光旁路技术研究及应用

黎正祥，贺 琼

（1.中国联通十堰分公司 运维部；2.十堰职业技术学院 电子工程系，湖北 十堰 442000）

通信的畅通无阻是关系国计民生的问题，因此，保证通信的正常运行有着非常重要的意义。然而，当前的通信网络中不可避免地存在着安全隐患。

1 当前通信网络存在的问题

到目前为止，市电仍然是通信网络中各种设备最主要的供电方式。在工作实践中统计发现很多故障原因是由于供电因素所致，即当市电持续停电或电压持续下降时，均可能引起各种设备掉电。

在传输网的拓扑结构中存在大量链形结构，这种结构的优点是建设简单，节省费用，缺点是上游传输站点掉电会导致下游正常站点的业务中断。当处于链形结构中的某一个站的市电持续停电或电压持续下降时，会导致传输设备掉电，从而造成下游所有的业务中断。

在发生市电断电的情况下，传统维护方式就是处理电源，即派人到达掉电站点，启动油机发电或对掉电故障进行排查，以便尽快恢复设备供电。然而这就是问题所在，当维护人员到达现场并处理电源故障会耽搁较长的时间，在这段时间内，本站以及下游站均处于业务中断状态。

光旁路技术就是针对这种现象所衍生的新技术，光旁路在这种情况下能避免下游站点业务受影响，光旁路器就是其研发产品。

2 光旁路技术及其应用

为了打造精品网络，提高用户感知，传输网络的安全必须优先考虑。构建的传输网络必须有较强的生存性和自愈性，在电源中断的情况下能尽可能保证业务正常。如果使用光旁路保护设备，使光旁路器与本站光路串通，可以保证被保护站点传输设备掉电的情况下下游站点业务不受影响，供电恢复后能自动还原。

2.1 光旁路器保护原理

没有光旁路器的保护的情况，如图1所示，站点A、B、C、D依次为链形拓扑结构中的四个基站传输设备，沿着光路方向从上游到下游依次为A、B、C、D。当站点B基站设备掉电，那么从A站点发送的光路信号在B站点处停止，B，C，D站点的业务均会中断，即便供电正常的下游站点C，D站也会受到牵连，损失较大。

图1 无光旁路器站点拓扑结构

如果经常掉电的B站点安装有旁路保护设备时情况就大不一样了，当B站点设备掉电后，B站点业务中断，但从A站点发送来的光路信息会自动跳转至光旁路器，跳过站点B，直接送达下游站点C，D，若C、D供电正常，则C、D站点业务正常，几乎不受站点B掉电的影响。如图2所示。

图2 有光旁路器站点拓扑结构

2.2 光旁路器的实现

光旁路器其实就是利用光开关器件，在有电和无电的情况下有不同传光方向的特点实现保护。本文将以一个1＊2最简单的光开关为例介绍光开关原理，如图3所示，当市电正常时，光从B口进入从C口发出，无电的情况下，光从B口进入从G口发出。

图3 1＊2光开关原理

在实现光旁路器时，使用两个2＊2的光开关，实现四根光纤的旁路保护。如图4所示，将光旁路器串联连到所要保护的传输设备（中）上，当市电正常时，将由市电给设备供电，光路走向为A-B-C-D-E-F-G-H。这样在链形结构的网络中，信号几乎可以不受影响。当市电停电时，被保护的传输设备（中）及光旁路器同时掉电，这时光旁路器开始起作用，自动切换通路后，光路走向为A-BG-H，相当于越过中间掉电了的设备（中），直接到达下游传输设备，从而保障了下游的设备光路通畅，极大降低了停电对网络的影响面及损失。

图4 光旁路保护原理

因为通信行业机柜大小有着不成文的规定，因此在研制最后，将其封装成高度为1U，19英寸标准机箱，如图5所示。

图5 光旁路器成品图

2.3 光旁路器应用

2.3.1 光旁路器性能经测试合格

经过多方面测试，其性能完全满足通信行业通用标准。

首先其外形外形尺寸，封装成为通信行业机箱标准尺寸即1U，19英寸标准机箱。

其次其光接口特性完全符合通信行业标准特性。工作波长可以适用于常用的850nm，1310nm和1550nm的工作波长，偏差为±50nm其支持速率等级为STM-1，STM-4，OC-1，OC-3，OC-12，OC-24，GE，几乎可以认为支持各种通用速率等级；回波损耗经测试大于等于55dB；偏振相关损耗经测试小于等于0.05dB；波长相关损耗经测试小于等于0.1dB；插入损耗经测试小于等于1.5db；光纤接口适用于各种尾纤接口，如FC／APC、SC／APC、FC／PC、SC／PC 等；串扰经测试大于等于50dB；光功率检测范围经测试在-50dbm和＋20dbm之间。

最后其供电符合机房要求。直流供电电压为-48V，容差范围 -36V～72V；交流供电电压为220V±20%，工频50Hz；功耗小于10W，属于低能耗产品。

2.3.2 光旁路器实际应用

根据光旁路器原理，它要和上游站点的传输设备相连，又要和下游的传输设备相连，还要与本站的传输设备串联相接，所以在应用时，因为接口比较多，要根据图6所示进行有效接口，才能保证光旁路器正常运行。

前面板上有4个接口，其中R1、T1是接本设备B对上游A设备通信的收发两方向，R2、T2是接本设备B向下游C设备通信的收发两方向，R3、T3上联至上游A设备的ODF架收发两方向，R4、T4下接下游设备C的ODF架收发方向，如图6所示。

图6 光旁路器接线应用

截至目前为止，在经常停电的站点如十堰市毛巾厂等基站已经成功安装了光旁路器，并在掉电时发挥重要作用，保护了下游站点业务畅通，其应用如图7所示。

图7 市毛巾厂基站应用的光旁路器

2.3.3 光旁路器适用性及注意事项

光旁路保护设备安装在供电得不到保障的站点。光纤旁路保护设备创新性地将光纤切换技术应用到光纤通信网络，无缝配合华为中兴等主流设备，在设备断电的情况下，自动跳过故障站点，减少因站点中断增加的发电维护成本和业务成本，有效地优化了光纤网络的运营效率。

被保护站点前后两站的距离受限于前后两站的光板性能，如果前后两站距离太远，则起不到保护作用。光旁路保护设备的取电要和被保护的传输设备相同，保证光旁路设备和被保护设备供电状态一致。传输设备供电恢复后要重启，要保证光旁路保护设备供电正常后有光路延时恢复功能。