PTN技術在鐵路通信中的應用

張博洋

摘要：隨著鐵路和大數據信息的快速發展，我國鐵路通信網對光通信和信息技術的發展提出更高的要求。為了適應新形勢的發展，鐵路通信傳送網必須朝IP化、寬帶化、綜合化和智能化的方向發展。將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。基于此，本文主要就PTN技術在鐵路通信中的應用展開了討論。

關鍵詞：PTN技術；鐵路通信；應用

1、PTN技術概述

伴隨著鐵路通信業務需求量的不斷增加，其對于數據帶寬的要求也隨之提升，傳統的SDH通信技術已經無法跟上時代的發展步伐，嚴重制約了鐵路通信業務的進一步發展。于是PTN技術應時代要求而生，其傳送單位主要基于分組基礎上，主要業務為承載電信級以太網業務，對TDM、ATM以及IP等各種業務能夠進行有效兼容。同時有效的繼承的MSTP運用維護理念，將MSTP和MPLS的雙重優點進行有效融合。可以說，PTN技術日將成為了下一代網絡分組業務中重點承載技術。PTN技術之所以日將受到人們的青睞，主要原因在于其具備諸多優勢：（1）PTN技術將SDH和MSTP技術的全部優勢進行了有效繼承，屬于大帶寬技術。其單端口就可以實現100GE和400GE。相比較于MSTP的10G大帶寬，其帶寬提升幅度顯而易見。（2）PTN分組交換的統計復用技術以及層次化的QOS計算，真正做到了分組軟硬管道，能夠提升數據業務承載統計復用的效率，同時能夠實現關鍵價值業務的剛性承載體驗。（3）PTN的保護功能達到了50ms，切實提升了通信系統的安全可靠性。（4）PTN技術運用了MPLS-TP，屬于面向連接的組網技術。這種采取端到端的組網方式，能夠有效解決連接問題，也能夠實現其他更為復雜的傳輸業務。（5）PTN能夠支撐時鐘同步解決方案，能夠更好的促進鐵路行業GSM-R朝向LTE演進。同時還能夠以時延較低的優勢進行以太網業務的傳輸。

2、PTN與MSTP、路由器兼容性研究

PTN是SDH技術和分組技術的完美結合，基于分組的交換核心是PTN技術最本質的特點，真正實現了內核IP化、接口IP化；是承載電信級以太網業務為主，兼容TDM等業務的綜合傳送技術。（1）PTN與MSTP比較。二十世紀末，在IP業務的驅動下，基于SDH的MSTP技術得到長足發展，最初是為了解決傳送網對IP業務的承載問題，遺憾的是其改進不徹底。由于采用剛性管道承載分組業務，匯聚比受限，缺乏統計復用功能導致承載分組業務的承載效率不高。（2）PTN與IP路由器比較。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IPMPLS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L3VRLT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；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

3.1PTN組網

PTN組網與MSTP系統組網相似，支持環形、鏈形等各種組網。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。

3.2實際運用情況

應用PTN技術到某鐵路線路中，此線路共有10個車站，需要建立站與站間的語音、網絡等通信業務的傳輸。由于未實現全局性的PTN覆蓋，需在通信站完成與既有傳輸網、數據網、交換網的互聯，為全線提供各類業務通道與接入既有網絡。全線采用PTN設備進行環形組網，每個站的業務需求大致相同，站與站間采用光纖相連。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。

3.2.1業務實現

整個組網采用萬兆光纖連接形成環網，語音業務、2M業務和以太網業務都承載到PTN光纖環網上，通過配置時隙進行各業務的區分。（1）語音業務。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。（2）2M業務。站間2M業務直接通過PTN在相關車站之間通過配置落地，實現透明2M傳輸，接至其他處所（如調度所、既有站段等）的2M電路經PTN連通到A站，在A站通過傳輸光口與傳輸設備STM-64完成互連，完成通道的配置傳送。（3）數據網業務。數據業務經PTN傳輸按業務類型匯聚至A站，在A站按業務類別分別匯聚至相關的GE或FE業務接口，通過GE或FE業務接口實現數據網承載業務的延伸。

3.2.2應用PTN技術的優勢

（1）隧道化的承載理念，實現多業務可靠傳送。在PTN技術中，其所有的業務承載均由分組化的隧道來予以實現。該技術基于“隧道+仿真”理念，能夠實現網絡不斷演變過程中的多業務傳送需求，并完成各項業務的有效配置和網絡的運行維護。（2）與既有網絡互聯互通便利。可與既有傳輸網、交換網、數據網等進行對接，實現業務互通，方便業務調度。（3）類SDH的網絡管理，降低維護成本。SDH傳送網絡所具有的集中式的管理和維護模式，能夠有效監控和運維大規模的網絡，且該技術已經相當成熟，且高效可靠。PTN技術完美的繼承了SDH網絡具備的運維經驗，基于集中式網絡管理和控制手段，同時輔以動態協議控制措施。加之PTN的網絡運維工具和手段也相當豐富，還可以有效降低網絡的運維難度。（4）面向連接的隧道技術保證業務傳送質量。鐵路通信系統需要服務于鐵路運輸指揮、調度管理、車輛追蹤等相關信息系統，因此要求質量更高的業務傳送水平。在PTN技術中，其所有業務的建立和拆除都需要借助于隧道的建立和拆除。且通過集中式的管理和控制平面來實現，完全的面向連接。轉發節點的時候，僅需要依據預先規定好的規定動作，無需每一跳的查表和尋址動作，降低了意外錯誤和丟包現象的發生幾率。并降低了整個傳送路徑上的實驗，有效防范了數據包錯序而帶來的抖動現象，最終確保了業務的傳送質量。

4、結束語

總的來說，在網絡組成上，PTN設備可提供更多的寬帶和窄帶接口，在鐵路現有業務的基礎上，可為班組管理信息化改造提供足夠的通道，不需增加額外設備，節省資金；萬兆環網、千兆鏈接和百兆直達桌面的高帶寬也能滿足班組管理信息化改造的需求。在通信技術發展中，PTN技術和設備必將成為光纖通信技術的發展趨勢，鐵路通信系統也將隨著技術的發展和業務的需求，逐步應用PTN技術和設備。隨著PTN技術的廣泛應用，鐵路通信將變得更加方便、快捷。

參考文獻：

[1]PTN技術發展趨勢和組網應用[J].李潔.通訊世界.2017（11）.

[2]PTN技術在傳輸網中的應用研究[J].王志陽，李德新.無線互聯科技.2017（07）.

[3]PTN技術與通信傳輸網絡發展趨勢[J].張銳.通訊世界.2016（23）.

（作者單位：中國鐵路北京局集團有限公司北京通信段）