含光放站的光线路保护系统失效问题与改进研究

许捷

摘要：文章针对中途含有OLA（光线路放大器）站点、采用双径路OLP（光线路保护）组网的干线密集波分复用传输系统存在的保护倒换失效問题进行了原因分析，认为上游OLA站监控信道光的干扰是主因，并通过实施OLP板后移、增加光放大板冗余的优化改进方案，提高系统可靠性。

关键词：密集波分复用；光线路放大器；光线路保护

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.01.009

中图分类号：TN 929.1            文献标志码：A            文章编码：1672-7274（2024）01-00-04

Research on Failure and Improvement of Optical Line Protection System with Optical Line Amplifier Station

XU Jie

（China Mobile Tietong Co.， Ltd. Guangdong Branch， Guangzhou 510080， China）

Abstract： This paper analyzes the problem of protection switching failure in the trunk DWDM transmission system with dual path OLP （Optical Line Protection） network and OLA （Optical Line Amplifier） stations in the middle. It is believed that the interference of the optical supervisory channel light at the upstream OLA station is the main cause. By implementing an optimization and improvement plan of moving the OLP board backward and increasing the redundancy of the optical amplifier board， the system reliability is improved.

Key words： DWDM; optical line amplifier; optical line protection

1   研究背景

为提高光纤传输网的安全性，通常在两个终端复用站点之间，安排两条不同径路的连接光缆，并设置自动倒换机制，形成光线路保护系统。当一条径路光缆发生故障时，系统在极短的时间内（小于50 ms）自动倒接到另一条光缆承载，实现自愈保护。

在实际波分系统组网中，由于两个终端复用站的距离较长，它们之间的双径路光缆要根据各自需要设置光放站，这时如果终端复用站的光线路保护板与光放大板配置不当，可能在某些情况下出现系统保护失效的问题，本文将对此类实际组网案例进行探讨分析，并提出优化改进方案。

2   系统组网概括

2.1 网络拓扑

某通信公司省干传输网广州—珠海DWDM（密集波分复用）系统采用中兴M920设备组网，总容量为40×10 Gbps，采用单纤单向传输方式，网络拓扑如图1所示。

2.2 网元类型

2.2.1 OTM（光终端复用器）

本系统有广州、东莞、中山、珠海4个OTM网元，其中东莞和中山是背靠背的OTM站点。OTM网元的作用是将多路业务光信号通过合波单元插入到DWDM的线路上去，同时通过分波单元。将信号从DWDM线路上分下来，并分别对每路业务光信号进行处理^[1]。

2.2.2 OLA（光线路放大器）

本系统有石龙Ⅰ、石龙Ⅱ、虎门Ⅰ、虎门Ⅱ4个OLA网元。OLA网元的作用是对线路上的光信号功率进行放大，克服光缆线路过长对信号造成的衰耗影响，增加OTM站的之间传输距离。OLA网元工作时先取出OSC（光监控信道，用于传送管理开销）信号并进行处理，再将主信道信号进行放大，然后将主信道信号与光监控信道信号合路并送入光纤线路^[2]。

2.3 保护机制

本系统采用OLP（光线路保护）方式组网，广州—东莞、东莞—中山、中山—珠海三个光复用段间各采用双径路光缆线路连接，正常情况下利用主用线路进行通信，当主用线路中断时，系统全自动倒换到备用线路。由于广州—东莞、东莞—中山段距离较长，主备两个径路的光缆线路中间均设置了OLA站。

3   保护失效问题及原因分析

3.1 系统运行情况

广州—珠海DWDM系统在实际运行中偶尔会发生保护失效的现象，具体情况为当主用线路正常时，系统承载的业务正常畅通；当发生涉及主用线路故障、备用线路正常时，中山—珠海段总是保护正常、业务保持畅通，广州—东莞、东莞—中山段有时会出现保护失效，导致其上承载的业务发生中断，须进行失效原因分析。

3.2 保护设置情况

广州—珠海DWDM系统保护设置详细情况如下。

（1）广州—石龙Ⅰ—东莞—虎门Ⅰ—中山—（主）—珠海的双向两芯光纤定义为主用线路。

（2）广州—石龙Ⅱ—东莞—虎门Ⅱ—中山—（备）—珠海的双向两芯光纤定义为备用线路。

（3）各OTM网元的OLP板倒换方式均为恢复式单端倒换。例如，中山的业务同时通过主备线路发往珠海，正常情况下珠海网元OLP板接收主用线路光信號，当中山发往珠海的主用单纤中断时，珠海OLP板自动改为接收备用线路信号；当中山发往珠海的主用线路故障消除时，珠海OLP板自动恢复为接收主用线路信号。

（4）根据线路具体情况，以及为防止误判考虑，各OTM网元的OLP板相对光功率判决门限设置为10 dB（可调），即当OLP板检测到备用线路的光功率比主用线路高10 dB时，执行倒换动作。

3.3 失效情况统计

通过进一步统计发现，广州—东莞复用段的保护倒换呈如下规律。

（1）当广州至石龙Ⅰ方向的线路中断时，东莞网元接收石龙方向信号的OLP板无法倒换。

（2）当石龙Ⅰ发往东莞方向的线路中断时，东莞网元接收石龙方向信号的OLP板正常倒换。

（3）当东莞发往石龙Ⅰ方向的线路中断时，广州网元收接石龙方向信号的OLP板无法倒换。

（4）当石龙Ⅰ发往广州方向的线路中断时，广州网元接收石龙方向信号的OLP板倒换正常。

东莞—中山段的情况与上述广州—东莞段情况类似。另外，中山—珠海段总是倒换正常，统计结果如表1所示。

从以上统计数据可得出保护失效问题的规律如下。

（1）含有中间OLA站的光复用段，当上游站至OLA站的主用线路中断时，会出现OLP板倒换失败的情况；当OLA站至下游站的主用光纤线路中断时，OLP板则倒换正常。

（2）不含中间OLA站的光复用段，OLP板倒换总是正常的。

3.4 技术原因分析

经过深入的研究分析发现，设计该系统时，为节省投资，以广州—东莞段为例，OTM站的OLP板靠近线路侧，OTM站对外发送的光信号经本站OLP板后分成两路光，分别经过主备线路进入下游OTM站的OLP板，下游站OLP板进行光功率判决后选择其中一路光再往下传递；此设计实现了OTM站最少单板配置，即设备成本低，如图2所示（图中OMU为合波器，ODU为分波器，OPA为前置放大器，OBA为功率放大器）。

广州同时往石龙Ⅰ和石龙Ⅱ发送光信号，正常情况下东莞OLP板接收石龙Ⅰ方向的光信号，当广州发往石龙Ⅰ的主用线路中断时，石龙Ⅰ收不到上游来光，对下游的业务主信道光也停止了，但石龙Ⅰ本站的OSC板仍然发光，该监控信道光与本站光放大板发出的业务主信道光合并，汇入石龙Ⅰ发往东莞的线路中，并进入东莞的OLP板，即东莞OLP板仍同时收到石龙Ⅰ和石龙Ⅱ的来光，并且两个线路的来光功率差不能满足OLP板的判决门限（特别是业务信道开通数量较少的情况），因此东莞OLP板没有倒换动作（切换到接收石龙Ⅱ方向），导致系统承载业务中断，如图3所示。

4   优化改造方案

为提高广州—珠海DWDM系统的可靠性，对该系统实施优化改造。以广州—东莞段为例，广州和东莞OTM站的OLP板均后移到放大板和合波/分波板之间，在OLP板与线路之间增加一套放大板，上下游OTM站的放大板之间连接不同径路的主备线路（含中间OLA站）。上游OTM站的业务光信号经过合波板进入OLP板，分成两路光，分别进入两组放大板进行功率放大，然后进入主备线路，经过中间OLA站，再到达下游OTM站，并分别经过放大后进入下游站的OLP板，完成光功率判决后选择其中一路光，送入分波板分解后处理，如图4所示。

东莞—中山、中山—珠海段采用类似广州—东莞段的改造方式。

5   改造前后的对比分析

改造前的OTM站板件配置少，设备成本低，如果OTM站之间主备均为直连线路、不含OLA站，采用此配置方案可实现OLP正常保护；但如果OTM站之间含有OLA站，遇到主用线路故障时容易受中间OLA站OSC光干扰，导致OLP倒换失效并影响业务，可靠性太低，现实传输网络不可以采用此方案。

改造后的OTM站的光放大板配置比改造前增加了一倍，设备成本上升，但由于光放大板存在冗余，因放大板故障造成业务中断的可能性大大减低了，传输系统安全得到提高。

更重要的是，改造后的OTM站不再受中间OLA站OSC光干扰，以广州—东莞段为例，当广州发往石龙Ⅰ的主用光纤线路中断时，石龙Ⅰ的OSC光沿着主用线路进入东莞站时首先被分离出来，东莞OLP板只接收到OPA板的主信道光（此时无光），而石龙Ⅱ进入东莞OLP板的光信号正常，且光功率差满足OLP板的判决门限，因此东莞OLP板自动倒换到接收石龙Ⅱ方向，令业务保持畅通，如图5所示。

改造后东莞—中山段的情况与上述广州—东莞段情况类似。

由于中山—珠海段无中间OLA站，改造前后中山—珠海段OLP可靠性不变，即改造前后均能实现正常倒换，但改造后光放大板增加了冗余，不会因为单块光放大板故障造成业务影响，设备可靠性得到提高。

经过以上对比分析，改造后的系统在安全可靠性方面有巨大优势，解决了原系统保护失效的问题。

6   结束语

光线路保护技术作为一种简单、灵活、经济、实用的保护手段，能够有效减少光传输系统的中断次数，非常适合干线DWDM传输系统使用^[3]。对于中途含有OLA站、采用双径路OLP方式组网的波分传输系统，如果OTM（或OADM）站仅配置单套放大板，且OLP板直接与线路相连，在遇到上游OTM站与中途OLA站之间的主用线路发生故障时，下游OTM站会受中途OLA站的OSC光干扰，导致倒换失效；此类系统的OTM站应采用OLP板后移、双套光放大板冗余的设计，不仅能提高放大板可靠性，更能解决中途OLA站的OSC光干扰问题，确保保护倒换正常运行，可以大大提高系统的安全性能。

参考文献

[1] 高之阳，叶宇煌．基于华为OTN的组网方案设计与实践[J]．电脑知识与技术，2019，15（22）：40-42.

[2] 朱洪俊．长距离大容量DWDM传输关键技术[J]．电子世界，2012（7）：23-25.

[3] 曹斌．光线路保护系统的设计与应用[J]．信息通信，2011（4）：46-48.

作者简介：许  捷（1979-），男，汉族，广东湛江人，工程师，本科，从事工作为光传输网维护管理。