PTN技術在鐵路通信中的應用分析

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，在滿足物質生活的同時，人們對自己的生活質量有了更高的追求，希望自己的出行的時候可以享受高質量服務，在旅途中可以依舊保持通信，傳統的多業務傳送平臺無法滿足新時代鐵路數據業務對安全性可靠性的要求，PTN技術的出現將這項業務成功實現，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技術概況分析

人們對信息通信質量要求的提高，促進了我國通信技術的快速發展，早期的PDH技術發展到SDH，再通過IP數據的應用與傳輸，產生了MSTP技術，隨著數據的增加也業務量的加大，通信技術已經無法與通信要求相符，所以PTN技術得以發展。PTN技術主要是以分組作為傳送的單位，承載以太網業務，能將多種業務兼容其中，融合入了MSTP技術的優勢，具有大容量、分組化的特點，PTN技術擁有廣闊的發展空間和應用空間，有利于促進我國鐵路通信網的建設和通信事業的發展[1]。

2.PTN與MSTP、路由器的兼容性研究

PTN技術是分組技術和SDH技術經過結合后的產物，PTN技術最大的特點就是分組的交換核心，實現了內核與接口的IP化發展，比起MSTP技術和路由器更加完善。

2.1 PTN與MSTP相比較

二十世紀末期，隨著IP業務的發展，在SDH技術發展基礎上的MSTP技術有了提高，解決了IP業務的承載問題，通過PTN技術與MSTP的比較得知，在統計復用方面，MSTP技術屬于剛性管道，無法統計復用，而PTN技術是典型的彈性管道，可以實現統計復用，帶寬規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技術的核心層只有10G，匯聚層有10G和25G，接入層有622與155M組網，而PTN技術不同，核心層分別有10G、40G和100G，匯聚層有10GE，接入層是GE組網；保護方面，MSTP技術有復用段保護、通道保護以及SNCP保護，而PTN技術的保護不僅有SNCO保護，還有雙規保護、線性保護以及LMSP保護；對于同步技術和網絡規劃的比較，可以得知MSTP技術能夠實現時鐘同步，需要依據時隙通道進行規劃，強調的是端到端硬管道帶寬保證，而PTN技術不僅能實現時鐘同步，還能實現時間同步，可以根據業務模型規劃進行帶寬的收斂，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；在網絡組網方面，SMTP技術支持環形和鏈形的組網模式，使用的是光口直接組網，組網的時候需要考慮到低階容量問題，而PTN技術不僅可以支持環形和鏈形的組網，還能夠支持MESH靈活組網，組網的時候需要配置鏈路的IP地址和VLAN，組網的時候需要結合設備的PWLSP數量。

MSTP技術以環座位單位進行網絡擴容，開環加點時需要重新對保護系統進行配置，而PTN技術可以以鏈作為單位實現網絡擴容，擴容的時候需要改變配置。經過分析可知，MSTP技術使用的剛性管道承載的業務首先，無法進行統計復用功能，和PTN技術相比，存在一定的劣勢[2]。

2.2 PTN與IP路由器相比較

PTN技術和IP路由器一樣，都是以分組化技術組為基礎的IP業務，其中IP路由器主要使用的是數通理念，而PTN技術使用的是傳輸思路。在協議基礎和業務特性方面，路由器使用的是傳統的IP MPLS技術，能夠支持第一層、第二層和第三層業務，而PTN技術需要用MPLS-TP作為協議，能夠支持第一層和第二層業務，使用率靜態的L3 VRLT以后能夠支持第三層業務；對于信息技術復雜度與成熟度來說，路由器需要實現大量的路由協議，這對設備的技術要求也比較高，PTN技術顯得更加簡單方便，不需要實現復雜的路由協議，靜態配置就能滿足技術的需求；OAM特性與同步技術方面，路由器的OAM功能十分簡單，PTN技術可以對數據業務進行有層次的監控和管理，強大的OAM為PTN技術提供了更加快捷的網絡故障定位，定位后能夠在最短時間內對故障排除，PTN技術的可維護性比較強；對于網絡的可靠性和安全性而言，路由器只可以提供簡單的保護，在當前大網絡的情況下，路由器沒有辦法保障業務的電信級傳送，PTN技術不同，它能夠提供更加完善的保護模式，無論是線性保護還是環網保護，具備50ms的電信級保護倒換能力；對于當先現有的網絡兼容性，路由器適合在路由器架構基礎上的IP網絡，PTN技術屬于鐵路網絡部分的基本傳輸架構，相比之下，PTN技術更加具有兼容性。

3.PTN技術在鐵路通信中的應用分析

越來越多的通信運營商開始使用PTN技術的設備，但是在鐵路通信系統中應用的PTN技術設備卻較少，只有部分試點在使用中。

3.1 PTN組網

對于PTN組網，和MSTP組網比較相似，在PTN組網中有核心匯聚層和接入層，PTN組網的優勢如下：（1）PTN技術組網的帶寬比較高，速率可以達到萬兆，這相當于其他設備10G的容量，PTN技術組網有著更加廣闊的擴容空間；（2）PTN技術組網能夠承載更多更靈活的業務，有利于減少鐵路通信投資，如果鐵路建設中一個車站設置一套PTN技術設備，就無需在設置傳輸設備、接入網設備以及數據設備，所有的電路、音頻以及數據業務都能通過PTN技術設備實現，與傳統的設備投資相比，PTN技術設備知識傳統設備的60%投資；（3）PTN技術組網能夠和互聯網實現互通，與傳輸網和數據網進行數據的對接功能，所有資源共享，業務互通，業務調度起來更加靈活，節省工作人員的時間；（4）PTN技術組網在管理的時候顯得更加方便，在PTN技術網管中心只需要設置一套PTN技術網管，而傳統的管理方式中，使用的是傳輸網管、接入網管以及數據網管，相比之下，PTN技術網絡更加靈活便利。（5）PTN技術能夠承載更多的業務，這些業務在承載的時候顯得更加安全，傳統的業務傳輸設備帶寬不夠高，PTN技術設備可以接入GE和FE接口，比起傳統的傳輸設備能夠有幾倍的數量，這種新的設備更加能滿足鐵路通信發展的要求[3]。

3.2 實際應用情況

PTN技術在IP業務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計，以分組業務為核心并支持多業務提供，具有更低的總體使用成本，與傳統的傳輸方式相比更加具有現代化科技優勢，無論是可用性還是可靠性，更加適合應用在現代化鐵路通信建設中，高效高質量的帶寬管理和流量工程，可以實現網管的擴展和安全性能，現如今該技術的發展和進步使鐵路通信行業網絡發展的必然趨勢，中國移動為滿足集團客戶業務的IP化，提高了芯片成熟度，推動了PTN技術的發展。

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絡的傳輸，但是該線路中還沒有實現PTN技術的全覆蓋，所以，需要在通信站中完善數據網與傳輸網之間的互相連接，幫助站內業務的傳輸，所以整個車站線路中使用的是PTN技術設備進行環形的組網。對于PTN技術組網的配置，該車站選擇的是2芯萬兆光線環網，對通道進行有效的保護，站內已經有了STM-64和路由器設備，將中心網管放在站內，整條線路都能對PTN技術設備進行有效的配置和更改。

該車站的語音業務中，應用PTN技術在車站的電話語音業務中，可以通過PTN技術匯聚到該站的連接語言網絡，再通過指令與程控交換機進行互聯，實現車站的電話語音業務。2M業務可以通過PTN技術在車站與車站之間進行配置落地，實現透明的業務信息傳輸，幫助調度所的電路經過PTN技術連通到站內，通過傳輸設備完成了互聯和通道的配置。PTN技術適應了以IP分組業務為主的傳送網絡，如果分組化的業務所占比例越高，那么PTN技術下數據傳輸的效率也會越來越高，對于鐵路通信運營的成本要求也會降低，在PTN技術應用中有著二層傳送網絡，業務的顆粒越小越復雜，業務傳輸的效率就會越高，鐵路通信建設的成本也就越低。

繼獨家中標哈爾濱地鐵1號線安防通信系統后，近日，中興通訊宣布中標大連市金普城際鐵路工程專用通信系統總承包項目，中興通訊將為大連市軌道交通提供通信系統。據了解，中興通訊專注于軌道交通行業智能化，提供涵蓋信息、信號、通信的智慧軌道綜合解決方案。中興通訊不斷技術創新，先后將INMS、MSTP、PTN、NGN、LTE等領先的技術應用于軌道交通行業，力求將相近的通信技術應用到現代化通路通信建設中。

4.總結

總而言之，當前是信息化科技時代，在城市化發展的近日，鐵路通信建設正在朝著更加先進的方向發展，使用PTN技術應用在鐵路通信網絡中，可以改造現有的網絡通道，不需要增加額外的設備，節約大量的建設資金，隨著技術發展和業務需求的提高，PTN技術在廣泛應用的同時，也會使鐵路通信變得更加快捷和安全。