CWDM网络的生存性

恋々风

CWDM（CoarseWDM，粗波分复用）作为光传送网的重要组成部分，在光城域网汇聚层和城域网内部有作广泛的应用。与DWDM设备相比，CWDM设备可采用非制冷激光器，具有功耗低、体积小、成本低廉等特点，放松了对激光器波长和光滤波器的要求，降低了系统成本；同时，CWDM设备提供了丰富的光接口，可在同一传输平台上提供IP、SDH、话音、图像、ATM等业务，为用户组网提供了便利。由于具有成本低、容量大、业务透明性和易扩展性好等特点，CWDM设备主要应用于光城域网汇聚层，实现局域网到城域网之间或城域网内部的互连，较好地解决了局域网与城域网之间的带宽瓶颈问题，已成为一种经济实用的短距离的波分复用传输设备。

    一、组网方式

    目前，CWDM系统主要有两种组网方式：点对点系统和带固定波长分插复用（OADM）的系统。点对点组网方式由发送和接收两个节点组成，以满足两点之间业务的传输。

    点对点的组网方式不能满足组网的灵活性要求，引入固定波长分插复用(OADM)可在一定程度上改善组网的灵活性。OADM参考点模型如图1所示。

    MPI-Rm：参考点表示系统主通道接收点； MPI-Sm：参考点表示系统主通道发送点；

    Rs：参考点表示系统支路侧的单通道接收端输入点； Ss：参考点表示系统支路侧的单通道发送端输出点；

    R：参考点表示客户信号接收点； S：参考电表示客户信号发送点。

    在使用OADM的网络中，可根据传输业务的需要，选择分插复用的波长。

    二、CWDM网络的生存性

    今后，网络传输的信息越来越多，信息传输的速率越来越高，一旦网络出现故障，将造成极大的影响，网络的生存性已成为用户关注的焦点问题之一。与所有的光网络一样，CWDM网络同样面临着网络的健壮性问题，为了增强网络的健壮性，需要根据CWDM的特点，采用相应的保护技术，保证传输业务的连续性。

    网络保护的基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的恢复。

    目前，光传输设备有两种保护方式：通道保护和复用段保护。对于点对点和固定波长分插复用这两种组网方式，通道保护可采用1+1保护方式，即需要保护的业务在主备两个通道中同时传输，当主通道发生故障时，倒换到备用通道上。这种保护方式会影响传输通道的数量，若对所有传输业务进行保护，则传输的业务只有不采用通道保护时的一半，在满配置的情况下，不支持1+1通道保护，而且，当传输的光纤线路发生故障时，通道保护也不起作用。

    下面具体讨论一下CWDM网络的复用段保护。

    根据CWDM网络的特点，首先，CWDM网络中不采用EDFA作为放大器，其传输的距离受到一定的限制，因此，采取的保护方式不能使传输距离受太大的影响；其次，到目前为止，光域上能够准确检测的参数只有光功率、光信噪比和中心波长，而像误码率、LOS、LOF这类参数只能在SDH信号的电域检测，而可检测的参数中，最方便、直接的参数是光功率，因此，故障判断的依据可采用光功率；第三，由于保护倒换有严格的时间要求，因此，故障检测不仅要求准确，而且要求快速。要满足以上条件，可采用1+1光复用段保护倒换。

    1+1光复用段保护倒换原理是：在发送端，将合波后的光信号经过光耦合器分成具有完全相同信息的两路光信号，同时在主用、备用两根光纤上传输，为保护提供了冗余的路由，在接收端通过光开关，选择其中一路光信号作为接收信号，即完成并发选收的功能。在正常工作时，缺省配置是选择主用线路，当主用线路出现故障时，接收端检测到主用线路光功率丢失，产生告警，上报给网络管理系统，网络管理系统控制光开关，切换到备用线路，完成保护倒换。

    1+1光复用段保护倒换方式适用于CWDM网络，它采用光功率作为检测参数，方便、直接；采用光开关进行选路，则总的倒换时间=光功率检测时间+光开关倒换时间决定，光功率的检测时间由光探测器的光/电转换时间+A/D转换时间决定，可保证检测时间〈1ms，目前，光开关的切换时间一般是10mS，因此，可保证总的倒换时间<50ms，不影响业务的传输，由于光开关、光探测器等关键器件的价格已经下降，给系统成本不会造成大的影响；可见，这种保护方式是可行的。这种保护方式的不足之处是光耦合器和光开关的引入，会增加3~5dBm的光功率衰耗，会对传输距离造成一定的影响，但不会影响短距离的业务传输。

    4案例分析

    武汉邮电科学院烽火网络公司推出的F-engineC15100系列CWDM设备，在CWDM传输系统中引入了1+1光复用段保护恢复技术，对传输的业务可以起到很好的保护作用，适用于点对点和固定波长分插复用的组网方式。

    1．工作原理

    光复用段保护倒换盘(OMP)作为C15100系列CWDM设备的功能盘，由数据平面和控制平面两部分组成。

    （1）数据平面

    发送端：完成对光复用段的1+1保护；

    接收端：在工作正常时，接收主用线路的信号，当主用线路出现光信号丢失时，从主用线路切换到备用线路，切换时间<50ms，保证了传输业务的不丢失；

    （2）控制平面

    上电工作时，控制平面接受网管盘（EMU）的配置命令，完成缺省配置。配置命令可根据实际光纤线路的具体情况（光纤的衰减系数、色散系数等参数，光纤的传输距离），灵活配置主备线路，一旦配置成功，光开关工作在配置线路上，直到发生故障，才进行切换；在工作过程中，系统维护人员也可根据实际光纤线路的情况，自行下达配置命令，配置命令的权限高于发生故障时切换的权限；除接收配置命令，该功能盘在轮询时间，向网管盘上报主用线路、备用线路的光功率,光纤线路使用情况等状态信息。

    光复用段保护倒换盘对于C15100系列CWDM系统的传输业务和传输波长是透明的，光保护倒换盘的使用对CWDM设备的其它功能卡无任何影响，可完成CWDM设备的平滑升级。光复用段保护倒换盘（OMP）为CWDM设备提供了安全可靠的组网方式。

    2．组网方式

    保护倒换盘完成并发选收的功能，在发送端，进行1+1的保护，主用线路和备用线路中传输的业务完全相同；在接收端，进行选收，在缺省配置时，选收主用线路上的传输业务，当主用线路上信号丢失时，切换到备用通道，以保证业务的可靠传输，如图2所示。

    与点对点的组网方式类似，光复用段保护倒换盘也适用于环状的组网方式，在OADM节点之间完成并发选收功能，如图3所示。

    以节点A、B之间的业务传输为例来说明1+1光复用段保护在OADM组网方式上的应用。在A点，OADM盘完成业务的分插复接功能，需要在光纤线路上传输的业务复用成一路光信号，进入光复用段保护倒换盘后，分成两路完全相同的光信号在A、B之间的光纤上传输，在B点，两路完全相同的光信号进入光复用段保护倒换盘后，完成选收功能，选择其中一根光纤上的光信号作为接收信号，再经过OADM盘，完成业务的分插复用，再向C点传输业务。与点对点的组网方式类似，在节点A、B之间完成并发选收的功能。在工作正常时，选择主线路上的光信号作为接收信号，一旦主线路发生故障，节点B上的保护倒换盘切换到备用线路，以保证节点A、B之间业务的可靠传输。节点B、C，节点C、D，节点D、A之间的复用段保护方式与此相同。

    与通常意义的二纤双向复用段保护环的保护方式不同，这种1+1光复用段保护方式只能在两个节点之间进行，与整体OADM组网方式无关，当多个节点之间发生故障时，保护倒换分别在每两个节点之间进行；这种保护方式不需要复杂的协议，减少了系统的复杂性。

    采用光耦合器和光开关的1+1光复用段保护方案，在这种保护系统中，只有光纤线路是备份的，而波分复用系统终端站的终端和复用/解复用器是没有备份的，光复用段保护只有在独立的两条光纤线路中实施才有意义。

    四、结束语

    以上仅对CWDM的点对点和带固定波长分插复用的组网方式进行了简单的分析，1+1光复用段保护倒换方式的使用，有助于建设一个实用、经济、安全、可靠的CWDM网络。