李显忠１ 刘 钊２ 柳景坤２
（１武汉大学通信服务中心 ２武汉大学电气工程学院 湖北 武汉 ４３００７２）
摘 要：光纤通信的畅通关系到各运营商的业务的稳定可靠运行，并且对各行业经济利益影响巨大，对光纤通信进行保护是目前常用的手段。文章研究了光纤自动切换保护技术中单纤双向保护的技术要领，以实际工程为依据，说明了利用现有光缆提高纤芯利用率对通信运营商网络建设具有重要意义。
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关键词 ：光路保护；单纤双向；自动切换
中图分类号：TP277 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．06．０40
０ 引言
随着通信技术的快速发展， 应用也越来越广泛，用户对通信质量的要求也不断提高。然而越来越多的通信业务集中到相对较少的线路与节点上，出现光纤断裂或者劣化的情况就会造成严重的后果。目前广泛应用在系统保护方面的是光纤自动切换保护系统，但它的备用路由必须由两根闲置光纤或新建光缆构成，否则无法进行光保护。
随着目前城市化进程逐步加快，人口密度大、交通道路拥挤，虽然近几年大量建设了光缆线路，光纤资源仍满足不了城乡建设的需要，进而出现管理困难、资源浪费、效率低下等情况。在网络的建设过程中，纤芯不足是经常遇到的问题，利用现有光缆纤芯，提高利用率是非常有效的技术手段。单纤双向ＯＬＰ保护系统只需要一根光纤作为主用路由，一根光纤作为备用路由，可以节省２芯光纤资源，并且实现光保护作用。结合光功率补偿元件和色散补偿元件可让传输距离不受短距光板的距离限制或者纤芯质量的影响。本文主要介绍这种单纤双向自动切换保护系统。
１ 单纤双向ＯＬＰ工作原理
单纤双向光传输利用发射与接收光的波长不同来实现。参照图１在单纤双向ＯＬＰ系统中，位于两端的光终端设备配对使用。为保障能够完成单纤双向传输，通常采用ＯＥＯ波长转换模块， 将光终端设备光波长进行转换， 现阶段采用波长多为１ ３１０ｎｍ和１ ５５０ｎｍ，故将一端的发射波长转换成１ ５５０ｎｍ而接收波长转换为１ ３１０ｎｍ，与此对应另一端转换为１ ３１０ｎｍ发送１ ５５０ｎｍ接收，通过波分复用器将发送和接收复用到同一根光纤中。ＷＥＳＴ端采用５０：５０光分路器对光信号进行分离，使光信号在主路由和备路由并行传输。在ＥＡＳＴ端采用１Ｘ２光选择开关对主路由和备路由的光信号进行选择接收。当主路由断裂或劣化不满足通信条件时，光选择开关自动选择从备路由接收光信号，确保业务不出现中断。在单纤双向传输系统中，由于ＥＡＳＴ端发射和传输采用的是同一条路由，故此时其发射信号也切换至备路由。
２ 单纤双向ＯＬＰ优势分析
现行的双纤双向ＯＬＰ保护方式通常有１＋１和１：１方式但只有在有多余光纤做备用路由是才能进行光保护，而本文所讲系统只需有一对光纤的情况下就可以实现光信号的传输和保护，提高了链路的稳定性，节省了一半的光纤，从而大大降低了敷设线路的成本，同时又避免了新建线路所需要时间，使维护更加方便快捷，组网更加灵活（见图２、图3、图４）。
在单纤双向ＯＬＰ的光终端设备中内置了波长转换设备，在图２中看到终端设备的发射接收与ＯＬＰ设备的链接依然是由ＴＸ、ＲＸ两条纤组成，在ＯＬＰ保护设备内部， 将不同波长的光信号汇集在一根光纤上。通过与图３、图４的对比可以看出，最明显的区别就是它节省纤芯资源，使系统更加具有经济实用型、安全可靠性、前沿推广性，更加符合低能耗好效率的理念，因而更加适合现代经济社会通信的发展的需求。同时单纤双向ＯＬＰ系统与双纤双向ＯＬＰ系统在结构上的差别并不大，功能差距也不大，两者都能出色地完成需要的保护任务。
单纤双向系统在结构上同双纤双系统， 主要分为设备硬件和网管软件两个部分，硬件部分主要完成光功率监测自动切换的保护任务，网管软件部分完成对设备远程操作与监视的任务，具体组成与功能见表1。
单纤双向自动切换保护系统通过ＯＥＯ模块转换的同时可进行光功率的补偿，例如当与短距离光板发光只有－８ｄＢ时，通过该设备在转换后把光功率补偿至－２ｄＢ，这样一来， 短距光板的距离限制对传输距离的影响就很小，同时纤芯质量的影响也降低至很低的水平。
双纤双向系统中，在距离很长， 光损较大的线路上通常会加设光放大器设备，由于发射和接收在两根光纤上，需要在这两根光纤上均加设放大器；在转换成现有的单纤双向系统后只需要在一根光纤上加设放大器，从而大大减少了光放设备的投入。
除上述明显优势以外， 它还具备ＯＬＰ系统的优势，通过光纤自动切换保护系统将传统的业务中断式抢险维护转变为现有的不中断业务的维护方式；控制方式多样，可以通过手动、自动以及网管方式进行控制；可以根据不同的应用场景，节约ＳＤＨ、ＰＴＮ、ＰＯＮ网络端口资源，减少送网的投资。
３ 单纤双向ＯＬＰ在四川某地的应用
四川某地运营商要在ＡＢ机房之间架设ＯＬＰ光纤保护系统，由于光纤资源紧张，采用单纤双向保护系统。由于机房Ａ与机房Ｂ之间只有一条光纤通路，故需借由机房Ｃ来实现备路由通路。在加入ＯＬＰ系统后，要根据实际情况加入固定衰减器，以调整收光功率；由于备路由较长，同时补偿在引入单纤双向ＯＬＰ的损耗，可以在接收端加入ＥＤＦＡ并且在ＥＤＦＡ后接入固定衰减器来调整发光功率。图５为项目应用简图。
在引入单纤双向ＯＬＰ自动切换保护系统后对其进行测试，该系统在手动切换、自动切换、断纤切换时均能够正常运转，切换时延在１５ｍｓ以内，完全满足５０ｍｓ时限要求，业务不会中断，各项指标均正常。双向加光衰３ｄＢ，设置切换门限值，设备不会发生来回倒换现象。与双纤双向ＯＬＰ不同的是由于增加ＯＥＯ模块，故在设备断电情况（设备闪断或长时间掉电）下，系统将中断，将影响业务的正常传输。从项目长远来看，它具有明显的经济效益。
（１）投建费用。若有剩余纤芯的时候，使用单纤双向传输自动切换保护系统可以节约大量纤芯，按照每芯公里节约７００元投资进行估算， 一个地市平均每年可以节约５００芯/km光缆资源，可节省建设投资３５万元； 全省每年可以节约６ ０００芯/km光缆资源，可节省建设投资４２０万元。
若无纤芯的时候要进行保护，使用单纤双向传输自动切换保护系统可以避免新建光缆。按每年需要保护５００km线路，每公里约１．５万建设资金，可节约光缆敷设费用７５０万元；若推广至全省，无纤芯资源的线路估计为６ ０００ｋｍ，可以节省投资９ ０００万元。
备用纤芯使用按共建共享的标准，共享其它运营商纤芯，４ ９００元／对芯／km，一次性接入费３ ０００元／对芯／km，若使用其它运营商一对纤芯５００ｋｍ，可节约投资１９７．５万元，若推广至全省，使用其它运营商纤芯做保护的线路，估计使用纤芯资源６ ０００ｋｍ，可以节省投资２ ３７０万元。
除此之外，使用本系统可以节约２个端口，假设平均每年节约２０个端口，每个端口的造价以８００元计算，每年又可以节约端口投资成本１．６万元。
（２）运维费用。由于传统的故障抢修需要首先确定故障点，必然将花费大量的时间，从而导致长时间的业务中断，这期间的损失时难以估量的。同时传统的故障需要紧急抢修，而紧急抢修的成本相对较高，采用单纤双向ＯＬＰ以后可以大大减少紧急抢修的次数，故在运行维护方面节约的费用是十分可观的。
就社会利益而言，本系统能够提升通信安全可靠性，减少业务中断几率；减少了客户的投诉，使客户的满意度得到进一步的提升；能够充分利用现有资源，避免重复建设问题，有效的提升纤芯的利用率，使网络维护在传输网层面上得到有力的保障。满足社会对低能耗高效率的需求，利于树立通信企业的新形象。
４ 结语
在现有的社会需求下，客户对通信质量的高要求与纤芯资源紧缺的矛盾日益突出，而通过本文所介绍的单纤双向ＯＬＰ系统可以解决上述矛盾。本文着重讲述了其基本的工作原理和结构功能，并且同与双纤双向ＯＬＰ系统的对比，突出了其优势所在。结合工程实践对其具体效果进行验证，通过经济和社会效益上的分析，可以预见，该系统在光纤资源紧缺的地区能够得到更为广泛的应用推广。
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参考文献
１ 王占京， 陈婧华．ＯＬＰ 技术及其实现机制问题分析［Ｊ］．光通信研究，２０１２（６）
２ 卢洪斌．一种新型单波长单纤双向传输转换器及性能测试［Ｊ］．邮电技术，２００７（７）
３ 武汉光讯科技有限责任公司．光路自动切换保护系统在光线路保护中的应用［Ｊ］．光通信技术，２００５（４）
４ 刘海涛，龙建军，闫辉． 一种新型的单纤双向传输自动切换保护系统［Ｊ］． 解决方案，２０１４（７）
（责任编辑 高 平）
