PTN技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用

張博洋

摘要：隨著鐵路和大數(shù)據(jù)信息的快速發(fā)展，我國(guó)鐵路通信網(wǎng)對(duì)光通信和信息技術(shù)的發(fā)展提出更高的要求。為了適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展，鐵路通信傳送網(wǎng)必須朝IP化、寬帶化、綜合化和智能化的方向發(fā)展。將PTN技術(shù)應(yīng)用在鐵路通信網(wǎng)絡(luò)中，可以改造現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通道，不需要增加額外的設(shè)備，節(jié)約大量的建設(shè)資金，隨著技術(shù)發(fā)展和業(yè)務(wù)需求的提高，PTN技術(shù)在廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也會(huì)使鐵路通信變得更加快捷和安全?；诖?，本文主要就PTN技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用展開了討論。

關(guān)鍵詞：PTN技術(shù)；鐵路通信；應(yīng)用

1、PTN技術(shù)概述

伴隨著鐵路通信業(yè)務(wù)需求量的不斷增加，其對(duì)于數(shù)據(jù)帶寬的要求也隨之提升，傳統(tǒng)的SDH通信技術(shù)已經(jīng)無法跟上時(shí)代的發(fā)展步伐，嚴(yán)重制約了鐵路通信業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展。于是PTN技術(shù)應(yīng)時(shí)代要求而生，其傳送單位主要基于分組基礎(chǔ)上，主要業(yè)務(wù)為承載電信級(jí)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，對(duì)TDM、ATM以及IP等各種業(yè)務(wù)能夠進(jìn)行有效兼容。同時(shí)有效的繼承的MSTP運(yùn)用維護(hù)理念，將MSTP和MPLS的雙重優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行有效融合?？梢哉f，PTN技術(shù)日將成為了下一代網(wǎng)絡(luò)分組業(yè)務(wù)中重點(diǎn)承載技術(shù)。PTN技術(shù)之所以日將受到人們的青睞，主要原因在于其具備諸多優(yōu)勢(shì)：（1）PTN技術(shù)將SDH和MSTP技術(shù)的全部?jī)?yōu)勢(shì)進(jìn)行了有效繼承，屬于大帶寬技術(shù)。其單端口就可以實(shí)現(xiàn)100GE和400GE。相比較于MSTP的10G大帶寬，其帶寬提升幅度顯而易見。（2）PTN分組交換的統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)以及層次化的QOS計(jì)算，真正做到了分組軟硬管道，能夠提升數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載統(tǒng)計(jì)復(fù)用的效率，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵價(jià)值業(yè)務(wù)的剛性承載體驗(yàn)。（3）PTN的保護(hù)功能達(dá)到了50ms，切實(shí)提升了通信系統(tǒng)的安全可靠性。（4）PTN技術(shù)運(yùn)用了MPLS-TP，屬于面向連接的組網(wǎng)技術(shù)。這種采取端到端的組網(wǎng)方式，能夠有效解決連接問題，也能夠?qū)崿F(xiàn)其他更為復(fù)雜的傳輸業(yè)務(wù)。（5）PTN能夠支撐時(shí)鐘同步解決方案，能夠更好的促進(jìn)鐵路行業(yè)GSM-R朝向LTE演進(jìn)。同時(shí)還能夠以時(shí)延較低的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的傳輸。

2、PTN與MSTP、路由器兼容性研究

PTN是SDH技術(shù)和分組技術(shù)的完美結(jié)合，基于分組的交換核心是PTN技術(shù)最本質(zhì)的特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了內(nèi)核IP化、接口IP化；是承載電信級(jí)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)為主，兼容TDM等業(yè)務(wù)的綜合傳送技術(shù)。（1）PTN與MSTP比較。二十世紀(jì)末，在IP業(yè)務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，基于SDH的MSTP技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展，最初是為了解決傳送網(wǎng)對(duì)IP業(yè)務(wù)的承載問題，遺憾的是其改進(jìn)不徹底。由于采用剛性管道承載分組業(yè)務(wù)，匯聚比受限，缺乏統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能導(dǎo)致承載分組業(yè)務(wù)的承載效率不高。（2）PTN與IP路由器比較。PTN技術(shù)和IP路由器一樣，都是以分組化技術(shù)組為基礎(chǔ)的IP業(yè)務(wù)，其中IP路由器主要使用的是數(shù)通理念，而PTN技術(shù)使用的是傳輸思路。在協(xié)議基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)特性方面，路由器使用的是傳統(tǒng)的IPMPLS技術(shù)，能夠支持第一層、第二層和第三層業(yè)務(wù)，而PTN技術(shù)需要用MPLS-TP作為協(xié)議，能夠支持第一層和第二層業(yè)務(wù)，使用率靜態(tài)的L3VRLT以后能夠支持第三層業(yè)務(wù)；對(duì)于信息技術(shù)復(fù)雜度與成熟度來說，路由器需要實(shí)現(xiàn)大量的路由協(xié)議，這對(duì)設(shè)備的技術(shù)要求也比較高，PTN技術(shù)顯得更加簡(jiǎn)單方便，不需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的路由協(xié)議，靜態(tài)配置就能滿足技術(shù)的需求；對(duì)于當(dāng)先現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)兼容性，路由器適合在路由器架構(gòu)基礎(chǔ)上的IP網(wǎng)絡(luò)，PTN技術(shù)屬于鐵路網(wǎng)絡(luò)部分的基本傳輸架構(gòu)，相比之下，PTN技術(shù)更加具有兼容性。

3、PTN技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用

3.1PTN組網(wǎng)

PTN組網(wǎng)與MSTP系統(tǒng)組網(wǎng)相似，支持環(huán)形、鏈形等各種組網(wǎng)。PTN組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)如下：（1）PTN技術(shù)組網(wǎng)的帶寬比較高，速率可以達(dá)到萬兆，這相當(dāng)于其他設(shè)備10G的容量，PTN技術(shù)組網(wǎng)有著更加廣闊的擴(kuò)容空間；（2）PTN技術(shù)組網(wǎng)能夠承載更多更靈活的業(yè)務(wù)，有利于減少鐵路通信投資，如果鐵路建設(shè)中一個(gè)車站設(shè)置一套PTN技術(shù)設(shè)備，就無需在設(shè)置傳輸設(shè)備、接入網(wǎng)設(shè)備以及數(shù)據(jù)設(shè)備，所有的電路、音頻以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都能通過PTN技術(shù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的設(shè)備投資相比，PTN技術(shù)設(shè)備知識(shí)傳統(tǒng)設(shè)備的60%投資；（3）PTN技術(shù)組網(wǎng)能夠和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互通，與傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的對(duì)接功能，所有資源共享，業(yè)務(wù)互通，業(yè)務(wù)調(diào)度起來更加靈活，節(jié)省工作人員的時(shí)間；（4）PTN技術(shù)組網(wǎng)在管理的時(shí)候顯得更加方便，在PTN技術(shù)網(wǎng)管中心只需要設(shè)置一套PTN技術(shù)網(wǎng)管，而傳統(tǒng)的管理方式中，使用的是傳輸網(wǎng)管、接入網(wǎng)管以及數(shù)據(jù)網(wǎng)管，相比之下，PTN技術(shù)網(wǎng)絡(luò)更加靈活便利。（5）PTN技術(shù)能夠承載更多的業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)在承載的時(shí)候顯得更加安全，傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備帶寬不夠高，PTN技術(shù)設(shè)備可以接入GE和FE接口，比起傳統(tǒng)的傳輸設(shè)備能夠有幾倍的數(shù)量，這種新的設(shè)備更加能滿足鐵路通信發(fā)展的要求。

3.2實(shí)際運(yùn)用情況

應(yīng)用PTN技術(shù)到某鐵路線路中，此線路共有10個(gè)車站，需要建立站與站間的語音、網(wǎng)絡(luò)等通信業(yè)務(wù)的傳輸。由于未實(shí)現(xiàn)全局性的PTN覆蓋，需在通信站完成與既有傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、交換網(wǎng)的互聯(lián)，為全線提供各類業(yè)務(wù)通道與接入既有網(wǎng)絡(luò)。全線采用PTN設(shè)備進(jìn)行環(huán)形組網(wǎng)，每個(gè)站的業(yè)務(wù)需求大致相同，站與站間采用光纖相連。對(duì)于PTN技術(shù)組網(wǎng)的配置，該車站選擇的是2芯萬兆光線環(huán)網(wǎng)，對(duì)通道進(jìn)行有效的保護(hù)，站內(nèi)已經(jīng)有了STM-64和路由器設(shè)備，將中心網(wǎng)管放在站內(nèi)，整條線路都能對(duì)PTN技術(shù)設(shè)備進(jìn)行有效的配置和更改。

3.2.1業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

整個(gè)組網(wǎng)采用萬兆光纖連接形成環(huán)網(wǎng)，語音業(yè)務(wù)、2M業(yè)務(wù)和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)都承載到PTN光纖環(huán)網(wǎng)上，通過配置時(shí)隙進(jìn)行各業(yè)務(wù)的區(qū)分。（1）語音業(yè)務(wù)。該車站的語音業(yè)務(wù)中，應(yīng)用PTN技術(shù)在車站的電話語音業(yè)務(wù)中，可以通過PTN技術(shù)匯聚到該站的連接語言網(wǎng)絡(luò)，再通過指令與程控交換機(jī)進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)車站的電話語音業(yè)務(wù)。（2）2M業(yè)務(wù)。站間2M業(yè)務(wù)直接通過PTN在相關(guān)車站之間通過配置落地，實(shí)現(xiàn)透明2M傳輸，接至其他處所（如調(diào)度所、既有站段等）的2M電路經(jīng)PTN連通到A站，在A站通過傳輸光口與傳輸設(shè)備STM-64完成互連，完成通道的配置傳送。（3）數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)PTN傳輸按業(yè)務(wù)類型匯聚至A站，在A站按業(yè)務(wù)類別分別匯聚至相關(guān)的GE或FE業(yè)務(wù)接口，通過GE或FE業(yè)務(wù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)承載業(yè)務(wù)的延伸。

3.2.2應(yīng)用PTN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）隧道化的承載理念，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)可靠傳送。在PTN技術(shù)中，其所有的業(yè)務(wù)承載均由分組化的隧道來予以實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)基于“隧道+仿真”理念，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不斷演變過程中的多業(yè)務(wù)傳送需求，并完成各項(xiàng)業(yè)務(wù)的有效配置和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)。（2）與既有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通便利。可與既有傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通，方便業(yè)務(wù)調(diào)度。（3）類SDH的網(wǎng)絡(luò)管理，降低維護(hù)成本。SDH傳送網(wǎng)絡(luò)所具有的集中式的管理和維護(hù)模式，能夠有效監(jiān)控和運(yùn)維大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，且該技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，且高效可靠。PTN技術(shù)完美的繼承了SDH網(wǎng)絡(luò)具備的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，基于集中式網(wǎng)絡(luò)管理和控制手段，同時(shí)輔以動(dòng)態(tài)協(xié)議控制措施。加之PTN的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工具和手段也相當(dāng)豐富，還可以有效降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維難度。（4）面向連接的隧道技術(shù)保證業(yè)務(wù)傳送質(zhì)量。鐵路通信系統(tǒng)需要服務(wù)于鐵路運(yùn)輸指揮、調(diào)度管理、車輛追蹤等相關(guān)信息系統(tǒng)，因此要求質(zhì)量更高的業(yè)務(wù)傳送水平。在PTN技術(shù)中，其所有業(yè)務(wù)的建立和拆除都需要借助于隧道的建立和拆除。且通過集中式的管理和控制平面來實(shí)現(xiàn)，完全的面向連接。轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，僅需要依據(jù)預(yù)先規(guī)定好的規(guī)定動(dòng)作，無需每一跳的查表和尋址動(dòng)作，降低了意外錯(cuò)誤和丟包現(xiàn)象的發(fā)生幾率。并降低了整個(gè)傳送路徑上的實(shí)驗(yàn)，有效防范了數(shù)據(jù)包錯(cuò)序而帶來的抖動(dòng)現(xiàn)象，最終確保了業(yè)務(wù)的傳送質(zhì)量。

4、結(jié)束語

總的來說，在網(wǎng)絡(luò)組成上，PTN設(shè)備可提供更多的寬帶和窄帶接口，在鐵路現(xiàn)有業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，可為班組管理信息化改造提供足夠的通道，不需增加額外設(shè)備，節(jié)省資金；萬兆環(huán)網(wǎng)、千兆鏈接和百兆直達(dá)桌面的高帶寬也能滿足班組管理信息化改造的需求。在通信技術(shù)發(fā)展中，PTN技術(shù)和設(shè)備必將成為光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，鐵路通信系統(tǒng)也將隨著技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)的需求，逐步應(yīng)用PTN技術(shù)和設(shè)備。隨著PTN技術(shù)的廣泛應(yīng)用，鐵路通信將變得更加方便、快捷。

參考文獻(xiàn)：

[1]PTN技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和組網(wǎng)應(yīng)用[J].李潔.通訊世界.2017（11）.

[2]PTN技術(shù)在傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].王志陽，李德新.無線互聯(lián)科技.2017（07）.

[3]PTN技術(shù)與通信傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)[J].張銳.通訊世界.2016（23）.

（作者單位：中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司北京通信段）