡上業務的正常運行。

    (2)光路自動切換保護分析

    SDH自愈保護是對業務層的保護，保護機制復雜，而光路自動切換保護是對光傳輸層的保護，且控制的機制只針對光纖路由，與傳輸設備關系較小，不存在兼容問題，輕易組成光路保護網絡，目前國內已有一些應用。

    光層保護有著上層業務保護不可比擬的優點。

    如光層恢復可靠性高、光層恢復速度快、光層恢復成本低，同時可以對不同業務提供保護。

    光路自動切換保護技術應用存在的主要問題是備用路由的條件是否滿足光路自動切換技術。備用光纖路由的選擇應該與受保護的主用光纖路由在不同構的兩條光纜上，假如一級干線的第二路由不具備這種條件，可利用二級干線或本地網同向光纜作備用路由。

    綜上所述，在近幾年內對沒有SDH自愈保護功能的一級光纜干線，應用光路自動切換保護技術是提高一級干線無阻斷通信的最佳解決方案。下面將對這一技術進行介紹和探討。

    二、光路自動切換保護系統介紹

    光路自動切換保護系統是由自動切換站（設備）和網管中心組成，可以實現光功率監測、光路自動切換和保護網絡治理的功能。

    自動切換站按功能可劃分為主控模塊、光功率監測模塊和光路切換模塊。主控模塊控制光功率監測模塊和光路切換模塊之間的協調工作，比值3在干線上應用比較合適，相當在傳輸線路上增加了約0.2dB的衰耗；光路切換模塊主要包含1X2或2X2光開關，受控完成在主、備用光通道之間的切換操作。

    切換控制過程：光功率監測模塊實時采集通信光纖的光功率值并上報給主控模塊，光開關模塊收到指令后發生切換動作。

    光路自動切換保護設備接入干線傳輸系統時基本不會影響傳輸特性。實際上，切換設備只接入兩種光器件：光開關和分光器。這兩種光器件的性能指標對于傳輸系統是十分重要的，為達到要求，干線上所使用的設備均是采用進口優質產品。

    三、光路自動切換保護系統在一干傳輸上的應用

    光路自動切換保護系統應該提供光路障礙自動切換保護和主動路由應急調度兩種應用。一種為自動切換保護功能：即在線路發生中斷后，系統能夠在毫秒級的時間內自動將故障光纖路由切換至備用路由，保證通信業務無阻斷。另一種為主動路由應急調度功能：即在主路由未中斷的情況下，由光路切換網管中心發出指令進行路由切換調度，無需到現場ODF架上手動調度，既節省時間又安全方便。

    1、切換保護網管中心

    網管中心設在省級光纜維護部門，專門維護治理各中繼站的切換設備。網管中心由服務器、工作站、打印機、通信組網設備及相應軟件組成。其基本功能是對各自動切換站進行控制和治理，自動接收并響應來自自動切換站的告警及狀態信息和向切換站發出配置和主動調度切換指令。

    2、2×2光開關的應用

    應用2×2光開關模塊和配置測試光源，在保護主用路由的同時，對備用路由進行實時監測，及時發現并排除備用光纖的故障，確保切換的有效性，并且對倒換后的光路繼續保持監測。同理，該技術可實現使用本地網SDH環網在用光纖段作備用路由完成對一級干線傳輸系統光纖或DWDM波道的保護。當一級干線無阻斷時，各中繼段和相應本地網備用路由通過2×2光開關都在正常通信。當一干阻斷時，2×2光開關發生切換動作，將干線通信業務接入本地網備用路由，原本地業務靠SDH自愈功能繞行，不受損失。

    3.切換保護網絡的最佳方案

    目前，網管系統的功能主要是維護治理和主動切換調度。光保護系統的自動切換是靠光功率監測引導并在設備層上完成，由于中繼站具有光再生功能，若完成光功率自動引導切換，需要在每個中繼站設置切換保護設備，這樣切換設備投資較大。

    由于在SDH網管或DWDM波分系統中，某一中繼段阻斷時，相鄰中繼站能向其網管系統上報傳輸無光告警信號，如傳輸系統網管將這一無光告警信號傳給切換系統網管，切換系統網管即刻下指令控制相應切換站點執行保護動作，整個過程是自動的，是在網管層控制切換的。該方案可實現大迂回切換保護（跨多個中繼站設置切換設備），大大減少切換站數量，降低切換保護系統的設備投資。

    該方案的要害在于各SDH設備廠家要提供無光告警信號。由于只需一個數字信號，技術上不會有難度，可實施性較強?？稍诰W絡層制定單一接口協議，使切換網管系統能識別無光告警信號即可。

    四、內蒙光路切換設備的實際應用

    1.內蒙網絡概述

    內蒙通信公司于2003年在傳輸一級干線上引入了光路切換設備。由于內蒙地理區域狹長，SDH設備站點少，在實際網絡上網元的數量少而線路較長，因此在日常的線路維護工作中難度較大。而光路切換設備的出現，為內蒙在線路故障時能快速搶通業務，恢復通信的暢通提供了較好的解決方式。

    內蒙目前有傳輸一級干線為京呼銀蘭、呼和西安、呼和北海、京承阜白齊，均為鏈形組網結構，當故障發生時由于無法自愈保護倒換，未安裝光路切換設備前必須人工在現場處理。如今上述干線均安裝了光路切換設備，同時網管監控系統設在呼和浩特，這樣的組網建設大大縮短了業務恢復時間。

    2.內蒙一級干線的使用

    以京呼銀蘭干線為例，京呼銀蘭干線為2×2.5G系統，因此在備用路由的實現上利用我區的傳輸二級干線DWDM的空余波長通道組建，并分別在省界內的第一個站點安裝光路切換設備。網管的組網路由為二級干線的2M通道。

    (1)組網情況

    (2)保護切換系統的分布：本方案共設立5對保護切換系統，共4個光路自動切換點，分別在烏海、呼和浩特、集寧和包頭。

    監控中心：本方案在呼和浩特設立1個監控中心。

    網絡結構：各保護切換系統應該與監控中心相連。

    通信要求：所有通信路由采用主備路由。

    通信方式：本著技術先進、安全可靠、經濟合理、便于維護的原則，監控中心與保護切換系統之間采用2M電路連接各點的路由器。

    (2)各站點的設備模塊及配置

    烏海和呼和浩特之間的干線通路采用專用波分備用通道進行保護，呼和浩特和集寧之間采用新建的波分通道進行保護，包頭和呼和以及包頭和烏海采用專用波分備用通道進行保護。

    各站點的選擇主要是根據我區二級干線的組網結構可滿足備用路由的要求而設計的。由于呼和浩特需要保護烏海和呼和浩特、呼和浩特和集寧間共2套傳輸系統，因此在呼和浩特配置1個OASM-2模塊（光路切換模塊），提供2套傳輸系統的保護切換；集寧需要保護集寧和呼和浩特之間傳輸系統，集寧配置1個OASM-2模塊，提供2套傳輸系統的保護切換；烏海需要保護烏海和呼和浩特之間的1套系統以及烏海包頭1個傳輸系統，因此在烏海配置1個OASM－2，提供2套系統的保護切換；在包頭放置與烏海同樣的設備，以保護呼和包頭以及包頭烏海的各1個傳輸系統。另外對這幾段主用干線光纜進行實時光功率監測，提高硬件設備的利用率，每纜監測10芯光纖，實時監測在用光纖的傳輸特性，因此在每個光路自動切換點配置1個IOPM，能提供10芯光纖的光功率實時監測。

    (3)網管組網說明

    說明：監控中心與各地的保護倒換系統之間的通信采用2M電路組網。因此需要在烏海、呼和浩特、集寧和包頭各配置一個同步MODEM和一個BDCOM2004路由器，用于連接1×64kbit/sDDN專線。在呼和浩特監控中心配置一個CISCO2621模塊化路由器，同時配置1個1-PortCanalizedE1/ISDN-PRI信道化E1模塊，用于連接4×64kbit/s的DDN專線。

    (4)光路切換系統所發揮的作用

    光路切換設備加入后，在割接和故障時能快速的完成業務恢復工作，在對呼和至烏海段的保護切換測試過程中，切換命令下發后電路在197ms內完成主備路由的切換操作，響應時間達到指標要求。在2003年5月份的京呼銀蘭干線烏海臨河段誤碼處理過程中，以及隨后的6月份京呼銀蘭干線的包頭至臨河段誤碼處理中等多次的一級干線光纜割接或故障中，均利用光路切換系統保護了業務的正常運行，為通信的暢通提供了保障。

    (5)對于光路切換技術使用的思考

    對于光路切換的使用，可以根據不同網絡的結構特點分別進行設計，以適應本地網絡安全保護的需要。假如干線承載業務較多、較重要，同時受道路施工等外界因素影響較大，而本地維護水平不高或人員較少的情況下，可以采用自動光路切換的保護方式：即在每個站點上安裝光路切換設備，對監控模塊設定需要的參數，在發生異常情況影響網絡性能時，主控設備可通過對影響情況的分析后做出判定對光系統進行自動切換。同時對于中繼站的情況，可將光路切換設備和SDH設備的告警端口進行對接，在SDH設備出現告警影響通信時，將信息傳送到光路切換設備上，由主控模塊進行判定并完成切換的操作。

    光路切換的使用可以提高保障重要干線的安全性，因此可以用在各級傳輸干線的鏈形組網段落，在技術上要滿足備用光路由通道、光切率在接入時的衰耗、網管的監控通道等。同時對于城域網的大客戶專線也可使用此項技術進行保護。

    五、結束語

    光路自動切換保護系統是針對線路故障而設計的，完全獨立于SDH系統和DWDM系統的網元設備，在結合備用光纖路由或空閑波長通道的情況下，可以組建切換保護網絡。通過實踐證實光路自動切換保護快速可靠、安全靈活、業務恢復能力強。同時切換保護網管與SDH設備網管配合，為干線無阻斷通信提供了實用、經濟的解決方案。