OTN技术在上海磁浮线的应用

马千里

（上海磁浮交通发展有限公司，上海 201204）

OTN技术在上海磁浮线的应用

马千里

（上海磁浮交通发展有限公司，上海 201204）

文章主要介绍了OTN技术的发展背景、工作原理以及技术特点，在此基础上重点描述了OTN技术在上海磁浮线上的应用。OTN网络十年稳定的运行经验验证了OTN技术具有良好的可靠度。

OTN；上海磁浮线

1 OTN技术简述

1.1OTN技术发展背景

现代工业向着大工业发展，工业的自动化程度不断增高，工业总线在大型的工业应用中大行其道。出现了很多优秀的现场总线标准，如CAN、Profibus、基金会总线等，它们都各具特色，然而随着工业的发展在应用中往往需要在工厂总线中传递声音、图像、控制数据、LAN等多种数据而且要求总线能够复用，为此OTN (Open Transport Network)孕育而生。

1.2OTN技术定义

OTN是Open Transport Network的缩写。Open表示开放，几乎所有现在存在的接口卡的标准都能在OTN上使用，自然某些特别的通信协议也可以通过其专有的接口卡将数据传入OTN。Transport表示OTN能传输多种不同的信息包括语音、图像、数据和LAN，其线路的传输利用率是非常高的。Network表示OTN是基于光纤技术的网络结构，而光纤技术也已经被广泛应用于新一代的Internet。

1.3OTN技术的优势

1.3.1连接的高可靠性

OTN采取了两项技术来保证线路连接的可靠性。其一是双光纤环路，其二是即插即用。具体工作原理在下文详述。

1.3.2传输地域的可扩展性

OTN系统可以扩展至几百米直至2000公里，完全不存在其他工业现场总线存在的距离问题。这使得系统可以提供解决中、长距离的数据传输方案。由于光纤的信号衰减和误码率很小，使得长距离的传输并不需要额外的传输设备。

1.3.3传输数据的直接性

OTN的使用者可以以不同的速度，例如 36Mb/s、150Mb/s、600Mb/s，同时在光纤网上传递数据，这可以避免网络的长时间被单独占用，同时使得实时的应用成为可能。

由于OTN技术具有诸多优势，是一种理想的多用途的可延伸的工业总线，适合于不仅仅是大型工业的现场总线，还可以使用在地铁、港口、采矿等需要复合数据的场所。

2 OTN技术工作原理

2.1OTN系统组成

OTN系统一般由四部分组成：

2.1.1主干网

OTN的主干网是由光纤连接构成，相对于传统的铜缆光纤主干网提供了更多的优点。光纤是不受电磁干扰的，而且有更低的误码率(Bit Error Rate)。

2.1.2OTN节点

一个OTN网络可以由至多250个节点组成，而OTN网络是可以相互连接的。节点由接入具有各种功能的接口卡和供电模块组成，并被装入节点柜。

2.1.3接口卡

声音、图像、数据、PLC是通过接口卡接入OTN主干网并进行通讯的。每一个OTN节点提供至多8个接口卡槽。接口卡有如下类型（但并不局限于于此）：

数据应用：RS232,RS422,RS485,G703,V-series, point-to-point,multipoint,multidrop

声音应用：30B+D,UP0,S0,G703 Digital,E & M,Public Address,2Mbps,analog(2/4 wire)

局域网应用：Ethernet IEEE 802.3标准网卡, Token Ring IEEE 802.5,ATM

视频应用：M-JPEG

这些接口卡使得OTN能连接电话的程控交换机PBX，数字或模拟电话，计算机、数据终端、不同厂商的 PLC、闭路电视设备等很多类型和厂家的设备。

2.1.4网络控制中心

网络控制中心（Network Control Center，简称NCC）是一个简单但功能强大的网路管理系统。它由一台安装了OTN网络管理软件的 PC组成，提供操作人员一个网络的全局视图，提供了错误诊断能力，并且允许网管建立新连接或是无需等待地实施一个新的配置。特别指出的是，OTN在运行和重新配置时并不依赖于网络控制中心，实际上没有网络控制中心OTN仍可以正常工作，只是无法后台监控而已。

2.2双光纤环路

OTN采用了如图1所示的双光纤环路。其中一环称为主环(Primary ring)，另一环称为副环(Secondary ring)。

OTN基于这样的双环路结构，提供了强大的自愈功能。以下列举了几种常见的自愈方式：

图1　OTN环网结构示意图

2.2.1副环意外中断

当副环发生意外中断时，OTN网络挂接设备工作不会受到任何影响，数据传输继续使用主环。如图 2所示，粗线表示故障发生后OTN网络内数据传输走向。

图2　副环意外断开OTN工作原理示意图

2.2.2主环意外中断

当主环发生意外中断时，OTN网络挂接设备工作不会受到任何影响，OTN网络会自动切换到副环，数据传输将使用副环。如图3所示，粗线表示故障发生后OTN网络内数据传输走向。

图3　主环意外断开OTN工作原理示意图

2.2.3某处主副环同时意外中断

当OTN网络某一处主副环同时发生意外中断时，OTN网络挂接设备工作不会受到任何影响，OTN网络会自动利用主副环形成新的环路，数据传输将使用新的环路。如图4所示，粗线表示故障发生后OTN网络内数据传输走向。

图4　主副环同时意外断开OTN工作原理示意图

2.2.4某节点意外故障

当OTN网络某一节点发生意外故障时，该节点挂接设备受影响无法接入网络，其余节点挂接设备工作不会受到任何影响，OTN网络会自动隔离该故障节点，并利用主副环形成新的环路，数据传输将使用新的环路。如图 5所示，粗线表示故障发生后OTN网络内数据传输走向。

图5　某节点意外断开OTN工作原理示意图

2.3即插即用

即插即用的概念和计算机中的P&P(Plug and Play)是一致的。主要指各接口卡一旦被接入到OTN节点的卡槽中，就可以正常使用了，节点、OTN网络均无需重新启动或设置。即插即用在OTN网络中还意味着，用光纤组成的网络，无需额外的参数设置，无需特定的网络路由。即插即用技术大大方便了使用和维修的工作人员。

3 OTN技术在上海磁浮线的应用

上海磁浮线东起浦东国际机场西至龙阳路地铁站，全程33km，列车最高运行时速为 430km/h。由于上海磁浮线路数据传输距离长，所以OTN技术的优势非常符合上海磁浮线这样的运行环境。

3.1上海磁浮线OTN架构

上海磁浮线的关键设备挂接在由 WAN1.1（主环）和WAN1.2（副环）构成的OTN网络中。上海磁浮线的关键设备主要分布在以下区域：龙阳路车站（监控中心）、龙阳路变电站（牵引1站）、浦东变电站（牵引2站）、浦东机场站、道岔1～8号房。如图6所示，龙阳路车站、龙阳路变电站、浦东变电站的设备安全级别最高，所以所有该三个区域的设备同时挂接在WAN1.1（主环）和WAN1.2（副环）上，从设计角度出发对关键设备进行了安全冗余的保证；而浦东机场站以及 8个道岔房的设备安全级别次之，所以仅挂接在WAN1.1（主环）或者WAN1.2（副环）其中一个环网之中。

图6　上海磁浮线OTN网络示意图

3.2上海磁浮线OTN设备

上海磁浮线OTN网络主要是由室外大的光缆、室内的光纤配线架、室内光纤、室内机柜、OTN节点及相应的OTN应用接口板卡组成，同时OTN网络可以通过网络管理软件的终端进行监控和配置。

3.2.1主干网设备

上海磁浮线室内的光纤配线架及室内光纤均为通用产品，无需详述。而OTN网络在室外排放的光缆有很多类型，上海磁浮线使用的是24芯的光缆，型号为A-DOF(ZN)ZY(SR)ZY 6*4 E9/125。其截面见下图：

图7　24芯光缆截面示意图

3.2.2节点设备

OTN节点分为N22类型节点和N215类型节点。上海磁浮线OTN网络中使用的是N215类型节点作。该OTN节点选取的是Siemens ATEA的产品，产品型号为OTN-600，帧长为18 432 bit，带宽约为600Mb/s，专门用于OTN网络环网连接。该节点供电采用了双电源供电方式，为节点稳定运行提供了保证。节点外观见下图：

图8　N215节点设备

3.2.3接口卡设备

OTN各节点之间通过BORA板卡，由光纤将多个节点组成了双环冗余的OTN环网结构，支持了各个不同地点之间的通讯。BORA板卡是OTN网络节点的中央控制模块，并通过其上的TRMs（收发模块）提供了节点之间的通讯，同时包含其它的接口。板卡外观见下图：

图9　BORA板卡

3.2.4网络控制设备

上海磁浮线OTN网络管理软件采用的是西门子公司开发的OMS（OTN Management System）软件。OMS是一个强大的NCC管理软件，为管理者提供了管理一个或者多个OTN网络的功能。管理者可以使用OMS在控制中心完成对OTN网络的配置、监控以及维护等工作。并且，OMS允许多个OMS的客户端对OTN网络进行管理。OMS软件管理界面见下图：

图10　OMS软件界面

4 结束语

OTN技术作为拥有诸多优势的一项光网技术，已经广泛地被应用到各个领域。上海磁浮线从2001年开通以来，OTN一直担负着传输报文以及诊断等关键数据的工作，挂接在OTN网络里的各个系统设备通过 OTN网络相互通信并协调工作。超过十年的稳定运行经验有力地验证了OTN技术的成熟和稳定。

[1] 赵文玉.光传送网_OTN_技术应用分析[J].通信世界, 2008, (35):16-17.

[2] 张国新.OTN技术与组网应用[J].光通信技术,2010,(4): 15-17.

[3] 李曦.OTN 技术在本地传输网络应用探讨[J].电信技术,2010,(1):55-57.

The application of OTN technology in the Shanghai maglev line

This assay mainly introduces the background, principal and characteristics of OTN technology, then emphasizes on describing the application of OTN technology in the Shanghai maglev line. The well reliability of OTN has been proved by the experience of ten year’s operation in the Shanghai maglev line.

OTN; Shanghai maglev line

TN92

A

1008-1151(2015)04-0011-03

2015-03-10

马千里（1981-），男，陕西人，上海磁浮交通发展有限公司工程师，硕士，研究方向为信息化。