關于鐵路OTN網(wǎng)性能測試關鍵點的研究

程 華

鐵路通信十二五規(guī)劃，要求采用OTN技術建設鐵路6個骨干光傳送環(huán)網(wǎng)，覆蓋鐵路總公司和18個鐵路局。目前已經(jīng)建成京滬穗及東南環(huán)骨干光傳送網(wǎng)，即將建設東北環(huán)、西南環(huán)和西北環(huán)光傳送網(wǎng)。根據(jù)建設程序要求和實際需要，必須對光傳送網(wǎng)工程進行驗收測試。由于目前鐵路尚無OTN方面的驗收標準，且通信行業(yè)標準也不完全適用鐵路OTN工程，為此，需要在現(xiàn)行通信行業(yè)標準基礎上，對鐵路光傳送網(wǎng)主要測試內(nèi)容進行研究。

1 OTN系統(tǒng)參考點

光傳送網(wǎng)由OTN設備和光纜線路組成，設備類型又分為終端復用設備、電交叉設備、光交叉設備和光電混合交叉設備?？紤]到鐵路主要采用基于電交叉的OTN設備，故以下僅列出基于電交叉設備的光傳送網(wǎng)系統(tǒng)參考點，如圖1所示，參考點定義參見通信行業(yè)標準YD 5209－2014。

2 OTN系統(tǒng)驗收測試

圖1 基于電交叉設備的OTN系統(tǒng)參考點

OTN系統(tǒng)是由OTN單機設備通過光纖連接組成的網(wǎng)絡，可以是線型、環(huán)型、星型或網(wǎng)狀網(wǎng)，其最基本組網(wǎng)結構如圖1的參考模型。為全面評估OTN系統(tǒng)質量，OTN系統(tǒng)驗收測試應包括單機測試、系統(tǒng)測試和網(wǎng)管測試。這些驗收測試項目主要參考通信行業(yè)標準，同時考慮到鐵路OTN系統(tǒng)特點，強化并增加了一些項目。

1．單機驗收測試，主要保證單機客戶側S／R點、線路側Sn／Rn點、設備交叉能力、冗余保護等方面的指標。

2．系統(tǒng)驗收測試是驗收測試的重點，只有系統(tǒng)項目全部合格，才能從根本上保證OTN系統(tǒng)質量。由于網(wǎng)絡的條件各不相同，針對每一個網(wǎng)絡均應具體制定相應的驗收和維護測試方案。

3．網(wǎng)管驗收測試與工程實際配置的網(wǎng)管功能有關，主要驗收測試內(nèi)容包括網(wǎng)元管理功能、子網(wǎng)管理功能和雙機熱備份管理功能 （如果配置主備網(wǎng)管）。

3 鐵路OTN性能測試的特點分析

由于鐵路OTN采用了與國內(nèi)電信運營商不完全相同的組網(wǎng)方式，在驗收測試時，需在通信行業(yè)技術標準的基礎上，強化某些專用或特殊的要求。

3．1 系統(tǒng)光信噪比 （OSNR）

鐵路目前采用的OTN系統(tǒng)主要有10G，100Gb／s平臺和10G／100Gb／s混傳平臺。由于10G，100Gb／s波道編碼調(diào)制方式不同，必須注意不同的檢測方法和應用環(huán)境帶來的檢測值偏差。對于10G／100Gb／s混傳OTN系統(tǒng)，應分別測試10Gb／s和100Gb／s波道的 OSNR。對于10Gb／s波道，采用帶外OSNR測試方法；而100Gb／s波道由于光譜寬度較寬，通道間功率不僅包括ASE噪聲，還包括信號，帶外OSNR測試方法會導致較大的測試誤差，因此應采用關閉光源測試法。

具體方法：設置光譜分析儀分辨率帶寬小于0．1nm，調(diào)節(jié)光譜分析儀，將需要測試的通路波長顯示在屏幕的中間，將光標定位在波長峰值處，選擇該波長光功率積分帶寬為當前通路間隔，讀出光功率P1（mW）；將當前測試通路的光源關閉，讀出光功率P2（mW）；重新設置光功率積分帶寬為0．1nm，讀出功率值PA（mW）；則該通路的OSNR＝10lg（P1－P2）／PA。

3．2 OLP保護

鐵路OTN網(wǎng)絡中廣泛采用了OLP保護以提高光纜線路的安全性。對OLP測試配置如圖2所示，通過發(fā)端發(fā)送相應業(yè)務信號，在收端環(huán)回，人工或網(wǎng)管中斷主用光纖，通過業(yè)務分析儀測試業(yè)務中斷時間，應滿足≤50ms要求。

同時，為驗證OLP保護與其他保護是否會發(fā)生沖突，還應測試OLP保護和ODUk保護、MSSPRing保護的協(xié)調(diào)，可通過驗收測試來驗證OLP保護與其他保護是否會發(fā)生沖突。

圖2 OLP保護倒換測試

3．3 色散

在鐵道行業(yè)標準 《高速鐵路通信工程施工質量驗收標準》（TB10755－2010）中，沒有涉及 “色度色散”這項指標，但這個項目有必要測試。因為盡管100Gb／s平臺采用相干通信的方式，降低了對色散的要求，但由于鐵路采用10G／100Gb／s混傳的OTN系統(tǒng)，色散對10Gb／s波長OSNR等指標影響很大，與衰耗的影響同樣重要，而設計階段和驗收階段如果對色散沒有進行實測，有可能影響光傳輸系統(tǒng)的開通調(diào)試和實際運用質量。而且，系統(tǒng)中大量采用穿通波長，在考慮復用段測試時，不能簡單認為2個OADM站之間就是一個光復用段，而應完整考慮穿通波長的復用段長度，并滿足一個復用段的色散指標。如在某工程的實際驗收測試中，通過測試色散，已發(fā)現(xiàn)多處超標，通過更換色散補償模塊，明顯地提高了系統(tǒng)質量。因此，強調(diào)對運用光纖色散指標進行驗收測試，可以更準確地驗證系統(tǒng)設計的合理性和施工質量的完好性，還可以為將來系統(tǒng)維護提供有價值的原始資料，進一步保證傳輸系統(tǒng)運營質量的要求。

3．4 線路參數(shù)在線性能分析

在OTN的網(wǎng)管系統(tǒng)均配置了性能監(jiān)測功能，其準確性對于保障網(wǎng)絡運用質量至關重要。以光信噪比 （OSNR）為例，說明該問題的重要性。

OSNR是反映OTN、DWDM通信系統(tǒng)運行質量最常用的技術指標，是光網(wǎng)絡中預測系統(tǒng)誤碼率（BER）的關鍵性能參數(shù)。在工程設計階段、驗收測試階段，以及運行維護階段，均需關注OSNR量值及其變化，及時判定是否在規(guī)定標準范圍內(nèi)。有時同一參考點OSNR的儀表檢測值與OTN設備網(wǎng)管監(jiān)測值出現(xiàn)偏差，標準規(guī)定應小于1．5dB，實際可達3dB。如果不能有效地驗證或比對網(wǎng)管在線性能監(jiān)測分析的準確性，會影響系統(tǒng)運用質量的正確評估，對網(wǎng)絡性能質量評定會產(chǎn)生嚴重的誤導。因此，系統(tǒng)開通之初，應認真比對OSNR網(wǎng)管監(jiān)測值與儀表測試值之間的偏差，并使誤差控制在允許的范圍內(nèi)。測試中需要注意，儀表測試點與網(wǎng)管監(jiān)視點應該一致，比如均為OTN系統(tǒng)參考點中的Rn點，否則誤差會較大。

3．5 時間同步和頻率同步

根據(jù)鐵路時間同步網(wǎng)技術條件，需要通過骨干傳送網(wǎng)來實現(xiàn)鐵路一級時間節(jié)點 （位于鐵路總公司）和二級時間節(jié)點 （位于各鐵路局）之間的高精度時間傳送，而骨干OTN網(wǎng)絡是唯一可選網(wǎng)絡。因此，有必要對OTN網(wǎng)絡的時間和頻率傳送性能進行測試。

測試方法舉例如下。選擇實際網(wǎng)絡中最長或較長的時間傳遞徑路，如圖3所示。配置被測設備（節(jié)點1）的時鐘為跟蹤來自時間分析儀1的時間輸入信號 （例如1PPS＋ToD）。配置時間路徑節(jié)點1→節(jié)點2→節(jié)點3→…→節(jié)點n，依次通過1588報文進行時間跟蹤，經(jīng)過的設備節(jié)點跳數(shù)為最大。配置節(jié)點1和節(jié)點n＋1為BC或OC模式，中間節(jié)點為BC模式，通過時間分析儀2測試末端被測設備 （節(jié)點n）的時間輸出信號精度，測試時間不小于24h。OTN時間傳遞誤差應不大于1μs。

圖3 時間傳遞精度測試配置

為保證OTN系統(tǒng)實現(xiàn)高精度的時間傳遞，需要對OTN系統(tǒng)進行頻率同步測試，主要測試漂移。頻率基準應采用滿足通信行業(yè)標準一級鐘指標的基準源，測試結果應滿足ITU－T G．823SEC指標要求，即 《鐵路通信維護規(guī)則》SEC的漂移產(chǎn)生模板要求。

3．6 光傳輸段衰減及系統(tǒng)誤碼

光傳輸段衰減測試，可以了解系統(tǒng)預留的余量能否滿足設計的要求，不能滿足設計要求的余量應及時處理。對于開通OLP保護的區(qū)段，光傳送段衰減測試應包括主備光纜，以及OLP裝置等引入的衰耗，無論系統(tǒng)工作在主用系統(tǒng)還是備用系統(tǒng)，均應保證系統(tǒng)具有足夠的余量。

系統(tǒng)誤碼性能測試原則上應包括所有實際配置的電路，其業(yè)務電路應盡量覆蓋到所有的網(wǎng)元，同時還應選擇備用路由進行抽測。

3．7 網(wǎng)管雙機熱備份

鐵路通信骨干傳輸網(wǎng)一般都配置有主備2個網(wǎng)管系統(tǒng)，當主用網(wǎng)管系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，備用網(wǎng)管應能承擔主用網(wǎng)管的工作，因此，對于主備雙機熱備系統(tǒng)應該予以驗證。可以通過制造設備故障、插拔板卡，驗證主備網(wǎng)管是否能同時收到相關告警信息，且信息是否一致；驗證主用網(wǎng)管系統(tǒng)能否正常倒換到備用網(wǎng)管系統(tǒng)；觀察備用網(wǎng)管系統(tǒng)的告警等管理功能，以及能否正常倒回主用網(wǎng)管系統(tǒng)等。測試結果應滿足主備網(wǎng)管正常倒換的要求。

4 總結

在鐵路目前尚無OTN標準的現(xiàn)實情況下，隨著鐵路OTN系統(tǒng)的大規(guī)模應用，選擇合適的測試項目，對OTN系統(tǒng)進行驗收及維護測試是非常必要的。同時建議盡快研究制定鐵路OTN工程相關標準，進一步提高或保證鐵路OTN網(wǎng)運用質量。

［1］ 程華，范雅林，于天澤 ．關于鐵路光傳輸工程色度色散指標的研究 ．鐵路通信信號工程技術［J］．2012（6）．

［2］ 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部．YD5209－2014，光傳送網(wǎng)（OTN）工程驗收暫行規(guī)定［S］．2014．

［3］ 中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部 ．YD／T2148－2010，光傳送網(wǎng)（OTN）測試方法［S］．2010．