OTN網絡在鐵路中的應用

王建國

（中國鐵路成都局集團有限公司貴陽電務段，貴州 貴陽 550081）

0 引 言

目前，成都鐵路局采用OTN光傳送網技術取代了既有的骨干傳輸網系統。原骨干傳輸系統主要由WDM+SDH組網構成，系統容量及保護能力均無法滿足鐵路通信的發展需求。因此，在原骨干傳輸系統的基礎上進行改造，構建了骨干三號環和局干OTN2套系統，分別均采用40波道和10 GB/s單波道傳輸的光傳送網，使得成都鐵路局通信傳輸網的總容量大幅上升，同時提升了通信傳輸網運行的穩定性和安全性，滿足了新增FE和GE大顆粒業務的需求。

1 OTN介紹

1.1 OTN概述

OTN（Optical Transport Network），光傳送網，也稱為光導傳輸網絡。它含有完整的光層和電層結構體系，如圖1所示，以波分復用技術為基礎，具有傳送、復用、交換、監控以及管理功能，并保證其性能以及生存性的要求。在光導下實現網絡信息傳送，是具有現代化特征的骨干傳送網。OTN技術是通過SDH和WDM技術得以延伸發展完善的，兼有SDH和WDM的優點，滿足當下鐵路通信網的發展需求。

1.2 OTN特點

第一，業務傳送的透明功能，OTN的幀結構（OPUk）通過信號映射實現傳送任意適配客戶信息，支持SDH、ATM以及以太網。OTN在發送客戶端信號時不改變其開銷信息和有效載荷，在異步映射模式下能夠保證客戶信號定時信息的透明性。

圖1 OTN層次結構及接口圖

第二，帶寬的大顆粒復用、交叉傳輸和配置。OTN單個波長可支持40 Gbit/s、100 Gbit/s的傳輸速率。與SDH的VC-12/VC-4調度粒子相比，OTN復用、交叉能力明顯增強，滿足IP網絡大顆粒化的發展需求。高帶寬數據客戶端的服務適應和傳輸效率能夠得到顯著提高。

第三，超強的網絡生存能力。OTN的幀結構通過ODUk的分頻器和多維的可重構光分插復用器（ROADM），大幅提高了光傳送系統的保護能力。例如，前向糾錯（FEC）技術的應用顯著增加了光學層行進的距離。此外，OTN提供了基于電層和光層更加靈活的服務層保護，如OSMP保護、板間OSP保護、客戶端保護、光纖子網連接保護（SNCP）、基于ODUk層的共享環網絡保護以及基于光通道或復用段保護等，可根據服務要求創建靈活的生存機制[1]。

2 OTN技術的優勢

OTN技術是基于SDH和WDM技術逐步發展起來的，兼容了兩種技術的優點，解決了傳統WDM的網絡無波長/亞波長業務調度能力、網絡能力及保護能力差的缺點。OTN完整的電層和光層架構，使網絡的每一層都有相應的監控和管理機制。通過表1可看出，相對于SDH和傳統WDM，OTN具有以下優勢。

表1 OTN技術的優勢

3 OTN技術在鐵路中的應用

3.1 鐵路傳輸網架構

目前，鐵路采用骨干層、匯聚層以及接入層的3層網絡結構，分別以鐵路總公司、各個鐵路局、各中心車站、各省會及區間車站等作為網絡節點，組建鐵路通信傳輸網。

3.1.1 骨干層

鐵路的骨干層作為全國鐵路通信網的核心層，由鐵總及各鐵路局主要業務節點組成，主要承載鐵路總公司與各路局集團公司、各路局集團公司之間的業務。整個網絡采用環形組網，為各路局集團公司之間提供保護迂回。

3.1.2 匯聚層

鐵路的匯聚層作為局干通信網，由各鐵路局的重要站點為節點組成，主要承載各鐵路局管內主要干線的大顆粒業務，為主要鐵路干線提供保護，同時為相鄰節點提供迂回保護。

3.1.3 接入層

鐵路通信網接入層主要以各條鐵路線的沿線車站為節點組成傳輸網，主要承載各條干線上的傳輸業務，負責各鐵路局管內沿線區間節點及較大站點的業務接入，對干線上的主要車站進行匯聚，可額外設置多個接入節點。

鐵路通信傳輸網架構，如圖2所示。

圖2 鐵路通信傳輸網組網架構

3.2 OTN技術的應用

隨著現代通信技術的發展，OTN逐漸成為傳輸骨干層采用的主要技術。鐵路通信網的建設也開始以ONT技術為主要發展方向，目前主要運用在骨干層和匯聚層，承載著保障列車安全運行大顆粒業務，如GSM-R網絡、數調、無線列調、防災系統、CTC/TDCS、RBC、CIPS、信號閉塞、信號計軸、信號微監以及客票系統等，是高速鐵路安全運行的基礎。以成都鐵路局為例，介紹OTN技術在國干及局干傳輸網絡中的應用。

3.2.1 國干OTN

根據鐵路總公司對全國鐵路骨干網相關規定以及規劃，在原有的骨干層通信網中新建1到6號骨干層通信環。其中，成都鐵路局管內骨干環情況如下。

（1）2號環寶成線成都至廣元、成渝客專線成都至重慶北及襄渝線重慶北至達州，共計18個OTN站點，光中繼區段17個，光層設備23臺，電層設備7臺。

（2）3號環成渝客專線成都至重慶北、成昆線成都至攀枝花、川黔線重慶北至貴陽北、渝利線重慶北至涼霧、滬昆線貴陽北至梅花山、貴廣線貴陽北至從江、滬昆客專線貴陽北至三穗，整個組網如圖3所示，共計40個OTN站點，光中繼區段40個。光層設備53臺，電層設備12臺，SDH省間環4個，共計有10G設備8臺，2.5G設備8臺。

圖3 成都局管內骨干三號環組網圖

2、3號環均采用開放式、雙纖雙向40×10 Gb/s OTN系統，在局管內重要匯聚站建立光分插復用（OADM）節點，如成都調度所、重慶北、貴陽北以及達州等。在沿線區間設立OLA節點，如息烽、彭山以及從江等。通過OTN波分復用光纖互聯成環狀網絡，提供易于光層調度、大顆粒、大容量及業務管理的光傳送網[2]。

3.2.2 局干OTN

成都鐵路局根據兩網融合需求和基礎網改造工程，構建了局管內OTN南北環網，如圖4所示。由于南北環分別采用華為和中興兩家設備，OTN線路側無法對接。為實現南環與北環的端對端保護，其中北環采用華為OTN設備，分別以成都、簡陽、內江以及重慶等站點作為匯聚點設立OADM設備，南環采用中興設備，分別以貴陽、六盤水、遵義以及重慶等站點為匯聚點設立OADM設備。通過構建OTN南環、北環，為成都局管內普速線路傳輸提供保護。整個環網采用開放式、雙纖雙向、40×10 Gb/s OTN系統。環網在需要進行業務處理的節點設置光分插復用（OADM）設備，如成都、重慶以及內江；在無需進行業務處理的節點設置光放大器（OLA）設備，如鹽津、合川以及草海等。

3.3 OTN提供的保護

OTN技術結合了光層和電層處理的優勢，提供專門的APS（自動保護倒換）開銷、電交叉矩陣，同時借鑒SDH的映射、復用、交叉以及嵌入式開銷等技術，能夠給網絡提供不同的保護方式。鐵路通信利用環形OTN網絡保護的優勢，對承載沿線鐵路通信業務的傳輸系統提供保護，提高鐵路通信網絡的可生存性。

3.3.1 OLP1+1保護

通過配置OLP保護單板，為拓撲結構中相鄰站點提供線路側的1+1保護，實現保護倒換功能。這種保護方式的缺點是增加故障點，且僅能保護相鄰節點間的光纜。

3.3.2 OCh1+1保護

運用光層的交叉功能，配置相應的保護單板實現對單個通道的1+1保護功能。這種保護方式會增加故障隱患點，且僅適用于鐵路沿線中繼站。

3.3.3 OCh SPRING 保護

運用波長的區別來實現對所有站點間一路分布式業務的保護；采用雙發選收、雙端倒換的方式，需利用APS協議用于配置分布式業務的環型組網[3]。這種保護可節約波長資源，但目前尚無成熟商用案例可供參考。

3.3.4 OMSP1+1保護

運用OMSP盤的并發選收功能，實現復用段層信號的1+1保護。為2個OTN站點之間的所有波長同時提供保護，實現對線路光放大器、光纜的保護。但是，此種保護方式需在主備通道上均建設光放大器，維護成本較大，且保護倒換時間由組網復雜性決定。

3.3.5 ODUk SNCP

OTN系統為SDH系統提供承載于不同物理徑路光纜的STM-N的通道，與SDH系統中需要保護的重要通道構建SNCP保護環。SDH系統中其他通道利用其沿線的光纜，構建通道保護/復用段保護／1+1保護。當承載SDH系統的光纜中斷時，鐵路行車重要通信業務通過SNCP環得到保護。

圖4 成都局管內局干OTN組網圖

在成都鐵路局骨干通信網中，主要采用配置OLP單板完成1+1線路側保護，同時采用ODuk SNCP方式對重要業務通過SNCP環進行保護。

4 結 論

通過以成都鐵路局為例，簡要闡述了ONT技術在鐵路通信網絡中的應用，為今后相關研究提供幫助。