PTN技術(shù)在鐵路通信中的運用

蘇丁榮

中國鐵建電氣化局集團第五工程有限公司 廣西 欽州 535000

0 引言

鐵路系統(tǒng)在我國運輸物流體系中具有重要作用，是維持社會經(jīng)濟運作、居民日常出行的關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，隨著鐵路交通的不斷發(fā)展，信息傳輸對鐵路資源調(diào)度、安全生產(chǎn)運行等管理活動的影響日趨明顯。鐵路通信系統(tǒng)原有的技術(shù)與組網(wǎng)模式逐漸難以適應(yīng)生產(chǎn)需要。同時，隨著國內(nèi)外通信技術(shù)的不斷發(fā)展，PTN、OTN等新興技術(shù)在各領(lǐng)域逐步應(yīng)用并取得了顯著成效。如何利用PTN等技術(shù)提升鐵路通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)能力以滿足管理需求，成為相關(guān)領(lǐng)域熱點研究方向之一。

1 PTN通信技術(shù)概述

1.1 PTN技術(shù)內(nèi)涵與發(fā)展

PTN技術(shù)是分組技術(shù)與SDH技術(shù)的融合。在鐵路通信PTN技術(shù)應(yīng)用研究中，需了解該項技術(shù)的發(fā)展歷程及其應(yīng)用特征，以構(gòu)建完善的理論基礎(chǔ)。通信技術(shù)的發(fā)展歷程中出現(xiàn)了多樣化的技術(shù)形式與成果，PTN技術(shù)是經(jīng)SDH技術(shù)逐步發(fā)展而來。作為現(xiàn)代通信技術(shù)的標(biāo)志性節(jié)點，SDH技術(shù)以TDM的分時復(fù)用電路調(diào)度為基礎(chǔ)，屬于傳統(tǒng)調(diào)度模式之一。SDH技術(shù)存在剛性管道問題，隨著信息化終端的發(fā)展，該技術(shù)日益無法滿足更高的換速率要求。隨著以太網(wǎng)在與異步傳輸模式的競爭中逐步勝出，其中最為強勢的IP技術(shù)成為相關(guān)領(lǐng)域中的主流應(yīng)用技術(shù)。相關(guān)企業(yè)將各自的優(yōu)勢技術(shù)與資金組合成立MSTP，經(jīng)過不斷演變后，在原有塊狀傳輸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上為兼容IP進行創(chuàng)新。應(yīng)用中，由于IP幀長可變的特征，MSTP技術(shù)仍然存在一定局限，進而推出了分層調(diào)度的Hybrid MSTP。同時，為兼容TDM業(yè)務(wù)仍然旺盛的需求，通過PWE3實現(xiàn)了仿真兼容，即PTN技術(shù)。

1.2 PTN技術(shù)與OTN技術(shù)的應(yīng)用區(qū)別

近年來，國際通信領(lǐng)域中OTN技術(shù)也得到廣泛運用。為支持更多的客戶側(cè)業(yè)務(wù)需求所采取的WDM分波技術(shù)，成為解決SDH剛性管道問題的另一套方法。但是，該技術(shù)存在OSC管理控制能力不足、調(diào)度靈活度低、發(fā)生故障易終端服務(wù)等問題，對比TDM技術(shù)存在明顯的應(yīng)用劣勢。在現(xiàn)實應(yīng)用需求的推動下，以TDM技術(shù)穩(wěn)定、靈活優(yōu)勢與WDM技術(shù)高容量優(yōu)勢相互結(jié)合后，產(chǎn)生了OTN技術(shù)。OTN技術(shù)與PTN技術(shù)在應(yīng)用場景中具有明顯區(qū)別，OTN主要用于骨干傳輸承載網(wǎng)，而PTN在4G移動承載網(wǎng)中的應(yīng)用較多。

2 我國鐵路通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國鐵路通信技術(shù)主要應(yīng)用于信息、傳輸兩大板塊。

目前，我國鐵路通訊信息業(yè)務(wù)相關(guān)技術(shù)包括光傳送網(wǎng)與IP兩類，信息系統(tǒng)主要應(yīng)用IP，對接客戶服務(wù)、內(nèi)部財務(wù)等信息系統(tǒng)的信息則依靠獨立的物理通道實現(xiàn)傳輸。近年來，隨著12306票務(wù)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對傳輸帶寬容量、傳輸接口的業(yè)務(wù)兼容性等有更高要求，可考慮搭建一體化平臺以提升通信系統(tǒng)的工作效能與經(jīng)濟性。

鐵路通信傳輸業(yè)務(wù)的諸多應(yīng)用內(nèi)容均要求相關(guān)技術(shù)可提供高清視頻等大體積信息媒介的快速傳輸。為滿足上述需求，對軟交換MSC、IMS等技術(shù)的應(yīng)用研究與實踐日趨增多。鐵路系統(tǒng)生產(chǎn)運行與安全保障已經(jīng)逐步向IP化通信方向發(fā)展，應(yīng)急、調(diào)度等通信處于系統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)型前列。分組傳輸技術(shù)在現(xiàn)階段應(yīng)用中仍然存在一定局限性，主要受到技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化不足、應(yīng)用時間短、應(yīng)用模式待開發(fā)等因素影響。但是，也應(yīng)當(dāng)注意到MSTP技術(shù)與IP幀長可變特征的沖突。在我國鐵路信息與傳輸領(lǐng)域均存在IP化趨勢或成果的現(xiàn)狀下，以更具兼容性的PTN替代MSTP成為未來鐵路通信發(fā)展的必然趨勢。

3 PTN技術(shù)在鐵路通信中的運用實踐分析

3.1 項目概況

國內(nèi)某鐵路局將PTN技術(shù)應(yīng)用于通信線路中，為分析該技術(shù)的實際運用方法與成效提供了實證參考。該線路包含10個具有相同特征的車站，通信系統(tǒng)承載各站間的語音交流、共享信息傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)。該線段實際使用中的通信業(yè)務(wù)相對較少，因而作為PTN技術(shù)的實踐試點路段。應(yīng)用中需要與鐵路系統(tǒng)現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通。因而在PTN技術(shù)應(yīng)用中需考慮與數(shù)據(jù)傳輸、交換系統(tǒng)的通道接入，以滿足通信系統(tǒng)的實際功能需求。

3.2 組網(wǎng)配置方法

組網(wǎng)配置以起始站（A站）作為PTN網(wǎng)絡(luò)的對外連接端口。將該站以光纖接入鐵路系統(tǒng)整體通信網(wǎng)絡(luò)中，確保網(wǎng)絡(luò)與外部的路由器、SDH同步傳輸模塊、交換機等部件建立順暢的通信通道。同時，在該站設(shè)置中心網(wǎng)管，相關(guān)管理活動均利用該站的技術(shù)設(shè)備進行。設(shè)計安裝中需考慮業(yè)務(wù)狀態(tài)查詢、配置與更改操作、報警信息接收與處置等功能的完整性。在PTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，根據(jù)通信實際需求合理規(guī)劃各站通信線路及設(shè)備。

3.3 應(yīng)用成效分析

當(dāng)?shù)罔F路局對該項目應(yīng)用PTN技術(shù)后的通信實踐情況進行跟蹤分析，認(rèn)為PTN的運用對鐵路通信具有較高價值。其優(yōu)勢體現(xiàn)在靈活承載、管理便利、兼容性高、升級空間大等方面。該項目成本分析顯示，PTN技術(shù)的應(yīng)用提升了線段通信系統(tǒng)整體兼容性，有助于降低設(shè)備采購成本。如在未來應(yīng)用中加強PTN技術(shù)的普及，可逐步替代傳統(tǒng)傳輸設(shè)備，實現(xiàn)一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備承載全部通信業(yè)務(wù)的目標(biāo)。剔除設(shè)備成本溢價后長期使用可降低成本投入約50%。利用PTN技術(shù)后，可在起始站設(shè)立單獨的網(wǎng)關(guān)中心并配置管理人員，有助于線內(nèi)通信業(yè)務(wù)的集中管理?，F(xiàn)狀提升了日常管理效率與檢修排故時間。PTN技術(shù)的保護時間在45ms以下，且保護方式多樣化，試運行期間未出現(xiàn)影響業(yè)務(wù)的故障及癥候，也側(cè)面印證了該項技術(shù)的安全性與可靠性。由于PTN技術(shù)與國內(nèi)主要鐵路通信系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)間具有較好的兼容性，升級改造難度小、成本低。

結(jié)語

綜上所述，我國鐵路通信系統(tǒng)在發(fā)展中面臨技術(shù)升級革新的需求。PTN技術(shù)經(jīng)歷長期發(fā)展后已經(jīng)形成了相對成熟的應(yīng)用特性。其應(yīng)用優(yōu)勢與我國鐵路通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀與需求具有較高的吻合度。實踐表明，應(yīng)用PTN技術(shù)改造現(xiàn)有的鐵路通信系統(tǒng)可以在有效控制成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)便捷管理、高效運行、有效擴容的目標(biāo)。PTN技術(shù)在鐵路通信未來發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用前景。