光纖傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化方案

原恩育，李林燕

（63887部隊(duì)，河南 洛陽(yáng) 471000）

光纖傳輸網(wǎng)是通信網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)合理可靠的光纖傳輸網(wǎng)，充分發(fā)揮光纖傳輸網(wǎng)在資源優(yōu)化配置、通信業(yè)務(wù)傳輸中的作用，對(duì)各項(xiàng)工作的有序開(kāi)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，光纖傳輸網(wǎng)主要以WDM（Wavelength Division Multiplexing）和 SDH（Synchronous Digital Hierarchy）光傳輸網(wǎng)作為構(gòu)成通信傳輸?shù)幕A(chǔ)支撐平臺(tái)，在保障通信不間斷以及其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等方面發(fā)揮著重要的作用。

為滿足通信業(yè)務(wù)發(fā)展需求，對(duì)光纖通信傳輸網(wǎng)建設(shè)發(fā)展中出現(xiàn)的路由重合、鏈形網(wǎng)絡(luò)故障、資源緊張、線路損耗過(guò)大等問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的分析，并提出了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，使光纖通信傳輸網(wǎng)在系統(tǒng)容量、可靠性、傳輸時(shí)延、資源合理利用等方面得到很大改善。

1 光纖通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀

1.1 光纖通信傳輸網(wǎng)面臨的安全隱患

以目前最為常用的環(huán)形光纖通信傳輸網(wǎng)為例，網(wǎng)絡(luò)面臨的安全隱患主要有以下3個(gè)方面，即光纜網(wǎng)兩線故障導(dǎo)致全網(wǎng)阻斷、線路損耗過(guò)大導(dǎo)致業(yè)務(wù)阻斷、光纜路由復(fù)雜導(dǎo)致光纜線路阻斷。

光纜網(wǎng)兩線故障導(dǎo)致全網(wǎng)阻斷是指當(dāng)光纖通信傳輸網(wǎng)光纜網(wǎng)采用環(huán)形組網(wǎng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)多采用二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)。此時(shí)從邏輯上可將光纜線路分為東線和西線，一般情況下，當(dāng)西線或東線單邊發(fā)生線路阻斷時(shí)，業(yè)務(wù)發(fā)生保護(hù)倒換，能夠保證通信業(yè)務(wù)不中斷正常運(yùn)行；但當(dāng)東西兩線同時(shí)發(fā)生光纜線路阻斷時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致相鄰機(jī)房之間的業(yè)務(wù)全部阻斷。

線路損耗過(guò)大導(dǎo)致業(yè)務(wù)阻斷是由于光纜線路相鄰機(jī)房之間距離過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致線路全程損耗過(guò)大造成的業(yè)務(wù)中斷。一般光纖傳輸網(wǎng)兩機(jī)房之間距離都相對(duì)較遠(yuǎn)，光纜線路過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致線路因自然災(zāi)害、人為破壞、傳輸質(zhì)量劣化等造成的傳輸損耗增加，當(dāng)線路全程損耗達(dá)到光端機(jī)接收光信號(hào)的下門限時(shí)，將觸發(fā)告警，業(yè)務(wù)發(fā)生倒換。在實(shí)際過(guò)程中，部分業(yè)務(wù)會(huì)因設(shè)備保護(hù)倒換瞬斷，而有些設(shè)備則會(huì)因業(yè)務(wù)路由倒換而無(wú)法正常運(yùn)行。

光纜路由復(fù)雜導(dǎo)致光纜線路阻斷是指在光纜線路建設(shè)中由于城市建設(shè)、公路擴(kuò)建、農(nóng)村改造等原因造成光纜線路路由附近不安全因素增加，對(duì)光纜線路安全帶來(lái)的隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年以來(lái)，因施工直接或間接導(dǎo)致的阻斷搶修和改造割接共197次，占總阻斷數(shù)量的49.6%。光纜網(wǎng)阻斷原因統(tǒng)計(jì)如圖1所示。

圖1 光纜網(wǎng)阻斷原因統(tǒng)計(jì)圖

1.2 光纖通信傳輸網(wǎng)光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題分析

從常見(jiàn)的光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，光纜網(wǎng)的結(jié)構(gòu)矛盾主要為以下3個(gè)方面：①光纜網(wǎng)進(jìn)出局業(yè)務(wù)路由重合的問(wèn)題。光纜網(wǎng)進(jìn)出局光纜在同一路由上，加大了業(yè)務(wù)全阻的風(fēng)險(xiǎn)，使網(wǎng)絡(luò)保護(hù)失去了實(shí)際意義。如將光纜網(wǎng)資源進(jìn)行重新規(guī)劃，將進(jìn)出局同一路由改為不同路由可大大降低光纜進(jìn)出局相同路由造成的業(yè)務(wù)全阻風(fēng)險(xiǎn)。②光纖資源利用不合理的問(wèn)題?？筛鶕?jù)業(yè)務(wù)配置情況將部分占用光纖資源的離散業(yè)務(wù)納入傳輸網(wǎng)絡(luò)中，釋放光纖資源。結(jié)合光纖傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)配置實(shí)際情況，將部分需要經(jīng)過(guò)機(jī)房跳轉(zhuǎn)的業(yè)務(wù)改為光纖直達(dá)，可有效減少跳纖帶來(lái)的線路傳輸損耗，縮短傳輸距離，降低故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。③增加光纖接入資源過(guò)少的問(wèn)題。針對(duì)部分機(jī)房的光纜纖芯資源緊缺的實(shí)際情況，擴(kuò)容光纜網(wǎng)中瓶頸地段的纖芯容量是非常有必要的。特別是當(dāng)中心網(wǎng)管機(jī)房作為各業(yè)務(wù)及核心設(shè)備的所在地，如通達(dá)其他站點(diǎn)的纖芯資源過(guò)少時(shí)，必然導(dǎo)致所有業(yè)務(wù)全部集中在單條光纜中傳輸，增加了通信業(yè)務(wù)的安全隱患。當(dāng)單條光纜線路上纖芯占用率過(guò)高，附加業(yè)務(wù)越多時(shí)，光纜阻斷后造成的業(yè)務(wù)影響面就越大。

對(duì)于上述3個(gè)問(wèn)題，提出了針對(duì)解決方案。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，將進(jìn)出局為同一物理路由的光纜調(diào)整至不同的物理路由上；擴(kuò)容瓶頸段光纜資源，增加中心網(wǎng)管機(jī)房的光纖容量；整合業(yè)務(wù)資源，減少光纜線路中光纖資源利用率，提高光纜網(wǎng)的可靠性，降低光纜阻斷后帶來(lái)的業(yè)務(wù)大面積阻斷的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 光纖通信傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

目前光纖傳輸網(wǎng)主要根據(jù)傳輸設(shè)備及傳輸容量進(jìn)行組網(wǎng)，常見(jiàn)的光纖通信傳輸網(wǎng)一般包括核心骨干層、匯聚層和接入層。核心骨干層通常以擁有較大業(yè)務(wù)交叉處理能力的WDM或SDH組成，匯聚層以擁有較大交叉處理能力的SDH設(shè)備組網(wǎng)，接入層多采取較小交叉能力設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。以文獻(xiàn)中介紹的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行分析，目前常用的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要以WDM或SDH環(huán)作為骨干網(wǎng)，以SDH設(shè)備組建匯聚層網(wǎng)絡(luò)和接入層網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)形式總體采用環(huán)帶鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但在實(shí)際光纜路由中的業(yè)務(wù)配置上卻并非如此，某公司的骨干層WDM業(yè)務(wù)與匯聚層SDH業(yè)務(wù)均在同一光纜中的不同纖芯上，并未在物理上完全分離。這就導(dǎo)致了一旦光纜阻斷，單條光纜上承載的所有業(yè)務(wù)都將全部阻斷[1]。不僅如此，在實(shí)際的光纜網(wǎng)中如果阻斷點(diǎn)位于進(jìn)出局光纜為同纜同路由地段的光纜處時(shí)，更會(huì)導(dǎo)致單站業(yè)務(wù)全部阻斷。對(duì)光纜線路阻斷的故障原因進(jìn)行分析，一般情況下當(dāng)發(fā)生機(jī)械損傷造成的光纜線路阻斷時(shí)，同一路由上的光纜都很難幸免。所以進(jìn)出局同一光纜同一物理路由很大程度上增加了業(yè)務(wù)全部阻斷的風(fēng)險(xiǎn)，使網(wǎng)絡(luò)層面的保護(hù)失去了意義。

1.4 光纖通信傳輸網(wǎng)光纖資源利用問(wèn)題分析

從目前市場(chǎng)通信應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，光纖傳輸網(wǎng)除用于WDM、SDH等骨干通信傳輸業(yè)務(wù)以外，還承載著其他零散通信業(yè)務(wù)，光纜網(wǎng)作為有線通信業(yè)務(wù)主要傳輸通道，其光纖資源利用效率顯得尤為重要。

圖2為一個(gè)典型的城域光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。因分布建設(shè)，現(xiàn)普遍存在網(wǎng)絡(luò)普遍存在分層建設(shè)不清晰，匯聚層光纜與主干層光纜混用現(xiàn)象，更有匯聚層與末端接入層混用光纜的現(xiàn)象存在。除此之外，網(wǎng)絡(luò)中無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)較多，這些接入點(diǎn)的通信業(yè)務(wù)接入主要是通過(guò)光纜線路上的備用空余纖芯，將業(yè)務(wù)調(diào)至節(jié)點(diǎn)機(jī)房，通過(guò)機(jī)房分發(fā)業(yè)務(wù)從而完成通信業(yè)務(wù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，容易造成光纜線路上纖芯資源利用不合理，通信業(yè)務(wù)阻斷風(fēng)險(xiǎn)加大的情況。各地光纖接入點(diǎn)采用鏈狀網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，業(yè)務(wù)從匯聚點(diǎn)逐級(jí)分發(fā)，致使匯聚點(diǎn)一旦出現(xiàn)故障，其他下掛點(diǎn)的業(yè)務(wù)也全部阻斷。而有些村鎮(zhèn)片區(qū)則因業(yè)務(wù)保障過(guò)于密集，容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。光纖通信傳輸光纜網(wǎng)在業(yè)務(wù)保障方面缺乏合理分配，光纖接入資源以及節(jié)點(diǎn)過(guò)少導(dǎo)致通信保障難度增加，依靠核心節(jié)點(diǎn)下放業(yè)務(wù)的方式保障又加大了業(yè)務(wù)阻斷的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 典型城域網(wǎng)光纜結(jié)構(gòu)示意圖

2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

根據(jù)上述分析，光纖通信傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案主要從以下3個(gè)方面入手，即光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和光纖接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2.1 光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重點(diǎn)是解決光纜線路的安全問(wèn)題，重點(diǎn)考慮從物理上將WDM業(yè)務(wù)和SDH業(yè)務(wù)完全分離，相互獨(dú)立組網(wǎng)。將原有同路由光纜線路進(jìn)行重新規(guī)劃，解決同纜同路由或不同纜同路由帶來(lái)的全阻風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。規(guī)劃光纖資源，可將光纜中同方向的離散業(yè)務(wù)納入SDH傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一管理，釋放光纖資源的同時(shí)提升離散業(yè)務(wù)運(yùn)行的可靠性。

2.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，加強(qiáng)核心骨干層的建設(shè)也是非常必要的，根據(jù)核心骨干網(wǎng)承載較大顆粒業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)解決網(wǎng)絡(luò)可靠性的問(wèn)題。考慮光纜線路的實(shí)際情況，首先應(yīng)解決因光纜線路過(guò)長(zhǎng)，累計(jì)損耗過(guò)大導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不穩(wěn)定問(wèn)題，可通過(guò)在合適位置增加波分設(shè)備，將WDM網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備站點(diǎn)之間的距離調(diào)整至合理距離，可避免很多業(yè)務(wù)告警，使網(wǎng)絡(luò)更為可靠?？紤]WDM網(wǎng)的業(yè)務(wù)主要是以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為主，業(yè)務(wù)顆粒較大，組網(wǎng)可以參考業(yè)務(wù)的具體資源分配進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)整[2]，如將相同站點(diǎn)的SDH業(yè)務(wù)納入WDM網(wǎng)中作為獨(dú)立業(yè)務(wù)進(jìn)行傳輸也是可以參考的方案之一。

從網(wǎng)絡(luò)安全考慮，將WDM和SDH分別以不同路由、不同光纜進(jìn)行組網(wǎng)，可從物理層面全面提升網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性能，結(jié)構(gòu)上也更為合理。此組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)更加安全，不會(huì)發(fā)生一個(gè)方向光纜阻斷后直接影響業(yè)務(wù)的情況，但缺點(diǎn)是前期建設(shè)成本較高，投資較大。

考慮SDH網(wǎng)中的業(yè)務(wù)主要是以地方政府、黨政機(jī)關(guān)、公司企業(yè)等單位的程控電話和2M業(yè)務(wù)等小顆粒業(yè)務(wù)為主，配置上業(yè)務(wù)量較小，但接入點(diǎn)較多，重要程度相對(duì)較高。基于此應(yīng)當(dāng)整合調(diào)配SDH業(yè)務(wù)資源，根據(jù)光纜路由及纖芯資源分布情況對(duì)SDH傳輸網(wǎng)進(jìn)行重新調(diào)配，著重提升網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性[3]。可以采用區(qū)域相切環(huán)組網(wǎng)的方式，將重要節(jié)點(diǎn)納入到網(wǎng)絡(luò)中較為合理。

基于以上情況，結(jié)合光纜線路實(shí)際路由走向及重要業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)整規(guī)劃SDH傳輸網(wǎng)，將現(xiàn)有的環(huán)帶鏈的組網(wǎng)方式調(diào)整為相切環(huán)的組網(wǎng)方式較為可行。可有效提升各網(wǎng)元之間通信業(yè)務(wù)的可靠性，增強(qiáng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)配置的合理性[4]。

2.3 接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

2．3．1 優(yōu)化光纜線路資源

整合利用光纜線路資源，增加光纖接入單元建設(shè)，通過(guò)光纜線路就近接入加新建光纜的方式，將光纜網(wǎng)延伸至每個(gè)無(wú)源光接入點(diǎn)。光纜纖芯可通達(dá)光纜路由上相鄰2個(gè)站點(diǎn)，當(dāng)通信光纜阻斷時(shí)，通過(guò)倒換纖芯，可以將業(yè)務(wù)快速?gòu)膫溆谜军c(diǎn)上下放，大大縮短光纜阻斷時(shí)通信業(yè)務(wù)的阻斷時(shí)間，快速恢復(fù)通信。

2．3．2 優(yōu)化光纖接入網(wǎng)資源配置結(jié)構(gòu)

光纖接入網(wǎng)是立足于節(jié)點(diǎn)分散的特點(diǎn)建立的，優(yōu)化光纖接入網(wǎng)光纜線路資源，可以更大限度地分配光纖接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源。一般情況下，接入業(yè)務(wù)主要采取區(qū)域接入的方式，而非采取分散接入方式，導(dǎo)致部分機(jī)房網(wǎng)絡(luò)資源利用率過(guò)高，業(yè)務(wù)承載壓力過(guò)大，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常出現(xiàn)飽和擁塞狀態(tài)，而有些機(jī)房則有較大空閑網(wǎng)絡(luò)資源，帶寬利用率較低，網(wǎng)絡(luò)資源分配并不合理?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化光纖接入網(wǎng)網(wǎng)資源結(jié)構(gòu)，建立光纜網(wǎng)就近光纖接入單元，最大限度地整合調(diào)配資源，做到均勻合理分配，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更安全順暢。

2．3．3 優(yōu)化光纖接入網(wǎng)纖芯資源利用率

光纜纖芯資源利用率FE的計(jì)算公式為：

式（1）中：n為光纜段數(shù)[5]；UF為各段光纜中使用的纖芯數(shù)；L為各段光纜的距離；AF為各段光纜的總芯數(shù)。

優(yōu)化光纖接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)從纖芯資源利用率入手，通過(guò)合理規(guī)劃光纜纖芯的占用比例，考察光纜纖芯的使用情況和冗余程度。同時(shí)光纜纖芯使用率還應(yīng)充分考慮各段光纜的長(zhǎng)度，不同長(zhǎng)度光纜的光纖芯數(shù)的剩余量對(duì)網(wǎng)絡(luò)而言是有不同意義的，因此該指標(biāo)應(yīng)該與光纜的距離相關(guān)聯(lián)。

從光纖接入網(wǎng)纖芯資源利用情況來(lái)看，一般組網(wǎng)中核心匯聚層光纜平均纖芯利用率為20%左右，接入層光纜平均纖芯利用率為25%左右。其中60%以上的接入層光纜段落纖芯利用率小于30%，有將近5%的接入層光纜段落的纖芯利用率大于70%，且有11個(gè)光纜段落纖芯已經(jīng)全部用完，17個(gè)段落的纖芯利用率超過(guò)50%，部分段落纖芯利用率偏高，缺乏有效的管理。

由此可見(jiàn)，優(yōu)化光纖接入網(wǎng)纖芯資源利用率，是統(tǒng)籌纖芯資源、節(jié)省建設(shè)成本、提升通信業(yè)務(wù)保障能力的重要手段，對(duì)業(yè)務(wù)開(kāi)通、及時(shí)通信提供了強(qiáng)有力的支撐，同時(shí)也可有效解決網(wǎng)絡(luò)資源擁塞等問(wèn)題，對(duì)緩解網(wǎng)絡(luò)壓力、提升通信能力起到了重要的作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

光纖傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化方案是立足目前常見(jiàn)的光纖通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀，結(jié)合光纜網(wǎng)、傳輸網(wǎng)及光纖接入網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行的思考研究，是有效解決當(dāng)前光纖通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)存問(wèn)題的主要手段。該方案不僅可以解決光纖通信傳輸網(wǎng)光纜網(wǎng)路由重合以及線路全程損耗過(guò)大等問(wèn)題，也對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析規(guī)劃，提出了更加安全合理的組網(wǎng)方案。還結(jié)合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)遇到的問(wèn)題，對(duì)光纖接入組網(wǎng)進(jìn)行了分析，提出了有效解決網(wǎng)絡(luò)擁塞、業(yè)務(wù)阻斷、接入復(fù)雜等重要問(wèn)題的解決方案，使光纜網(wǎng)資源利用更加合理，有效提升了光纖通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全性能。