地铁通信中的开放式传输网络(OTN)系统保护方式探讨

徐刚

摘要：本文首先阐述开放式传输网络（OTN）系统的相关内容，然后对开放式传输网络（OTN）系统保护方式进行阐述，主要包括线性保护、子网连接保护，通过不断分析旨在充分彰显出开放式传输网络（OTN）系统的应用价值，以及在地铁通信中的良好应用，体现其保护效能。

关键词：地铁通信;开放式传输网络系统;保护方式

一、开放式传输网络（OTN）系统的相关内容概述分析

（一）OTN特点

首先，对于OTN来说，作为综合传输接入系统之一，因为需集成的接口类型较多，所以跨越了利用各类解码器等接入设备这一环节，其具有透明特点的接口在共线宽带音频接口、数字电话接口等方面得到了充分体现;其次，OTN的复用特点显著，可以实现业务流向帧结构的直接复用，其一次性的特点由此得到验证，所以二次复用基本上不会出现。最后，针对于开放式传输网络，网络管理方面，主要得益于其配套开发的OMS管理系统。

（二）OTN组成

在构成方面，节点机箱、OMS系统、各接口模块等占据着重要地位，其中，在OTN传输和接入方面，节点机箱扮演着重要角色，各接口模块的信息传输和交换主要利用节点机箱背板与光板进行。OMS系统在图形化界面的帮助下，可以为用户的操作、设备管理提供便利。接口模块的作用，旨在将OTN与应用子系统顺利联系在一起，使各种应用系统成为协调统一的有机整体。OTN组成如图1所示：

（三）OTN结构

OTN通过光纤构成环路网络，形成两个具有高度逆向循环特点的环网。在环路网络传输中，通信数据的时分复用数据帧发挥着极为突出的作用。两个环路中，主、副环的数据传输方向分别被定义成顺时针和逆时针。在正常工作状态下，所有数据的传输主要承载于主环，而副环作为备用处于待命状态，且它与环间处于高度同步状态【1】。当主环出现紧急故障情况时，副环可随时立即取代主环工作，来保证数据传输的不间断性。借助OTN双环结构的应用，即使出现故障问题，系统的工作状态也不会受到很大的影响。在地铁通信网中，站点的分布形式主要以链状为主，利用OTN建立基于跳站连接的保护环路网络结构可顺利构建。

二、开放式传输网络（OTN）系统保护方式

（一）线性保护

对于线性保护来说，与光保护单板的双发选收功能之间有着密切的关联。在相邻的节点，通过双通道分离路由应用来保护光纤或光通道。首先，光线路保护，在线路信号保护方面，采用光纤双发选收、单端保护方式技术，其发送端具有一分为二的功能，发光信号同步传送工作光纤和保护光纤。对于接收端，具备准确检测两路光信号的功能，利用其光功率数据进行检测，同时参照设定切换的条件进行比对分析，来决定光线路保护动作的触发。其次，光复用段保护，在两个OTN节点之间，该保护主要体现为“1+1”式。发送端划分光信号主要借助于分光器，分别指向光工作复用段和光保护复用段，接收端借助1X2光开关为选择接收信号提供依据，面对光工作复用段故障现象的出现，光开关为接收端实现倒换操作，这时光保护复用段的数据信号顺利传送将得到保障。

（二）子网连接保护

子网连接保护作为重要保护机制之一，具有“点对点”的显著特点，在任何物理拓扑结构网络中均具有较高的应用，该保护方式可以有效保护全部或部分网络节点。OTN的子网保护，本质上是ODUK层面的保护，在子网连接保护中，主要包括：

1、“ODUk 1+1”保护。其中，OTN 双发选收功能可以切实保护线路板和OCH光纤。在业务发送方向，支路板可以输入客户业务，在交叉单板作用下，工作信号和保护信号为其划分内容【2】，分别向工作线路板和保护线路板进行传送。工作信号的传输主要在工作通道中进行，而保护信号的传输主要在保护通道中进行。

2、“ODUk M：N”保护。如果ODUk为1个，那么共享的ODUk资源也仅仅为1个。通常来说，保护的ODUk资源在低优先级的额外业务的传输方面具有较高的应用价值，如果被保护的ODUk 连接出现失误，凭借自动倒换功能，会向失效的子网连接业务的传输进行转向。“ODUk M：N”保护在单向倒换和双向倒换中都具有较高的支持作用，在保护组内，APS协议将交互落实。

三、南京地铁OTN系统可靠性分析

南京地铁通信项目传输系统解决方案多基于10G的OTN-X3M设备来进行构建组网，采用站点隔站相接成一个大环的光纤连接方式，组成一个双纤自愈环，沿线占用2对光纤，这两对光纤分配在不同的物理路由上，形成OTN的环型自愈结构，系统可维护性较高，安全保护特点显著。

（一）系统的可维护性

OTN-X3M简单一体化的结构设计，以及使用的元器件、制造工艺经全球广泛地铁用户的使用，证明了极高的可靠性。系统内控制中心、各车站、车辆段的核心部件采用热备份方式，充分保证设备的安全、可靠运行。

OTN-X3M采用模块化结构设计，所有组件（节点箱、电源、接口板卡、电缆、光收发器等）均采用统一的和工艺和规格设计生产，任何一个部分出现损坏或故障，只需用相应的新件替代，不会影响与之相连的其他组件。所有节点设备类型一致，设备种类少，单一环路组网，网络结构相对简单。

（二）OTN 网络的环路自愈保护

并行光纤形成的雙环结构为环内每一节点的控制计算方法提供了唯一的“热备份”或自愈能力。在出现故障时，由于光纤传输路径自动重新配置，实现自愈，网络仍然不间断工作。节点能立刻检测由于输入光信号同步丢失而造成的所有故障，所有节点均可在故障（光纤断裂或节点机退出服务等）发生后决定将信号传输倒换到备环上。该机制保证所有节点的业务倒换到备环上，或是它们中的两个同时环回，时间小于50ms。每个节点基于其本身的状态和从其它节点（仅从这些节点）接收的信息来判断，重新进行独立配置。故障自愈主要分以下五类：

1、主环故障。主环路发生故障，如光纤开路或是发送器或接收器出错，网络会自动切换至副环。所有的节点都能探测主环路的永久性同步丢失，便也切换至副环路。

2、副环故障。系统通常在主环路上工作，主环路为活动环路。如待机的副环路发生故障，不会影响网络的任何工作，只是系统会向OMS报告故障信息。

3、主环、副环中断。如主环和副环都断裂，如光缆被切断，该故障点的前后两个节点会探测到故障，便把它们的主环路输入和副环路输出回环连接起来，或反向连接，形成链环型环网。

4、节点故障。如探测到了一个故障节点，则该故障节点毗邻的两个节点都会进行回环。从主环路接收到的信息会注入至副环路，或反向为之，把故障节点隔离开，系统会重新配置两个环路构成单个折叠环路，避开差错节点。

5、多点故障，如主环和副环在不同地点发生断裂，则主副环无法实现切换。这时，断开的网络将形成两个链型网络，各自独立运行。两个子网间数据无法通讯，但每个子网仍能正常工作。

结束语

综上所述，在地铁通信中，开放式传输网络系统的应用势在必行，OTN凭借双环路传输系统中的光纤技术，可以将网络可用性发挥出来，同时实现了多种服务的紧密融合，如语言、数据、视频等。

参考文献：

[1] 兰慧峰、左旭涛、张伟、夏明亮. 青岛地铁4号线数据通信系统网络架构研究[J]. 城市轨道交通研究， 2020， v.23;No.218（11）：104-107.

[2] 龙玲， 谭本良. OTN技术在光纤传输接入网络中的设计与应用探究[J]. 通信电源技术， 2020， v.37;No.195（03）：175-176.

南京地铁运营有限责任公司 江苏南京 210012