OptiX光纤系统自愈环技术在空管的一种应用

民航中南空管局设备维修中心 崔仲炜

OptiX 155/622H是华为公司生产的兼容同步数字体系SDH光纤传输系统设备，传输速度155M或622M分别对应SDH标准中的STM-1和STM-4，把信号复接、码速调整、线路传输及交换功能相结合，网管系统功能强大，大量应用于城域网、复杂本地网、干线网项目等。OptiX 155/622H采用多业务传送平台，可接入SDH、PDH、ATM及以太网等业务，提供丰富的业务接口用于多种数据的混合传输，可配置成环形、链形、枢纽形等多种复杂拓扑结构，充分满足日益复杂的光纤网络的建设需求，提供完备的网络数据保护功能。

SDH传输网主要有网络单元和节点接口组成，两者之间通过光纤进行连接，因此节点和光纤间不同的连接方式就组成了不同类型的网络拓扑结构。不同的网络拓扑，其有效性、可靠性、安全性和经济性等方面存在差异。一般而言环形网和网状网的相对安全可靠，所以有效办法是将网络节点通过光纤连接组成环形。环形网上的节点可选择DXC或者ADM，其中ADM的分插复用功能是构成SDH自愈环网络的基础。自愈环网络能自动探测传输路由状态，具备告警及重新恢复网络通信的能力。应用该技术的网络在单节点故障的情况下，能自动恢复传输业务数据，从而保持整张网络的业务信息。

1 二纤单向通道保护环系统

SDH环形网根据传输信号的流动方向可分为双向环和单向环，根据保护方式可分为通道保护环和复用段保护环，根据光纤数可分为二纤网和四纤网。二纤单向通道保护环系统线缆架设简单、维护操作便捷，并且业务倒换时间短，具有极高的性价比优势，因此在实际工程中应用最为广泛。

二纤单向通道保护环系统结构中包括传输业务数据信号的顺时针主环光纤A和用于传输信号保护的逆时针备环光纤B。这两个光纤环上同时传送数据相同但流动方向相反的信号，接收节点则通过判别主备信号质量优劣程度，自动选择从主用A或备用B光纤环上接收对应业务信号，形成了主备冗余保护方式、并发选收的功能结构。同时节点是否接收到规定的通道TU-AIS信号决定了通道保护环业务信息是否进行倒换。

如图1（a）所示，假设网络节点E是数据源，节点H为目的地，则业务信号在节点E同时并行输入光纤环A和B。主环光纤A通过节点F顺时针方向将业务数据信息送至目的节点H，备环光纤B将相同信号通过节点K逆时针方向送至目标节点H作为保护信号。节点H从两个方向环路接收信号，比较信号的质量选择其中一路作为主用信号，另外一路作为冗余信号。

图1 二纤单向通道保护环网络拓扑

如图1（b）所示，当节点F和节点H间光环环路故障时，节点E经光纤A顺时针传送到节点H的路径中断，节点H由于从主环光纤A来的EH信号丢失。此时在节点E的支路板会收到主环A上的TU-AIS告警信号，从而倒换开关自动由光纤环A切到光纤环B上，节点H通过节点K经备环光纤B接收节点E的业务信号HE，EH和HE信号一致，从而保护节点E和H间的业务数据继续传输不中断。由于备用环B上逆时针方向传输的数据业务，通过EKH的路由传输，不受节点F、H的影响，就这样完成了光纤环路的自愈功能。当环路中发生通道保护倒换后，节点支路板将持续检测光纤主环A上业务信息的状态。此时若光纤故障排除，路由恢复后，环路上则持续一段时间未出现TU‐AIS，发生切换的环路节点支路板将切换回主环路由，恢复光纤主环A的顺时针传输的默认状态。

2 在空管领域的应用与实现

伴随民航空管信息节点、数据量的增多，光纤传输网络结构不断扩大，一个庞大的数据网络将使通信的可靠性、维护检修的便捷性都至关重要。在空管通信网光纤系统中，根据地区、带宽、安全用途等要求分别组建多个小型自愈环，并将环与环互相互通，组成大网状环结构，以增强网络的安全性、冗余度及生存能力。

2.1 一种空管应用的方案设计

中南某地区的民航空管系统航空业务极其繁忙，语音和数据传输信息量大，在光纤传输网络采用同步数字体系SDH，充分发挥SDH系统传输容量大、技术成熟、环网拓扑结构自愈能力的优势。以NX机场航管楼、NX机场空管局及区管中心作为三大网络节点连接组成主干环形网，构成SDH STM-4传输系统，传输速率为622Mbit/s。XLG雷达站、FSH雷达站、LOG信息台、DZH雷达站等其它台站则与主干环形网的相关节点相连接，它们均为SDH STM-1传输系统，传输速率为155Mbit/s。整个光纤传输组网方式采取环形网拓扑结构形式，形成环形SDH自愈网保护，其中主干网环622M SDH应采用二纤双向复用段保护环，而155M SDH则采用的是二纤单向通道保护环。

XLG雷达站的雷达机房、发射机房、接收机房与区域管制中心可配置成四个相应的网络节点构成一个STM-1环形自愈网，路由是区域管制中心←→XLG接收机房←→XLG雷达机房←→LOG信息台机房←→区域管制中心，将STM-1环形自愈网通过区域管制中心节点与主干STM-4环形网互相连通，相同FSH雷达站的雷达机房、对空台、DZH雷达站为节点也构成一个STM-1环形网。STM-1环形网与主干STM-4环形网互相连通组成网状网的拓扑结构，就可以大大地提高SDH光纤传输网络的可靠性与生存能力，自愈环任意一个环上的任何一节点失效，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复通信能力而不至于通信中断。XLG雷达站的STM-1环形自愈网将其四个网络节点配置成分插复用器（ADM），采用二纤单向通道保护环1+1保护方式，主备光纤环连通所有网络节点，工作信号和保护信号分别在两个环路中沿顺时针和逆时针方向进行传输。

2.2 单站调试和系统调试

当OptiX 155/622H设备硬件安装结束后，需要进行根据设备手册进行单站调试和系统整体调试。涉及的主要测试项目包括：单站硬件设备检查、机柜加电测试、子架板块加电测试、单站掉电测试、软件版本检查、光电接口技术指标测试、所有电口通断100%无误测试、尾纤布放100%无误测试、保护倒换电口保护单元总线测试、主备板倒换测试、单站总线告警性能监测、网元数据库的备份、嵌入式控制通导的调试。其中主备板倒换测试在网管上进行，两块主控板的倒换操作时间要求至少间隔3min。

单站调试结束后需要对系统进行整体调试，主要项目包括：网管软件创建网元用户、创建保护子网、创建SDH/PDH业务、性能参数设置等；全网光纤环路连接测试；ECC路由测试；以太网数据测试；业务通道数据测试；自愈环保护倒换测试；时钟保护倒换和电话测试；全网误码率测试；网管功能验证测试；实际配置业务测试；安全管理与软件加载。其中自愈环保护倒换测试需要进行插拔环路光纤倒换测试，检查倒换后是否有异常告警上报，倒换后的业务数据信息是否正常，优收并发工作方式的检查，支路的内环回、外环回时各通道保护功能是否正常。网元ID用来区分不同网元设备的标志，同一网络中不允许有相同的网元ID。

结束语：OptiX 155/622H设备能提供丰富业务接口，作为传输实现接入网的自愈环形结构应用，又可通过承载2M PCM、ATM、IP、以太网业务为用户提供可靠的高速接入方案，具备多个不同速率，具有强大交叉连接容量。SDH光纤自愈环技术可增加网络的灵活性和资源的利用率，提高业务传送的可靠性、安全性、抗故障保障力。由于民航空管领域业务的特殊性，应用的传输数据网络需要容量高、速率快、安全可靠性强。业务网络中任何一个节点的故障都会引起大量实时数据丢失的风险，从而危及空管安全运行。SDH传输系统采用自愈环保护技术，使整个传输网具有自动应对网络故障的能力，可提高空管领域网络运行的生存能力和可靠性，保证民航运行安全高效。