OLP光線路保護技術應用研究*

蔣正鳳

（安徽電信規劃設計有限責任公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

輸網絡在出現故障時快速恢復能力。

隨著通信產業的迅速發展、三大網絡運營商間競爭加劇以及人們生活對高質量網絡的需求激增，傳輸承載網絡的安全運營變的越來越重要。對于現有干線光纜網絡，部分承載系統的保護仍需人工調度、導致調度時限不可控，在涉及到跨省作業時，調度時限更加難以控制，對整個網絡的運營產生極大的影響。另外隨著光纜線路維護要求的提升，在考慮充分利用現有資源的情況下，對現有干線光纜承載的波分系統進行OLP保護，在物理層面實現備用路由的自動切換，提升系統的生存能力和干線傳

1 光線路保護系統技術分析

1.1 概況

OLP光線路保護系統是一個在光纜承載傳輸系統之外的保護系統，它建立在光纜中繼段上，能夠完成監測中繼段上的光功率和自動切換系統中繼段主備用路由。同時實時監視主備用路由的線路損耗，并且通過設置的閾值發出警報，避免出現主備用光纜同時斷的情況。在主用路由阻斷或因衰耗增大影響通信了質量時，系統能在50 ms內自動將傳輸系統承載業務倒換到保護路由，避免發生系統中斷的情況；同時能夠實現在OLP網管管理系統內通過設置命令將在用主用路由切換到備用路由上；在出現OLP設備斷電時，波分系統能繼續正常的工作在主用路由上不受到斷電的影響。

1.2 光線路保護系統

1.2.1 系統組成

OLP光線路保護系統具體由OLP模塊（自動光開關系統）、備用光纜、EDFA光放大器、網管管理系統等組成，具體如下圖1。

圖1 光線路保護系統組成

1.2.2 系統各部分功能及其要求

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

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

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

（d）網管管理系統實時監控主備用光纜性能，對整個系統通過命令配置管理[1]。

1.3 光線路保護系統原理

1.3.1 自動光開關系統工作原理

自動光開關系統為光放段兩端線路調整切換系統，系統基本組成如圖2所示，一端為自動光開關A，另一端為自動光開關B以及DCN數據通信通道（帶內/帶外）。

當主用路由中斷或光纜整體性能降低時，系統通過設定的門限值判斷主用路由衰耗過高或發生接收端無光的情況，下發系統命令調控自動光開關，將工作路由從主用線路切換到備用線路，波分系統上業務光信號隨之調整，快速恢復正常工作。當系統正常在主用光纜上運行，波分系統光信號在主用路由按TX-TX1-RX1-RX路徑到達對端傳輸設備，在光纜發生故障或實施割接操作時，通過系統設定程序，自動切換到備用光纜路由，波分系統承載業務自動調整到備用光纜上，在主用線路恢復正常并保持一段前期網管設定的時間，業務自動調整返回至主用路由[2]。

1.3.2 EDFA及DCM板卡配置

EDFA光放大器及DCM色散補償模塊在不同的保護應用情況下根據需求選擇，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值等數據對比，當備用路由光纜距離及衰耗較主用路由差別較大時，通過增加EDFA光放板及DCM色散補償模塊對備用路由上承載的波分系統光功率放大和補償色散值。EDFA光放對系統備用路由相對主用路由多出的衰耗以及新增DCM色散補償模塊后做補償，確保切換到備用路由后光功率維持不動，整體性能不受影響。DCM色散補償模塊主要應用在10 G和40 G波分系統，對于100 G波分系統由于DSP技術引用，色散容限較大，通常情況下無需進行色散補償。

1.3.3 網絡管理系統

OLP光保護設備一般統一納入網管中心進行集中管理和配置，保證網管對此OLP網絡的24小時不間斷監控。各個OLP站點通過在DCN通道傳輸到OLP網管中心。具體見圖3。

圖2 自動光開關系統

圖3 網管系統組成

目前OLP網管系統在B/S模式下即瀏覽器服務器模式網管系統，具有實時狀態顯示、網元、性能、告警管理、訪問不受局域、時間限制，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部專用網絡，打開瀏覽器輸入訪問鏈接鑒權訪問。實現物理資源管理、系統路由管理、監控告警、配置、權限管理等功能[3]。

1.4 工作方式

OLP光線路保護技術主要存在兩種基本的保護方式，1+1雙發選收保護和1:1選發選收保護。

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

1:1（選發選收）倒換保護為業務承載在主用路由上，備用路由承載監控信號，實現對備用路由的實時監控，在主用光纜劣化或阻斷時，自動光開關A、B將業務倒換到備用路由上[4]。

2 光線路保護系統具體應用

2.1 設計依據

對于一干波分系統，由于一干光纜在省內多數為鏈狀結構組網，梳理省內二干及本地光纜資源，在被保護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、公里數的不同，導致同一中繼段兩個路由衰耗、偏振膜色散值各不相同。在系統中繼段加上OLP保護后，為了讓備用路由上衰耗、色散值等數據同主用路由保持一致，通過在光切換站兩端增加DCM色散補償模塊補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），補償備用光纜在預留3dB光纜維護余量后較主用路由高出的衰耗以及增加色散補償模塊后附加的插入損耗。與此同時，因為OSNR對于波分系統來說是一個重要的指標，系統在幾個中繼段加入EDFA光放板及DCM色散補償模塊時，因為光放板間OSNR的相互影響，在中繼段增加OLP保護時需考慮整個系統OSNR的級聯影響，評估加入OLP保護后整體OSNR值，保證波分系統的正常運行。由于波分系統上除了傳輸的信號還有OSC信號，OSC監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償模塊時需兼顧考慮OSC是否可以正常工作[5]。

2.2 設計目標

在充分利用現有資源情況下，對系統中繼段新增OLP設備，實現被保護中繼段的光纖保護自動化，提高一干系統在省內的網絡安全，完善傳輸系統生存性以及干線傳輸網絡在故障情況下的恢復能力，有效地提高光纜線路維護的效率和水平。

通過增加光線路保護系統，最終將實現：

（a）中繼段上業務不中斷，滿足線路維護考核要求；

（b）中繼段上主備用路由靈活調整，線路割接更加便利；

（c）實時通信技術，功率參數變化亞秒級實時顯示；

（d）出現故障能及時修復，避免業務中斷。

2.3 OLP建設方案

以AH省內的某個一干80*40 Gb/s DWDM系統為例，具體參照圖4 OLP保護系統配置拓撲。

圖4 OLP保護系統配置拓撲

2.3.1 局站A-局站B中繼段

（1）色散補償說明

對于中繼段上波分系統，需保證各OLP跨段備用路由的色散量與主路由一致，因40 G系統色散容限較小，一般采用精確補償的方案，采用差多少，補多少的原則。

色散補償量依據下公式計算：

系統色散容限+補償量=光纖長度*色散系數

依據標準，G.652光纖色散系數取17 ps/nm，G.655的色散系數取4.5 ps/nm。由此計算：

主用路由色散補償量=88.9*4.5=400.05

備用路由色散補償量=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，備用路由合計為負補償64.2 KM，由于此系統為單波40 G波分系統，色散容限范圍較小，需要精確補償，所以在備用路由增加64 KM的色散負補償。

（2）系統參數

中繼段系統參數詳見表1。

（3）光功率補償

光功率補償詳見表2。

表1 主用路由系統參數

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介入時可通過清潔和更換好的纖芯來處理提高系統光富余度，局站A收端2.5 dB的VOA可調余量、局站B收端有4 dB的VOA可調余量，系統介入零插損型OLP設備，OLP介入后傳輸系統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5 dB）。

因為此系統為單波40 G波分系統通過色散量計算備用路由需要精確補償增加一對64 KM的色散補償模塊，色散補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和OSC的影響。

2.3.2 局站B-局站C中繼段

（1）色散補償說明

對于中繼段上波分系統，需保證各OLP跨段備用路由的色散量與主路由一致，因40 G系統色散容限較小，一般采用精確補償的方案，采用差多少，補多少的原則。

色散補償量依據下公式計算：

系統色散容限+補償量=光纖長度*色散系數

依據標準，G.652光纖色散系數取17 ps/nm，G.655的色散系數取4.5 ps/nm。由此計算：系統色散容限+補償量=光纖長度*色散系數

主用路由色散補償量=87.37*4.5=393.16

備用路由色散補償量=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，備用路由合計為負補償69.4 KM，由于此系統為單波40 G波分系統，色散容限范圍較小，需要精確補償，所以在備用路由增加69KM的色散負補償。

（2）系統參數

中繼段系統參數詳見表3。

（3）光功率補償

光功率補償詳見表4。

表3 主用路由系統參數

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介入時可通過清潔和更換好的纖芯來處理提高系統光富余度，局站B、局站C收端都有2 dB的VOA可調余量，在系統介入零插損型OLP設備后，OLP介入后傳輸系統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5 dB）。

因為此系統為單波40 G波分系統通過色散量計算備用路由需要精確補償增加一對69 KM的色散補償模塊，色散補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和OSC的影響。

3 結語

對系統中繼段新增OLP設備，較好地解決線路維護問題，減少線路中斷造成的業務中斷，實現靈活的路由調度，方便光纜巡檢和割接，大大降低線路維護費用等。但在引入OLP光線路保護技術時，需結合系統網絡整體狀況，對系統衰耗、色散、OSNR做出整體評估，確保對現有系統不產生影響。