探讨PTN技术在铁路通信网中的应用武晓燕

探讨PTN技术在铁路通信网中的应用武晓燕

武晓燕

中铁第五勘察设计院集团有限公司北京市102600

摘要：随着铁路业务IP化程度的不断提高，目前通信系统广泛采用的基于SDH的MSTP传输体制越来越不适应新的业务需求，通过对PTN技术的介绍，并结合铁路的业务特点，对PTN技术在铁路通信网中的应用进行了分析研究，以供参考。

关键词：铁路；通信系统；传输网；PTN

引言

铁路通信网是一项专门为铁路的生活服务、运输生产、经营管理等系统建立的一套通信网络。通信在铁路中占有十分重要的位置，通信相当于铁路的中枢神经系统，掌管着铁路的一切，铁路的通信网要对列车进行安全、可靠、快速、精确地测量，铁路的通信网还要满足列车的运输生产、运行以及公务联络的要求。列车的运输生产一线服务是通过铁路专用的通信来完成的，所以在铁路的运输过程当中一定要运用先进的通信手段时刻和列车保持良好的通信。

一、PTN简介

1、PTN的概念

PTN（分组传送网，PacketTransportNetwork）是指这样一种光传送网络架构和具体技术：在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。

PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力，提供了更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道；具备丰富的保护方式，遇到网络故障时能够实现基于50ms的电信级业务保护倒换，实现传输级别的业务保护和恢复；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制（OAM），具有点对点连接的完美OAM体系，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力；完成了与IP/MPLS多种方式的互连互通，无缝承载核心IP业务；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QOS的区分和保证，灵活提供SLA等优点。

另外，它可利用各种底层传输通道（如SDH/Ethernet/OTN）。总之，它具有完善的OAM机制，精确的故障定位和严格的业务隔离功能，最大限度地管理和利用光纤资源，保证了业务安全性，在结合GMPLS后，可实现资源的自动配置及网状网的高生存性。

2、PTN的特征

适合分组业务的传送，分组传送网络是基于连接的，分组核心的，具有电信级OAM＆PS以及更低的TCO的网络设备（如图1所示）。

图1PTN特征

第一，T-MPLS的转发方式采用MPLS的一个子集。T-MPLS的数据平面保留了MPLS的必要特征，以便实现与MPLS的互联互通。

第二，传送网的生存性。T-MPLS支持传送网所具有的保护恢复机制，包括1+1、1：1、环网保护和共享网状网恢复等。MPLS的FRR机制由于要使用LSP聚合功能而没有被采纳。

第三，传送网的OAM机制。T-MPLS参考Y.1711定义的MPLSOAM机制，延用在其他传送网中广泛使用的OAM概念和机制，如连通性校验、告警抑制和远端缺陷指示等。

第四，T-MPLS控制平面。初期T-MPLS将使用管理平面进行配置，与现有的SDH网络配置方式相同。目前ITU-T已经计划采用ASON/GMPLS作为T-MPLS的控制平面，下一步将开始具体的标准化工作。

第五，不使用保留标签。任何特定标签的分配都由IETF负责，遵循MPLS相关标准，从而确保与MPLS的互通性。

3、PTN和MSTP比较

第一，引入PTN的必要性。业务IP化，网络设备以太网接口越来越普及；业务量增加，统计复用提高带宽效率。第二，两者的定位不同。MSTP以TDM业务为主、分组业务为辅；PTN在分组业务占主导时，优势显著。

4、PTN总结

第一，从技术发展角度而言，分组化是主流趋势，这也是未来的一大发展方向。

第二，PTN作为分组化技术，在国内得到了大量的应用，标准相对成熟，支持厂家较多，产业链比较成熟。

二、PTN在铁路通信网的应用

目前，各省的铁路传输系统划分为两个层次的通信网络：干线传输网和综合业务接入网。

1、干线传输网络

干线传输网主要完成从片区/管理处/路段各通信分中心到省通信中心的传输，一般是各省根据路网的分布情况进行统一规划，传输技术主要为SDH以及基于SDH的MSTP、ASON、RPR等；PTN继承了MSTP的保护性能，点对点连接通道的保护切换可以在50ms内完成，可以实现传输级别的业务保护和恢复；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制，具有点对点连接的完整OAM，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力；完成了与IP/MPLS多种方式的互联互通，无缝承载核心IP业务；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QoS的区分和保证，具有灵活提供SLA等优点。

2、铁路通信业务类别

铁路通信网提供的业务主要包括：铁路电信业务和承载业务二大类。

铁路电信业务包括：自动电话、调度通信、移动通信、会议电视（电话）和视频监控等，这些业务分别由分立设置的业务网络提供。

承载业务主要为以下系统提供信息传送服务：办公自动化、各种铁路管理信息系统、客服系统（票务+旅服）、信号系统、防灾系统、牵引变电及接触网控制系统、车辆信息系统等。

就承载类业务而言，各种控制、信息系统组网均已IP化，所需传送通道由以前的模拟、64kb/s、2Mb/s等TDM通道全部演进为以太网通道及接口。在这些承载类业务中，对QoS及安全性要求低的业务，如OA、旅服等，一般经由铁路公共IP网承载，对QoS及安全性要求高的业务，如各类控制系统、涉及资金的票务系统、财务系统和公安信息系统等，则由光传送网提供物理上独立的专用通道。

就铁路电信业务而言，目前自动电话、调度通信、移动通信仍保留TDM方式的E1通道组网，会议电视早已从H.320方式向H.323方式转变，高速铁路/客运专线大量应用的综合视频监控系统更是一开始就直接采用IP技术组网。随着技术发展和标准、产品的逐渐成熟，自动电话正在经历从SPC向软交换（Softswitch）的技术演进，GSM-R移动通信系统正在经历着从TDM方式的MSC，向软交换的MSCServer甚至更高级的IMS技术演进，铁路调度通信系统、应急通信系统也已出现基于IP的产品。

通信业务网及相关专业所需承载通道普遍IP化后，对铁路通信基础设施的光传送系统提出了巨大的挑战，基于SDH的MSTP（多业务传送平台）越来越不适应新业务的需求。虽然采用TDM技术的SDH传输系统通过改造形成了目前的MSTP，但其数据承载能力在巨大的数据通道需求面前，显得力不从心，因此，铁路光传送系统从MSTP向PTN演进是历史的必然。

结束语

铁路系统方案设计上要让所有需要承载业务的信息、控制系统原则上采用IP方式和以太网接口。在铁路通信业务网逐步采用PTN组建全路骨干网，即使采用PTN组建全路骨干网，也需要充分考虑2M电路的配置，满足现有传统业务的需求。

参考文献：

[1]赵建国，赵发义，杨一民.PTN在铁路通信网中的应用研究[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2014，51：63-66.

[2]吴宏达.OTN+PTN在铁路传输网中应用研究[D].北京交通大学，2015.

[3]张艳，许慧文.PTN技术在高速公路通信网中的应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2015，06：343-344.