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[摘 要]本文以铁路基础输送网运行维护为背景，重点介绍了OLP装置在WDM系统中的组网应用场景，根据作者对WDM干线网的维护经验，详细介绍了光缆线路加装OLP的方案设计与评估，并对WDM传输干线OLP的设备选用、加装实施、日常维护提出了建议。
[关键词]OLP 铁路WDM 放大器光功率色散OTU 误码
中图分类号：U285 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0152-01
1 铁路光传输线路运行概况
铁路DWDM基础传送网光缆主要沿铁路线敷设，线路沿途环境复杂多样，每年因地方施工、铁路施工、自然灾害以及偷盗破坏等因素造成的业务障碍占系统障碍总数的50%以上，为铁路网络安全运行带来极大的安全隐患，当网络区段间具备冗余光缆路由资源时，建立OLP 线路保护可以保证在光纤线路出现故障时业务能正常收发。
但是，补装OLP装置后为运行中的网络引入一些新的问题，如OLP装置自身引入的插损、新增掺铒光纤放大器对系统信噪比、波道均衡的影响、安装调测时因尾纤端面清洁度不够引入回损等，当这些问题突出时会在波道上产生大量FEC纠错和误码，从而影响系统的传输性能，运维工程师需要对误码反复排查定位，给运维工作带来不少麻烦。
所以，加装OLP保护需要从当前系统性能评估、OLP设备选型、方案评审、实施过程到转运维等各环节做好控制，才能保证加装OLP后电路质量正常，网络运维工作安全高效。
2 OLP原理与应用场景
1） OLP设备与原理
OLP（OpticalLine Protection），即光线路保护。通常各厂家WDM设备可选配OLP 板卡，通过尾纤与系统其它单元板卡相连，由主控监控并接入网管系统，组成完整的 OLP保护系统。此外，OLP设备也可能是一套独立的设备，除包含OLP单元卡，也附带包含分光器、放大器及主控单元，整套设备可单独接入网管管理，适合在各种场景的现网上补装。无论哪种形式，OLP核心部分的原理都一样，功能框图如下。
OLP单元由双发模块和选收模块组成，在发送端将输入信号由TI口进入后被分光器分成功率相等的两路信号，经TO1、TO2口分别输入到两条线路光纤中。在接收方向选
收模块通过1×2光开关根据切换条件完成对两路线路光信号的选择接收，在选收模块前
通常由分光器分10%的光进行光功率检测，系统可依据检测结果判断主备纤的状态，并作为SD判断标准执行主备纤切换。
2） OLP设备应用场景
OLP设备应用于DWDM系统中，其作用是对光纤中传输的两路光信号进行保护倒换，标准用法如图2.1所示。
图2.1为OLP的标准用法，也是铁路传送网目前的加装使用方法，主信道的光经过放大元放大后，与监控信道送来的信号送到线路接口单元进行复用，线路接口单元输出光送到
50/50分路器，两路输出光分别送到主用光纤和备用光纤进行传输；在接收端，两路光分别送到OLP设备上光开关，对两路输入光各分出10%进行光功率检测，如果检测到的两路光功率相差较大，则可以判断有一路光纤明显损坏，软件由此决定光开关的切换动作。
此外，也可将OLP放置在合分波单元与放大板之间，当放大板故障时也可触发OLP倒换，
对业务保护深入到放大单元，但这种方式需要配置更多的板件，成本高且组网相对复杂，使用场景较少。
3 OLP方案设计评估
为了避免OLP加装后对系统的影响，应基于当前网络基础信息，对系统加装OLP所要求的性能余量进行合理评估，分析实施的可行性，最终输出针对本网络实现OLP保护的可行性分析报告与配置方案。
1） 组网信息整理
获取线路OLP保护优化所需要的基础信息数据，线路信息包括两站间光缆的类型、距离、衰耗；网络设计数据包括站点、子架、放大器、衰减器、OTU、DCM信息；明确当前波分系统OLP加装所要求的OSNR余量和光功率余量，即掌握电可调衰减器和机械可调衰器的衰减数据。
2） 系统性能指标分析
OLP保护会将主光路信号均分为主用和保护两路，由于OLP单元本身的插损（假设3dB），对于任何一路信号而言，其实际光功率相当于下降3dB，对应的波道信号OSNR 将随之下降。在设计OLP保护时，特别需要考虑由于光功率下降导致的OSNR下降能否满足系统设计要求，根据各厂家OTU对OSNR的要求进行计算。
所以对于计划加装OLP的A-B、B-C区段，首先要计算当前线路的光功率是否正常，保证当前运行数据正常的情况下，系统放大板前必须需要有超过3dB的功率余量。如果系统是10G速率或40G速率，还需要重点考虑备用光纤的色散补偿方案。
3） OLP配置方案评估
OLP配置方案重点需要对系统功率、OSNR、色散进行评估，另外根据设备具体情况可能涉及设备软硬件版本配套、光接口类型等。
a） 功率评估
首先要明确OLP走的主备纤是一致路由还是分离路由，因为在主、备光纤切换时，要保证切换前后A-B、B-C间双向接收光功率基本一致，在方案评估时要通过计算备纤距离，设计合理的衰减配置，将备纤功率与主纤调到一致，OTN设备中可通过网管预设置功率差，否则在OLP切换后，系统可能会因功率过高或过低导致业务异常。若备纤距离太长无法满足功率要求，则需要增加光放大器提升功率。本例中因光纤线路走不同路由，功率差均通过加放大器、调整VOA衰减值使主备光路功率差小于3dB。
b） OSNR评估
本例中组网复用段跨距达500km以上，业务在A-I间，重点分析OLP保护路由所对应的OSNR设计数据，在A-B、B-C间加入OLP后，判断其是否符合当前系统性能设计要求。OSNR与系统功率与掺铒光纤放大器的级数相关，当计算结果不满足时，通过调整放大器增益或衰减器的光率余量值改善OSNR，推荐使用信噪比工具进行计算。本例计算OSNR指标可以满足OTU的接收性能要求。
c） 色散补偿评估
因OLP的主、备路由不同，光缆距离不同，如果是10G或40G速率的波道，需要准确计算并制定线路的色散补偿方案，配置相应的色散补偿模块，过补欠补均会出现误码与纠错等异常情况。本例中为2.5G速率，色散影响可以忽略。
4） OLP配置方案确定
如果OLP保护路由的设计方案满足性能设计要求，则设计方案合格；如果设计方案不能满足设计要求，且经过配置方案优化调整，依然无法满足，则说明在该路由上通过当前的配置方式是无法实现OLP保护配置，需要考虑其他方法实现。
结束语
保护光缆线路的稳定运行是WDM、SDH系统安全运行的基础，OLP作为光线路保护解决方案应该推广使用，但是从OLP的设备选型、方案设计、加装实施和维护过程均需要严格管理，才能使加装OLP后的网络真正运行稳定，从而对整个铁路系统的调度、电话、视频等各类生产与办公业务正常开展。
参考资料
[1] 邱昆光纤通信导论，四川电子科技大学出版社1995.
[2] 聂秋华光纤激光器与光放大技术，北京电子工业出版社1997.
[关键词]OLP 铁路WDM 放大器光功率色散OTU 误码
中图分类号：U285 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0152-01
1 铁路光传输线路运行概况
铁路DWDM基础传送网光缆主要沿铁路线敷设，线路沿途环境复杂多样，每年因地方施工、铁路施工、自然灾害以及偷盗破坏等因素造成的业务障碍占系统障碍总数的50%以上，为铁路网络安全运行带来极大的安全隐患，当网络区段间具备冗余光缆路由资源时，建立OLP 线路保护可以保证在光纤线路出现故障时业务能正常收发。
但是，补装OLP装置后为运行中的网络引入一些新的问题，如OLP装置自身引入的插损、新增掺铒光纤放大器对系统信噪比、波道均衡的影响、安装调测时因尾纤端面清洁度不够引入回损等，当这些问题突出时会在波道上产生大量FEC纠错和误码，从而影响系统的传输性能，运维工程师需要对误码反复排查定位，给运维工作带来不少麻烦。
所以，加装OLP保护需要从当前系统性能评估、OLP设备选型、方案评审、实施过程到转运维等各环节做好控制，才能保证加装OLP后电路质量正常，网络运维工作安全高效。
2 OLP原理与应用场景
1） OLP设备与原理
OLP（OpticalLine Protection），即光线路保护。通常各厂家WDM设备可选配OLP 板卡，通过尾纤与系统其它单元板卡相连，由主控监控并接入网管系统，组成完整的 OLP保护系统。此外，OLP设备也可能是一套独立的设备，除包含OLP单元卡，也附带包含分光器、放大器及主控单元，整套设备可单独接入网管管理，适合在各种场景的现网上补装。无论哪种形式，OLP核心部分的原理都一样，功能框图如下。
OLP单元由双发模块和选收模块组成，在发送端将输入信号由TI口进入后被分光器分成功率相等的两路信号，经TO1、TO2口分别输入到两条线路光纤中。在接收方向选
收模块通过1×2光开关根据切换条件完成对两路线路光信号的选择接收，在选收模块前
通常由分光器分10%的光进行光功率检测，系统可依据检测结果判断主备纤的状态，并作为SD判断标准执行主备纤切换。
2） OLP设备应用场景
OLP设备应用于DWDM系统中，其作用是对光纤中传输的两路光信号进行保护倒换，标准用法如图2.1所示。
图2.1为OLP的标准用法，也是铁路传送网目前的加装使用方法，主信道的光经过放大元放大后，与监控信道送来的信号送到线路接口单元进行复用，线路接口单元输出光送到
50/50分路器，两路输出光分别送到主用光纤和备用光纤进行传输；在接收端，两路光分别送到OLP设备上光开关，对两路输入光各分出10%进行光功率检测，如果检测到的两路光功率相差较大，则可以判断有一路光纤明显损坏，软件由此决定光开关的切换动作。
此外，也可将OLP放置在合分波单元与放大板之间，当放大板故障时也可触发OLP倒换，
对业务保护深入到放大单元，但这种方式需要配置更多的板件，成本高且组网相对复杂，使用场景较少。
3 OLP方案设计评估
为了避免OLP加装后对系统的影响，应基于当前网络基础信息，对系统加装OLP所要求的性能余量进行合理评估，分析实施的可行性，最终输出针对本网络实现OLP保护的可行性分析报告与配置方案。
1） 组网信息整理
获取线路OLP保护优化所需要的基础信息数据，线路信息包括两站间光缆的类型、距离、衰耗；网络设计数据包括站点、子架、放大器、衰减器、OTU、DCM信息；明确当前波分系统OLP加装所要求的OSNR余量和光功率余量，即掌握电可调衰减器和机械可调衰器的衰减数据。
2） 系统性能指标分析
OLP保护会将主光路信号均分为主用和保护两路，由于OLP单元本身的插损（假设3dB），对于任何一路信号而言，其实际光功率相当于下降3dB，对应的波道信号OSNR 将随之下降。在设计OLP保护时，特别需要考虑由于光功率下降导致的OSNR下降能否满足系统设计要求，根据各厂家OTU对OSNR的要求进行计算。
所以对于计划加装OLP的A-B、B-C区段，首先要计算当前线路的光功率是否正常，保证当前运行数据正常的情况下，系统放大板前必须需要有超过3dB的功率余量。如果系统是10G速率或40G速率，还需要重点考虑备用光纤的色散补偿方案。
3） OLP配置方案评估
OLP配置方案重点需要对系统功率、OSNR、色散进行评估，另外根据设备具体情况可能涉及设备软硬件版本配套、光接口类型等。
a） 功率评估
首先要明确OLP走的主备纤是一致路由还是分离路由，因为在主、备光纤切换时，要保证切换前后A-B、B-C间双向接收光功率基本一致，在方案评估时要通过计算备纤距离，设计合理的衰减配置，将备纤功率与主纤调到一致，OTN设备中可通过网管预设置功率差，否则在OLP切换后，系统可能会因功率过高或过低导致业务异常。若备纤距离太长无法满足功率要求，则需要增加光放大器提升功率。本例中因光纤线路走不同路由，功率差均通过加放大器、调整VOA衰减值使主备光路功率差小于3dB。
b） OSNR评估
本例中组网复用段跨距达500km以上，业务在A-I间，重点分析OLP保护路由所对应的OSNR设计数据，在A-B、B-C间加入OLP后，判断其是否符合当前系统性能设计要求。OSNR与系统功率与掺铒光纤放大器的级数相关，当计算结果不满足时，通过调整放大器增益或衰减器的光率余量值改善OSNR，推荐使用信噪比工具进行计算。本例计算OSNR指标可以满足OTU的接收性能要求。
c） 色散补偿评估
因OLP的主、备路由不同，光缆距离不同，如果是10G或40G速率的波道，需要准确计算并制定线路的色散补偿方案，配置相应的色散补偿模块，过补欠补均会出现误码与纠错等异常情况。本例中为2.5G速率，色散影响可以忽略。
4） OLP配置方案确定
如果OLP保护路由的设计方案满足性能设计要求，则设计方案合格；如果设计方案不能满足设计要求，且经过配置方案优化调整，依然无法满足，则说明在该路由上通过当前的配置方式是无法实现OLP保护配置，需要考虑其他方法实现。
结束语
保护光缆线路的稳定运行是WDM、SDH系统安全运行的基础，OLP作为光线路保护解决方案应该推广使用，但是从OLP的设备选型、方案设计、加装实施和维护过程均需要严格管理，才能使加装OLP后的网络真正运行稳定，从而对整个铁路系统的调度、电话、视频等各类生产与办公业务正常开展。
参考资料
[1] 邱昆光纤通信导论，四川电子科技大学出版社1995.
[2] 聂秋华光纤激光器与光放大技术，北京电子工业出版社1997.