开放式传输网络(OTN)系统保护方式在地铁通信中的应用探讨

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摘要：开放式传输网络（otn系统）具备灵活性、接口具备多样性、节点具备通用性，能够传输广播信号、视频图像等多种数据信息，被广泛应用于交通监控、地铁通信、铁路专用通信、厂矿通信( 会议、广播、监控) 等。探讨了地铁通信网中开放式传输网络系统（OTN系统）保护方式的应用，以期为地铁通信网的稳定运营提供理论依据。

关键词：地铁通信网；开放式传输网络(OTN)系统；应用

中图分类号：U231+.7文献标识码： A 文章编号：

开放式传输网络，即Open Transport Network,简称为OTN技术。目前，开放式传输网络在地铁通信网中得到了广泛的应用，例如广州地铁、上海地铁、重庆轻轨、南京地铁、北京地铁都有线路采用了该技术方案。在地铁通信网中应用的技术方案除开放式传输网络之外，还有同步数字传输系统和基于同步数字传输系统的综合业务承载网、基于异步传输模式的多业务平台以及弹性分组环技术。在这些技术方案中，开放式传输网络系统的用户接口极为丰富，可以根据用户实际需求配置带宽，能够传输以太网信息以及宽带数字视频，具备1＋1环路自愈保护等功能，网管可以实现分散、集中管理以及中心控制等功能，而且具备36Mb/s到2.5Gb/s的多种内部接口和与其他网络连接的E3、STM1、STM16等多种外部接口。下文对OTN的保护方式进行分析，并以实例加以说明。

1、地铁对通信传输网络的要求

地铁作为一个大容量、快捷的城市轨道交通系统, 需确保旅客的旅行安全, 为此各类监控、广播、防灾报警功能均需齐备, 运营管理的调度系统需十分的可靠, 其通信传输网络应有以下功能:

(1) 能传输车站实时监控图像, 为控制中心人员提供直观的车站情况信息。

(2) 能传输广播信号, 向车站播音。

(3) 能为运营调度系统提供专用通道。

(4) 能为防灾报警、铁路信号提供通道。

(5) 能为自动化售检票系统、电力监控系统提供

通道。

(6) 为通信网管系统提供通道。

(7) 其传输网络本身安全可靠。

2、OTN网络对地铁通信传输的适应性及其应用

(1)其图像传输卡将车站摄像机摄取的可视信号压缩成数字信号传送至控制中心, 其传输带宽可在帧结构中直接确定, 不必专门设置图像光端机及专用光纤系统。

(2)广播传输卡可传输控制中心至各车站的低失真广播信号, 不必专门设置宽带的具有屏蔽性能的音频四芯组电缆传输广播信号。

(3) 其它各种音频、数据接口卡能广泛适用于地铁不同业务信号的传输要求。

(4) 其双环网络具有十分强大的网络自愈功能,网络自身安全可靠。

OTN开放传输网络能同时传输不同种类不同带宽( RS) 232带宽1912kbit/ s、音频64kbit/ s、图像12Mbit/ s、广播016Mbit/ s、Tokenring16Mbit/ s等) 的业务信号, 在地铁通信领域具有很强的适应性。

在上海地铁二号线采用了OTN-600设备组网,一个典型站一般设有3台节点设备。音频接口卡用于无线列调、行车、电力调度、环境调度等调度电话;通过用户侧电话接口卡将各类公务电话接入控制中心的程控交换机; 图像接口卡接入本站图像传输系统、摄取的图像经过压缩后传送至调度中心。所设的各类数据卡、网络卡用于计算机联网、电力监控等。设有扩音侧广播卡用于调度中心对车站广播。本站节点间通过ETR连接, 站间节点通过上、下行线路的光缆连接形成双环网络。

3、OTN的保护方式

目OTn有设备级保护和网络级保护。设备级保护与传统设备级保护一致，包括主控的1＋1保护、交叉的1＋1保护和电源的1＋1保护，网络级保护主要有三种保护方式：线性保护、子网连接保护和共享保护。本文重点分析网络级保护方式。

3.1线性保护

线性保护包含基于光放段光线路保护、基于光复用段保护和基于单个波长的光通道保护。

线性保护主要采用光保护单板的双发选收功能，在相邻的光放站或者复用站间利用分离路由对光纤或者光通道提供保护，倒换在单端进行，不需要APS协议。

3.1.1光线路保护

光线路保护通过占用2对光纤实现线路信号保护。采用双发选收、单端保护方式。

发送端将发光信号一分为二，沿工作光纤和保护光纤同时传送，接收端对该两路光信号进行检测，根据光功率状况和设定的切换条件选择是否切换。

3.1.2光复用段保护

光复用段保护是在两个OTM节点间采用1＋1保护。发送端通过分光器把光信号分一分为二，一路提供给光工作复用段，一路提供给光保护复用段。在接收端用1X2光开关对接收信号进行择优选择，当光工作复用段发生故障时，接收端用光开关进行倒换，选择由光保护复用段传送信号。

光复用段保护是对两个OTM节点间所有波长同时进行保护，光开关需在光放大器之前。

3.1.3光通道层保护

光通道层保护是基于单个波长保护，是将客户侧信号输入到不同的OTU中，通过并发选收的方式实现对客户侧信号的保护。光通道保护的准则比较完善，且一般应用在OUT和客户设备之间，仅在支路侧引入衰减，不会对整个系统产生影响。

3.2子网连接保护

子网连接保护是一种专用的点对点的保护机制，可用在任何一种物理拓扑结构的网络中。可以对全部或部分网络节点实行保护。与SDH类似，OTN的子网保护为ODUK层面的保护。子网连接保护包括ODUk1＋1保护和ODUk M：N保护。

3.2.1 ODUk1＋1保护

ODUK1＋1保护运用OTN双发选收功能，对线路板和OCH光纤进行保护。保护ODU0、ODU1、ODU2信号。

在业务发送方向，需要保护的客户业务从支路板输入，通过交叉单板分成工作信号和保护信号，分别送往工作线路板和保护线路板。然后工作信号和保护信号分别在工作通道和保护通道里传输。在业务接收方向，正常工作时，仅工作线路板对应的交叉连接生效，断开保护线路板的交叉连接。当工作通道故障时，断开工作线路板交叉连接，保护线路板对应的交叉连接生效，业务信号工作在保护通道。当工作路由恢复正常后，根据在网管上预先配置的恢复类型，业务信号可以恢复到指定的线路板所对应的交叉连接上。这种保护方式采用永久桥接的办法，即在接收端根据2 路信号的优劣来选择1路接收。ODUk 1+1 保护支持单项倒换和双向倒换，不需要APS协议。

3.2.2 ODUk M:N保护

在该保护机制中，1个或者N个工作ODUk共享1个或者M个保护的ODUk 资源。一般情况下，保护的ODUk 资源可以用来传输低优先级的额外业务，这种额外业务是不受保护的，在被保护的ODUk 连接失效时将被自动倒换转向对失效的子网连接业务的传输。ODUk M∶N 保护支持单向倒换和双向倒换，需要在保护组内进行APS 协议交互。

3.3 共享保护环

共享保护环主要用于环形结构的网络拓扑中，根据保护原理不同，可分为基于光保护板实现的光波长共享保护环和利用OTN交叉实现的ODUK环网保护。

3.3.1光波长共享保护环