鐵路OTN系統保護方案研究

王國雨

OTN技術以其大容量、大顆粒交叉復用、維護管理能力強、組網和保護方式多樣等優勢，成為骨干傳輸網的主流技術。原鐵通5大環將逐步改造為OTN系統；各鐵路局也根據業務需要，以OTN技術為主，逐步開展局內骨干網的建設。網絡建設時選擇合適的保護方案，將有利于提高系統的安全性、可靠性和易維護性，因此有必要對OTN系統保護方案進行研究。

1 保護方案分類

OTN系統保護分為設備級保護和網絡級保護2種。

1.1 設備級保護

1.2 網絡級保護

針對不同的保護對象，網絡級保護分為光層保護和電層保護。

常見的光層保護：光通道1＋1保護、OMS（光復用段）1＋1保護、OLP（光線路保護）和光層ASON保護。

常見的電層保護：ODUk 1＋1SNCP保護、ODUk RING保護、電層ASON保護。

以40/48波系統配置電交叉單元的光終端復用器 （OTM）為例，介紹幾種常見的網絡級保護方案，OTM的組成及信號流向如圖1所示。其中，TXOTU為發送光波長轉換單元；RXOTU為接收光波長轉換單元；OM為光合波單元；OD為光分波單元；OA為光放大單元；OSC為光監控信道單元。

圖1 OTM組成及信號流向示意圖

OTM發送方向的信號流向：TXOTU將無需電交叉的客戶信號匯聚，轉換成特定波長信號后送至OM；將需要電交叉的客戶信號經支路接口單元接入，并經電交叉單元送至對應的線路接口單元匯聚，轉換成特定波長信號送至OM；所有特定波長信號經OM合波為主信道光信號，通過OA放大后，與來自OSC的本地光監控信號經合分波單元送入線路傳輸。

OTM接收方向的信號流向：合分波單元從接收信號中分離出主信道光信號和光監控信號；主信道光信號經OA放大后，被OD分成多個波長的光信號，光監控信號送入OSC處理；無需電交叉的波長信號經RXOTU送入相應的客戶側設備；需進行電交叉的波長信號，經線路接口單元解復用后送入電交叉單元和支路接口單元，處理后送入相應客戶側設備。

3.3 健康教育，心理疏導，專心專業解憂愁 醫護人員應主動以通俗的語言為照顧者提供疾病的相關信息、解釋不同實驗室指標的意義。手術前對照顧者的手術談話要詳細，講明手術的必要性，對手術的風險要交代清楚但不宜過于夸大，造成照顧者過重的心理壓力。在患者入住監護室后可以講座、同室交流等的形式，通過對照顧者進行知識的講解、動作示范、印制教育手冊以及多媒體的播放幫助照顧者掌握相關知識。

1.2.1 光通道1＋1保護

根據保護單板所處位置，光通道1＋1保護可分為波長保護和路由保護。波長保護，保護單板位于OTU單板之前，如圖2所示；路由保護，保護單板位于OTU單板之后，如圖3所示。兩者的區別在于前者可對本端、對端OTM之間的OTU單板和OCh（全功能光通路）路徑提供1＋1保護；而后者僅對本端、對端OTM之間的OCh路徑提供1＋1保護。

圖2 光通道1＋1波長保護示意圖

1.2.2 OMS 1＋1保護

OMS 1＋1保護方案可為本端、對端OTM之間的OMS路徑提供1＋1保護，如圖4所示。

1.2.3 OLP

OLP方案可為本端、對端OTM之間的光纖線路提供1＋1或1∶1保護，如圖5所示。

1.2.4 ODUk 1＋1SNCP保護

ODUk 1＋1SNCP保護，通過電層交叉實現并發選收，如圖6所示。

圖3 光通道1＋1路由保護示意圖

圖4 OMS 1＋1保護示意圖

圖5 OLP示意圖

保護原理：在本端，來自支路接口單元的1路待保護ODUk信號經電層交叉單元并發，即交叉至主備線路接口單元，將待保護ODUk信號與其他ODUk信號復用，再轉發至對應光通道；在對端，主備線路接口單元從對應光通道中解復用出待保護的ODUk信號，送至電層交叉單元。正常情況下，電層交叉單元將來自主用線路接口單元的ODUk信號，交叉至對應支路接口單元；在主用ODUk通道出現故障時，電層交叉單元將來自備用線路接口單元的ODUk信號交叉至對應支路接口單元。

1.2.5 ODUk RING保護

圖6 ODUk 1＋1SNCP保護示意圖

ODUk RING保護需要每個節點配置4個線路接口單元，分成2對，分別作為東、西向工作和保護線路接口單元，并在每個線路接口單元中指定ODUk時隙構成ODUk RING。

保護原理：由A、B、C、D、E、F共6個節點構成ODUk RING，如圖7所示；假設A、B節點和D、F節點分別有1路ODUk業務，正常情況下，節點A、B之間的業務路由為A?B的工作通道，節點D、F之間的業務路由為D?E?F的工作通道；若節點A、B的工作通道出現故障，A、B節點間的業務將根據APS協議改走近端路由 （與業務路由同向），即采用A?B的保護通道，D、F節點之間的業務不受影響；若節點A、B的工作通道和保護通道均出現故障，A、B節點間的業務將根據APS協議改走遠端路由 （與業務路由逆向），即采用A?F?E?D?C?B的保護通道，D、F節點之間的業務仍不受影響，如圖8所示。

1.2.6 ASON保護

OTN系統的ASON保護方案，無論是光層還是電層，均需在OTN交叉設備基礎上加載符合《自動交換光網絡 （ASON）技術要求》 （GB/T 21645）的控制平面，其優勢在于可實現重路由恢復，在有多個備選路由的情況下，可抗多點失效。

2 保護方案選擇

2.1 設備級保護方案的選擇

對于鐵路總公司、鐵路局等關鍵節點，可設置2套OTM設備，通過業務規劃來實現網元級保護。

圖7 ODUk RING保護示意圖

圖8 ODUk RING保護示意圖

對承載于OTN系統的IP數據網業務，建議采用雙歸屬組網方案，為避免單臺OTM失效導致IP數據網業務中斷，數據網雙歸屬的2條路由需分別自關鍵節點的2套不同的OTM設備接入。當關鍵節點單臺OTM失效后，IP業務可利用數據網雙歸屬的機制實現保護。

建議MSTP系統采用自愈保護方案，為避免單臺OTM失效導致MSTP系統上的業務中斷，關鍵節點的2套MSTP設備之間需利用光纜連接，與其他MSTP設備之間通過OTN系統提供的波長或子波長連接。當關鍵節點單臺OTM失效后，MSTP系統上的業務可利用自愈機制實現保護。

為提高OTN設備的可靠性，建議OTN網元采用板件級保護，關鍵板件 （如主控板、交叉板、電源板等）采用1＋1熱備。

2.2 網絡級保護方案的選擇

網絡級保護方式特點比較見表1。

表1 網絡級保護方式特點分析

光通道1＋1保護、光復用段1＋1保護、光線路1＋1保護，均需要額外配置保護單板來實現保護倒換功能，但保護單板無法熱備，存在故障隱患。

不論是電層還是光層ASON，均需在OTN交叉設備基礎上疊加控制平面，成本高，同時ASON網絡規劃復雜，需要專業的軟件進行網絡優化和業務跟蹤，加大了維護難度，而且不同廠家之間ASON控制平面互通難以實現。

ODUk SNCP保護和ODUk RING保護，均不需額外配置保護單板，通過電交叉板即可實現保護，且電交叉板可熱備，因此這2種保護方式實現的成本不高，不產生新的故障點，且節約業務槽位，其中ODUk SNCP保護適用于點到點業務或集中型業務，ODUk RING適用于分布式業務。

高速鐵路、客運專線等高等級鐵路的線路兩側均設有長途光纜，光纜條件較好，鐵路OTN系統的建設應多利用這些光纜。考慮這些高等級鐵路均采用 “天窗”點維修制度，光纜故障不能得到及時搶修，此時OTN系統處于單鏈運行狀態，一旦在用光纜發生故障，將導致通信中斷。利用同一鐵路的2條光纜作光線路保護 （OLP），可為光纖故障的維修創造條件，特別是在 “天窗”點維修體制下，可以緩解維修時間限制與故障恢復時間要求的矛盾。

通過對上述技術的分析比較，結合高等級鐵路的 “天窗”點維修體制，在光纜數量和光纜技術指標滿足要求的情況下，推薦鐵路OTN系統在光層采用光線路1＋1保護方案；同時在電層對于點對點或集中型業務，采用ODUk SNCP保護方案；對于分布式業務，采用ODUk RING保護方案。

3 結束語

本文對OTN系統常用保護方式的保護范圍和工作原理進行了詳細介紹，對常用保護方式的優缺點進行了深入分析。結合鐵路的維修體制，針對不同的業務類型提出了保護方案的選取原則和推薦建議，可供設計和施工參考，不足之處，望廣大同仁提出寶貴意見。

［1］ 張健，金立坪，王國雨，劉子文.鐵路京滬穗骨干傳送網方案研究［J］.鐵道通信信號，2014（6）：55－60.

［2］ 中華人民共和國鐵道部.鐵運［2013］10號，"十二五"鐵路通信網規劃［S］.2013.