光纤线路自动切换保护系统

当前,光缆传输网已成为我国通信网和国民经济信息基础设施的主要部分，是公众电话网、数字传输网和增值网各种网络的基础。光缆通信网络一旦阻断，将对社会造成很大的影响，给企业带来较大的经济损失。因此，光缆网络质量的好坏及线路的保护和恢复问题越来越引起人们的关注。

一、光纤传输干线几种保护技术简介

1.1 SDH系统的自愈保护技术

SDH经典的保护倒换已得到普遍认同。保护方式包括二纤环/四纤环、单向环/双向环、通道环/复用段环和子网连接保护SNCP的一种或多种组合。

对于时间的要求，ITU-TG.841建议复用段倒换环的倒换时间做出这样的规定：环上如无额外业务，无预先的桥接请求，光纤长度小于1200km，则倒换时间应少于50ms。但对1200km或几千公里超长距离、上下业务节点数较多的环网来说，一些先进的SDH系统通过快速电开关桥接、快速时隙交换以及高效APS协议/算法处理等，可以保证最终倒换恢复时间低于100ms。

通过SDH自愈环的组网结构，环上的各个节点能够根据业务量的需要灵活地上下电路，同时电路可100%的得到保护，无需人为干预，网络便能从失效的故障中实时地自动恢复业务，从而真正实现了自愈功能。

1.2 光路分流保护

光路分流保护就是将原有干线上的业务调整一部分到其他干线上去，作为分担的方式传送业务，避免某一干线光缆中断时发生全阻情况。目前，许多省市的传输维护部门都采用了这种业务保护方式。这种方式简便易行，能有效地防止全阻，但对于出现障碍的业务却无法进行保护，因此不能保证电路100%的畅通，无法适应新的形势的要求。

1.3 人工调度保护

所谓人工调度保护，就是在光缆干线发生障碍后，根据光缆应急预案，通过机务与线务部门的配合,采用同方向其他光缆线路迂回调度，人工方式抢通受阻光缆干线的业务使用系统。人工调度保护需要机务部门的大力支持和积极配合，而且手工倒通电路不仅要求要有值班人员在场，同时值班人员要具备一定的电路抢修意识、业务水平和动手操作能力。根据目前的维护体制，地市级部门有专业的维护人员，可达到上述要求，但对于无人职守站和县镇级的中继站机房，由于成为综合值班维护，人员技术水平与实战能力均不如地市站的维护人员，因此在故障发生时无法满足人工快速倒通电路的要求，业务恢复时间较长。

1.4 光路自动切换保护技术

光路自动切换保护技术是通过对光缆中传输光功率变化的实时监视、告警信息的自动分析，能够及时发现故障及隐患，在出现严重故障时，快速将工作光路自动切换到备用通道，在极短的时间内恢复通信，完成对光缆故障的快速反应和恢复机制,保护对象是光纤物理路由，应用前提是具有备用的光路由。

二、光纤线路自动保护切换的工作原理

SDH自愈保护是对业务层的保护，保护机制复杂，而光路自动切换保护是对光传输层的保护，且控制的机制只针对光纤路由，与传输设备关系较小，不存在兼容问题，容易组成光路保护网络，光层保护有着上层业务保护不可比拟的优点。如光层恢复可靠性高、光层恢复速度快、光层恢复成本低，同时可以对不同业务提供保护。

光纤线路保护的工作原理是当工作链路传输中断或性能劣化到一定程度后，光保护系统自动将通讯信号从工作光纤切换到备用光纤，从而使接收端仍能接收到正常的信号而感觉不到网络出现了故障，它主要适用于点到点应用的保护。

点到点的光纤线路保护主要有以下几种方法：

（1）是1+1光层保护：这种方法是利用发射端的保护装置把同样的两路信号分别送入工作光纤和保护光纤的通道中（互为保护），当工作光纤链路故障时，接收端的保护装置便把线路切换到保护光纤。由于没有电层的复制和操作，所以除了当发射机和接收机发生故障时会丢失业务外，一切链路故障都可以进行恢复。

（2）是1：1光层保护：是利用备用的路由链路来避免链路对业务的影响，业务流量并不是被永久地桥接到工作和保护光纤上，相反，只有在出现故障时，才在工作光纤和保护光纤之间进行一次切换。三是1：N光层保护:其保护结构与1：1光层保护结构很类似。但在1：N光层保护结构中N个工作实体共享一个保护光纤，如果有多条工作光纤阻断，那么只有其中的一条所承载的流量可以恢复。最先恢复的是具有最高优先级的故障。四是混合光层保护:是一种在WDM系统中将1+1光层保护和1：N设备保护相结合的结构。这种结构具有重要的经济价值。在这种结构中，空余波长以及相关的终端设备将被预留出来作为设备保护使用。

三、OAPSS系列光路自动切换保护系统

OAPSS光路自动切换保护系统采用了最先进的光路自动切换模块，是一种应用于光纤通信领域作主、备光路切换的光路保护自动切换装置。本系统能自动识别主、备系统光路信号状态，进行光路瞬时切换，从而能在主用光缆发生全阻障碍时，保护系统正常运行。利用本光路保护自动切换系统可以简单经济地构成各种光纤系统保护通路、光纤干线的主备用系统以及各种不同的需要光路切换保护的光纤通信网络。同时，光路自动切换保护系统也可被广泛的应用于线路监控、传感器转换和各种光通道保护系统。本光路自动切换保护系统的最大优点是信号可在光路上直接转化应用，无需转换成电信号再实施保护转换，不仅经济可靠，而且大大简化了系统的结构，在诸多方面可以获得很好的系统效益。

OAPSS系列光路自动切换保护系统是由自动切换设备和网管中心组成，可以实现光功率监测、光路自动切换和保护网络管理的功能。系统结构如下图所示：

自动切换设备内包含主控模块、光功率监测模块和光路切换模块。主控模块控制光功率监测模块和光路切换模块之间的协调工作；光路切换模块主要包含1X2或2X2光开关，受控完成在主、备用光通道之间的切换操作。

切换控制过程：光功率监测模块实时采集TX、R1、R2光路的光功率值并上报给主控模块，主控模块根据检测值的情况提供相应的操作：TX值小于阈值，告警指示光终端发送模块发生故障，R1/R2的值均大于阈值时，光开关切换至主光纤(可以不回切)，R1/R2任一信号小于阈值，光开关切换到另一光纤，并提供相应的告警信号。切换动作可由网管中心控制、手动切换、本地自动切换。

光路自动切换保护设备接入干线传输系统时基本不会影响传输特性。实际上，切换设备只接入两种光器件：光开关和分光器。这两种光器件的性能指标对于传输系统是十分重要的，为达到要求，干线上所使用的设备均是采用进口优质产品。

网管中心由服务器、工作站、打印机、通信组网设备及相应软件组成。其基本功能是对各自动切换站进行控制和管理，自动接收并响应来自自动切换站的告警及状态信息和向切换站发出配置和主动调度切换指令。

在1:1和1:N系统中，应用2×2光开关模块和配置测试光源，在保护主用路由的同时，对备用路由进行实时监测，及时发现并排除备用光纤的故障，确保切换的有效性，并且对倒换后的光路继续保持监测。同理，该技术可实现使用本地网SDH环网在用光纤段作备用路由完成对一级干线传输系统光纤或DWDM波道的保护。当一级干线无阻断时，各中继段和相应本地网备用路由通过2×2光开关都在正常通信。当一干阻断时，2×2光开关发生切换动作，将干线通信业务接入本地网备用路由，原本地业务靠SDH自愈功能绕行，不受损失。

四、OAPSS系列主要功能

l  支持回切、不回切；

l  支持通道告警状态本地、远程查询；

l  支持设备工作状态本地、远程查询；

l  支持告警值本地、远程查询；

l  支持切换值本地、远程查询；

l  支持功率采样值本地、远程查询；

l  支持各种参数的远程、本地命令设置；

l  支持远程开启、关闭告警输出功能；

l  支持本地开启、关闭告警输出功能；

l  发送、接收可选择不同的波长；

l  支持掉电正常工作。

l  开机后装置保留上次工作的通道（在自动切换状态，如果在手动切换状态则立即切换到相应的通道），如果工作在B通道（备用通道），而且需要回切，则当A通道正常时自动切换到A通道。

l  OAPSS系列有 1U 和 4U 两种结构， 4U 能切换保护 8 对传输系统，并安装于同一个机框统一管理， 1U 保护一对光纤并采用独立式机壳。

l  多种工作方式：双发选收 1 ＋ 1 模式，收发双选 1:1 保护模式，收发多选 1:N 保护模式。

l  协议全透明。

l  远程精度调整

l  切换时间小于 10ms.

l  传输系统侧无光锁定路由。

l  支持手动、自动切换、网管控制切换。

l  具有1路发光及两路收光功率值实时采集功能。

l  强大网管功能 : 人性化 SNMP GUI 网管 , 提供完整的告警、监视、配置，为维护工作带来了方便。

l  网管系统可分为地区级和省级两级结构，通过授权进行分级管理

l  可根据需要从网管中心下指令控制远端设备执行切换动作

l  应急调度功能方便：只需从网管中心发出切换调度指令，即可调配路由，方便地实现了无阻断割接和线路检修工作

l  光功率分3级告警

l  电源 220K AC或（和）-48V DC

五、OAPSS系列性能指标

六、智能化光保护解决方案

目前各大电信运营商都建设了大量的光缆通信网，这些网络会因为各种原因导致中断，据统计全光网75% 以上的中断是由于光纤断裂引起的。解决这个问题的最常见的办法是在网络的关键区段建设冗余路径或保护路径。智能化光保护系统通过实时监测工作链路和保护链路上的光功率，当监测到链路上光纤损耗变大导致通讯质量下降或通讯中断时，发出告警信息并自动地将光传输线路由工作链路切换至保护链路。

其主要功能：

自动切换保护功能：即对工作链路和保护链路的光功率进行自动监测并在线路发生中断后系统能够在毫秒级的时间内自动将故障光纤路由切换至备用路由，保证通信业务无阻断。

为主动路由应急调度功能：即在主路由未中断的情况下，通过智能化光保护设备本身或由网管中心发出指令进行路由切换调度的功能。

我们为您提供的OAPS系列产品通过1+1、1 ：1 、1 ：N 方式实现3 种方案：光纤保护、通道保护、设备保护。

6.1 通道保护方案

如果您能提供冗余的传输通道，我们的产品能将保护延伸到您的终端设备，将光纤和传输设备都包含在保护之内，在您的光纤或传输设备发生故障时将业务倒换到备用传输通道上。

6.2 光纤保护方案

主要实现通过使用冗余线路（光纤）保护您正在使用的业务光缆。如果您的主用光缆发生故障或者中断，OAPS能在50ms 内把您的业务从出现问题的主用光缆倒换到备用光缆上，在最短的时间内恢复您的业务。

6.3 设备保护方案

此种应用为您提供无人中继站的设备保护（保护您的传输设备或者光放大器）。