文/江志榮 深圳市諾龍技術股份有限公司
光傳輸的現狀
當前，光纜傳輸網已成為我國通信網和國民經濟信息基礎設施的主要部份，是公眾電話網、通訊網絡、安防監控等各種系統基礎。光纜通信網絡一旦阻斷，將對項目中造成嚴重影響，給企業帶來極大的經濟損失。因此，光傳輸網絡質量的好壞及線路的保護和恢復問題越來越引起人們的關注，也成為市場在爭奪用戶時重要的競爭焦點。
實現光傳輸保護一般有兩類方法：網絡保護和網絡恢復。在監控系統中，常常以保護機制作為第一道防線，對光纖阻斷之類的公共失效故障。例如：光纖環網方式，當某個支點出現異常，則環網自動斷開該點，形成點位缺失組環，保證其它傳輸正常運用，以獲取時間對單點異常進行搶修時間。
光傳輸保護的需求
隨著光纖傳輸在監控行業應用，智能交通、高速公路運營環境的日趨競爭激烈，促使傳輸網絡和光纜線路安全也愈加重要。光傳輸作為業務承載平臺，系統傳輸的保護與恢復對于整個網絡的運行能力有著重大的影響。因為，如何提高傳輸系統的可靠性是傳輸系統建設中重點考慮的問題，在影響傳輸系統可靠性的因素中，光傳輸線路的影響是最大的，一旦出現異常系統將處于癱瘓狀態。而光傳輸鏈路幾乎全部敷設在野外、長遠距離，監控與管理難度大，網絡安全受外部因素影響極大，意外故障發生率高。根據高速機電維護部門的統計，每年光傳輸出現的各種故障頻有發生。
傳統光傳輸故障在高速機電項目中解決辦法：搶修人員接報故障后，利用OTDR設備查找故障點定位，現場進行人工搶修，少則兩三個鐘，多則數天，即要封路還費時費力，給維護單位帶來極大不便，故障修復時效性偏低。
應用介紹
圖1
如圖1所示,在高速監控系統中可分為三個部分：前端信號采集部分、中端傳輸部份、后端顯示及存儲管理部分，監控系統項目隨著網絡化、高清化、智能化、集成化的發展，傳輸方式也不斷進行技術升級和革新。
系統應用比較
高速監控系統對傳輸設備在系統架構設計時有多種選擇方式，最終達到的目的是相同的，而不同的傳輸設備各有優缺，在實際運用中如何選擇系統架構傳輸設備尤其重要，往往是制約整個系統的進度、成本和安全的關鍵要素。那么，系統在組建設計時如何保證傳輸鏈路安全值得更加深刻的探討與研究。
光纖收發器傳輸應用
光纖收發器傳輸以點對點雙向傳輸，前后各對應放設備通過光纖連接起來，這種方式比較常見，以滿足互連互通為主要目的，業務功能固定。
優點：
價格低、技術成熟、運用靈活
即插即用，對維護人員要求較低
缺點：
無法對業務精確識別與控制，在大業務情況無法做到快速響應、控制丟包
無法保證業務的連續性，系統的可靠性主要依賴于設備的本身
功能單一適合于小型網絡
固定業務傳輸，需成對匹配使用
光纖資源浪費，設備數目多，難以維護
EPON傳輸應用
EPON通�？梢詷湫�、星型結構方式，以單點對多點網絡模式，結合不同分光比的分光器形成以滿足單點對多業務互通為主要目的，業務實現方式較為固定，多運用于下發用戶較多的網絡結構。
優點：
業務擴展簡單，通過更換光分路器即可增加
光纖利用率高， 利用光纖光波進行分波復用器將不同波長的光信號復用至單根光纖進行傳輸
缺點：
光分損耗嚴重，對光器件要求高
傳輸距離受限、不適用于遠距離傳輸
鏈路無保護機制，出現故意易造成全網癱瘓
操作復雜，廠商在現場進行分光調試
兼容性差，各廠家產品無法互通
光保護型MIS
光保護型MIS可運用于組建點對點、鏈、星、環形網絡模式，應用大中型多業務網絡傳輸接入層與匯聚層。
優點：
背板帶寬大，數據轉發速度快，支持高清視頻實時傳輸
組網靈活，應用大中型多業務網絡，支持各類型業務接入
端口根據網絡的應用可選擇不同的接口數量及形態（SFP、GE）
支持VLAN的劃分，有效對網絡進行控制管理可抑制廣播風暴
數據吞吐量大、丟包率小、延遲低
兼容性強，廠家互通性好，
環網、光保護雙重保護機制
缺點：
價格略高
操作復雜、需要配置
本案運用到的本文重點闡述光保護型MIS，其可將前端監控節點的高清視頻采集與情報板、氣象監測、車流量檢測、防拆報警等多業務數據采集匯聚，通過內部協議進行轉換后可由網口或光纖口與上層區域進行數據傳輸，采用全千兆或萬兆主干傳輸，支持冗余電源保護、多重保護機制，只需兩纖組成一個環網，當環網中兩臺設備同時出現故障時，整個環路即失效，而系統中采用光保護型MIS即做到雙重保護突顯對信號實時有效傳輸保護機制，當環網出現異常，可自動自愈成環。當光纖鏈路出現異�，F象（光衰、無光）光保護即起動備用光路，對光路進行自愈，保證當前設備上所有業務在環網內正常工作。
機遇與挑戰
機遇
高速監控系統進入智能化時代后，攝像機的清晰度大幅提高、大量數據RS232/RS485等業備傳輸對帶寬要求越來越高。傳輸涉及系統的多個環節，從接入信號環節來看：1、如何保證信息的實時、有效傳送；2、隨著2K/4K高清視頻的普及與發展趨勢，如何確保傳輸對視頻造成的時延、卡頓、花屏現象；3、在監控系統高度集成化的時代，不同業務通過不同標準的設備傳輸，對管理、運維、調試，如何簡化管理等需要解決的問題帶來了較大機遇。
挑戰
光傳輸的不斷建設與普及，業務需求已成倍增長，終端的光纖鏈路維護也日趨嚴峻，每一次鏈路故障對整個監控系統都將會帶來一定影響，收入損失、維護績效、業務開展、業主的信賴等問題日趨突顯。如何提升傳輸網絡鏈路安全更具挑戰。
異常情況下，如何快速響應（小于20MS）恢復業務
線路保護切換系統應用于物理層，當線路出現故障時，需快速反映并做出正確應急機制，省去人工查找及更換到備用線路所花費的時間，減少業務中斷造成的影響。
建設升級擴容，方便維護
在系統應用設計時及項目建設期，多有發生系統升級、業務增加狀況，如何具有強大的擴充能力，適應比較復雜、高彈性擴充的網絡架構，有利于網絡的升級擴容，方便網絡的維護，降低建設成本。
提升人工效率，達到迅速發現、準確判斷、有效處理
高速監控系統如傳輸鏈路出現異常，造成故障。如何快速恢復傳輸鏈路、迅速的恢復以太網光傳輸。并能讓維護人員及時掌握、管理設備的工作狀態，以及即時光纜監測、斷路修復。提高工作效率，大幅降低光纖傳輸維護所需時間，節約維護成本。
預警顯示，做到預防、預測、預知、預判。
在設備鏈路異常時，保護設備只能被動接受信號指令，來切換鏈路。在數據高速傳輸及實時性的科技時代，對此類現象已不能完全滿足，設備故障需提前預知，預判并提前預防。對傳輸與接收設備進行實時數據交互，采集當前數據信息對比，做到預知，可對采集數據進行對比后，做到預判；并通過數據對照與參考值進行自動保護，做到預防。
以太網交換機光傳輸雙重保護的應用解析
光保護型MIS的工作原理是當設備監測到工作鏈路傳輸中斷或光衰劣化至一定值后，光保護型MIS設備將主信號自動轉至備用光纖系統來傳輸，從而使接收端不受影響，接收到正常的信號而感覺不到網絡出現了故障，它主要適用于點到點應用的保護。
圖2
如圖2所示：解決方案可支持星型、鏈式、環網等不同的拓撲結構。在運用中可達到：環網支持RING、STP、RSTP協議，環網切換及自愈時間小于20ms.設備傳輸鏈路異�？稍谛∮�10ms時間內完成光路的切換，保證業務傳輸設備不受環網斷點故障影響，設備可為光纖傳輸系統提供一套實用、可靠的解決方案，從而組建一個無阻斷、高可靠性、安全靈活、抗災害能力強的光纖傳輸系統。
工作原理
圖3
圖4
定向耦合器中兩耦合波導光功率周期性相互轉換
行業市場化需求
電力行業
自動化和工業通訊在電力行業的應用日益廣泛，在水電、火電、風電、核電、太陽能供電等電力行業發電、輸變電、配電過程中，需要全方位的數據采集和數據監控，且數據流量大。電力行業的設備工作環境十分惡劣，有時需要放置在室外機柜中，電磁干擾十分嚴重。實時、可靠和抗惡劣環境的雙重保護型MIS成為電力工業聯網和控制通訊的首選解決方案。
在電力行業中，雙重保護型MIS 已廣泛用于電廠廠級監控信息系統、水電部調度監控系統、變電站無人值守系統，變電站綜合通信系統、電力配網自動化系統等網絡中。
交通行業
交通領域的工業以太網交換機主要在地鐵、鐵路等軌道交通及公路中應用。在現代交通系統中，實現實時的交通管理和環境監控需要相當多的設備來協助完成，如PLC、交通控制器、LED顯示屏、IP電話和視頻攝像機，大多數交通系統已經將TCP/IP做為設備通信的主要方式，光保護型MIS其優勢在于可以大大降低安裝費用，同時實現系統高度集成。
例如：電力、交通行業整個系統需要傳輸大量的數據、視頻和音頻，其通信網絡必須具備足夠的帶寬從而實現實時監控和控制,全千兆網絡傳輸能力無疑是一種最佳的解決方案。
結束語
以太網交換機光傳輸對多業務傳輸、雙重保護已經有了長足的發展，為解決工業應用高清視頻傳輸實時性、多業務傳輸實用性等問題有諸多方式，然光保護型MIS為解決雙重保護、高清視頻傳輸與多業務接入的問題而設計，雖然解決的方案不是唯一的，但是針對工業控制現場的實際需求出發，解決實際運用中的疑難問題。
