通信OTN传输系统教材

第一章0TN系统功能介绍

i.i光纤通信的特点及应用

OTN是以光纤为传输介质的多业务接入和传输系统.既然是光纤通信，我们就要了解什

么是光纤通信?它有什么特点？

所谓光纤通信是利用光导纤维传输光信号来实现通信的，因此比起其他通信方式，例如铜缆,

同轴电缆（有线通信）或微波，卫星（无线通信）有很多显著的特点.

1、光缆的尺寸小,重量轻

2、光纤的可扰性好

3、光纤不会锈蚀

4、光缆中可以没有铜，铅等有色金属

5、光缆接头不产生放电，没有电火花

6、光纤不怕高温

7、光纤的衰耗极低（目前单模光纤在1310um工作波长下的衰耗是0.35db/km,而在

1550um的工作波长下的衰耗是0.2db/km）

8、光纤具有极大的传输带宽

9、光纤不怕电磁干扰

10、通信串音小，保密性好

0TN作为一种新型的有源光多业务接入系统完全具备了上述所有的优特点.

1.2光纤的导光原理及光纤的分类和常用参数

光纤为什么能导光?光在均匀介质中是直线传播的,而且传播的速度与该介质的折射率

成反比，v=c/no式中C是光在真空中传播的速度，为30万km/s。由于空气的折射率

为1.00027,因此可以理解光在空气中的传播速度也30万km/s。而石英玻璃的折射率为

1.45,故光在其中的传播速度约为20万km/s。

光在不同的介质传播的速度不同，因此当光经过两种不同介质的界面时便会发生折射。

这样我们可得出一个很重要的结论：当光线由光密物质射向光疏物质，并且入射角大于临界

角时，就会发生全反射现象,光纤就是利用光的这种全反射特性来导光的。

光纤分多模光纤和单模光纤。二者只是一个相对的概念。判断•根光纤是多模和单模,

除了它自身的结构参数外，还与它的工作波长有关。只能传输一种模式的光纤称为单模，单

模光纤只能传输基模，而多模光纤是•种能承载多个模式的光纤。在OTN系统里，常用的是

单模光纤，只在同一个站点互联时才采用多模。

光纤的参数很多,我们这里主要理解一些实用的参数。

1.2.1衰减常数

定义是：单位长度光纤所引起的光功率分贝数的变化。

单位是db/km。广义的理解率减，还应包括光缆纤芯熔接时的衰耗，接插件的衰耗。我

们在考虑一个系统时，对这些衰耗都应予以重视。

1.2.2色散

和衰减常数一样，色散也是很重要的传输参数。所谓色散，就是指一束不同颜色的光

通过透光物质后被散开的现象。一般地说色散愈小，带宽就愈高，能够传输的码速也越高。

1.2.3截止波长

相对与工作波长而言。当前，以光纤为传输介质的常见的技术实现方式有：IP,PD1I,SDH,

AN,ATM及OTN。这几种方式在实现业务接入和传输上都有自己的优缺点，下面我们简

单介绍几种技术的基本原理和特点。

比较IPATMSDHAN0TN

协议简单复杂较复杂较复杂简单

传输效率高较高低低中

连接方式面向无连接面向连接面向连接面向连接面向连接

网络控制难实现•般全面、完善全面、完善全面、完善

QOS只能做到COS有保证机制有保证有保证有保证

主要承载1P数据业可承载综合业只能上下64K仅可承载少综合业务的接入和

务，图像、语音等实务，但实时性业或2M的电路,量话音业务传输，可承载语音、

时性业务的承载能力务实现成本高、不能直接上及低速数据数据、图像等各类

承接业务尚不成熟效率低。（AAL1、下业务！多月业务，业务。

AAL2）于主干网的没有图像及

传输以太网接入

能力。

标准的数字接口。同只有较少种类只有PDH系列只有2M数字拥有各类符合国际

时正在发展语音接的数字接口，没接M，业务接接口，需通过或相关行业标准的

口、图像接口等等有模拟语音接入需依靠相编解码器及业务接口，包括语

业务接口口，一般需通过应的编解码复用设备音、图像、数据和

外加编解码器设备和复用、来实现业务局域网，可直接接

来实现多种业解复用设备的接入入各类业务

务接入

网络带宽宽一般宽窄高

成熟性逐步完善逐渐融合变化成熟不成熟成熟

成本低高逐步降低低逐步降低

1.3OTN系统概述

什么是OTN?OTN的结构组成、工作原理是什么？如何采用OTN来组建通信传输子系统？

为什么采用OTN作为传输子系统，就能完美地实现所有业务的集成、接入和传输？以下我们

将详尽展开阐述。

1.3.1什么是OTN?OTN的工作原理是什么？

OTN是专用通信网络，通过它不同的数据、电话、局域网和视频等应用都可连接起

来。OTN也正如其名字所表述的：OpenTransportNetwork是一个开放的、全透明的传送

网络。即：

开放首先是指小务开放。通过种类繁多的业务接口卡，OTN几乎可以处理所有现

存的物理接口标准，也支持特定环境里非常特殊的通信协议。其次是指网络开放。由OTN

组成的通信平台，在任何时候，可以扩展新的网络业务、接纳新的网络成员，并具备与其他

网络互连互通的能力。

传送OTN完全可以透明地、高速地将各种不同类型的信息（如语音、数据、局域

网和视频等）在网络中从一个站点向另一个站点传送。

网络即ON是基于未来网络结构的光纤技术,可以与现有的和未来的网络技术一

起发展。是•个具有强大生命活力的专网通信平台。

图1.1、OTN的应用领域

由此可见，OTN在许多需要进行多种业务直接接入和传输的延伸的网络环境里是理想的

解决方案，如地铁、铁路、轻轨、高速公路、矿井、机场及石油、天然气、供水管道沿线和

电力网、石化等。（如图L1）从图中我们可以很清楚的看出OTN在这些应用领域的共同特点

是：专网的应用环境、与公网的信息交流相对较少；网络的可靠性要求极高；网络综合业务

的能力强，并真正实现了窄带宽带一体化、语音数据图像一体化、接入传输一体化、传送和

交换一体化。

1.3.2如何采用OTN构成XX市轻轨一期工程通信传输子系统？

OTN家族系列里目前有四个成员，即带宽分别为36.864Mb/s(OTN-36)、

147.456Mb/s(0TN-150)>589.824Mb/s(0TN-600)和最新问世的0TN2.5G的系统。

而无论是OTN家族中的哪一个成员，一个OTN网络必须由4个主要部分组成，分别是:

■OTN节点机;

-接口卡，使业务信息接入到系统；

-光纤骨干网；

-网络管理系统(网络控制中心NCC或管理系统OUS)：

其中，OTN节点机有4/8个通用槽位供用户根据业务接入需要插入界面卡使用，而

可供选择的用户。

界面卡则有40余种:如语音方面有3〜12个端口的2/4模拟接口、E&M、

ISDN、E1/T1及广播接口；数据方面：有6端口的64kbit/s接口、12端口的

RS232/RS422接口、RS485及6端口的10M/100耻it/s以太网接口等等；图像方

面有同时能接入并传送4路图像的VIDE0/IN及同时能输出4路图像的VIDE0./0IJT

及云台控制；网络方面有与公网SDH互连的STR卡、0LM界面卡及2M界面卡等

等。所有这些界面卡都能直接应用在XX轻轨通信网络的业务接入中，完全推弃

了传统网络中那种上下电路层层复用、编码、解码的繁琐过程，既可为用户节约

投资，又可为用户带来极大的方便。举例来说，利用0TN的语音卡，我们可以根

据需要很方便地将连接在管理中心PBX的用户拨号音，送到各地铁站，从而实现

地铁的指令电话、业务电话、轨旁电话等话音业务的需求；利用RS422、RS232

或64kbit/s等界面卡可实现地铁的子母钟业务、无线集群基站互连业务、电力

SCADA的监控业务；利用0TN的10M/100Mbit/s以太网界面卡，可实时管理地铁

的自动售检票系统、列车自动监控信号系统、车站设备监控系统、环控系统等业

务；而利用OTN的图像输入/输出界面卡，可实现实时监控站台、旅客上下车、

治安等地铁的监控业务。

OTN网络可由许多不同的物理拓扑结构来实现：点对点、环型、星型和菊花链型。

这些拓扑结构均很简单，遵从标准的安装过程，容许彼此之间互相转换。但OTN最好的逻辑

结构还是双环自愈网结构，因为它提供了在故障发生时强大的恢复机制。当设置成双环结构

时，光纤的路径是闭合的。只要路径打开（光缆断了），系统将采用环回来响应此变化，并

指出故障状态。

OTN节点在网络中通过光纤链路互连，形成了2个相反流向的光纤环。在正常运行条件下，

所连接设备的所有数据在一个环上传送（例如顺时针方向，主环），而第二个环（逆时针方向，

副环）作为备份。然而，第二个环为了监视网络的用性，要保持与网络同步。如果需要在紧

急情况下，可部分或全部接管数据传送的任务。显而易见，图1.2的双环网络结构特别适

用「XX市轻轨这种需要高可靠性的环境。OTN传输系统网络拓扑结构及组图。

图1.2OTN的网络构成

根据图1.2,我们可以得出XX市轻轨传输子系统的双环网络结构。

节点站的主要任务就是为OTN传输子系统完成XX市轻凯其他子系统如：语音、广播、无线

集群、自动售检票系统等等业务的接入并提供传输通道。亳无疑问，这样•种网络结构完全

可以满足一期工程XX市轻轨所有业务接入、传输、可靠运行的需要，而且可以灵活、方便

地满足义X市轻轨二期工程延伸时;节点站扩展的需要。

1.3.3OTN具备的系统功能

OTN通信传输子系统具备的功能可为网络高效、安全、优质的运行管理提供可靠的保证。

最大的网络可靠性

（1）自动重新配置

在网络发生错误时，如光纤路由中断，节点机故障退出服务，OTN系统会自动重新配置，形

成单环网络或链状网络继续工作。以下还会详细的讲到。

（2）通用的节点机设置

所有的节点机都可成为网络中的主节点机，产生同步时钟和TDM数据帧。

（3）自动启动

因为断电等原因所造成的工作停止，网络在重启后会自动恢复到原先的工作模式，无需人工

干预，节点机在故障解除后会自动返回到原先的工作模式。

（4）自动监测元器件

光学元件容易损坏，OTN系统会自动监测这些元器件的老化程度，并事先给出告警信息，用

户可以及时更换，避免网络的重新配置和部分业务受到影响。

（5）接口卡支持热插拔

当接口卡出现故障时可以很容易的更换，只有和该接口卡相关的业务才会被中断，其他业务

不受影响。

实时的无阻塞的网络

OTN系统采用的TDM时分复用技术避免了网络阻塞问题，可以满足XX轻轨较新线一

期工程各种业务的需求。系统能保证所有的业务都可以在任何时候发送或者接收数据，不管

是在同一时间还是不同时间，每一个业务都会拥有自己的专用传输通道，这些通道不会被其

他的业务所占用，当某一项业务需要传输数据时无需再建立连接。这种方式避免了在访问网

络前需要进行长时间的等待，一些实时性的业务，如图像监控业务将会成为最大的收益者。

可靠的通讯

OTN系统采用光纤作为传输媒介，相对于电缆而言，光纤不会受到电磁干扰，具有很

低的比特错误率。OTN的光接口卡会持续监测收到的光信号，如果功率降到系统设定的眼界,

会产生相应的告警，提醒用户去检测光学元件的老化程度或光纤的质量问题；同时光接口卡

也对收到的数据进行校验，确认数据传输的准确性。

快速的错误检测和简单的网络恢复

在整个运行期间，系统不断监测各个设备的状态，一旦某个设备出现故障，相关信息会

马上被传送到控制中心的网管系统，同时在当地的设备上也有相关的可视告警来提示管理人

员。

各种故障信息在控制中心的管理系统上集中显示，除了故障的状况外还会显示故障出现的时

间及发生故障的设备以方便管理员的查询。在当地发生故障的设备其指示灯也会产生告警指

示。

OTN系统会白动根据故障状况采取相应的行动以保讦网络的正常运行。用户无需仔何的干

预，同样当故障被解除后，系统会自动恢复到原工作模式。如果是某些接口卜的故障，在网

管系统上只要确定位置后，将其更换即可，由于OTN的模块化设计，接口卡的更换不会影响

到网络的运行，而且系统会自动使更换后的接口卡进入服务状态，用户所需要的动作仅仅是

换一块接口卡而已。

关于OTN的环保护我们进一步详述如下：

OTN传输系统的传输路由一般采用光缆组成双环路网络，即主环和备用环。

当OTN传输系统的工作环路（主环）光纤发生断路故障系统时，可自动判断并切换到备

用环路光纤工作，主用环路和备用环路自动切换时间在50ms至120ms之间，具体的切换时

间要视网络规模和故障情形而定，一般设计的OTN网络规模，可以控制在100ms以内。主、

备用环路之间的切换不会影响用户设备的正常工作。

系统正常时工作在主环I：（在图中灰色环，顺时针），备用环（在图中黄色环，逆时针）

上产生的故障不会影响主环的正常运行。但在网络控制中心将会接收到相应的故障告警信

息，并将故障信息显示在网管PC的显示器上。见1.4图a和b。

Faultytransmitter,Faultytransmitter,

receiverorfiberbreareceiverorfiberbrea

Nochanaeover

Noloopback

ab

图1.4

如果在主环上发生故障，例如光纤断了或OTN节点机的光发送器或接收器出故障等，回络自

动切换到备用环上。

自愈功能

0TN环路中的OTN传输设备发生故障和光缆断路时，OTN传输环路会自动脱离故隙设备

和组成新的环路继续工作，并发出故障报警信息。

当环路中主环和备用环的光纤同时断裂时，节点C和D检测出故障，将主环上输入光纤

上接受的信息倒换到备用环上的输出光纤上，其它节点保持在主环上传输，形成新的环路。

所有业务仍可以在新的环路中运行。如果节点D出故障，则节点D的两相邻的节点A和C

将进行环回，从主环上接收的信息改到备用环上。节点A、B、C之间重新形成一单的环路，

所有业务信息仍可以在新的环路中运行环。见图C和D。

AA

CablebreakNodefailure

图C图D

如果许多故障同时发生，例如环路中节点出故障，同时环路光纤发生断裂，则OTN系

统将会分别形成多个子环，各子环内的所有业务仍可以壬常运行。见图E。

OTNOTN

OTN

图E

集中网管、故障检测及自我诊断功能

完整的OTN网络管理和控制由两部分组成：分布管理和集中管理。分布管理方式是主

要的网络管理功能分布存储在整个网络中。在系统故障情况下，每一个节点都能自动进行系

统重新配置。网络中每一节点都能独立地执行路由环回和环路切换的硬件计算。系统的连接

设置可存储在网络节点的RAM存储器中，使电源故障后能重新启动。

集中管理在OTN系统建立网络管理中心，并由我们称之为OMS的网络管理系统进行全网

的管理。OMS管理系统和网络中每个节点之间连续不断地交换环网运行数据，交换环网节点

和接口的运行状态。

OMS网管可以在控制中心对OTN进行网络设置、监视和维护管理。OUS使你能采用友好

的用户界面修改网络配置，OTN系统也可脱离OMS网管而运行。

OMS可执行网络配置的初始化建立，修改网络配置、运行控制和故障诊断。

OMS系统提供以下主要功能：

网络配置

根据传输子系统各站点的节点机、接口卡和光收发器等设备的运行数据信息，为各

类业务分配通道以及网络的拓扑结构数据信息保存在数据库里。这些数据信息在运行过程中

用于和OMS系统实际检测到的运行状况进行比较，并给出相应的告警信号。OTN连接分配各

类'业务带宽时，也需要这些数据信息。通过OMS系统用户可以创建、修改或者删除这些数据

信息。

带宽分配

通过OMS可以为网络内的各类业务连接分配带宽。在创建新的连接时，OUS会检查TDM

帧里的比特的分配情况。以确定可用的带宽（比特），然后mis进行计算来为新连接分配比

特。

当某些比特被选择时，此信息被送给连接所涉及的节点，并储存在节点里主控卡上受保

护的存储器里。节点从现在开始将TDM帧里这些位置的比特当作它的接口卡上的一特定端口

或电路的“专有财产”，井传到此接口卡。

对于某些类型的连接，如二线模拟语音、宽带音频广播、2M数据流等连接其带宽是固

定分配的。另外一些业务则可由用户根据需要来指定其使用的带宽数.后。例如，对「•快速以

太网接口卡，能够在OMS系统上设定10M—100M的带宽：对于图像输入/输出接口卡，其带

宽可以在2-12M之间选拦；对于低速数据接口卡，其数据率可以在9.6K-2M之间选择（不

同的数据率占用带宽也不相同）。

OUS也具有删除连接，回收带宽的功能。

监视和诊断

在正常运行条件卜\OMS连续查询网络中各个设备的工作状态，获取的信息会根据信息

类型以不同的颜色显示在PC的显示终端上，管理人员可以很容易地找出故障信息，OMS系

统会对收集到的故障信息进行分析，将涉及到的设备以不同的颜色显示出来供管理人员参

考。除了在屏幕上显示以外，还可以将这些信息登录在有定的文件中以备bl后的查询。

OMS系统可以监测到网络中每个节点机上每个模块的每一端口的工作状态。

扩容与组网

根据XK轻轨传输系统所需传送业务的实际容量，我们选定0TN-600的传输系统带宽。

OTN传输网络具有平滑扩容的能力，可根据未来工程需要增加传输节点。OTN传输网络应提

供较好的兼容性能，可兼容并连接本网络以外的其它网络或系统。

OTN是一个开放式的综合业务传输系统。所谓开放，一是指网络开放，即OTN具有兼容

本网络以外网络的能力、网络互连互通的能力；其次是业务开放，即OTN具有扩展新佗业务

接入点和扩展新业务的能力。为避免XX轻轨一期工程、二期工程的传输子系统的重复建设,

我们在••期工程中，就已经为OTN传输子系统设定为600M的带宽。这样做的好处是，将来

上二期工程时，仅可根据需要增加传输节点，而不需要再考虑OTN的网络带宽升级的问题。

OTN的双环结构为XX轻凯的平滑扩容，提供了极为便利的手段。以下，我们以XX轻轨为

例，详述OTN传输子系统扩容的过程：

-开启网管PC,在联机条件下进入网管；可以清楚地显示XX轻轨原先16个点的网络拓

扑图；

-进入图形化对话界面，根据实际需要增设节点机，一直到满足全部需求为止；

一此时，新增添的节点机和光纤网络，在网管PC上显示的颜色应该是灰色的（没有激活）；

-另方面，在物理上，要做好延伸的光纤和节点机的连接；

-当以上准备工作就绪后，在延伸站处打开原有光纤连接，并立即做新的物理连接；

-将新的网络拓扑数据灌入，激活网络：

——切无误，将在网管PC上，显示新的网络（绿色）；

一整个过程中，虽然原先的环被中断过，但环回机制保讦了连续通信,所以不影响原有'II，

务的畅通,当连接上新增加的节点，环乂回到非环回的状态；

-新的网络激活后，即可联机做新的业务连接；

OTN除了周密的考虑了系统平滑的扩容功能外，对于OTN和其他网络的互连互通也作

了相当细致的安排。例如，OTN对于传统的SDH、SONET、PDH等网络的互连互通，具备了多

种接口卡:分别有STR150、OLM及E1接口等等。

图像切换功能

通常，在传统的传输产品上提供高质量的视频应用是比较困难的。通过传输设备支

持的视频一般都采用外部编解码设备，例如2\1+编解码器这种传统的方法不仅导致在难得

一见的硬件产品上的巨大投资，而且这种解决方法也是很差的，非常不灵活。

OTN采用了独一无二的、具有领先水平的处理视频的方法，此方法不仅提供传输高

质量的图像，而且象在模拟闭路电视系统里一样非常灵活。由于有内部交换能力，OTN比传

统的传输设备迈进了一大步。确实，系统可动态地将到网络的任何视频信号源连接到任何视

频输出口，而且具有非常高的图像质量，更不用说灵活性!可将OTN看作一个具有实时处理

能力的分布式数字视频系统。通过OTN的视频管理系统，将一定的OTN的带宽分配给视频应

用，剩余的带宽可自由地，书在OTN所有的其它数据、LA、和话音等应用中。分配的视频带宽

可以按照需要被所有的视频用户共享（摄像机和监视器九将特殊的图像传送到特殊监视器

的命令可来自于操作员，也可来自于象开门、紧急电话摘机等触发器。注意，到各个摄像机

的PTZ信号伴随着视频图像由。TN一起切换，所以对用户来讲是“不可见的二

OTN光纤传输系统里引入“分布式数字视频切换能力”所带来的好处是非常巨大的，这里仅

列出很少的一些：保证视频图像质量、合理使用光纤布线的基本设施、数字视频存储和处理

能力等。这种集成了语音、数据和图象的应用系统可使我们享受其带来的益处，这意味着较

少的硬件、较少的维护、简单的管理和运行，从而最好地体现了投资的价值！

1.3.4OTN传输子系统采用的新技术

0TN-2500

随着业务信息量的增大，OTN传输系统的容量乜在不断的扩充，从早期的OTN—36

到目前普遍使用的0TN—150和0TN—600,现在最新的OTN—2500也已经推出了，OTN—2500

向下兼容，支持目前普遍使用的节点机（N22和N215）和各种类型的业务接口卡，其关键模

块主控卡B0RA2500（光收发模块整合在主控卡上）从2000.10开始研发，经过硬件及软件

的调试整合，已经于2002.4开发成功，B0RA2500采用了更快的微处理器和实时的操作系统

（TCP/IPStack）来提供更好性能，光收发模块采用SFP光学瘠件以节约空间并提供更大的

灵活性

B0RA2500主控卡

0TN-2500提供了更多的带宽（2359296Mbps的带宽，相当于4个0TN600的带宽总

和），因此可以接入和传输更多的业务信息，简化网络的结构，降低成本。与以往的OTN传

输系统不同,考虑到SDH标准的广泛应用,OTN—2500在光接口上也采用了SDH标准技术（STM

-16c/0C-48c）,因此提供了更好的开放性和兼容性。

UNIVOICEPARTYLINE

针对目前语音业务数量剧增的现象，ATEA公司在已有的硬件（UNIVO接口卡和二

线模拟语音子板）上开发了UNIVOICEPARTYLINE这一新技术，该技术允许多个模拟电话机

通过一个模拟语音通道（由OTN传输系统提供的虚拟通道）与交换机的一个用户端口相连,

组成

一个群组，当有电话进入该交换机端口时，所有与其相连的电话机都会振铃，直到其中的一

个电话机摘机。群组中的任何一部电话机都可通过摘机的方式与交换机建立连接（同一时间

只能有1部电话机与交换机建立连接）。

UNIVOICEPARTYLINE技术

PBX

通过该项技术可以充分利用网络的资源，节约网络中的带宽，减少二线模拟语音子板（交

换机端）的数量以及交换机的用户端口数量，从而降低成本。

ElDACS接口卡

E1DACS接口卡是新开发的一种业务接口卡，该卡可以将OTN系统上传输的模拟语

音及RS232数据信号多路竟用到E1信号的64Kbps时隙中。

ElDACS接口卡工作方式

每张接口卡提供1个E1接口，最大可复用30路语音/数据业务，提供CAS信令(ITU

-TQ.421)用于指示模拟语音业务的摘/挂机和振铃状态。

ElDACS接口卡工作原理

音频切换系统

以往0TN的音频广播系统是采用静态连接的方式，即每个音频端口(HQAUD-M或

HQAUD-S)都是固定连接在某个音频通道上(由网管系统分配)接收该通道的音频信号，外

加控制系统来实现广播的控制。如今0TN提供了更为灵活的方式，事先通过网管系统OMS

为一个音频切换系统分配若干个音频通道(1〜60),这些音频通道将由该音频切换系统内的

所有音频端口所共享，操伐员可以非常容易地将任意一个音频端口连接到某个音频通道上接

收该通道的音频信号，或者将连接在某个音频通道上的一个音频端口断开，使其无法接收相

应的音频信号，这使得广播系统的结构得以简化，员活性大大增加。

1—ooQ—

音频通道

60

音频端口音频端口音频端口

皂皂

1.n1n

音频信号输入音频信号输出r

(HQAUD-M)(HQAUD-S)

音频切换系统工作原理

0TN传输系统已有的高质音频广播接口卡支持该种工作方式，除此之外还会开发更高版

本的音频广播接口卡，新版本的接口卡将会提供一些新功能。控制信号由接口卡上RS422

数据接口完成接入和传输。

波分复用技术在0TN里的应用

二个0TN节点机之间的连接一般需要使用二根光纤(主环和副环)，H前ATEA公司

正在考虑将波分复用技术引入0TN系统，将节点机之间的二个反向的光信号放在同一根光纤

里进行传输(一个方向的光信号采用131()nm波长，另一个方向的光信号则采用1550nm波长)，

从而构成一个单纤0TN网络。

单纤0TN网络示意图

采用这项技术可以减少光纤的使用数量及连接器等元件的数量，从而降低成本，

而且可以使安装工作变得更加简单。

L4OTN传输系统在图像、广播宽带语音、以太网方面的构成和解决方案

1.4.1公务电话和专用电话业务

XX轻轨控制中心设置公务电话交换机，提供车站办公及生产管理用公务电话业务。通

过车站传输设备提供的二线音频接口完成接入功能。由传输设备实现控制中心公务电话交换

机和车站公务电话之间的业务传输。

现在我们知道是采用ON提供的12端口模拟语音接口卡（12LVOI-P和12LVOI-T）来

实现公务电话业务。

OTN的12端口模拟语音接口卡符合ITU-T的G.712建议，支持DP和DTMF信号并保

证交换机的功能完全透明，12端口模拟语音接口卡有2种：12LV0I-P提供了12个模拟二

线语音接口与交换机的用户接口连接,主要工作包括检测交换机的铃流信号并经OTN将相应

的信息传送至12LV0I-T接口卡，将接收到的模拟语音信号转换为PCM数字信号或将从OTN

上接收到的PCM数字信号还原成模拟语音信号等等；12LVOI-T则提供12个模拟语音接口

与用户电话机相连，负责检测所连电话机的摘机、挂机等状态并将信息经OTN系统传送到相

对应的12LVOI-P接口卡，以及模拟语音信号和PCM数字语音信号之间的转换等。每个接口

在接口卡上均有相应的指示灯表示其当前的工作状态，采用12LV0I—P和12LVOI-T接口卡

电话业务T作原理加图1.5所示c

公分电话（棋Q蜿）

用管系统公务息话（模拟二蝮）

图1.5.模拟二线语音业务在OIN系统上的实现方式

XX轻轨控制中心配置OTN提供的12LV0I—P接口卡和公务交换机连接,在车站贝！配置

12LV0I-T接口卡和车站的用户电话机直接连接，通过OTX传输系统将公务交换机和沿线车

站的办公及生产管理电话机相连，使公务交换机提供的电话业务没有距离限制。OTN传输系

统的12端口模拟语音接口卡向用户设备提供标准的模拟二线语音接口，完全满足XX轻物

业务需求。

1.4.2小交换机互联业务

在XX轻轨项目中有车辆段和控制中心的电话交换机各1台，它们采用OTN传输系

统提供的E1接I」卡来实现小交换机的互联业务。

OTN传输系统提供的El接口卡符合ITU-TG.703和G.823建议，每张接口卡提供

4个独立工作的E1接口（RJ—45接口，120Q平衡电缆），码型为AMI或HDB3,可以在ON

传输系统内任意二点之间全透明地传输2.048Mbps的数据流。每个接口均有信号丢失指示灯

（LOS）和远端信号丢失指示灯（TXZ）。适用于交换机设备，网络路由器及图像编码/解码设

备的互联。E1接口卡工作原理请参见图1.6。

图1.6.通过E1接口卡在OTN传输系统上实现交换机设备的互连

1.4.3数字电话业务

XX轻轨全线各站的数字电话用户由车站OTN传输设备完成接入功能,经OTN传输

系统与控制中心的公务交换机连接。

我们采用ON系统提供的S。接口卡（ISDN2B+D）来完成用户设备的接入，OTN的S。接

口卡符合ITU—T1430建议，提供标准的4线2B+D接口，支持所有标准的ISDN&终端

设备，对所有的高层协议完全透明。％接口卡分为二种：与交换机连接的SD—P接口卡，每

卡提供6个与交换机点对点连接的接口；与用户2B+D终端设备连接的So-T接口卡，每卡

提供3个接口，支持点对点连接（1个终端）或总线连接（S。总最大可支持8个终端在

OTN传输系统上的工作方式如图1.7所示。

图1.7.通过So接口卡实现ISDN2B+D业务

1.4.4车站音频广播业务

在控制中心和全线各车站之间的广播设备有2个宽带音频广播接口（带宽不低于7KHz

OTN

节点机

网管系统

的模拟接口），传输系统可提供2个音频传输通道由全线共用。另外还需提供1个低速率数

据接口用于广播控制信号的传输。我们采用ON系统提供的高质音频广播接口卡来实现车

站音频广播业务。OTN的高质音频广播接口卡可以对40Hz〜15KHz范围内的音频信号进行处

理，与PCM语音设备（30。〜3400Hz）相比，可以提供更高质量音频信号。每张接LI卡提供

2个模拟音频接口，支持点对点和多落点连接。除模拟音频接口之外，每张接口卡还提供4

个R5422数据接口，可以用于控制信号的接入，同样支持点对点或多落点的连接。高欣音频

广播接口卡分为二种：与音源设备连接的HQAUD-M接口卡，负责将接收到的模拟音频信号

转换为数字信号后经OTN传输系统传送到远端；与放大器、扬声器连接的HQAUD-S接口卡,

将接收到的数字信号还原成模拟音频信号并发送到连接的终端设备上。

图1.8.高质音频广播接口卡工作方式

这样在大坪控制中心我们配置HQALD-M接口卡与设在OCC的公共广播系统的音频信号

输出接口相连，在各车站则配置JQAUD-S接口卡与当地的放大器或扬声器连接，由OTN传

输系统提供音频传输通道。广播控制信号通过接口卡上的RS422数据接口来接入，同样由

OTN传输系统通道。

1.4.5电视监视图像业务

每个车站均设置有若干数鼠的摄像机，由传输系统提供共线的图像传输通道将车站

的图像信号传送至控制中心的监控设备。图像控制信号（图像的切换、摄像机的云台控制等）

由传输系统提供低速数据通道完成共线的传输。

OTN系统提供的图像接口卡采用M-JPEG图像压缩算法对数字图像进行压缩处理，

支持PAL或NTSC模拟图像信号，图像的传输带宽在1Mbps至12Mbps之间可调，可以为用户

提供连续运动（25帧/30帧）、高质量（704X288）、低延时（编/解码延时小于100ms）的

图像信号传输。每张接口卡提供了4个独立工作的模拟图像接口（CCTV行业的标准图像信

号BNC接口，采用75复同轴电缆传输模拟图像信号）和5个RS485/RS422数据接口，支持点

对点和点对多点的传输方式,图像接口卡分为图像输入和图像输出二种类型：图像输入接口

卡（VID4-IN-X）提供了4个模拟图像接口与摄像机连接，将接收到的模拟图像信号转换

为数字信号并压缩处理；图像输出接口卡（VID4—0UT—X）提供4个模拟图像接1」.与监视器

或录像设备相连，负贡将收到的数字图像信号解压缩井还原成模拟的图像信号送至其所连接

的设备。

OVS和VCC软件是OTN系统提供的图像管理软件，通过这些软件可以实现对OTN

传输系统内的视频通道进行切换，其中VCC软件负责将从图像管理系

图1.9.图像监控在OTN系统上的实现方式

统（VMS）接收到图像控制切换命令转换为OTN系统所识别的命令格式，OVS则提供了对多

种协议的支持，可以将CCTV的相关设备及安全报警等系统整合在一个管理系统中。怪像监

控在OTN系统上的实现方式如图1.9所示。

我们可在每个车站配置图像输入接口卡，提供模拟图像接口与车站视频矩阵的图像输出

端连接，接收车站上传的监控图像。控制中心配置图像输出接口卡将上传的监控图像输出到

监控中心的视频设备。图像控制信号利用图像接口卡上的RS485/RS422数据端口完成接入及

共线传输，无需另外配置接口卡。

1.4.6时钟数据业务

各车站至大坪控制中心的时钟低速率数据信息，由车站传输设备提供点对点方式的低速

率数据接口完成接入。

该业务采用OTN系统提供的低速率数据RSXMM接口卡来完成该项业务。每张RSXUM接

□□□

父咻:x队:九邮：入11

RSXMM

COMPUTERI号

=10I1IF

——11Ptp

RsxrwmRsxruw

OTN网络1MD

OTM

值息系院电以节点机

SRSXMM

网管系统

1MD

PtP:点对点（RS：422)

MD:多落点3S422)

口卡提供12个低速率数据接口，每个接口都可

图1.10

以工作在RS232或RS422模式下(全双工)，视用户的实际需求而定。接口的电气规

范均符合CCHT的相关标准，支持同步或异步数据传输，每个接口的传输速率可以通过网管

来调整，支持点对点及多落点的数据传输，对于高层协议完全透明。接口卡的工作方式如图

1.10所示。

1.4.7无线集群业务

接口方式和接入方式同时钟业务。

1.4.8通信UPS电源管理数据业务

车站至控制中心的通信用IPS电源设备数据信息，由0TN传输设备提供l()M/10()U以太网

数据接口完成接入。

1.4.9电力监控(SCADA)业务

接入方式和接口同UPS电源监控业务。

1.4.10自动售检票系统(AFC)业务及信号业务

其接入方式和接口同IPS电源监控业务。

1.4.11以太网业务

从第8项开始我们知道以上业务还有自动监控系统(ATS)、车站设备监控系统(EMCS)

和办公自动化(OA)等业务数据，均可采用OTN提供的以太网接口接入。

图1.11.在OTN网络上实现以太网业务

OTN的10/100M接口卡符合IEEE802.3标准，每张快速以太网接口提供

6个10/100M以太网接口（1O/1OOBASE-T）,所有接口都具有交换功能，能够自动学习MAC

地址（最大可存储4096个MAC地址）并进行管理，具有自动协商功能，也可通过网管手工

设定其工作模式（10M/10DM,半双工/全双工），支持8C2.3X流量控制和802.IpVLAN,能

够传输单播，组播及广播帧。通过网管系统还可设定其在OTN传输系统上所占用的带宽。工

作方式请参照图1.11。

因为每张接I」卡提供了6个以太网接LI,因此在控制中心和各个车站只需配置.3张接

口卡即可实现多种业务数据的接入和传输，通过网管系统在OTN传输系统上为每一种业务分

配10M~100M带宽的通道。

1.5OTN传输子系统的技术指标

CharacteristicOTN-36OTN-150OTN-600

FrameLength(bits)1152460818432

Bits/bitgroup31248

Overheadbits/frame1155151

Netbandwidth(bits/frame)1141455318281

Netbandwidth(Mb/s)36.512145.696584.992

1.5.1、系统技术指标

如上表是OTN系统各系列带宽的比特速率、结构及开销。

如网络采用的是0TN—600的设备，每帧有18432个bit,其中系统开销为

故实际可用系统带宽是584.992。OTN的帧结构如卜图所示：

我们曾说过，OTN本质上也采用了时分复用的技术。只不过它有自己独特的帧结构。我们

来看看，0TN150或0TN60。是怎么来的?

如图，我们可以看出,OTN传输的也是块状帧,帧长是:3L25us,每帧内含有384个通道组。

依据系统带宽的不同，每通道组内的bit位也不同。依0TN150为例，384个通道组内，每

通道组含有12个bit,由于帧长决定OTN每秒采样32000次，这样我们便有

12*384*32000=147.456M的系统容量。其中，系统开销隹去55个bit,这样我们实际可用带

宽就为145.696M。

0TN600也一样。在384个通道组内,每通道组含有48个bit位,同样我们可以得出:

48*384*32000=589.824M。将系统开销除掠，便有584.992M的可用带宽.。

为什么0TN能传输种类完全不同的业务？其实在这里已经可以明白了。OTN在直接接入

各类业务后，先将其进行模数的转换，压缩，然后分配以一定的通道组和bit位，例如话音,

我们仅可分配它3个bit位，其中2位传送话音（2*32000=64K。）1位用于取机挂机信号的

检测，然后就跟着OT\的帧走。帧内带有源地址和目的地址，系统即可认识所要传送的话音

是从哪个站传到哪个站的3

我们明白了0TN的帧结构，再了解一下其它的的技术参数：

0TN的光源符合IEC825的规格。

光源的使用：LD1310nm或LD1550nm发光体

光源的MTBF：〈19年

网络容量：＜250个节点机。

节点机站间距离：〈U0KM（光源为1550nm条件下）

误码率：＜109

功耗：＜200W

电源：220VAe/+24VDC/-48YDC可选（由电源子系统提供相应接口）

输出光功率：一8~3dBm

最大光输入功率：-7dBm

光元件寿命：（106h

接收灵敏度：＜-28dBm

系统可靠性：299.9靴

传输方式：TDM

自动重新配置时间：50ms~120ms

环境状况:温度：操作温度：0°C~50°C

储存温度：-20°C~73℃

相关湿度无压缩：操作湿度：0-95%

储存湿度：0~100%

尺寸：19英寸标准通信机架

重量：17公斤（包括光源收发器、控制卡及电源）

电磁兼容性：EN55022ClassA（EC-72574-A）

光缆规格:50/1251am和62.5/12514m多模光纤；9/125岬单模光纤

频谱宽度：＜2.5nm（RMS）

峰值光波长：1274~1356nm

眼保护模式：＜-18dBn

光脉冲宽度：1.3660.27ns

消光比:＞8.2dB

光脉冲上升和下降时旬（10-90%）：ITL-TG.957,BellcoreGR253

光发射器最小发射功率：T5dBm

0TN-600传输码型：20B/16B

传输（光纤及节点）延时指标:其中光纤时延：5usec/km：节点机时延：1.8724sec

系统平均修复时间W8小时

系统平均无故障工作时间225000小时

1.5.20TN接口卡的MTBF

型号描述FITsMTBF

V30812-A5020-A6230Vac664817年

S30824-Q70-XRSXMM218244年

S30824-Q32-XE1/V.35308537年

S30824-Q54-XUNIVOICE380520年

FB-52412-APWRS-48V/25hZ645115年

FB-52429-ARS485587919年

FB-52432-ABORA713416年

FB-52434-A0TR-600542621年

S30824-Q68-X1000TR-600I510022年

FB-52449-A12LV0I-T619718年

FB-52450-A12LV0I-P691217年

FB-52462-B0AHQAUD-M704716年

FB-52462-C0AI1QALD-S683117年

S30824-Q77-XV1D4-0UT-X730016年

S30824-Q78-XVID4-IN-X680017年

FB-52473-ASO-P420027年

FB-52474-ASO-T330035年

S30824-Q41-XUPO-P596219年

S30824-Q42-XUPO-T664817年

S30824-Q61-X10/1OOMETHERNET590019年

1.5.3系统设备技术规格

1）、数字视频通道性能指标

1.1）、M—PPEG图像压缩箪法介绍

OTN系统提供的图像接口卡采用M-JPEG图像压缩算法对数字图像进行压缩处理，支持

PAL或NTSC模拟图像信号，图像的传输带宽在2Mbps至12Mbps之间可调。可为用户提供连

续运动（25帧/30帧）、高质量（720X576）、低延时（编/解码延时小于50ms）的图像信

号传输。每张接口卡提供了4个独立工作的模拟图像接口（CCTV行业的标准图像信号BNC

接口，采用75c同轴电缆传输模拟图像信号）和5个RS485/RS422数据接口，支持点对点和

点对多点的传输方式。图像接口卡分为图像输入和图像输出二种类型：图像输入接口卡（VID4

-IN-X）提供了4个模拟图像接口与摄像机连接，将接收到的模拟图像信号转换为数字信

号并压缩处理：图像输出接口卡（VID4—OUT—X）提供4个模拟图像接口与监视器或录像设

备相连，负责将收到的数字图像信号解压缩并还原成模当的图像信号送至其所连接的设备。

JPEG和MPEG系列（包括MP