铁路OTN系统保护方案研究

2015-01-01王国雨

铁道通信信号 2015年2期

王国雨

OTN技术以其大容量、大颗粒交叉复用、维护管理能力强、组网和保护方式多样等优势，成为骨干传输网的主流技术。原铁通5大环将逐步改造为OTN系统；各铁路局也根据业务需要，以OTN技术为主，逐步开展局内骨干网的建设。网络建设时选择合适的保护方案，将有利于提高系统的安全性、可靠性和易维护性，因此有必要对OTN系统保护方案进行研究。

1 保护方案分类

OTN系统保护分为设备级保护和网络级保护2种。

1.1 设备级保护

1.2 网络级保护

针对不同的保护对象，网络级保护分为光层保护和电层保护。

常见的光层保护：光通道1＋1保护、OMS（光复用段）1＋1保护、OLP（光线路保护）和光层ASON保护。

常见的电层保护：ODUk 1＋1SNCP保护、ODUk RING保护、电层ASON保护。

以40/48波系统配置电交叉单元的光终端复用器（OTM）为例，介绍几种常见的网络级保护方案，OTM的组成及信号流向如图1所示。其中，TXOTU为发送光波长转换单元；RXOTU为接收光波长转换单元；OM为光合波单元；OD为光分波单元；OA为光放大单元；OSC为光监控信道单元。

图1 OTM组成及信号流向示意图

OTM发送方向的信号流向：TXOTU将无需电交叉的客户信号汇聚，转换成特定波长信号后送至OM；将需要电交叉的客户信号经支路接口单元接入，并经电交叉单元送至对应的线路接口单元汇聚，转换成特定波长信号送至OM；所有特定波长信号经OM合波为主信道光信号，通过OA放大后，与来自OSC的本地光监控信号经合分波单元送入线路传输。

OTM接收方向的信号流向：合分波单元从接收信号中分离出主信道光信号和光监控信号；主信道光信号经OA放大后，被OD分成多个波长的光信号，光监控信号送入OSC处理；无需电交叉的波长信号经RXOTU送入相应的客户侧设备；需进行电交叉的波长信号，经线路接口单元解复用后送入电交叉单元和支路接口单元，处理后送入相应客户侧设备。

3.3 健康教育，心理疏导，专心专业解忧愁医护人员应主动以通俗的语言为照顾者提供疾病的相关信息、解释不同实验室指标的意义。手术前对照顾者的手术谈话要详细，讲明手术的必要性，对手术的风险要交代清楚但不宜过于夸大，造成照顾者过重的心理压力。在患者入住监护室后可以讲座、同室交流等的形式，通过对照顾者进行知识的讲解、动作示范、印制教育手册以及多媒体的播放帮助照顾者掌握相关知识。

1.2.1 光通道1＋1保护

根据保护单板所处位置，光通道1＋1保护可分为波长保护和路由保护。波长保护，保护单板位于OTU单板之前，如图2所示；路由保护，保护单板位于OTU单板之后，如图3所示。两者的区别在于前者可对本端、对端OTM之间的OTU单板和OCh（全功能光通路）路径提供1＋1保护；而后者仅对本端、对端OTM之间的OCh路径提供1＋1保护。

图2 光通道1＋1波长保护示意图

1.2.2 OMS 1＋1保护

OMS 1＋1保护方案可为本端、对端OTM之间的OMS路径提供1＋1保护，如图4所示。

1.2.3 OLP

OLP方案可为本端、对端OTM之间的光纤线路提供1＋1或1∶1保护，如图5所示。

1.2.4 ODUk 1＋1SNCP保护

ODUk 1＋1SNCP保护，通过电层交叉实现并发选收，如图6所示。

图3 光通道1＋1路由保护示意图

图4 OMS 1＋1保护示意图

图5 OLP示意图

保护原理：在本端，来自支路接口单元的1路待保护ODUk信号经电层交叉单元并发，即交叉至主备线路接口单元，将待保护ODUk信号与其他ODUk信号复用，再转发至对应光通道；在对端，主备线路接口单元从对应光通道中解复用出待保护的ODUk信号，送至电层交叉单元。正常情况下，电层交叉单元将来自主用线路接口单元的ODUk信号，交叉至对应支路接口单元；在主用ODUk通道出现故障时，电层交叉单元将来自备用线路接口单元的ODUk信号交叉至对应支路接口单元。

1.2.5 ODUk RING保护

图6 ODUk 1＋1SNCP保护示意图

ODUk RING保护需要每个节点配置4个线路接口单元，分成2对，分别作为东、西向工作和保护线路接口单元，并在每个线路接口单元中指定ODUk时隙构成ODUk RING。

保护原理：由A、B、C、D、E、F共6个节点构成ODUk RING，如图7所示；假设A、B节点和D、F节点分别有1路ODUk业务，正常情况下，节点A、B之间的业务路由为A↔B的工作通道，节点D、F之间的业务路由为D↔E↔F的工作通道；若节点A、B的工作通道出现故障，A、B节点间的业务将根据APS协议改走近端路由（与业务路由同向），即采用A↔B的保护通道，D、F节点之间的业务不受影响；若节点A、B的工作通道和保护通道均出现故障，A、B节点间的业务将根据APS协议改走远端路由（与业务路由逆向），即采用A↔F↔E↔D↔C↔B的保护通道，D、F节点之间的业务仍不受影响，如图8所示。

1.2.6 ASON保护

OTN系统的ASON保护方案，无论是光层还是电层，均需在OTN交叉设备基础上加载符合《自动交换光网络（ASON）技术要求》（GB/T 21645）的控制平面，其优势在于可实现重路由恢复，在有多个备选路由的情况下，可抗多点失效。

2 保护方案选择

2.1 设备级保护方案的选择

对于铁路总公司、铁路局等关键节点，可设置2套OTM设备，通过业务规划来实现网元级保护。

图7 ODUk RING保护示意图

图8 ODUk RING保护示意图

对承载于OTN系统的IP数据网业务，建议采用双归属组网方案，为避免单台OTM失效导致IP数据网业务中断，数据网双归属的2条路由需分别自关键节点的2套不同的OTM设备接入。当关键节点单台OTM失效后，IP业务可利用数据网双归属的机制实现保护。

建议MSTP系统采用自愈保护方案，为避免单台OTM失效导致MSTP系统上的业务中断，关键节点的2套MSTP设备之间需利用光缆连接，与其他MSTP设备之间通过OTN系统提供的波长或子波长连接。当关键节点单台OTM失效后，MSTP系统上的业务可利用自愈机制实现保护。

为提高OTN设备的可靠性，建议OTN网元采用板件级保护，关键板件（如主控板、交叉板、电源板等）采用1＋1热备。

2.2 网络级保护方案的选择

网络级保护方式特点比较见表1。

表1 网络级保护方式特点分析

光通道1＋1保护、光复用段1＋1保护、光线路1＋1保护，均需要额外配置保护单板来实现保护倒换功能，但保护单板无法热备，存在故障隐患。

不论是电层还是光层ASON，均需在OTN交叉设备基础上叠加控制平面，成本高，同时ASON网络规划复杂，需要专业的软件进行网络优化和业务跟踪，加大了维护难度，而且不同厂家之间ASON控制平面互通难以实现。

ODUk SNCP保护和ODUk RING保护，均不需额外配置保护单板，通过电交叉板即可实现保护，且电交叉板可热备，因此这2种保护方式实现的成本不高，不产生新的故障点，且节约业务槽位，其中ODUk SNCP保护适用于点到点业务或集中型业务，ODUk RING适用于分布式业务。

高速铁路、客运专线等高等级铁路的线路两侧均设有长途光缆，光缆条件较好，铁路OTN系统的建设应多利用这些光缆。考虑这些高等级铁路均采用 “天窗”点维修制度，光缆故障不能得到及时抢修，此时OTN系统处于单链运行状态，一旦在用光缆发生故障，将导致通信中断。利用同一铁路的2条光缆作光线路保护（OLP），可为光纤故障的维修创造条件，特别是在 “天窗”点维修体制下，可以缓解维修时间限制与故障恢复时间要求的矛盾。

通过对上述技术的分析比较，结合高等级铁路的 “天窗”点维修体制，在光缆数量和光缆技术指标满足要求的情况下，推荐铁路OTN系统在光层采用光线路1＋1保护方案；同时在电层对于点对点或集中型业务，采用ODUk SNCP保护方案；对于分布式业务，采用ODUk RING保护方案。