基于選發(fā)選收模式的OLP系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì).docVIP

基于選發(fā)選收模式的OLP系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì) 江敬周劉珅王浩屹 （廣西電網(wǎng)公司百色供電局廣西百色武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院湖北武漢） 摘要：基于選發(fā)選收模式的光纖保護(hù)系統(tǒng)具有切換時(shí)間較快，插入損耗較小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于、等光傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是有效可靠的保護(hù)方案，可以大幅提高光網(wǎng)絡(luò)抗阻斷能力與恢復(fù)能力。文章研究選發(fā)選收模式的系統(tǒng)的原理、組成、指標(biāo)參數(shù)及實(shí)際應(yīng)用下的問(wèn)題，并提出了其設(shè)計(jì)的整體方案。 關(guān)鍵詞：光纖保護(hù)；選發(fā)選收；設(shè)計(jì)應(yīng)用 ：TN915：50638 光纖通信技術(shù)的高速發(fā)展使得光網(wǎng)絡(luò)容量與規(guī)模不斷拓展，通信業(yè)務(wù)對(duì)于傳輸線路的要求不斷提高，因此網(wǎng)絡(luò)中斷對(duì)業(yè)務(wù)傳輸造成的影響和產(chǎn)生的后果也越來(lái)越大。因此，保障光網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，為光網(wǎng)絡(luò)提供快速、有效的保護(hù)和故障恢復(fù)成為了光網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)中的重點(diǎn)。目前較為常用的方法有：自愈環(huán)保護(hù)、光路分流保護(hù)、光路自動(dòng)切換保護(hù)等。其中光路自動(dòng)切換保護(hù)（系統(tǒng)）以其安全可靠、快速靈活、業(yè)務(wù)恢復(fù)力強(qiáng)、成本較低等特點(diǎn)成為當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)的主流保護(hù)方式之一。 以占用帶寬不同劃分，可以將分為保護(hù)和保護(hù)兩種。其中所謂的選發(fā)選收模式就是指保護(hù)，它具有切換速度快、插入損耗小的特點(diǎn)，主要適用于系統(tǒng)功率富裕量較小的線路與長(zhǎng)途系統(tǒng)保護(hù)。 選發(fā)選收系統(tǒng)的原理及組成 系統(tǒng)主要由兩部分組成，即實(shí)現(xiàn)光路切換的硬件部分與負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理的軟件部分。其中，硬件部分主要包括：負(fù)責(zé)控制協(xié)調(diào)的控制模塊；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)的光功率監(jiān)測(cè)模塊；實(shí)現(xiàn)主路由與備路由之間切換的切換模塊。 的工作原理是：當(dāng)工作鏈路傳輸中斷或性能劣化到一定程度后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行倒換，將主光纖上的業(yè)務(wù)信號(hào)切換到備用光纖進(jìn)行輸送。這樣一來(lái)，在接收端同樣可以接收到正常的業(yè)務(wù)信號(hào)。倒換過(guò)程如下：光功率探測(cè)器對(duì)光功率值進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和監(jiān)測(cè)，并上傳給主控制模塊，在主控制模塊內(nèi)進(jìn)行分析，并與預(yù)先設(shè)定的閾值比較，判斷是否下達(dá)切換指令；如果超過(guò)閾值，則切換模塊內(nèi)的光開關(guān)收到指令后進(jìn)行切換動(dòng)作。 光開關(guān)負(fù)責(zé)線路光信號(hào)在主用和備用光纜之間的快速切換，是系統(tǒng)的最核心器件。選發(fā)選收的設(shè)備最主要的特點(diǎn)是由光開關(guān)組成，其結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖。 默認(rèn)情況下，光傳輸設(shè)備口發(fā)出的所有業(yè)務(wù)光將經(jīng)主路由進(jìn)行傳輸（圖中實(shí)線）。當(dāng)主路由的任意一個(gè)或全部光纖質(zhì)量下降或出現(xiàn)中斷時(shí)，設(shè)備會(huì)與預(yù)先設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較，從而對(duì)兩端傳輸設(shè)備所發(fā)出的光進(jìn)行判斷，如果傳輸系統(tǒng)發(fā)光正常，而收光功率達(dá)到或者超過(guò)了預(yù)先設(shè)置的倒換閾值時(shí)，設(shè)備會(huì)同時(shí)將兩端收、發(fā)線路全部倒換至備用路由（圖中虛線），從而達(dá)到保證業(yè)務(wù)通信正常的目的。 選發(fā)選收系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 對(duì)于保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)使得其最終效果滿足以下兩點(diǎn)：一是主備路由間自動(dòng)切換功能正常，網(wǎng)管系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理、監(jiān)測(cè)、參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)無(wú)論工作在主線路或備用線路，線路上所承載的系統(tǒng)均可正常進(jìn)行倒換；二是所保護(hù)的波分光路無(wú)報(bào)警，波分光復(fù)用段內(nèi)，各波道波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器端到端均無(wú)報(bào)警，光功率檢測(cè)正常，無(wú)光功率、誤碼性能劣化事件。 設(shè)計(jì)基本要求 （）系統(tǒng)具有可靠性、拓展性、適用性。 （）設(shè)備應(yīng)該能對(duì)符合輸入波長(zhǎng)和輸入強(qiáng)度范圍內(nèi)的光信號(hào)進(jìn)行透明傳送，即對(duì)上述光信號(hào)不能造成模擬量劣化（插入損耗除外）。 （）符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：滿足信息產(chǎn)業(yè)部頒布的光纖線路自動(dòng)切換保護(hù)裝置技術(shù)條件和光線路保護(hù)管理系統(tǒng)技術(shù)要求中的要求。 要性能參數(shù)要求 （）工作波長(zhǎng)。所謂系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)范圍，即根據(jù)設(shè)計(jì)所考慮到的光衰、色散、模式噪聲所分別規(guī)定的工作波長(zhǎng)區(qū)。設(shè)備工作波長(zhǎng)范圍的設(shè)計(jì)，通常定為傳輸系統(tǒng)常用的波段范圍和波段范圍。 （）切換時(shí)間。系統(tǒng)的自動(dòng)切換時(shí)間，指的是從系統(tǒng)檢測(cè)到光纖線路出現(xiàn)故障開始，到經(jīng)光纖線路自動(dòng)切換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)倒換過(guò)程后使得信號(hào)恢復(fù)正常時(shí)的時(shí)間。系統(tǒng)的自動(dòng)時(shí)間應(yīng)不大于。 （）插入損耗。插入損耗是評(píng)定系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一，也就是被保護(hù)系統(tǒng)接入設(shè)備后所帶來(lái)的附加損耗。定義輸入端口和輸出端口之間的光功率之比為插入損耗，其計(jì)算公式如下： 其中，是輸出端口接收到的光功率；是輸入到輸入端口的光功率。 值越大對(duì)原系統(tǒng)帶來(lái)的影響就越大，因此系統(tǒng)的插入損耗必須控制在一定范圍內(nèi)，對(duì)于：類型的設(shè)備，其收發(fā)端插入損耗均要求在以內(nèi)。 （）光功率精確度。系統(tǒng)檢測(cè)的光功率強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)光功率的差值，以為單位。通常要求光功率精確度至少要小于。 （）光功率分辨率。指在規(guī)定的波長(zhǎng)、功率范圍內(nèi)，能夠穩(wěn)定顯示的最小光功率值的變化量即光功率分辨率，以為單位。通常要求設(shè)備光功率分辨率至少小于。 設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題 （）光開關(guān)倒換時(shí)長(zhǎng)。當(dāng)光纖發(fā)生故障后，保護(hù)恢復(fù)的速度是判定通信系統(tǒng)可靠性的最重要指標(biāo)之一。因此，保護(hù)恢復(fù)速度體現(xiàn)系統(tǒng)處理故障的能力與保護(hù)效果。目前，長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)絡(luò)在層面最主要的組網(wǎng)形式為雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，建議規(guī)定該組網(wǎng)方式的故障倒換時(shí)間小于。系統(tǒng)若要實(shí)現(xiàn)對(duì)干線波分系統(tǒng)的保護(hù)，就必須迅速發(fā)現(xiàn)故障、并進(jìn)行自動(dòng)切換。所以系統(tǒng)的光開關(guān)倒換時(shí)間是設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。 （）光路切換的可靠性。系統(tǒng)實(shí)時(shí)的對(duì)主用或備用纖芯進(jìn)行衰耗監(jiān)測(cè)，當(dāng)主用線路的光纖中斷或衰耗的降低導(dǎo)致內(nèi)部中斷或告警時(shí)，可以通過(guò)光功率檢測(cè)模塊提前告警，如果線路繼續(xù)惡化，達(dá)到切換閾值后，首先要檢測(cè)備用線路是否正常，然后再觸發(fā)光開關(guān)進(jìn)行切換，避免傳輸系統(tǒng)切換到備用線路后工作不正常，防止誤切換的發(fā)生，即切換的發(fā)生須確保備用路由工作正常，切換的恢復(fù)須確保主用路由工作正常。當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)滿足切換條件后，本端的設(shè)備通過(guò)內(nèi)部通信模塊和備用光纖和對(duì)端進(jìn)行握手，以確保兩端的切換動(dòng)作在時(shí)間上同步。 ：系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)對(duì)光線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，完成傳輸光路的切換保護(hù)。系統(tǒng)設(shè)備的硬件采用插盤式設(shè)計(jì)的方案，包括電源盤、主控盤和切換單盤部分，其設(shè)計(jì)邏輯圖見(jiàn)圖。 其中，電源盤為整個(gè)設(shè)備提供電能，采用外接電源供電方式，需使用電平轉(zhuǎn)換芯片對(duì)外接電源大小進(jìn)行處理。電源盤采用備份的模式，以便在主電源出現(xiàn)故障的情況下切換至備份電源，從而可以有效保證系統(tǒng)的不間斷工作。 主控盤負(fù)責(zé)采集光纖線路上的有效光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和功率檢測(cè)并根據(jù)工作模式選擇是否自動(dòng)切換。主控制模塊由單片機(jī)、光開關(guān)、分光器、光電轉(zhuǎn)換與放大模塊等組成，是系統(tǒng)硬件部分的核心，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖）。通過(guò)串口通信，主控盤經(jīng)過(guò)背板控制切換盤。在主控盤上可實(shí)時(shí)顯示切換盤工作狀態(tài)、工作模式、傳輸路由等信息，并能夠?qū)η袚Q盤的切換閾值以及工作模式進(jìn)行設(shè)置。 切換單盤主要由以下四個(gè)部分構(gòu)成：光功率檢測(cè)模塊、控制模塊、光路切換模塊和內(nèi)部通信模塊。其中，通過(guò)串口通信模塊，切換盤內(nèi)的控制模塊可以與主控盤進(jìn)行通信，將光功率檢測(cè)模塊采集到的線路狀態(tài)和光開關(guān)所處的開斷狀態(tài)進(jìn)行上報(bào)；系統(tǒng)內(nèi)部的自動(dòng)保護(hù)倒換協(xié)議經(jīng)過(guò)內(nèi)部通信模塊進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)光收發(fā)模塊發(fā)送到配對(duì)的切換單盤，實(shí)現(xiàn)被保護(hù)線路的自動(dòng)切換和同步手動(dòng)切換。 結(jié)論 為了有效實(shí)現(xiàn)光纜線路層面的保護(hù)，提高光纖通信的抗阻斷能力與可靠性，引入保護(hù)系統(tǒng)是行之有效的方案。其中選發(fā)選收型的系統(tǒng)切換、恢復(fù)速度快，引入損耗小，適用于很多場(chǎng)合的光纖保護(hù)。對(duì)于其設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮切換時(shí)延、插入損耗等重要指標(biāo)參數(shù)，保證光路切換的可靠性，滿足拓展性、適用性原則，