OTN技术在上海铁路局施工改造中的应用毕业论文.doc

毕业设计（论文）中文题目： OTN技术在上海铁路局施工改造中的应用 学习中心（函授站）： 南京铁道职业技术学院 专 业： 通信工程 姓 名： 学 号： 13624076 指导教师： 北京交通大学远程与继续教育学院2019年12月毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。论文作者签名：_年_月_日指导教师签名：_年_月_日 北京交通大学毕业设计(论文)成绩评议年级层次专业姓名题目指导教师评阅意见成绩评定： 指导教师：年 月 日答辩小组意见答辩小组负责人： 年 月 日北京交通大学毕业设计(论文)任务书本任务书下达给： 2013春 级 通信工程 专业 学生 设计（论文）题目：OTN技术在上海铁路局施工改造中的应用一、毕业设计（论文）基本内容随着高速铁路对铁路通信要求的不断提高，光传送网（OTN）技术将逐渐成为铁路骨干层传输的主要技术，铁路通信网的建设也将以OTN技术为主要发展方向，现阶段OTN技术已经由10G时代向100G、400G时代迈进，在这种超高速、超大容量的光传送网中，网络故障将对铁路造成巨大的影响和损失，使网络的可靠性受到很大的挑战，给铁路行车安全造成极大地安全隐患。作者有幸参加了上海铁路局京沪穗及东南环施工改造中配合华为厂商安装调试设备的工作，初步了解了华为传输设备常见故障的处理过程，故本文主要内容是OTN技术的基本原理、帧结构、网络结构；华为设备的基本功能及其实现；华为传输设备的日常维护问题和常见故障处理。二、基本要求论文撰写应在指导教师指导下独立完成，应做到中心突出，层次清楚，结构合理；必须观点正确，论据充分，条理清楚，文字通顺；并能进行深入分析，见解独到。同时论文字数不得少于12000字，还要有300字左右的论文摘要，关键词35个（按词条外延层次，由高至低顺序排列）。最后附上参考文献目录和致谢辞。三、重点研究的问题本文通过对OTN技术基本原理的研究及上海铁路局施工改造过程中的工作经验，重点解决华为OTN设备在日常维护过程中的注意事项和常见故障的处理，为以后的维护工作提供借鉴。四、主要技术指标五、其他要说明的问题下达任务日期： 年 月 日要求完成日期： 年 月 日指导教师：开 题 报 告题目：OTN技术在上海铁路局施工改造中的应用学生姓名： 学号： 2015 年 1 月 28 日一、文献综述铁路通信网在铁路运营指挥发挥了重要的作用。但是，随着高铁技术的不断成熟，我国的高速铁路网正在加速形成，新的高速铁路网对通信网络所能承载的业务要求不断增多，如GSM-R网络、IP数据网、铁路综合视频监控等。导致了铁路通信骨干传送网的带宽、大颗粒业务需求量急剧增加，对网络安全性的要求也不断提高。同时，现有的骨干网传输设备投入运营时间较长，系统性能降低、更新难度较大，而且难以实现不同设备之间的互通，网络结构亟待进行建设和改造。光传送网（OTN）技术是在同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）技术上逐步发展完善起来的，它有两种技术的共同优点，为了给铁路的各个业务系统建设一个安全可靠、满足不同带宽需求、易于维护管理的高速骨干传送网平台，有必要对全路的骨干网进行统一的规划。OTN技术是以WDM技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN由国际电联（ITU-T）在1998年左右提出，是SDH和WDM技术之后新一代基于更大带宽颗粒度的光网络传送和组网技术，重点解决传统WDM网络业务调度能力差、组网能力弱、保护能力弱等问题。到2003年OTN主要系列标准已基本完善，如OTN逻辑接口G.709、物理接口G.969.1、设备标准G.798、抖动标准G.8251、保护倒换标准G.873.1等，后续的主要工作将集中于现有标准的完善和修订。国内对OTN技术的发展也颇为关注，在OTN标准化的最初阶段我国主要是借鉴国际标准来对OTN的建设、运行、管理和维护进行规范，目前正在进行OTN行标和国标的编写，制定自己的各项标准，更好的促进OTN技术在我国的发展和普及。OTN技术除了在标准化上日臻完善之外，近几年在设备和应用等方面也发展迅速。目前的主流传输运营商均可以同时支持电交叉和光交叉功能，从而保证了运营商可以在现有OTN电交叉网络基础上，根据业务发展的实际需求，逐渐开启OTN光交叉功能。随着OTN技术的日益成熟和业务需求的推动，OTN技术目前已局部应用与商用网络。多数运营商的WDM传输接口已经实现OTN功能，许多运营商在建网思路、应用需求等方面对OTN提出了明确的要求。因此，为了满足日益增长的业务承载需求 ，适应传送网技术的发展趋势，我国的通信行业正在增加OTN技术的研发投入，加快OTN设备的研发、标准化和推广应用。从2007年开始，中国电信、中国网通、中国移动已经着手开展OTN技术的研究，而且部分省内和城域网也采用了OTN技术的网络。现阶段，光传送网正在由为运营商自身业务提供传输通道的基础网逐步发展为可以直接为客户提供资源的业务网。由基础网向业务网转变的过程中由一系列问题需要研究和解决，如业务定义、业务管理、业务接入、服务保障等，而且从组网方式、网络结构、网络覆盖也要相应的调整、这些都是OTN技术发展中的新生事物和目前关注的重点。目前，铁路通信传输骨干网主要采用同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）技术。SDH技术偏重于业务的电层处理，具有灵活的调度、管理和保护能力。但是，它以C12为基本复用单元，采用单通道线路，业务处理能力相对较小，传输容量受到限制，不能适应传输业务的快速发展。WDM技术则偏重于业务的光层处理，多波长通道的传输特性决定了它具有提供大容量传输的天然优势。但是，目前WDM网络主要采用点对点的组网方式，组网能力较弱，缺乏有效的网络维护管理手段，故障定位困难，给网络维护带来不便。而且，灵活性较差，不能实现不同厂家设备的互通。为了适应铁路通信网承载的业务发生巨大的变化，业务带宽需求量迅速增长，上海铁路局正在实施通信传输骨干网京沪穗和东南环改造工程，主要采用的就是OTN技术。改造后的OTN系统以WDM技术为基础，集成SDH和DWDM的优点，集传送和交换能力于一体，对原有网络有很好的兼容性。环内节点间的大颗粒业务（10G/2.5G）通过OTN系统进行传送及调度转接，小颗粒业务（622M/155M /2M）利用SDH传输系统进行传送及调度转接。OTN系统具备丰富的开销，可提供网络维护管理功能，支持各个层次的网络管理，为端到端通道的性能和故障监测提供有效的监视手段。可提供基于光层、电层的多种业务保护功能，根据业务需求灵活选择保护机制。综合考虑传输容量、管理能力和网络保护等因素，OTN系统能够提供大容量的带宽，快速灵活的业务调度，完善便捷的网络维护管理，安全可靠的保护机制，故而采用OTN技术构建上海铁路局骨干传输网，以适应传输业务的需求。本文通过对OTN技术基本原理的研究及上海铁路局施工改造过程中的工作经验，重点解决华为OTN设备在日常维护过程中的注意事项和常见故障的处理，为以后的维护工作提供借鉴。二、选题的目的和意义随着高速铁路对铁路通信要求的不断提高，光传送网（OTN）技术将逐渐成为铁路骨干层传输的主要技术，铁路通信网的建设也将以OTN技术为主要发展方向，现阶段OTN技术已经由10G时代向100G、400G时代迈进，在这种超高速、超大容量的光传送网中，网络故障将对铁路造成巨大的影响和损失，使网络的可靠性受到很大的挑战，给铁路行车安全造成极大地安全隐患。因此，对铁路光传送网的研究有着非常重要的意义。三、研究方案（框架）1、理论基础：（1）、明确OTN技术的基本原理、帧结构、网络结构。（2）、华为设备的基本功能及其实现。2、研究方法：（1）、在图书馆、网络上查找相关理论资料，了解并掌握OTN技术知识。（2）、参加上海铁路局施工改造工作，配合运营商对设备进行开通和调试。3、预期成果：（1）、基于OTN技术的研究，并结合上海铁路局施工改造工作，通过毕业论文使自己掌握OTN技术工作原理，功能结构，华为OTN设备的业务性能。（2）、培养综合运用所学过的光纤通信、OTN技术知识解决设备日常维护和常见故障处理的能力。四、进度计划2014年12月15日2014年12月19日 确定论文选题2014年12月22日2015年1月2日 广泛收集资料2015年1月5日2015年1月16日 根据资料，制定研究方案、进度计划、写开题报告2015年1月18日2015年2月13日 学习关于OTN基础知识2015年2月16日2015年2月27日 学习关于华为OTN传输设备基础知识2015年3月2日2015年3月6日 准备中期检查2015年3月9日2015年3月20日 参加上海铁路局施工改造工作2015年3月23日2015年4月17日 撰写论文初稿2015年4月19日2015年4月24日 按毕业设计（论文）的规范要求，打印论文，交指导教师评阅，完成答辩PPT及其他答辩准备工作2015年5月16日6月7日 完成公开答辩。五、指导教师意见指导教师： 年 月 日中 期 报 告题目：OTN技术在上海铁路局施工改造中的应用学生姓名： 学号： 一、进展情况为了完成这次毕业论文，本人从2014年12月开始毕业论文准备，时至今日，已根据资料，制定出研究方案、进度计划、开题报告，学习了关于OTN基础知识、华为OTN传输设备基础知识，初步完成了论文第一、二章的写作。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，历经了几个月的奋战，紧张而又充实。在这次毕业设计的过程中，本人认为最大的困难是对这一课题了解得不是很渗透，但在指导老师和同学的帮助下，通过上网和去图书馆查阅相关文献等，这些困难都迎刃而解了。现将具体情况总结如下：2014年12月份，在指导老师的帮助下，本人确定了论文写作的方向和题目，并通过上网、去图书馆等方式下载和查阅了大量相关论文，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。在仔细分析、征求指导老师之后确定了毕业论文的提纲，并按时完成论文的开题报告等相关工作。现如今我已经完成了OTN技术的基本原理、帧结构、网络结构以及华为OTN传输设备等基础知识的学习，撰写了论文的绪论及OTN技术基本原理两章。在论文写作过程中，本人秉着谦虚、谨慎的态度，遇到不懂的问题及时向指导老师请教，并按照指导老师的要求不断完善论文的写作。虽然论文还没有形成定稿，但在整个毕业论文的写作过程中，让我所学过的知识有所巩固和提高，使我的知识得到充分的运用。此外，我从中也学到了许多新知识，增长了见识，这次毕业论文写作的过程是我的一次再学习，再提高的过程。下一步，我将参加上海铁路局京沪穗及东南环施工改造工程，配合华为厂商安装调试设备的工作，初步了解华为传输设备常见故障的处理过程，完成后面的论文写作工作。二、指导教师意见指导教师： 年 月 日结 题 验 收一、完成日期二、完成质量三、存在问题四、结论指导教师： 年 月 日北京交通大学毕业设计（论文） ABSTRACT中文摘要摘要：铁路通信网在铁路运营指挥发挥了重要的作用。但是，随着高铁技术的不断成熟，我国的高速铁路网正在加速形成，新的高速铁路网对通信网络所能承载的业务要求不断增多，如GSM-R网络、IP数据网、铁路综合视频监控等。导致了铁路通信骨干传送网的带宽、大颗粒业务需求量急剧增加，对网络安全性的要求也不断提高。同时，现有的骨干网传输设备投入运营时间较长，系统性能降低、更新难度较大，而且难以实现不同设备之间的互通，网络结构亟待进行建设和改造。光传送网（OTN）技术是在同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）技术上逐步发展完善起来的，将逐渐成为铁路骨干层传输的主要技术，铁路通信网的建设也将以OTN技术为主要发展方向。现阶段OTN技术已经由10G时代向100G、400G时代迈进，在这种超高速、超大容量的光传送网中，网络故障将对铁路造成巨大的影响和损失，使网络的可靠性受到很大的挑战，给铁路行车安全造成极大地安全隐患。因此，对铁路光传送网的研究有着非常重要的意义。本文通过对OTN技术的基本原理研究，重点解决华为OTN设备的日常维护和常见故障处理的问题，对于铁路通信维护工作有一定的借鉴意义。关键词：OTN技术；功能实现；日常维护；故障处理ivABSTRACTTitle: OTN technology in the construction of the transformation of Shanghai Railway BureauABSTRACT: Railway communication network plays an important role in railway operation and command. However, the high-speed railway network is accelerating to form with the constant mature development in high-speed rail technology, thus the new high-speed railway network constantly increases service requirements loadable for communication network, such as GSM-R network, IP data network and railway integrated video supervision. It results in that service demands on bandwidth and large particles of main transport network of railway communication are rapidly increased, as well as continual improvement on network security. Meanwhile, current main transport network equipments have been in operation for quite a long term with degraded system performance and difficulty in updating as well as in realizing mutual interwork among different equipments, so it is urgent to establish and reconstruct the network structure. OTN technology, as the main technology in railway main transport and orientation for development for the construction of railway communication network, is gradually developing and improving on the basis of SDH and WDM. At this stage, ONT technology has been moving forward from an era of 10 G to that of 100 G and 400G. In such a super high-speed optical transport network with ultra-large capacity, network fault will cause enormous influence and loss on railway, changing the security of network and resulting in great potential security risks in railway traffic. Therefore, the study of light rail transport network has a very important significance.Through the study of the basic principles of OTN technology, focusing on problem-solving routine maintenance and Troubleshooting Huawei OTN equipment for railway communications maintenance work has a certain significance.KEYWORDS：OTN technology;functional implementation;daily maintenance;fault handling北京交通大学毕业设计（论文） 目录目录中文摘要iABSTRACTii1 绪论11.1 选题背景11.2 选题的目的与意义11.3 国内外研究现状21.3.1 国外研究现状21.3.2 国内研究现状41.3.3 小结41.4 研究内容51.5 研究思路与论文结构52 OTN技术概述72.1 OTN技术的优势72.1.1 透明的传送能力72.1.2 多种客户信号的封装传送72.1.3 交叉连接的可升级性72.1.4 强大的组网保护能力82.1.5 良好的维护管理功能82.2 组成与结构82.2.1 系统组成82.2.2 网络结构92.2.3 帧结构102.3 保护方式112.3.1 光层保护方式112.3.2 电层保护方式143 OTN技术在上海铁路局中的应用163.1 业务需求163.2 施工简介173.3 华为OSN 6800 智能光传送设备173.3.1 主要特性173.3.2 单板介绍184 日常维护和故障处理214.1 日常维护214.1.1 注意事项214.1.2 基本操作224.1.3 单板更换234.1.4 日常维护项目244.2 故障处理254.2.1 故障处理原则254.2.2 故障定位原则254.2.3 故障定位方法264.2.4 常见故障分析285 结论32参考文献33附录A OTN系统网络拓扑图34 北京交通大学毕业设计（论文） 绪论1 绪论1.1 选题背景铁路通信网在铁路运营指挥发挥了重要的作用。但是，随着高铁技术的不断成熟，我国的高速铁路网正在加速形成，新的高速铁路网对通信网络所能承载的业务要求不断增多，如GSM-R网络、IP数据网、铁路综合视频监控等。这导致了铁路通信传输骨干网的带宽、大颗粒业务需求量急剧增加，对网络安全性的要求也不断提高。同时，现有的骨干网传输设备投入运营时间较长，系统性能降低、更新难度较大，而且难以实现不同设备之间的互通，网络结构亟待进行建设和改造。光传送网（OTN）技术是在同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）技术上逐步发展完善起来的，它有两种技术的共同优点，为了给铁路的各个业务系统建设一个安全可靠、满足不同带宽需求、易于维护管理的高速骨干传送网平台，有必要对全路的骨干网进行统一的规划。1.2 选题的目的与意义随着高速铁路对铁路通信网要求的不断提高， OTN技术将逐渐成为铁路骨干层传输的主要技术，铁路通信网的建设也将以OTN技术为主要发展方向。现阶段OTN技术已经由10G时代向100G、400G时代迈进，在这种超高速、超大容量的光传送网中，网络故障将对铁路造成巨大的影响和损失，使网络的可靠性受到很大的挑战，给铁路行车安全造成极大地安全隐患。因此，对铁路光传送网的研究有着非常重要的意义。OTN技术是以WDM技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN由国际电联（ITU-T）在1998年左右提出，是SDH和WDM技术之后新一代光网络传送和组网技术，重点解决传统WDM网络业务调度能力差、组网能力弱、保护能力弱等问题。到2003年OTN主要系列标准已基本完善，如OTN逻辑接口G.709、物理接口G.969.1、设备标准G.798、抖动标准G.8251、保护倒换标准G.873.1等，后续的主要工作将集中于现有标准的完善和修订。国内对OTN技术的发展也颇为关注，在OTN标准化的最初阶段，我国主要是借鉴国际标准来对OTN的建设、运行、管理和维护进行规范，目前正在进行OTN行标和国标的编写，制定自己的各项标准，更好的促进OTN技术在我国的发展和普及。目前，铁路通信传输骨干网主要采用同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）技术。SDH技术偏重于业务的电层处理，具有灵活的调度、管理和保护能力。但是，它采用单通道线路，业务处理能力相对较小，传输容量受到限制。WDM技术则偏重于业务的光层处理，多波长通道的传输特性决定了它具有提供大容量传输的天然优势。但是， WDM网络组网能力较弱，缺乏有效的网络维护管理手段，给网络维护带来不便。为了适应铁路通信网承载业务发生的巨大变化，上海铁路局正在实施铁路通信传输骨干网京沪穗和东南环改造工程，主要采用的就是OTN技术。改造后的OTN系统以WDM技术为基础，集成SDH和DWDM的优点，集传送和交换能力于一体，对原有网络有很好的兼容性。环内节点间的大颗粒业务（10G/2.5G）通过OTN系统进行传送，小颗粒业务（622M/155M /2M）利用SDH传输系统进行传送。OTN系统支持各个层次的网络管理，为端到端通道的性能和故障监测提供有效的监视手段。同时提供多种业务保护功能，根据业务需求灵活选择保护机制。综合考虑传输容量、管理能力和网络保护等因素，故而采用OTN技术构建上海铁路局骨干传输网，以适应传输业务的需求。因此，研究OTN技术基本原理，总结上海铁路局施工改造过程中的工作经验，尤其是总结归纳华为OTN设备在日常维护过程中的注意事项和常见故障，对以后的维护工作有重要的意义。1.3 国内外研究现状1.3.1 国外研究现状1998年，国际电联（ITU-T）最早提出了光传送网（OTN）的概念，OTN技术是SDH技术和WDM技术之后，新一代光网络传送和组网技术。从标准发展来看，OTN技术可以分为2个阶段。第一阶段是从1999年至2001年，这个阶段的OTN标准属于传统OTN技术。随着21世纪初期，IP业务的迅猛发展，小颗粒业务的传送需求大量涌现，因此，从2005年开始，国际电联又开始着手对已有传统OTN标准进行修订和补充，主要解决了小颗粒业务承载、高速以太网承载、多业务混合承载等一些新问题。OTN技术标准主要由国际电联制定，内容包括网络结构、逻辑接口和映射、功能特性、物理层传输、网络性能方面、网络保护、网络安全、网络管理。其标准内容分别如下：1、网络结构OTN网络结构由G.872来规范，主要采用原子功能建模方法描述OTN的结构，并从网络角度描述OTN功能，内容包括光网络的分层结构、客户特征信息、网络拓扑以及光信号传输、复用、选路、监控、性能评估和网络生存性等。2、逻辑接口和映射逻辑接口和映射主要由G.709来规范。主要规范了在光网络子网内和子网之间的OTN接口包括帧结构、比特率、开销功能、客户信号的映射格式和OTN映射复用结构等。3、功能特性功能特性主要由G.798来规范。G.798规范了传输网络设备功能描述。这些功能包括光传输段终结和线路放大功能、光复用段终结功能、光通路终结功能、光通路交叉连接功能等。4、物理层传输物理层传输标准主要包括G.959.1和 G.693。G.959.1规范了光网络的物理接口，主要目的是在两个管理域间提供横向兼容性，G.693规范了局内系统的光接口，规定了标称比特率10 Gbit/s和40 Gbit/s，以保证横向兼容性。5、网络性能网络性能主要包括抖动的误码，由G.8251来规范。主要规范了OTN接口和网络抖动的产生、输入抖动容限、抖动传递函数等指标。OTN网络的误码规范主要由G.8201来规范，主要用来规范OTN的国际多运营商之间的通道误码性能指标。6、网络保护G.808.1规范了通用保护倒换技术要求，G.873.1规范了OTN网络的线性保护，主要包括ODUk线性保护技术，规范了保护结构、自动倒换信令、保护倒换时间等内容。G.873.2定义了共享保护环技术要求。7、网络安全G.664规范了OTN安全要求。8、网络管理OTN网络的管理主要由G.874，G.874.1，G.7710，G.7712，M.2401。G.874主要规范了OTN管理信息模型和功能需求，描述了OTN网元管理的故障、配置、计费、性能、安全五大管理功能；G.874.1主要规范了OTN网元管理的信息模型； G.7710规范了通用设备管理功能需求；M.2401规范了OTN网络运营商投入业务和维护业务的性能指标。1.3.2 国内研究现状国内对 OTN技术的发展也颇为关注，在标准化的制定和设备应用上都有了很大的进步。中国通信标准化协会（CCSA）传送网和接入网委员会是制定OTN技术标准的主要部门，从2004年开始正式启动OTN相关行业标准的制定工作，已经完成了一个国家标准和两个通信行业标准。从OTN标准的制定过程来看主要可以分为两个阶段，即国际标准借鉴采用阶段、国内标准自主创新阶段。在国际标准借鉴采用阶段，我国主要借鉴了国际的标准来对OTN的建设、运行、管理与维护等项目进行规范。在国内标准自主创新阶段，我国OTN标准化快速发展，规定了OTN的性能要求、设备类型、测试方法、管理要求和维护办法等重要内容，为OTN技术的发展与管理提出了明确要求，使OTN在发展的过程中有了统一的管理标准，进一步促进了OTN的中国化。从OTN标准化在我国的发展进程来看，OTN的标准在我国的发展是一个从不成熟到成熟的成长过程，目前我国OTN的标准已经日趋完备，而日后OTN标准化的任务则是不断规范并完善现有的标准与制度，并根据OTN技术的开发方向与应用状况，制定相关要求与标准。OTN技术除了在标准上日臻完善之外，近几年在设备应用上也发展迅速。目前的主流传送设备商一般都支持一种或多种类型的OTN设备，许多厂商的设备都支持光交叉设备，也支持基于ODUk电交叉设备或者同时支持光电交叉设备，目前部分厂家提供基于OTN的智能功能。随着业务需求的不断提高和OTN技术的日益成熟，OTN技术目前已在城域核心及干线传输方面应用于商用网络。OTN标准的不断完善，促进了OTN技术在我国的普及。推动了我国网络传输技术的发展。根据OTN技术目前的发展情况，它将成为未来传送网的主流技术之一，进一步的提高我国网络资源的利用率，降低网络建设以及运行维护的成本。1.3.3 小结目前，国内外学者对于OTN技术的研究主要集中在理论方面，然而在功能实现和设备故障处理方面涉及较少。本文通过对OTN技术基本原理的研究及上海铁路局施工改造过程中的工作经验，重点解决华为OTN设备在日常维护过程中的注意事项和常见故障的处理，为以后的维护工作提供借鉴。1.4 研究内容根据国内外学者的研究现状及上海铁路局施工改造过程中的问题，本文研究内容如下：1、理论基础：学习掌握OTN技术的基本原理、技术特点、帧结构、网络结构、保护方式等。2、上海局施工改造方案在研究OTN技术的基本原理的基础上，结合上海铁路局施工改造方案，介绍华为OSN 6800 智能光传送平台的主要特性、功能实现和主要单板。3、华为设备的日常维护和常见故障的处理。设备障碍既是运用质量的重要标志，也是设备质量的客观反映。通过对华为传输设备故障定位原则、常见方法，常见故障处理的研究，为以后的铁路通信维护工作提供借鉴。1.5 研究思路与论文结构研究思路见图1-1图1-1研究思路根据以上研究思路，本论文共分为六章。第一章简要介绍选题背景、选题目的和意义、国内外的研究现状、论文的研究思路和方法。第二章介绍OTN技术的基本原理、技术特点、帧结构、网络结构、保护方式等。第三章介绍上海局施工改造方案及其关键技术。第四章介绍华为OSN6800设备的功能及常见故障的处理。第五章对全文做了总结，并提出了本论文有待进一步研究的问题。33北京交通大学毕业设计（论文） 2 OTN技术概述2.1 OTN技术的优势光传送网（OTN）的发展历经SDH、WDM到OTN的演进。SDH技术采用标准化结构，配置灵活，管理维护开销丰富，但带宽较小，不能满足未来骨干网的大容量业务调度。WDM网络虽然带宽大，但是采用的是客户信号直接映射进光通道的方式，只能定位于点到点的应用，业务灵活性差，并且没有性能监视能力，无法满足网络智能化的发展要求。随着数据业务的飞速发展，大颗粒宽带业务传送需求已经呈现，并且希望能够基于波长进行信息管理，因此急需一种高效、可扩展、可靠的传送网解决方案。OTN就诞生于此背景下，把SDH的可运营可管理能力应用到WDM系统中，同时具备SDH灵活可靠和WDM容量大的优势。OTN集中了SDH与WDM两者的技术优势，其优点主要表现在以下几个方面：2.1.1 透明的传送能力OTN帧结构能够支持多种客户信号的透明传送，将所有客户业务适配到数据包的封装中。由于OTN技术是按照信号的波长来进行信号处理，因此，它对所传送数字信号的传输速率、数据格式和调制方式完全透明，这意味着OTN技术不仅可以传送今天已经广泛使用的SDH、ATM、以太网、帧中继信号等，而且也完全可以透明传送今后使用的新的数字业务信号。2.1.2 多种客户信号的封装传送OTN帧可以支持多种客户信号的映射，如SDH、ATM、以太网、帧中继复用信号，对于同步信号SDH，OTN可以直接适配到光通路净荷单元中；对于其他用户信号，OTN采用通用成帧规程GFP进行封装，然后再适配到光通路净荷单元中。OTN还可以用自定义速率数据流传送这些信号格式，不同应用的业务都可统一到一个传送平台上去。2.1.3 交叉连接的可升级性OTN定义的电层带宽颗粒为光通路数据单元(ODUk，k=0,1,2,3)，相对于SDH的VC-12/VC-4的处理颗粒，OTN设备基于ODUk 的交叉功能使得交换颗粒度由SDH的155M提高到2.5G/10G/40G，能够显著提升带宽数据和传送效率。OTN体系消除了交叉速率上的限制，可以随着线路速率的增加而增加交换速率，还可以利用OTN的复用和反向复用特性提供不同比特率的业务，从而实现更大容量无阻塞的交叉连接功能。2.1.4 强大的组网保护能力OTN引入了FEC技术，G.709在完全标准化的光通道传输单元（OTUk）中，每个OTUk帧中使用4x256个字节的空间来存放FEC计算信息（4 行x256 列），通过前向纠错FEC可获得5-6dB的增益，从而降低了信号接收端对入射信号的信噪比的要求，增大了光层传输的距离。另外，OTN提供了更为灵活的基于电层和光层的业务保护功能。如电层支持SNCP 和专有的环网共享保护，光层支持光通道或复用段保护。2.1.5 良好的维护管理功能为了支持跨不同运营商网络的通道监视功能，相对于SDH只能提供1级串联监控，OTN可以提供多达6级的串联监控TCM1-6。同时，OTN定义了一整套用于运行、维护、管理和配置的开销，利用这些开销可以对光传送网进行全面精细的检测与管理，为用户提供一个可操作、可管理的光网络。另外，OTN提供了丰富的维护信号，可进行故障隔离和告警抑制，极大地减轻了系统维护的负担。2.2 组成与结构2.2.1 系统组成OTN系统组成包括OTN终端复用设备、OTN电交叉连接设备、OTN光交叉连接设备、OTN光电混合交叉连接设备、OA(光线路放大器)和色散补偿模块(DCM)组成。1、OTN终端复用设备OTN终端复用设备含合波器(OM)、分波器(OD)、波长转换器(OTU) （可选）、TMUX (可选)、光功率放大器(OBA)、光前置放大器(OPA)、光监控通路(OSC)、DCM等。2、OTN电交叉连接设备OTN电交叉连接设备含合波器(OM)、分波器(OD)、电交叉板、线路侧光接口板、支路侧光接口板、波长转换器(OTU)（可选）、TMUX(可选)、光功率放大器(OBA)、光前置放大器(OPA)、光监控通路(OSC)、DCM等。3、OTN光交叉连接设备OTN光交叉连接设备含合波器(OM)、分波器(OD)、光交叉板、波长转换器(OTU)、TMUX (可选)、光功率放大器(OBA)、光前置放大器(OPA)、光监控通路(OSC)、DCM等。4、OTN光电混合交叉连接设备OTN光电混合交叉连接设备含合波器(OM)、分波器(OD)、光交叉板、电交叉板、线路侧光接口板、支路侧光接口板、波长转换器(OTU)（可选）、TMUX (可选)、光功率放大器(OBA)、光前置放大器(OPA)、光监控通路(OSC)、DCM等。5、OA（光线路放大器）OA含光线路放大器、光监控通路(OSC)。2.2.2 网络结构OTN传送网络从垂直方向分为光通路（OCh）层网络、光复用段（OMS）层网络和光传输段（OTS）层网络三层，如图2-1Error! Reference source not found.所示。图2-1 OTN网络分层结构在OTN结构中，OCh为整个OTN网络的核心，是OTN 的主要功能载体。光通道层（Och）的功能主要有：为来自电复用段层的客户信号选择路由和分配波长；为灵活的网络选路安排光通路连接；为透明传送各种格式的客户信号的光通路提供端到端的联网功能，以便实现网络的选路；确保光通道适配信息的完整性；实现网络层的操作和管理；在发生故障时，通过重新选路来实现保护倒换和网络恢复。光通道层（Och）包括光通道净荷单元OPU，光通道数据单元ODU和光通道传送单元OTU。OPU是直接承载用户业务信号，具有一定帧结构的最基本信息结构，提供客户信号的映射功能。ODU是以OPU为净荷的信息结构，主要提供客户信号的数字包封、OTN的保护倒换、提供踪迹监测、通用通信处理等功能；OTU是以ODU为净荷的信息结构，提供FEC、光段层保护和监控功能。光复用段层（OMS）的功能主要有：为相邻两个波分复用传输设备间多波长信号完整传输提供网络功能，它包括：为灵活的多波长网络选路重新安排光复用段连接；为保证多波长光复用段适配信息的完整性处理光复用段开销；为段层的运行和管理提供光复用段监控功能。光传输段层（OTS）的功能主要有：为光复用段的信号在不同类型的光媒质上提供传输功能，包括对光放大器的监控功能。光传送段层和光复用段层存在一一对应关系。2.2.3 帧结构1、光通路传送单元（OTUk）OTUk帧结构见图2-2，主要由3部分组成：OTUk开销、OTUk净负荷、OTUk前向纠错。图2-2 OTUk帧结构2、光通路数据单元（ODUk）ODUk的帧结构见图2-3，主要由两部分组成：ODUk开销和OPUk。图2-3 ODUk的帧结构3、光通路净荷单元（OPUk）OPUk的帧结构见图 2-4，为 4行 3 810列结构，主要由两部分组成：OPUk开销和OPUk净负荷。图2-4 OPUk帧结构2.3 保护方式OTN支持丰富的告警检测、提供专门的APS（自动保护倒换）开销、支持电交叉矩阵，具备了提供多种保护方式的良好基础2.3.1 光层保护方式OTN光层主要保护技术有：光线路保护、光复用段1+1保护、光通道1+1保护、OCh 1+1保护方式、OCh SPRING保护方式等。1、光线路保护技术（OLP）OLP采用双发选收或选发选收方式，通过保护光纤实现对工作光纤的保护。主要方式1+1保护方式和1：1保护方式两种。（1）1+1保护方式，采用双发选收、单端倒换方式，A站发B站时，A站OLP同时将信号发往工作和保护光纤，B站OLP检测到工作光纤接收方向无信号时，就选择接收保护光纤传来的信号实现倒换（见图2-5）。图2-5 1+1保护方式示意图（2）1：1保护方式，采用选发选收、双端倒换方式，所有发送光功率均沿工作光纤传输，保护光纤无业务信号。根据工作光纤和保护光纤的状况，同时选择工作于主光纤或切换到备用光纤（见图2-6）。图2-6 OLP1：1保护方式示意图2、光复用段1+1保护技术（OMSP）OMSP在光复用段的OTM节点间采用1+1保护（见图2-7）。发送端用l：2光分路器把光信号分成2路(双发)，一路提供给光工作复用段，另一路提供给光保护复用段。在接收端用12光开关对接收光信号进行择优选择，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的信号模和组网复杂性相关，某些情况下不一定能满足50ms的要求。图2-7 OMSP 1+1保护方式示意图3、光通道1+1保护技术（OCP保护方式）OCP保护方式是基于单个光波长保护，可以在光通道层实施1+l或1：n的保护。通过OCP板将客户侧信号输入到不同WDM系统的OTU中，通过并发选收的方式实现对客户侧信号的保护。有两种保护方式：（1）基于光通道1+1波长保护方式，用于客户侧信号的并发选收（见图2-8）。图2-8 客户侧基于单个光通道1+1波长保护方式示意图（2）基于光通道1+1路由保护方式，用于波长信号的并发选收（见图2-9）。图2-9 线路侧基于单个光通道1+1波长保护方式示意图4、OCh1+1保护技术OCh1+1保护方式经支路接口单元和XCU盘后的客户信号，并发至主备两个线路接口盘上，避免因主用线路接口盘故障引起业务中断（见图2-10）。图2-10 OCh1+1保护方式示意图5、OCh SPRING保护技术光波长共享保护用于配置分布式业务的环型组网，通过占用两个不同的波长实现对所有站点间一路分布式业务的保护（见图2-11）。图2-11 OCh SPRING保护方式示意图2.3.2 电层保护方式电层主要保护技术有：1、ODUk SNCP保护技术ODUk SNCP保护经支路接口单元和XCU盘后的客户信号，并发至线路接口盘1个主用ODUk时隙和1个备用ODUk时隙，即发送至线路接口盘背板侧的1个主用Port口和1个备用Port口，避免因主用ODUk时隙故障引起业务中断（见图2-12）。图2-12 ODUk SNCP保护方式示意图2、ODUk SPRing保护技术通过占用两个不同的ODUk通道实现对所有站点间多条分布式业务的保护，利用OTN帧结构中ODUk OH段开销的APS字节传递协议信息来控制业务的收发路径从而达到保护业务的目（见图2-13）。图2-13 ODUk SPRing保护方式示意图北京交通大学毕业设计（论文） 3 OTN技术在上海铁路局中的应用目前，铁路通信传输骨干网主要采用同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）技术，改造后的通信传输骨干网环内节点间的大颗粒业务通过OTN系统进行传送及调度转接，小颗粒业务利用SDH传输系统进行传送及调度转接。主要用于承载铁路总公司与路局及各铁路局之间的业务，具体应用见附图A。OTN设备共涉及55个OTM站点和114个OLA站点，均采用华为OSN6800。3.1 业务需求目前上海铁路局传输网承载的主要是集中式的业务，主要负责局管内铁路沿线业务汇聚节点、枢纽节点之间，以及至路局调度所之间的长途业务传输。主要包括：1、传统TDM业务：骨干传输网需要为数字调度通信系统、GSMR网络、调度指挥管理系统(TDCSCTC)、电力及牵引供电远动系统(SCADA)、微机监测、客票、运输管理信息系统(TMIS)等业务提供各站段至铁路局业务中心的通道，带宽要求相对较小，一般均为2M颗粒。2、数据网互联通道：根据上海路