鐵路OTN系統(tǒng)保護(hù)方案研究

王國(guó)雨

OTN技術(shù)以其大容量、大顆粒交叉復(fù)用、維護(hù)管理能力強(qiáng)、組網(wǎng)和保護(hù)方式多樣等優(yōu)勢(shì)，成為骨干傳輸網(wǎng)的主流技術(shù)。原鐵通5大環(huán)將逐步改造為OTN系統(tǒng)；各鐵路局也根據(jù)業(yè)務(wù)需要，以O(shè)TN技術(shù)為主，逐步開(kāi)展局內(nèi)骨干網(wǎng)的建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)選擇合適的保護(hù)方案，將有利于提高系統(tǒng)的安全性、可靠性和易維護(hù)性，因此有必要對(duì)OTN系統(tǒng)保護(hù)方案進(jìn)行研究。

1 保護(hù)方案分類

OTN系統(tǒng)保護(hù)分為設(shè)備級(jí)保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)2種。

1.1 設(shè)備級(jí)保護(hù)

1.2 網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)

針對(duì)不同的保護(hù)對(duì)象，網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)分為光層保護(hù)和電層保護(hù)。

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

常見(jiàn)的電層保護(hù)：ODUk 1＋1SNCP保護(hù)、ODUk RING保護(hù)、電層ASON保護(hù)。

以40/48波系統(tǒng)配置電交叉單元的光終端復(fù)用器 （OTM）為例，介紹幾種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)方案，OTM的組成及信號(hào)流向如圖1所示。其中，TXOTU為發(fā)送光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元；RXOTU為接收光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)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(jiān)控信道單元。

圖1 OTM組成及信號(hào)流向示意圖

OTM發(fā)送方向的信號(hào)流向：TXOTU將無(wú)需電交叉的客戶信號(hào)匯聚，轉(zhuǎn)換成特定波長(zhǎng)信號(hào)后送至OM；將需要電交叉的客戶信號(hào)經(jīng)支路接口單元接入，并經(jīng)電交叉單元送至對(duì)應(yīng)的線路接口單元匯聚，轉(zhuǎn)換成特定波長(zhǎng)信號(hào)送至OM；所有特定波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)OM合波為主信道光信號(hào)，通過(guò)OA放大后，與來(lái)自O(shè)SC的本地光監(jiān)控信號(hào)經(jīng)合分波單元送入線路傳輸。

OTM接收方向的信號(hào)流向：合分波單元從接收信號(hào)中分離出主信道光信號(hào)和光監(jiān)控信號(hào)；主信道光信號(hào)經(jīng)OA放大后，被OD分成多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)，光監(jiān)控信號(hào)送入OSC處理；無(wú)需電交叉的波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)RXOTU送入相應(yīng)的客戶側(cè)設(shè)備；需進(jìn)行電交叉的波長(zhǎng)信號(hào)，經(jīng)線路接口單元解復(fù)用后送入電交叉單元和支路接口單元，處理后送入相應(yīng)客戶側(cè)設(shè)備。

3.3 健康教育，心理疏導(dǎo)，專心專業(yè)解憂愁 醫(yī)護(hù)人員應(yīng)主動(dòng)以通俗的語(yǔ)言為照顧者提供疾病的相關(guān)信息、解釋不同實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的意義。手術(shù)前對(duì)照顧者的手術(shù)談話要詳細(xì)，講明手術(shù)的必要性，對(duì)手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)要交代清楚但不宜過(guò)于夸大，造成照顧者過(guò)重的心理壓力。在患者入住監(jiān)護(hù)室后可以講座、同室交流等的形式，通過(guò)對(duì)照顧者進(jìn)行知識(shí)的講解、動(dòng)作示范、印制教育手冊(cè)以及多媒體的播放幫助照顧者掌握相關(guān)知識(shí)。

1.2.1 光通道1＋1保護(hù)

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

圖2 光通道1＋1波長(zhǎng)保護(hù)示意圖

1.2.2 OMS 1＋1保護(hù)

OMS 1＋1保護(hù)方案可為本端、對(duì)端OTM之間的OMS路徑提供1＋1保護(hù)，如圖4所示。

1.2.3 OLP

OLP方案可為本端、對(duì)端OTM之間的光纖線路提供1＋1或1∶1保護(hù)，如圖5所示。

1.2.4 ODUk 1＋1SNCP保護(hù)

ODUk 1＋1SNCP保護(hù)，通過(guò)電層交叉實(shí)現(xiàn)并發(fā)選收，如圖6所示。

圖3 光通道1＋1路由保護(hù)示意圖

圖4 OMS 1＋1保護(hù)示意圖

圖5 OLP示意圖

保護(hù)原理：在本端，來(lái)自支路接口單元的1路待保護(hù)ODUk信號(hào)經(jīng)電層交叉單元并發(fā)，即交叉至主備線路接口單元，將待保護(hù)ODUk信號(hào)與其他ODUk信號(hào)復(fù)用，再轉(zhuǎn)發(fā)至對(duì)應(yīng)光通道；在對(duì)端，主備線路接口單元從對(duì)應(yīng)光通道中解復(fù)用出待保護(hù)的ODUk信號(hào)，送至電層交叉單元。正常情況下，電層交叉單元將來(lái)自主用線路接口單元的ODUk信號(hào)，交叉至對(duì)應(yīng)支路接口單元；在主用ODUk通道出現(xiàn)故障時(shí)，電層交叉單元將來(lái)自備用線路接口單元的ODUk信號(hào)交叉至對(duì)應(yīng)支路接口單元。

1.2.5 ODUk RING保護(hù)

圖6 ODUk 1＋1SNCP保護(hù)示意圖

ODUk RING保護(hù)需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置4個(gè)線路接口單元，分成2對(duì)，分別作為東、西向工作和保護(hù)線路接口單元，并在每個(gè)線路接口單元中指定ODUk時(shí)隙構(gòu)成ODUk RING。

保護(hù)原理：由A、B、C、D、E、F共6個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成ODUk RING，如圖7所示；假設(shè)A、B節(jié)點(diǎn)和D、F節(jié)點(diǎn)分別有1路ODUk業(yè)務(wù)，正常情況下，節(jié)點(diǎn)A、B之間的業(yè)務(wù)路由為A?B的工作通道，節(jié)點(diǎn)D、F之間的業(yè)務(wù)路由為D?E?F的工作通道；若節(jié)點(diǎn)A、B的工作通道出現(xiàn)故障，A、B節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)將根據(jù)APS協(xié)議改走近端路由 （與業(yè)務(wù)路由同向），即采用A?B的保護(hù)通道，D、F節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)不受影響；若節(jié)點(diǎn)A、B的工作通道和保護(hù)通道均出現(xiàn)故障，A、B節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)將根據(jù)APS協(xié)議改走遠(yuǎn)端路由 （與業(yè)務(wù)路由逆向），即采用A?F?E?D?C?B的保護(hù)通道，D、F節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)仍不受影響，如圖8所示。

1.2.6 ASON保護(hù)

OTN系統(tǒng)的ASON保護(hù)方案，無(wú)論是光層還是電層，均需在OTN交叉設(shè)備基礎(chǔ)上加載符合《自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò) （ASON）技術(shù)要求》 （GB/T 21645）的控制平面，其優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)重路由恢復(fù)，在有多個(gè)備選路由的情況下，可抗多點(diǎn)失效。

2 保護(hù)方案選擇

2.1 設(shè)備級(jí)保護(hù)方案的選擇

對(duì)于鐵路總公司、鐵路局等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可設(shè)置2套OTM設(shè)備，通過(guò)業(yè)務(wù)規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元級(jí)保護(hù)。

圖7 ODUk RING保護(hù)示意圖

圖8 ODUk RING保護(hù)示意圖

對(duì)承載于OTN系統(tǒng)的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)，建議采用雙歸屬組網(wǎng)方案，為避免單臺(tái)OTM失效導(dǎo)致IP數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)中斷，數(shù)據(jù)網(wǎng)雙歸屬的2條路由需分別自關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的2套不同的OTM設(shè)備接入。當(dāng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)單臺(tái)OTM失效后，IP業(yè)務(wù)可利用數(shù)據(jù)網(wǎng)雙歸屬的機(jī)制實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

建議MSTP系統(tǒng)采用自愈保護(hù)方案，為避免單臺(tái)OTM失效導(dǎo)致MSTP系統(tǒng)上的業(yè)務(wù)中斷，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的2套MSTP設(shè)備之間需利用光纜連接，與其他MSTP設(shè)備之間通過(guò)OTN系統(tǒng)提供的波長(zhǎng)或子波長(zhǎng)連接。當(dāng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)單臺(tái)OTM失效后，MSTP系統(tǒng)上的業(yè)務(wù)可利用自愈機(jī)制實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

為提高OTN設(shè)備的可靠性，建議OTN網(wǎng)元采用板件級(jí)保護(hù)，關(guān)鍵板件 （如主控板、交叉板、電源板等）采用1＋1熱備。

2.2 網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)方案的選擇

網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)方式特點(diǎn)比較見(jiàn)表1。

表1 網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)方式特點(diǎn)分析

光通道1＋1保護(hù)、光復(fù)用段1＋1保護(hù)、光線路1＋1保護(hù)，均需要額外配置保護(hù)單板來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換功能，但保護(hù)單板無(wú)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(shè)備基礎(chǔ)上疊加控制平面，成本高，同時(shí)ASON網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃復(fù)雜，需要專業(yè)的軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和業(yè)務(wù)跟蹤，加大了維護(hù)難度，而且不同廠家之間ASON控制平面互通難以實(shí)現(xiàn)。

ODUk SNCP保護(hù)和ODUk RING保護(hù)，均不需額外配置保護(hù)單板，通過(guò)電交叉板即可實(shí)現(xiàn)保護(hù)，且電交叉板可熱備，因此這2種保護(hù)方式實(shí)現(xiàn)的成本不高，不產(chǎn)生新的故障點(diǎn)，且節(jié)約業(yè)務(wù)槽位，其中ODUk SNCP保護(hù)適用于點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)或集中型業(yè)務(wù)，ODUk RING適用于分布式業(yè)務(wù)。

高速鐵路、客運(yùn)專線等高等級(jí)鐵路的線路兩側(cè)均設(shè)有長(zhǎng)途光纜，光纜條件較好，鐵路OTN系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)多利用這些光纜?？紤]這些高等級(jí)鐵路均采用 “天窗”點(diǎn)維修制度，光纜故障不能得到及時(shí)搶修，此時(shí)OTN系統(tǒng)處于單鏈運(yùn)行狀態(tài)，一旦在用光纜發(fā)生故障，將導(dǎo)致通信中斷。利用同一鐵路的2條光纜作光線路保護(hù) （OLP），可為光纖故障的維修創(chuàng)造條件，特別是在 “天窗”點(diǎn)維修體制下，可以緩解維修時(shí)間限制與故障恢復(fù)時(shí)間要求的矛盾。

通過(guò)對(duì)上述技術(shù)的分析比較，結(jié)合高等級(jí)鐵路的 “天窗”點(diǎn)維修體制，在光纜數(shù)量和光纜技術(shù)指標(biāo)滿足要求的情況下，推薦鐵路OTN系統(tǒng)在光層采用光線路1＋1保護(hù)方案；同時(shí)在電層對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或集中型業(yè)務(wù)，采用ODUk SNCP保護(hù)方案；對(duì)于分布式業(yè)務(wù)，采用ODUk RING保護(hù)方案。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)OTN系統(tǒng)常用保護(hù)方式的保護(hù)范圍和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)常用保護(hù)方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了深入分析。結(jié)合鐵路的維修體制，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)類型提出了保護(hù)方案的選取原則和推薦建議，可供設(shè)計(jì)和施工參考，不足之處，望廣大同仁提出寶貴意見(jiàn)。

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

［2］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵運(yùn)［2013］10號(hào)，"十二五"鐵路通信網(wǎng)規(guī)劃［S］.2013.