地鐵通信中的開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)(OTN)系統(tǒng)保護(hù)方式探討

徐剛

摘要：本文首先闡述開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)（OTN）系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，然后對(duì)開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)（OTN）系統(tǒng)保護(hù)方式進(jìn)行闡述，主要包括線性保護(hù)、子網(wǎng)連接保護(hù)，通過不斷分析旨在充分彰顯出開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)（OTN）系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，以及在地鐵通信中的良好應(yīng)用，體現(xiàn)其保護(hù)效能。

關(guān)鍵詞：地鐵通信;開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);保護(hù)方式

一、開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)（OTN）系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容概述分析

（一）OTN特點(diǎn)

首先，對(duì)于OTN來(lái)說(shuō)，作為綜合傳輸接入系統(tǒng)之一，因?yàn)樾杓傻慕涌陬愋洼^多，所以跨越了利用各類解碼器等接入設(shè)備這一環(huán)節(jié)，其具有透明特點(diǎn)的接口在共線寬帶音頻接口、數(shù)字電話接口等方面得到了充分體現(xiàn);其次，OTN的復(fù)用特點(diǎn)顯著，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流向幀結(jié)構(gòu)的直接復(fù)用，其一次性的特點(diǎn)由此得到驗(yàn)證，所以二次復(fù)用基本上不會(huì)出現(xiàn)。最后，針對(duì)于開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)管理方面，主要得益于其配套開發(fā)的OMS管理系統(tǒng)。

（二）OTN組成

在構(gòu)成方面，節(jié)點(diǎn)機(jī)箱、OMS系統(tǒng)、各接口模塊等占據(jù)著重要地位，其中，在OTN傳輸和接入方面，節(jié)點(diǎn)機(jī)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(jié)點(diǎn)機(jī)箱背板與光板進(jìn)行。OMS系統(tǒng)在圖形化界面的幫助下，可以為用戶的操作、設(shè)備管理提供便利。接口模塊的作用，旨在將OTN與應(yīng)用子系統(tǒng)順利聯(lián)系在一起，使各種應(yīng)用系統(tǒng)成為協(xié)調(diào)統(tǒng)一的有機(jī)整體。OTN組成如圖1所示：

（三）OTN結(jié)構(gòu)

OTN通過光纖構(gòu)成環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，形成兩個(gè)具有高度逆向循環(huán)特點(diǎn)的環(huán)網(wǎng)。在環(huán)路網(wǎng)絡(luò)傳輸中，通信數(shù)據(jù)的時(shí)分復(fù)用數(shù)據(jù)幀發(fā)揮著極為突出的作用。兩個(gè)環(huán)路中，主、副環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸方向分別被定義成順時(shí)針和逆時(shí)針。在正常工作狀態(tài)下，所有數(shù)據(jù)的傳輸主要承載于主環(huán)，而副環(huán)作為備用處于待命狀態(tài)，且它與環(huán)間處于高度同步狀態(tài)【1】。當(dāng)主環(huán)出現(xiàn)緊急故障情況時(shí)，副環(huán)可隨時(shí)立即取代主環(huán)工作，來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷性。借助OTN雙環(huán)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，即使出現(xiàn)故障問題，系統(tǒng)的工作狀態(tài)也不會(huì)受到很大的影響。在地鐵通信網(wǎng)中，站點(diǎn)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(hù)環(huán)路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可順利構(gòu)建。

二、開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)（OTN）系統(tǒng)保護(hù)方式

（一）線性保護(hù)

對(duì)于線性保護(hù)來(lái)說(shuō)，與光保護(hù)單板的雙發(fā)選收功能之間有著密切的關(guān)聯(lián)。在相鄰的節(jié)點(diǎn)，通過雙通道分離路由應(yīng)用來(lái)保護(hù)光纖或光通道。首先，光線路保護(hù)，在線路信號(hào)保護(hù)方面，采用光纖雙發(fā)選收、單端保護(hù)方式技術(shù)，其發(fā)送端具有一分為二的功能，發(fā)光信號(hào)同步傳送工作光纖和保護(hù)光纖。對(duì)于接收端，具備準(zhǔn)確檢測(cè)兩路光信號(hào)的功能，利用其光功率數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)參照設(shè)定切換的條件進(jìn)行比對(duì)分析，來(lái)決定光線路保護(hù)動(dòng)作的觸發(fā)。其次，光復(fù)用段保護(hù)，在兩個(gè)OTN節(jié)點(diǎn)之間，該保護(hù)主要體現(xiàn)為“1+1”式。發(fā)送端劃分光信號(hào)主要借助于分光器，分別指向光工作復(fù)用段和光保護(hù)復(fù)用段，接收端借助1X2光開關(guān)為選擇接收信號(hào)提供依據(jù)，面對(duì)光工作復(fù)用段故障現(xiàn)象的出現(xiàn)，光開關(guān)為接收端實(shí)現(xiàn)倒換操作，這時(shí)光保護(hù)復(fù)用段的數(shù)據(jù)信號(hào)順利傳送將得到保障。

（二）子網(wǎng)連接保護(hù)

子網(wǎng)連接保護(hù)作為重要保護(hù)機(jī)制之一，具有“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的顯著特點(diǎn)，在任何物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中均具有較高的應(yīng)用，該保護(hù)方式可以有效保護(hù)全部或部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。OTN的子網(wǎng)保護(hù)，本質(zhì)上是ODUK層面的保護(hù)，在子網(wǎng)連接保護(hù)中，主要包括：

1、“ODUk 1+1”保護(hù)。其中，OTN 雙發(fā)選收功能可以切實(shí)保護(hù)線路板和OCH光纖。在業(yè)務(wù)發(fā)送方向，支路板可以輸入客戶業(yè)務(wù)，在交叉單板作用下，工作信號(hào)和保護(hù)信號(hào)為其劃分內(nèi)容【2】，分別向工作線路板和保護(hù)線路板進(jìn)行傳送。工作信號(hào)的傳輸主要在工作通道中進(jìn)行，而保護(hù)信號(hào)的傳輸主要在保護(hù)通道中進(jìn)行。

2、“ODUk M：N”保護(hù)。如果ODUk為1個(gè)，那么共享的ODUk資源也僅僅為1個(gè)。通常來(lái)說(shuō)，保護(hù)的ODUk資源在低優(yōu)先級(jí)的額外業(yè)務(wù)的傳輸方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值，如果被保護(hù)的ODUk 連接出現(xiàn)失誤，憑借自動(dòng)倒換功能，會(huì)向失效的子網(wǎng)連接業(yè)務(wù)的傳輸進(jìn)行轉(zhuǎn)向?！癘DUk M：N”保護(hù)在單向倒換和雙向倒換中都具有較高的支持作用，在保護(hù)組內(nèi)，APS協(xié)議將交互落實(shí)。

三、南京地鐵OTN系統(tǒng)可靠性分析

南京地鐵通信項(xiàng)目傳輸系統(tǒng)解決方案多基于10G的OTN-X3M設(shè)備來(lái)進(jìn)行構(gòu)建組網(wǎng)，采用站點(diǎn)隔站相接成一個(gè)大環(huán)的光纖連接方式，組成一個(gè)雙纖自愈環(huán)，沿線占用2對(duì)光纖，這兩對(duì)光纖分配在不同的物理路由上，形成OTN的環(huán)型自愈結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可維護(hù)性較高，安全保護(hù)特點(diǎn)顯著。

（一）系統(tǒng)的可維護(hù)性

OTN-X3M簡(jiǎn)單一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及使用的元器件、制造工藝經(jīng)全球廣泛地鐵用戶的使用，證明了極高的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)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(shè)備的安全、可靠運(yùn)行。

OTN-X3M采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所有組件（節(jié)點(diǎn)箱、電源、接口板卡、電纜、光收發(fā)器等）均采用統(tǒng)一的和工藝和規(guī)格設(shè)計(jì)生產(chǎn)，任何一個(gè)部分出現(xiàn)損壞或故障，只需用相應(yīng)的新件替代，不會(huì)影響與之相連的其他組件。所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型一致，設(shè)備種類少，單一環(huán)路組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。

（二）OTN 網(wǎng)絡(luò)的環(huán)路自愈保護(hù)

并行光纖形成的雙環(huán)結(jié)構(gòu)為環(huán)內(nèi)每一節(jié)點(diǎn)的控制計(jì)算方法提供了唯一的“熱備份”或自愈能力。在出現(xiàn)故障時(shí)，由于光纖傳輸路徑自動(dòng)重新配置，實(shí)現(xiàn)自愈，網(wǎng)絡(luò)仍然不間斷工作。節(jié)點(diǎn)能立刻檢測(cè)由于輸入光信號(hào)同步丟失而造成的所有故障，所有節(jié)點(diǎn)均可在故障（光纖斷裂或節(jié)點(diǎn)機(jī)退出服務(wù)等）發(fā)生后決定將信號(hào)傳輸?shù)箵Q到備環(huán)上。該機(jī)制保證所有節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)倒換到備環(huán)上，或是它們中的兩個(gè)同時(shí)環(huán)回，時(shí)間小于50ms。每個(gè)節(jié)點(diǎn)基于其本身的狀態(tài)和從其它節(jié)點(diǎn)（僅從這些節(jié)點(diǎn)）接收的信息來(lái)判斷，重新進(jìn)行獨(dú)立配置。故障自愈主要分以下五類：

1、主環(huán)故障。主環(huán)路發(fā)生故障，如光纖開路或是發(fā)送器或接收器出錯(cuò)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)切換至副環(huán)。所有的節(jié)點(diǎn)都能探測(cè)主環(huán)路的永久性同步丟失，便也切換至副環(huán)路。

2、副環(huán)故障。系統(tǒng)通常在主環(huán)路上工作，主環(huán)路為活動(dòng)環(huán)路。如待機(jī)的副環(huán)路發(fā)生故障，不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的任何工作，只是系統(tǒng)會(huì)向OMS報(bào)告故障信息。

3、主環(huán)、副環(huán)中斷。如主環(huán)和副環(huán)都斷裂，如光纜被切斷，該故障點(diǎn)的前后兩個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)探測(cè)到故障，便把它們的主環(huán)路輸入和副環(huán)路輸出回環(huán)連接起來(lái)，或反向連接，形成鏈環(huán)型環(huán)網(wǎng)。

4、節(jié)點(diǎn)故障。如探測(cè)到了一個(gè)故障節(jié)點(diǎn)，則該故障節(jié)點(diǎn)毗鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)進(jìn)行回環(huán)。從主環(huán)路接收到的信息會(huì)注入至副環(huán)路，或反向?yàn)橹压收瞎?jié)點(diǎn)隔離開，系統(tǒng)會(huì)重新配置兩個(gè)環(huán)路構(gòu)成單個(gè)折疊環(huán)路，避開差錯(cuò)節(jié)點(diǎn)。

5、多點(diǎn)故障，如主環(huán)和副環(huán)在不同地點(diǎn)發(fā)生斷裂，則主副環(huán)無(wú)法實(shí)現(xiàn)切換。這時(shí)，斷開的網(wǎng)絡(luò)將形成兩個(gè)鏈型網(wǎng)絡(luò)，各自獨(dú)立運(yùn)行。兩個(gè)子網(wǎng)間數(shù)據(jù)無(wú)法通訊，但每個(gè)子網(wǎng)仍能正常工作。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在地鐵通信中，開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用勢(shì)在必行，OTN憑借雙環(huán)路傳輸系統(tǒng)中的光纖技術(shù)，可以將網(wǎng)絡(luò)可用性發(fā)揮出來(lái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多種服務(wù)的緊密融合，如語(yǔ)言、數(shù)據(jù)、視頻等。

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