鐵路通信MSTP傳輸系統(tǒng)FE接口應用的探討

張 靜

（北京全路通信信號研究設計院，北京 100073）

隨著鐵路信息化的不斷發(fā)展，尤其是近年來客運專線建設的不斷展開，各類業(yè)務組網(wǎng)模式不斷調(diào)整，與通信系統(tǒng)的接口由傳統(tǒng)的2 M接口逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镕E接口。在這種新形勢下，本文結(jié)合已建工程經(jīng)驗，對傳輸系統(tǒng)FE接口應用進行探討。

1 鐵路通信MSTP傳輸系統(tǒng)的應用背景

在MSTP技術(shù)出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的SDH設備并不能很好的承載以太網(wǎng)業(yè)務，一般采用數(shù)字電路提供以太網(wǎng)專線的方式，即用戶的以太網(wǎng)端口通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為E1，或通過路由器實現(xiàn)到E1的轉(zhuǎn)換，在SDH網(wǎng)絡中承載。其存在的主要問題如下。

（1）無法直接接入終端用戶以太網(wǎng)業(yè)務，用戶需購買路由器實現(xiàn)分組業(yè)務到PDH接口的映射或通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器將FE轉(zhuǎn)換為E1。

（2）網(wǎng)絡故障點多，存在監(jiān)控盲點。與傳統(tǒng)專線相比，MSTP直接提供FE/GE接口，簡化了網(wǎng)絡，并可通過網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)帶寬的靈活配置和業(yè)務端到端的性能監(jiān)視。在鐵路通信網(wǎng)的建設中，隨著近年來數(shù)據(jù)、寬帶等IP業(yè)務的迅猛增長，以SDH為基礎的MSTP技術(shù)扮演著越來越重要的角色。

2 MSTP傳輸系統(tǒng)FE接口應用情況

MSTP傳輸系統(tǒng)可以提供FE、GE、E1、STM-1/4/16等多種接口，在目前鐵路通信網(wǎng)中，對以太網(wǎng)業(yè)務主要是FE接口，帶寬為1～46×2 Mbit/s，應用方式主要有透傳、二層交換等方式。

2.1 透傳

以太網(wǎng)業(yè)務透傳功能是指來自以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)幀不經(jīng)過二層交換，直接進行協(xié)議封裝和速率適配后映射到SDH的虛容器（VC）中，然后通過SDH節(jié)點進行點到點傳送。透明傳輸類似專線的方式，實現(xiàn)了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸帶寬保證業(yè)務完全隔離。

目前，應用這種方式的業(yè)務系統(tǒng)主要有信號微機監(jiān)測、電力SCADA、牽引供電SCADA系統(tǒng)等。

（1）信號微機監(jiān)測系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)作為承載平臺，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)開通1個VPN為信號微機監(jiān)測系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)承載通道，其中車站監(jiān)測設備直接通過本站數(shù)據(jù)通信設備接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，中繼站、線路所、綜合工區(qū)等未設置數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設備的節(jié)點，其監(jiān)測設備通過MSTP傳輸系統(tǒng)提供FE透傳專線至鄰近車站，再接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

（2）牽引供電SCADA系統(tǒng)。一般采用環(huán)形方式組網(wǎng)，端點監(jiān)測點連接監(jiān)測中心。MSTP傳輸系統(tǒng)為其提供牽引供電監(jiān)測點間及端點監(jiān)測點至監(jiān)測中心的FE透傳專線通道。

（3）電力SCADA系統(tǒng)。采用環(huán)形方式組網(wǎng)，端點監(jiān)測點連接監(jiān)測中心。MSTP傳輸系統(tǒng)提供電力監(jiān)測點間及端點監(jiān)測點至監(jiān)測中心的FE透傳專線通道。

2.2 二層交換

以太網(wǎng)二層交換功能是指在1個或多個用戶側(cè)以太網(wǎng)物理接口與1個或多個獨立系統(tǒng)側(cè)的VC通道之間，實現(xiàn)基于以太網(wǎng)鏈路層的數(shù)據(jù)包交換。以太網(wǎng)業(yè)務在每個節(jié)點進行封裝、解封裝，并進行二層交換，使得各個節(jié)點可以共享共同的傳輸通道，局端接口也得以節(jié)約。

以太網(wǎng)二層交換功能有匯聚、交換、以太環(huán)網(wǎng)等應用方式。

（1）匯聚方式是指匯聚點和接入點間以類似專線的方式連接，在匯聚節(jié)點實現(xiàn)業(yè)務交換匯聚，可提供FE到FE、FE到GE的匯聚。

（2）交換方式是指業(yè)務數(shù)據(jù)由多個不同物理端口接入, 共享同一個系統(tǒng)端口的帶寬。各節(jié)點端口帶寬實行動態(tài)分配，當業(yè)務端口流量變化時，支持不中斷業(yè)務實時調(diào)整占用的網(wǎng)絡帶寬，提高了帶寬利用率。

（3）以太環(huán)網(wǎng)方式是指在交換方式的基礎上，業(yè)務節(jié)點通過傳輸設備的以太網(wǎng)接口形成以太環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，傳輸設備運行STP協(xié)議實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的動態(tài)冗余切換機制。

在鐵路通信網(wǎng)中，由于各類業(yè)務對帶寬保證、安全性、可靠性要求較高，一般主要采用匯聚方式。

目前，應用匯聚方式的業(yè)務系統(tǒng)主要有綜合視頻監(jiān)控、電源及環(huán)境監(jiān)控和防災安全監(jiān)控系統(tǒng)等。

（1）綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)：MSTP傳輸系統(tǒng)為其提供區(qū)間視頻接入節(jié)點（如電力電牽節(jié)點、信號節(jié)點、基站等）至數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)接入節(jié)點（一般為車站）的FE傳輸通道，采用星形方式組網(wǎng)，每個FE接口的帶寬根據(jù)視頻接入節(jié)點管理的視頻采集點數(shù)量進行分配，在車站MSTP設備側(cè)啟用FE-FE匯聚功能，以1～2×FE接口接入數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，再利用數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實現(xiàn)視頻接入節(jié)點、視頻區(qū)域節(jié)點及視頻核心節(jié)點間的數(shù)據(jù)通信。

（2）電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)：采用樹形方式組網(wǎng)，MSTP傳輸系統(tǒng)為其提供區(qū)間監(jiān)控節(jié)點—鄰近車站—監(jiān)控中心的FE傳輸通道，在車站和監(jiān)控中心MSTP設備側(cè)啟用FE-FE匯聚功能，以1×FE接口接入監(jiān)控中心。

（3）防災安全監(jiān)控系統(tǒng)：采用樹形方式組網(wǎng)，MSTP傳輸系統(tǒng)為其提供監(jiān)測點—鄰近車站—防災安全監(jiān)控中心的FE傳輸通道，在車站和監(jiān)控中心MSTP設備側(cè)啟用FE-FE匯聚功能，以1×FE接口接入監(jiān)控中心。

3 FE板卡選擇和FE接口數(shù)據(jù)配置

在實際工程中，需要根據(jù)具體業(yè)務應用來選擇FE板卡和進行FE接口數(shù)據(jù)配置。

3.1 FE板卡選擇

FE板卡功能分為透傳和交換2種。目前，鐵路通信網(wǎng)主流傳輸設備的FE板技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 鐵路通信網(wǎng)主流傳輸設備的FE板技術(shù)參數(shù)

3.2 FE接口數(shù)據(jù)配置

FE接口數(shù)據(jù)配置主要考慮帶寬和端口數(shù)量等。

（1）帶寬

FE接口的帶寬為1～46×2 Mbit/s，目前透傳業(yè)務一般為1～2×2 Mbit/s，以一個FE接口進行點對點透傳即可，匯聚型業(yè)務要根據(jù)每個接入節(jié)點的業(yè)務帶寬需求對匯聚后FE接口的帶寬進行核算。

以電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)為例：

區(qū)間監(jiān)控節(jié)點：每個節(jié)點的業(yè)務帶寬約為120 kbit/s，以1×FE接口（捆綁1×2 M帶寬）接入鄰近車站。

車站：匯聚本站業(yè)務和區(qū)間節(jié)點（N個）業(yè)務，帶寬為(N+1)×120 kbit/s，目前已建和在建工程中，接入一個車站的區(qū)間節(jié)點一般不超過15個，故以1×FE接口（捆綁1×2 M帶寬）接入監(jiān)控中心。

監(jiān)控中心：匯聚N個車站業(yè)務，帶寬為N×2 Mbit/s，目前已建和在建工程中，總帶寬一般不超過90 Mbit/s，故以1×FE接口（捆綁N×2 M帶寬）進行接入。

(2) 接口數(shù)量

FE接口包括FE板卡的外部物理端口及內(nèi)部系統(tǒng)端口。外部物理端口是指FE板卡的物理接口，包括光/電的FE/GE等類型；內(nèi)部系統(tǒng)端口是指SDH側(cè)端口，它決定了FE板卡的業(yè)務匯聚比，即可容納的業(yè)務方向數(shù)量。

需根據(jù)各業(yè)務組網(wǎng)和帶寬占用情況核算物理端口和系統(tǒng)端口數(shù)量，尤其是多業(yè)務多方向的匯聚節(jié)點，如鐵路局調(diào)度所、通信樞紐等。

以滬寧城際軌道交通工程為例，上海局調(diào)度所設置華為OSN7500 STM-64設備1套、OSN3500 STM-4設備1套，各配置2塊8×FE板卡，需接入FE業(yè)務包括本線及滬杭客專的電力SCADA、牽引供電SCADA、電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等，其中本線電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)138個節(jié)點，通過22個車站接入上海局調(diào)度所監(jiān)控中心，需占用FE板的1個物理端口和22個系統(tǒng)端口，而該設備的FE板系統(tǒng)端口為24個，造成資源運用不合理。在實際工程實施中，電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用4級樹結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，即區(qū)間監(jiān)控節(jié)點—鄰近車站—骨干層傳輸節(jié)點—監(jiān)控中心，在骨干層傳輸節(jié)點增加了一次匯聚，這樣在調(diào)度所只需匯聚5個方向的業(yè)務，設備資源運用比較合理。