地鐵通信中的開放式傳輸網絡(OTN)系統(tǒng)保護方式探討

徐剛

摘要：本文首先闡述開放式傳輸網絡（OTN）系統(tǒng)的相關內容，然后對開放式傳輸網絡（OTN）系統(tǒng)保護方式進行闡述，主要包括線性保護、子網連接保護，通過不斷分析旨在充分彰顯出開放式傳輸網絡（OTN）系統(tǒng)的應用價值，以及在地鐵通信中的良好應用，體現(xiàn)其保護效能。

關鍵詞：地鐵通信;開放式傳輸網絡系統(tǒng);保護方式

一、開放式傳輸網絡（OTN）系統(tǒng)的相關內容概述分析

（一）OTN特點

首先，對于OTN來說，作為綜合傳輸接入系統(tǒng)之一，因為需集成的接口類型較多，所以跨越了利用各類解碼器等接入設備這一環(huán)節(jié)，其具有透明特點的接口在共線寬帶音頻接口、數(shù)字電話接口等方面得到了充分體現(xiàn);其次，OTN的復用特點顯著，可以實現(xiàn)業(yè)務流向幀結構的直接復用，其一次性的特點由此得到驗證，所以二次復用基本上不會出現(xiàn)。最后，針對于開放式傳輸網絡，網絡管理方面，主要得益于其配套開發(fā)的OMS管理系統(tǒng)。

（二）OTN組成

在構成方面，節(jié)點機箱、OMS系統(tǒng)、各接口模塊等占據(jù)著重要地位，其中，在OTN傳輸和接入方面，節(jié)點機箱扮演著重要角色，各接口模塊的信息傳輸和交換主要利用節(jié)點機箱背板與光板進行。OMS系統(tǒng)在圖形化界面的幫助下，可以為用戶的操作、設備管理提供便利。接口模塊的作用，旨在將OTN與應用子系統(tǒng)順利聯(lián)系在一起，使各種應用系統(tǒng)成為協(xié)調統(tǒng)一的有機整體。OTN組成如圖1所示：

（三）OTN結構

OTN通過光纖構成環(huán)路網絡，形成兩個具有高度逆向循環(huán)特點的環(huán)網。在環(huán)路網絡傳輸中，通信數(shù)據(jù)的時分復用數(shù)據(jù)幀發(fā)揮著極為突出的作用。兩個環(huán)路中，主、副環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸方向分別被定義成順時針和逆時針。在正常工作狀態(tài)下，所有數(shù)據(jù)的傳輸主要承載于主環(huán)，而副環(huán)作為備用處于待命狀態(tài)，且它與環(huán)間處于高度同步狀態(tài)【1】。當主環(huán)出現(xiàn)緊急故障情況時，副環(huán)可隨時立即取代主環(huán)工作，來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷性。借助OTN雙環(huán)結構的應用，即使出現(xiàn)故障問題，系統(tǒng)的工作狀態(tài)也不會受到很大的影響。在地鐵通信網中，站點的分布形式主要以鏈狀為主，利用OTN建立基于跳站連接的保護環(huán)路網絡結構可順利構建。

二、開放式傳輸網絡（OTN）系統(tǒng)保護方式

（一）線性保護

對于線性保護來說，與光保護單板的雙發(fā)選收功能之間有著密切的關聯(lián)。在相鄰的節(jié)點，通過雙通道分離路由應用來保護光纖或光通道。首先，光線路保護，在線路信號保護方面，采用光纖雙發(fā)選收、單端保護方式技術，其發(fā)送端具有一分為二的功能，發(fā)光信號同步傳送工作光纖和保護光纖。對于接收端，具備準確檢測兩路光信號的功能，利用其光功率數(shù)據(jù)進行檢測，同時參照設定切換的條件進行比對分析，來決定光線路保護動作的觸發(fā)。其次，光復用段保護，在兩個OTN節(jié)點之間，該保護主要體現(xiàn)為“1+1”式。發(fā)送端劃分光信號主要借助于分光器，分別指向光工作復用段和光保護復用段，接收端借助1X2光開關為選擇接收信號提供依據(jù)，面對光工作復用段故障現(xiàn)象的出現(xiàn)，光開關為接收端實現(xiàn)倒換操作，這時光保護復用段的數(shù)據(jù)信號順利傳送將得到保障。

（二）子網連接保護

子網連接保護作為重要保護機制之一，具有“點對點”的顯著特點，在任何物理拓撲結構網絡中均具有較高的應用，該保護方式可以有效保護全部或部分網絡節(jié)點。OTN的子網保護，本質上是ODUK層面的保護，在子網連接保護中，主要包括：

1、“ODUk 1+1”保護。其中，OTN 雙發(fā)選收功能可以切實保護線路板和OCH光纖。在業(yè)務發(fā)送方向，支路板可以輸入客戶業(yè)務，在交叉單板作用下，工作信號和保護信號為其劃分內容【2】，分別向工作線路板和保護線路板進行傳送。工作信號的傳輸主要在工作通道中進行，而保護信號的傳輸主要在保護通道中進行。

2、“ODUk M：N”保護。如果ODUk為1個，那么共享的ODUk資源也僅僅為1個。通常來說，保護的ODUk資源在低優(yōu)先級的額外業(yè)務的傳輸方面具有較高的應用價值，如果被保護的ODUk 連接出現(xiàn)失誤，憑借自動倒換功能，會向失效的子網連接業(yè)務的傳輸進行轉向。“ODUk M：N”保護在單向倒換和雙向倒換中都具有較高的支持作用，在保護組內，APS協(xié)議將交互落實。

三、南京地鐵OTN系統(tǒng)可靠性分析

南京地鐵通信項目傳輸系統(tǒng)解決方案多基于10G的OTN-X3M設備來進行構建組網，采用站點隔站相接成一個大環(huán)的光纖連接方式，組成一個雙纖自愈環(huán)，沿線占用2對光纖，這兩對光纖分配在不同的物理路由上，形成OTN的環(huán)型自愈結構，系統(tǒng)可維護性較高，安全保護特點顯著。

（一）系統(tǒng)的可維護性

OTN-X3M簡單一體化的結構設計，以及使用的元器件、制造工藝經全球廣泛地鐵用戶的使用，證明了極高的可靠性。系統(tǒng)內控制中心、各車站、車輛段的核心部件采用熱備份方式，充分保證設備的安全、可靠運行。

OTN-X3M采用模塊化結構設計，所有組件（節(jié)點箱、電源、接口板卡、電纜、光收發(fā)器等）均采用統(tǒng)一的和工藝和規(guī)格設計生產，任何一個部分出現(xiàn)損壞或故障，只需用相應的新件替代，不會影響與之相連的其他組件。所有節(jié)點設備類型一致，設備種類少，單一環(huán)路組網，網絡結構相對簡單。

（二）OTN 網絡的環(huán)路自愈保護

并行光纖形成的雙環(huán)結構為環(huán)內每一節(jié)點的控制計算方法提供了唯一的“熱備份”或自愈能力。在出現(xiàn)故障時，由于光纖傳輸路徑自動重新配置，實現(xiàn)自愈，網絡仍然不間斷工作。節(jié)點能立刻檢測由于輸入光信號同步丟失而造成的所有故障，所有節(jié)點均可在故障（光纖斷裂或節(jié)點機退出服務等）發(fā)生后決定將信號傳輸?shù)箵Q到備環(huán)上。該機制保證所有節(jié)點的業(yè)務倒換到備環(huán)上，或是它們中的兩個同時環(huán)回，時間小于50ms。每個節(jié)點基于其本身的狀態(tài)和從其它節(jié)點（僅從這些節(jié)點）接收的信息來判斷，重新進行獨立配置。故障自愈主要分以下五類：

1、主環(huán)故障。主環(huán)路發(fā)生故障，如光纖開路或是發(fā)送器或接收器出錯，網絡會自動切換至副環(huán)。所有的節(jié)點都能探測主環(huán)路的永久性同步丟失，便也切換至副環(huán)路。

2、副環(huán)故障。系統(tǒng)通常在主環(huán)路上工作，主環(huán)路為活動環(huán)路。如待機的副環(huán)路發(fā)生故障，不會影響網絡的任何工作，只是系統(tǒng)會向OMS報告故障信息。

3、主環(huán)、副環(huán)中斷。如主環(huán)和副環(huán)都斷裂，如光纜被切斷，該故障點的前后兩個節(jié)點會探測到故障，便把它們的主環(huán)路輸入和副環(huán)路輸出回環(huán)連接起來，或反向連接，形成鏈環(huán)型環(huán)網。

4、節(jié)點故障。如探測到了一個故障節(jié)點，則該故障節(jié)點毗鄰的兩個節(jié)點都會進行回環(huán)。從主環(huán)路接收到的信息會注入至副環(huán)路，或反向為之，把故障節(jié)點隔離開，系統(tǒng)會重新配置兩個環(huán)路構成單個折疊環(huán)路，避開差錯節(jié)點。

5、多點故障，如主環(huán)和副環(huán)在不同地點發(fā)生斷裂，則主副環(huán)無法實現(xiàn)切換。這時，斷開的網絡將形成兩個鏈型網絡，各自獨立運行。兩個子網間數(shù)據(jù)無法通訊，但每個子網仍能正常工作。

結束語

綜上所述，在地鐵通信中，開放式傳輸網絡系統(tǒng)的應用勢在必行，OTN憑借雙環(huán)路傳輸系統(tǒng)中的光纖技術，可以將網絡可用性發(fā)揮出來，同時實現(xiàn)了多種服務的緊密融合，如語言、數(shù)據(jù)、視頻等。

參考文獻：

[1] 蘭慧峰、左旭濤、張偉、夏明亮. 青島地鐵4號線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網絡架構研究[J]. 城市軌道交通研究， 2020， v.23;No.218（11）：104-107.

[2] 龍玲， 譚本良. OTN技術在光纖傳輸接入網絡中的設計與應用探究[J]. 通信電源技術， 2020， v.37;No.195（03）：175-176.

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