【摘要】在省干传输OXC系统中使用WSON倒换时，测试过程中发现WSON倒换时存在电路频繁up down的现象，研究发现倒换时光信道建立时间过程中光信号不是一个稳定的状态，设备的色散补偿模块会在这个不稳态下出现异常，导致色散补偿模块不能正确补偿光信号实际色散损伤。给出了该问题的解决方法，经实验室环境验证后可以解决电路频繁up down的问题。
【关键词】传输系统 WSON倒换 路由震荡
一、问题描述
****省干***系统包括全网***个节点，其中二平面***个节点暂无接入业务。工作路由和一次倒换集中在一平面，二次倒换将切换到全平面。本次工程设计及建设覆盖全省***地市所有节点，包括所有IDC节点。与传统的波分传输系统相比，省干***系统全网部署32维OXC，采用WSON保护模式。
在测试控平WSON倒换时，发现仪表上有多次中断记录，测试记录如下图1和图2。
图1 控平倒换记录1：倒换变波
图2 控平倒换记录2：倒换不变波
现网测试典型数据记录，见下面表1现网倒换测试记录表。从表中数据可以看出，在WSON倒换过程中会有2ms以内的不稳态周期。
表1 现网倒换测试记录表
网管查看控平倒换记录，如下图3，确认只进行一次控平倒换。控平倒换1次，业务的instance值会累加1次。业务原始的instance值为1，倒换之后，业务的instance值为2，说明业务只倒换了1次。
图3 控平倒换记录
综上可知，控平WSON倒换只发生了一次业务切换，但在业务恢复过程中出现了ms级闪断。
二、原因分析
1、倒换过程分析
在控平倒换过程中，业务会从原始路径切换至保护路径，即关闭原始路径通道，同时打开保护路径通道，示意图如下图4和图5。
图4 控平倒换示意图
图4中，源节点为1，宿节点为6。原始路径为1——>2——>6，倒换路径为1——>4——>5——>6。
倒换过程：
图5 控平倒换示意图
2、ms级闪断原因分析
通过示波器抓取WSS端口切换过程中的光功率变化如图6.1，OTU的收光功率变化如图6.2：
图6.1 WSS端口切换光功率变化 图6.2 OTU光功率变化
从上图可以看到在倒换过程中，WSS端口切换和OTU收光功率的波形基本是对应的，光功率都是缓慢变化的物理过程。
图7 相干光模块功能框图
光线路的信号进入光模块后通过相干接收机进行光电转换送入oDSP芯片。oDSP芯片通过ADC完成模数转换，进行色散补偿、自适应均衡、载波恢复、相位补偿等一系列光线路损伤恢复。
导致ms级闪断的原因：倒换过程中光信道有个建立时间，这个建立时间过程中光信号不是一个稳定的状态，oDSP内部的色散补偿模块BCD会在这个不稳态下出现异常，导致色散补偿模块BCD不能正确补偿光信号实际色散损伤，使得整个信号会在DSP芯片中反复劣化。
oDSP内部色散补偿算法BCD的工作原理：光纤的色散效应使信号的脉冲展宽，从而引起码间干扰致接收端采样信号的PAPR（Peak to Average Power Ratio）会随着光纤链路的色散而改变。对于单载波相干光通信系统，信号的PAPR随着色散增加而变大，实际工作时通过在0~6000km的范围，以特定步长开始扫描，通过色散补偿频域传递函数并完成滤波等功能，然后统计一段时间窗口内输出的信号幅值的peak值和average值，取最高的papr值对应的系数，迭代3次后使用最后的系数做色散补偿。
图8 色散补偿算法
综上可知，色散恢复模块在迭代扫描过程中由于外部信号的缓慢变化（WSS端口切换）会出现来回多次扫描并收敛的过程，从而导致模块误码仪表闪断。
在实验室通过光模块开盖，在模块的RXILOSI和RXAMUXALM中断管脚飞线，用WSS切端口模拟倒换过程。蓝色是光信号LOS管脚电平（取反值），黄色是模块告警管脚电平，可以抓取到WSS切换过程中确实出现过闪断的现象。
图9 倒换过程分析图
三、解决方法
图10 软件解决方案示意图
OTU单盘软件快速告警检测到业务故障后，通过下插故障的方式来抑制震荡周期，在业务恢复后进行拖延等待告警状态稳定消失，再取消故障下插，使业务正常恢复。
如上分析，解决ms级闪断问题的方法有两种：
1、传输设备通过下插告警抑制此闪断过程；
2、通过设置路由器down或up延时来进一步过滤传输层的抖动，工程中通常也是这么设置的。例如友商NE5000E设备《NE系列路由器 配置规范与部署规范》文档“1.4.1.2 物理接口需要配置接口延迟Down或者延迟告警功能”章节，明确设备在与波分、传输设备物理接口对接场景需要配置接口延迟Down、延迟告警功能，用以抑制波分、传输设备倒换导致设备接口状态变化引起的震荡。从下面举例看使用的配置为端口延时Down 为100ms，延时Up 为10ms。
图11 友商设备手册截图
为了进一步验证工程场景，组织了OTN设备和数通设备对接测试。测试场景如下：
图12 测试场景示意图
测试项及测试结果见下表2：
| 控平倒换方式 | 数通设备端口延时设置 | 仪表中断次数 | 数通设备端口状态 |
| 控平倒换，变波 | 端口down/up延时为0 | 4次 | 1次端口UP/DOWN |
| 端口down延时100ms，up延时10ms | 1次端口UP/DOWN | ||
| 控平倒换，不变波 | 端口down/up延时为0 | 4次 | 1次端口UP/DOWN |
| 端口down延时100ms，up延时10ms | 1次端口UP/DOWN |
表2 测试项及结果表
从测试结果可以看到，OTN设备业务状态发生变化所产生的ms级抖动不会影响下游设备端口的正常运行。考虑到现网复杂度，需要留有冗余，推荐在与烽火OTN设备物理端口对接的数据设备设置端口延时DOWN 200ms，端口延时UP 50ms。
四、总结
在省干传输OXC系统中使用WSON倒换时，测试过程中发现WSON倒换时存在电路频繁up down的现象，即在路由中断时使用WSON重路由的过程中，电路倒换成功稳定前会经历频繁的up和down，这会对业务电路产生极大的影响。
研究发现，倒换过程中光信道有个建立时间，这个建立时间过程中光信号不是一个稳定的状态，oDSP内部的色散补偿模块BCD会在这个不稳态下出现异常，导致色散补偿模块BCD不能正确补偿光信号实际色散损伤，使得整个信号会在DSP芯片中反复劣化。色散恢复模块在迭代扫描过程中由于外部信号的缓慢变化会出现来回多次扫描并收敛的过程，从而导致模块误码仪表闪断。
针对上述问题，建议通过传输设备通过下插告警抑制此闪断过程或者通过设置路由器down或up延时来进一步过滤传输层的抖动，实验室测试环境也验证了两种方法的可用性和可靠性。
