地鐵通信中的開放式傳輸網絡(OTN)系統保護方式探討

徐剛

摘要：本文首先闡述開放式傳輸網絡（OTN）系統的相關內容，然后對開放式傳輸網絡（OTN）系統保護方式進行闡述，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）系統的應用價值，以及在地鐵通信中的良好應用，體現其保護效能。

關鍵詞：地鐵通信;開放式傳輸網絡系統;保護方式

一、開放式傳輸網絡（OTN）系統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節，其具有透明特點的接口在共線寬帶音頻接口、數字電話接口等方面得到了充分體現;其次，OTN的復用特點顯著，可以實現業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。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的OMS管理系統。

（二）OTN組成

在構成方面，節點機箱、OMS系統、各接口模塊等占據著重要地位，其中，在OTN傳輸和接入方面，節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點機箱背板與光板進行。OMS系統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與應用子系統順利聯系在一起，使各種應用系統成為協調統一的有機整體。OTN組成如圖1所示：

（三）OTN結構

OTN通過光纖構成環路網絡，形成兩個具有高度逆向循環特點的環網。在環路網絡傳輸中，通信數據的時分復用數據幀發揮著極為突出的作用。兩個環路中，主、副環的數據傳輸方向分別被定義成順時針和逆時針。在正常工作狀態下，所有數據的傳輸主要承載于主環，而副環作為備用處于待命狀態，且它與環間處于高度同步狀態【1】。當主環出現緊急故障情況時，副環可隨時立即取代主環工作，來保證數據傳輸的不間斷性。借助OTN雙環結構的應用，即使出現故障問題，系統的工作狀態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路網絡結構可順利構建。

二、開放式傳輸網絡（OTN）系統保護方式

（一）線性保護

對于線性保護來說，與光保護單板的雙發選收功能之間有著密切的關聯。在相鄰的節點，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，采用光纖雙發選收、單端保護方式技術，其發送端具有一分為二的功能，發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，利用其光功率數據進行檢測，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。其次，光復用段保護，在兩個OTN節點之間，該保護主要體現為“1+1”式。發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，面對光工作復用段故障現象的出現，光開關為接收端實現倒換操作，這時光保護復用段的數據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 雙發選收功能可以切實保護線路板和OCH光纖。在業務發送方向，支路板可以輸入客戶業務，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資源在低優先級的額外業務的傳輸方面具有較高的應用價值，如果被保護的ODUk 連接出現失誤，憑借自動倒換功能，會向失效的子網連接業務的傳輸進行轉向。“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協議將交互落實。

三、南京地鐵OTN系統可靠性分析

南京地鐵通信項目傳輸系統解決方案多基于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的光纖連接方式，組成一個雙纖自愈環，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的環型自愈結構，系統可維護性較高，安全保護特點顯著。

（一）系統的可維護性

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（節點箱、電源、接口板卡、電纜、光收發器等）均采用統一的和工藝和規格設計生產，任何一個部分出現損壞或故障，只需用相應的新件替代，不會影響與之相連的其他組件。所有節點設備類型一致，設備種類少，單一環路組網，網絡結構相對簡單。

（二）OTN 網絡的環路自愈保護

并行光纖形成的雙環結構為環內每一節點的控制計算方法提供了唯一的“熱備份”或自愈能力。在出現故障時，由于光纖傳輸路徑自動重新配置，實現自愈，網絡仍然不間斷工作。節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，所有節點均可在故障（光纖斷裂或節點機退出服務等）發生后決定將信號傳輸倒換到備環上。該機制保證所有節點的業務倒換到備環上，或是它們中的兩個同時環回，時間小于50ms。每個節點基于其本身的狀態和從其它節點（僅從這些節點）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、主環故障。主環路發生故障，如光纖開路或是發送器或接收器出錯，網絡會自動切換至副環。所有的節點都能探測主環路的永久性同步丟失，便也切換至副環路。

2、副環故障。系統通常在主環路上工作，主環路為活動環路。如待機的副環路發生故障，不會影響網絡的任何工作，只是系統會向OMS報告故障信息。

3、主環、副環中斷。如主環和副環都斷裂，如光纜被切斷，該故障點的前后兩個節點會探測到故障，便把它們的主環路輸入和副環路輸出回環連接起來，或反向連接，形成鏈環型環網。

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

5、多點故障，如主環和副環在不同地點發生斷裂，則主副環無法實現切換。這時，斷開的網絡將形成兩個鏈型網絡，各自獨立運行。兩個子網間數據無法通訊，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的應用勢在必行，OTN憑借雙環路傳輸系統中的光纖技術，可以將網絡可用性發揮出來，同時實現了多種服務的緊密融合，如語言、數據、視頻等。

參考文獻：

[1] 蘭慧峰、左旭濤、張偉、夏明亮. 青島地鐵4號線數據通信系統網絡架構研究[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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