含光放站的光線路保護系統失效問題與改進研究

許捷

摘要：文章針對中途含有OLA（光線路放大器）站點、采用雙徑路OLP（光線路保護）組網的干線密集波分復用傳輸系統存在的保護倒換失效問題進行了原因分析，認為上游OLA站監控信道光的干擾是主因，并通過實施OLP板后移、增加光放大板冗余的優化改進方案，提高系統可靠性。

關鍵詞：密集波分復用；光線路放大器；光線路保護

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.01.009

中圖分類號：TN 929.1? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? 文章編碼：1672-7274（2024）01-00-04

Research on Failure and Improvement of Optical Line Protection System?with Optical Line Amplifier Station

XU Jie

（China Mobile Tietong Co.， Ltd. Guangdong Branch， Guangzhou 510080， China）

Abstract： This paper analyzes the problem of protection switching failure in the trunk DWDM transmission system with dual path OLP （Optical Line Protection） network and OLA （Optical Line Amplifier） stations in the middle. It is believed that the interference of the optical supervisory channel light at the upstream OLA station is the main cause. By implementing an optimization and improvement plan of moving the OLP board backward and increasing the redundancy of the optical amplifier board， the system reliability is improved.

Key words： DWDM; optical line amplifier; optical line protection

1? ?研究背景

為提高光纖傳輸網的安全性，通常在兩個終端復用站點之間，安排兩條不同徑路的連接光纜，并設置自動倒換機制，形成光線路保護系統。當一條徑路光纜發生故障時，系統在極短的時間內（小于50 ms）自動倒接到另一條光纜承載，實現自愈保護。

在實際波分系統組網中，由于兩個終端復用站的距離較長，它們之間的雙徑路光纜要根據各自需要設置光放站，這時如果終端復用站的光線路保護板與光放大板配置不當，可能在某些情況下出現系統保護失效的問題，本文將對此類實際組網案例進行探討分析，并提出優化改進方案。

2? ?系統組網概括

2.1 網絡拓撲

某通信公司省干傳輸網廣州—珠海DWDM（密集波分復用）系統采用中興M920設備組網，總容量為40×10 Gbps，采用單纖單向傳輸方式，網絡拓撲如圖1所示。

2.2 網元類型

2.2.1 OTM（光終端復用器）

本系統有廣州、東莞、中山、珠海4個OTM網元，其中東莞和中山是背靠背的OTM站點。OTM網元的作用是將多路業務光信號通過合波單元插入到DWDM的線路上去，同時通過分波單元。將信號從DWDM線路上分下來，并分別對每路業務光信號進行處理^[1]。

2.2.2 OLA（光線路放大器）

本系統有石龍Ⅰ、石龍Ⅱ、虎門Ⅰ、虎門Ⅱ4個OLA網元。OLA網元的作用是對線路上的光信號功率進行放大，克服光纜線路過長對信號造成的衰耗影響，增加OTM站的之間傳輸距離。OLA網元工作時先取出OSC（光監控信道，用于傳送管理開銷）信號并進行處理，再將主信道信號進行放大，然后將主信道信號與光監控信道信號合路并送入光纖線路^[2]。

2.3 保護機制

本系統采用OLP（光線路保護）方式組網，廣州—東莞、東莞—中山、中山—珠海三個光復用段間各采用雙徑路光纜線路連接，正常情況下利用主用線路進行通信，當主用線路中斷時，系統全自動倒換到備用線路。由于廣州—東莞、東莞—中山段距離較長，主備兩個徑路的光纜線路中間均設置了OLA站。

3? ?保護失效問題及原因分析

3.1 系統運行情況

廣州—珠海DWDM系統在實際運行中偶爾會發生保護失效的現象，具體情況為當主用線路正常時，系統承載的業務正常暢通；當發生涉及主用線路故障、備用線路正常時，中山—珠海段總是保護正常、業務保持暢通，廣州—東莞、東莞—中山段有時會出現保護失效，導致其上承載的業務發生中斷，須進行失效原因分析。

3.2 保護設置情況

廣州—珠海DWDM系統保護設置詳細情況如下。

（1）廣州—石龍Ⅰ—東莞—虎門Ⅰ—中山—（主）—珠海的雙向兩芯光纖定義為主用線路。

（2）廣州—石龍Ⅱ—東莞—虎門Ⅱ—中山—（備）—珠海的雙向兩芯光纖定義為備用線路。

（3）各OTM網元的OLP板倒換方式均為恢復式單端倒換。例如，中山的業務同時通過主備線路發往珠海，正常情況下珠海網元OLP板接收主用線路光信號，當中山發往珠海的主用單纖中斷時，珠海OLP板自動改為接收備用線路信號；當中山發往珠海的主用線路故障消除時，珠海OLP板自動恢復為接收主用線路信號。

（4）根據線路具體情況，以及為防止誤判考慮，各OTM網元的OLP板相對光功率判決門限設置為10 dB（可調），即當OLP板檢測到備用線路的光功率比主用線路高10 dB時，執行倒換動作。

3.3 失效情況統計

通過進一步統計發現，廣州—東莞復用段的保護倒換呈如下規律。

（1）當廣州至石龍Ⅰ方向的線路中斷時，東莞網元接收石龍方向信號的OLP板無法倒換。

（2）當石龍Ⅰ發往東莞方向的線路中斷時，東莞網元接收石龍方向信號的OLP板正常倒換。

（3）當東莞發往石龍Ⅰ方向的線路中斷時，廣州網元收接石龍方向信號的OLP板無法倒換。

（4）當石龍Ⅰ發往廣州方向的線路中斷時，廣州網元接收石龍方向信號的OLP板倒換正常。

東莞—中山段的情況與上述廣州—東莞段情況類似。另外，中山—珠海段總是倒換正常，統計結果如表1所示。

從以上統計數據可得出保護失效問題的規律如下。

（1）含有中間OLA站的光復用段，當上游站至OLA站的主用線路中斷時，會出現OLP板倒換失敗的情況；當OLA站至下游站的主用光纖線路中斷時，OLP板則倒換正常。

（2）不含中間OLA站的光復用段，OLP板倒換總是正常的。

3.4 技術原因分析

經過深入的研究分析發現，設計該系統時，為節省投資，以廣州—東莞段為例，OTM站的OLP板靠近線路側，OTM站對外發送的光信號經本站OLP板后分成兩路光，分別經過主備線路進入下游OTM站的OLP板，下游站OLP板進行光功率判決后選擇其中一路光再往下傳遞；此設計實現了OTM站最少單板配置，即設備成本低，如圖2所示（圖中OMU為合波器，ODU為分波器，OPA為前置放大器，OBA為功率放大器）。

廣州同時往石龍Ⅰ和石龍Ⅱ發送光信號，正常情況下東莞OLP板接收石龍Ⅰ方向的光信號，當廣州發往石龍Ⅰ的主用線路中斷時，石龍Ⅰ收不到上游來光，對下游的業務主信道光也停止了，但石龍Ⅰ本站的OSC板仍然發光，該監控信道光與本站光放大板發出的業務主信道光合并，匯入石龍Ⅰ發往東莞的線路中，并進入東莞的OLP板，即東莞OLP板仍同時收到石龍Ⅰ和石龍Ⅱ的來光，并且兩個線路的來光功率差不能滿足OLP板的判決門限（特別是業務信道開通數量較少的情況），因此東莞OLP板沒有倒換動作（切換到接收石龍Ⅱ方向），導致系統承載業務中斷，如圖3所示。

4? ?優化改造方案

為提高廣州—珠海DWDM系統的可靠性，對該系統實施優化改造。以廣州—東莞段為例，廣州和東莞OTM站的OLP板均后移到放大板和合波/分波板之間，在OLP板與線路之間增加一套放大板，上下游OTM站的放大板之間連接不同徑路的主備線路（含中間OLA站）。上游OTM站的業務光信號經過合波板進入OLP板，分成兩路光，分別進入兩組放大板進行功率放大，然后進入主備線路，經過中間OLA站，再到達下游OTM站，并分別經過放大后進入下游站的OLP板，完成光功率判決后選擇其中一路光，送入分波板分解后處理，如圖4所示。

東莞—中山、中山—珠海段采用類似廣州—東莞段的改造方式。

5? ?改造前后的對比分析

改造前的OTM站板件配置少，設備成本低，如果OTM站之間主備均為直連線路、不含OLA站，采用此配置方案可實現OLP正常保護；但如果OTM站之間含有OLA站，遇到主用線路故障時容易受中間OLA站OSC光干擾，導致OLP倒換失效并影響業務，可靠性太低，現實傳輸網絡不可以采用此方案。

改造后的OTM站的光放大板配置比改造前增加了一倍，設備成本上升，但由于光放大板存在冗余，因放大板故障造成業務中斷的可能性大大減低了，傳輸系統安全得到提高。

更重要的是，改造后的OTM站不再受中間OLA站OSC光干擾，以廣州—東莞段為例，當廣州發往石龍Ⅰ的主用光纖線路中斷時，石龍Ⅰ的OSC光沿著主用線路進入東莞站時首先被分離出來，東莞OLP板只接收到OPA板的主信道光（此時無光），而石龍Ⅱ進入東莞OLP板的光信號正常，且光功率差滿足OLP板的判決門限，因此東莞OLP板自動倒換到接收石龍Ⅱ方向，令業務保持暢通，如圖5所示。

改造后東莞—中山段的情況與上述廣州—東莞段情況類似。

由于中山—珠海段無中間OLA站，改造前后中山—珠海段OLP可靠性不變，即改造前后均能實現正常倒換，但改造后光放大板增加了冗余，不會因為單塊光放大板故障造成業務影響，設備可靠性得到提高。

經過以上對比分析，改造后的系統在安全可靠性方面有巨大優勢，解決了原系統保護失效的問題。

6? ?結束語

光線路保護技術作為一種簡單、靈活、經濟、實用的保護手段，能夠有效減少光傳輸系統的中斷次數，非常適合干線DWDM傳輸系統使用^[3]。對于中途含有OLA站、采用雙徑路OLP方式組網的波分傳輸系統，如果OTM（或OADM）站僅配置單套放大板，且OLP板直接與線路相連，在遇到上游OTM站與中途OLA站之間的主用線路發生故障時，下游OTM站會受中途OLA站的OSC光干擾，導致倒換失效；此類系統的OTM站應采用OLP板后移、雙套光放大板冗余的設計，不僅能提高放大板可靠性，更能解決中途OLA站的OSC光干擾問題，確保保護倒換正常運行，可以大大提高系統的安全性能。

參考文獻

[1] 高之陽，葉宇煌．基于華為OTN的組網方案設計與實踐[J]．電腦知識與技術，2019，15（22）：40-42.

[2] 朱洪?。L距離大容量DWDM傳輸關鍵技術[J]．電子世界，2012（7）：23-25.

[3] 曹斌．光線路保護系統的設計與應用[J]．信息通信，2011（4）：46-48.

作者簡介：許? 捷（1979-），男，漢族，廣東湛江人，工程師，本科，從事工作為光傳輸網維護管理。