波分的環網保護技術

韓瑩春

錦州鐵通分公司網絡運行維護部工程師，遼寧 錦州 121000

隨著數據通信的發展，Internet用戶的大量發展，IP逐漸成為業務主導。因此，過去那種將IP數據報文通過轉換承載到SDH設備上的方式，已經不能滿足IP數據流爆炸式的增長。而波分復用（WDM）技術由于能提供巨大的帶寬，將成為骨干網中最主要的傳輸技術，IP over WDM也將是未來發展的趨勢。

目前提出的IP over WDM模型包括重疊模型和對等模型。在重疊模型中，客戶層網絡和光傳送網絡都有獨立的路由協議、地址結構和網絡拓撲。在對等模型中，兩個網絡支持統一的路由協議、地址結構和網絡拓撲。但是，大部分客戶還是希望保持WDM和IP的獨立性，并且重疊模型網絡實現簡單，業務提供者可在邊緣進行管理工作，通過WDM提供基于電路的連接，以滿足不同客戶的要求。而基于此，對客戶就要提供更高的網絡穩定性。因此，就涉及到一個WDM環網保護自愈的關鍵性問題。

所謂自愈環，就是無需人為的進行相關數據配置，環網就可以在極短的時間內自動發現故障，并可以迅速自動進行相關的業務倒換，快速恢復網絡傳輸能力，使用戶完全感覺不到網絡已發生拓撲改變，從而給用戶提供更安全的傳送業務。構造WDM自愈網絡有兩個主要方案：1）在物理層網狀網拓撲結構中應用光交叉連接設（OXC）構造自愈網；2）在物理層環網拓撲結構中應用光分插復用設備（OADM）構造自愈網。環網結構的WDM自愈網絡與網狀網結構的WDM自愈網絡相比，具有以下優勢：1）由于OADM節點要求非常簡單的倒換功能，比OXC更加經濟；2）由于OADM具備相對比較少的倒換步驟，OADM簡單的功能結構使得網絡的透明性增加，因此網絡的光損耗降低，相鄰節點間的跨距增加；3）由于環網結構簡單，環網采用共享備用資源的保護方式將簡潔快速地進行保護。因此，現有網絡中絕大部分都是采用OADM方式來構造自愈網。OADM應具備如下功能：網絡保護倒換功能、波長信道分插復用功能和動態波長路由選擇功能。根據對波長處理方式的不同，WDM的節點的基本結構可分為3類，即并行、串行和串并混合模式。并行結構對在本節點上下的波長進行復用和解復用，所有直通波長也要進行復用和解復用。串行結構只對在本節點需要上下路的波長進行濾波處理，而對直通波長不進行處理。串并混合模式是以子波帶為單位進行上下路，可實現波長的模塊化的平滑擴容。

WDM環網保留了環形結構的自愈特性。目前實際使用中的WDM環網多為兩纖、四纖和多纖環。在WDM環中，最重要的一點就是波長轉換。當光路中斷后，復用光信號到光纖需要進行波長轉換。從成本和網絡簡單性來說，最好是同波長交叉，但是不能充分利用波長資源。在網絡中的一定節點安放一定數量的波長變換對波長資源充分利用還是有利的。以下是WDM的幾種自愈環網：

1）單向兩纖環

采用2纖工作，外環光纖為工作光纖，復用工作波長。內環為備用光纖，復用保護波長。在此環網中，節點間的通信由預定波長攜帶，對應的來業務方向和去業務方向是同向傳送。假設環中節點不作波長轉換，節點A到節點B的業務由波長λAB攜帶，節點B到A的業務由波長λBA攜帶，則節點C、D將直通該波長。環中所有節點通過波長連接實現通信。

在正常工作狀態，每個網絡節點能夠根據需要分插波長信道和旁通其它波長信道。當工作纖被切斷時，斷點兩側的OADM實行保護倒換，通過保護纖形成新的環狀網。當某個OADM失效時，其兩側的OADM實行保護倒換，通過保護纖形成新的環狀網。

2）雙向兩纖環

在雙向環中，一個雙向光通道通過相同路由上反向傳輸的波長組來建立，所組成的工作通道分布于兩根光纖。內外環光纖復用的波長各有一半用作業務的傳輸，一半用于保護另外一根光纖的工作波長。即，外環光纖的工作波長由內環光纖的保護波長提供保護，內環光纖的工作波長由外環光纖的保護波長做保護。與電信號不同，WDM在一根光纖內的不同波長可用來傳送不同信息方向的信號。從這個特點出發，也可讓工作通道占用一根光纖，由單根光纖傳輸雙向業務，讓另一根光纖作保護。

雙向環的主要優點是提供了波長的重用能力，可在網絡總波長不變的情況下，更方便的安排波長。但雙向環的控制相對單向環要復雜。目前對于雙向環，通常都采用內外環都承載工作波長的方式。如果某段出現故障，則相鄰兩個節點都把發往故障區段的光信號切換到反向傳輸光纖的保護波長組，再繞環傳輸到接收節點，這樣在環路保護中，只切換了工作波長的傳輸通道，環路節點的配置沒發生改變，提高了保護效果。

3）四纖WDM環

四纖環中相鄰節點間用四根光纖連接，可分為傳輸方向相反的兩對光纖，其中一對為工作光纖，另一對為保護光纖。這樣可以提供靈活的波長重用功能，在相同網絡規模情況下，網絡容量比兩纖雙向環提高了一倍，同時還具有靈活的業務保護能力，可以使用區段保護方式。但此種結構機制復雜，光纖使用多，不適合光纖資源緊張的地區。

4）多纖環

多纖環是指相鄰節點間使用超過四纖的網絡。此種網絡，在網絡節點間波長復用數量相同情況下，由于采用空間復用，可以適當降低單根光纖復用的波長數量，而且波長的重用性也得到了提高。但是相應的網絡投資成本也加大了，環路配置和控制將更復雜。

WDM的保護倒換是如何判據的，目前主要是兩種環路倒換的判據條件，即接收失效（收無光）和光傳送質量（誤碼率）。

倒換協作的兩種方式為：一種是通過尾端將通往上游的光信號切斷，使首端在檢測到故障時自動實施倒換。另一種是使用光監控通道來傳送有關信息，在單向失效情況下，尾端通過光監控通道將接收故障信息通知首端，從而使倒換節點工作。

下面就中興波分設備ZXWM M800，簡述一下比較常見的光通道的幾種保護方式。

1）光通道1+1保護

此方式由OP板利用并發選收的工作原理完成。在發送端，被保護的業務通過OP板上的耦合器一分為二，進入不同的通道傳輸；在接收端，在接收端，通過OP板優選信號接收。

通過按照OP板在系統中的位置可以分為兩種保護方式：OP板在OTU板之前實現的通道保護，即通道冗余保護和OP板在OTU之后實現的保護，即通道非冗余保護。通道冗余保護的倒換觸發條件為OTU單板的LOS、LOF、誤碼越限。通道非冗余保護的倒換觸發條件為OP單板的輸入無光。

2）光通道1：N保護

通道1：N保護可以通過電交叉板（SWE）或者光多通道保護板（OMCP）實現。SWE板通過光電轉換和電平面上的空分交叉，以電交叉方式實現業務上下和保護倒換。當不止一路業務同時出現故障時，選擇高優先級業務進行保護，保護的優先級在網管中設置。OMCP板實現的保護與SWE板的相似，只不過OMCP板通過單板內部的光開關倒換模塊，以光交叉的方式完成業務的上下和保護倒換。

3）兩纖雙向通道共享保護

兩纖雙向通道共享保護是實際工程中最常用的保護方式，它是通過APS（自動保護倒換）基于K字節的信令傳遞方式或基于IP包的信令傳遞方式來實現的。通過OPCS單板實現，OPCS單板接收并執行來至OCS板的保護倒換命令，倒換與恢復由單板上的光開關實現。其觸發條件為復用段觸發機制（OPA）、OPCS 觸發機制、業務單板觸發（OUT）。其具體觸發原理為：

（1）復用段觸發機制（OPA）

復用段觸發機制屬于光層面的檢測，以OPA的入光功率為檢測點，利用OPA產生的無光告警為觸發條件，經過APS協議的處理之后，觸發各站點的OPCS 內部的光開關進行動作從而達到保護的目的。當線路故障排除后，系統恢復原來的工作狀態。

（2）OPCS 觸發

它是一種光層面的觸發機制，檢測OPCS 配置了業務的工作通道光功率，利用產生的無光告警作為觸發條件。

（3）業務單板觸發（OUT）

它是電子層面的檢測機制，通過業務單板OUT檢測傳送的業務質量，利用其產生LOS 、LOF 、B1誤碼為觸發條件，經APS協議算法處理后，向OPCS發送APS倒換命令，使單板光開關會立即動作，使OUT 接收到來自保護通道的業務。

中興波分ZXWM M800充分利用WDM環網自愈技術，使網絡具有更高的生存性和可靠性，即使發生斷纜或設備故障，業務仍然能通過反向通道進行正常傳輸，從而為大顆粒業務提供最佳的保護。

[1]張民.寬帶城域網[M].北京郵電大學出版社，2003.

[2]李秉鈞，萬曉榆，樊自甫.演進中的電信傳送網[M].人民郵電出版社，2004.