二纤通道保护环自愈分析

张 现，何 研

（中国人民解放军63887 部队，河南 洛阳 471000）

0 引 言

光传输网络是由多个网元节点通过光纤按照一定的网络拓扑结构相互连接组合而成的网络[1]。作为现代通信重要的基础承载网，光传输网络搭载业务多、颗粒大，一旦发生故障导致通信中断，就会对搭载的业务造成严重影响。因此，光传输网络必须具备一定的容灾能力和较强的网络生存性。合理的网络拓扑结构可以很好地提升网络生存能力。开局的网络拓扑设计对后期的运维尤为重要，环形网络拓扑结构不仅具有丰富的网络保护机制，而且实际操作性强、成本低，使环上业务具备较强的生存性，在光传输网络中得到广泛应用。

文章主要分析环形光网络中常用的2种保护方法，即通道保护和复用段保护。其中，通道保护以二纤通道保护环最为常见。通过分析二纤双向通道保护环和二纤单向通道保护环的原理，研究光纤路由中断后实现自愈的过程，对比分析2 种保护方法的应用。

1 二纤双向通道保护环

网络保护机制的实现基础是必须具有保护通道。二纤双向通道保护环的网络结构包括4 个网元节点，2 根光纤一收一发各成一环且方向相反，如图1 所示。

图1 二纤双向通道保护环网结构

1.1 正常业务流向

二纤双向通道保护环的运行机制是双发选收。以网元节点A和C之间的业务流向为例，正常情况下，二纤双向通道保护环的工作方式如图2 所示。

图2 节点A 和C 之间的正常业务流向

当A 向C 发送业务信号时，在节点A 处，将业务信号进行双向发送至节点C，分别由工作通道S1和保护通道P1携带。由工作通道S1携带的业务信号经过节点B 到达节点C，由保护通道P1携带的业务信号经过节点D 到达节点C。在节点C 处，选择接收工作通道S1的业务信号作为主用信号落地。

当C 向A 发送业务信号时，在节点C 处，将业务信号进行双向发送至节点A，分别由工作通道S2和保护通道P2携带。由工作通道S2携带的业务信号经过节点B 到达节点A，由保护通道P2携带的业务信号经过节点D 到达节点A。在节点A 处，选择接收工作通道S2的业务信号作为主用信号落地。

1.2 故障后业务流向

以网元节点A 和C 之间的业务流向为例，在光纤线路故障时，二纤双向通道保护环的工作方式如图3 所示。

图3 故障后的业务流向

当A 向C 发送业务信号时，在节点A 处，将业务信号进行双向发送至节点C，分别由工作通道S1和保护通道P1携带。由工作通道S1携带的业务信号受线路故障影响，无法到达节点C；由保护通道P1携带的业务信号经过节点D 到达节点C。节点C 按通道优选准则，倒换开关由工作通道S1转向保护通道P1，选择接收保护通道P1的业务信号作为主用信号落地。

当C 向A 发送业务信号时，在节点C 处，将业务信号进行双向发送至节点A，分别由工作通道S2和保护通道P2携带。由工作通道S2携带的业务信号受线路故障影响，无法到达节点A；由保护通道P2携带的业务信号经过节点D 到达节点A。节点A 按照通道优选准则，倒换开关由工作通道S2转向保护通道P2，选择接收保护通道P2的业务信号作为主用信号落地。

在节点A 和C 之间经工作通道传输的业务信号中断后，接收端通过对比工作通道和保护通道接收信号的优劣进行择优选收，将倒换开关由工作通道转向保护通道。因为工作通道和保护通道上发送的业务一模一样，所以业务保护是“1+1”的，使A↔C 之间的双向业务保持稳定，不会中断[2]。

2 二纤单向通道保护环

二纤单向通道保护环还是由4 个网元节点组成的环形网络结构，2 根光纤一收一发各成一环，方向相反，如图5 所示。顺时针为工作通道S1，逆时针为保护通道P1，即P1保护S1。

2.1 正常业务流向

二纤单向通道保护环的运行机制同样是双发选收。以网元节点A 和C 之间的业务流向为例，正常情况下，二纤单向通道保护环的工作方式如图4所示。

图4 节点A 和C 之间的正常业务流向

当A 向C 发送业务信号时，在节点A 处，将业务信号进行双向发送至节点C，分别由工作通道S1和保护通道P1携带；由工作通道S1携带的业务信号经过节点B 到达节点C，由保护通道P1携带的业务信号经过节点D 到达节点C。到达节点C 后，选择接收工作通道S1的业务信号作为主用信号落地。

当C 向A 发送业务信号时，在节点C 处，将业务信号进行双向发送至节点A，分别由工作通道S1和保护通道P1携带。由工作通道S1携带的业务信号经过节点D 到达节点A，由保护通道P1携带的业务信号经过节点B 到达节点A。到达节点A 后，选择接收工作通道S1的业务信号作为主用信号落地。

2.2 故障后业务流向

以网元节点A 和C 之间的业务流向来分析，在光纤线路故障时，二纤单向通道保护环的工作方式如图5 所示。

图5 倒换后的业务流向

当A 向C 发送业务信号时，在节点A 处，将业务信号进行双向发送至节点C，分别由工作通道S1和保护通道P1携带。由工作通道S1携带的业务信号受线路故障影响，无法到达节点C；由保护通道P1携带的业务信号经过节点D 到达节点C。节点C 按通道优选准则，倒换开关由工作通道S1转向保护通道P1，选择接收保护通道P1的业务信号作为主用信号落地。

当C 向A 发送业务信号时，在节点C 处，将业务信号进行双向发送至节点A，分别由工作通道S1和保护通道P1携带。由工作通道S1携带的业务信号未受线路故障影响，经过节点D 到达节点A；由保护通道P1携带的业务信号受线路故障影响，无法到达节点A。节点A 按通道优选准则，正常选择接收工作通道S1的业务信号落地。

节点B 和C 之间的传输通道中断后，节点C 的接收端进行单端倒换，将倒换开关由工作通道转向保护通道，使节点A 和C 之间的双向业务保持稳定，不会中断。

3 保护环对比

3.1 相同点

2 种保护环的光纤连接方式相同，当线路故障时，接收端检测到支路告警指示信号（TU-AIS）等告警信号，随即进行保护倒换。同环上的网元间业务分布和节点数无关，时隙利用率低，但倒换时间短（中兴传输设备倒换速度小于15 ms）[3]。业务配置简洁明了、便于维护，适用于业务量比较集中的网络结构，如星型网络拓扑和一般县局之间的通信网络[4]。

此外，这2 种保护环都需要定期进行倒换测试，确保主备通道状态正常。如果发现主用通道断纤，且备用通道状态异常，倒换肯定不成功，会造成用户业务中断[5]。测试周期根据实际情况制定，一般结合换季维护保养进行，每季度一次。测试时段定在业务量低峰区间，多在凌晨时段，避免倒换异常而大面积影响业务正常运行。此外，还需要日常核查对交叉板、线路板、支路板的状态，确保备用通道无异常告警和误码越限，对保护通道的业务配置、倒换状态进行检查，确保未设置强制工作状态或保护闭锁。

3.2 不同点

在业务流向方面，二纤双向通道保护环的业务流向是相同路由，即收和发业务方向相反，经过的节点相同。默认选择最短路径，通常是环形网络拓扑结构相隔节点数少的一侧。二纤单向通道保护环的业务流向是分离路由，即收和发业务流向相同，经过的节点不同。

在保护倒换方面，二纤双向通道保护环的保护倒换是双端倒换，源宿节点均发生倒换。二纤单向通道保护环的保护倒换是单端倒换，仅工作通道信号接收受影响的节点发生倒换。

在复杂程度方面，二纤双向通道保护环的系统复杂程度稍高一点，而二纤单向通道保护环的系统复杂程度较低。

4 结 论

文章以4 个网元节点构成的二纤双向环网为例，在相同网络结构的基础上详细分析了二纤双向通道保护环和二纤单向通道保护环的工作机制与保护倒换过程，并分析了这2 种保护方法的特点。通过对比分析，发现二纤双向通道保护环的复杂度稍高，而二纤单向通道保护环的复杂度较低，在实际应用中需要根据具体的网络需求和资源状况进行选择。