OptiX光纖系統(tǒng)自愈環(huán)技術(shù)在空管的一種應(yīng)用

民航中南空管局設(shè)備維修中心 崔仲煒

OptiX 155/622H是華為公司生產(chǎn)的兼容同步數(shù)字體系SDH光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)備，傳輸速度155M或622M分別對應(yīng)SDH標(biāo)準(zhǔn)中的STM-1和STM-4，把信號復(fù)接、碼速調(diào)整、線路傳輸及交換功能相結(jié)合，網(wǎng)管系統(tǒng)功能強(qiáng)大，大量應(yīng)用于城域網(wǎng)、復(fù)雜本地網(wǎng)、干線網(wǎng)項目等。OptiX 155/622H采用多業(yè)務(wù)傳送平臺，可接入SDH、PDH、ATM及以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)，提供豐富的業(yè)務(wù)接口用于多種數(shù)據(jù)的混合傳輸，可配置成環(huán)形、鏈形、樞紐形等多種復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，充分滿足日益復(fù)雜的光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求，提供完備的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)保護(hù)功能。

SDH傳輸網(wǎng)主要有網(wǎng)絡(luò)單元和節(jié)點(diǎn)接口組成，兩者之間通過光纖進(jìn)行連接，因此節(jié)點(diǎn)和光纖間不同的連接方式就組成了不同類型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，其有效性、可靠性、安全性和?jīng)濟(jì)性等方面存在差異。一般而言環(huán)形網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)的相對安全可靠，所以有效辦法是將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過光纖連接組成環(huán)形。環(huán)形網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)可選擇DXC或者ADM，其中ADM的分插復(fù)用功能是構(gòu)成SDH自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)能自動探測傳輸路由狀態(tài)，具備告警及重新恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通信的能力。應(yīng)用該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)在單節(jié)點(diǎn)故障的情況下，能自動恢復(fù)傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而保持整張網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)信息。

1 二纖單向通道保護(hù)環(huán)系統(tǒng)

SDH環(huán)形網(wǎng)根據(jù)傳輸信號的流動方向可分為雙向環(huán)和單向環(huán)，根據(jù)保護(hù)方式可分為通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)，根據(jù)光纖數(shù)可分為二纖網(wǎng)和四纖網(wǎng)。二纖單向通道保護(hù)環(huán)系統(tǒng)線纜架設(shè)簡單、維護(hù)操作便捷，并且業(yè)務(wù)倒換時間短，具有極高的性價比優(yōu)勢，因此在實(shí)際工程中應(yīng)用最為廣泛。

二纖單向通道保護(hù)環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信號的順時針主環(huán)光纖A和用于傳輸信號保護(hù)的逆時針備環(huán)光纖B。這兩個光纖環(huán)上同時傳送數(shù)據(jù)相同但流動方向相反的信號，接收節(jié)點(diǎn)則通過判別主備信號質(zhì)量優(yōu)劣程度，自動選擇從主用A或備用B光纖環(huán)上接收對應(yīng)業(yè)務(wù)信號，形成了主備冗余保護(hù)方式、并發(fā)選收的功能結(jié)構(gòu)。同時節(jié)點(diǎn)是否接收到規(guī)定的通道TU-AIS信號決定了通道保護(hù)環(huán)業(yè)務(wù)信息是否進(jìn)行倒換。

如圖1（a）所示，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)E是數(shù)據(jù)源，節(jié)點(diǎn)H為目的地，則業(yè)務(wù)信號在節(jié)點(diǎn)E同時并行輸入光纖環(huán)A和B。主環(huán)光纖A通過節(jié)點(diǎn)F順時針方向?qū)I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息送至目的節(jié)點(diǎn)H，備環(huán)光纖B將相同信號通過節(jié)點(diǎn)K逆時針方向送至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)H作為保護(hù)信號。節(jié)點(diǎn)H從兩個方向環(huán)路接收信號，比較信號的質(zhì)量選擇其中一路作為主用信號，另外一路作為冗余信號。

圖1 二纖單向通道保護(hù)環(huán)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

如圖1（b）所示，當(dāng)節(jié)點(diǎn)F和節(jié)點(diǎn)H間光環(huán)環(huán)路故障時，節(jié)點(diǎn)E經(jīng)光纖A順時針傳送到節(jié)點(diǎn)H的路徑中斷，節(jié)點(diǎn)H由于從主環(huán)光纖A來的EH信號丟失。此時在節(jié)點(diǎn)E的支路板會收到主環(huán)A上的TU-AIS告警信號，從而倒換開關(guān)自動由光纖環(huán)A切到光纖環(huán)B上，節(jié)點(diǎn)H通過節(jié)點(diǎn)K經(jīng)備環(huán)光纖B接收節(jié)點(diǎn)E的業(yè)務(wù)信號HE，EH和HE信號一致，從而保護(hù)節(jié)點(diǎn)E和H間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)繼續(xù)傳輸不中斷。由于備用環(huán)B上逆時針方向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過EKH的路由傳輸，不受節(jié)點(diǎn)F、H的影響，就這樣完成了光纖環(huán)路的自愈功能。當(dāng)環(huán)路中發(fā)生通道保護(hù)倒換后，節(jié)點(diǎn)支路板將持續(xù)檢測光纖主環(huán)A上業(yè)務(wù)信息的狀態(tài)。此時若光纖故障排除，路由恢復(fù)后，環(huán)路上則持續(xù)一段時間未出現(xiàn)TU‐AIS，發(fā)生切換的環(huán)路節(jié)點(diǎn)支路板將切換回主環(huán)路由，恢復(fù)光纖主環(huán)A的順時針傳輸?shù)哪J(rèn)狀態(tài)。

2 在空管領(lǐng)域的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

伴隨民航空管信息節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)量的增多，光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷擴(kuò)大，一個龐大的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將使通信的可靠性、維護(hù)檢修的便捷性都至關(guān)重要。在空管通信網(wǎng)光纖系統(tǒng)中，根據(jù)地區(qū)、帶寬、安全用途等要求分別組建多個小型自愈環(huán)，并將環(huán)與環(huán)互相互通，組成大網(wǎng)狀環(huán)結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性、冗余度及生存能力。

2.1 一種空管應(yīng)用的方案設(shè)計

中南某地區(qū)的民航空管系統(tǒng)航空業(yè)務(wù)極其繁忙，語音和數(shù)據(jù)傳輸信息量大，在光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)采用同步數(shù)字體系SDH，充分發(fā)揮SDH系統(tǒng)傳輸容量大、技術(shù)成熟、環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自愈能力的優(yōu)勢。以NX機(jī)場航管樓、NX機(jī)場空管局及區(qū)管中心作為三大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接組成主干環(huán)形網(wǎng)，構(gòu)成SDH STM-4傳輸系統(tǒng)，傳輸速率為622Mbit/s。XLG雷達(dá)站、FSH雷達(dá)站、LOG信息臺、DZH雷達(dá)站等其它臺站則與主干環(huán)形網(wǎng)的相關(guān)節(jié)點(diǎn)相連接，它們均為SDH STM-1傳輸系統(tǒng)，傳輸速率為155Mbit/s。整個光纖傳輸組網(wǎng)方式采取環(huán)形網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，形成環(huán)形SDH自愈網(wǎng)保護(hù)，其中主干網(wǎng)環(huán)622M SDH應(yīng)采用二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，而155M SDH則采用的是二纖單向通道保護(hù)環(huán)。

XLG雷達(dá)站的雷達(dá)機(jī)房、發(fā)射機(jī)房、接收機(jī)房與區(qū)域管制中心可配置成四個相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個STM-1環(huán)形自愈網(wǎng)，路由是區(qū)域管制中心←→XLG接收機(jī)房←→XLG雷達(dá)機(jī)房←→LOG信息臺機(jī)房←→區(qū)域管制中心，將STM-1環(huán)形自愈網(wǎng)通過區(qū)域管制中心節(jié)點(diǎn)與主干STM-4環(huán)形網(wǎng)互相連通，相同F(xiàn)SH雷達(dá)站的雷達(dá)機(jī)房、對空臺、DZH雷達(dá)站為節(jié)點(diǎn)也構(gòu)成一個STM-1環(huán)形網(wǎng)。STM-1環(huán)形網(wǎng)與主干STM-4環(huán)形網(wǎng)互相連通組成網(wǎng)狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就可以大大地提高SDH光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性與生存能力，自愈環(huán)任意一個環(huán)上的任何一節(jié)點(diǎn)失效，網(wǎng)絡(luò)就能在極短的時間內(nèi)從失效故障中自動恢復(fù)通信能力而不至于通信中斷。XLG雷達(dá)站的STM-1環(huán)形自愈網(wǎng)將其四個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置成分插復(fù)用器（ADM），采用二纖單向通道保護(hù)環(huán)1+1保護(hù)方式，主備光纖環(huán)連通所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，工作信號和保護(hù)信號分別在兩個環(huán)路中沿順時針和逆時針方向進(jìn)行傳輸。

2.2 單站調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試

當(dāng)OptiX 155/622H設(shè)備硬件安裝結(jié)束后，需要進(jìn)行根據(jù)設(shè)備手冊進(jìn)行單站調(diào)試和系統(tǒng)整體調(diào)試。涉及的主要測試項目包括：單站硬件設(shè)備檢查、機(jī)柜加電測試、子架板塊加電測試、單站掉電測試、軟件版本檢查、光電接口技術(shù)指標(biāo)測試、所有電口通斷100%無誤測試、尾纖布放100%無誤測試、保護(hù)倒換電口保護(hù)單元總線測試、主備板倒換測試、單站總線告警性能監(jiān)測、網(wǎng)元數(shù)據(jù)庫的備份、嵌入式控制通導(dǎo)的調(diào)試。其中主備板倒換測試在網(wǎng)管上進(jìn)行，兩塊主控板的倒換操作時間要求至少間隔3min。

單站調(diào)試結(jié)束后需要對系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試，主要項目包括：網(wǎng)管軟件創(chuàng)建網(wǎng)元用戶、創(chuàng)建保護(hù)子網(wǎng)、創(chuàng)建SDH/PDH業(yè)務(wù)、性能參數(shù)設(shè)置等；全網(wǎng)光纖環(huán)路連接測試；ECC路由測試；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)測試；業(yè)務(wù)通道數(shù)據(jù)測試；自愈環(huán)保護(hù)倒換測試；時鐘保護(hù)倒換和電話測試；全網(wǎng)誤碼率測試；網(wǎng)管功能驗證測試；實(shí)際配置業(yè)務(wù)測試；安全管理與軟件加載。其中自愈環(huán)保護(hù)倒換測試需要進(jìn)行插拔環(huán)路光纖倒換測試，檢查倒換后是否有異常告警上報，倒換后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息是否正常，優(yōu)收并發(fā)工作方式的檢查，支路的內(nèi)環(huán)回、外環(huán)回時各通道保護(hù)功能是否正常。網(wǎng)元ID用來區(qū)分不同網(wǎng)元設(shè)備的標(biāo)志，同一網(wǎng)絡(luò)中不允許有相同的網(wǎng)元ID。

結(jié)束語：OptiX 155/622H設(shè)備能提供豐富業(yè)務(wù)接口，作為傳輸實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的自愈環(huán)形結(jié)構(gòu)應(yīng)用，又可通過承載2M PCM、ATM、IP、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)為用戶提供可靠的高速接入方案，具備多個不同速率，具有強(qiáng)大交叉連接容量。SDH光纖自愈環(huán)技術(shù)可增加網(wǎng)絡(luò)的靈活性和資源的利用率，提高業(yè)務(wù)傳送的可靠性、安全性、抗故障保障力。由于民航空管領(lǐng)域業(yè)務(wù)的特殊性，應(yīng)用的傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)需要容量高、速率快、安全可靠性強(qiáng)。業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中任何一個節(jié)點(diǎn)的故障都會引起大量實(shí)時數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，從而危及空管安全運(yùn)行。SDH傳輸系統(tǒng)采用自愈環(huán)保護(hù)技術(shù)，使整個傳輸網(wǎng)具有自動應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)故障的能力，可提高空管領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的生存能力和可靠性，保證民航運(yùn)行安全高效。