铁路OTN光传输网络规划的保护策略研究

铁路OTN光传输网络规划的保护策略研究

祖丽鹏何苗

中国铁路呼和浩特局集团公司内蒙古包头市014040

摘要：近几年,我国电信运营商虽已采用光传送网(OTN)和分组传送网（PTN）来传递高精度1588v2时间基准信号，但仅局限于在省干传输网承载，利用全国骨干网长距离传递高精度的时间基准还处于实验阶段，没有全面实施。基于铁路通信的实际情况，主要利用客运专线资源，采用OTN等技术，重点发展网格拓扑结构，全面提升骨干光传送网的生存能力和服务能力。

关键词：铁路通信；光传输；规划

随着铁路运输网的不断扩大，列车运行速度和行车控制自动化程度的日益提高，铁路行车组织、运营管理和客货营销等对于通信的容量、带宽、质量的要求越来越高。而且世界性的通信信息技术和光网络技术的迅速发展，给铁路通信网络的技术模式、整体架构、组网形态、业务能力等带来了很大的影响。国家主管部门要求在铁路沿线实现通信基础设施共建共享，使铁路通信面临着新的发展机遇和挑战。在这样的条件下，如何根据铁路的实际情况来科学规划光网络拓扑结构，使之能够更充分地发挥效能，是极为重要的课题。

一、铁路光通信网的特点

1、以DWDM和SDH系统来构建，由京沪穗环、东南环、西南环、西北环和东北环等五大环构成骨干光传送网。

2、骨干光缆几乎全部是沿着铁路线敷设，光缆径路相对安全，光缆长度与电信运营商长途光缆长度大体相当，但早期建设的光缆纤芯偏低。

3、铁路骨干光通信网的传送能力很强，铁路本身需要的通信流量相对不高。

4．由于铁路运输的特殊性，对于通信网的安全性提出更高的要求。

二、铁路光通信网改进的问题

1、铁路光通信系统通常是按照一条条铁路线来建设，缺乏从网络整体上、从系统综合应用上来进行研究和规划，一定程度上导致系统众多、网络结构重叠、管理复杂等问题。

2、过多地强调某铁路线、某建设项目或每个分系统的安全性、专用性和备用度，缺乏从更大范围的总体经济性、可用性及可靠性进行综合规划和系统设计，导致一定程度的重复保护、过度保护、无效保护和无保护等并存的现象，而且投资较大、资源利用率低和运行成本高。

3、目前在网运用的主要骨干传输设备，使用时间已经普遍超过其设备折旧年限，部分设备难以得到厂家的升级支持，部分设备质量指标下降，需要考虑系统更新改造问题。

4、既有DWDM系统的点对点方式和智能性不高，网络安全性和自愈性需要提升;按照公网设计的系统用于专网时，存在体系结构不很匹配、节点数量过多、传输能力过大等问题。

三、铁路光通信网络演进的原则

1、铁路对于通信质量和业务安全的要求较高。铁路通信的特点之一是对于通信质量和业务安全的要求较高，甚至高于“电信级”的标准。保证通信网络的畅通无阻是首要的，也是最基本要求，特别是对于涉及铁路行车控制的通信安全性要求更高。由于铁路线遍布全国，通信网络总体框架很大，而网络流量相对较小。这“一高、一大、一小”，是我们在规划未来网络、选择适用技术时，必须认真考量的基本特征。此外，业务流量和业务结构的差别、网络架构特征等，均与公众电信网有很大差异，也是必须引起重视的，特别是对于铁路安全生产密切相关的部分业务，有可能继续沿用独立专网方式，可以逐步过渡、逐步演进。

2、简化网络结构，注重经济实用。目前，铁路通信正致力于向综合、多业务方向发展。以宽带业务为代表的IP数据业务快速增长，分组化业务流量已经或即将成为铁路通信网络承载的业务流量主体。但是，新兴数据业务的迅猛发展也占用和消耗了大量传送网络资源，传统的铁路通信传输网和区段接入网，在新的分组业务面前显得越来越不适应，有关部门只好通过建设新的IP数据专用网络，来被动地满足业务增长的需要。因此，导致铁路通信网络结构复杂、功能重叠、投资较大等问题普遍存在。为了彻底解决此类问题，传输网有可能向高效承载的分组传送网(PTN)演进。目前铁路通信承载网和业务网的架构将伴随基础分组传送网的采用，加速向下一代网络(NGN)演进，将在统一的承载平台上，实施集中的业务管理，实现下一代网络“承载和控制分离、控制和业务分离”的原则，以便于能更好地满足铁路各系统的语音、数据和多媒体通信。

四、铁路骨干光传送网拓扑结构

在分析研究的基础上，规划铁路骨干光传送网拓扑结构，目前可以考虑基本方案。

1、五大环方式。在继承铁通原有的光传送网的基础上，继续保持采用DWDM+SDH(MSTP)技术架构，继续运用并发展铁路骨干光传送网络。由骨干光传送网为铁路信息化应用系统提供铁道部、铁路局、大站三级的物理层和数据链路层的服务，为铁路通信提供骨干传送服务。

目前，主要采用40×10Gb/s或2.5Gb/sDWDM平台，形成了东北环、西南环、京沪穗环、东南环和西北环等五大基础波分复用系统，同时基于波分系统构建了大量的SDH环或链。这些基础骨干光传送网，为全国铁路通信提供了充足的基础条件。

2、发展OTN网格系统

针对铁路通信的特点，考虑到既有系统存在的问题，有必要发展网格网拓扑结构，该平台是基于分组技术的网络，能够提供包括监控业务在内的所有语音、数据和多媒体铁路通信业务。全路骨干网可采用OTN，铁路局内采用OTN/PTN和宽带无线接入系统。

传送网是网络业务开展的基础，应具备快速灵活调度和对业务网络具有良好适应能力，对业务快速部署和降低网络运营成本方面起到关键作用。一个有效的通信网模型，应当是业务网和传送网分离，网络各层各司其职。对于位于上层的业务网，应关注具体的业务管理和业务层面的QoS实现，应当具备对于某个具体应用和用户的深度感知能力，通过深入的分组监测，实现细致的业务流量管理。而对于位于下层的传送网，应关注高效的带宽管理，具有有限的业务感知能力，保证对上层业务的透明性，实现快速的保护和恢复机制，提供强大的OAM。

为了满足高速组网应用的需求，光网络层的自动化和智能化不仅实用，而且对实现新的高质量的宽带业务是非常必要的。目前组网方面的2项技术进展使对光网络带宽的动态指配成为可能。首先，可重构型的光联网节点如光交叉连接器和光分插复用器的开发成功，使得由网络提供动态指配带宽成为现实，这样可在光网络节点设备的控制通路中使用数据网络控制协议，如多协议标签交换、开放式最短路径优先来决定路由。另外，在IP路由器中强化了流量工程和基于约束条件的路由技术，允许设备动态决定何时、何处增加、减少带宽。这2种技术为传统的光网络引入了智能控制和管理信令，使得光网络具有了智能性和自动性，为发展按需分配带宽和买卖带宽的新型商业模式提供了条件。因此，采用公共的信息承载和交换平台(OTN、PTN框架)，同时需要引入智能光网络。引入智能光网络的好处:简化网络结构和节点结构，实现网络资源动态分配，优化资源分配，降低建网成本，缩短业务层扩容时间;简化运行管理难度，实现规划、业务指配和维护的自动化，降低运维成本，避免或减少资源闲置;实现快速业务的恢复和拓展，便于引入新的业务类型(OVPN等)，提供不同服务质量级别的区分业务。

铁路传输网随着业务发展而不断向前演进，稳定可靠是铁路通信网络的第一要求，各种保护方式的配合使用，旨在最大化提高铁路通信网的可靠性，是铁路通信调度、专用电话、视频网络等各类生产与办公业务的保障。

参考文献：

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