应用OLP,系统提升干线光传输网安全的研究

摘要：当前，通信网络主要是通过光缆传输，而我国国内主要的网络拓扑结构是环形拓扑结构，往往一个光保护环就需要跨越几千乃至几万公里才能实现闭环，这种长距离光缆传输方式将大大增加光保护环发生多点故障的可能性，可能整个传输体系都会因此受到影响。该文首先对目前现有的光路保护系统做了简要的介绍，然后重点分析了OLP光线路保护系统的网络结构与系统指标，并提出了OLP网络系统总体的设计思路。

关键词：OLP；光线路保护；光开关；通用放大子系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）23-5259-02

1 OLP技术发展背景

目前在我国，长途传输网络所采用的技术各不相同。总体看来，现有的保护机制不是很健全，距离多层次、多机制的理想光网络保护方式还有很长的距离。采用光传输分流和人工调度员的保护方式已经无法满足无阻断通信的要求，是几乎被淘汰的低效模式。这种情况促生了光线路自动保护系统（以下简称为OLP系统）。该系统针对传输层进行保护，能和传输设备有良好的兼容性，使组网容易。与此同时，系统有较高的恢复可靠性和恢复速度，能够实现对不同业务进行保护，其成本相对于其它技术更加低廉。因此，OLP系统已经被各个光缆线路维护管理者所关注，针对该技术的研究也日益成熟。

2 光纤线路保护OLP网络结构介绍与分析

2.1 OLP系统工作原理

OLP的工作原理是：当光纤传输线路上的主干路光传输网络意外这段或者性能指标下降时，在OLP设备或系统作用下，能够实时的自动的切换线路，从而使接收端仍然能接收到正常的信号却感觉不到网络出现了故障，确保光传输网的正常运行。它主要适用于点到点的保护。从占用带宽的角度来说，OLP主要可分为1+1保护倒换、1：1保护倒换两种方法。

1+1保护倒换原理

OLP1+1保护倒换采用的是爽法选手的保护方式，它是利用光滤波器来桥接光信号，并把同样的两路信号分别送入主工作光纤与备用保护光纤的通道中。当主工作光纤的链路发生故障时，接收端的光开关就自动的将线路切换到备用保护光纤上。由于没有电层与复制和操作，所以只有在发射机和接收机发生故障时才会丢失业务，其它的链路鼓掌都可以进行恢复。

1：1保护倒换原理

OLP1：1保护倒换为选发选收的方式，即选择其中的一路作为发送端和接收端。这是利用备用的路由链路来避免链路对业务的影响，业务流量并不是像1+1保护倒换那样永久的被桥接到工作和保护光纤上。相反的，只有在出现故障时，才会进行主工作光纤与备用保护光纤之间进行切换。

2.2 OLP系统组成

OLP系统的组成主要有两大部分，即负责线路保护倒换的自动切换设备（硬件）与网络管理软件系统（网管中心）。

从硬件构成上来看，每台OLP设备都是由OLP保护盘，控制盘，背板子框，电源模块和四部分组成。

OLP网络管理软件系统可以同时实现对OLP路由管理、设备管理、安全管理、日志管理、故障管理、拓扑现实及故障定位等众多功能，还可以实现对数据进行集中管理，最终实现数据的准确性、唯一性、及时性和安全性。除此之外，系统还能够利用建立的拓扑关系，达到拓扑查询的目的。

网管中心又由组网硬件与软件两部分构成。

3 光线路保护系统的总体设计

3.1系统结构模型

预期线路保护系统的保护效果应能达到以下两点要求：

1）主用路由与备用路由或线路的自动切换功能正常，网管系统能实时管理、监控与配置自动切换系统，无论传输系统工作在哪条链路，其上所承载的SDH 系统均可正常进行倒换；

2）所保护的波分光路无报警，波分光复用段内，各波道波长转换器端到端均无报警，光功率检测正常，无光功率、误码性能劣化事件；

系统主要由四部分构成：自动光开关系统（AOLS）、备用保护倒换系统、通用光放大子系统、网管部分以及其他配套设备。以下为系统各部分功能的简要介绍：

1）备用保护倒换系统为主用光路提供链路保护的物理基础。

2）自动光开关系统作为OLP系统的核心部分，其作用是在需要时进行主用路由与备用路由之间整个传输系统即光信号传输的切换。

3）通用的光放大子系统可以实现对备用路由产生的弊端进行补偿的作用，例如：色散和衰耗等，从而保证传输指标可以实现正常运转。

4）网管系统作为系统中的控制中心可以实现对系统中的所有设备进行实时监控管理的作用。

3.2 系统网管模型

网管系统可分为三层，分别为网络管理层（又称为网络控制层，NML），网元管理层（EML），和网络单元层（NEL）。

网络单元层NEL是处在分层次的网络管理中的最底层，它的主要作用就是完成接入网所定义的业务汇接与用户接入等功能。这一层的产品主要由电信设备的制造商提供，如华为等，主要使用对象是设备的维护人员。

网元管理层（EML）主要作用是根据网络单元层所提供的设备维护操作接口实现对网络单元层中的设备进行控制和协调，作为更上一层的网络管理层（NML）与网络单元层通信的枢纽，维护与存储设备实时监控的数据。这一层的产品也是由如华为公司等的电信设备制造商生产的，使用对象除了设备维护人员外，还有上层的网络管理系统。

网络管理层（NML）主要的作用是根据网络单元层提供的接口实现对所辖区域内所有的网络单元进行管理，从全网的观点来控制和协调所有网络单元的活动，所使用的对象时电信运营单位的网络管理人员。

3.3 主要技术问题及解决

对于OLP系统的设计来讲，理想状态下主用线路与备用线路是几乎相同的。但一般情况下，在实际使用中不可能保证主用路由与备用路由完全没有差异，其线路长度也会存在距离差异。首先，对于高速通信系统与DWDM系统来说，当主用路由和备用路由在光纤的使用上长度不同就会产生光信噪比的下降，直接影响就是可导致波分系统不能正常运行。其次，由于SDH 原系统对于的色散容限也是很小的，在备用线路上也需要考虑。再次，系统的发光功率与接收灵敏度也有一定的限制。最后，在系统对光放大器进行接入后可以实现系统的透明问题处理。所以，对于色散的补偿和光功率补偿问题也是OLP系统中比较重要的问题。

采用双方向的多波道光线路放大子系统，可以有效解决上述问题，当备用线路与主用线路区别较大时，可以对所传输的光信号进行色散与光功率补偿，以达到平衡线路参数变动的目的。

整个系统的光信噪比OSNR是波分系统中十分重要的指标，应该尤为需要注意。如果在系统中实现某段增加系统保护、色散补偿模块或是EDFA，都会对系统OSNR造成影响。因此对这些设备增加后，要对系统功能重新衡量，从而保证波分系统的有效运行。

在通用放大子系统中引入对EDFA处理的部分，来解决光功率的补偿问题。该处理部分可以在光信号通过备用路由传输时，弥补相对于主用路由额外产生的附加衰耗，在保证接收功率不变的同时，通过对不同场合进行应用可以实现利用不同的EDFA的级联配置来改变EDTA的放大部分。

在结构中还需设置专门的色散补偿模块来补偿色散。然而系统中，传输的信号除了主要的光信号外，还有用于网管的 OSC 信号。该信号的工作波长在光放大器的放大范围以外，因此在光放大器和色散补偿模块下可能会导致无法正常工作。针对该问题，还需要引入OSC信号光电再生器（OSC OEO）和OSC信号合分波器（OSC WDM）。

4 总结

在具体使用OLP系统时，要结合现有的网络情况，对该系统带来的高衰耗、高色散、高信噪比、级联倒换等因素需要仔细斟酌，避免对现有网络产生负面影响。该系统出现的某些问题，随着新技术的持续发展，可能很快就能解决。

总之，光线路保护系统可以成为提升干线光传输网络安全性的一个很好的选择，能够简化网络管理与维护。

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