OTN网络在地铁通信传输中的应用

OTN网络在地铁通信传输中的应用

凌霄

凌霄

南京大学地铁运营有限责任公司江苏南京210012

[摘要]随着社会的发展，近年来，我国的高铁建设取得了快速的发展。虽然为人们生活提供了巨大的便利和良好的服务，但是也存在着安全隐患。在高铁运行中，为了提高可靠性与安全性，在体贴的传输通信中开始广泛应用OTN网络。特别是在南京地铁中，OTN网络更是有着巨大的应用价值，能够保证通信质量，保证南京地铁的安全运行。本文将针对OTN网络在地铁通信传输中的应用进行详细的分析。

[关键词]OTN网络地铁通信传输应用

1.地铁对传输通信网络的具体要求

地铁安全运营对于通信传输网络通常有以下几点要求：

第一，能够将地铁站内的监控实时图像进行及时准确的传输，从而为控制中心的工作人员提供实时的、直观的地铁站内的具体情况信息。第二，可以传输广播信号，在地铁站内进行播音。第三，可以为运营调度控制系统提供供其专用的通道。第四，为铁路信号和防灾报警提供通道。第五，可以为电力监控系统和售检票自动化系统提供通道。第五，为通信网络管理系统提供安全通道。第六，能够保证通信传输网络自身运行的安全可靠。

2.南京地铁三号线OTN系统概况

2.1系统构成

南京地铁三号线OTN系统是一种独特的专用技术，所有的数据输入到网络上的任一节点也可以输入到任意其它节点上，同时也可以从任一节点上驳离下输入的数据。为了形成OTN的环型自愈结构，采用将所有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（见下图）。这两对光纤分配在不同的物理路由上。

图1：南京地铁三号线OTN的环型自愈结构

本项目采用OTN系列的10G传输容量的设备――OTN－X3M作为通信传输系统设备。在控制中心设2个节点、车辆段、停车场、各车站各设1个节点，共33个节点设备组成自愈保护环。

本项目在NOTN系统上提供1E1和以太网这两种类型的接口，今后，如果项目中需要其它类型的接口，只需增加相应的接口板卡既可以方便的实现。OTN对业务采取一步复用，即一次把业务流复用到OTN的帧结构中。OTN具有一个统一的网络管理系统OMS。如下图所示，在控制中心的OTN-X3M网管系统OMS，可以管理整个OTN网络的每一个站点的每一个节点机、每一个节点机的每一块卡板和每一块卡板的每一个端口。

3系统功能

3.1NOTN勤务电话功能

OTN的主控板上均含有一个EOW（工程指令）接口，用于系统光路由开通时的通讯联络，即具OTN的勤务电话功能。

一个带有麦克风的耳机可以插到网络中任一节点设备的主控板前面板上的3.5mm的插孔中（EOW连接器）。

如果插入了麦克风（红色连接器），在网络中每一个主控板上的LEDEOW都会发光。如果在一个其它的节点插入了麦克风和耳机（黑色连接器），那么将在两个节点之间实现点对点通信。只有这些节点能够互相听说。只有当耳机插入该节点，其它节点才可以听到该通话。例如，在安装或维护活动中使用该功能。EOW接口为模拟/数字转换（PCM）提供电源，并且检测是否插入了麦克风。在环开销中为EOW功能保留了一个固定带宽，因此EOW功能无需通过OMS实现。

3.2NOTN的同步功能

3.2.1环同步

在启动的时候或在帧结构发生错误之后，节点将进行位时钟同步和帧时钟同步。

3.2.2帧同步

在此过程中，环上所有的节点将等到一个公共的帧结构的解释。一旦给节点供电，或同步丢失，则节点将产生并传输同步帧。所有的节点接收到同步帧后，通过优先组机制，系统会判定某个节点是过来的帧的从节点，还是属于网络的主节点。所有的环上节点将同步于主节点。一旦同步建立，主节点将开始产生数据帧。一个收到数据帧的节点可以开始传输和接收数据即可以正常工作了。

3.2.3位同步

主节点从内部时钟或同步于外部时钟源产生帧和位时钟到环上。通过解过来的时钟信息，所有的节点同步于它们的时钟用于传输和接收主时钟。

3.2.4主节点的选择

在OTN-X3M环中，所有的节点都是潜在的主节点（例如，每个节点都能产生帧），但在一个环上任何时候都只能有一个主节点。每个节点都内置一种算法用于在环启动的时候选择主节点（加电之后，同步丢失后，重新配置后或如果外部时钟丢失）。选择是基于外部时钟的输入的可用性和NSM（节点支持模块）的设置，它指示如果BORA卡具有（或保留）成为主节点的优先权。如果没有外部时钟可用，则BORA10G-X3M-ETX的唯一MAC地址将被用于选择作为环上的主节点。在NSM上的设置，可用的外部时钟和MAC地址将决定某一BORA卡的同步优先级代码（SPC）。

3.2.5网络启动过程

各BORA将其自己的地址临时地置入该同步帧中，作为节点地址。当一生成帧的BORA检测到其输入有同步信号时，它将会把所接收到的节点地址与其自己的地址进行比较。如果其自己的地址高于收到的地址，则它将会停止帧的生成，并将所收到的帧原封不动地传送到下一节点。如果其自己的地址低于收到的地址，则它将继续生成同步帧。如果其自己的地址等于所收到的节点地址，那么它将接收其自己的同步帧，也就是说，环已闭合，并且该节点自身具有最低的地址于是，该节点便成为主节点，并开始生成信息帧。其它

节点仍然保持同步，但它们已经知道从此时开始，节点之间已可以进行数据传输。这些信息帧返回到主节点，将该节点的弹性缓冲区包含进环中，使得所有的帧都可在环上传播。

3.3OTN网络的系统保护以及自愈功能

并行光纤形成的双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，OTN-X3M系统仍然工作。由于输入光信号或同步丢失而造成的所有故障可由节点立刻检测出来。所有节点均可在故障（或光纤断裂、或节点机退出服务等）发生后决定将信号传输倒换到另一环上。此机制保证所有节点的业务倒换到另一环上，或是它们中的两个同时环回。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，以独立地进行重新配置。

4结语

OTN网络系统是地铁通信传输的重点和难点，本文通过分析南京地铁三号线OTN网络系统的技术特点，认识到其系统的可靠性、安全性对地铁的安全运营起着关键的作用。