光纖鏈路環網保護技術在SDH光傳輸網絡中的應用

黃浩翔 周信譽 盧上丁

摘 要：文章提出了一種實現光纖鏈路環網保護技術的解決方案，詳細介紹了該方案的技術原理和實現方法，最后對該技術進行了測試論證，論證結果表明該技術方案是可行的。

關鍵詞：光纖;環網保護;SDH;自愈

0 ? 引言

SDH技術具有傳輸容量大、組網靈活、高可靠性、設備兼容性及自愈能力強等優越性，其使SDH網絡成為最常用的光纖組網方案[1]。但隨著傳輸網絡規模的不斷擴大，網絡拓撲結構的復雜性不斷增加，為保證業務的正常、可靠傳輸，需對光傳輸網絡進行實時監控，以便在光纖鏈路出現故障時能快速實現環網內的業務自愈。本文提出了一種實現光纖鏈路環網保護技術的解決方案，可以有效提高SDH光傳輸網絡的自愈能力，并增強光傳輸網絡的穩定性和可靠性。

1 ? 光纖鏈路環網保護技術原理

SDH傳輸網是一個復雜、龐大的光網絡，根據光纖傳輸網絡的規模和不同的應用場景，SDH網絡拓撲結構呈現多樣性，包括網孔形、鏈形、星形、樹形和環形等多種網絡拓撲結構，其中，環形網拓撲結構以成本低、可靠性高及自愈能力強成為當前使用最多的網絡拓撲形式[2]。環形網拓撲結構的光傳輸網絡具有真正意義上環網自愈，即當網絡發生故障時，光傳輸網絡能在極短時間內（ITU-T建議小于50 ms）從失效狀態自動恢復所攜帶的以太網、E1、話音等業務，其基本原理就是使網絡具有備用通道，并重新確立通信能力[3]。

本設計提出的光纖鏈路環網保護技術采用的是二纖單向通道保護環的方式，具有倒換速度快、業務流向簡捷明了、便于配置維護等優點。二纖單向通道保護環的結構是采用1+1的保護方式，通常由兩根光纖組成兩個環，一個為主環S1;一個為備環P1。兩環的業務流向必須相反，通道保護環的保護功能是通過光傳輸設備支路板的“并發選收”功能來實現的。如圖1所示，環網中光傳輸設備A與光傳輸設備C互通業務，光傳輸設備A和光傳輸設備C都將自己要傳輸的業務（如以太網、E1、話音等業務）“并發”到環S1和P1上，在網絡正常的情況下，光傳輸設備A和光傳輸設備C都選收主環S1上的業務。

當光傳輸設備B、C之間的兩根光纜同時被切斷時，如圖2所示。光傳輸設備A和光傳輸設備C將從備環P1上選收各自的業務，從而在備環P1上實現了環網內的業務自愈。當光傳輸設備B、C之間的兩根光纜恢復正常時，光傳輸設備A和光傳輸設備C將選收切回到主環S1業務，恢復為默認傳輸狀態。

2?光纖鏈路環網保護技術的實現

2.1? 光纖鏈路環網保護技術的總體實現方案

光纖鏈路環網保護技術的總體實現方案框架如圖3所示，設備采用220 V供電，業務板卡的輸入電壓采用+12 V，降低工作電流，提高設備穩定性。設備可插入4塊板卡，其中，交叉控制與光接口板是核心功能板卡，其余業務板卡可根據需要進行選配，背板數據互聯采用的是2.5 G高速串行總線（以下簡稱“ESSI”），該總線使用廣泛，提供強大的容差能力。設備支持低階VC12和高階VC4級別的全交叉，4路E1和4路千兆以太網可以配置上任意光接口，設備的4個光接口可以配置為STM-1/4/16的任意一種速率，增強了使用的靈活性;4個以太網接口進行透明傳輸;4個E1接口為非平衡E1接口，通過L9接插件直接輸出。

設備的業務流程如下：以太網業務進入設備后，首先，通過內部1∶1隔離變壓器;其次，進入內部交換機芯片轉換成SGMII接口;再次，到以太網映射芯片進行數據包的封裝，IP數據進行GFP封裝后，映射進行虛級聯組;最后，轉換成背板ESSI總線到交叉控制板，在交叉控制板上進行業務的交叉連接，通過配置選擇要上的光接口進行傳輸。

E1業務進入設備后，首先，通過內部變壓器，進入線路接口芯片進行數據和時鐘的恢復，將HDB3數據轉換為NRZ數據;其次，經過E1映射并轉換為背板ESSI總線到交叉控制板，在交叉控制板上進行業務的交叉連接，通過配置選擇要上的光接口進行傳輸。

2.2? 交叉控制與光接口板實現方案

交叉控制與光接口板原理框架如圖4所示，交叉控制與光接口板主要實現業務的配置和管理、光接口的處理、時鐘的分配、業務的交叉功能。設備支持256×256個VC4高階交叉和1 024×1 024個VC12低階交叉;采用龍芯2 K完成業務的配置和管理，對外調試管理接口包括：RS232串口、10 M/100 M自適應以太網接口;時鐘模塊提供設備時鐘同步的功能。

主要實現了以下幾個功能：（1）實現對設備各功能板卡的監控，定時采集設備內各類工作參數，包括發送/接收光功率、以太網鏈路狀態等;（2）完成對設備業務板卡的配置，通過內部互聯以太網接口完成以太網業務板以太網鏈路聚合功能、以太網接口虛網劃分功能、以太網接口帶寬的設置;（3）完成交叉連接的配置，設備支持全交叉，實現E1業務和以太網業務交叉到任意光接口進行傳輸;（4）完成4路光接口的數據時鐘恢復、開銷處理和速率配置等功能;（5）按照既定的通信協議，通過網絡實現與上位機的通信功能; （6）網絡方面支持SNMP通信協議，并實現以下通信參數可配置：IP地址、通信端口號;（7）完成控制面板指示燈，包括以太網鏈路燈和光接口指示燈的顯示狀態;（8）具備工作參數掉電保存功能。

2.3? 以太網映射實現方案

以太網映射板原理框架如圖5所示，以太網映射板主要完成4路10/100/1 000 M以太網電口的接入和映射功能，通過管理終端配置可以實現以太網電接口的本地交換、虛網劃分、鏈路聚合功能。以太網業務采用GFP封裝協議，支持VC4（155 M）顆粒映射/解映射。以太網信號進入設備后，首先，進入以太網物理層芯片，將以太網信號轉換為SGMII信號接入以太網交換機;其次，通過SGMII接口連接到以太網映射芯片，完成以太網映射功能。

2.4? E1業務板實現方案

E1業務板原理框架如圖6所示，E1業務板主要完成4路E1業務的接入，75 Ω非平衡E1進入E1業務接口板，經過變壓器，在線路接口芯片完成數據和時鐘的恢復，再到FPGA中完成E1業務的SDH映射/解映射，并經過并串轉換后到交叉控制板進行業務的交叉連接，反之亦然。

2.5? 電源板實現方案

電源原理框架如圖7所示，設備采用交流220 V供電。電源板上設計有電壓/電流監測模塊。交流電源允許輸入范圍在198～242 V，標稱頻率50 Hz，電源板輸出電壓為直流? ?+12 V，總輸出功率可達200 W。

3 ? 測試驗證

本設計按如圖8所示的SDH環網搭建了測試平臺，被測設備1和陪測設備1，2都使用2.5 G光口1組成工作環（實線表示），使用2.5 G光口? ? ? ? 2組成保護環（虛線表示）。測試步驟如下：（1）被測設備1和陪測設備2的E1-1口都接測試儀，將光口1，2速率設置為STM-16;（2）被測設備1配置E1-1雙發選收到光口1和光口2的第一個VC12，陪測設備2配置E1-1雙發選收到光口1和光口2的第一個VC12，陪測設備1配置光口1和光口2的第一個VC12穿通;（3）斷開工作環上的任意一根光纖（線路A），發生保護倒換，E1業務切換到保護環，觀察E1業務是否正常;（4）接上線路A，斷開線路B，E1業務切換到工作環，觀察E1業務是否正常;（5）將光口速率設置為STM-1/STM-4，采用以上相同的測試方法驗證（以太網業務測試也按此步驟進行）。

測試結果顯示，以太網業務和EI業務在斷開工作環后，業務正常倒換到保護環上。當工作環恢復正常后，業務切換到工作環上，實現了以太網業務和E1業務的光纖鏈路環網保護，說明光傳輸網絡利用光纖鏈路環網保護技術實現了環網自愈功能。測試結果表明，光傳輸網絡采用光纖鏈路環網保護技術已經具備抵御環網中故障的能力，光纖鏈路環網保護技術增強了傳輸網絡的安全性，提高了網絡可靠性[2-3]。

4結語

隨著傳輸網絡規模的擴大和網絡拓撲結構復雜性的增加，網絡的安全性和可靠性顯得越來越重要[4]。本文提出了一種實現光纖鏈路環網保護技術的解決方案，可以有效提高光傳輸網絡的自愈能力，增強了光傳輸網絡的安全性，提高了網絡可靠性，對推動SDH光傳輸網絡的建設和維護具有重要意義。

[參考文獻]

[1]毛謙.SDH技術的演進與發展[J].網絡電信，2002（12）：8-10.

[2]盧上丁.DCC開銷交叉技術在光傳輸網絡中的應用[J].光通信技術，2014（8）：29-31.

[3]劉勝光.SDH的自動保護測試[J].電信網技術，2004（11）：68-69.

[4]韋樂平.光同步數字傳送網[M].北京：人民郵電出版社，1998.

（編輯 何 琳）