OLP光线路保护技术应用研究*

蒋正凤

（安徽电信规划设计有限责任公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

输网络在出现故障时快速恢复能力。

随着通信产业的迅速发展、三大网络运营商间竞争加剧以及人们生活对高质量网络的需求激增，传输承载网络的安全运营变的越来越重要。对于现有干线光缆网络，部分承载系统的保护仍需人工调度、导致调度时限不可控，在涉及到跨省作业时，调度时限更加难以控制，对整个网络的运营产生极大的影响。另外随着光缆线路维护要求的提升，在考虑充分利用现有资源的情况下，对现有干线光缆承载的波分系统进行OLP保护，在物理层面实现备用路由的自动切换，提升系统的生存能力和干线传

1 光线路保护系统技术分析

1.1 概况

OLP光线路保护系统是一个在光缆承载传输系统之外的保护系统，它建立在光缆中继段上，能够完成监测中继段上的光功率和自动切换系统中继段主备用路由。同时实时监视主备用路由的线路损耗，并且通过设置的阈值发出警报，避免出现主备用光缆同时断的情况。在主用路由阻断或因衰耗增大影响通信了质量时，系统能在50 ms内自动将传输系统承载业务倒换到保护路由，避免发生系统中断的情况；同时能够实现在OLP网管管理系统内通过设置命令将在用主用路由切换到备用路由上；在出现OLP设备断电时，波分系统能继续正常的工作在主用路由上不受到断电的影响。

1.2 光线路保护系统

1.2.1 系统组成

OLP光线路保护系统具体由OLP模块（自动光开关系统）、备用光缆、EDFA光放大器、网管管理系统等组成，具体如下图1。

图1 光线路保护系统组成

1.2.2 系统各部分功能及其要求

（a）备用光缆为光线路保护系统提供保护传送的物理通道,无论工作在主备用路由上，OLP光线路保护系统上承载的WDM/OTN系统均能正常倒换；

（b）由2个OLP模块组成的自动光开关系统，传输系统在光放段两端线路调整切换，在主备用光缆上的快速切换波分系统光信号；

（c）EDFA光放大器及DCM色散补偿模块主要抵消备用路由产生的色散和主备用路由间衰耗差值，确保承载的波分系统上业务正常传递。

（d）网管管理系统实时监控主备用光缆性能，对整个系统通过命令配置管理[1]。

1.3 光线路保护系统原理

1.3.1 自动光开关系统工作原理

自动光开关系统为光放段两端线路调整切换系统，系统基本组成如图2所示，一端为自动光开关A，另一端为自动光开关B以及DCN数据通信通道（带内/带外）。

当主用路由中断或光缆整体性能降低时，系统通过设定的门限值判断主用路由衰耗过高或发生接收端无光的情况，下发系统命令调控自动光开关，将工作路由从主用线路切换到备用线路，波分系统上业务光信号随之调整，快速恢复正常工作。当系统正常在主用光缆上运行，波分系统光信号在主用路由按TX-TX1-RX1-RX路径到达对端传输设备，在光缆发生故障或实施割接操作时，通过系统设定程序，自动切换到备用光缆路由，波分系统承载业务自动调整到备用光缆上，在主用线路恢复正常并保持一段前期网管设定的时间，业务自动调整返回至主用路由[2]。

1.3.2 EDFA及DCM板卡配置

EDFA光放大器及DCM色散补偿模块在不同的保护应用情况下根据需求选择，通过将中继段主用光缆路由与备用光缆路由光缆长度、光缆衰耗、PMD值等数据对比，当备用路由光缆距离及衰耗较主用路由差别较大时，通过增加EDFA光放板及DCM色散补偿模块对备用路由上承载的波分系统光功率放大和补偿色散值。EDFA光放对系统备用路由相对主用路由多出的衰耗以及新增DCM色散补偿模块后做补偿，确保切换到备用路由后光功率维持不动，整体性能不受影响。DCM色散补偿模块主要应用在10 G和40 G波分系统，对于100 G波分系统由于DSP技术引用，色散容限较大，通常情况下无需进行色散补偿。

1.3.3 网络管理系统

OLP光保护设备一般统一纳入网管中心进行集中管理和配置，保证网管对此OLP网络的24小时不间断监控。各个OLP站点通过在DCN通道传输到OLP网管中心。具体见图3。

图2 自动光开关系统

图3 网管系统组成

目前OLP网管系统在B/S模式下即浏览器服务器模式网管系统，具有实时状态显示、网元、性能、告警管理、访问不受局域、时间限制，不受访问终端类型限制的智能化管理的能力。各访问终端通过接入内部专用网络，打开浏览器输入访问链接鉴权访问。实现物理资源管理、系统路由管理、监控告警、配置、权限管理等功能[3]。

1.4 工作方式

OLP光线路保护技术主要存在两种基本的保护方式，1+1双发选收保护和1:1选发选收保护。

1+1双发选收倒换模式为在自动光开关A位置将光信号1分为2，分别在主备用路由上传输，自动光开关B位置将主用路由和备用路由上光信号比较，择优接收；

1:1（选发选收）倒换保护为业务承载在主用路由上，备用路由承载监控信号，实现对备用路由的实时监控，在主用光缆劣化或阻断时，自动光开关A、B将业务倒换到备用路由上[4]。

2 光线路保护系统具体应用

2.1 设计依据

对于一干波分系统，由于一干光缆在省内多数为链状结构组网，梳理省内二干及本地光缆资源，在被保护的中继段引入第二路由（备用路由）。由于中继段备用光缆与主用光缆的类型、公里数的不同，导致同一中继段两个路由衰耗、偏振膜色散值各不相同。在系统中继段加上OLP保护后，为了让备用路由上衰耗、色散值等数据同主用路由保持一致，通过在光切换站两端增加DCM色散补偿模块补偿主备用光缆色散量差值；通过在光切换站两端增加EDFA-PA光放板卡或备用路由上增加线放（EDFA-LA），补偿备用光缆在预留3dB光缆维护余量后较主用路由高出的衰耗以及增加色散补偿模块后附加的插入损耗。与此同时，因为OSNR对于波分系统来说是一个重要的指标，系统在几个中继段加入EDFA光放板及DCM色散补偿模块时，因为光放板间OSNR的相互影响，在中继段增加OLP保护时需考虑整个系统OSNR的级联影响，评估加入OLP保护后整体OSNR值，保证波分系统的正常运行。由于波分系统上除了传输的信号还有OSC信号，OSC监控信道的工作波长常见为1510 nm、1625 nm、1490 nm，处在工作带宽之外，并且监控信道信号有很长的传输距离，通常允许35 dB到40 dB自己的衰耗，所以在对中继段备用路由增加光放板卡及色散补偿模块时需兼顾考虑OSC是否可以正常工作[5]。

2.2 设计目标

在充分利用现有资源情况下，对系统中继段新增OLP设备，实现被保护中继段的光纤保护自动化，提高一干系统在省内的网络安全，完善传输系统生存性以及干线传输网络在故障情况下的恢复能力，有效地提高光缆线路维护的效率和水平。

通过增加光线路保护系统，最终将实现：

（a）中继段上业务不中断，满足线路维护考核要求；

（b）中继段上主备用路由灵活调整，线路割接更加便利；

（c）实时通信技术，功率参数变化亚秒级实时显示；

（d）出现故障能及时修复，避免业务中断。

2.3 OLP建设方案

以AH省内的某个一干80*40 Gb/s DWDM系统为例，具体参照图4 OLP保护系统配置拓扑。

图4 OLP保护系统配置拓扑

2.3.1 局站A-局站B中继段

（1）色散补偿说明

对于中继段上波分系统，需保证各OLP跨段备用路由的色散量与主路由一致，因40 G系统色散容限较小，一般采用精确补偿的方案，采用差多少，补多少的原则。

色散补偿量依据下公式计算：

系统色散容限+补偿量=光纤长度*色散系数

依据标准，G.652光纤色散系数取17 ps/nm，G.655的色散系数取4.5 ps/nm。由此计算：

主用路由色散补偿量=88.9*4.5=400.05

备用路由色散补偿量=87.7*17=1491.41

主备用路由色散量差值=1491.4-400.05

=1091.36 ps/nm

备用路由补偿量=1091.36/17=64.2 KM

由于主备用光缆型号不同，备用路由色散量比主用多1091.36 ps/nm，备用路由合计为负补偿64.2 KM，由于此系统为单波40 G波分系统，色散容限范围较小，需要精确补偿，所以在备用路由增加64 KM的色散负补偿。

（2）系统参数

中继段系统参数详见表1。

（3）光功率补偿

光功率补偿详见表2。

表1 主用路由系统参数

表2 主备用路由光缆信息

方案说明：

主线路衰耗两芯为21.9 dB和23.9 dB，两芯相差2 dB左右，OLP介入时可通过清洁和更换好的纤芯来处理提高系统光富余度，局站A收端2.5 dB的VOA可调余量、局站B收端有4 dB的VOA可调余量，系统介入零插损型OLP设备，OLP介入后传输系统收光功率保持不变化，VOA无需释放可满足介入要求。

备用线路衰耗为31 dB左右，备用路由比主用路由衰耗多9～11 dB，备用线路介入OLP模块后，备用通道衰耗将增加1.2 dB左右,备线路等效衰耗为32.2 dB，为保证后期系统光功率余量，需要在备用路由增加一对PA-15/G15型号的EDFA光放大器（增益±可调5 dB）。

因为此系统为单波40 G波分系统通过色散量计算备用路由需要精确补偿增加一对64 KM的色散补偿模块，色散补偿模块采用光放中间级引入的方式抵消色散衰减对传输系统和OSC的影响。

2.3.2 局站B-局站C中继段

（1）色散补偿说明

对于中继段上波分系统，需保证各OLP跨段备用路由的色散量与主路由一致，因40 G系统色散容限较小，一般采用精确补偿的方案，采用差多少，补多少的原则。

色散补偿量依据下公式计算：

系统色散容限+补偿量=光纤长度*色散系数

依据标准，G.652光纤色散系数取17 ps/nm，G.655的色散系数取4.5 ps/nm。由此计算：系统色散容限+补偿量=光纤长度*色散系数

主用路由色散补偿量=87.37*4.5=393.16

备用路由色散补偿量=92.58*17=1573.86

主备用路由色散量差值=1573.86-393.16

=1180.7 ps/nm

备用路由补偿量=1180.7/17=69.47 KM

由于主备用光缆型号不同，备用路由色散量比主用多1180.7 ps/nm，备用路由合计为负补偿69.4 KM，由于此系统为单波40 G波分系统，色散容限范围较小，需要精确补偿，所以在备用路由增加69KM的色散负补偿。

（2）系统参数

中继段系统参数详见表3。

（3）光功率补偿

光功率补偿详见表4。

表3 主用路由系统参数

表4 主备用路由光缆信息

方案说明：

主线路衰耗两芯为22.1 dB和20.2 dB，两芯相差2 dB左右，OLP介入时可通过清洁和更换好的纤芯来处理提高系统光富余度，局站B、局站C收端都有2 dB的VOA可调余量，在系统介入零插损型OLP设备后，OLP介入后传输系统收光功率保持不变化，VOA无需释放可满足OLP介入要求。

备用线路衰耗为29.6 dB左右，备用路由比主用路由衰耗多7～9 dB，备用线路介入OLP模块后，备用通道衰耗将增加1.2 dB左右,备线路等效衰耗为30.8 dB，为保证后期系统光功率余量，需要在备用路由增加一对PA-15/G15型号的EDFA光放大器（增益±可调5 dB）。

因为此系统为单波40 G波分系统通过色散量计算备用路由需要精确补偿增加一对69 KM的色散补偿模块，色散补偿模块采用光放中间级引入的方式抵消色散衰减对传输系统和OSC的影响。

3 结语

对系统中继段新增OLP设备，较好地解决线路维护问题，减少线路中断造成的业务中断，实现灵活的路由调度，方便光缆巡检和割接，大大降低线路维护费用等。但在引入OLP光线路保护技术时，需结合系统网络整体状况，对系统衰耗、色散、OSNR做出整体评估，确保对现有系统不产生影响。