光路自动切换技术的原理和应用

刘亚

刘亚/江西渝州科技职业学院电子信息工程分院

【摘要】随着光通信技术在电力系统通信领域的大量应用，如何提高光传输网络的生存性已经成为至关重要的问题。对传输干线SDH系统的自愈保护技术，光路分流保护，人工调度保护，光路自动切换保护技术四种光路保护技术做简要介绍。认为光路自动切换保护技术和SDH自愈保护技术结合，会大大提升光传输网络的生存性能。

【关键词】自愈保护；自动切换；传输干线；光开关

一、传输干线几种光路保护技术介绍

（一）SDH系统的自愈保护技术

SDH经典的保护倒换已得到普遍认同。保护方式包括二纤环/四纤环、单向环/双向环、通道环/复用段环和子网连接保护SNCP的一种或多种组合。

对于时间的要求，ITU-TG.841建议复用段倒换环的倒换时间做出这样的规定：环上如无额外业务，无预先的桥接请求，光纤长度小于1200km，则倒换时间应少于50ms。但对1200km或几千公里超长距离、上下业务节点数较多的环网来说，一些先进的SDH系统通过快速电开关桥接、快速时隙交换以及高效APS协议/算法处理等，可以保证最终倒换恢复时间低于100ms。

通过SDH自愈环的组网结构，环上的各个节点能够根据业务量的需要灵活地上下电路，同时电路可100%的得到保护，无需人为干预，网络便能从失效的故障中实时地自动恢复业务，从而真正实现了自愈功能。

（二）光路分流保护

光路分流保护就是将原有干线上的业务调整一部分到其他干线上去，作为分担的方式传送业务，避免某一干线光缆中断时发生全阻情况。目前，许多省市的传输维护部门都采用了这种业务保护方式。这种方式简便易行，能有效地防止全阻，但对于出现障碍的业务却无法进行保护，因此不能保证电路100%的畅通，无法适应新的形势的要求。

（三）人工调度保护

所谓人工调度保护，就是在光缆干线发生障碍后，根据光缆应急预案，通过机务与线务部门的配合,采用同方向其他光缆线路迂回调度，人工方式抢通受阻光缆干线的业务使用系统。

（四）光路自动切换保护技术

光路自动切换保护技术是通过对光缆中传输光功率变化的实时监视、告警信息的自动分析，能够及时发现故障及隐患，在出现严重故障时，快速将工作光路自动切换到备用通道，在极短的时间内恢复通信，完成对光缆故障的快速反应和恢复机制。该技术是在光层完成路由切换操作，同时随着1X2、2X2光开关器件的应用而产生的，应用前提是具有备用的光路由。

二、光路自动切换保护技术分析

备用光纤路由的选择应该与受保护的主用光纤路由在不同构的两条光缆上，如果一级干线的第二路由不具备这种条件，可利用二级干线或本地网同向光缆作备用路由。

综上所述，在近几年内对没有SDH自愈保护功能的一级光缆干线，应用光路自动切换保护技术是提高一级干线无阻断通信的最佳解决方案。

光路自动切换保护系统是由自动切换站(设备)和网管中心组成，可以实现光功率监测、光路自动切换和保护网络管理的功能。

自动切换站按功能可划分为主控模块、光功率监测模块和光路切换模块。主控模块控制光功率监测模块和光路切换模块之间的协调工作，比值3在干线上应用比较合适，相当在传输线路上增加了约0.2dB的衰耗；光路切换模块主要包含1X2或2X2光开关，受控完成在主、备用光通道之间的切换操作。

切换控制过程：光功率监测模块实时采集通信光纤的光功率值并上报给主控模块，光开关模块收到指令后发生切换动作。

实际上，切换设备只接入两种光器件：光开关和分光器。这两种光器件的性能指标对于传输系统是十分重要的，为达到要求，干线上所使用的设备均是采用进口优质产品。图中说明了接入传输系统光器件的连接方式。

三、光路自动切换的基本原理

利用3j97的1×2光耦合器件，将3％的通信光信号采集到光功率实时监测单元(OP^)。光功率监测单元将采集到的光功率值与预定门限值进行比较分析，当工作光功率下降到预定的某个门限值时，向主控单元发出光路切换请求。如果备用通道正常，主控单元则通过光路切换单元(osu)，控制两个光开关(发和收)同时动作，由直通模式变为交叉模式，对端也会因收到的光功率值低于门限值而同样进行切换，从而将光信号切换到备用通道。同时，OT—DR(光时域反射测试仪)测试单元将根据主控单元的指令，对主用光纤通道进行故障定位测试。监控中心通过呼叫固定电话、移动电话、BP机等多种方式通知维护人员进行抢修，并在监控中心告警图上，以声音、颜色变化的形式，直观显示告警信息。如果备用通道也发生故障，则只进行故障测试和告警，将业务恢复任务交上层(SDH层、IP层等)完成。当主用通道修复完毕后，由监控中心向两端站发出光路恢复指令，两个端站的光开关同时动作，将光路恢复到主用通道。

四、光路自动切换保护系统在WDM和SDH系统中的应用

骨干网作为综合业务的公用光传输／传送平台，由于各种业务自身所具有的保护能力千差万别因此需要能够提供可靠的、灵活的光层保护能力。光路自动切换保护系统可以实现DWDM系统的保护，实现备用路由保护的方案可靠性高，主要应付光纤切断等特殊情况，只要具备条件实施起来方便。通过应用，在冗余通道满足的情况下，目前这是对易发生阻断的干线(不论是线路和设备)实行自愈保护的一种好方法。

光自动切换保护系统是针对线路故障而设计的，完全独立于SDH系统的网元设备，在结合备用光纤路由的情况下，可以组建切换保护网络。实践证明，光自动切换保护快速可靠、安全灵活、业务恢复能力强。切换保护网管与SDH设备网管配合，可为干线无阻断通信提供实用、经济的解决方案。对于网省调主干光纤电路，除应按常规的电路设计考虑使用SDH自愈保护技术外，还可以同时考虑使用光路自动切换保护技术。

【参考文献】

[1]熊佩华.光纤通道在分相差动保护中的应用.浙江电力，2004

[2]粱芝贤.利用光纤通道传输保护信号．电力系统通信，2005