OTN网络在铁路中的应用

2019-07-23王建国

通信电源技术 2019年6期

王建国

（中国铁路成都局集团有限公司贵阳电务段，贵州贵阳 550081）

0 引言

目前，成都铁路局采用OTN光传送网技术取代了既有的骨干传输网系统。原骨干传输系统主要由WDM+SDH组网构成，系统容量及保护能力均无法满足铁路通信的发展需求。因此，在原骨干传输系统的基础上进行改造，构建了骨干三号环和局干OTN2套系统，分别均采用40波道和10 GB/s单波道传输的光传送网，使得成都铁路局通信传输网的总容量大幅上升，同时提升了通信传输网运行的稳定性和安全性，满足了新增FE和GE大颗粒业务的需求。

1 OTN介绍

1.1 OTN概述

OTN（Optical Transport Network），光传送网，也称为光导传输网络。它含有完整的光层和电层结构体系，如图1所示，以波分复用技术为基础，具有传送、复用、交换、监控以及管理功能，并保证其性能以及生存性的要求。在光导下实现网络信息传送，是具有现代化特征的骨干传送网。OTN技术是通过SDH和WDM技术得以延伸发展完善的，兼有SDH和WDM的优点，满足当下铁路通信网的发展需求。

1.2 OTN特点

第一，业务传送的透明功能，OTN的帧结构（OPUk）通过信号映射实现传送任意适配客户信息，支持SDH、ATM以及以太网。OTN在发送客户端信号时不改变其开销信息和有效载荷，在异步映射模式下能够保证客户信号定时信息的透明性。

图1 OTN层次结构及接口图

第二，带宽的大颗粒复用、交叉传输和配置。OTN单个波长可支持40 Gbit/s、100 Gbit/s的传输速率。与SDH的VC-12/VC-4调度粒子相比，OTN复用、交叉能力明显增强，满足IP网络大颗粒化的发展需求。高带宽数据客户端的服务适应和传输效率能够得到显著提高。

第三，超强的网络生存能力。OTN的帧结构通过ODUk的分频器和多维的可重构光分插复用器（ROADM），大幅提高了光传送系统的保护能力。例如，前向纠错（FEC）技术的应用显着增加了光学层行进的距离。此外，OTN提供了基于电层和光层更加灵活的服务层保护，如OSMP保护、板间OSP保护、客户端保护、光纤子网连接保护（SNCP）、基于ODUk层的共享环网络保护以及基于光通道或复用段保护等，可根据服务要求创建灵活的生存机制[1]。

2 OTN技术的优势

OTN技术是基于SDH和WDM技术逐步发展起来的，兼容了两种技术的优点，解决了传统WDM的网络无波长/亚波长业务调度能力、网络能力及保护能力差的缺点。OTN完整的电层和光层架构，使网络的每一层都有相应的监控和管理机制。通过表1可看出，相对于SDH和传统WDM，OTN具有以下优势。

表1 OTN技术的优势

3 OTN技术在铁路中的应用

3.1 铁路传输网架构

目前，铁路采用骨干层、汇聚层以及接入层的3层网络结构，分别以铁路总公司、各个铁路局、各中心车站、各省会及区间车站等作为网络节点，组建铁路通信传输网。

3.1.1 骨干层

铁路的骨干层作为全国铁路通信网的核心层，由铁总及各铁路局主要业务节点组成，主要承载铁路总公司与各路局集团公司、各路局集团公司之间的业务。整个网络采用环形组网，为各路局集团公司之间提供保护迂回。

3.1.2 汇聚层

铁路的汇聚层作为局干通信网，由各铁路局的重要站点为节点组成，主要承载各铁路局管内主要干线的大颗粒业务，为主要铁路干线提供保护，同时为相邻节点提供迂回保护。

3.1.3 接入层

铁路通信网接入层主要以各条铁路线的沿线车站为节点组成传输网，主要承载各条干线上的传输业务，负责各铁路局管内沿线区间节点及较大站点的业务接入，对干线上的主要车站进行汇聚，可额外设置多个接入节点。

铁路通信传输网架构，如图2所示。

图2 铁路通信传输网组网架构

3.2 OTN技术的应用

随着现代通信技术的发展，OTN逐渐成为传输骨干层采用的主要技术。铁路通信网的建设也开始以ONT技术为主要发展方向，目前主要运用在骨干层和汇聚层，承载着保障列车安全运行大颗粒业务，如GSM-R网络、数调、无线列调、防灾系统、CTC/TDCS、RBC、CIPS、信号闭塞、信号计轴、信号微监以及客票系统等，是高速铁路安全运行的基础。以成都铁路局为例，介绍OTN技术在国干及局干传输网络中的应用。

3.2.1 国干OTN

根据铁路总公司对全国铁路骨干网相关规定以及规划，在原有的骨干层通信网中新建1到6号骨干层通信环。其中，成都铁路局管内骨干环情况如下。

（1）2号环宝成线成都至广元、成渝客专线成都至重庆北及襄渝线重庆北至达州，共计18个OTN站点，光中继区段17个，光层设备23台，电层设备7台。

（2）3号环成渝客专线成都至重庆北、成昆线成都至攀枝花、川黔线重庆北至贵阳北、渝利线重庆北至凉雾、沪昆线贵阳北至梅花山、贵广线贵阳北至从江、沪昆客专线贵阳北至三穗，整个组网如图3所示，共计40个OTN站点，光中继区段40个。光层设备53台，电层设备12台，SDH省间环4个，共计有10G设备8台，2.5G设备8台。

图3 成都局管内骨干三号环组网图

2、3号环均采用开放式、双纤双向40×10 Gb/s OTN系统，在局管内重要汇聚站建立光分插复用（OADM）节点，如成都调度所、重庆北、贵阳北以及达州等。在沿线区间设立OLA节点，如息烽、彭山以及从江等。通过OTN波分复用光纤互联成环状网络，提供易于光层调度、大颗粒、大容量及业务管理的光传送网[2]。

3.2.2 局干OTN

成都铁路局根据两网融合需求和基础网改造工程，构建了局管内OTN南北环网，如图4所示。由于南北环分别采用华为和中兴两家设备，OTN线路侧无法对接。为实现南环与北环的端对端保护，其中北环采用华为OTN设备，分别以成都、简阳、内江以及重庆等站点作为汇聚点设立OADM设备，南环采用中兴设备，分别以贵阳、六盘水、遵义以及重庆等站点为汇聚点设立OADM设备。通过构建OTN南环、北环，为成都局管内普速线路传输提供保护。整个环网采用开放式、双纤双向、40×10 Gb/s OTN系统。环网在需要进行业务处理的节点设置光分插复用（OADM）设备，如成都、重庆以及内江；在无需进行业务处理的节点设置光放大器（OLA）设备，如盐津、合川以及草海等。