OLP光纤自动保护倒换系统方案

ZYOC
光纤自动保护倒换系统
OPTICAL AUTO SWITCH NETWORK SYSTEM
SYSTEM
产 品 说 明 书
中昱光通科技
Beijing Zhong Yu Optical Communication Technologies Co., Ltd.


一、产品概述
OASN 光纤自动保护倒换系统为通信网的重要通信光纤路由的安全保护提供一套经 济、实用的解决方案，可以组建一个无阻断、高可靠性、安全灵活、抗灾害能力强的光 通信网。

光纤自动保护倒换系统由自动切换站和网管中心组成，可以实现光纤自动保护倒 换、主备纤光功率实时监测和光路应急调度三大主要功能。

OASN 系统有效地解决了干线光缆线路维护难的问题: 切换瞬间不中断通信业务； 轻松满足线路维护绩效考核指标； 灵活调度路由方便线路割接检修。

OASN 切换模块是集光开关控制、光功率监测、稳定光源监测于一体的高集成度模块。

OASN 系统的光切换设备分两种机型（4U 机型和 1U 机型）八种型号，详见下表：
表一： OASN 系统的光切换设备介绍表
机型
机型 1 4U 总线
结构
机型 2 1U 单机
型号 型号 1：OASN-ZY4A-2AN2 型号 2：OASN-ZY4B-2AN2 型号 3：OASN-ZY4C-1BM2 型号 4：OASN-ZY4D-1BM1 型号 5：OASN-ZY4E-R1BM 型号 6：OASN-ZY1A-2AN2 型号 7：OASN-ZY1B-2AN2
说明 收发双选，1：1 保护方式 收发双选，1：1 保护方式 双发选收，1＋1 保护方式
单纤双向保护方式 切换中继模块
收发双选，1：1 保护方式 收发双选，1：1 保护方式
主要适用围 长途光缆干线 长途光缆干线
光缆本地网 单纤双向波分系统 跨多个中继站自动保护
长途光缆干线 长途光缆干线


结构
型号 8：OASN-ZY1C-1BM2
双发选收，1＋1 保护方式
光缆本地网
机型 1 介绍
自动切换 OASN－ZY4U 型设备为前插拔总线结构，标准宽 19 英寸高 4U 机箱，满配 重量为 7.8 公斤。

该产品结构采用模块化设计，高集成度，扩展灵活，不同功能的模块 可以混插，一个标准的 4U 机箱最大容量可插 8 块切换插盘，能保护 8 对传输系统（16 根光纤）。

采用主备供电系统，网络接口模块齐全，告警有指示灯和语音提示。

型号1： OASN-ZY4A-2AN2
型号2：OASN-ZY4B-2AN2
机型 2 介绍
该机型设备通称光纤自动保护器，单板集成结构，自带网络通信模块，标准 1U 机 箱，保护一对光纤，可从网口配置设备的特性参数。

二、系统组成


1、系统层次
OASN 系统从设备配置上划分为两级：设备级和系统级。

设备级：通常指远端切换设备，即不接入切换网管系统，设备独立运行。

设备级实现的功能有： （1）当主纤发生阻断时设备自身能够自动切换到备纤； （2）能够实时监测主备纤状态； （3）自动识别是线路侧无光，还是传输设备无光, 自动进行设备侧无光锁定； （4）当光功率变化超过告警门限或发生切换动作时，设备自身能够通过蜂鸣 器和指示灯发出声光告警； （5）必要时可拨动设备上的手动开关进行切换； （6）也可根据需要设置自动回切功能。

系统级：设备级＋网管系统 系统级除具备设备级的全部功能外，还具有以下功能： （1）指令调度切换功能； （2）设备运行管理功能； （3）网管同步自动回切功能；


（4）远端特性参数配置功能； （5）光功率告警管理功能； （6）短信通报功能。

2、远端切换设备组成
(1) 4U 总线结构
(2) 自动切换模块 自动切换模块是一种能独立完成光路自动切换保护的功能模块，保护一对传输系统
（两根光纤）。

机型 1： OASN－ZY4U 设备的切换模块为一块切换保护插盘
型号 1： OASN-ZY4A-2AN2
型号 2： OASN-ZY4B-2AN2
机型 2： OASN－ZY1U 设备为一台 1U 高的切换保护器


自动切换单元：通常指机型 1 设备，由插在 19 英寸 4U 高的多块自动切换板及其它 功能插盘组成，最多可插 8 块自动切换插盘，保护 8 对传输系统（16 根光纤）。

(3)自动切换站：级联而成的多个自动切换单元组合，称为自动切换站。

自动切换站在 网络中使用同一个 IP 地址，一个自动切换站最多由 16 个自动切换单元级联而成，可保 护 128 对传输系统（256 根光纤）。

3、网管系统组成
网管系统由硬件系统和网管软件组成 。

硬件系统一般包括：计算机、路由器、集 线器、协议转换器和短信模块。

网管软件一般包括：网管应用软件、通信服务器软件、 短信服务器软件。

OASN 系统具有各种网络通信接口，能适应所有网络接口环境： （1）设备自带 TCP/IP 以太网接口和 RS232 接口，由网络通信控制插盘提供，可直 接接入 DCN 数据网。

（2）通过 G.703 协议转换器传输网管信息。

（3）通过光 MODEN 利用备纤传输网管信息。

G.703 协议转换器
光纤收发器
4、设备混合应用
OASN－ZY4U(机型 1)和 OASN－ZY1U(机型 2)可以混合应用。

OASN－ZY4U(机型 1)设 备的一块切换插盘可以对应一台 OASN－ZY1U(机型 2)设备保护它们之间的一对光纤。

一 般情况下，机型 1 作为局端设备，机型 2 作为远端设备，构成一个一点对多点的光纤保 护系统，其性价比合理。

该应用适合本地网，如下图所示。

5、 系统布站方式
具有三种布站方式：逐点布站、跨一布站和跨多布站。

逐点布站是指沿干线每个中继站都设置一个光切换站。

跨一布站是指沿干线每隔一个中继站设置一个光切换站。

跨多布站是指沿干线跨多个中继站设置一个光切换站。

通过加入切换中继设备，可实现主用路由跨多个中继站且备用路由大迂回线路环境 的自动倒换保护。

切换中继型设备主要功能如下： （1）切换中继插盘设置在传输中继站处，解决跨中继站光纤自动保护问题（即备 用路由不经过中继站），每个方向的光纤采用一块插盘，光纤连接关系如下图所示。

保 护系统在主用路由状态，无论 A 站－B 站的光纤段或 B 站－C 站的光纤段出现故障，且 无论是断单纤或断双纤，都可确保两端站（A 站和 C 站）同时倒换到备用路由状态。

（2）在中继切换盘的收纤端口采用 97:3 的分光器用于监测收纤光功率值（介入插


损小于 0.5dB），在发纤端口采用光开关通过断光方式传递故障信息给下一个站点（介入 插损小于 0.8dB）。

（3）中继切换盘的主要作用：当中继 C 站收纤出现故障同时中断下一段的发纤（即 为下一端站的收纤），使下一端站(A 站或 C 站)的收纤无光（起到通信作用），触发下一 端站的保护设备倒换到备用路由状态，反向同理。

（4）中继切换盘可设置为全自动方式，当光纤段出现故障倒换到备用路由状态时， 待主用路由光纤恢复正常后，中继切换盘通过监测端站设备发出的测试光变为正常值后 即刻自动返回到主用状态，以便等待两端站保护盘返回主用状态（按事先设置的返回方 式返回）。

对中继切换盘无需作任何操作，是否接入网管由用户确定，中继切换盘自身 的工作是全自动的。

6、光缆线路传输特性改善
在实施光纤自动保护倒换工程时，常遇到备纤路由比主纤路由长度相差较大，或主 备纤纤芯型号不一致，由此备纤的衰减、色散、信噪比和主纤其特性相比相差较大，不 能直接在备纤上开通业务，需在备纤路由上增加 EDFA 光放设备来提高光功率值，增加 色散模块来补偿色散变化量。

改善的标准：将备纤的传输特性改善到与主纤的传输特性 相一致或略好。

采用什么规格型号的 EDFA 光放设备和色散模块需要通过设计和计算确 定。

下面介绍其原理：
（1）设备部光路结构 系统部为增益可调，智能色散补偿量选择，大动态检测围的光信号放大波形调整系 统。

可以提供在输入光强变化，不同总增益设置，外界环境温度变化的情况下，保证光 谱平坦度。

光路结构示意图如下:
增益可调 放大器模块
智能 DCF 模块
增益可调 放大器模块


(2) 光路指标说明:
参数
工作波长 工作温度围
相对湿度 存储/运输温度围
输入隔离度 输出隔离度 输入泵浦泄漏 输出泵浦泄漏 输入回波损耗（静态）1 输出回波损耗（静态）1 偏振相关损耗 极化模式色散 输入光功率 输出光功率 增益调节围 增益平坦度 (全输入围,全增益设置 围,全温度围) 色散补偿量 1545nm 色散补偿斜率 1545nm 光开关响应时间 开机稳定时间(输出光变 化小于+/-0.05dBm)
最小值
1527 10 5 -40 30 30
典型值 25
45 45
-32 0
1 657 0.0036 +/- 10%
最大值 1563
40 95 85
-30 -30
0.5 1
12.6 21
12.5
单位
nm ℃ % ℃ dB dB dBm dBm dB dB dB ps dBm dBm dB
1.5
dB
985
ps/nm
/nm
10
ms
1
S
(3) EDFA 设备部电路控制结构 基本配置如图所示,详细功能在模块各部分中说明:
DCN 专网
灯板显示 控制开关
信号 转换器
CPU 主控板
DCF 模块
放大 器1
输入 输出


-48V 电源
电源 模块
DCF 模块
放大 器2
输入 输出
三、系统特点
1、切换保护速度快
设备切换速度小于 20ms，切换动作不中断通信，达到了业务级保护水平。

3 对光纤接口 4 组指示灯 1 对拨动开关 备有升级口，支持在线升级 内置测试光源，时实备纤监测 主备收发四纤同时监测 切换模块间相互通信 功耗<2w
升级端口
系统光纤接口
主用光纤接口 备用光纤接口 手动/自动开关 切换开关
2、切换可靠性高
(1)可靠的弹性体软件设计思想，确保光纤故障保护倒换动作成功率 100%。

(2)光功率实时监测作为切换判据，精度为 0.1dB，达到了仪表级的水平,确保切换


判断的准确无误。

(3)同时对备纤进行监测，并且对切换后的光路继续进行监测,增加了系统保护的可
靠性。

(4)采用美国进口原装光开关器件（OPTIWORKS品牌），性能指标优良。

3、应急调度功能方便
可单系统或多系统一次调度光纤路由，只需从网管中心发出切换调度指令，方便地实现了无阻断割接和线路检修工作，调度切换时间小于20ms。

4、软件参数配置功能强大
通过运行参数组配下装到切换插盘上，能满足各种线路情况的保护需求。

具有四种回切方式：设备自动回切、网管同步回切、备断自动回切、手动回切。

5、手动开关同步引导切换
设备可根据需要在切换设备上拨动开关执行同步引导切换，即只需在一端拨动开关，自动引导另一端同步切换，另一端不需作任何操作，这对无人值守机房的应用十分方便。

手动开关同步引导切换恢复时间小于50ms，比两端同时开关操作的切换恢复时间小的多。

6、安全可靠的通信控制系统
设备的主控通信模块是在单片机上开发的系统，无操作系统，不会受到网络病毒攻击，启动速度快(只需5秒钟)；从网络安全的角度出发，要比工控机加操作系统的方式更具有安全性(我公司早期的设备也是这种方式，考虑到干线应用的安全性，为了避免操作系统受病毒侵害产生误动作，所以淘汰了此种方式)。

7、发纤监测设备侧无光锁定
1:1A型设备具备发纤监测功能，可自动识别是线路侧无光，还是传输设备无光；当传输系统光盘发生无光故障时，OASN系统可自动锁定在当前路由上，不会发生切换动作。

8、备纤实时监测功能
备用光纤路由实时监测对重要干线切换保护十分重要，如果备用光纤故障且未被及时发现排除，此时一旦干线阻断，既使自动切换到备用光纤路由，也无法保证传输通信畅通无阻。

目前国干线切换保护项目十分强调这一点。

1:1型设备备纤监测原理
主纤阻断设备倒换至备用光纤时，切换设备自身能对主纤进行实时监测。

当主纤恢
复正常时，设备能依据回切参数,自动回切到主用路由。

本方案应用2×2全交换光开关模块可实现对主备纤收发端口的实时监测功能，其
基本原理如下：
正常情况下，干线承载通信光, 备用路由承载测试光，通过2×2光开关互相隔离，如上图。

主用干线阻断情况下，2×2光开关交叉切换，备用路由接入通信光，同时主纤接入
测试光，通信光与测试光同样隔离,保证通信正常，如上图。

主备纤实时监测技术是在每个切换保护模块集成了一路1550nm波长的稳定测试光
源，采用对发测试方式，即：A端向B端发测试光，B端切换保护模块进行光功率监测，
相反方向一样。

光纤的光功率监测值和状态信息会实时传报到切换网管中心。

9、短信告警功能
网管中心可以安装短信模块和短信服务器，当设备出现告警时能及时向主管及维护
人员发出短消息。

发出的短信有：光功率告警短信，光路切换短信，手动状态告警短信，
测试光源开关短信，网管通信中断告警短信。

10、通信代理服务器
网管系统上包含通信代理服务器软件，可支持多网管终端的同时应用，具有分配各网管终端、控制远端切换设备权限的功能。

11、预警预报分析
系统的监测精度可达到0.1dB，可以自行设置光功率告警门限，能自动生成光纤衰耗变化历时曲线，发现故障隐患，超过预设切换告警门限即刻自动切换。

12、具备光缆自动监测系统的硬件平台
模块化分布设计，易于平滑扩展，可通过在子箱插入OTDR卡和1×N光开关卡平滑扩展为综合监测保护系统。

13、网管软件可视化的操作界面
图形化操作界面逼真易懂、操作简捷方便。

四、性能指标
光路自动切换保护模块性能指标：
指标名称1:1A型切换模块1:1B型切换模块1＋1切换模块
工作波长
1470nm-1630nm或
1260nm－1660nm 1470nm-1630nm或
1260nm－1660nm
1470nm-1630nm或
1260nm－1660nm
收端插入损耗< 1.2dB < 1.2dB < 1.8dB 发端插入损耗< 1.2dB < 0.8dB < 4.0dB 最大偏振损耗(dB) 0.01 0.01 0.01 串扰（dB）>=66 >=66 >=66
回波损耗（dB）>=60 >=60 >=60
切换时间（ms）< 20 < 10 < 10 切换次数>= 1000万次>= 1000万次>= 1000万次分光比97：3 97：3 97：3
光功率解析度0.1dB 0.1dB 0.1dB
光功率稳定性±0.2dB ±0.2dB ±0.2dB 光功率精确度±0.2dB ±0.2dB ±0.2dB。