OTN傳輸技術(shù)在地鐵中的應(yīng)用

張小飛

摘 要：目前OTN在地鐵、鐵路、港口等多個行業(yè)的專用通信網(wǎng)中已進(jìn)行了大量的應(yīng)用，文章對OTN的特點(diǎn)、系統(tǒng)組成、幀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及在地鐵行業(yè)中應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：OTN；開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)；傳輸系統(tǒng)；地鐵；通信

1 地鐵通信系統(tǒng)對傳輸系統(tǒng)的要求

地鐵擁有非常復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)，包含通信、SACDA、AFC、FAS、BAS等，通信系統(tǒng)內(nèi)部一般又包括傳輸、專用調(diào)度電話、公務(wù)電話、無線通信、廣播、閉路電視、時鐘等多個子系統(tǒng)。且各設(shè)備系統(tǒng)對傳輸通道的傳輸速率、帶寬、延時等要求都不一樣。傳輸系統(tǒng)應(yīng)能為地鐵其他設(shè)備系統(tǒng)提供豐富的接口，迅速、準(zhǔn)確、可靠地傳送信息，構(gòu)成傳送語音、數(shù)據(jù)和圖像等各種信息的綜合業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)。OTN能夠在廣闊的地域上快速、可靠地傳輸不同類型的信息，并對這些信息傳輸過程進(jìn)行有效管理，適合在業(yè)務(wù)種類齊全而數(shù)量不多的地鐵專用網(wǎng)中使用。

2 OTN系統(tǒng)概述

OTN即Open Transport Network（開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)），是由德國西門子公司開發(fā)的基于光纖技術(shù)的一種開放式傳輸系統(tǒng)，具有豐富的用戶接口，可傳輸語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種信息。OTN是一種企業(yè)內(nèi)部規(guī)范，沒有一個相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)存在，與其他傳輸技術(shù)體制的網(wǎng)絡(luò)的連接能力較差，但其特別適于廣闊地域范圍專用網(wǎng)的應(yīng)用，特別是地鐵這樣的一個封閉網(wǎng)絡(luò)。在國內(nèi)廣州地鐵1、2號線、上海地鐵2號線、深圳地鐵1、4號線、大連地鐵1、2號線等眾多的地鐵線路都采用該技術(shù)。

3 OTN系統(tǒng)組成

OTN系統(tǒng)主要由OMS（網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)）、節(jié)點(diǎn)機(jī)箱、公用邏輯模塊、接口模塊以及光纖等五部分組成，典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 OTN傳輸網(wǎng)的典型組網(wǎng)

OTN節(jié)點(diǎn)機(jī)箱采用模塊化結(jié)構(gòu)，采用19"組合式機(jī)架，公用邏輯模塊、接口模塊均安裝在機(jī)箱上。

公用邏輯模塊，即BORA（寬帶光纖環(huán)適配器）采用時分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)，將接收到的信息發(fā)送到相應(yīng)接口模塊，或?qū)⑿畔慕涌谀K發(fā)送到光纖收發(fā)器模塊。

所有用戶設(shè)備均通過相應(yīng)的接口模塊連接到OTN系統(tǒng)，接口模塊將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并插入和取出發(fā)送到環(huán)中的TDM幀。不同的接口模塊可用于語音（模擬和數(shù)字2線和4線語音鏈路）、 數(shù)據(jù)（如RS232、RS422、RS485、E1、T1）、LAN（10Base Ethernet、100Base-T，1000Base-T）、廣播、視頻等。

OMS（OTN管理系統(tǒng)）提供了一個友好的用戶管理方式來對整個OTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，其還能管理由數(shù)個OTN環(huán)組成的網(wǎng)絡(luò)，這些OTN環(huán)可通過OTN鏈接模塊（OLM）結(jié)合在一起。網(wǎng)絡(luò)管理包括了硬件模塊的配置（硬件管理），網(wǎng)絡(luò)上各種不同服務(wù)的建立（連接管理），以及對網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行監(jiān)視和記錄。

OTN傳輸網(wǎng)絡(luò)采用兩芯光纖相連接，形成了兩個相反傳輸方向的環(huán)，（如圖1中的光纖環(huán)，主環(huán)以順時針表示，次環(huán)以逆時針表示），具有很高的可靠性。正常工作時，主環(huán)處于激活狀態(tài)并傳輸數(shù)據(jù)，而次環(huán)則處于備用狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，次環(huán)就變?yōu)橹鳝h(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其自動恢復(fù)時間小于50ms，確保系統(tǒng)的可靠性。

4 OTN幀結(jié)構(gòu)

OTN對業(yè)務(wù)采用一步復(fù)用，即一次業(yè)務(wù)流復(fù)用到OTN幀結(jié)構(gòu)中。其采用時分多路復(fù)用技術(shù)（TDM），允許多個用戶共享環(huán)的傳輸媒介。TDM將時間域分成重復(fù)的周期（幀），幀可進(jìn)一步細(xì)分為時隙。這些OTN時隙長1位，幀長31.25μs，根據(jù)OTN節(jié)點(diǎn)機(jī)的型號不同，節(jié)點(diǎn)機(jī)TDM幀長度（位）、位組、總傳輸速率等都不一樣，其數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 OTN傳輸特性

5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對于傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)配置具有重要的作用，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為邏輯拓?fù)浜臀锢硗負(fù)?。其中邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述的是信息在網(wǎng)絡(luò)上的流經(jīng)路徑，而物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述的是節(jié)點(diǎn)和媒介的配置和相互連接情況。

OTN的邏輯拓?fù)涫请p環(huán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)提供了對故障的最佳彈性恢復(fù)能力，系統(tǒng)將會自動地修正網(wǎng)絡(luò)中的各種類型的故障。OTN可通過不同的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如：點(diǎn)對點(diǎn)，環(huán)形，星形和總線結(jié)構(gòu)。一般來說，地鐵的車站物理上呈鏈型結(jié)構(gòu)分布，控制中心、每個車站及車輛段都有傳輸節(jié)點(diǎn)。一般將每站之間及首尾車站之間通過光纖連接起來，形成環(huán)形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

6 OTN在地鐵中的應(yīng)用

OTN在地鐵行業(yè)中有著極其廣泛的應(yīng)用，下面以大連地鐵1、2號線為例，簡述OTN在地鐵中的應(yīng)用。

地鐵各設(shè)備系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求對傳輸通道的速率、帶寬、延時的要求都不一樣，需要的接口也不一樣（如表2），但主要以E1（2Mb/s中繼業(yè)務(wù)）和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)為主。且以太網(wǎng)業(yè)務(wù)增長迅猛，對傳輸系統(tǒng)的帶寬提出了越來越高的要求。

表2 大連地鐵各設(shè)備系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)的接口

各個系統(tǒng)的設(shè)備通過光跳線、同軸電纜、網(wǎng)線等接入OTN的相應(yīng)接口，通過OTN的傳輸通道，與各個車站、車輛段、控制中心連接起來，滿足各系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2：

7 結(jié)束語

OTN傳輸系統(tǒng)在地鐵行業(yè)中進(jìn)行了大量的應(yīng)用，是一種很成熟的技術(shù)，但在工程實(shí)踐當(dāng)中要根據(jù)地鐵運(yùn)營特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際發(fā)展，對OTN進(jìn)行靈活的配置，確保建設(shè)一個可靠、高效、性價(jià)比高的傳輸系統(tǒng)。

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