PTN技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用分析

中鐵電氣化局集團第一工程有限公司 沈曉高

引言

改革開放以來，人們的生活水平逐漸提高，在滿足物質(zhì)生活的同時，人們對自己的生活質(zhì)量有了更高的追求，希望自己的出行的時候可以享受高質(zhì)量服務(wù)，在旅途中可以依舊保持通信，傳統(tǒng)的多業(yè)務(wù)傳送平臺無法滿足新時代鐵路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對安全性可靠性的要求，PTN技術(shù)的出現(xiàn)將這項業(yè)務(wù)成功實現(xiàn)，使中國鐵路通信朝著寬帶化和智能化的方向前進，為人們的生活帶來更加光彩。

1.PTN技術(shù)概況分析

人們對信息通信質(zhì)量要求的提高，促進了我國通信技術(shù)的快速發(fā)展，早期的PDH技術(shù)發(fā)展到SDH，再通過IP數(shù)據(jù)的應(yīng)用與傳輸，產(chǎn)生了MSTP技術(shù)，隨著數(shù)據(jù)的增加也業(yè)務(wù)量的加大，通信技術(shù)已經(jīng)無法與通信要求相符，所以PTN技術(shù)得以發(fā)展。PTN技術(shù)主要是以分組作為傳送的單位，承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，能將多種業(yè)務(wù)兼容其中，融合入了MSTP技術(shù)的優(yōu)勢，具有大容量、分組化的特點，PTN技術(shù)擁有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用空間，有利于促進我國鐵路通信網(wǎng)的建設(shè)和通信事業(yè)的發(fā)展[1]。

2.PTN與MSTP、路由器的兼容性研究

PTN技術(shù)是分組技術(shù)和SDH技術(shù)經(jīng)過結(jié)合后的產(chǎn)物，PTN技術(shù)最大的特點就是分組的交換核心，實現(xiàn)了內(nèi)核與接口的IP化發(fā)展，比起MSTP技術(shù)和路由器更加完善。

2.1 PTN與MSTP相比較

二十世紀(jì)末期，隨著IP業(yè)務(wù)的發(fā)展，在SDH技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上的MSTP技術(shù)有了提高，解決了IP業(yè)務(wù)的承載問題，通過PTN技術(shù)與MSTP的比較得知，在統(tǒng)計復(fù)用方面，MSTP技術(shù)屬于剛性管道，無法統(tǒng)計復(fù)用，而PTN技術(shù)是典型的彈性管道，可以實現(xiàn)統(tǒng)計復(fù)用，帶寬規(guī)劃可以按照收斂比提高帶寬的利用效率；對于速率的比較，MSTP技術(shù)的核心層只有10G，匯聚層有10G和25G，接入層有622與155M組網(wǎng)，而PTN技術(shù)不同，核心層分別有10G、40G和100G，匯聚層有10GE，接入層是GE組網(wǎng)；保護方面，MSTP技術(shù)有復(fù)用段保護、通道保護以及SNCP保護，而PTN技術(shù)的保護不僅有SNCO保護，還有雙規(guī)保護、線性保護以及LMSP保護；對于同步技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的比較，可以得知MSTP技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)時鐘同步，需要依據(jù)時隙通道進行規(guī)劃，強調(diào)的是端到端硬管道帶寬保證，而PTN技術(shù)不僅能實現(xiàn)時鐘同步，還能實現(xiàn)時間同步，可以根據(jù)業(yè)務(wù)模型規(guī)劃進行帶寬的收斂，支持端到端的彈性管道，可以在一定程度上提高帶寬的利用效率；在網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方面，SMTP技術(shù)支持環(huán)形和鏈形的組網(wǎng)模式，使用的是光口直接組網(wǎng)，組網(wǎng)的時候需要考慮到低階容量問題，而PTN技術(shù)不僅可以支持環(huán)形和鏈形的組網(wǎng)，還能夠支持MESH靈活組網(wǎng)，組網(wǎng)的時候需要配置鏈路的IP地址和VLAN，組網(wǎng)的時候需要結(jié)合設(shè)備的PWLSP數(shù)量。

MSTP技術(shù)以環(huán)座位單位進行網(wǎng)絡(luò)擴容，開環(huán)加點時需要重新對保護系統(tǒng)進行配置，而PTN技術(shù)可以以鏈作為單位實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴容，擴容的時候需要改變配置。經(jīng)過分析可知，MSTP技術(shù)使用的剛性管道承載的業(yè)務(wù)首先，無法進行統(tǒng)計復(fù)用功能，和PTN技術(shù)相比，存在一定的劣勢[2]。

2.2 PTN與IP路由器相比較

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IP MPLS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L3 VRLT以后能夠支持第三層業(yè)務(wù)；對于信息技術(shù)復(fù)雜度與成熟度來說，路由器需要實現(xiàn)大量的路由協(xié)議，這對設(shè)備的技術(shù)要求也比較高，PTN技術(shù)顯得更加簡單方便，不需要實現(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；OAM特性與同步技術(shù)方面，路由器的OAM功能十分簡單，PTN技術(shù)可以對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行有層次的監(jiān)控和管理，強大的OAM為PTN技術(shù)提供了更加快捷的網(wǎng)絡(luò)故障定位，定位后能夠在最短時間內(nèi)對故障排除，PTN技術(shù)的可維護性比較強；對于網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性而言，路由器只可以提供簡單的保護，在當(dāng)前大網(wǎng)絡(luò)的情況下，路由器沒有辦法保障業(yè)務(wù)的電信級傳送，PTN技術(shù)不同，它能夠提供更加完善的保護模式，無論是線性保護還是環(huán)網(wǎng)保護，具備50ms的電信級保護倒換能力；對于當(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)用分析

越來越多的通信運營商開始使用PTN技術(shù)的設(shè)備，但是在鐵路通信系統(tǒng)中應(yīng)用的PTN技術(shù)設(shè)備卻較少，只有部分試點在使用中。

3.1 PTN組網(wǎng)

對于PTN組網(wǎng)，和MSTP組網(wǎng)比較相似，在PTN組網(wǎng)中有核心匯聚層和接入層，PTN組網(wǎng)的優(yōu)勢如下：（1）PTN技術(shù)組網(wǎng)的帶寬比較高，速率可以達到萬兆，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)備實現(xiàn)，與傳統(tǒng)的設(shè)備投資相比，PTN技術(shù)設(shè)備知識傳統(tǒng)設(shè)備的60%投資；（3）PTN技術(shù)組網(wǎng)能夠和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)互通，與傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的對接功能，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)省工作人員的時間；（4）PTN技術(shù)組網(wǎng)在管理的時候顯得更加方便，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]。

3.2 實際應(yīng)用情況

PTN技術(shù)在IP業(yè)務(wù)和底層光傳輸媒質(zhì)之間設(shè)置了一個層面，它針對分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復(fù)用傳送的要求而設(shè)計，以分組業(yè)務(wù)為核心并支持多業(yè)務(wù)提供，具有更低的總體使用成本，與傳統(tǒng)的傳輸方式相比更加具有現(xiàn)代化科技優(yōu)勢，無論是可用性還是可靠性，更加適合應(yīng)用在現(xiàn)代化鐵路通信建設(shè)中，高效高質(zhì)量的帶寬管理和流量工程，可以實現(xiàn)網(wǎng)管的擴展和安全性能，現(xiàn)如今該技術(shù)的發(fā)展和進步使鐵路通信行業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢，中國移動為滿足集團客戶業(yè)務(wù)的IP化，提高了芯片成熟度，推動了PTN技術(shù)的發(fā)展。

某鐵路局的某條線路中一共有十個車站，在這十個車站中需要建立語言與網(wǎng)絡(luò)的傳輸，但是該線路中還沒有實現(xiàn)PTN技術(shù)的全覆蓋，所以，需要在通信站中完善數(shù)據(jù)網(wǎng)與傳輸網(wǎng)之間的互相連接，幫助站內(nèi)業(yè)務(wù)的傳輸，所以整個車站線路中使用的是PTN技術(shù)設(shè)備進行環(huán)形的組網(wǎng)。對于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)，對通道進行有效的保護，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PTN技術(shù)設(shè)備進行有效的配置和更改。

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進行互聯(lián)，實現(xiàn)車站的電話語音業(yè)務(wù)。2M業(yè)務(wù)可以通過PTN技術(shù)在車站與車站之間進行配置落地，實現(xiàn)透明的業(yè)務(wù)信息傳輸，幫助調(diào)度所的電路經(jīng)過PTN技術(shù)連通到站內(nèi)，通過傳輸設(shè)備完成了互聯(lián)和通道的配置。PTN技術(shù)適應(yīng)了以IP分組業(yè)務(wù)為主的傳送網(wǎng)絡(luò)，如果分組化的業(yè)務(wù)所占比例越高，那么PTN技術(shù)下數(shù)據(jù)傳輸?shù)男室矔絹碓礁?，對于鐵路通信運營的成本要求也會降低，在PTN技術(shù)應(yīng)用中有著二層傳送網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)的顆粒越小越復(fù)雜，業(yè)務(wù)傳輸?shù)男示蜁礁?，鐵路通信建設(shè)的成本也就越低。

繼獨家中標(biāo)哈爾濱地鐵1號線安防通信系統(tǒng)后，近日，中興通訊宣布中標(biāo)大連市金普城際鐵路工程專用通信系統(tǒng)總承包項目，中興通訊將為大連市軌道交通提供通信系統(tǒng)。據(jù)了解，中興通訊專注于軌道交通行業(yè)智能化，提供涵蓋信息、信號、通信的智慧軌道綜合解決方案。中興通訊不斷技術(shù)創(chuàng)新，先后將INMS、MSTP、PTN、NGN、LTE等領(lǐng)先的技術(shù)應(yīng)用于軌道交通行業(yè)，力求將相近的通信技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代化通路通信建設(shè)中。

4.總結(jié)

總而言之，當(dāng)前是信息化科技時代，在城市化發(fā)展的近日，鐵路通信建設(shè)正在朝著更加先進的方向發(fā)展，使用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，也會使鐵路通信變得更加快捷和安全。