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對工業現場光傳(chuan)(chuan)輸設(she)備使(shi)用(yong)方面產生(sheng)的問(wen)題(ti)進(jin)行一定的分析，并(bing)且探討光傳(chuan)(chuan)輸系統的使(shi)用(yong)現狀，以實際運用(yong)中遇到的難點及需求(qiu)點，總結了光傳(chuan)(chuan)輸系統雙(shuang)重(zhong)保護的重(zhong)要性，并(bing)對最終達(da)到的效果進(jin)行描述。
文/江志榮(rong) 深(shen)圳市諾龍(long)技術股份(fen)有限公(gong)司
光傳輸的現狀
當(dang)前(qian)，光(guang)纜(lan)傳輸網(wang)已成為我國(guo)通(tong)信網(wang)和(he)國(guo)民經(jing)(jing)濟信息基(ji)礎設施的(de)主要(yao)部份，是公眾電話(hua)網(wang)、通(tong)訊網(wang)絡(luo)(luo)、安防監控等各種系統基(ji)礎。光(guang)纜(lan)通(tong)信網(wang)絡(luo)(luo)一旦(dan)阻斷，將(jiang)對(dui)項目中(zhong)造成嚴重(zhong)影響，給企業帶來(lai)(lai)極大的(de)經(jing)(jing)濟損失。因此，光(guang)傳輸網(wang)絡(luo)(luo)質量的(de)好壞及線路(lu)的(de)保護和(he)恢復(fu)問題越(yue)來(lai)(lai)越(yue)引起人們的(de)關注，也成為市(shi)場(chang)在爭奪用戶(hu)時(shi)重(zhong)要(yao)的(de)競(jing)爭焦點(dian)。
實(shi)現光傳(chuan)(chuan)輸(shu)保(bao)護(hu)一般有(you)兩(liang)類方(fang)法：網(wang)絡保(bao)護(hu)和網(wang)絡恢復。在監控系統中，常(chang)(chang)常(chang)(chang)以保(bao)護(hu)機制作為第一道防(fang)線，對光纖阻斷(duan)之類的公共失效故障。例(li)如：光纖環網(wang)方(fang)式，當某個(ge)支點出(chu)現異常(chang)(chang)，則環網(wang)自動斷(duan)開該點，形(xing)成點位缺失組(zu)環，保(bao)證其它傳(chuan)(chuan)輸(shu)正常(chang)(chang)運用，以獲取時間對單點異常(chang)(chang)進行搶修(xiu)時間。
光傳輸保護的需求
隨著光纖傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)在監控行業(ye)應(ying)用，智(zhi)能(neng)交通、高(gao)速(su)公(gong)路(lu)運(yun)營環境(jing)的(de)日趨競爭激烈，促(cu)使(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)網絡(luo)和光纜(lan)線(xian)路(lu)安全也愈(yu)加重(zhong)要。光傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)作為業(ye)務承載平臺，系統(tong)(tong)(tong)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)的(de)保護與(yu)恢復對于整個網絡(luo)的(de)運(yun)行能(neng)力(li)有(you)著重(zhong)大(da)的(de)影(ying)(ying)響。因為，如何(he)提(ti)高(gao)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)系統(tong)(tong)(tong)的(de)可(ke)(ke)靠性是(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)系統(tong)(tong)(tong)建設中(zhong)重(zhong)點(dian)考慮的(de)問題(ti)，在影(ying)(ying)響傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)系統(tong)(tong)(tong)可(ke)(ke)靠性的(de)因素中(zhong)，光傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)線(xian)路(lu)的(de)影(ying)(ying)響是(shi)最(zui)大(da)的(de)，一旦出(chu)現(xian)異常系統(tong)(tong)(tong)將處于癱瘓狀態。而光傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)鏈路(lu)幾乎全部(bu)敷設在野外、長遠(yuan)距離，監控與(yu)管理(li)難度大(da)，網絡(luo)安全受外部(bu)因素影(ying)(ying)響極大(da)，意外故障(zhang)(zhang)發(fa)生率高(gao)。根據高(gao)速(su)機電維護部(bu)門的(de)統(tong)(tong)(tong)計，每年光傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)出(chu)現(xian)的(de)各種(zhong)故障(zhang)(zhang)頻有(you)發(fa)生。
傳統光傳輸故障(zhang)(zhang)在高速(su)機電項目(mu)中解決(jue)辦法(fa)：搶(qiang)修(xiu)人員(yuan)接報(bao)故障(zhang)(zhang)后，利用OTDR設備查找故障(zhang)(zhang)點定位，現場進行人工搶(qiang)修(xiu)，少(shao)則(ze)兩(liang)三個鐘(zhong)，多則(ze)數(shu)天(tian)，即要封路還(huan)費時(shi)費力，給(gei)維(wei)護單位帶(dai)來極大(da)不便，故障(zhang)(zhang)修(xiu)復時(shi)效性偏低。
應用介紹
圖1
如圖1所示,在高速監(jian)控系(xi)(xi)統中可分(fen)為三個部分(fen)：前端信號采(cai)集(ji)部分(fen)、中端傳輸部份、后端顯示及(ji)存儲(chu)管理部分(fen)，監(jian)控系(xi)(xi)統項(xiang)目隨(sui)著網(wang)絡化(hua)、高清化(hua)、智(zhi)能化(hua)、集(ji)成化(hua)的發展，傳輸方式也不斷(duan)進行技術(shu)升級和(he)革(ge)新。
系統應用比較
高速監控系(xi)統(tong)對傳輸設備(bei)在(zai)系(xi)統(tong)架構設計(ji)時有多種選擇方式，最終(zhong)達到的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)，而不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)傳輸設備(bei)各有優缺，在(zai)實際運用中如(ru)何選擇系(xi)統(tong)架構傳輸設備(bei)尤其重要，往往是(shi)制約(yue)整個系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)進度、成本和安全的(de)(de)(de)關鍵(jian)要素。那么，系(xi)統(tong)在(zai)組建(jian)設計(ji)時如(ru)何保證(zheng)傳輸鏈路安全值(zhi)得更加深刻的(de)(de)(de)探(tan)討與研究。
光纖(xian)收發器傳輸應(ying)用
光纖收發器傳輸(shu)以(yi)點(dian)對點(dian)雙向(xiang)傳輸(shu)，前后各(ge)對應放設備通過(guo)光纖連接起來，這(zhe)種方(fang)式比較(jiao)常見，以(yi)滿(man)足(zu)互連互通為主要目的，業務(wu)功能固定。
優點：
價(jia)格低、技術成熟、運用靈活
即(ji)插(cha)即(ji)用，對維(wei)護人員要求(qiu)較低(di)
缺點：
無法對業務精確識別與控制，在(zai)大(da)業務情況(kuang)無法做到快速響應(ying)、控制丟包
無法保證(zheng)業務的連續性(xing)，系統的可靠(kao)性(xing)主要(yao)依(yi)賴于(yu)設備(bei)的本(ben)身(shen)
功(gong)能單一適合于小型網絡
固定業務傳輸(shu)，需(xu)成(cheng)對匹配使用
光纖資源浪費，設備數(shu)目多，難以(yi)維護
EPON傳輸應用
EPON通(tong)(tong)常可以樹型(xing)、星型(xing)結(jie)(jie)構方式(shi)，以單點對(dui)多(duo)點網絡(luo)模式(shi)，結(jie)(jie)合不同(tong)分光比的分光器形成以滿足單點對(dui)多(duo)業務互通(tong)(tong)為(wei)(wei)主要目的，業務實現方式(shi)較(jiao)為(wei)(wei)固定，多(duo)運(yun)用于下發用戶較(jiao)多(duo)的網絡(luo)結(jie)(jie)構。
優點：
業務擴展簡單，通過(guo)更換(huan)光分(fen)路器(qi)即可增(zeng)加(jia)
光纖(xian)利用率高， 利用光纖(xian)光波(bo)進(jin)行分(fen)波(bo)復用器(qi)將不同波(bo)長的光信號復用至單根光纖(xian)進(jin)行傳(chuan)輸
缺點：
光(guang)分(fen)損耗嚴重，對(dui)光(guang)器件(jian)要(yao)求高
傳(chuan)輸(shu)距離受限、不(bu)適用于遠距離傳(chuan)輸(shu)
鏈路無(wu)保(bao)護機制(zhi)，出現(xian)故意易造成(cheng)全網癱瘓
操作復雜，廠(chang)商在現(xian)場進行分(fen)光(guang)調(diao)試(shi)
兼(jian)容性(xing)差，各(ge)廠家產品(pin)無法(fa)互通
光保護型MIS
光保護型(xing)MIS可運用(yong)于組建點對點、鏈、星、環形網絡(luo)模(mo)式，應(ying)用(yong)大(da)中型(xing)多(duo)業(ye)務(wu)網絡(luo)傳(chuan)輸接入層(ceng)與(yu)匯聚層(ceng)。
優點：
背(bei)板帶寬大，數據轉(zhuan)發速度(du)快，支持高清視頻實時傳(chuan)輸
組網靈活(huo)，應(ying)用大中型多業(ye)務(wu)網絡，支持各類型業(ye)務(wu)接(jie)入(ru)
端口根(gen)據網絡的應用可選(xuan)擇不同的接口數量及(ji)形態（SFP、GE）
支持VLAN的劃分，有(you)效對網絡進行(xing)控制(zhi)管理可抑制(zhi)廣播風(feng)暴(bao)
數據吞吐量大、丟包率小、延遲低
兼容性(xing)強，廠家互通性(xing)好，
環網、光(guang)保護雙(shuang)重(zhong)保護機(ji)制
缺點：
價格略高
操作復雜、需要配置
本案運(yun)用到的本文重(zhong)點(dian)闡述光(guang)(guang)保(bao)(bao)護型(xing)MIS，其可(ke)將前端監控節點(dian)的高清視頻采(cai)集(ji)(ji)與(yu)情報(bao)板、氣(qi)象(xiang)監測(ce)、車流量(liang)檢測(ce)、防拆報(bao)警(jing)等多業務數(shu)據(ju)(ju)采(cai)集(ji)(ji)匯(hui)聚，通過內部協議進(jin)行(xing)轉換(huan)后可(ke)由(you)網口(kou)或光(guang)(guang)纖口(kou)與(yu)上層區域進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)(ju)傳輸(shu)，采(cai)用全(quan)千(qian)兆(zhao)或萬兆(zhao)主干(gan)傳輸(shu)，支持(chi)冗(rong)余(yu)電源保(bao)(bao)護、多重(zhong)保(bao)(bao)護機(ji)(ji)制(zhi)，只需(xu)兩纖組成一個(ge)環(huan)網，當環(huan)網中兩臺設(she)備同時出(chu)現故障時，整個(ge)環(huan)路即失效，而系統中采(cai)用光(guang)(guang)保(bao)(bao)護型(xing)MIS即做到雙重(zhong)保(bao)(bao)護突顯對信號實(shi)時有效傳輸(shu)保(bao)(bao)護機(ji)(ji)制(zhi)，當環(huan)網出(chu)現異(yi)常(chang)，可(ke)自動(dong)自愈成環(huan)。當光(guang)(guang)纖鏈路出(chu)現異(yi)常(chang)現象(xiang)（光(guang)(guang)衰、無光(guang)(guang)）光(guang)(guang)保(bao)(bao)護即起動(dong)備用光(guang)(guang)路，對光(guang)(guang)路進(jin)行(xing)自愈，保(bao)(bao)證當前設(she)備上所有業務在環(huan)網內正常(chang)工作。
機遇與挑戰
機遇
高(gao)速監控系(xi)(xi)統(tong)進入智能化(hua)時(shi)代后(hou)，攝像(xiang)機的(de)(de)清晰度大(da)幅(fu)提高(gao)、大(da)量數據RS232/RS485等(deng)業(ye)備(bei)傳輸對帶寬要求(qiu)越來越高(gao)。傳輸涉及系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)多(duo)個環(huan)節，從接入信號環(huan)節來看(kan)：1、如(ru)何(he)(he)保證信息的(de)(de)實(shi)時(shi)、有效(xiao)傳送；2、隨著2K/4K高(gao)清視(shi)頻的(de)(de)普及與發展趨勢(shi)，如(ru)何(he)(he)確保傳輸對視(shi)頻造成(cheng)的(de)(de)時(shi)延、卡頓、花屏現象；3、在(zai)監控系(xi)(xi)統(tong)高(gao)度集成(cheng)化(hua)的(de)(de)時(shi)代，不(bu)同(tong)業(ye)務通過(guo)不(bu)同(tong)標準的(de)(de)設備(bei)傳輸，對管(guan)理(li)、運維、調(diao)試，如(ru)何(he)(he)簡化(hua)管(guan)理(li)等(deng)需(xu)要解決(jue)的(de)(de)問題帶來了(le)較大(da)機遇。
挑戰
光(guang)傳輸(shu)的不斷建(jian)設與普及，業務需求已成倍增長，終端的光(guang)纖(xian)鏈(lian)路(lu)(lu)維(wei)護也日趨(qu)嚴峻，每一(yi)次鏈(lian)路(lu)(lu)故障對整個監控(kong)系統(tong)都將會(hui)帶來一(yi)定影響，收(shou)入損失(shi)、維(wei)護績效、業務開(kai)展、業主(zhu)的信(xin)賴等(deng)問題(ti)日趨(qu)突(tu)顯(xian)。如何提升傳輸(shu)網絡鏈(lian)路(lu)(lu)安全更具挑戰。
異常情況下，如何快速(su)響應（小于(yu)20MS）恢復業(ye)務
線路(lu)(lu)保護切(qie)換系統應(ying)用于(yu)物(wu)理(li)層，當線路(lu)(lu)出現故障(zhang)時，需(xu)快速反映并做出正確應(ying)急機制(zhi)，省去人工查找及更換到(dao)備用線路(lu)(lu)所花(hua)費的時間，減(jian)少業務中(zhong)斷造成的影響。
建設升(sheng)級擴容，方便維(wei)護
在(zai)系統(tong)應(ying)用(yong)設計時及項目建設期，多有發生系統(tong)升級、業務增加狀況，如何具有強大的擴(kuo)(kuo)充能力，適應(ying)比較復雜(za)、高彈性(xing)擴(kuo)(kuo)充的網絡(luo)架構，有利于網絡(luo)的升級擴(kuo)(kuo)容，方便網絡(luo)的維護，降低(di)建設成本。
提升人工效率，達到迅速(su)發現、準(zhun)確判斷、有效處理
高(gao)速(su)監控系統(tong)如傳(chuan)輸鏈(lian)路(lu)出(chu)現異常，造成故障(zhang)。如何快速(su)恢復傳(chuan)輸鏈(lian)路(lu)、迅速(su)的恢復以太網(wang)光傳(chuan)輸。并能讓(rang)維護人(ren)員及時掌握、管理設備的工作(zuo)狀態，以及即時光纜(lan)監測、斷路(lu)修(xiu)復。提高(gao)工作(zuo)效率，大幅降低光纖傳(chuan)輸維護所需時間，節約維護成本。
預(yu)(yu)警顯示，做(zuo)到預(yu)(yu)防(fang)、預(yu)(yu)測、預(yu)(yu)知(zhi)、預(yu)(yu)判。
在(zai)設(she)備(bei)鏈(lian)路(lu)(lu)異常時(shi)，保護(hu)設(she)備(bei)只能(neng)被動(dong)接(jie)受信(xin)號指令，來切換鏈(lian)路(lu)(lu)。在(zai)數據高速傳輸及實(shi)時(shi)性的科(ke)技(ji)時(shi)代(dai)，對(dui)(dui)(dui)此(ci)類現象(xiang)已(yi)不能(neng)完全滿足(zu)，設(she)備(bei)故(gu)障需提前預(yu)(yu)知(zhi)(zhi)，預(yu)(yu)判并提前預(yu)(yu)防。對(dui)(dui)(dui)傳輸與(yu)接(jie)收設(she)備(bei)進(jin)(jin)行實(shi)時(shi)數據交(jiao)互，采集(ji)當前數據信(xin)息對(dui)(dui)(dui)比，做(zuo)(zuo)到預(yu)(yu)知(zhi)(zhi)，可(ke)對(dui)(dui)(dui)采集(ji)數據進(jin)(jin)行對(dui)(dui)(dui)比后，做(zuo)(zuo)到預(yu)(yu)判；并通(tong)過數據對(dui)(dui)(dui)照與(yu)參(can)考值進(jin)(jin)行自動(dong)保護(hu)，做(zuo)(zuo)到預(yu)(yu)防。
以太網交換機光傳輸雙重保護的應用解(jie)析(xi)
光(guang)保(bao)護型MIS的(de)工作(zuo)(zuo)原理是當設(she)備(bei)監測到(dao)工作(zuo)(zuo)鏈路傳輸中斷或光(guang)衰劣化至一定值后，光(guang)保(bao)護型MIS設(she)備(bei)將主信(xin)號(hao)自動轉至備(bei)用(yong)光(guang)纖系統來傳輸，從而(er)使接收端不(bu)受影響，接收到(dao)正(zheng)常的(de)信(xin)號(hao)而(er)感(gan)覺不(bu)到(dao)網(wang)絡出現(xian)了(le)故障，它主要(yao)適用(yong)于(yu)點到(dao)點應用(yong)的(de)保(bao)護。
圖2
如圖(tu)2所示：解決方案可(ke)(ke)支持(chi)星型、鏈式(shi)、環(huan)網(wang)等不同的(de)拓撲結構。在(zai)運用中可(ke)(ke)達(da)到：環(huan)網(wang)支持(chi)RING、STP、RSTP協議，環(huan)網(wang)切換及自愈時(shi)間(jian)小(xiao)于(yu)20ms.設備(bei)傳輸鏈路異常(chang)可(ke)(ke)在(zai)小(xiao)于(yu)10ms時(shi)間(jian)內(nei)完成光路的(de)切換，保證業務傳輸設備(bei)不受環(huan)網(wang)斷點故障影(ying)響(xiang)，設備(bei)可(ke)(ke)為光纖(xian)傳輸系(xi)統提供一套實用、可(ke)(ke)靠(kao)的(de)解決方案，從而組建一個無阻斷、高可(ke)(ke)靠(kao)性(xing)、安全靈活(huo)、抗災害能力強的(de)光纖(xian)傳輸系(xi)統。
工作原理
圖3
圖4
定向耦(ou)合(he)器中(zhong)兩(liang)耦(ou)合(he)波導光功率周期性(xing)相互(hu)轉換
行業市場化需求
電力行業
自動化和工業(ye)通(tong)訊在(zai)電(dian)力(li)行業(ye)的(de)應用日(ri)益(yi)廣泛，在(zai)水(shui)電(dian)、火(huo)電(dian)、風電(dian)、核電(dian)、太陽能(neng)供電(dian)等(deng)電(dian)力(li)行業(ye)發電(dian)、輸變電(dian)、配電(dian)過程中，需要全方位的(de)數(shu)據采(cai)集和數(shu)據監控，且數(shu)據流量(liang)大。電(dian)力(li)行業(ye)的(de)設備(bei)工作環境十分惡(e)劣，有時需要放置在(zai)室外機柜中，電(dian)磁干擾十分嚴重。實(shi)時、可(ke)靠和抗惡(e)劣環境的(de)雙重保護型MIS成為電(dian)力(li)工業(ye)聯網和控制(zhi)通(tong)訊的(de)首選解決方案。
在(zai)電力(li)行業中，雙重保護型(xing)MIS 已廣泛用于電廠(chang)廠(chang)級監(jian)控(kong)信息系(xi)統(tong)(tong)、水電部調度監(jian)控(kong)系(xi)統(tong)(tong)、變電站無人(ren)值守系(xi)統(tong)(tong)，變電站綜合通信系(xi)統(tong)(tong)、電力(li)配網(wang)自動化(hua)系(xi)統(tong)(tong)等網(wang)絡中。
交通行業
交(jiao)(jiao)通(tong)(tong)領(ling)域(yu)的(de)工業以太網交(jiao)(jiao)換機主(zhu)要(yao)在(zai)(zai)地鐵(tie)、鐵(tie)路等軌道交(jiao)(jiao)通(tong)(tong)及公路中應用。在(zai)(zai)現代交(jiao)(jiao)通(tong)(tong)系統(tong)(tong)中，實現實時的(de)交(jiao)(jiao)通(tong)(tong)管理和環境監控需要(yao)相當多(duo)的(de)設備(bei)來協助(zhu)完(wan)成(cheng)，如(ru)PLC、交(jiao)(jiao)通(tong)(tong)控制器、LED顯示屏、IP電話和視頻攝像機，大(da)多(duo)數交(jiao)(jiao)通(tong)(tong)系統(tong)(tong)已(yi)經將TCP/IP做為設備(bei)通(tong)(tong)信的(de)主(zhu)要(yao)方式，光(guang)保護型MIS其優勢在(zai)(zai)于可以大(da)大(da)降低安裝費(fei)用，同時實現系統(tong)(tong)高度集成(cheng)。
例如：電力、交通行業整個系(xi)統需(xu)要(yao)傳(chuan)輸大量的(de)數據、視頻和音頻，其通信網(wang)絡必(bi)須具備足夠的(de)帶寬從而實現實時監控和控制,全千(qian)兆網(wang)絡傳(chuan)輸能力無疑(yi)是一種最佳的(de)解決方案。
結束語
以太網交換機光傳(chuan)輸對多(duo)業務(wu)(wu)傳(chuan)輸、雙(shuang)重保(bao)護(hu)(hu)已經有了長(chang)足(zu)的(de)發(fa)展，為解決(jue)工業應用(yong)(yong)高(gao)清(qing)視頻(pin)(pin)傳(chuan)輸實(shi)時性、多(duo)業務(wu)(wu)傳(chuan)輸實(shi)用(yong)(yong)性等問題有諸多(duo)方式，然光保(bao)護(hu)(hu)型MIS為解決(jue)雙(shuang)重保(bao)護(hu)(hu)、高(gao)清(qing)視頻(pin)(pin)傳(chuan)輸與多(duo)業務(wu)(wu)接入的(de)問題而設計，雖然解決(jue)的(de)方案不是(shi)唯(wei)一的(de)，但是(shi)針(zhen)對工業控制現場的(de)實(shi)際(ji)需求出發(fa)，解決(jue)實(shi)際(ji)運用(yong)(yong)中(zhong)的(de)疑難問題。
文章編輯：CobiNet(寧波)
本公司專注于電訊配件,銅纜綜合布線系列領域產品研發生產超五類，六類,七類線，屏蔽模塊，配線架及(ji)相(xiang)關模塊配(pei)件(jian)的(de)研(yan)發和生產。
