光纖自動切換保護系統運用于DWDM的探討

一、引入光纖自動切換保護系統的目的意義

隨著鐵路光纖建設不斷增加和骨干網通信量的不斷增長，對光纖維護質量要求越來越高，每一次光纜故障都會對骨干網所承載的業務造成一定的影響。因此，為了有效預防和減少光纜故障，在內渝線引入了光切換保護系統。光切換保護系統對提升DWDM安全性、可靠性的意義主要表現在以下兩個方面：

（1）具有光纜故障時響應快，自動切換時間小于50ms，能夠很快恢復業務。光切換保護系統專門為傳輸線路的主備用光纖服務，當線路出現故障時光纖能自動從主用路由切換到備用路由，節省了人工倒換備用線路的時間，縮短了業務中斷的時間。

（2）提升機房人員維護能力，能夠進行在線光纜性能監測、斷纖恢復，能夠利用自動切換軟件進行遠程控制切換，將電路自動倒換到備用路由，降低了光纜維護時間，保證了鐵路骨干網的安全。

二、光纖自動切換保護系統原理和工作方式

2.1 光纖自動切換保護工作原理

光纖線路自動切換保護系統（簡稱OLP）是一個獨立于通信傳輸系統，建立在光纜物理鏈路上的自動監測保護系統。它具有傳輸信號透明、安全可靠、故障恢復快速的特點，具有光功率監測和主備路由之間自動切換功能。其工作的原理：當主用路由上傳輸線路的光纖中斷或衰耗變大性能值劣化導致通信質量下降或通信中斷時，光纖線路自動倒換設備能進行實時檢測并發出告警信息，能夠以毫秒級速度自動將光傳輸信號由主用路由切換到備用路由，實現光路的自動保護功能，將發生的故障降低到最小，保證光傳輸系統的可靠性。

2.2 OLP工作的方式

OLP主要有1+1模式和1：1模式兩種方式。

2.2.1 1+1保護方式（如圖1）

在1+1模式下發端采用50：50的分光器，收端采用1×2光開關，沒有獨立的發光模塊，是在發送端用分光器把系統光分為二份，一份用來通信，一份用來做備纖監測。其特點是：雙發選收，熱備份；切換速度快（<25ms）；備纖監控；插入損耗大（<5.0 dB）；可自動返回到主線路。

2.2.2 1：1保護方式（如圖2）

1：1保護方式是基于2×2光開關選擇通信路由。收端和發端都有光開關，通信光和測試光通過光開關隔離，采用獨立光源發光做備纖監測并載有一定的通信信號。收端和發端之間有2條線路，光傳輸系統選擇其中的一條傳輸線路作為主用線路，另外一條傳輸線路作為備用線路。當主用線路光纖中斷或者主用線路的光纖通信質量下降時，主用線路的接收端監測到信號的功率下降，自動將傳輸信號路由從主用線路切換至備用線路，另外一端的OLP設備同步將主用線路切換到備用線路。其特點是：收發雙選；切換速度快（<50ms）；備纖監控；插入損耗?。?lt;2.5dB）；可自動返回到主線路。

三、OLP系統在DWDM中的運用

密集波分復用（DWDM）系統是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號且在同一窗口中信道間隔較小的光傳輸系統。

3.1 內渝線DWDM引入OLP的可行性

內渝線DWDM承載著重慶一成都方向鐵路和鐵通的波分業務，在鐵路骨干網中在起著重要的作用。在影響內渝線DWDM安全因素中，光纜線路的影響是最多的。由于光纜大多鋪設在鐵路沿線，光纜距離長、跳接多、環境復雜，發生光纜中斷現象非常高，有自然災害引起的，有人為因素破壞或施工不當造成的。當光纜中斷時，只能進行人工搶修，由兩端機房人員在ODF架上通過備用光纜進行倒換，但倒換時間一般都需要在30分鐘左右；而且維護人員的業務水平或者與對端站維護人員相互間的溝通問題，導致纖芯調度失誤，使得故障延時加長。因此，為了保障內渝線DWDM的正常運行，降低光纜中斷影響時長，加快應急搶險速度，在內渝線引進了OLP系統。

3.2 內渝線DWDM引入OLP應用實例

內渝線OLP由5個切換站和一個網管中心組成，實現光纖自動保護倒換、主備纖光功率實時監測和光路應急調度三大主要功能，網管中心設在切換站A。

3.2.1 內渝線OLP網絡拓撲圖（如圖3）

3.2.2 光切換設備網絡通信模塊運用方式（如圖4）

NCCM是網絡通信模塊，控制協調切換網管系統與下層各功能板的通信；輪詢下層各功能板狀態，實時上報告警；接收網管指令并下達給各切換板。

光切換盤對設備收發同時監測，主要功能是當主用光纖發生阻斷時設備自身能自動進行切換；切換性能參數可任意設置；能實時監測主備纖的收發端口，能自動向網管系統上報切換狀態及光功率監測值；接收網管系統的配置數據和指令執行切換動作；當光功率變化超過門限或切換動作發生時，設備自身會通過指示燈和蜂鳴器發出聲光告警。

2M協轉板功能是通過走SDH的2M線將B、C、D、E四個切換站連接到切換站A的2M協轉板上，完成協議轉換后通過網線接到交換機網口上，進行集中管理。

交換板通過網線連接到切換站A網管上，實時對5個切換站進行監測。

3.3 OLP設備和DWDM設備聯網方式

如圖5所示，工作纖芯和保護纖芯不在同一物理光纜上，并且滿足傳輸系統正常傳輸指標要求。

3.4 內渝線DWDM采用OLP系統功能的效果對比

3.4.1 實現自動切換保護效果

當DWDM環上出現AB、CD間光纜同時開環時，E站到B站間就無法通信，業務全部中斷，如圖6。

采用OLP設備后，能夠實時監測光纜的狀況，當光纖線路發生中斷時，由光功率告警觸發自動切換保護功能，在50ms內系統能自動將AB、CD站間主用故障光纜快速切換到備用光纜，E站到B站之間通信恢復正常，縮短了人工切換的速度，保證業務無阻斷，如圖7。

3.4.2 光纖質量實時監測準確性

提供主備光纖實時光功率監測，隨時監測主備路由的光纜質量，有效避免主備路由光纖同時被阻斷的可能性。主纖阻斷設備倒換至備用光纖時，切換設備自身能對主纖進行實時監測。

3.4.3 主備路由應急調度能力提升

在主用路由未中斷的情況下，經常會遇到對主用線路進行優化整治等工作，在確認備用光纜質量良好的情況下，通過網管中心值班人員在網管上進行操作將業務迅速而準確地切換到備用路由上，無需到ODF架上手動倒換。等到光纜線路割接完成，進行對光纖線路衰耗的確認，再將備用路由切換回主用路由。這樣既節省了時間又安全方便，保證了內渝線DWDM設備運行的安全性。

四、結束語

在內渝線DWDM中引入OLP系統保證了鐵路骨干通信網的安全性。但是對于中斷的光纜線路，只能通過機房人員通過OTDR測試儀進行人工測試來判斷故障點，故障處理時間較長。因此，建議在OLP系統中配合光纜自動監測系統來實現保護加監測的全自動維護功能。光纜自動監測系統能對光纜線路進行實時監測與管理，能及時發現和預報光纜隱患，能在光纜中斷時第一時間準確測試出故障地點，為維護人員排除故障節省大量的時間，能更加確保鐵路骨干網的安全。