OTN網(wǎng)絡(luò)在鐵路中的應(yīng)用

OTN網(wǎng)絡(luò)在鐵路中的應(yīng)用王建國【摘要】隨著我國鐵路行業(yè)信息化的高速發(fā)展,鐵路通信系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)量不斷增大，對(duì)通信系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性的要求也在不斷提高.為保證鐵路通信傳輸質(zhì)量，同時(shí)提高傳輸效率，大容量數(shù)字通信的出現(xiàn)成為必然.因此，光傳送技術(shù)(OTN)在鐵路通信中逐漸得到了廣泛應(yīng)用.文章主要分析OTN技術(shù)在鐵路通信中的實(shí)際運(yùn)用情況.【期刊名稱】《通信電源技術(shù)》【年(卷)，期】2019(036)006【總頁數(shù)】4頁(P142-144,146)【關(guān)鍵詞】鐵路通信;OTN技術(shù);傳輸質(zhì)量【作者】王建國【作者單位】中國鐵路成都局集團(tuán)有限公司貴陽電務(wù)段，貴州貴陽550081【正文語種】中文0引言目前，成都鐵路局采用OTN光傳送網(wǎng)技術(shù)取代了既有的骨干傳輸網(wǎng)系統(tǒng)。原骨干傳輸系統(tǒng)主要由WDM+SDH組網(wǎng)構(gòu)成，系統(tǒng)容量及保護(hù)能力均無法滿足鐵路通信的發(fā)展需求。因此，在原骨干傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，構(gòu)建了骨干三號(hào)環(huán)和局干OTN2套系統(tǒng)，分別均采用40波道和10GB/s單波道傳輸?shù)墓鈧魉途W(wǎng)，使得成都鐵路局通信傳輸網(wǎng)的總?cè)萘看蠓仙?，同時(shí)提升了通信傳輸網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，滿足了新增FE和GE大顆粒業(yè)務(wù)的需求。OTN介紹OTN概述OTN（OpticalTransportNetwork），光傳送網(wǎng)，也稱為光導(dǎo)傳輸網(wǎng)絡(luò)。它含有完整的光層和電層結(jié)構(gòu)體系，如圖1所示，以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)，具有傳送、復(fù)用、交換、監(jiān)控以及管理功能，并保證其性能以及生存性的要求。在光導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息傳送，是具有現(xiàn)代化特征的骨干傳送網(wǎng)。OTN技術(shù)是通過SDH和WDM技術(shù)得以延伸發(fā)展完善的，兼有SDH和WDM的優(yōu)點(diǎn)，滿足當(dāng)下鐵路通信網(wǎng)的發(fā)展需求。OTN特點(diǎn)第一，業(yè)務(wù)傳送的透明功能，OTN的幀結(jié)構(gòu)（OPUk）通過信號(hào)映射實(shí)現(xiàn)傳送任意適配客戶信息，支持SDH、ATM以及以太網(wǎng)。OTN在發(fā)送客戶端信號(hào)時(shí)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(hào)定時(shí)信息的透明性。圖1OTN層次結(jié)構(gòu)及接口圖OPUk:光通道凈荷單元；ODUk:光通道數(shù)據(jù)單；OTUk:完全標(biāo)準(zhǔn)化的光通道；OCh:完全功能的光通道；OChr:簡化功能的光通道；OMS:光復(fù)用段；OTS:光傳輸段；OPS:光物理段；OTM:光傳送模塊第二，帶寬的大顆粒復(fù)用、交叉?zhèn)鬏敽团渲?。OTN單個(gè)波長可支持40Gbit/s、100Gbit/s的傳輸速率。與SDH的VC-12/VC-4調(diào)度粒子相比，OTN復(fù)用、交叉能力明顯增強(qiáng)，滿足IP網(wǎng)絡(luò)大顆粒化的發(fā)展需求。高帶寬數(shù)據(jù)客戶端的服務(wù)適應(yīng)和傳輸效率能夠得到顯著提高。第三，超強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)生存能力。OTN的幀結(jié)構(gòu)通過ODUk的分頻器和多維的可重構(gòu)光分插復(fù)用器（ROADM），大幅提高了光傳送系統(tǒng)的保護(hù)能力。例如，前向糾錯(cuò)（FEC）技術(shù)的應(yīng)用顯著增加了光學(xué)層行進(jìn)的距離。此外，OTN提供了基于電層和光層更加靈活的服務(wù)層保護(hù)，如OSMP保護(hù)、板間OSP保護(hù)、客戶端保護(hù)、光纖子網(wǎng)連接保護(hù)（SNCP）、基于ODUk層的共享環(huán)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)以及基于光通道或復(fù)用段保護(hù)等，可根據(jù)服務(wù)要求創(chuàng)建靈活的生存機(jī)制［1］。OTN技術(shù)的優(yōu)勢OTN技術(shù)是基于SDH和WDM技術(shù)逐步發(fā)展起來的，兼容了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)WDM的網(wǎng)絡(luò)無波長/亞波長業(yè)務(wù)調(diào)度能力、網(wǎng)絡(luò)能力及保護(hù)能力差的缺點(diǎn)。OTN完整的電層和光層架構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)的每一層都有相應(yīng)的監(jiān)控和管理機(jī)制。通過表1可看出，相對(duì)于SDH和傳統(tǒng)WDM，OTN具有以下優(yōu)勢。表1OTN技術(shù)的優(yōu)勢參數(shù)名稱SDH傳統(tǒng)WDMOTN調(diào)度功能支持VC12/VC4等顆粒的電層調(diào)度支持波長級(jí)別的光層調(diào)度統(tǒng)一的光電交叉平臺(tái)，交叉顆粒為ODUk/波長系統(tǒng)容量容量受限超大容量超大容量傳輸性能距離受限，需要全網(wǎng)同步長距離傳輸，有一定的FEC能力，需要全網(wǎng)同步長距離傳輸，更強(qiáng)大的FEC，不需要全網(wǎng)同步監(jiān)控能力OAM功能強(qiáng)大，不同層次的通道實(shí)現(xiàn)分離監(jiān)控通過光電層開銷，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控；6級(jí)穿行連接管理，適合于對(duì)設(shè)備多網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控管理保護(hù)功能電層通道保護(hù)、SDH復(fù)用段保護(hù)光層通道保護(hù)、線路側(cè)保護(hù)豐富的光層和電層通道保護(hù)、共享保護(hù)智能特性可以支持電層智能調(diào)度對(duì)智能兼容性差可以支持波長級(jí)別和ODUk級(jí)別的智能調(diào)度只能進(jìn)行波長級(jí)別監(jiān)控或者簡單的字節(jié)檢測OTN技術(shù)在鐵路中的應(yīng)用3.1鐵路傳輸網(wǎng)架構(gòu)目前，鐵路采用骨干層、匯聚層以及接入層的3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分別以鐵路總公司、各個(gè)鐵路局、各中心車站、各省會(huì)及區(qū)間車站等作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，組建鐵路通信傳輸網(wǎng)。3.1.1骨干層鐵路的骨干層作為全國鐵路通信網(wǎng)的核心層，由鐵總及各鐵路局主要業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)組成，主要承載鐵路總公司與各路局集團(tuán)公司、各路局集團(tuán)公司之間的業(yè)務(wù)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)形組網(wǎng)，為各路局集團(tuán)公司之間提供保護(hù)迂回。3.1.2匯聚層鐵路的匯聚層作為局干通信網(wǎng)，由各鐵路局的重要站點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)組成，主要承載各鐵路局管內(nèi)主要干線的大顆粒業(yè)務(wù)，為主要鐵路干線提供保護(hù)，同時(shí)為相鄰節(jié)點(diǎn)提供迂回保護(hù)。3.1.3接入層鐵路通信網(wǎng)接入層主要以各條鐵路線的沿線車站為節(jié)點(diǎn)組成傳輸網(wǎng)，主要承載各條干線上的傳輸業(yè)務(wù)，負(fù)責(zé)各鐵路局管內(nèi)沿線區(qū)間節(jié)點(diǎn)及較大站點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入，對(duì)干線上的主要車站進(jìn)行匯聚，可額外設(shè)置多個(gè)接入節(jié)點(diǎn)。鐵路通信傳輸網(wǎng)架構(gòu)，如圖2所示。圖2鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)OTN技術(shù)的應(yīng)用隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，OTN逐漸成為傳輸骨干層采用的主要技術(shù)。鐵路通信網(wǎng)的建設(shè)也開始以O(shè)NT技術(shù)為主要發(fā)展方向，目前主要運(yùn)用在骨干層和匯聚層，承載著保障列車安全運(yùn)行大顆粒業(yè)務(wù)，如GSM-R網(wǎng)絡(luò)、數(shù)調(diào)、無線列調(diào)、防災(zāi)系統(tǒng)、CTC/TDCS、RBC、CIPS、信號(hào)閉塞、信號(hào)計(jì)軸、信號(hào)微監(jiān)以及客票系統(tǒng)等，是高速鐵路安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。以成都鐵路局為例，介紹OTN技術(shù)在國干及局干傳輸網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。3.2.1國干OTN根據(jù)鐵路總公司對(duì)全國鐵路骨干網(wǎng)相關(guān)規(guī)定以及規(guī)劃，在原有的骨干層通信網(wǎng)中新建1到6號(hào)骨干層通信環(huán)。其中，成都鐵路局管內(nèi)骨干環(huán)情況如下。（1）2號(hào)環(huán)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(dá)州，共計(jì)18個(gè)OTN站點(diǎn)，光中繼區(qū)段17個(gè)，光層設(shè)備23臺(tái)，電層設(shè)備7臺(tái)。（2）3號(hào)環(huán)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(gè)組網(wǎng)如圖3所示，共計(jì)40個(gè)OTN站點(diǎn)，光中繼區(qū)段40個(gè)。光層設(shè)備53臺(tái)，電層設(shè)備12臺(tái)，SDH省間環(huán)4個(gè)，共計(jì)有10G設(shè)備8臺(tái)，2.5G設(shè)備8臺(tái)。圖3成都局管內(nèi)骨干三號(hào)環(huán)組網(wǎng)圖2、3號(hào)環(huán)均采用開放式、雙纖雙向40x10Gb/sOTN系統(tǒng)，在局管內(nèi)重要匯聚站建立光分插復(fù)用（OADM）節(jié)點(diǎn)，如成都調(diào)度所、重慶北、貴陽北以及達(dá)州等。在沿線區(qū)間設(shè)立OLA節(jié)點(diǎn)，如息烽、彭山以及從江等。通過OTN波分復(fù)用光纖互聯(lián)成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，提供易于光層調(diào)度、大顆粒、大容量及業(yè)務(wù)管理的光傳送網(wǎng)［2］。局干OTN成都鐵路局根據(jù)兩網(wǎng)融合需求和基礎(chǔ)網(wǎng)改造工程，構(gòu)建了局管內(nèi)OTN南北環(huán)網(wǎng)，如圖4所示。由于南北環(huán)分別采用華為和中興兩家設(shè)備，OTN線路側(cè)無法對(duì)接。為實(shí)現(xiàn)南環(huán)與北環(huán)的端對(duì)端保護(hù)，其中北環(huán)采用華為OTN設(shè)備，分別以成都、簡陽、內(nèi)江以及重慶等站點(diǎn)作為匯聚點(diǎn)設(shè)立OADM設(shè)備，南環(huán)采用中興設(shè)備，分別以貴陽、六盤水、遵義以及重慶等站點(diǎn)為匯聚點(diǎn)設(shè)立OADM設(shè)備。通過構(gòu)建OTN南環(huán)、北環(huán)，為成都局管內(nèi)普速線路傳輸提供保護(hù)。整個(gè)環(huán)網(wǎng)采用開放式、雙纖雙向、40x10Gb/sOTN系統(tǒng)。環(huán)網(wǎng)在需要進(jìn)行業(yè)務(wù)處理的節(jié)點(diǎn)設(shè)置光分插復(fù)用（OADM）設(shè)備，如成都、重慶以及內(nèi)江；在無需進(jìn)行業(yè)務(wù)處理的節(jié)點(diǎn)設(shè)置光放大器（OLA）設(shè)備，如鹽津、合川以及草海等。3.3OTN提供的保護(hù)OTN技術(shù)結(jié)合了光層和電層處理的優(yōu)勢，提供專門的APS（自動(dòng)保護(hù)倒換）開銷、電交叉矩陣，同時(shí)借鑒SDH的映射、復(fù)用、交叉以及嵌入式開銷等技術(shù)，能夠給網(wǎng)絡(luò)提供不同的保護(hù)方式。鐵路通信利用環(huán)形OTN網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的優(yōu)勢，對(duì)承載沿線鐵路通信業(yè)務(wù)的傳輸系統(tǒng)提供保護(hù)，提高鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的可生存性。OLP1+1保護(hù)通過配置OLP保護(hù)單板，為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中相鄰站點(diǎn)提供線路側(cè)的1+1保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換功能。這種保護(hù)方式的缺點(diǎn)是增加故障點(diǎn)，且僅能保護(hù)相鄰節(jié)點(diǎn)間的光纜。OCh1+1保護(hù)運(yùn)用光層的交叉功能，配置相應(yīng)的保護(hù)單板實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)通道的1+1保護(hù)功能。這種保護(hù)方式會(huì)增加故障隱患點(diǎn)，且僅適用于鐵路沿線中繼站。OChSPRING保護(hù)運(yùn)用波長的區(qū)別來實(shí)現(xiàn)對(duì)所有站點(diǎn)間一路分布式業(yè)務(wù)的保護(hù)；采用雙發(fā)選收、雙端倒換的方式，需利用APS協(xié)議用于配置分布式業(yè)務(wù)的環(huán)型組網(wǎng)［3］。這種保護(hù)可節(jié)約波長資源，但目前尚無成熟商用案例可供參考。OMSP1+1保護(hù)運(yùn)用OMSP盤的并發(fā)選收功能，實(shí)現(xiàn)復(fù)用段層信號(hào)的1+1保護(hù)。為2個(gè)OTN站點(diǎn)之間的所有波長同時(shí)提供保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路光放大器、光纜的保護(hù)。但是，此種保護(hù)方式需在主備通道上均建設(shè)光放大器，維護(hù)成本較大，且保護(hù)倒換時(shí)間由組網(wǎng)復(fù)雜性決定。ODUkSNCPOTN系統(tǒng)為SDH系統(tǒng)提供承載于不同物理徑路光纜的STM-N的通道，與SDH系統(tǒng)中需要保護(hù)的重要通道構(gòu)建SNCP保護(hù)環(huán)。SDH系統(tǒng)中其他通道利用其沿線的光纜，構(gòu)建通道保護(hù)/復(fù)用段保護(hù)/1+1保護(hù)。當(dāng)承載SDH系統(tǒng)的光纜中斷時(shí)，鐵路行車重要通信業(yè)務(wù)通過SNCP環(huán)得到保護(hù)。圖4成都局管內(nèi)局干OTN組網(wǎng)圖在成都鐵路局骨干通信網(wǎng)中，主要采用配置OLP單板完成1+1線路側(cè)保護(hù)，同時(shí)采用ODukSNCP方式對(duì)重要業(yè)務(wù)通過SNCP環(huán)進(jìn)行保護(hù)。4結(jié)論通過以成都鐵路