PTN技術(shù)在三峽通航管理通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要： 以分組交換為核心的PTN技術(shù)，是一種以IP化為導(dǎo)向的傳輸技術(shù)，在利用分組交換核心提供電信級的QOS業(yè)務(wù)

并實(shí)現(xiàn)高效傳送的同時(shí)，還具備了良好的OAM、精準(zhǔn)的同步性能和網(wǎng)絡(luò)級的保護(hù)特性，可廣泛地適用于承載無線

回傳網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)專線、以及視頻等高品質(zhì)的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。本文著重介紹了PTN技術(shù)在三峽通航管理通信網(wǎng)

絡(luò)系統(tǒng)生產(chǎn)、辦公及外網(wǎng)業(yè)務(wù)方面的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： MSTP PTN 三峽通航 IP分組 應(yīng)用

概述

三峽地處長江中上游結(jié)合部，是國家中部崛起與西部大開發(fā)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略區(qū)域的交匯點(diǎn)，三峽段的高效通航在長江中上游地區(qū)的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的杠桿作用。三峽大壩建成以來，過壩需求的逐年迅猛上升對壩區(qū)通航管理和服務(wù)能力提出更高要求，年貨運(yùn)量從通航之初的不足2000萬噸到2011年底突破1億噸，提前19年達(dá)到并超過三峽船閘雙向年設(shè)計(jì)水平，標(biāo)志著三峽水利樞紐通過能力已趨于飽和，三峽航運(yùn)面臨新挑戰(zhàn)。

通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

三峽通航管理范圍上起長江干線西陵峽廟河，下至宜昌市中水門，全長59公里水域，轄區(qū)長度雖然不長，但是通航管理業(yè)務(wù)所涉及的點(diǎn)多、面廣、專業(yè)門類眾多，從業(yè)務(wù)類型上基本可分為三種即視頻、數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)。建設(shè)于2005年初的光傳輸系統(tǒng)作為承載通航管理業(yè)務(wù)的底層傳輸平臺采用MSTP技術(shù)，系統(tǒng)組網(wǎng)如圖所示。

該系統(tǒng)傳輸骨干鏈路帶寬實(shí)際為2.5G，主要提供2M電路和100M以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，為辦公網(wǎng)、生產(chǎn)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)提供業(yè)務(wù)通道。建設(shè)初期能夠達(dá)到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，并且為三峽航段通航管理提供了多年強(qiáng)有力的信息保障，但隨著三峽航段的通航能力不斷擴(kuò)大，船方用戶和管理單位對網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量需求不斷增加，新的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)不斷加載，導(dǎo)致語音、視頻和數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)量急劇增加，使得MSTP網(wǎng)絡(luò)容量接近飽和，現(xiàn)有光傳輸系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)在和未來發(fā)展的需要。

PTN技術(shù)特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可行性和組網(wǎng)方案分析

1、PTN技術(shù)特點(diǎn)

PTN（Packet Transport Network，分組傳送網(wǎng)）技術(shù)以分組交換為核心，面向分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的新一代傳送網(wǎng)技術(shù)。業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)是技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力，業(yè)務(wù)的IP化必然要求傳送網(wǎng)絡(luò)的IP化，即要求傳送網(wǎng)絡(luò)由電路交叉核心向分組交換核心的轉(zhuǎn)換，利用分組交換核心實(shí)現(xiàn)分組業(yè)務(wù)的高效傳送，同時(shí)必須提供電信級的QOS、OAM和保護(hù)等特性，而傳統(tǒng)的SDH/MSTP和以太網(wǎng)都不能同時(shí)滿足這兩方面的要求。PTN的設(shè)計(jì)構(gòu)想是用有連接的、支持類似SDH端到端性能管理的網(wǎng)絡(luò)，來滿足承載網(wǎng)絡(luò)向下一代平滑演進(jìn)的能力。

2、PTN技術(shù)適應(yīng)性分析

建立在SDH傳輸平臺上的MSTP體系雖然具備多業(yè)務(wù)承載能力，但是這種基于TDM內(nèi)核的技術(shù)使其在承載IP分組業(yè)務(wù)時(shí)效率較低、配置復(fù)雜，并且靈活性也較差。PTN技術(shù)的出現(xiàn)，正好迎合了通信網(wǎng)發(fā)展的新需求，實(shí)現(xiàn)對上層業(yè)務(wù)的高效承載。PTN是面向分組的通用交叉技術(shù)，它繼承了SDH/MSTP傳輸網(wǎng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，如良好的可擴(kuò)展性、豐富的操作維護(hù)功能、快速的保護(hù)倒換等，同時(shí)還增加了更適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)奶匦裕绶纸M交換、統(tǒng)計(jì)復(fù)用、采用了面向連接的標(biāo)簽交換、分組QOS機(jī)制、靈活動(dòng)態(tài)的控制面等。PTN技術(shù)支持多種基于分組交換業(yè)務(wù)的雙向點(diǎn)對點(diǎn)連接通道，具有適合各種粗細(xì)顆粒業(yè)務(wù)、端到端的組網(wǎng)能力，提供了更加適合于IP業(yè)務(wù)特性的“柔性”傳輸管道；點(diǎn)對點(diǎn)連接通道的保護(hù)切換可以在50毫秒內(nèi)完成，可以實(shí)現(xiàn)傳輸級別的業(yè)務(wù)保護(hù)和恢復(fù)。

在三峽壩區(qū)通航管理綜合信息系統(tǒng)工程中，采用PTN技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對三峽通航管理局各項(xiàng)通信業(yè)務(wù)的全I(xiàn)P化管理以及對轄區(qū)內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸，提高通信效率和網(wǎng)絡(luò)管理水平，確保整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的高可靠性和高安全性，為三峽通航管理提供有力保障。采用PTN技術(shù)，在保證目前網(wǎng)絡(luò)通信正常為前提下，考慮環(huán)網(wǎng)的容量冗余以保證應(yīng)付突發(fā)流量的需求。PTN技術(shù)具有面向連接的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制、多業(yè)務(wù)承載、較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、豐富的OAM、50ms的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)等技術(shù)特征，適用于承載無線回傳網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)專線、以及視頻等高品質(zhì)的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

3、優(yōu)化后的光傳送網(wǎng)絡(luò)

在組網(wǎng)過程中，PTN網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)本著“整體優(yōu)化、滾動(dòng)發(fā)展、補(bǔ)充完善”的原則進(jìn)行，方案中設(shè)備的選取在滿足當(dāng)前帶寬需求的同時(shí)，還兼顧未來擴(kuò)容的便利性和可擴(kuò)充性。優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)遵循組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次劃分的結(jié)構(gòu)要求，采用核心與匯聚雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由12個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，其中包括壩河口、樂天溪、宜昌局和葛洲壩四個(gè)核心節(jié)點(diǎn)，采用大容量PTN設(shè)備組成一個(gè)核心10GE環(huán)，老太平溪、三峽船閘、仙人橋和鳳凰嶺組成匯聚層環(huán)1，蓮沱、黃陵廟和樂天溪構(gòu)成匯聚層環(huán)2，石牌、葛洲壩和南津關(guān)組成匯聚層環(huán)3，3個(gè)匯聚層環(huán)容量也為10GE，改造后系統(tǒng)組網(wǎng)如圖所示。

新建的PTN環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)與MSTP設(shè)備之間采用星形連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并通過千兆接口相連；MSTP設(shè)備作為匯聚到骨干PTN環(huán)網(wǎng)的接入層網(wǎng)絡(luò)使用，并通過2M接口與原有程控交換機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的互聯(lián)互通。該模式下，傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)繼續(xù)利用原有MSTP設(shè)備傳輸，用于實(shí)現(xiàn)三峽壩上救助基地、葛洲壩檢修基地、葛洲壩船閘、葛洲壩搜救中心、平善壩錨地、廟河危險(xiǎn)品錨地等多處的業(yè)務(wù)接入；這樣不但可提升新建PTN網(wǎng)絡(luò)的接入能力，還可繼續(xù)發(fā)揮原有MSTP網(wǎng)絡(luò)的功效。

新增的業(yè)務(wù)包含IP電話、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)則利用新建PTN網(wǎng)絡(luò)上傳輸，然后逐步遷移，采用業(yè)務(wù)分流，逐步過渡的辦法，針對不同的業(yè)務(wù)需求與流量演進(jìn)模式，逐漸完成從骨干/匯聚往下滲透至接入層的演進(jìn)，不但滿足傳統(tǒng)業(yè)務(wù)需要的高質(zhì)量TDM傳送，還可以逐步平滑地向電信級的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)匯聚和傳送演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)傳送平臺從支持語音電路業(yè)務(wù)為主到支持?jǐn)?shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。

原有MSTP網(wǎng)絡(luò)和新建PTN網(wǎng)絡(luò)間業(yè)務(wù)的相互補(bǔ)充、有效銜接、最終融合，比較好地滿足了三峽局目前對視頻、數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)的有效傳輸，可高效地為三峽局提供生產(chǎn)調(diào)度、壩區(qū)辦公信息化和外網(wǎng)業(yè)務(wù)的需要，全面提升了三峽通航管理的水平。這種模式下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得非常清晰，易于管理和維護(hù)，兩張基礎(chǔ)通信承載網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)度、高效維護(hù)，既充分發(fā)揮了原有MSTP網(wǎng)絡(luò)的功能，又節(jié)省了PTN網(wǎng)絡(luò)的投資、避免了不必要的浪費(fèi)，確保PTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮出最大功效。

4、PTN通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)帶寬適應(yīng)性分析

通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力需考慮到節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)處理能力、接入端口總數(shù)及其容量、干線端口總數(shù)及其容量、節(jié)點(diǎn)總端口數(shù)（接入+干線）等多方面的因素；所有的業(yè)務(wù)在相應(yīng)業(yè)務(wù)端口被收集，通過骨干節(jié)點(diǎn)端口提供給骨干網(wǎng)，且承載能力需完全滿足業(yè)務(wù)量的需求。

以樂天溪、蓮沱、石牌和鳳凰嶺等4個(gè)在原來MSTP網(wǎng)絡(luò)中采用交換機(jī)、而本次采用了新建PTN設(shè)備進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸?shù)闹匾军c(diǎn)為例，這4個(gè)站點(diǎn)建有重要的VTS基站和CCTV站點(diǎn)，需要回傳大量船舶交通管理數(shù)據(jù)和視頻信息；原有通信網(wǎng)絡(luò)是采用L2SW網(wǎng)絡(luò)處理后，再通過MSTP，匯聚到壩河口。在PTN網(wǎng)絡(luò)中的路由方式則是蓮沱經(jīng)樂天溪連接到壩河口、鳳凰嶺經(jīng)仙人橋連接到壩河口的PTN環(huán)形網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)接入方式。

經(jīng)實(shí)際統(tǒng)計(jì)測算，以上4個(gè)新增站點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入容量分別為：樂天溪310M、蓮沱318M、石牌310M、鳳凰嶺326M；4個(gè)新增站點(diǎn)的新增視頻業(yè)務(wù)量達(dá)到358M。考慮到原有8個(gè)MSTP站點(diǎn)的4.68G業(yè)務(wù)接入量，按照通信網(wǎng)絡(luò)接入線側(cè)鏈路利用率一般約為70% ～80%、骨干鏈路利用率一般約為80%～90%的利用率來考慮；可大致得出新建PTN通信網(wǎng)絡(luò)鏈路上的最大業(yè)務(wù)將近6.3 G，最小約為4.5 G。本次新上的PTN 10G環(huán)網(wǎng)絡(luò)完全能夠滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)的帶寬需求，以及未來相當(dāng)一段時(shí)間的業(yè)務(wù)增長需求。由此可見新建PTN網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全性、可靠性、通信線路利用率都得到大大提高。

5、PTN通信網(wǎng)絡(luò)的可拓展性

建成后的PTN傳送網(wǎng)可為三峽通航管理通信網(wǎng)絡(luò)提供全方位的業(yè)務(wù)承載，在滿足當(dāng)前帶寬的需求的同時(shí)，還兼顧了未來擴(kuò)容升級的需要，主要體現(xiàn)在鏈路容量的擴(kuò)容，和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓展方面。在網(wǎng)絡(luò)鏈路容量的擴(kuò)容方面，可通過在設(shè)備空余的槽位中增加板卡來網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的擴(kuò)容，由現(xiàn)在使用的40G左右擴(kuò)大到240G甚至更大，并且板卡擴(kuò)容對原有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不會(huì)造成任何影響；未來隨著三峽通航管理通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展，還可通過增加40GE板卡，使主干網(wǎng)絡(luò)平滑升級到40G環(huán)網(wǎng)，以滿足更多業(yè)務(wù)量的需求。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)容方面，還可實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的外圍擴(kuò)展和內(nèi)部擴(kuò)容。根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，本PTN環(huán)網(wǎng)上的任一節(jié)點(diǎn)都可外增加一條鏈型或環(huán)形延伸節(jié)點(diǎn)，在形成物理連接后開通新增節(jié)點(diǎn)與原有網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的外圍擴(kuò)展，現(xiàn)有PTN環(huán)網(wǎng)的業(yè)務(wù)不受任何影響。同時(shí)，通過智能網(wǎng)管的配置功能，也可以在現(xiàn)有PTN環(huán)網(wǎng)的任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間新增節(jié)點(diǎn)（即破環(huán)加點(diǎn)），形成新的物理連接，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部擴(kuò)容。

展望

未來隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步豐富，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的愈加復(fù)雜，三峽通航管理通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)承載網(wǎng)還可采取PTN的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)—POTN，來實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載。業(yè)界的普遍觀點(diǎn)認(rèn)為從PTN演進(jìn)至POTN將是主流方向，本次在網(wǎng)運(yùn)行的PTN設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)已為未來向POTN升級做好了準(zhǔn)備，可以最大限度地保護(hù)現(xiàn)網(wǎng)資源，節(jié)省投資，更好地解決三峽通航管理通信網(wǎng)絡(luò)未來業(yè)務(wù)高速增長的承載需求。

（作者單位：武漢日電光通信工業(yè)有限公司）