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摘 要：介绍“APR-AOSD”功能的工作机制，描述OLT、BRAS设备通过OTN承载组网时常见线路故障场景，分析该功能如何实现OLT至BRAS设备间的有效通信。
关键词：传输；OTN；APR；AOSD；OLT；OTS；OMS；OAC数据通信
中图分类号：TN929.1；TM73 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）11-0058-03
Application Analysis of OTN APR-AOSD Group Function in OLT Network
WEI Zhihui
（China Telecom Nanyang Branch，Nanyang 473000，China）
Abstract：This section describes the working mechanism of the APR-AOSD function，describes the common line fault scenarios when the OLT and BRAS devices are connected through the OTN，and analyzes how the function implements effective communication between the OLT and BRAS devices.
Keywords：transmission；OTN；APR；AOSD；OLT；OTS；OMS；OAC data communication
0 引 言
随着家庭宽带用户数量的提升、IPTV网络规模部署以及各种基于宽带应用的大量涌现，对OLT上行带宽的需求越来越大。中国电信采用传输OTN网络下沉的方式，以满足多业务综合承载、高速率、高可靠性等要求，同时释放光缆纤芯资源、节省建设投资。OTN传输的使用，给我们的日常维护带来了以下问题：现实组网中为了保证OLT与BRAS间的数据转发信道的最佳性能，一般将两端设备对接端口设置为强制模式。但是当OTN网络某跨段出现光缆故障时，因OAC侧（客户侧）端口激光器持续发光的缘故，经常存在两端数据设备在接收到白光的情况下端口仍为UP，或一端DOWM，一端仍为UP的现象，这就导致UP端口继续转发数据，这就必然使途经该端口的业务受阻。
如何有效解决此类问题，给用户提供高质量的使用体验，是本文需要探讨的内容：尝试应用OTN设备APR组功能和AOSD功能规避上述网络故障导致的业务转发受阻的风险。即当跨段间任意一侧传输通道出现故障时，对端OTN设备强制关断发送数据设备的激光器，使对端数据设备端口也转变为“down”状态，从而强制业务从正常传输通道进行传送。
1 APR组功能概念
1.1 APR功能概念
Automatic Power Reduction，自动功率减小。启用APR功能后，当主光通道内光功率丢失时，断点相邻单板输出光功率自动减小到安全功率范围内。APR功能可以保护维护人员的人身安全以及防止强烈浪涌对系统造成损坏。
1.2 AOSD功能概念
Auto Optical ShutDown，自动光功率关断。业务单板开启AOSD功能后，当检测到波分测业务单板上报异常告警时，客户侧激光器发送端口自动关闭激光。
OTN设备工作的光缆线路中光功率较强，当光缆断裂时，为了防止泄露的激光对人体皮肤和眼睛造成伤害，系统检测到相应告警后，自动启动传输段内对应端口激光器的APR或AOSD进程将光功率降低到安全水平，当光缆修复后，设备告警消除，系统恢复激光器至正常工作状态。
2 APR组功能机制
下面就APR组功能机制进行分析，典型OTN系统元器件信号连接如图1所示。
假设A点光缆断裂后，接收端口R2处检测到光信号连续性丢失（LOC-OTS），这就会导致T2发送端口输出功率降低至-35dBm（安全输出光功率）；同样又引起接收端口R1处于LOC-OTS，从而使得发送端口T1处输出功率降低，这样就可以保证在发生故障的A点所在OTS段内的光功率都处于安全水平。
APR/AOSD功能的恢复机制分为自动重启和手动重启两种。在自动重启设定下，每隔一段时间（不小于100S），系统在T1端口自动将发送功率提高到一个合理水平（为了保证安全，又不至于衰减后监测板不能识别，一般设置为9dBm），发送重启动脉冲，如果A处光纤恢复正常，则R2接收不再处于LOC-OTS，T2发送端口信号恢复至正常工作状态，进而系统使OA3恢复正常工作状态；同理，OA4和OA1同样恢复正常，则整个系统恢复正常传输；如果T1在发送信号重启动脉冲期间，光纤没有恢复，则R2处的LOC-OTS状态不能解除，T1发送信号再次减少到安全功率内，并进入下一次自动重启进程。在手动重启情况下需通过网管手动控制让T1发出重启脉冲。建立APR-AOSD时，对OA的APC配置没有特别要求，通常配置为APR。若配置类型为AOSD且输入无光时，则执行关泵；若为APR且输入无光时，则自动将OA输出光功率减弱。
3 常见故障场景分析
外部光缆线路或客户侧设备等对接出现问题对OTN系统承载业务的影响较大，下面针对常见故障场景进行分析。OTN系统分层及信号流如图2所示。
3.1 OTN设备互联光缆线路单芯故障
OTS层：收端检测点OPA单板OTS输入宿端口R2检测到“输入无光”告警，触发APR组保护机制，系统执行关断反向OBA單板OTS输出源端口T2激光器，反向OPA单板OTS输入宿端口R1也检测到“输入无光”告警；此时OTS段双向收端OA单板检测到“输入无光”。 OMS层：由OTS层光缆单向中断触发APR保护机制，双向发端OBA单板OTS输出源端口执行激光器关闭动作，收端光功率降低至无光输入，进而光信号再次传向OMS层ODU单板输入宿端口，此时该端口检测到“输入无光”。
OCH层：WDM中ODU单板为分波器，属无源器件。当跨段间光缆中断时两端OTN设备的OTU单板波分侧端口IN2上报“输入无光”等系列OCH侧（波分侧）告警。
客户层：在该层对本端OTU单板的“激光器自动关闭AOSD功能”进行使能后，当单板OCH侧检测到输入无光等告警，单板自动执行OAC侧激光器的关闭动作，此时实现OLT/BRAS对应业务端口输入信号丢失，两端数据设备端口状态均down，从而强制关闭该工作路径。
3.2 OTN设备互联光缆线路双芯故障
当OTN设备互联光缆线路发生双芯故障时，在OTS层网元A、B两端的OPA单板输入宿端口R1、R2都会检测到“输入无光”告警，此时A、Z两端都触发APR保护机制，系统执行关断反向OBA单板输出端口T1、T2激光器动作。
在此情况下OMS层、OCH层、客户层同样会执行如同场景1的相关动作，最终做到关闭双向OAC侧激光器。OLT/BRAS对应端口输入信号丢失，数据端口状态均为down，强制关闭该工作路径。
注：OTN设备互联光缆线路双芯出现故障时，即使网元A、网元B间没有设置APR组，双向OPA单板OTS输入宿端口同样也都会检测到“输入无光”告警。
3.3 OTN与OLT/BRAS设备业务端口互联纤芯单芯故障（OTN端口收故障）
当OTN设备客户侧端口单纤收OLT/BRAS纤芯出现故障时，此场景下故障发生在OLT/BRAS与OTN客户侧端口的连接链路上，故仅需对OTN设备业务单板端口启用“AOSD功能”，无需配置APR组。OTN设备A的OTU单板IN1口在检测到“无光输入”告警时，对端B网元OTU单板OUT2口上报“GFP客户信号失效”告警、“OPU客户信号失效”告警，该单板的OUT2端口在单板AOSD功能的作用下执行激光器关断动作，中断发向OLT/BRAS设备的光，从而OLT/BRAS对应端口输入信号丢失，B网元对接数据端口状态为down。
注：A端OTN端口单芯收出现故障时，若B端OTN端口收信号正常，则触发AOSD功能，A端OLT/BRAS设备端口仍为UP状态。此时A端对接设备继续转发数据，经过此端口业务受阻。
3.4 OTN与OLT/BRAS设备业务端口互联纤芯单芯故障（OLT/BRAS端口收故障）
当OLT/BRAS端口单纤收OTN设备客户侧纤芯出现故障时，同场景3故障点发生在OLT/BRAS设备跟OTN客户侧连接链路上，为波分发数据设备链路故障。在此场景下即使OTN设备业务单板端口未启用“AOSD功能”，A端OLT/BRAS对应端口输入信号丢失，A网元对接数据端口状态也为down。
注：A端OTN端口单芯发出现故障时，若B端OTN端口收信号正常，则均不能触发AOSD功能，从而A、B两端对接OLT/BRAS设备端口均为UP状态。此时A、B两端对接设备继续转发数据，经过端口的业务受阻。
3.5 OTN与OLT/BRAS设备业务端口互联纤芯双芯故障
当OTN与OLT/BRAS设备业务端口互联纤芯双芯出现故障时，在此场景下因网元A接至数据设备光缆双向出现故障，B网元OTU单板收到告警信息：OUT2口上报“GFP客户信号失效”告警、“OPU客户信号失效”告警，该单板的OUT2端口在单板AOSD功能的作用下执行激光器关断动作，中断发向OLT/BRAS设备的光，从而OLT/BRAS对应端口输入信号丢失，B网元对接数据端口状态为down；同时在网元A发数据设备光路出现物理中断时，其对接数据端口状态也为down，强制关闭该工作路径。
4 结 论
承载在OTN上的OLT/BRAS数据网络在OTN传输设备互联间出现线路故障时，无论是单纤故障还是双纤故障，都可通过OTN设备APR组功能和AOSD功能有效避免因数据端口接收“白光”而无法成功切换工作路徑的问题，保障OLT上行通道正常转发业务数据；同时在光缆中断修复过程中，OTN设备的APR功能也可避免OTN设备高功率激光对人体或设备造成的伤害。
当线路故障发生在OTN与数据设备互联业务端口之间时，若是端口互联双芯故障则可通过OTN设备业务板卡的AOSD功能有效避免业务受阻；若是端口互联单芯故障，则仅通过AOSD功能无法实现OTN设备对数据设备的双端激光器关断，还需在数据设备上通过LACP（链路聚合协议）辅助实现工作路径的切换。
另外，因OTN设备APR-AOSD组功能的应用，在修复线路故障时需要借助网管告警及光缆测量工具（OTDR设备）来判断故障纤芯的准确方向。
参考文献：
[1] 王健.光传送网（OTN）技术、设备及工程应用 [M].北京：人民邮电出版社，2016.
[2] 佛罗赞，费根，吴时霖.数据通信与网络 [M].第4版.北京：机械工业出版社，2007.
[3] 中兴通讯股份有限公司.传输OTN产品维护宝典.深圳：2013.
作者简介：魏智辉（1990-），男，河南南阳人，本科。研究方向：承载网维护。
关键词：传输；OTN；APR；AOSD；OLT；OTS；OMS；OAC数据通信
中图分类号：TN929.1；TM73 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）11-0058-03
Application Analysis of OTN APR-AOSD Group Function in OLT Network
WEI Zhihui
（China Telecom Nanyang Branch，Nanyang 473000，China）
Abstract：This section describes the working mechanism of the APR-AOSD function，describes the common line fault scenarios when the OLT and BRAS devices are connected through the OTN，and analyzes how the function implements effective communication between the OLT and BRAS devices.
Keywords：transmission；OTN；APR；AOSD；OLT；OTS；OMS；OAC data communication
0 引 言
随着家庭宽带用户数量的提升、IPTV网络规模部署以及各种基于宽带应用的大量涌现，对OLT上行带宽的需求越来越大。中国电信采用传输OTN网络下沉的方式，以满足多业务综合承载、高速率、高可靠性等要求，同时释放光缆纤芯资源、节省建设投资。OTN传输的使用，给我们的日常维护带来了以下问题：现实组网中为了保证OLT与BRAS间的数据转发信道的最佳性能，一般将两端设备对接端口设置为强制模式。但是当OTN网络某跨段出现光缆故障时，因OAC侧（客户侧）端口激光器持续发光的缘故，经常存在两端数据设备在接收到白光的情况下端口仍为UP，或一端DOWM，一端仍为UP的现象，这就导致UP端口继续转发数据，这就必然使途经该端口的业务受阻。
如何有效解决此类问题，给用户提供高质量的使用体验，是本文需要探讨的内容：尝试应用OTN设备APR组功能和AOSD功能规避上述网络故障导致的业务转发受阻的风险。即当跨段间任意一侧传输通道出现故障时，对端OTN设备强制关断发送数据设备的激光器，使对端数据设备端口也转变为“down”状态，从而强制业务从正常传输通道进行传送。
1 APR组功能概念
1.1 APR功能概念
Automatic Power Reduction，自动功率减小。启用APR功能后，当主光通道内光功率丢失时，断点相邻单板输出光功率自动减小到安全功率范围内。APR功能可以保护维护人员的人身安全以及防止强烈浪涌对系统造成损坏。
1.2 AOSD功能概念
Auto Optical ShutDown，自动光功率关断。业务单板开启AOSD功能后，当检测到波分测业务单板上报异常告警时，客户侧激光器发送端口自动关闭激光。
OTN设备工作的光缆线路中光功率较强，当光缆断裂时，为了防止泄露的激光对人体皮肤和眼睛造成伤害，系统检测到相应告警后，自动启动传输段内对应端口激光器的APR或AOSD进程将光功率降低到安全水平，当光缆修复后，设备告警消除，系统恢复激光器至正常工作状态。
2 APR组功能机制
下面就APR组功能机制进行分析，典型OTN系统元器件信号连接如图1所示。
假设A点光缆断裂后，接收端口R2处检测到光信号连续性丢失（LOC-OTS），这就会导致T2发送端口输出功率降低至-35dBm（安全输出光功率）；同样又引起接收端口R1处于LOC-OTS，从而使得发送端口T1处输出功率降低，这样就可以保证在发生故障的A点所在OTS段内的光功率都处于安全水平。
APR/AOSD功能的恢复机制分为自动重启和手动重启两种。在自动重启设定下，每隔一段时间（不小于100S），系统在T1端口自动将发送功率提高到一个合理水平（为了保证安全，又不至于衰减后监测板不能识别，一般设置为9dBm），发送重启动脉冲，如果A处光纤恢复正常，则R2接收不再处于LOC-OTS，T2发送端口信号恢复至正常工作状态，进而系统使OA3恢复正常工作状态；同理，OA4和OA1同样恢复正常，则整个系统恢复正常传输；如果T1在发送信号重启动脉冲期间，光纤没有恢复，则R2处的LOC-OTS状态不能解除，T1发送信号再次减少到安全功率内，并进入下一次自动重启进程。在手动重启情况下需通过网管手动控制让T1发出重启脉冲。建立APR-AOSD时，对OA的APC配置没有特别要求，通常配置为APR。若配置类型为AOSD且输入无光时，则执行关泵；若为APR且输入无光时，则自动将OA输出光功率减弱。
3 常见故障场景分析
外部光缆线路或客户侧设备等对接出现问题对OTN系统承载业务的影响较大，下面针对常见故障场景进行分析。OTN系统分层及信号流如图2所示。
3.1 OTN设备互联光缆线路单芯故障
OTS层：收端检测点OPA单板OTS输入宿端口R2检测到“输入无光”告警，触发APR组保护机制，系统执行关断反向OBA單板OTS输出源端口T2激光器，反向OPA单板OTS输入宿端口R1也检测到“输入无光”告警；此时OTS段双向收端OA单板检测到“输入无光”。 OMS层：由OTS层光缆单向中断触发APR保护机制，双向发端OBA单板OTS输出源端口执行激光器关闭动作，收端光功率降低至无光输入，进而光信号再次传向OMS层ODU单板输入宿端口，此时该端口检测到“输入无光”。
OCH层：WDM中ODU单板为分波器，属无源器件。当跨段间光缆中断时两端OTN设备的OTU单板波分侧端口IN2上报“输入无光”等系列OCH侧（波分侧）告警。
客户层：在该层对本端OTU单板的“激光器自动关闭AOSD功能”进行使能后，当单板OCH侧检测到输入无光等告警，单板自动执行OAC侧激光器的关闭动作，此时实现OLT/BRAS对应业务端口输入信号丢失，两端数据设备端口状态均down，从而强制关闭该工作路径。
3.2 OTN设备互联光缆线路双芯故障
当OTN设备互联光缆线路发生双芯故障时，在OTS层网元A、B两端的OPA单板输入宿端口R1、R2都会检测到“输入无光”告警，此时A、Z两端都触发APR保护机制，系统执行关断反向OBA单板输出端口T1、T2激光器动作。
在此情况下OMS层、OCH层、客户层同样会执行如同场景1的相关动作，最终做到关闭双向OAC侧激光器。OLT/BRAS对应端口输入信号丢失，数据端口状态均为down，强制关闭该工作路径。
注：OTN设备互联光缆线路双芯出现故障时，即使网元A、网元B间没有设置APR组，双向OPA单板OTS输入宿端口同样也都会检测到“输入无光”告警。
3.3 OTN与OLT/BRAS设备业务端口互联纤芯单芯故障（OTN端口收故障）
当OTN设备客户侧端口单纤收OLT/BRAS纤芯出现故障时，此场景下故障发生在OLT/BRAS与OTN客户侧端口的连接链路上，故仅需对OTN设备业务单板端口启用“AOSD功能”，无需配置APR组。OTN设备A的OTU单板IN1口在检测到“无光输入”告警时，对端B网元OTU单板OUT2口上报“GFP客户信号失效”告警、“OPU客户信号失效”告警，该单板的OUT2端口在单板AOSD功能的作用下执行激光器关断动作，中断发向OLT/BRAS设备的光，从而OLT/BRAS对应端口输入信号丢失，B网元对接数据端口状态为down。
注：A端OTN端口单芯收出现故障时，若B端OTN端口收信号正常，则触发AOSD功能，A端OLT/BRAS设备端口仍为UP状态。此时A端对接设备继续转发数据，经过此端口业务受阻。
3.4 OTN与OLT/BRAS设备业务端口互联纤芯单芯故障（OLT/BRAS端口收故障）
当OLT/BRAS端口单纤收OTN设备客户侧纤芯出现故障时，同场景3故障点发生在OLT/BRAS设备跟OTN客户侧连接链路上，为波分发数据设备链路故障。在此场景下即使OTN设备业务单板端口未启用“AOSD功能”，A端OLT/BRAS对应端口输入信号丢失，A网元对接数据端口状态也为down。
注：A端OTN端口单芯发出现故障时，若B端OTN端口收信号正常，则均不能触发AOSD功能，从而A、B两端对接OLT/BRAS设备端口均为UP状态。此时A、B两端对接设备继续转发数据，经过端口的业务受阻。
3.5 OTN与OLT/BRAS设备业务端口互联纤芯双芯故障
当OTN与OLT/BRAS设备业务端口互联纤芯双芯出现故障时，在此场景下因网元A接至数据设备光缆双向出现故障，B网元OTU单板收到告警信息：OUT2口上报“GFP客户信号失效”告警、“OPU客户信号失效”告警，该单板的OUT2端口在单板AOSD功能的作用下执行激光器关断动作，中断发向OLT/BRAS设备的光，从而OLT/BRAS对应端口输入信号丢失，B网元对接数据端口状态为down；同时在网元A发数据设备光路出现物理中断时，其对接数据端口状态也为down，强制关闭该工作路径。
4 结 论
承载在OTN上的OLT/BRAS数据网络在OTN传输设备互联间出现线路故障时，无论是单纤故障还是双纤故障，都可通过OTN设备APR组功能和AOSD功能有效避免因数据端口接收“白光”而无法成功切换工作路徑的问题，保障OLT上行通道正常转发业务数据；同时在光缆中断修复过程中，OTN设备的APR功能也可避免OTN设备高功率激光对人体或设备造成的伤害。
当线路故障发生在OTN与数据设备互联业务端口之间时，若是端口互联双芯故障则可通过OTN设备业务板卡的AOSD功能有效避免业务受阻；若是端口互联单芯故障，则仅通过AOSD功能无法实现OTN设备对数据设备的双端激光器关断，还需在数据设备上通过LACP（链路聚合协议）辅助实现工作路径的切换。
另外，因OTN设备APR-AOSD组功能的应用，在修复线路故障时需要借助网管告警及光缆测量工具（OTDR设备）来判断故障纤芯的准确方向。
参考文献：
[1] 王健.光传送网（OTN）技术、设备及工程应用 [M].北京：人民邮电出版社，2016.
[2] 佛罗赞，费根，吴时霖.数据通信与网络 [M].第4版.北京：机械工业出版社，2007.
[3] 中兴通讯股份有限公司.传输OTN产品维护宝典.深圳：2013.
作者简介：魏智辉（1990-），男，河南南阳人，本科。研究方向：承载网维护。