采用自愈环保护技术优化宁局铁路传输网络

杨海燕

（南宁铁路局电务处，工程师，广西 南宁 530000）

铁路传输网络作为铁路通信业务的承载平台，不仅要为铁路运输提供高质量的电路，还应具有高可靠性和安全性，具备抵御网络中断的能力，特别是抗多点故障的能力。然而，南宁铁路局管内的湘桂线、焦柳线、黔桂线、黎湛线传输系统，在建成初期均为无保护链结构，中继层及接入层传输系统基本上都是使用同一径路的同一光缆里的光纤进行连接。由于链状组网安全性很低，线路上或是单站设备一旦发生问题，相邻两站间的业务必定受到影响，对铁路运输及安全影响很大。因此，如何对这些链状组网线路的传输网络进行业务保护是当时亟待解决的问题。

采用敷设不同路径光缆的方式，可以解决链状网络形成自愈环的问题，但这样做的缺点是投资大，工期长，实施的可能性不高。在这种情况下，把思路转到利用当时新建的其它传输网络资源上，即利用西南环波分传输系统对湘桂线（柳州至永州段）、焦柳线、黔桂线进行优化改造，形成2个二纤复用段（MSP）保护环；利用桂东南环SDH传输系统及广湛线SDH传输系统对黎湛线进行优化改造，形成2个二纤双向通道（PP）保护环，以满足优化组网需求。

1 自愈保护环工作机理

自愈的概念就是当网络发生故障时，无需人工干预，即可在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。

1.1 二纤双向通道保护环保护机理 二纤双向通道倒换环的保护方式，是基于“并发优收”的原则，以PATH-AIS为倒换依据，不需启动APS协议。二纤双向通道保护环如图1所示。

图1 二纤双向通道保护环示意图

正常时，信号AC在在发端同时馈入S1与P1光纤（双发），沿 S1（A→B→C）与P1（A→D→C）到达 C站，收端选收S1。信号CA同理。当B，C间的光缆被切断，AC间业务在C节点由于来自S1光纤的AC信号（A→B→C）丢失，所以倒换开关转向P1光纤（A→D→C）接收信号。

同理，在节点A接收从P2光纤来的CA业务信号C→B→A转为C→D→A。

二纤双向通道保护环的优点是可靠性高，保护动作影响小；保护倒换时间和恢复时间一般均小于15 ms，缺点是业务容量低。

1.2 二纤双向复用段保护环保护机理 该保护环由S1/P2与S2/P1计2根光纤组成（见图2）。每根光纤传输容量的一半为工作通道（S），一半为保护通道（P），且为另一根光纤工作通道提供反方向保护。

图2 二纤双向复用段保护环示意图

在网络正常时，业务信号AC在S1/P2光纤的工作通道S1沿顺时针方向即A→B→C；同理，业务信号CA在S2/P1光纤的工作通道S2沿逆时针方向即C→B→A。当B，C间光缆被切断，在B，C点中的倒换开关利用时隙交换技术执行交叉连接：B节点把AC业务从S1通道交叉到P1通道，并使其沿逆时针方向即A→B→A→D→C传输；C节点把CA业务从S2通道交叉到P2通道，并使其沿顺时针方向即C→D→A传输。

二纤双向复用段保护环的优点，能重复使用节点间时隙，使整个环的传输容量增加；备用通道PI，P2可传送额外业务。其缺点是需启动APS协议，且需执行交叉连接功能以致倒换速度较慢。

2 传输网络的优化

2.1 湘桂线及焦柳线的优化 湘桂线（柳州至永州段）与焦柳线在柳州交会，湘桂线的永州及焦柳线的怀化之间经衡阳、株洲有西南环波分系统。因此，可利用该系统在永州至怀化间提供1个波道将2个站点连通，同时在柳州传输机房将湘桂线的柳州网元和焦柳线的柳州网元用STM-16光口将中继层互连，从而组成二纤双向复用段保护环。

改造前，需要在西南环永州至怀化间波分设备上扩容波道，增加相应的OUT单板并进行硬件连接。在网管上开启复用段保护倒换协议及设置相关数据。

湘桂线及焦柳线改造后的网络结构如图3所示。

图3 改造后湘桂线、焦柳线传输网结构图

柳州、融安、靖州、黔城、怀化、鹿寨、永福、桂北、兴安等13个站组成传输中继层的二纤双向复用段保护环。当环网中任意一点出现故障时，APS协议启动，断点相邻2站执行交叉连接动作，将原承载在主用通道上的业务自动切换至备用通道，从而保证业务不受影响。接入层小站则利用复用段保护环主用通道上的8#VC4与其自身的STM-1系统组成二纤双向通道保护环，解决了原来组网中采用同一路径光缆中的不同纤芯组成虚拟的通道保护环，纤缆中断时业务仍然得不到保护的问题。

2.2 黔桂线的优化 黔桂线柳州至贵阳间经南宁、昆明可以利用西南环波分系统1个波道组成二纤双向复用段保护环。改造前，同样需要在西南环波分设备上扩容波道以及在网管上设置相关数据。

黔桂线改造后的网络结构如图4所示。柳州、宜山、河池、南丹、都匀、贵阳等9个站组成传输中继层的二纤双向复用段保护环。接入层小站利用复用段保护环的主用通道中的8#VC4与其自身的STM-1系统组成二纤双向通道保护环。保护机制与湘桂线、焦柳线的一致，这里不再赘述。

图4 改造后黔桂线传输网结构图

2.3 黎湛线的优化 黎湛线黎塘至玉林、玉林至湛江间分别可以利用桂东南环SDH、广湛线传输系统提供的155M电路组成双向通道保护环。

改造前，需要对SDH设备进行扩容，分别在桂东南环、广湛线SDH传输系统的黎塘、玉林、湛江、柳州站点上增加155M光接口板进行硬件连接。然后，将黎湛线上重要2M电路的保护路径，由原来的同缆中继层VC4上，调整至优化后提供新路由的155M电路上。

黎湛线改造后的网络结构如图5所示。

图5 改造后黎湛线传输网结构图

黎塘至玉林间通过桂东南环SDH传输系统黎塘至柳州的155M电路及广湛线SDH系统柳州至玉林间的155M电路相连，组成黎湛线传输系统黎塘至玉林间的二纤双向通道保护环；玉林至湛江间通过广湛线上与其不同径路的155M电路相连，组成玉林至湛江间的二纤双向通道保护环。这2个保护环都是通过黎湛线接入层STM-4系统中的1#VC4与使之形成保护的不同路径的155M电路通过网管数据配置形成的。也就是说，我们将黎湛线上的重要业务移至1#VC4，环中业务均设置为“并发”（向2个方向同时发送）。因此，当环上出现任意一点故障时，在接收处将自动选择接收环网另一方向正常业务，从而保证了承载业务的安全。

3 结束语

通过对湘桂线、焦柳线、黔桂线、黎湛线的传输网络不同情况，分别采用不同技术组建自愈保护环。在优化改造后，网络安全性能得到大幅提高。据统计，光缆线路及设备出现多次故障，均没有对保护业务造成影响。同时，在一些有计划的光缆改迁施工和设备故障处理中，充分利用环网的自愈保护功能，给各项施工及检修工作带来极大的便利。通过网络改造，网络资源得以优化整合及充分利用，网络的安全性和可靠性得到极大程度的提升。在体会到网络优化的优点的同时，也逐渐发现改造中存在的不足，主要是湘桂线与焦柳线共同组网造成网络节点较多，环网偏大，不利于网络上资源的充分利用。目前宁局在建的贵广铁路、湘桂线扩能改造项目均与焦柳线、即有湘桂线中继层传输节点三江站、桂林北站同址，可利用上述2个项目建设的光缆及传输资源，将湘桂线、焦柳线组成的自愈环拆分为2个独立的自愈环，更有利于维护管理及资源利用。