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論文關鍵詞:光纖通信；保護系統(tǒng)；信息

論文摘要:城域網光纖通信自動保護系統(tǒng)采用光纖的備份使用機制，用一條主路光纖、一條備路光纖來保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。是一種在主線路出現故障或阻斷時，用備用線路代替主線路繼續(xù)工作、從而保障整個通信正常進行的實時監(jiān)測系統(tǒng)。因而，該系統(tǒng)所要達到的目的就是運用光纖保護系統(tǒng)的這種機制，來保證通信系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行，從而將由于線路故障所引起的不便和損失減小到最低程度。

一、光纖通信網保護系統(tǒng)概述

實現網絡生存性一般有兩種方法：保護和恢復。

保護是指利用節(jié)點間預先分配的容量實施網絡保護，即當一個工作通路失效時，利用備用設備的倒換，使工作信號通過保護通路維持正常傳輸。保護往往處于本地網元或遠端網元的控制下，無需外部網管系統(tǒng)的介入，保護倒換時間很短，但備用資源無法在網絡范圍內共享，資源利用率低。

恢復則通常利用節(jié)點間可用的任何容量，包括預留的專用空閑備用容量、網絡專用的容量乃至低優(yōu)先級業(yè)務可釋放的容量，還需要準確地知道故障點的位置，其實質是在網絡中尋找失效路由的替代路由，因而恢復算法與網絡選用算法相同。使用網絡恢復可大大節(jié)省網絡資源，但恢復倒換由外部網絡操作系統(tǒng)控制，具有相對較長的計算時間。

通常認為保護是一種能夠提供快速恢復、適用特定拓撲的技術（例如線形和環(huán)形）；而恢復通常主要適用網狀拓撲，能最佳的利用網絡資源。

二、光纖通信網自動保護系統(tǒng)方案選擇

隨著WDM系統(tǒng)的廣泛使用，在光層上實現對點到點系統(tǒng)的保護倒換就成為一個非常重要的課題。許多光網絡的保護結構與SDH是極其相似的。對于點對點的線路系統(tǒng)，經常考慮1+1和1:1的線路（光復用段OMS）保護倒換方案。

線路保護倒換的工作原理是當工作鏈路傳輸中斷或性能劣化到一定程度后，系統(tǒng)倒換設備將主信號自動轉至備用光纖系統(tǒng)來傳輸，從而使接收端仍能接收到正常的信號而感覺不到網絡已出現故障。該保護方法只能保護傳輸鏈路，無法提供網絡節(jié)點的失效保護，因此主要適用于點到點應用的保護。

（一）1+1光保護層

對于1+1光鏈路保護，只能對鏈路故障中的業(yè)務進行保護。這種方法是利用光濾波器來橋接光信號，并把同樣的兩路信號分別送入工作光纖和保護光纖的通道中。保護倒換完全是在廣域網內實現。當遇到單一的鏈路故障時，在接收端的光開關便把線路切換到保護光纖。由于在這里電層的復制和操作，所以除了當發(fā)射機和接收機發(fā)生故障時會丟失業(yè)務外，一切故障都可以恢復。

（二）1:1光保護層

（1:1）的光層保護方案與（1+1）的光層保護方案很類似，都是利用備用的路由鏈路來避免鏈路故障對業(yè)務的影響。業(yè)務流量并不是被永久地橋接到工作和保護光纖上，相反，只有出現故障時，才在工作光纖和保護光纖之間進行一次切換。

在雙向通道中，當有故障事件出現時，使用APS信令信道來協(xié)調交換機的保護倒換動作。在（1+1）的SONET網絡中的保護恢復結構中，在頭和尾之間有一個APS信道，保護倒換的實現既使用了保護光纖又使用了一條APS信令信道。而在（1:1）的光層保護結構中，在保護光纖中不必存在相互通信的通道，因為這種結構沒有在電層上被復制信號。只有當發(fā)射端和接收端都切換到保護光纖中，這個通信通道才建立起來。當出現故障時，如果接收端不知道發(fā)射端是否切換到保護光纖上時，接收機端就經由保護光纖給發(fā)射端發(fā)出一個消息。因此，當接收機最初倒換到保護光纖上時它并不能接收到任何信號。而如果發(fā)射端已切換到保護光纖上了，那么利用上述過程就可完成對業(yè)務的保護和恢復。否則，業(yè)務流量就會丟失。如果再由一個獨立的“帶外”光業(yè)務通道來支持保護倒換的信令，那么這種發(fā)射機與接收機在協(xié)調工作方面的困難就可以避免掉。

（三）1:N光保護層

（1:N）的光層保護結構與（1:1）的保護結構類似。然而在這里，N個工作實體共享同一個保護光纖。如果有多條工作光纖出現故障，那么只有其中的一條所承載的流量可以恢復。最先恢復的使具有最高優(yōu)先級的故障。

通過以上幾種點到點的光層保護倒換方案的比較可以看出：1:1光層保護技術有更高的恢復率和可靠性。

三、城域網光纖通信自動保護系統(tǒng)的組成結構

城域網光纖通信自動保護系統(tǒng)采用三級分層控制結構，第一級為遠層監(jiān)控中心，負責各監(jiān)控站的監(jiān)測、通信和控制的授權，通常由網絡通信設備和計算機組成；第二級為監(jiān)測站，向上一級的遠程監(jiān)控中心反映系統(tǒng)工作狀態(tài)，往下一級實現對各條線路進行整體地集中監(jiān)測和管理，通常由主控盤和顯示器組成；第三級為多個光保護盤，實現對各條通信線路的監(jiān)控和管理，并和上一級進行通信，反映系統(tǒng)工作狀態(tài)。

光保護盤是線路監(jiān)測和切換的直接執(zhí)行者，同時又完成向監(jiān)測站的數據傳輸和狀態(tài)顯示，它主要由光信號發(fā)送部分和接收兩部分組成。Sin為發(fā)送端光端機發(fā)出信號的輸入端，光端機輸入的信號從該接口進入光保護盤，當系統(tǒng)工作在主路時，通過光開關從Sout1主發(fā)端送到主路通信光纖中；在系統(tǒng)工作在備路時，則從Sout2備發(fā)端送入通信線路的備路光纖中。Rin1為主路光信號的輸入端，系統(tǒng)工作在主路狀態(tài)時光纖線路輸入的信號從該接口進入光保護盤，經過分光器分出3%的光信號用于檢測，另外的97%的光信號從Rout發(fā)端送到接收光端機中；在系統(tǒng)工作于備路時，光纖線路輸入的信號則從Rin2備送入光保護盤，從Rout發(fā)送到接收光端機。另外光保護盤還備有主/備線路工作狀態(tài)指示燈、本盤復位按鈕、RS－485計算機接口和電源接口。

在本系統(tǒng)的結構設計中，采取模塊化的方式進行設計，容易的實現功能擴展。系統(tǒng)設計時充分體現構件化的思想，小到功能點，大到子系統(tǒng)，甚至整個系統(tǒng)貫穿“構件”的概念。

四、城域網光纖通信自動保護系統(tǒng)的工作原理

城域網光纖通信自動保護系統(tǒng)采用光纖的備份使用機制，用一條主路光纖，一條備路光纖來保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。在主線路出現故障或阻斷時，用備用線路代替主線路繼續(xù)工作、從而保障整個通信正常進行的實時監(jiān)測系統(tǒng)。它對通信線路的監(jiān)控功能主要體現在如下三個方面：

（一）主路在用光纖正常運行時

自動保護系統(tǒng)的各光保護盤對主路在用光纖實時地進行收光功率監(jiān)測，自動建立參考，自動分析，時刻與監(jiān)測站和遠程監(jiān)測中心保持通信，響應各種指令。

（二）主路光纖發(fā)生故障時

當系統(tǒng)收到的光功率值小于絕對告警門限（認為系統(tǒng)無光時的光功率值），或者收到的光功率值與系統(tǒng)參考光功率值（正常通信時的光功率值）之差大于相對告警門限（和正常通信時的收光功率相比較，光功率衰減到致使通信不穩(wěn)定或不能正常進行的光功率變化值）時，系統(tǒng)控制模塊就判定通信光纖處于阻斷狀態(tài)，自動將通信從主路光纖切換到備路光纖。

（三）主路光纖修復后

對主路光纜進行測試，確認線路沒有問題后，在遠程控制中心受權下，通過對光纖自動保護系統(tǒng)的復位操作使通信系統(tǒng)從備路光纖切換到主路光纖。

參考文獻：

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[2]徐愛鈞，彭秀華.單片機高級語言C51應用程序設計.北京：電子工業(yè)出版社，1998.6