黃浩翔 周信譽 盧上丁

摘 要：文章提出了一種實現(xiàn)光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的解決方案，詳細介紹了該方案的技術(shù)原理和實現(xiàn)方法，最后對該技術(shù)進行了測試論證，論證結(jié)果表明該技術(shù)方案是可行的。

關(guān)鍵詞：光纖;環(huán)網(wǎng)保護;SDH;自愈

0 ? 引言

SDH技術(shù)具有傳輸容量大、組網(wǎng)靈活、高可靠性、設(shè)備兼容性及自愈能力強等優(yōu)越性，其使SDH網(wǎng)絡(luò)成為最常用的光纖組網(wǎng)方案[1]。但隨著傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的復雜性不斷增加，為保證業(yè)務(wù)的正常、可靠傳輸，需對光傳輸網(wǎng)絡(luò)進行實時監(jiān)控，以便在光纖鏈路出現(xiàn)故障時能快速實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)自愈。本文提出了一種實現(xiàn)光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的解決方案，可以有效提高SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)的自愈能力，并增強光傳輸網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。

1 ? 光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)原理

SDH傳輸網(wǎng)是一個復雜、龐大的光網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和不同的應用場景，SDH網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣性，包括網(wǎng)孔形、鏈形、星形、樹形和環(huán)形等多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，其中，環(huán)形網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)以成本低、可靠性高及自愈能力強成為當前使用最多的網(wǎng)絡(luò)拓撲形式[2]。環(huán)形網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)具有真正意義上環(huán)網(wǎng)自愈，即當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，光傳輸網(wǎng)絡(luò)能在極短時間內(nèi)（ITU-T建議小于50 ms）從失效狀態(tài)自動恢復所攜帶的以太網(wǎng)、E1、話音等業(yè)務(wù)，其基本原理就是使網(wǎng)絡(luò)具有備用通道，并重新確立通信能力[3]。

本設(shè)計提出的光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)采用的是二纖單向通道保護環(huán)的方式，具有倒換速度快、業(yè)務(wù)流向簡捷明了、便于配置維護等優(yōu)點。二纖單向通道保護環(huán)的結(jié)構(gòu)是采用1+1的保護方式，通常由兩根光纖組成兩個環(huán)，一個為主環(huán)S1;一個為備環(huán)P1。兩環(huán)的業(yè)務(wù)流向必須相反，通道保護環(huán)的保護功能是通過光傳輸設(shè)備支路板的“并發(fā)選收”功能來實現(xiàn)的。如圖1所示，環(huán)網(wǎng)中光傳輸設(shè)備A與光傳輸設(shè)備C互通業(yè)務(wù)，光傳輸設(shè)備A和光傳輸設(shè)備C都將自己要傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)（如以太網(wǎng)、E1、話音等業(yè)務(wù)）“并發(fā)”到環(huán)S1和P1上，在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下，光傳輸設(shè)備A和光傳輸設(shè)備C都選收主環(huán)S1上的業(yè)務(wù)。

當光傳輸設(shè)備B、C之間的兩根光纜同時被切斷時，如圖2所示。光傳輸設(shè)備A和光傳輸設(shè)備C將從備環(huán)P1上選收各自的業(yè)務(wù)，從而在備環(huán)P1上實現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)自愈。當光傳輸設(shè)備B、C之間的兩根光纜恢復正常時，光傳輸設(shè)備A和光傳輸設(shè)備C將選收切回到主環(huán)S1業(yè)務(wù)，恢復為默認傳輸狀態(tài)。

2?光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的實現(xiàn)

2.1? 光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的總體實現(xiàn)方案

光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的總體實現(xiàn)方案框架如圖3所示，設(shè)備采用220 V供電，業(yè)務(wù)板卡的輸入電壓采用+12 V，降低工作電流，提高設(shè)備穩(wěn)定性。設(shè)備可插入4塊板卡，其中，交叉控制與光接口板是核心功能板卡，其余業(yè)務(wù)板卡可根據(jù)需要進行選配，背板數(shù)據(jù)互聯(lián)采用的是2.5 G高速串行總線（以下簡稱“ESSI”），該總線使用廣泛，提供強大的容差能力。設(shè)備支持低階VC12和高階VC4級別的全交叉，4路E1和4路千兆以太網(wǎng)可以配置上任意光接口，設(shè)備的4個光接口可以配置為STM-1/4/16的任意一種速率，增強了使用的靈活性;4個以太網(wǎng)接口進行透明傳輸;4個E1接口為非平衡E1接口，通過L9接插件直接輸出。

設(shè)備的業(yè)務(wù)流程如下：以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進入設(shè)備后，首先，通過內(nèi)部1∶1隔離變壓器;其次，進入內(nèi)部交換機芯片轉(zhuǎn)換成SGMII接口;再次，到以太網(wǎng)映射芯片進行數(shù)據(jù)包的封裝，IP數(shù)據(jù)進行GFP封裝后，映射進行虛級聯(lián)組;最后，轉(zhuǎn)換成背板ESSI總線到交叉控制板，在交叉控制板上進行業(yè)務(wù)的交叉連接，通過配置選擇要上的光接口進行傳輸。

E1業(yè)務(wù)進入設(shè)備后，首先，通過內(nèi)部變壓器，進入線路接口芯片進行數(shù)據(jù)和時鐘的恢復，將HDB3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為NRZ數(shù)據(jù);其次，經(jīng)過E1映射并轉(zhuǎn)換為背板ESSI總線到交叉控制板，在交叉控制板上進行業(yè)務(wù)的交叉連接，通過配置選擇要上的光接口進行傳輸。

2.2? 交叉控制與光接口板實現(xiàn)方案

交叉控制與光接口板原理框架如圖4所示，交叉控制與光接口板主要實現(xiàn)業(yè)務(wù)的配置和管理、光接口的處理、時鐘的分配、業(yè)務(wù)的交叉功能。設(shè)備支持256×256個VC4高階交叉和1 024×1 024個VC12低階交叉;采用龍芯2 K完成業(yè)務(wù)的配置和管理，對外調(diào)試管理接口包括：RS232串口、10 M/100 M自適應以太網(wǎng)接口;時鐘模塊提供設(shè)備時鐘同步的功能。

主要實現(xiàn)了以下幾個功能：（1）實現(xiàn)對設(shè)備各功能板卡的監(jiān)控，定時采集設(shè)備內(nèi)各類工作參數(shù)，包括發(fā)送/接收光功率、以太網(wǎng)鏈路狀態(tài)等;（2）完成對設(shè)備業(yè)務(wù)板卡的配置，通過內(nèi)部互聯(lián)以太網(wǎng)接口完成以太網(wǎng)業(yè)務(wù)板以太網(wǎng)鏈路聚合功能、以太網(wǎng)接口虛網(wǎng)劃分功能、以太網(wǎng)接口帶寬的設(shè)置;（3）完成交叉連接的配置，設(shè)備支持全交叉，實現(xiàn)E1業(yè)務(wù)和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)交叉到任意光接口進行傳輸;（4）完成4路光接口的數(shù)據(jù)時鐘恢復、開銷處理和速率配置等功能;（5）按照既定的通信協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與上位機的通信功能; （6）網(wǎng)絡(luò)方面支持SNMP通信協(xié)議，并實現(xiàn)以下通信參數(shù)可配置：IP地址、通信端口號;（7）完成控制面板指示燈，包括以太網(wǎng)鏈路燈和光接口指示燈的顯示狀態(tài);（8）具備工作參數(shù)掉電保存功能。

2.3? 以太網(wǎng)映射實現(xiàn)方案

以太網(wǎng)映射板原理框架如圖5所示，以太網(wǎng)映射板主要完成4路10/100/1 000 M以太網(wǎng)電口的接入和映射功能，通過管理終端配置可以實現(xiàn)以太網(wǎng)電接口的本地交換、虛網(wǎng)劃分、鏈路聚合功能。以太網(wǎng)業(yè)務(wù)采用GFP封裝協(xié)議，支持VC4（155 M）顆粒映射/解映射。以太網(wǎng)信號進入設(shè)備后，首先，進入以太網(wǎng)物理層芯片，將以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換為SGMII信號接入以太網(wǎng)交換機;其次，通過SGMII接口連接到以太網(wǎng)映射芯片，完成以太網(wǎng)映射功能。

2.4? E1業(yè)務(wù)板實現(xiàn)方案

E1業(yè)務(wù)板原理框架如圖6所示，E1業(yè)務(wù)板主要完成4路E1業(yè)務(wù)的接入，75 Ω非平衡E1進入E1業(yè)務(wù)接口板，經(jīng)過變壓器，在線路接口芯片完成數(shù)據(jù)和時鐘的恢復，再到FPGA中完成E1業(yè)務(wù)的SDH映射/解映射，并經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換后到交叉控制板進行業(yè)務(wù)的交叉連接，反之亦然。

2.5? 電源板實現(xiàn)方案

電源原理框架如圖7所示，設(shè)備采用交流220 V供電。電源板上設(shè)計有電壓/電流監(jiān)測模塊。交流電源允許輸入范圍在198～242 V，標稱頻率50 Hz，電源板輸出電壓為直流? ?+12 V，總輸出功率可達200 W。

3 ? 測試驗證

本設(shè)計按如圖8所示的SDH環(huán)網(wǎng)搭建了測試平臺，被測設(shè)備1和陪測設(shè)備1，2都使用2.5 G光口1組成工作環(huán)（實線表示），使用2.5 G光口? ? ? ? 2組成保護環(huán)（虛線表示）。測試步驟如下：（1）被測設(shè)備1和陪測設(shè)備2的E1-1口都接測試儀，將光口1，2速率設(shè)置為STM-16;（2）被測設(shè)備1配置E1-1雙發(fā)選收到光口1和光口2的第一個VC12，陪測設(shè)備2配置E1-1雙發(fā)選收到光口1和光口2的第一個VC12，陪測設(shè)備1配置光口1和光口2的第一個VC12穿通;（3）斷開工作環(huán)上的任意一根光纖（線路A），發(fā)生保護倒換，E1業(yè)務(wù)切換到保護環(huán)，觀察E1業(yè)務(wù)是否正常;（4）接上線路A，斷開線路B，E1業(yè)務(wù)切換到工作環(huán)，觀察E1業(yè)務(wù)是否正常;（5）將光口速率設(shè)置為STM-1/STM-4，采用以上相同的測試方法驗證（以太網(wǎng)業(yè)務(wù)測試也按此步驟進行）。

測試結(jié)果顯示，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和EI業(yè)務(wù)在斷開工作環(huán)后，業(yè)務(wù)正常倒換到保護環(huán)上。當工作環(huán)恢復正常后，業(yè)務(wù)切換到工作環(huán)上，實現(xiàn)了以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和E1業(yè)務(wù)的光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護，說明光傳輸網(wǎng)絡(luò)利用光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)實現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)自愈功能。測試結(jié)果表明，光傳輸網(wǎng)絡(luò)采用光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)已經(jīng)具備抵御環(huán)網(wǎng)中故障的能力，光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)增強了傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全性，提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性[2-3]。

4結(jié)語

隨著傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)復雜性的增加，網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性顯得越來越重要[4]。本文提出了一種實現(xiàn)光纖鏈路環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)的解決方案，可以有效提高光傳輸網(wǎng)絡(luò)的自愈能力，增強了光傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全性，提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性，對推動SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護具有重要意義。

[參考文獻]

[1]毛謙.SDH技術(shù)的演進與發(fā)展[J].網(wǎng)絡(luò)電信，2002（12）：8-10.

[2]盧上丁.DCC開銷交叉技術(shù)在光傳輸網(wǎng)絡(luò)中的應用[J].光通信技術(shù)，2014（8）：29-31.

[3]劉勝光.SDH的自動保護測試[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2004（11）：68-69.

[4]韋樂平.光同步數(shù)字傳送網(wǎng)[M].北京：人民郵電出版社，1998.

（編輯 何 琳）