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[WDM] WDM自愈环在光纤紧急电话系统中的实现 [复制链接]

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发表于 2004-12-29 14:34:00 |显示全部楼层

戴少波1 *  许德胜1  范成发1，2  刘劲松1
(1 华中科技大学  湖北武汉 430074    2 广西交通科研所  广西南宁  530001)

摘要：分析高速公路中的光纤紧急电话系统和WDM自愈环网的原理及特点，然后提出了光纤紧急电话系统中WDM自愈环实现方案——二纤单向通道切换环。
关键词：光纤紧急电话系统  WDM  自愈环

Realization of WDM Self-healing Rings in Fiber Emergency Telephone System
Dai Shaobo1*  Xu Desheng1  Fan Chengfa1，2 Liu Jinsong1
(1.Huazhong University of Science and Technology  Wuhan  430074
2.Guangxi Communication Scientific and Research Institute  Nanning  530003)

Abstract： It is analyzed that the principles and characters of expressway Fiber Emergency Telephone System and WDM self-healing rings. A method is presented to realize the scheme of WDM self-healing rings in Fiber Emergency Telephone System：Unilateral Passage Switch Rings of two fiber.
Key words：Fiber Emergency Telephone System，WDM， self-healing rings

一、概述
随着我国现代化建设步伐的加快，高速公路建设也在迅猛发展，高速公路应急求援的重要手段之一的紧急电话，越来越多地被高速公路管理者运用到高速公路中。紧急电话系统的设立，是为在高速公路出现事故或其它意外事件时给司乘人员或高速公路管理、维护人员向高速公路管理中心报警求援的专用通信系统，是高速公路安全、畅通、优质服务的保障。
紧急电话系统主要分为有线和无线两大类[1]。无线紧急电话系统相对于有线紧急电话系统而言，通话效果受电波覆盖范围和天气状况影响，系统是利用GSM公网而不是独立系统，服务质量受到GSM公网的制约。鉴于这些原因，对可靠性要求很高的高速公路紧急电话通常采用有线传输方式。
以光纤作为传输介质的光纤型紧急电话系统，是利用高速公路通信干线中的富余光纤，具有通话质量好、传输距离远、抗干扰能力强、可利用双纤跳接组成环状自愈网、系统可靠性高等优点。特别是近几年来，随着光通信技术的发展，光缆及光电转换设备成本的大幅下降和普遍应用，使以光缆为传输载体的紧急电话系统得到应用成为可能，并有取代电缆型紧急电话的趋势。

二、光纤紧急电话系统的组成[1]

光纤紧急电话系统由监控中心设备、监控分中心设备、路侧话机、通信光缆中2芯光纤、副机电话电缆组成，其中通信光缆由高速公路通信系统中富余光纤提供。系统构成图如下：

图1  光纤紧急电话系统构成图

光纤紧急电话系统实现的功能：
1．监控中心实现公路上所有报警点的语音通话、报警监测和录音。监控中心对每一个报警点建立报警点资料库，以便查询和在报警时提供信息；
2．当有报警电话打入时，在接通报警电话的同时，电脑显示器和投影仪屏幕上即自动显示报警位置信息资料；
3．当有报警电话打入时，监控屏幕上显示出报警点所属的交通管理部门及距报警点最近的医疗急救中心、消防部门、车辆维修厂、加油站等相关部门的位置、地址、联系电话等相关信息，以便于监控人员处理时调用；
4．系统对每次报警通话内容自动进行数字录音存档；
5．系统可以人工或自动完成年、月、日、报警记录报表的统计和打印；
6．系统自动分配报警电话到各个监控座席，如所有座席都为忙状态，则语音提示等待，一有座席空闲立即接入。

三、WDM在光纤紧急电话系统中的实现

光纤紧急电话系统在正常工作状态下，系统中的每个端点的设备都是可靠连通的。但是，系统在实际运行过程中，经常会出现下列故障：(1)某点断纤；(2)某端点的设备出现故障中断。对可靠性要求很高的高速公路紧急电话系统来说，应尽量避免在这两种情况下路侧话机与监控中心的通讯出现中断。本人提出了利用WDM技术使光纤紧急电话系统组成自愈环网的一种方案。

3.1 WDM自愈环的基本概念 [2][3]
WDM是一种提高传输信息容量，节省光纤资源的光纤传输技术。其原理是在一定的带宽上将输入的光信号调制在特定的频率上，然后将调制后的信号复用在一根光纤上。复用后的信号经传送后到达链接的远端，再经过分离或解复用出不同的波长，然后由不同的检测器将各自的光信号转换成电信号，或者直接获取各自的波长信号，并且将它们连接到其它的WDM线路上。
　　所谓自愈网，就是无需人为的干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复传输能力。在自愈过程中，各种业务不会中断，用户感觉不到网络已经发生重组。

3.2 光纤紧急电话系统自愈环方案[4]
首先，因为高速公路是分段施工建设，呈线性结构，形成物理上的自愈环不太容易，但对局部的一段高速公路来说可采用同缆光纤形成自愈环。
其次，光纤紧急电话系统中，业务容量要求较低，且大部分业务量汇集在一个或几个中心节点（中心局）上，宜用比较简单的单向通道切换环，通常业务量不太大时2纤环比较经济。因此在光纤紧急电话系统中采用二纤单向通道保护环。
利用二纤组成的单向通道保护环的拓扑结构如图2所示：

图2 自愈环网拓扑结构

WDM单向通道保护环是在波长通道切换的基础上进行路径的恢复。单向通道保护环每对节点之间都有两根光纤，一根用作主通道来传输工作信号，一根用于保护通道来传输保护信号，这两根光纤的传输方向相反，传输内容相同。系统采用1+1保护方式，在发送端的主、保护通道中传送同一业务，在接收端根据信号质量优劣从两条通道中选择一条接收。
单向环中，业务沿顺时针方向传输，即在主通道上传输。如图2所示，从节点1到节点3的连接使用了链路1和链路2，而从节点3到节点1的业务流通过链路3和链路4传输。逆时针通道仅作为可变路由，以便在链路或节点出现故障时保护通道，其中的保护通道（链路5到8）用虚线标出。为实现保护，从发送节点出来的光信号同时输入主通道和保护通道光纤，这样就建立了一个指定的保护通道，保护信号在其中逆时针传输，如图2所示，称为通过链路5和链路6的1、3节点通道保护。
系统采用一芯1310nm/1550nm波分复用的光纤收发模块组成自愈环，系统占用两芯光纤，每一路侧紧急电话与主干光缆及分支光缆连接，其连接方法如图3示：

图3  路侧紧急电话接线图

3.3自愈环网的分析
　　从图4中可以看出，从某个节点发出的同样的信号从不同的方向、以不同的传输时延到达目的地。接收机通常选择来自主通道的信号，当然它也在不断比较两个方向信号的保真度，在出现主通道信号丢失或者服务劣化时即选择另一信号。因此，每个通道都是基于信号性能而独立切换的。如果通道2中断或是节点2出现设备故障，则节点3将切换到保护通道，通过链路5和链路6接受来自节点1的信号。

图4  某两点之间出现断纤或设备出现故障示意图

　　四、结论
利用WDM技术使光纤紧急电话系统实现自愈环，使系统具有更高的的生存性和可靠性，即使传输链路中出现断纤或设备出现故障，系统仍能通过反向传输进行通话，不会因链路出现一个断点而导致路侧紧急电话与主控中心的通讯中断，为高速公路安全、畅通、优质服务提供了保障。

参考文献：
1．陈洁  光纤型紧急电话在高速公路中的应用[J]. 公路交通科技. 2003,（6）：90-92
2. 张成良李允博 WDM环网技术和光联网发展[J]. http://www.szcatv.com.cn/ 2003.6
3. Gerd Keiser著  李玉权崔敏蒲涛等译光纤通信（第三版）[M].  北京：电子工业出版社  2002,7:305-307
4. 孙松周杨静王新宪等  关于对河南省高速公路光缆主干线物理自愈环网规划建设的探讨[J].       http://www.hncd.gov.cn/             2000.3

参考文献：
1．Chen Jie  Application of Optical Roadside Emergency Telephone System[J].  Journal of Highway and Transportation Research and Development 2003，（6）:90-92
2．Zhang Chengliang  Li Yunbo  Technology of WDM Ring Network and Development of Optical Internetworking[J].    http://www.szcatv.com.cn/ 2003.6
3．Gerd Keiser Optical Fiber Communications[M].  Beijing：Publishing House of Electronics Industry  2002.7:305-307
4．Sun Songzhou  Yang Jing  Wang Xinxian etc. Study on the Planning and Construction for Physical Silf-recovery Round-network of Main Line of Optical fiber Cable for Expressway in Henan Province [J].  http://www.hncd.gov.cn/             2000.3

编辑概况：
戴少波  男  华中科技大学物理电子学硕士研究生  主要从事光纤通信方面的研究
临时通信地址：南宁市高新工业园东五路6号6楼广西交通科研所捷赛企业
电话：0771-3216328 传真：0771-3216338 E-mail：superdare@sina.com
邮编：530003

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