PTN技術(shù)在煤炭通信中的應(yīng)用探討

李燕朋

摘 要：原有的煤炭通信基本都選擇基于SDH技術(shù)的MSTP多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)，隨著各類(lèi)應(yīng)用業(yè)務(wù)逐漸IP化發(fā)展，同時(shí)數(shù)據(jù)流量也逐年遞增，將分組技術(shù)和同步數(shù)字體系（SDH）技術(shù)優(yōu)勢(shì)融合的分組傳送網(wǎng)（PTN）技術(shù)，會(huì)更適合于今后的統(tǒng)一IP數(shù)據(jù)承載傳送。文章分析了目前煤炭公司的通信現(xiàn)狀，介紹了PTN技術(shù)的特點(diǎn)及適應(yīng)場(chǎng)景，與現(xiàn)有的MSTP進(jìn)行對(duì)比，為煤炭企業(yè)信息化建設(shè)技術(shù)選型上提供參考。

關(guān)鍵詞：PTN技術(shù)；煤炭企業(yè)；信息化；分組交換

煤炭通信業(yè)務(wù)已從語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主向以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主轉(zhuǎn)變，未來(lái)將向全面IP化方向發(fā)展，這一變化趨勢(shì)驅(qū)使煤炭通信光傳送網(wǎng)由基于時(shí)分復(fù)用（TDM）的SDH/MSTP光傳送網(wǎng)向基于包交換的分組傳送網(wǎng)（PTN）演進(jìn)。文章首先分析了煤炭專(zhuān)網(wǎng)通信中目前遇到的新挑戰(zhàn)，并就PTN的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行介紹，與MSTP技術(shù)進(jìn)行比較，并就PTN技術(shù)在企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)中的組網(wǎng)方式進(jìn)行探討。

1 煤炭通信業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀

煤炭通信專(zhuān)網(wǎng)指煤炭企業(yè)為了生產(chǎn)辦公的需要，自主建設(shè)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，以MSTP光傳送網(wǎng)為主?，F(xiàn)階段的業(yè)務(wù)主要分為語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)兩大類(lèi)，語(yǔ)音業(yè)務(wù)主要指用于生產(chǎn)指揮的調(diào)度電話和行政電話業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要有辦公和家庭電腦的上網(wǎng)業(yè)務(wù)、視頻會(huì)議以及視頻監(jiān)控等視頻業(yè)務(wù)和各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)如辦公、生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)、財(cái)務(wù)等綜合信息業(yè)務(wù)。隨著兩化融合的深入發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛，其業(yè)務(wù)種類(lèi)、用戶(hù)數(shù)量和需求帶寬成倍遞增，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬需求逐漸超過(guò)90%，甚至達(dá)到95%以上，這其中，IP業(yè)務(wù)又占據(jù)主導(dǎo)地位。例如辦公和住戶(hù)上網(wǎng)、視頻監(jiān)測(cè)、各類(lèi)信息系統(tǒng)等。因此，煤炭通信業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)是向全I(xiàn)P化業(yè)務(wù)方向發(fā)展。

2 目前使用的MSTP傳輸存在的問(wèn)題

煤炭專(zhuān)網(wǎng)的光傳輸環(huán)網(wǎng)從建設(shè)到現(xiàn)在基本都有十年歷史，主要采用以SDH時(shí)分復(fù)用為核心的MSTP技術(shù)，設(shè)計(jì)之初主要是為了傳送語(yǔ)音業(yè)務(wù)和少部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用的是固定帶寬，即剛性帶寬，對(duì)語(yǔ)音、控制等實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)保障性高，低時(shí)延、保護(hù)方式多樣；而以IP業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)存在多樣性及突發(fā)性等特點(diǎn)，業(yè)務(wù)顆粒變化不固定。所以用SDH傳輸IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將表現(xiàn)為傳輸效率低、帶寬利用率低或帶寬資源緊張等問(wèn)題，不能適應(yīng)煤炭企業(yè)信息化高速發(fā)展的需要。主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）煤炭通信采用SDH組網(wǎng)方式，環(huán)網(wǎng)帶寬多是622Mbit/s，或2.5Gbit/s環(huán)網(wǎng)，但由于剛性管道，每個(gè)業(yè)務(wù)都需要獨(dú)立的帶寬，這樣就導(dǎo)致帶寬浪費(fèi)和干路帶寬資源不足。隨著信息化建設(shè)的迅猛發(fā)展，礦井與機(jī)關(guān)需要實(shí)現(xiàn)千兆互聯(lián)，各個(gè)地面單位也需要百兆接入，每個(gè)小區(qū)接入帶寬也提高到300m，以及各種應(yīng)用系統(tǒng)如視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)及視頻會(huì)議等都需要較大容量的帶寬需求，由于端口速率及通道帶寬不足，MSTP傳輸技術(shù)已不能適應(yīng)煤炭通信業(yè)務(wù)的發(fā)展要求。（2）SDH不能適應(yīng)IP數(shù)據(jù)包的突發(fā)性和大小包不一等特性，因?yàn)槠溥x擇固定時(shí)隙幀長(zhǎng)承載IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)承載效率低，網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率低；同時(shí)，SDH通過(guò)配置多條VC-12/VC-4時(shí)隙帶寬來(lái)滿足百兆和千兆以太網(wǎng)接入，配置復(fù)雜，調(diào)度不靈活，也不適應(yīng)承載IP等大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。（3）對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的QOS能力支持不足，導(dǎo)致以太網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸延遲增加。（4）對(duì)以太網(wǎng)的路由交換能力支持不足，僅具備簡(jiǎn)單的透?jìng)鞴δ埽恢С謩?dòng)態(tài)路由發(fā)現(xiàn)功能，網(wǎng)管只支持靜態(tài)配置，不能滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的調(diào)度和擴(kuò)展。（5）有限的組播業(yè)務(wù)支持能力，不滿足視頻會(huì)議等業(yè)務(wù)的需求。MSTP光傳送網(wǎng)技術(shù)雖然在SDH基礎(chǔ)上增加了以太網(wǎng)接入功能，但僅在用戶(hù)接口實(shí)現(xiàn)IP化，即通過(guò)增加以太網(wǎng)接口的方式實(shí)現(xiàn)IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載，其內(nèi)核和傳輸側(cè)仍采用TDM技術(shù)，所以不滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速傳輸要求。

基于以上分析，MSTP技術(shù)對(duì)于當(dāng)今的煤炭通信業(yè)務(wù)支持能力有限，雖然現(xiàn)在已經(jīng)由支持10G的傳輸能力，但帶寬利用率低，而且傳輸以太網(wǎng)業(yè)務(wù)成本偏高，靈活性差，已經(jīng)不是最合適的技術(shù)選型。

3 PTN技術(shù)介紹及與MSTP對(duì)比

PTN即分組傳送網(wǎng)，它是MSTP和交換網(wǎng)結(jié)合的產(chǎn)物，是基于分組協(xié)議、面向連接的光傳輸技術(shù)，“分組”說(shuō)明其交換核心為包交換，相對(duì)MSTP的電路交換，可統(tǒng)計(jì)復(fù)用交換帶寬，針對(duì)未來(lái)高突發(fā)統(tǒng)計(jì)分布的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的帶寬共享，提高帶寬利用效率；“傳送”說(shuō)明其具有高可靠性（完善的保護(hù)）、可運(yùn)營(yíng)（用戶(hù)可精確控制配置，可定制QOS）的傳統(tǒng)SDH承載網(wǎng)絡(luò)的特征；PTN采用MPLS或IP等作為T(mén)unnel承載層，自然引入了動(dòng)態(tài)機(jī)制，能簡(jiǎn)化端到端業(yè)務(wù)配置，路由自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、故障時(shí)FRR/重路由保護(hù)；PTN與MSTP相比最關(guān)鍵差異的是引入了包交換的核心，適用了所有IP的要求，同時(shí)在封裝層引入PWE3，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前過(guò)渡時(shí)期，多種不同老技術(shù)，如：ATM、FR、PDH、MLPPP等在包交換網(wǎng)絡(luò)中統(tǒng)一適配統(tǒng)一承載，實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)歸一，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。

基于以上分析，PTN傳輸環(huán)網(wǎng)既可滿足實(shí)時(shí)性不高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)如辦公上網(wǎng)、寬帶上網(wǎng)、安全培訓(xùn)、綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)等業(yè)務(wù)；也可滿足實(shí)時(shí)性高的語(yǔ)音業(yè)務(wù)、視頻會(huì)議業(yè)務(wù)；通過(guò)QOS優(yōu)先級(jí)控制，也可以滿足生產(chǎn)安全實(shí)時(shí)監(jiān)控的瓦斯監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)，完全可以滿足煤炭通信業(yè)務(wù)的各種需求。

4 PTN組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

煤炭企業(yè)選擇PTN技術(shù)和設(shè)備組建光傳輸環(huán)網(wǎng)，承載綜合信息業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以起到提高傳輸帶寬、降低組件成本的作用。出于成本考慮，煤炭生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)和信息化網(wǎng)絡(luò)在建網(wǎng)時(shí)一般是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，存在安全隱患，為了保護(hù)已有投資，不造成浪費(fèi)，可以用PTN組建一個(gè)新的傳輸環(huán)網(wǎng)作為信息網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，而原有的MSTP環(huán)網(wǎng)可以作為安全生產(chǎn)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，這樣第一可以增強(qiáng)生產(chǎn)專(zhuān)網(wǎng)的安全性和可靠性，第二可以將帶寬需求大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分流到PTN環(huán)網(wǎng)上，保證IP業(yè)務(wù)的帶寬需求。諸如企業(yè)辦公、視頻監(jiān)控、家庭上網(wǎng)以及視頻會(huì)議等業(yè)務(wù)均可以接入PTN環(huán)網(wǎng)。PTN環(huán)網(wǎng)建設(shè)可以分為中心站點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)分站點(diǎn)以及接入站點(diǎn)，分別部署不同規(guī)格的PTN設(shè)備。一般的煤炭企業(yè)選擇支持10GE帶寬通道的設(shè)備比較合適。

4.1 中心站點(diǎn)設(shè)備選型

中心站點(diǎn)的PTN設(shè)備作為整個(gè)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的核心，是整網(wǎng)所有業(yè)務(wù)流量的最終匯集點(diǎn)，一般部署在企業(yè)的中心機(jī)房，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)所有業(yè)務(wù)的集中匯聚和高速分組轉(zhuǎn)發(fā)。鑒于接入業(yè)務(wù)較多，以及業(yè)務(wù)種類(lèi)不同，中心站點(diǎn)的PTN設(shè)備一定要具備高性能、大交換容量、豐富的端口類(lèi)型以及足夠的板卡槽位。相對(duì)于原有的MSTP中心設(shè)備，由于PTN具備10GE級(jí)別業(yè)務(wù)端口，所以同類(lèi)業(yè)務(wù)可以通過(guò)匯聚節(jié)省端口資源。在中心站點(diǎn)設(shè)備上通過(guò)配置多個(gè)10G業(yè)務(wù)端口與核心交換機(jī)或路由器互連，可以實(shí)現(xiàn)各礦井、各小區(qū)的千兆接入功能。同時(shí)在中心站點(diǎn)設(shè)備上配置多個(gè)千兆光口或電口、E1接口可以實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入。為了保證高可靠性，所有的主要板卡如主控板、交換板、環(huán)網(wǎng)光接口板以及電源板必須采用1+1冗余配置。

4.2 環(huán)網(wǎng)分站點(diǎn)設(shè)備選型

各分站點(diǎn)設(shè)備部署在各礦井、重要地面單位和住戶(hù)比較集中的小區(qū)。因?yàn)橐M建10G高速傳輸環(huán)網(wǎng)，各分站點(diǎn)PTN設(shè)備也必須支持10GE的傳輸功能。設(shè)備選型一般采用10GE帶寬、中等容量即可，設(shè)備高度一般不超過(guò)4U，槽位數(shù)不超過(guò)6個(gè)，業(yè)務(wù)口配置一塊千兆/百兆自適應(yīng)的光口板和電口板即可。主要實(shí)現(xiàn)各分站點(diǎn)及附近網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的業(yè)務(wù)匯聚與轉(zhuǎn)發(fā)。與中心站點(diǎn)一樣，主控板、交換板、環(huán)網(wǎng)光接口板以及電源板也必須采用1+1冗余配置。

4.3 接入站點(diǎn)

接入站點(diǎn)主要為一些光纖資源不足或位置比較分散的網(wǎng)點(diǎn)考慮。例如一個(gè)單獨(dú)的小區(qū)或地面單位等。一般采用1GE帶寬、小容量的PTN或Mini型PTN設(shè)備通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入到環(huán)網(wǎng)上的某個(gè)站點(diǎn)上，一般采用單主控的不超過(guò)2U的盒式設(shè)備。隨著煤炭通信IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，可以將PTN接入層進(jìn)一步向所有礦井和地面單位延伸，最終形成覆蓋完善的PTN綜合業(yè)務(wù)承載網(wǎng)。

5 PTN解決方案的優(yōu)勢(shì)

在煤炭通信中實(shí)施PTN解決方案具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）基于分組架構(gòu)，采用MPLS-TP/MPLS隧道技術(shù)及PWE3仿真技術(shù)，支持Ethernet、TDM和ATM等業(yè)務(wù)及L2/L3VPN部署。（2）提供完善的時(shí)鐘、時(shí)間同步方案，并支持CES業(yè)務(wù)時(shí)鐘傳遞和IEEE1588v2ACR時(shí)鐘透?jìng)髂芰Γ瑵M足各種移動(dòng)制式對(duì)同步的需求，順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期演進(jìn)。（3）QOS管理功能可以根據(jù)端口、vlan等將業(yè)務(wù)分類(lèi)進(jìn)行區(qū)分和標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的帶寬控制功能，保證不同業(yè)務(wù)對(duì)帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)的要求。（4）采用專(zhuān)用網(wǎng)管，實(shí)現(xiàn)從核心到接入的全網(wǎng)配置管理和故障、性能檢測(cè)，通過(guò)復(fù)用段、主備板等安全保護(hù)手段實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的高可靠性，提供小于50ms的保護(hù)倒換能力。（5）大容量的帶寬傳輸能力，高度集成的業(yè)務(wù)接口，可使網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)從GE到10GE的平滑升級(jí)以及可擴(kuò)展性。

總之，PTN技術(shù)作為新一代的光傳輸技術(shù)，是今后光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。煤炭通信專(zhuān)網(wǎng)在今后的建設(shè)與升級(jí)中，必然會(huì)更多的傾向于PTN技術(shù)。