無源光網絡在鐵路上的應用

徐建明

（中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司，上海 200436）

無源光網絡在鐵路上的應用

徐建明

（中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司，上海 200436）

為解決鐵路接入網的高帶寬、IP化、可管理及高可靠性要求，介紹采用GPON技術實現鐵路接入網組網的設計和實現方法。

接入網；無源光網絡；組網設計

隨著當前鐵路信息化業務快速發展，對通信承載網提出了高帶寬、IP化、可管理及高可靠性等多方面的要求。目前鐵路既有接入網仍然采用傳統的PCM技術，以解決語音及低速率窄帶業務為主，已經遠遠不能滿足綜合承載鐵路運輸管理信息的需求。

無源光網絡（Passive Optical Network，PON）技術憑借其低成本、組網靈活、安全可靠，便于管理的特點，在運營商及企業最后一公里接入網建設中得到廣泛的應用。

本文通過對無源光網絡技術的研究，結合鐵路應用場景，提出鐵路應用的組網建議。

1　無源光網絡技術介紹

無源光網絡技術是為了支持點到多點應用發展起來的光接入技術，定位在常說的“最后一公里”，是在運營商、電信局端和商業用戶或者家庭用戶之間的數據傳輸解決方案。

目前，主流應用的PON標準主要有兩個：一個由IEEE802.3ah工作組制定的以太網無源光網絡（Ethernet PON，EPON）標準；另一個是由ITU/ FSAN制定的吉比特無源光網絡（Gigabit PON，GPON）標準。由于GPON標準的高帶寬、產業鏈更完整，互通標準更完善，本文主要針對GPON技術進行論述。

2003年1月，ITU-T批準確立了GPON標準G.984.x（G.984.1、G.984.2和G.984.3）。GPON相對于EPON來說，更注重對多業務的支持能力（TDM，IP），上聯業務接口及下聯用戶接口更為豐富（GE，FE，STM-1，E1等）。GPON下行速率高達2.5 Gbit/s，上下行可靈活地采用非對稱速率。GPON標準的制定就是面向提供綜合業務接入，傳輸距離至少達20 km，具備完善的OAM功能以及可升級能力，特別是非常有效地支持原有格式的數據分組和TDM流。

GPON系統采用WDM技術，實現單纖雙向傳輸，下行波長是1 490 nm，上行采用1 310 nm波長，下行技術采用廣播技術，上行數據流采用TDMA技術。

GPON網絡由光線路終端（OLT）、光分配網絡（ODN）、光網絡單元（ONU）組成，其中ODN由光分路器和光纖線路等組成，通常采用點到多點的網絡結構。OLT放置于業務接入中心節點，為接入網提供網絡側與城域網之間的接口，通過多個GE/ FE接口上聯不同的業務網絡，ODN與各ONU連接。ODN由光纖和光分路器、光連接器等無源光器件組成，為OLT和ONU之間的物理連接提供光傳輸媒質。ONU放置于小區或樓內機房，為接入網提供用戶側的接口，提供語音、數據、視頻等多業務流與ODN的接入，通過GE光口經ODN上聯至OLT，受OLT集中控制。

2　鐵路接入網應用GPON技術組網討論

結合各路局接入網現有的實際情況，建設鐵路接入網需考慮原有在網設備和線纜，需考慮語音業務和數據業務共平臺等實際情況，因此，建議將鐵路接入網的建設分為以下幾種場景。

1）新建接入網——僅有傳統業務網絡，未進行數據網建設的路局，未進行NGN改造的路局。

2）擴建接入網——已采用交換設備進行部分數據網建設，需在接入網中實現數據業務和傳統語音業務共平臺，未進行NGN改造的路局。

3）改造接入網——已進行NGN改造，傳統語音業務可采用VOIP方式解決，需通過接入網改造有效提升通信網絡帶寬，實現大帶寬數據業務接入的路局。

2.1新建接入網

新建接入網，需考慮現有窄帶語音業務的接入，考慮新建網絡的帶寬需求，也需考慮現有窄帶語音業務向軟交換網絡的更新換代。由于語音等窄帶業務必須通過接入設備進行接入，而處理窄帶業務需要交換網來完成，因此如何與現有交換網實現無縫互聯也是接入網改造需要考慮的內容。

目前，部分路局已經實現NGN改造的，則直接接入NGN，全面實現VOIP；大部分鐵路局使用的交換網設備還是原來部署的PSTN交換設備，采用2 M中繼的方式進行話路交換。如果采用僅支持寬帶的接入網設備，則路局的交換網絡必須更換為軟交換設備，支持VoIP。但是基于目前整個路網的交換網絡現狀，進行軟交換的建設并不太符合現在的需求。所以在接入層要全IP化，為后續演進做準備，避免后續網絡的再次改建。對于沒有實現NGN改造的路局，可以在程控交換機與新建IP網絡之間增加PBX或者IP轉V5設備進行過渡，這樣網絡架構統一簡潔，易于管理，更重要的是后續語音NGN化后，接入網可以平滑演進，避免了重復投資。

對于上述路局，接入網采用GPON+IP PBX（Private Branch eXchange用戶級交換機）配套的方式進行接入網建設，采用GPON產品搭建基礎通信通道，窄帶業務在車間、班組內采用IAD終端收斂為IP業務，通過GPON系統透傳至IP PBX設備，采用該設備進行IP與2 M業務的協議轉換。IP PBX具備內部交換功能，鐵路局內部通話可在該設備進行交換，鐵路局內部使用短號互通，外部業務通過2 M中繼方式至PSTN交換設備。

組網模型如圖1所示。

2.2擴建接入網

擴建接入網的組網模型適用于已采用大量交換設備進行了數據網絡改造的鐵路局。此類接入網的建設，主要解決班組的辦公網、視頻會議等高帶寬需求，但各個車間、班組自動電話均為電纜引入，電纜老化嚴重，自動電話納入新建的接入網希望需求強烈。擴建接入網的同時改造自動電話系統，主要目的是用光纜代替電纜，而樓內配線可以保留使用，節省投資。此類接入網的擴建，在沒有進行NGN改造的前提下，解決自動電話仍需要在車間、班組內布放IAD終端將窄帶業務收斂為IP業務，通過IP PBX協議轉換設備接入原有PSTN。

組網模型如圖2所示。

2.3改造接入網

改造接入網的組網模型適用于未進行數據網絡建設，但具備軟交換平臺的鐵路局。此類接入網的建設，主要通過IP化的數據通道實現站段、車間和班組的信息化建設，實現語音、視頻和寬帶業務的共同接入。該組網采用GPON技術，建立IP化的數據通道，在車間、班組內直接布放GPON ONU設備，通過以太網口，進行語音和寬帶的接入。

組網模型如圖3所示。

3　結束語

應用GPON技術建設鐵路接入網，作為鐵路車站往下的車間、段所、班組等業務節點“最后一公里”接入的承載網絡，滿足為鐵路相關業務提供統一接入承載平臺，符合網絡高帶寬、IP化、可管理及高可靠性的發展需求。

[1]中華人民共和國工業和信息化部.YD/T 1949-2009 接入網技術要求 吉比特的無源光網絡（GPON） 第1部分：總體要求[S].北京：電子工業出版社，2011.

[2]中華人民共和國工業和信息化部.YD/T 2157-2010 接入網技術要求 吉比特的無源光網絡（GPON）系統互通性[S].北京：電子工業出版社，2011.

[3] YD/T 2274-2011 接入網技術要求 10Gbit/s以太網無源光網絡（10G-EPON）[S].

In order to meet requirements of the high bandwidth, IP, manageable and high reliability of railway access networks, this paper introduces the design and implementation of GPON (G bit passive optical network) technology to realizerailway access networking.

AN (Access Network); PON (Passive Optical Network); networking design

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.03.011

2016-05-19）