李光輝

鐵路京滬穗和東南環(huán)骨干網(wǎng)即鐵路1、4環(huán)骨干網(wǎng)，是鐵路 “十二五”通信網(wǎng)改造建設(shè)的重點(diǎn)示范工程，是支撐鐵路信息化的重要承載平臺(tái)，全網(wǎng)采用OTN （光傳送網(wǎng)）組建骨干傳輸通道，項(xiàng)目涉及7個(gè)鐵路局，11個(gè)省市，171個(gè)物理站點(diǎn)，線路里程12400km。系統(tǒng)主要使用了光線路OLP、ODU SNCP二種業(yè)務(wù)保護(hù)方式，其中光線路OLP利用鐵路既有的2組光纜資源，實(shí)現(xiàn)光層物理介質(zhì)的保護(hù)；ODU SNCP在OLP光線路保護(hù)的基礎(chǔ)上，對(duì)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的電路實(shí)現(xiàn)電層子網(wǎng)連接保護(hù)，通過(guò)光層、電層的雙重保護(hù)，業(yè)務(wù)安全性整體上得到了保障。

圖1 OTN網(wǎng)絡(luò)各層次的保護(hù)

設(shè)備功能與結(jié)構(gòu)方面，OTN相當(dāng)于SDH和DWDM設(shè)備的一體化整合的結(jié)果，OTN兼具了原有SDH、WDM設(shè)備類型的業(yè)務(wù)保護(hù)方式，而且提供了更為靈活的基于電層和光層的業(yè)務(wù)保護(hù)功能，如圖1所示，包括客戶側(cè)1＋1保護(hù)、基于ODUk顆粒的子網(wǎng)連接保護(hù) （SNCP）、板內(nèi)1＋1保護(hù)、基于光層的光線路保護(hù)、復(fù)用段保護(hù)等。

以下對(duì)鐵路1、4環(huán)骨干網(wǎng)OTN業(yè)務(wù)保護(hù)從實(shí)現(xiàn)原理、應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行分析總結(jié)，以探討更適合鐵路骨干網(wǎng)改造的業(yè)務(wù)保護(hù)方式。

1 線路OLP保護(hù)

在OTN系統(tǒng)中，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和保護(hù)對(duì)象的不同，光線路保護(hù)分為光傳送段 （OTS）、光復(fù)用段 （OMS）二種保護(hù)方式。

1．1 OTS光線路保護(hù)

1＋1OTS光線路保護(hù)主要是在光傳輸層設(shè)置主備2組光纖，利用具有雙發(fā)選收功能的OLP板，通過(guò)對(duì)線路備份的方式，提供對(duì)工作通道的保護(hù)。鐵路干線光纜在軌道左側(cè)、右側(cè)分別敷設(shè)，光纜的物理路徑接近相同，最適合組建光線路1＋1保護(hù)，所以在OTN組網(wǎng)時(shí)優(yōu)先選用OTS光線路保護(hù)。

當(dāng)工作通道線路出現(xiàn)故障而保護(hù)通道線路正常時(shí)，OLP板光開關(guān)進(jìn)行切換，業(yè)務(wù)能自動(dòng)倒換到保護(hù)通道線路上，光線路1＋1保護(hù)是單端保護(hù)，主導(dǎo)保護(hù)倒換是OLP板。在鐵路1、4環(huán)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，OLP與設(shè)備其他單元及光纖間的關(guān)系，如圖2所示，其中實(shí)線為工作通道，虛線為保護(hù)通道。

OLP對(duì)工作通道和保護(hù)通道信號(hào)輸入光功率進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)工作通道和保護(hù)通道線路光功率異常時(shí)進(jìn)行倒換。光線路1＋1保護(hù)具有維護(hù)簡(jiǎn)單、倒換時(shí)間快、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，在鐵路既有DWDM網(wǎng)絡(luò)中已普遍使用，所以鐵路OTN骨干傳送網(wǎng)優(yōu)先使用光線路OLP作為基礎(chǔ)保護(hù)措施。光纜條件具備的線路區(qū)間，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)階段應(yīng)將OLP納入設(shè)計(jì)范圍，以保證OTS加入OLP后的功率與衰耗依然合理，OMS波道的光信噪比 （OSNR）合格，若在無(wú)整體設(shè)計(jì)規(guī)劃的情況下在中途補(bǔ)加OLP可能會(huì)破壞網(wǎng)絡(luò)性能，造成網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量下降。在OTN承載SDH環(huán)網(wǎng)時(shí)，在OLP基礎(chǔ)上疊加SDH系統(tǒng)自身保護(hù)機(jī)制MSP，對(duì)業(yè)務(wù)起到雙重保護(hù)作用，安全性較高。

1．2 OMS光線路保護(hù)

在1＋1OTS光線路保護(hù)的基礎(chǔ)上，可將OLP的位置向內(nèi)延伸，將光放大板和光纖接口板放在被保護(hù)對(duì)象內(nèi)，同時(shí)增加光放站保護(hù)能力。OMS光線路OLP與其他單元光纖連接關(guān)系，如圖3所示，其中實(shí)線為工作通道，虛線為保護(hù)通道。

2 ODUK SNCP保護(hù)

SNCP（子網(wǎng)連接保護(hù)）是指對(duì)子網(wǎng)預(yù)先安排一條專用的保護(hù)路由，一旦子網(wǎng)的主用通道發(fā)生故障，保護(hù)路由取代主用路由承擔(dān)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳送任務(wù)。ODUk（光通道數(shù)據(jù)單元）子網(wǎng)連接保護(hù)，利用OTN電層交叉的雙發(fā)選收功能，對(duì)線路板和OCh光纖進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)工作通道出現(xiàn)故障而保護(hù)通道正常時(shí)，斷開工作通道線路板交叉連接，保護(hù)通道線路板對(duì)應(yīng)的交叉連接生效，業(yè)務(wù)自動(dòng)倒換到保護(hù)通道上，OTN系統(tǒng)SNCP保護(hù)原理如圖4所示，其中實(shí)線為工作通道，虛線為保護(hù)通道。

圖2 鐵路1、4環(huán)OLP保護(hù)應(yīng)用連纖圖

圖3 OMS光線路OLP應(yīng)用連纖圖

圖4 OTN系統(tǒng)SNCP保護(hù)原理示意圖

在鐵路1、4環(huán)OTN承載IP骨干數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，IP數(shù)據(jù)網(wǎng)需要保護(hù)的業(yè)務(wù)采用了基于電層的ODUK SNCP保護(hù)方式，SNCP業(yè)務(wù)無(wú)倒換協(xié)議，倒換時(shí)間快，便于與局內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)成更大的子網(wǎng)。ODUk SNCP保護(hù)倒換方式分為以下3種：

1．SNC／I（固有監(jiān)視）：倒換觸發(fā)條件為SM段的告警，不需要設(shè)置OTN級(jí)別，不適用于過(guò)電中繼的場(chǎng)景。

2．SNC／S（子層監(jiān)視）：倒換觸發(fā)條件為SM段、TCMn段的告警，適用于過(guò)電中繼的場(chǎng)景。需要設(shè)置OTN級(jí)別為TCMn，且需要先設(shè)置TCMn的宿端使能以及宿端模式為操作模式。通常在上游站點(diǎn)設(shè)置TCMn源端使能，以及源端為操作模式，中繼站點(diǎn)不需要設(shè)置。

3．SNC／N （非介入監(jiān)視）：倒換觸發(fā)條件為SM段、PM段的告警，適用于過(guò)電中繼的場(chǎng)景。需要設(shè)置OTN級(jí)別為PM，且需要先設(shè)置PM非介入監(jiān)視使能。倒換觸發(fā)條件為SM段、TCMn段的告警，適用于過(guò)電中繼的場(chǎng)景。需要設(shè)置OTN級(jí)別為TCMn，且需要先設(shè)置TCMn非介入監(jiān)視使能及宿端使能。

OUDk SNCP保護(hù)倒換過(guò)程是單端倒換。倒換時(shí)間 （客戶側(cè)業(yè)務(wù)中斷時(shí)間）小于50ms。ODUk SNCP保護(hù)分別在工作通道和保護(hù)通道OTU板有檢測(cè)點(diǎn)，具有光層和電層檢測(cè)能力。能檢測(cè)到通道故障 （SF），也可檢測(cè)到通道劣化 （SD）。在鐵路1、4環(huán)使用OLP和SNCP雙重保護(hù)雙加的情況下，為避免二次倒換發(fā)生，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求在SNCP保護(hù)組設(shè)置100～200ms的倒換時(shí)延。

3 其他保護(hù)方式

3．1 板內(nèi)1＋1保護(hù)

利用OTU板本身具有的雙發(fā)選收功能，通過(guò)對(duì)線路備份的方式，提供對(duì)工作通道的保護(hù)。當(dāng)工作通道線路信號(hào)出現(xiàn)故障而保護(hù)通道線路信號(hào)正常時(shí)，OTU板內(nèi)光開關(guān)進(jìn)行切換，業(yè)務(wù)能自動(dòng)倒換到保護(hù)通道線路上，板內(nèi)雙發(fā)的板內(nèi)1＋1保護(hù)是單端保護(hù)，主導(dǎo)保護(hù)倒換的是OTU 板。以2路任意速率 （100Mb／s～2．5Gb／s）業(yè)務(wù)匯聚波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板LDM為例，板內(nèi)1＋1保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用如圖5所示，其中實(shí)線為工作通道，虛線為保護(hù)通道。

圖5 板內(nèi)1＋1保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用連纖圖

3．2 客戶側(cè)1＋1保護(hù)

客戶側(cè)1＋1保護(hù)利用同步光通信分離板（SCS）本身具有的雙發(fā)選收功能，通過(guò)對(duì)線路備份的方式，提供對(duì)工作通道的保護(hù)，也可以配置在有客戶側(cè)端口的OTU單板上，包括支線路合一的OTU板和支路板。當(dāng)一路信號(hào)出現(xiàn)SF或SD時(shí)，在其客戶側(cè)進(jìn)行1＋1保護(hù)倒換，波分側(cè)不進(jìn)行倒換。此時(shí)將被倒換單板客戶側(cè)的激光器關(guān)閉，將倒換單板相應(yīng)客戶側(cè)激光器打開，從而觸發(fā)SCS或DCP／OLP板對(duì)光信號(hào)選收的切換。以SCS為例，客戶側(cè)1＋1保護(hù)應(yīng)用連接如圖6所示。

系統(tǒng)具有檢測(cè)光層信號(hào)故障的能力，檢測(cè)點(diǎn)也具有監(jiān)視OTN開銷的能力，可分析OTN開銷檢測(cè)線路上是否存在故障。

圖6 客戶側(cè)1＋1保護(hù)應(yīng)用連纖圖

3．3 ODUk SPRing環(huán)網(wǎng)保護(hù)

ODUk SPRing環(huán)網(wǎng)保護(hù)主要應(yīng)用于配置分布式業(yè)務(wù)的環(huán)型組網(wǎng)，一個(gè)保護(hù)環(huán)上存在2個(gè)通道：一個(gè)是工作通道，一個(gè)是保護(hù)通道。2個(gè)通道在方向相反的環(huán)上，通過(guò)占用不同的ODUk通道實(shí)現(xiàn)對(duì)所有站點(diǎn)間多條分布式業(yè)務(wù)的保護(hù)。

當(dāng)某一段發(fā)生故障時(shí)，將業(yè)務(wù)切換到反向空閑的保護(hù)通道上；當(dāng)通道狀態(tài)恢復(fù)后再切換回來(lái)，把保護(hù)通道環(huán)空閑出來(lái)以備再次保護(hù)使用，故稱為共享保護(hù)，其組網(wǎng)如圖7所示，其中實(shí)線為工作通道，虛線為保護(hù)通道，某一時(shí)刻僅能保護(hù)一路。

圖7 ODUk SPRing環(huán)網(wǎng)保護(hù)

4 保護(hù)組倒換優(yōu)先級(jí)

保護(hù)組倒換優(yōu)先級(jí)如表1所示，優(yōu)先級(jí)數(shù)值越大，優(yōu)先級(jí)越高。

1．人工倒換。由于人工倒換的優(yōu)先級(jí)最低，在保護(hù)組工作通道和保護(hù)通道都正常的情況下，且無(wú)其他命令倒換請(qǐng)求時(shí)，才能夠進(jìn)行人工倒換?？梢詫⒈Ｗo(hù)組當(dāng)前業(yè)務(wù)人工倒換到工作通道，也可以將當(dāng)前業(yè)務(wù)人工倒換到保護(hù)通道上。

2．自動(dòng)倒換。當(dāng)保護(hù)組當(dāng)前無(wú)強(qiáng)制倒換或鎖定倒換請(qǐng)求時(shí)，才能夠進(jìn)行自動(dòng)倒換。自動(dòng)倒換是保護(hù)組檢測(cè)到通道故障 （SF／SD）后，進(jìn)行的倒換動(dòng)作。自動(dòng)倒換請(qǐng)求又分SF倒換請(qǐng)求和SD倒換請(qǐng)求，SF倒換請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)高于SD倒換請(qǐng)求。

表1 保護(hù)組倒換優(yōu)先級(jí)

3．強(qiáng)制倒換。當(dāng)保護(hù)組當(dāng)前無(wú)鎖定倒換請(qǐng)求時(shí)，才能夠進(jìn)行強(qiáng)制倒換?？梢詫⒈Ｗo(hù)組當(dāng)前業(yè)務(wù)強(qiáng)制倒換到工作通道，也可以將當(dāng)前業(yè)務(wù)強(qiáng)制倒換到保護(hù)通道上。

4．鎖定倒換。鎖定倒換是讓保護(hù)組業(yè)務(wù)固定工作在鎖定的通道上。鎖定倒換只能鎖定在工作通道上，而不能鎖定到保護(hù)通道上。

5．清除倒換。對(duì)于人工倒換、強(qiáng)制倒換、鎖定倒換等外部命令的倒換請(qǐng)求，可以使用清除倒換來(lái)清除。清除倒換只能清除外部命令的倒換，不能清除自動(dòng)倒換。

5 OTN網(wǎng)絡(luò)保護(hù)日常維護(hù)建議

針對(duì)鐵路當(dāng)前骨干網(wǎng)使用的光線路OLP保護(hù)、ODUK SNCP保護(hù)，從保護(hù)組的開通配置、日常維護(hù)方面提出以下建議。

1．掌握各類保護(hù)組的配置流程：規(guī)劃端口與路徑的工作和保護(hù)通道，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)創(chuàng)建保護(hù)組；設(shè)置保護(hù)組的單板映射關(guān)系，配置端口或路徑的工作通道和保護(hù)通道；配置保護(hù)組時(shí)須同時(shí)配置保護(hù)組的屬性，包括保護(hù)組的恢復(fù)模式和恢復(fù)時(shí)間保護(hù)通道或工作通道的拖延時(shí)間、保護(hù)組的SD使能標(biāo)志等。

2．掌握保護(hù)組日常維護(hù)動(dòng)作。日常維護(hù)中例行查詢保護(hù)組的倒換狀態(tài)，掌握業(yè)務(wù)運(yùn)行情況。根據(jù)業(yè)務(wù)維護(hù)需求對(duì)保護(hù)組下達(dá)命令，掌握保護(hù)組倒換優(yōu)先級(jí)。

3．掌握保護(hù)組的故障檢測(cè)能力。掌握各類保護(hù)組是否具有光層檢測(cè)能力或電層檢測(cè)能力。確認(rèn)保護(hù)組在收到哪些告警、或哪些性能下降時(shí)會(huì)發(fā)生業(yè)務(wù)倒換。

4．掌握倒換指標(biāo)。正常情況下，各類保護(hù)組的倒換過(guò)程 （客戶側(cè)業(yè)務(wù)中斷時(shí)間）要小于50ms，如果涉及網(wǎng)絡(luò)疊加保護(hù)，則以測(cè)試時(shí)間為準(zhǔn)。

5．明確各類保護(hù)組的倒換條件或倒換事件。以板內(nèi)1＋1倒換為例，應(yīng)明確保護(hù)組的SF和SD條件及倒換事件。

1）SF條件：R＿LOF、R＿LOS、R＿LOC、OTUk＿LOF、OTUk＿LOM、OTUk＿AIS、ODUk＿PM＿AIS、ODUk＿PM＿OCI、ODUk＿PM＿LCK、ODUk＿LOFLOM。

2）SD 條件：B1 ＿EXC、OTUk ＿DEG、OTUk＿EXC、ODUk＿PM＿DEG、ODUk＿PM＿EXC。

3）倒換事件：當(dāng)保護(hù)組當(dāng)前選收的通道發(fā)生了切換，從工作通道切換到保護(hù)通道或從保護(hù)通道切換到工作通道時(shí)，以主機(jī)上報(bào)的倒換事件為準(zhǔn)。

目前，鐵路五大環(huán)骨干網(wǎng)改造完成了1、4環(huán)，2、3、5號(hào)環(huán)網(wǎng)的改造換代也已提上日程，OTN技術(shù)作為全新的光傳送網(wǎng)技術(shù)，保留并優(yōu)化了已有傳送網(wǎng)絡(luò)的眾多優(yōu)勢(shì)特征，是目前鐵路業(yè)務(wù)承載的主流傳送技術(shù)，OTN設(shè)備類型部署與組網(wǎng)保護(hù)的應(yīng)用，需要鐵路通信管理與運(yùn)維人員不斷總結(jié)，以驅(qū)動(dòng)后續(xù)網(wǎng)絡(luò)改造更加完善、保護(hù)更加安全。

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