王子淵

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063）

1 共享光纖虛擬路徑保護(hù)技術(shù)介紹

1.1 共享光纖虛擬路徑保護(hù)的概念

共享光纖虛擬路徑保護(hù)實(shí)際上是將1條光路，比如1個STM-64、STM-16或STM-4的光路，在配置上分解為許多通道，這些通道分別與其他鏈路進(jìn)行通道層的環(huán)路組合，并針對這些通道層的環(huán)路分別進(jìn)行各種方式（通道保護(hù)PP、復(fù)用段保護(hù)MSP、子網(wǎng)連接保護(hù)SNCP）的保護(hù)，如圖1所示。

圖1中1個STM-64的環(huán)路，中間有1條STM-16的鏈路，按照普通SDH的環(huán)路保護(hù)方式，顯然由于STM-16的鏈路沒有成環(huán)，無法實(shí)現(xiàn)鏈上業(yè)務(wù)的保護(hù)。但如果從通道環(huán)路的角度來看，STM-64的光路在通道結(jié)構(gòu)上由4個STM-16的通道組成，分出1個STM-16的通道來與STM-16的鏈路組環(huán)是可以的。實(shí)際上等于在STM-64的這段光路上虛擬出1個STM-16的半環(huán)與STM-16的鏈路結(jié)合，形成STM-16的通道環(huán)路，并可以設(shè)置一種保護(hù)方式單獨(dú)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸和保護(hù)環(huán)功能，而原有的STM-64環(huán)路仍然單獨(dú)工作并完成保護(hù)，兩者之間的業(yè)務(wù)互通在接入節(jié)點(diǎn)交叉矩陣實(shí)現(xiàn)。然而此時虛擬出STM-16通道環(huán)路的那段STM-64光路，也僅剩3個STM-16容量留給STM-64環(huán)路使用。進(jìn)一步講，如果此STM-16鏈路上需要上下的業(yè)務(wù)僅有n個VC4，也可以在此段STM-64的光路上僅虛擬出帶寬為n個VC4的1個半環(huán)，來與STM-16鏈路中對應(yīng)的n個VC4組成1個帶寬為n個VC4的通道環(huán)路并實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的保護(hù)，這時影響到STM-64的環(huán)路上的業(yè)務(wù)僅有n個VC4。

1.2 共享光纖虛擬路徑保護(hù)的特點(diǎn)

在各網(wǎng)孔相交的光路，邏輯上劃分成許多通道的組合。在各網(wǎng)孔相交的SDH設(shè)備，分插復(fù)用（ADM）的方式不再完全基于光路，而是可以看作許多通道層ADM的組合，每個通道層ADM實(shí)現(xiàn)通道環(huán)路的業(yè)務(wù)上下和保護(hù)。

采用按照邏輯子系統(tǒng)劃分的共享光纖虛擬路徑保護(hù)方式，以提高SDH網(wǎng)絡(luò)的生存性和帶寬資源利用率，即將每根光纖提供的帶寬資源按照VC4為單位進(jìn)行任意劃分，分別劃歸給不同的邏輯子系統(tǒng)。各個邏輯子系統(tǒng)可按照傳輸業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，獨(dú)立選擇不同的保護(hù)方式，這樣1根光纖可同時支持多路保護(hù)和多種保護(hù)方式，使業(yè)務(wù)得到最佳的保護(hù)。

1.3 共享光纖虛擬路徑保護(hù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

“共享光纖虛擬路徑保護(hù)”一般支持以下幾種方式。

（1）將1段光路的一部分VC4定義在MSP環(huán)中，另外一部分VC4定義在SNCP環(huán)中，這兩部分VC4不重復(fù)，能在同一段光纖中分別實(shí)現(xiàn)MSP和SNCP的保護(hù)，相互之間沒有影響。這種配置其實(shí)用到了“部分復(fù)用段”的原理。這種配置下，可以看成在這個跨距段中有2對光纖，1對光纖實(shí)現(xiàn)MSP保護(hù)，1對光纖實(shí)現(xiàn)SNCP保護(hù)。

（2）這段光路中的部分VC4同時定義在MSP環(huán)和SNCP環(huán)中。

這種方式下，該部分VC4同時享有雙重保護(hù)：MSP保護(hù)和SNCP保護(hù)。但是這段共享的光纖中斷時，SNCP環(huán)倒換會發(fā)生兩次：第一次，SNCP環(huán)發(fā)生SNCP倒換；接下來MSP環(huán)倒換后，SNCP檢測點(diǎn)又檢測到剛剛產(chǎn)生失效方向的信號OK，SNCP環(huán)再倒回到這個方向，這是第二次倒換。因此，要用命令“:cfg-set-sncpattrib”設(shè)置SNCP環(huán)倒換拖延時間（大于現(xiàn)場實(shí)際的復(fù)用段倒換時間），以防止發(fā)生接連的兩次倒換，一般設(shè)置100 ms即可。

在共享的光纖上，可以同時實(shí)現(xiàn)MSP、SNCP保護(hù)的任意組合，但是不能同時為MSP屬性配置，因?yàn)?段光路只能提供1對K字節(jié)。

（3）將1段光路的一部分VC4定義在SNCP環(huán)中，另外一部分VC4定義在另一個SNCP環(huán)中，各部分的VC4不重復(fù)，能在同一段光纖實(shí)現(xiàn)多個SNCP的保護(hù)，相互之間沒有影響。這種配置下，可以看成在這個跨距段中有多對光纖，每對光纖實(shí)現(xiàn)SNCP保護(hù)。這種方式只要在共享光路上的多個SNCP的速率總和不超過該光路的傳輸速率，則可組合多個任意子速率SNCP的保護(hù)。

2 客運(yùn)專線的共享光纖虛擬路徑保護(hù)組網(wǎng)方案介紹

如圖2所示，250 km/h客運(yùn)專線傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)方案與傳統(tǒng)組網(wǎng)方案的不同，在于取消了車站之間直達(dá)STM-4的1+1復(fù)用段保護(hù)鏈為STM-4單鏈，并與骨干層2.5 G光路中的1個622 M通道組成了STM-4共享光纖虛擬路徑保護(hù)環(huán)。

如圖3所示，350 km/h客運(yùn)專線與傳統(tǒng)組網(wǎng)方案的不同，在于取消了區(qū)間節(jié)點(diǎn)與車站組成的3個STM-4環(huán)網(wǎng)而改為3個單STM-4的鏈，增加了車站之間的1條直達(dá)STM-16的鏈，把這條STM-16的光路分成4個STM-4的通道，并分別與區(qū)間節(jié)點(diǎn)的3個STM-4的鏈及骨干層STM-64光路中的1個STM-4通道組成4個STM-4共享光纖虛擬路徑保護(hù)環(huán)。如此可構(gòu)成與250 km/h客運(yùn)專線類似的骨干層、匯聚層、接入層3層網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。這樣跨接入層STM-4環(huán)的業(yè)務(wù)，如數(shù)據(jù)系統(tǒng)、GSM-R基站系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)等可不再占用接入層區(qū)間節(jié)點(diǎn)的STM-4通路帶寬。

其中，350 km/h客運(yùn)專線的2.5 G光路的4個STM-4通道由于各自占用不同的VC4，屬于共享光纖虛擬路徑保護(hù)方式1.3中的（3），相互之間沒有影響。而骨干層2.5 G或10 G光路的1個STM-4通道同時工作在MSP線路保護(hù)和SNCP保護(hù)方式下，屬于共享光纖虛擬路徑保護(hù)方式1.3中的（2）。需注意如斷纖處為骨干層時，此時兩網(wǎng)幾乎同時發(fā)生倒換。一般情況下，由于通道環(huán)倒換速度較快，匯聚層車站可能先發(fā)生倒換，即支路板倒換到反向收，業(yè)務(wù)正常。與此同時，復(fù)用段也發(fā)生倒換，此時匯聚層車站正向正常，處于倒換恢復(fù)態(tài)，10 min后匯聚層車站倒換恢復(fù)正常態(tài)。在此過程中，復(fù)用段發(fā)生一次倒換，而SNCP環(huán)可能發(fā)生兩次倒換。為避免通道環(huán)兩次倒換的發(fā)生，可以設(shè)置該SNCP環(huán)的倒換延遲時間，以復(fù)用段的倒換為優(yōu)先，

這樣復(fù)用段只發(fā)生一次倒換就實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的保護(hù)。

3 客運(yùn)專線的共享光纖虛擬路徑保護(hù)方案分析

3.1 方法簡單，組網(wǎng)靈活，輕松實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)保護(hù)

采用虛擬通道SNCP保護(hù)的方法簡單，組網(wǎng)靈活。車站622 M設(shè)備與骨干層2.5G/10 G設(shè)備組成STM-4共享光纖虛擬路徑保護(hù)環(huán)可跨多個車站，更有利于跨環(huán)業(yè)務(wù)的通道分配和安全性。由于不需要設(shè)置主從節(jié)點(diǎn)，沒有主從節(jié)點(diǎn)限制，業(yè)務(wù)配置靈活方便，節(jié)點(diǎn)可以另外帶環(huán)，也能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)保護(hù)，兩個節(jié)點(diǎn)都可以配置跨環(huán)業(yè)務(wù)，均能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)保護(hù)，且本環(huán)上下節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)無疑也能實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

3.2 系統(tǒng)保護(hù)更安全

采用虛擬通道SNCP保護(hù)的方法不僅能實(shí)現(xiàn)斷纖保護(hù)，還能克服傳統(tǒng)組網(wǎng)方式不能克服的單設(shè)備失效保護(hù)，如圖4所示。

假如B1節(jié)點(diǎn)失效，此時骨干層的1+1 MSP復(fù)用段保護(hù)已經(jīng)不起作用，傳統(tǒng)的骨干層承載的業(yè)務(wù)將全部中斷沒有保護(hù)。但采用共享光纖虛擬路徑保護(hù)環(huán)方式后，骨干層與匯聚層組成的STM-4的SNCP虛擬通道環(huán)將發(fā)生保護(hù)倒換。如正常時，A1—D2 的業(yè)務(wù)路徑為 A1—B1—C1—C2—D2，D2—A1的業(yè)務(wù)路徑為D2—B2—A2—A1。當(dāng)B1節(jié)點(diǎn)失效時，D2節(jié)點(diǎn)接收倒換到來自西向，即A1—A2—B2—D2的方向。因此，承載在STM-4的SNCP虛擬通道環(huán)里的跨車站業(yè)務(wù)將得到保護(hù)。

另外，可能有讀者認(rèn)為350 km/h客運(yùn)專線的2.5 G光路承載了4條SNCP通道，一旦2.5 G光板故障，則會出現(xiàn)4個環(huán)發(fā)生保護(hù)倒換的事件。但由于如前所述，即便是傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式，由于622 M光口數(shù)量高達(dá)12～16個，加上設(shè)備槽位的限制通常采用單板4個622 M的集成光板，而同一光板的光口不能承載一個環(huán)網(wǎng)的兩個方向，因此，傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式依然會帶來單板故障出現(xiàn)4個環(huán)發(fā)生保護(hù)倒換的事件。且一般2.5 G光板的MTBF指標(biāo)均高于622 M光板，可靠性更高。

3.3 跨車站的業(yè)務(wù)保護(hù)性能更優(yōu)

如3.2所述，可實(shí)現(xiàn)單設(shè)備故障時的SDH層面電信級（<50 ms）的節(jié)點(diǎn)失效保護(hù)。對于跨車站的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)系統(tǒng)、GSM-R基站系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)等都提供了強(qiáng)有力的保護(hù)。

3.4 帶寬利用更有效，業(yè)務(wù)層次更分明，通道分配更簡便，接入層業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)良

采用共享光纖虛擬路徑保護(hù)方式，無論是250 km/h還是350 km/h客運(yùn)專線，均可實(shí)現(xiàn)骨干層、匯聚層和接入層的3層保護(hù)。并且使接入層的環(huán)網(wǎng)業(yè)務(wù)和跨車站間的業(yè)務(wù)以及骨干層業(yè)務(wù)層次非常分明，帶寬的利用更有效，通道分配更加簡便靈活。

另外，由于跨車站業(yè)務(wù)不再占用區(qū)間節(jié)點(diǎn)所在的環(huán)網(wǎng)帶寬，因而對于動力環(huán)境監(jiān)控和綜合視頻監(jiān)控等采用FE接口的業(yè)務(wù)，可有條件采用兩級混合結(jié)構(gòu)，即區(qū)間節(jié)點(diǎn)采用透傳匯聚到車站，而各車站與中心節(jié)點(diǎn)之間則采用二層以太網(wǎng)環(huán)或利用數(shù)據(jù)系統(tǒng)的155 M環(huán)的方式。因此，可大大優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)尤其是視頻業(yè)務(wù)的傳輸時延和傳輸質(zhì)量。

3.5 節(jié)省車站匯聚層設(shè)備的光口和槽位，系統(tǒng)可擴(kuò)展性更強(qiáng)

在充分保證系統(tǒng)的安全可靠性基礎(chǔ)上，節(jié)省了線路光口數(shù)量和占用槽位數(shù)量，可給業(yè)務(wù)接口預(yù)留更大的擴(kuò)展空間，設(shè)備的資源利用率更高，可擴(kuò)展性也得到一定增強(qiáng)。

3.6 節(jié)省光纖，節(jié)約正線光纜和分歧光纜的投資

即便是在光纖資源較為豐富的情況下，也能提高光纖的有效利用率，減少分歧光纖的占用和分歧光纖分配的復(fù)雜性。

4 結(jié)束語

傳輸網(wǎng)絡(luò)安全是一個系統(tǒng)工程，包括很多因素。共享光纖虛擬保護(hù)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，在公網(wǎng)運(yùn)營中得到廣泛使用，但是在鐵路通信系統(tǒng)中還尚未得到應(yīng)用。共享光纖虛擬保護(hù)技術(shù)旨在解決網(wǎng)絡(luò)的安全性和資源利用方面的矛盾。

[1] 任松海．共享光線虛擬保護(hù)環(huán)的實(shí)現(xiàn)方法[J]．渤海大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（9）：264-265.

[2] 李愷，楊力帆．虛擬保護(hù)環(huán)在電力通信網(wǎng)的典型應(yīng)用[J].電力與電工，2009（1）：59-62．

[3] 陳二偉，張林．SDH設(shè)備虛擬環(huán)組網(wǎng)方式及典型應(yīng)用[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2007(8)：26-28.