波分復(fù)用系統(tǒng)(WDM)光安全進(jìn)程技術(shù)  
2003-8-28  
中國電信集團(tuán)北京研究院 張成良

　　隨著光放大器在光通信系統(tǒng)中的大量采用，如何防止OTN中的高功率對人體的影響顯得越來越重要。G.681 中規(guī)范了有光放大器的單通道SDH 系統(tǒng)或WDM 系統(tǒng)的安全進(jìn)程，對鏈路切斷情況下可能引起的強(qiáng)烈“浪涌”效應(yīng)采取了措施，其中一個(gè)重要規(guī)定就是關(guān)斷光復(fù)用段內(nèi)所有的光放大器。但是光網(wǎng)絡(luò)中關(guān)斷所有的光放大器有可能使有波長上下的OADM節(jié)點(diǎn)丟失業(yè)務(wù)，重啟動(dòng)時(shí)所有鏈路上的放大器也都會(huì)被重新激活,在實(shí)施上比較復(fù)雜，且響應(yīng)時(shí)間長。為此ITU-T 又推出了有關(guān)光通信系統(tǒng)安全的新規(guī)范G.664 ——《光傳送系統(tǒng)的安全進(jìn)程和要求》。G.664的突出特點(diǎn)是提出了APR自動(dòng)光功率減少進(jìn)程，并就ALS和APR適用范圍進(jìn)行了詳細(xì)描述。本文著重介紹了根據(jù)G.664規(guī)定的WDM 系統(tǒng)光安全進(jìn)程的最新技術(shù)要求。 

1. APR 進(jìn)程

　　光纜切斷、設(shè)備失效或光連接器拔出等均會(huì)導(dǎo)致光功率丟失，出于對人眼安全的考慮，在主光通道的一個(gè)光段內(nèi)光功率丟失的情況下，需要系統(tǒng)實(shí)施APR、ALS進(jìn)程。為便于在鏈路重新連好以后系統(tǒng)容易恢復(fù)，同時(shí)考慮實(shí)施自動(dòng)（或人工）重啟動(dòng)進(jìn)程。當(dāng)探測到所有主通道的光信號都丟失時(shí)，WDM/OTN 系統(tǒng)才啟動(dòng)APR進(jìn)程， 關(guān)閉受影響的OTS段中所有的放大器；當(dāng)信號恢復(fù)時(shí)，系統(tǒng)又能恢復(fù)光放大器的工作。這樣能保證在關(guān)閉情況下，光纖中的光功率電平處于安全等級要求之內(nèi)。 

2. APR進(jìn)程的基本原理

　　APR進(jìn)程的基本原理如圖1所示：當(dāng)A點(diǎn)光纜斷裂后，接收端口R2處會(huì)檢測到光傳送段信號的連續(xù)性丟失（LOC-OTS） ，這種丟失將會(huì)導(dǎo)致T2的發(fā)送端口輸出功率的減少，同樣又引起接收端口R1處的LOC-OTS ，從而使得發(fā)送端口T1處輸出功率減少。通過此過程，系統(tǒng)可以保證在發(fā)生故障處的A點(diǎn)這一段光纖上的光功率都處于安全水平。




圖1 APR功能示意


　　在受影響的OTS內(nèi)，所有光輸出端處的功率應(yīng)在 3 秒之內(nèi)（OTS中斷時(shí)刻起）減成危險(xiǎn)等級為+10dBm以下。 

　　APR不排除在受影響的OMS段內(nèi)對其它放大器的二次動(dòng)作，也不排除OMS外正在工作的設(shè)備，如SDH單波長設(shè)備的關(guān)斷。然而這不能干擾受影響的OTS的安全程序。

APR程序也不會(huì)導(dǎo)致下游產(chǎn)生其他告警，即只有受影響的OTS段知道。

　　3. APR進(jìn)程激活及去激活時(shí)間

　　APR激活時(shí)間，即從“R2”出現(xiàn)LOC-OTS那一時(shí)刻起至“T1”減少發(fā)送光功率完成為止的時(shí)間。該時(shí)間由兩部分組成，即“R2”端設(shè)備的激活時(shí)間和“R2”端設(shè)備的激活時(shí)間（考慮到線路的傳輸延時(shí)比較小，可以忽略不計(jì)）。這段時(shí)間包括兩端的LOC-OTS的確認(rèn)時(shí)間、監(jiān)測時(shí)間和減少光放大器輸出的響應(yīng)時(shí)間。一般來說，“R1”端和“R2”端的激活時(shí)間相等。ITU-T規(guī)定總的激活時(shí)間應(yīng)該小于3s，即每端的激活時(shí)間必須<1.5s。 

　　APR的去激活進(jìn)程與激活類似，應(yīng)包括R2端設(shè)備的去激活響應(yīng)時(shí)間和R1設(shè)備端的去激活響應(yīng)時(shí)間。R1端去激活時(shí)間段應(yīng)為從R1接收到正常工作信號至T1發(fā)送正常工作信號，而不再發(fā)送重啟動(dòng)脈沖為止。這兩端的去激活時(shí)間差不多。由于光放大器的去激活時(shí)間要長，可以到300ms，單端的響應(yīng)時(shí)間在800~1250ms，比激活時(shí)間要長，整個(gè)APR進(jìn)程去激活時(shí)間應(yīng)在1600~2500ms之間，該時(shí)間段包含了功放和預(yù)放的響應(yīng)時(shí)間。具體情況演示如圖2所示。 




圖2 WDM設(shè)備APR進(jìn)程的時(shí)間流程圖


4. 重啟動(dòng)脈沖功率電平

　　重啟動(dòng)脈沖電平應(yīng)該小于+10dBm，但也不能太小，必須保證其經(jīng)過線路衰減后的光功率值仍大于LOC-OTS判決閾值；并且重啟動(dòng)脈沖與正常的工作信號不相同。

5. 帶RAMAN放大器WDM系統(tǒng)

　　對于帶RAMAN增益型的光放大器WDM系統(tǒng)也必須滿足同樣的光安全要求，并必須保證在APR進(jìn)程中對RAMAN泵浦也進(jìn)行光安全進(jìn)程處理。在光纖切斷時(shí)，接收接口R2處出現(xiàn)的光傳輸段的連續(xù)性丟失（LOC-OTS）缺陷，不僅用于減少T2端EDFA光放大器，也用來減少/切斷接收接口R2的RAMAN泵浦源輸出功率， T2的輸出功率減少又導(dǎo)致接收接口R1處的LOC-OTS缺陷，后者又使得傳輸接口T1處的輸出功率減少，同時(shí)減少/切斷接收接口R1的RAMAN泵浦源輸出功率。 

　　如果光纖恢復(fù)正常，它將導(dǎo)致對端“R2”設(shè)備解除LOC-OTS狀態(tài)，T1- R2方向的反向RAMAN 放大器恢復(fù)，T2發(fā)送端口信號恢復(fù)至正常工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致“R1”設(shè)備解除LOC-OTS狀態(tài)，T2- R1方向的反向RAMAN 放大器恢復(fù)，進(jìn)而T1發(fā)送進(jìn)入正常狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)正常傳輸。采用RAMAN光放大器WDM系統(tǒng)其APR激活時(shí)間小于3秒，去激活時(shí)間小于2.5秒。

小結(jié)
　　當(dāng)前WDM 技術(shù)復(fù)用的波長數(shù)目已經(jīng)超過160波，隨著系統(tǒng)波長數(shù)目的增加，光放大器總輸出功率提高到+20dBm， 或更高，高功率狀態(tài)下APR功能也顯得更為重要。新制定的《波分復(fù)用系統(tǒng)（WDM）光安全進(jìn)程技術(shù)要求》定義了光安全進(jìn)程的基本要求，可以確保人身在光放大器條件下的安全工作。ITU-T 正在對G.664做進(jìn)一步的修改，例如引入OSC光監(jiān)控通路完成重啟動(dòng)進(jìn)程。我們應(yīng)該密切注意國際上的最新發(fā)展，以確保國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和實(shí)時(shí)更新。 
----《通信世界》