2018.11
网络与信息工程基于OTN和PTN的光传输网络同步系统设计与实现
张振杰\\越波2,刘杰1
(1.国网电力公司信息通信公司，乌鲁木齐，830000; 2.信息产业有限责任公司，乌鲁木齐，830000 )
摘要：不论是OTN还是PTN,都是时下先进的传送网相关技术。本文说明了未来OTN设备在电力通信网中实现时钟同步传递的 重要性。OTN与PTN两种技术在应用中功能不同，并且各有优势，在同步技术分析的基础上，提出了基于OTN+PTN(分组传送网） 的统一同步网络组网模型，将两者各自的优势有机结合，进行联合组网相应测试，实现了通过OTN+PTN组网模型来满足电力 业务方面的同步需求。
关键词：〇TN;PTN;光传输网络；同步系统
Design and implementation of Optical Transmission Network
synchronization system based on OTN and PTN
Zhang Zhenjie1, Zhao Bo2, Liu Jie1
(1. Xinjiang Electric Power Company Information and Communication Company, Urumqi Xinjiang, 830000;2.
Xinjiang Information Industry Co., Ltd., Urumqi Xinjinag, 830000)
Abstract:Both OTN and OTN are currently advanced transport network related technologies. This paper explains
the importance of clock synchronous transmission of OTN equipment in electric power communication network in the future. OTN and PTN have different functions in application, and each has its own advantages. In this paper, a unified synchronous network model based on OTN (packet Transport Network) is proposed. Combining their respective advantages, the corresponding test of joint networking is carried out, and the synchronization requirements of power services are met by OTN PTN network model.Keywords: OTN;PTN;Optical Transmission Network;synchronization system
〇引言
近年来,光通信技术随着电力系统信息通信灾备中心规模 的不断提升，在电力数据传输网中应用得十分广泛。由于通信 网络业务规模的不断扩大,网络业务的数量以及业务难度也日 趋上升，出现了大量的大颗粒网络业务，之前占据主流地位的同 步数字体系网络失去了完成这些高要求的业务要求的能力。因 此，0TN(光传送网）+ PTN(分组传送网)技术的出现成为了必然,
了从电路交换机制到分组交换机制的演变，并且提升了带宽弹性 分配、复用统计等服务能力。PTN的核心技术使其在执行IP类 业务方面具有得天独厚的优势，其有机地结合了数据、传输、QoS 等技术，帮助运营商使其基础网络设施赢得技术优势，能够实现 灵活地进行新应用的创新设置与设计。PTN不仅能够灵活接入 难度较小、要求较低的IP业务，还能对这些业务进行收集集合， 这也导致了 PTN技术并不能有效地实现对难度较大的业务进行 大量的传送。
从目前形势来看，未来IP类业务将会增长迅速，因此，
OTN+PTN组网模型能够满足高需求的新光通信网络。在0TN中，
光信道数据单元的交叉颗粒比同步数字体系网络的虚拟容器颗 粒度大，弥补了同步数字体系网络在传送上的不足。
OTN+PTN地联合组网模式的作用显得尤为重要。凭借联合组网模
式的优势，在某些不支持0TN或者短期内0TN无法覆盖地区，均 可采用联合组网的方式来进行网络建设。OTN+PTN联合组网模 式依托着其诸多优点，将大力推动城域传输网的统一，促进扁平 化网络融合的推进，是组建下一代传输网的最好选择。
1
OTN' PTN技术简介
0TN技术：在DWDM技术其根基之上,0TN参考了协议的规定,
对0TU的侧接口线路重新进行封装,并且实现了能够按需可调节 地引入电光设备,使其在业务调度能力方面远远超过DTOM,它完 美地继承了 DWDM容量大、距离长的传送特点，因此被看作是最有 潜力的新一代骨干网传送技术。0TN技术的优势在于能够解决
2组网模型及同步技术分析
构建OTN + PTN组网模型，并且设置中间时钟与边界时钟 使之时间保持同步，0TN设备的作用等同于时钟中继器，既有 恢复的功能,也可作为一开始的钟源向之后的节点传输时钟信 号。边界时钟节点具有层层递进的特点，当同步网的边缘节点与 外部设备以带内PTP方式进行同步时，网络界限一目了然，便于 出现故障时的定位操作。中间时钟节点用于首末端节点，大多位 于PTN的接入层。通过秒脉冲与天时间的接口从GPS接收时钟信
IP业务距离长、带宽大等传输问题，可以为大量的大颗粒业务提 供传输路径，这是PTN难以企及的。然而，0TN的带宽利用率并
不高，这也导致了其难以处理较小的颗粒业务。
PTN技术：PTN在保留了 MSTP的管理、维护方便的特点和
同时保护多种业务能力的同时，对传统的核心部分进行了全新的 升级，在一定程度上革新了人们对传统光传输产品的认知，实现
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网络与信息工程息，PTN依据IEEE1588v2标准将时钟信息发送到各其他网元, 进一步通过其他接口到达位于变电站的设备，从而真正实现各 变电站时钟同步。如变电站侧不支持IEEE1588v2标准，PTN可 以边界时钟方式工作，在恢复时钟的同时，也可以向下层传递时 钟信号,同时对报文做出修正，从而避免网络波动带来的影响。接 入层的PTN之间采用以太接口，在OTN设备和基准时钟之间采用2M/1PPS+T0D的外接口,使之能够引入稳定的时钟源。同时，在网 络中开设两台时钟源，提升时间源的备份能力。此外，还需在网络 2018.11
台。对于OTN+PTN联合组网的模式来说，OTN作为全公开的传输 平台，毫无保留地为PTN提供传送通道，两者之间关系互不干扰，
OTN 承载 PTN。
(2)精确同步问题：时间同步新需求是由3G移动制式衍生 出来的，对与目前中国的主流运营商而言，尚没有建立一个成型 的网络系统来进行此项操作,时间同步问题成为了一个亟待解决的问题。地面传送时间同步技术主要通过IEEE 1588v2协议 完成精确时间同步。采用了 OTN+PTN的联合组网模式之后，OTN 中的各个节点上连接两条不同时钟跟踪路线，确保有效地传输同 步信号。中间时钟和边界时钟都支持IEEE1588v2标准。两个时钟 可以安置在电力公司机房,也可以进行单独设置。为了保证上、下 层网络时间基准参考正确，应引入优先级来设置时间等级, 避免产生环回现象。
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PTP 端口
GE
PTP 端口
ESC
支路板
OSC
GE
实时时间
时间戳
时间戳时钟板
实时时间系统时钟
图1 ONT设备内部时钟传送
3
OTN+PTN联合组网的同步测试和主要问题
基于组网模型的基础，实验对系统同步功能进行了测试。此
次OTN+PTN联合组网模式实验主要包含以下几个部分：时钟同 步源、光传输网络和电力继电保护装置。
系统测试采用了信号比对的方法,通过对主时钟1PPS信号 和继保设备1PPS信号进行对比，能够准确地计算出每个PPS的 时间差值。将实验所得到的数字录入专业软件并且导入到计算机 内，利用专业的软件对数据进行处理和分析。从实验结果看出，在 该标准下。实验达到了亚微秒级的同步精度，并且仍有更高精度 的空间。
图2测试流程图
0TN和PTN作为性的新技术组合,尚没有经过真正的实 际组网考验，并且在实际组网中两者互相干扰的作用较大，因此， 在采用OTN+PTN联合组网模式时需要做好随时可能面临棘手问 题的准备，各个技术本身存在着一定的缺陷与不足，又有两个技 术之间相互作用产生的结果,在进行初期规划建设时应该进行仔 细分析，避免重大问题的出现。
(1)互通性问题：PTN和0TN都是时下的新兴技术，0TN的 一大特点在于采用全开放式的系统结构，是一个全公开的传输平
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设备和PTN设备分别位于网络的骨干核心层和汇聚接入层，而时 间源位于在本地网核心机房RNC侧，RNC把时间同步信息传输 给核心层PTN, PTN再传输给0TN设备，再由0TN设备依次传输 给PTN从而达到全网精确时间同步。如果采用OTN+PTN的联合组 网模式后，则0TN必须具有精确时间传送的功能,然而现有技术 还无法实现与PTN传送。
(3 )保护问题:网络安全性对于整个系统的重要性不言而喻， 因此无论是采用0TN还是PTN组网，都需要考虑对网络进行有效、 安全的保护。各个层面之间往往存在着大量的相互影响作用，对
于各个业务需要进行实时监控,保证整个系统的正常运行。
(4) 接口问题：一般来说，数据业务在整个网络中占据了不
可或缺的重要地位。采用OTN+PTN联合组网模式时，面临着不计 其数的PTN与0TN客户侧接口通过GE、10GE接口来进行业务对 接，应注意在组网中接口的一致问题,注意保持封装、映射信号的 —致性。
(5)
网管问题：网络管理方面，目前整个市场上主流的与0TN均可以实现共同网络管理平台，为网络维护提供了不少的 便利之处。在PTN与0TN联合组网模式下，0TN往往位于核心层，
PTN定位在汇聚接入层，各个层面之间往往存在业务往来，因此
无论从业务顺利进行方面，还是网络管理自身的维护需求，都提 出了更高的标准和要求。
(6)
网络的维护问题：不论是在城域网还是本地网中网模式多样等问题导致发生了网络故障问题也难以定位。采用
OTN+PTN联合组网时，PTN与0TN技术都具备层次化0AM管理机
制，PTN的0AM包括客户层、信道层、通道层和段层0AM, 0TN支 持六级TCM、SM等，每一层都具有故障和性能的0AM，从而实现 了在不同层面都能够实时、精确的进行故障定位。
4结束语
0TN和PTN作为具有巨大潜力的新兴的技术,将在以后的光 传送网发挥不可替代的作用。从技术层面来看，PTN+0TN联合组
网模式已经颇具规模,并且在很多地方网络的建设中得到了充分
的证明；但与此同时，由于这项技术出现时间晚,但是技术发展 进程十分迅速，并且缺少在网络中长时间、大规模部署的实验，还 会产生许多亟待我们深入研宄和探讨的问题。毫无疑问的是，随 着PTN+0TN联合组网模式的进一步成熟和发展，OTN、PTN技术 的应用还会有更大的发展空间。
参考文献
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(下转第19页）
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图2酒精浓度测试仪电路图
发生存储器己经存储了 160个不同的点阵字符图形，这些字符图 有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符 都有一个固定的代码。它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通 过指令编程来实现的(说明：1为高电平，0为低电平)。
Step7 :结束。
4调试与测试
经过上述软硬件设计后对系统进行制版、焊接、调试与测试。 调试过程中,先用直流电源输出与A/D转换器的输出值相当的电 压信号，测试电路的工作状态，功能验证无误后接入MQ3进行功 能测试。测试结果表明系统能够显示待测酒精浓度值，当测量值 超过安全值时可以进行声光报警，达到了设计的要求。
2.5报警电路
利用蜂鸣器和LED分别实现声光报警。根据以上器件选择及 电路设计，完整的电路图如图2所示。
3软件设计
根据要求，系统要实现以下功能检测环境下的酒精浓度，对 当前的酒精浓度进行显示，并且经过处理与设定的阈值进行比 较，产生声光报警信号等。上述功能的实现通过单片机以程序的 方式调度完成。本设计软件主程序流程如下。
5结论
基于单片机的酒精浓度测试仪具有操作方面、灵敏度高的特 点可以广泛应用在酒驾测试、生产监控等方面。
参考文献
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(24) :103-104,
Stepl :初始化；
Step2 :读A/D转换出的待测酒精浓度值；SteP3 :判断当前酒精浓度范围；
Step4 :执行相应的控制操作(报警or不报警)；
Step5 :判断显示按键是否按下,是则转下一步，否则转回 Step2,；
Step6:显示当前酒精浓度值；
(上接第86页）
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