二纖通道保護環自愈分析

張 現，何 研

（中國人民解放軍63887 部隊，河南 洛陽 471000）

0 引 言

光傳輸網絡是由多個網元節點通過光纖按照一定的網絡拓撲結構相互連接組合而成的網絡[1]。作為現代通信重要的基礎承載網，光傳輸網絡搭載業務多、顆粒大，一旦發生故障導致通信中斷，就會對搭載的業務造成嚴重影響。因此，光傳輸網絡必須具備一定的容災能力和較強的網絡生存性。合理的網絡拓撲結構可以很好地提升網絡生存能力。開局的網絡拓撲設計對后期的運維尤為重要，環形網絡拓撲結構不僅具有豐富的網絡保護機制，而且實際操作性強、成本低，使環上業務具備較強的生存性，在光傳輸網絡中得到廣泛應用。

文章主要分析環形光網絡中常用的2種保護方法，即通道保護和復用段保護。其中，通道保護以二纖通道保護環最為常見。通過分析二纖雙向通道保護環和二纖單向通道保護環的原理，研究光纖路由中斷后實現自愈的過程，對比分析2 種保護方法的應用。

1 二纖雙向通道保護環

網絡保護機制的實現基礎是必須具有保護通道。二纖雙向通道保護環的網絡結構包括4 個網元節點，2 根光纖一收一發各成一環且方向相反，如圖1 所示。

圖1 二纖雙向通道保護環網結構

1.1 正常業務流向

二纖雙向通道保護環的運行機制是雙發選收。以網元節點A和C之間的業務流向為例，正常情況下，二纖雙向通道保護環的工作方式如圖2 所示。

圖2 節點A 和C 之間的正常業務流向

當A 向C 發送業務信號時，在節點A 處，將業務信號進行雙向發送至節點C，分別由工作通道S1和保護通道P1攜帶。由工作通道S1攜帶的業務信號經過節點B 到達節點C，由保護通道P1攜帶的業務信號經過節點D 到達節點C。在節點C 處，選擇接收工作通道S1的業務信號作為主用信號落地。

當C 向A 發送業務信號時，在節點C 處，將業務信號進行雙向發送至節點A，分別由工作通道S2和保護通道P2攜帶。由工作通道S2攜帶的業務信號經過節點B 到達節點A，由保護通道P2攜帶的業務信號經過節點D 到達節點A。在節點A 處，選擇接收工作通道S2的業務信號作為主用信號落地。

1.2 故障后業務流向

以網元節點A 和C 之間的業務流向為例，在光纖線路故障時，二纖雙向通道保護環的工作方式如圖3 所示。

圖3 故障后的業務流向

當A 向C 發送業務信號時，在節點A 處，將業務信號進行雙向發送至節點C，分別由工作通道S1和保護通道P1攜帶。由工作通道S1攜帶的業務信號受線路故障影響，無法到達節點C；由保護通道P1攜帶的業務信號經過節點D 到達節點C。節點C 按通道優選準則，倒換開關由工作通道S1轉向保護通道P1，選擇接收保護通道P1的業務信號作為主用信號落地。

當C 向A 發送業務信號時，在節點C 處，將業務信號進行雙向發送至節點A，分別由工作通道S2和保護通道P2攜帶。由工作通道S2攜帶的業務信號受線路故障影響，無法到達節點A；由保護通道P2攜帶的業務信號經過節點D 到達節點A。節點A 按照通道優選準則，倒換開關由工作通道S2轉向保護通道P2，選擇接收保護通道P2的業務信號作為主用信號落地。

在節點A 和C 之間經工作通道傳輸的業務信號中斷后，接收端通過對比工作通道和保護通道接收信號的優劣進行擇優選收，將倒換開關由工作通道轉向保護通道。因為工作通道和保護通道上發送的業務一模一樣，所以業務保護是“1+1”的，使A?C 之間的雙向業務保持穩定，不會中斷[2]。

2 二纖單向通道保護環

二纖單向通道保護環還是由4 個網元節點組成的環形網絡結構，2 根光纖一收一發各成一環，方向相反，如圖5 所示。順時針為工作通道S1，逆時針為保護通道P1，即P1保護S1。

2.1 正常業務流向

二纖單向通道保護環的運行機制同樣是雙發選收。以網元節點A 和C 之間的業務流向為例，正常情況下，二纖單向通道保護環的工作方式如圖4所示。

圖4 節點A 和C 之間的正常業務流向

當A 向C 發送業務信號時，在節點A 處，將業務信號進行雙向發送至節點C，分別由工作通道S1和保護通道P1攜帶；由工作通道S1攜帶的業務信號經過節點B 到達節點C，由保護通道P1攜帶的業務信號經過節點D 到達節點C。到達節點C 后，選擇接收工作通道S1的業務信號作為主用信號落地。

當C 向A 發送業務信號時，在節點C 處，將業務信號進行雙向發送至節點A，分別由工作通道S1和保護通道P1攜帶。由工作通道S1攜帶的業務信號經過節點D 到達節點A，由保護通道P1攜帶的業務信號經過節點B 到達節點A。到達節點A 后，選擇接收工作通道S1的業務信號作為主用信號落地。

2.2 故障后業務流向

以網元節點A 和C 之間的業務流向來分析，在光纖線路故障時，二纖單向通道保護環的工作方式如圖5 所示。

圖5 倒換后的業務流向

當A 向C 發送業務信號時，在節點A 處，將業務信號進行雙向發送至節點C，分別由工作通道S1和保護通道P1攜帶。由工作通道S1攜帶的業務信號受線路故障影響，無法到達節點C；由保護通道P1攜帶的業務信號經過節點D 到達節點C。節點C 按通道優選準則，倒換開關由工作通道S1轉向保護通道P1，選擇接收保護通道P1的業務信號作為主用信號落地。

當C 向A 發送業務信號時，在節點C 處，將業務信號進行雙向發送至節點A，分別由工作通道S1和保護通道P1攜帶。由工作通道S1攜帶的業務信號未受線路故障影響，經過節點D 到達節點A；由保護通道P1攜帶的業務信號受線路故障影響，無法到達節點A。節點A 按通道優選準則，正常選擇接收工作通道S1的業務信號落地。

節點B 和C 之間的傳輸通道中斷后，節點C 的接收端進行單端倒換，將倒換開關由工作通道轉向保護通道，使節點A 和C 之間的雙向業務保持穩定，不會中斷。

3 保護環對比

3.1 相同點

2 種保護環的光纖連接方式相同，當線路故障時，接收端檢測到支路告警指示信號（TU-AIS）等告警信號，隨即進行保護倒換。同環上的網元間業務分布和節點數無關，時隙利用率低，但倒換時間短（中興傳輸設備倒換速度小于15 ms）[3]。業務配置簡潔明了、便于維護，適用于業務量比較集中的網絡結構，如星型網絡拓撲和一般縣局之間的通信網絡[4]。

此外，這2 種保護環都需要定期進行倒換測試，確保主備通道狀態正常。如果發現主用通道斷纖，且備用通道狀態異常，倒換肯定不成功，會造成用戶業務中斷[5]。測試周期根據實際情況制定，一般結合換季維護保養進行，每季度一次。測試時段定在業務量低峰區間，多在凌晨時段，避免倒換異常而大面積影響業務正常運行。此外，還需要日常核查對交叉板、線路板、支路板的狀態，確保備用通道無異常告警和誤碼越限，對保護通道的業務配置、倒換狀態進行檢查，確保未設置強制工作狀態或保護閉鎖。

3.2 不同點

在業務流向方面，二纖雙向通道保護環的業務流向是相同路由，即收和發業務方向相反，經過的節點相同。默認選擇最短路徑，通常是環形網絡拓撲結構相隔節點數少的一側。二纖單向通道保護環的業務流向是分離路由，即收和發業務流向相同，經過的節點不同。

在保護倒換方面，二纖雙向通道保護環的保護倒換是雙端倒換，源宿節點均發生倒換。二纖單向通道保護環的保護倒換是單端倒換，僅工作通道信號接收受影響的節點發生倒換。

在復雜程度方面，二纖雙向通道保護環的系統復雜程度稍高一點，而二纖單向通道保護環的系統復雜程度較低。

4 結 論

文章以4 個網元節點構成的二纖雙向環網為例，在相同網絡結構的基礎上詳細分析了二纖雙向通道保護環和二纖單向通道保護環的工作機制與保護倒換過程，并分析了這2 種保護方法的特點。通過對比分析，發現二纖雙向通道保護環的復雜度稍高，而二纖單向通道保護環的復雜度較低，在實際應用中需要根據具體的網絡需求和資源狀況進行選擇。