朱志良，宋经平，于海，杨广明

Key words: network self-healing;optical fiber communication network; CORBA interface

随着通信业务量的高速增长以及通信网络规模的日益扩大，建立高可靠性、高生存性的光网络已经成为当今通信网络研究的热点问题。自愈是指通信网络在发生故障时，无需人为干预即可在极短的时间内从故障部件中自动恢复受影响的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。其基本原理就是使网络具备发现替代传送路由并重新确立通信的能力。对于光纤通信网络自愈能力的研究具有重要的理论和实际意义^[1-2]。最近十几年来，军队的通信系统已经以光纤通信作为主要的传输网络。但是出于安全和成本的原因，已经形成的网络中既有环形网也有链形网，而使用的光传输设备也是五花八门，几大主流的光传输设备生产厂商的产品几乎都能在军队光传输网络中找到。这样就限制了SDH自身拥有的自愈功能的使用，尤其是在链形网中，几乎SDH自身拥有的几种自愈方式都失去了作用^[3-4]。

CORBA(Common Object Request Broker Architecture)是OMG(Object Management Group)为解决不同软硬件产品之间互操作而提出的一种解决方案。CORBA是一个面向对象的分布式计算平台，它允许不同的程序之间可以透明的进行互操作，而不用关心对方位于何地、由谁来设计、运行于何种软硬件平台以及用和种语言实现等^[5-6]。

为了实现多厂商环境下的SDH网络管理，网管的接口正在不断的演化。最新的网管趋势是网元管理层与网元之间继续倾向于采用基于CMISE的成熟的Q3接口，而网元管理层与网络管理层之间倾向采用以CORBA为基础的接口，也不排除用Q3接口，而在服务层上使用CORBA接口^[7-8]。

1.1 当前网络现存问题

通过对现有的一些链形光纤通信网络进行分析，得到目前存在的主要问题有：

(1)安全保护能力不强，目前光纤通信网干线采用低等级的多路由人工切换保护技术，作为全网主要的安全性保护机制，这非常不利于今后高速率大容量网络生存能力的提高，也不利于高等级自愈保护技术的运用。

(2)手工故障处理时间过长，由于系统采用的是手动处理方法，所以发生故障时所需要的恢复时间很长，这是不能满足军队军事斗争准备的新形式对光纤传送网的要求的。对终端用户的正常业务也造成很大的影响。由于故障出现后，需人工对故障可能出现的位置进行定位，之后才能给出解决的办法，恢复网络的正常运行，这期间会对终端用户的业务造成很大的影响。

1.2 网络整体设计方案

系统的设计目标是在现有网络结构不变的基础上，增加一部分设备使现有系统拥有自动故障恢复功能，也就是说要求使现有通信系统具有自愈能力。

根据实际网络拓扑结构和网络存在的问题及系统的设计目标，本课题给出的系统解决方案是对本地接入端链路进行1：N（N最大取4）的热备份，使本地接入端具有冗余度为1的热备份链路，当工作的链路出现故障时，迅速切换到备份的链路上，不影响终端用户业务的正常运行。

本自愈系统完成光纤通信链路故障告警的自动监测、自动处理(链路的切换)，故本系统在设计上，主要由硬件装置和监控终端组成，逻辑上主要由位于硬件装置上的控制软件和位于监控终端上的软件组成，两者相互配合完成光纤通信链路的自愈功能。本系统设计与实现的自愈系统部署在实际的网络后，网络拓扑结构如图1所示。

本系统是在原有光纤通信链路之间增加告警监测模块，智能切换模块和主控制模块组成的自愈装置，装置两端通过光纤和原有链路连接。其中告警监测模块主要实现从SDH信号中实时取得出现的告警信号和性能信息，然后发送给主控制模块，并根据事先在其上设定的告警逻辑得到控制切换命令。智能切换模块是通过接收主控制模块下发的切换指令，完成切换动作。主控制模块主要是控制告警监测模块和智能切换模块之间的协调工作。同时，取得控制切换命令并完成两端切换设备的协调同步和一些相关的系统配置。智能切换模块主要包含1×4光开关，受控完成在主、备用光通道之间的切换操作。

光纤通信链路自愈系统要想成功的完成自愈能力，一套完善的自愈方案设计是必不可少的。自愈系统完成从告警被发现、故障被自动处理等一系列过程，最重要的几项功能为告警监测、故障自动处理。故自愈方案的设计也着重从这几个方面进行分析。系统总体工作过程如图2所示：

 

由图2可见，整个系统的工作都是以告警监测和故障处理为核心的。在系统的初始状态下，系统的硬件装置和监控终端及其上驻留的软件进行链路状态监测，如果没有问题则系统将持续的处于这种状态，如果有问题则说明光纤通信链路中的某个环节出现故障，这时将通过主控制模块启动智能切换模块。当故障被处理完毕后系统将会重新处于链路状态监测状态，所以整个系统在总体上讲就是一个往复不断的监测和处理过程。

告警监测是实现通信链路故障自愈功能的关键环节，在系统功能实现上也是最重要，难度比较高的环节。本系统设计的方案中告警信号的提取是通过CORBA接口提取，网络拓扑结构示意图如图3所示。网元管理器可控制各自的网元设备，对于特定的厂家来说，都有一套自己开发的一套网元管理器控制网元设备。在现行的实际网络中是通过综合网管控制所有的网元管理器，当网络出现故障的时候，必须通过综合网管软件查看网络故障点，手工解除故障。本系统设计的故障解决方案可从网元管理器中提取告警监测信号，故障判定之后，通过主控制模块并根据事先设定的自愈逻辑和同步协调逻辑对智能切换模块下发切换指令，智能切换模块收到指令后发生动作，完成自愈保护功能。这里的智能切换模块主要用光开关模块来完成相应功能。

本系统用于通信网传输部分的关键业务保护，它能够从STM-1链路上捕获SDH告警和性能信息，并分析出可能发生的故障，由此产生一个链路切换触发信号；在此信号的触发下，系统可以在STM-1级别的链路上，用备用链路取代发生故障的链路，以实现对关键业务的保护。它主要实现以下功能：

（1）能够解析STM-1开销字节，此开销字节是实现自愈保护的关键因数；

（2）根据事先设定的告警自愈逻辑，系统自行产生链路切换触发信号；

（3）提供管理接口，通过该接口实现对系统参数和业务逻辑的配置，以及系统状态的查询；

（4）提供STM-1级的链路切换功能；

（5）信源端和信宿端的同步功能。

 

光通信自愈保护系统具备的关键技术主要包括三个部分：智能化管理与控制机制、光层保护与恢复机制和功能和双端切换的同步协调。光纤通信系统中包含有多种的设备，如何对这些设备进行有效的管理也是一个亟待解决的问题。为了快速监测及消除故障，并对光缆线路和设备信息进行管理，确保国防保障系统通信的安全稳定运行，给国防保障系统的运行提供高可靠的通信网络，就需要一个优质的对光缆进行监测和管理的系统。本文设计并实现了光网络自愈保护系统可在整体上提高国防保障通信系统网络生存性的能力^[9]。