PTN技术在铁路通信中的应用

张博洋

摘要：随着铁路和大数据信息的快速发展，我国铁路通信网对光通信和信息技术的发展提出更高的要求。为了适应新形势的发展，铁路通信传送网必须朝IP化、宽带化、综合化和智能化的方向发展。将PTN技术应用在铁路通信网络中，可以改造现有的网络通道，不需要增加额外的设备，节约大量的建设资金，随着技术发展和业务需求的提高，PTN技术在广泛应用的同时，也会使铁路通信变得更加快捷和安全。基于此，本文主要就PTN技术在铁路通信中的应用展开了讨论。

关键词：PTN技术；铁路通信；应用

1、PTN技术概述

伴随着铁路通信业务需求量的不断增加，其对于数据带宽的要求也随之提升，传统的SDH通信技术已经无法跟上时代的发展步伐，严重制约了铁路通信业务的进一步发展。于是PTN技术应时代要求而生，其传送单位主要基于分组基础上，主要业务为承载电信级以太网业务，对TDM、ATM以及IP等各种业务能够进行有效兼容。同时有效的继承的MSTP运用维护理念，将MSTP和MPLS的双重优点进行有效融合。可以说，PTN技术日将成为了下一代网络分组业务中重点承载技术。PTN技术之所以日将受到人们的青睐，主要原因在于其具备诸多优势：（1）PTN技术将SDH和MSTP技术的全部优势进行了有效继承，属于大带宽技术。其单端口就可以实现100GE和400GE。相比较于MSTP的10G大带宽，其带宽提升幅度显而易见。（2）PTN分组交换的统计复用技术以及层次化的QOS计算，真正做到了分组软硬管道，能够提升数据业务承载统计复用的效率，同时能够实现关键价值业务的刚性承载体验。（3）PTN的保护功能达到了50ms，切实提升了通信系统的安全可靠性。（4）PTN技术运用了MPLS-TP，属于面向连接的组网技术。这种采取端到端的组网方式，能够有效解决连接问题，也能够实现其他更为复杂的传输业务。（5）PTN能够支撑时钟同步解决方案，能够更好的促进铁路行业GSM-R朝向LTE演进。同时还能够以时延较低的优势进行以太网业务的传输。

2、PTN与MSTP、路由器兼容性研究

PTN是SDH技术和分组技术的完美结合，基于分组的交换核心是PTN技术最本质的特点，真正实现了内核IP化、接口IP化；是承载电信级以太网业务为主，兼容TDM等业务的综合传送技术。（1）PTN与MSTP比较。二十世纪末，在IP业务的驱动下，基于SDH的MSTP技术得到长足发展，最初是为了解决传送网对IP业务的承载问题，遗憾的是其改进不彻底。由于采用刚性管道承载分组业务，汇聚比受限，缺乏统计复用功能导致承载分组业务的承载效率不高。（2）PTN与IP路由器比较。PTN技术和IP路由器一样，都是以分组化技术组为基础的IP业务，其中IP路由器主要使用的是数通理念，而PTN技术使用的是传输思路。在协议基础和业务特性方面，路由器使用的是传统的IPMPLS技术，能够支持第一层、第二层和第三层业务，而PTN技术需要用MPLS-TP作为协议，能够支持第一层和第二层业务，使用率静态的L3VRLT以后能够支持第三层业务；对于信息技术复杂度与成熟度来说，路由器需要实现大量的路由协议，这对设备的技术要求也比较高，PTN技术显得更加简单方便，不需要实现复杂的路由协议，静态配置就能满足技术的需求；对于当先现有的网络兼容性，路由器适合在路由器架构基础上的IP网络，PTN技术属于铁路网络部分的基本传输架构，相比之下，PTN技术更加具有兼容性。

3、PTN技术在铁路通信中的应用

3.1PTN组网

PTN组网与MSTP系统组网相似，支持环形、链形等各种组网。PTN组网的优势如下：（1）PTN技术组网的带宽比较高，速率可以达到万兆，这相当于其他设备10G的容量，PTN技术组网有着更加广阔的扩容空间；（2）PTN技术组网能够承载更多更灵活的业务，有利于减少铁路通信投资，如果铁路建设中一个车站设置一套PTN技术设备，就无需在设置传输设备、接入网设备以及数据设备，所有的电路、音频以及数据业务都能通过PTN技术设备实现，与传统的设备投资相比，PTN技术设备知识传统设备的60%投资；（3）PTN技术组网能够和互联网实现互通，与传输网和数据网进行数据的对接功能，所有資源共享，业务互通，业务调度起来更加灵活，节省工作人员的时间；（4）PTN技术组网在管理的时候显得更加方便，在PTN技术网管中心只需要设置一套PTN技术网管，而传统的管理方式中，使用的是传输网管、接入网管以及数据网管，相比之下，PTN技术网络更加灵活便利。（5）PTN技术能够承载更多的业务，这些业务在承载的时候显得更加安全，传统的业务传输设备带宽不够高，PTN技术设备可以接入GE和FE接口，比起传统的传输设备能够有几倍的数量，这种新的设备更加能满足铁路通信发展的要求。

3.2实际运用情况

应用PTN技术到某铁路线路中，此线路共有10个车站，需要建立站与站间的语音、网络等通信业务的传输。由于未实现全局性的PTN覆盖，需在通信站完成与既有传输网、数据网、交换网的互联，为全线提供各类业务通道与接入既有网络。全线采用PTN设备进行环形组网，每个站的业务需求大致相同，站与站间采用光纤相连。对于PTN技术组网的配置，该车站选择的是2芯万兆光线环网，对通道进行有效的保护，站内已经有了STM-64和路由器设备，将中心网管放在站内，整条线路都能对PTN技术设备进行有效的配置和更改。

3.2.1业务实现

整个组网采用万兆光纤连接形成环网，语音业务、2M业务和以太网业务都承载到PTN光纤环网上，通过配置时隙进行各业务的区分。（1）语音业务。该车站的语音业务中，应用PTN技术在车站的电话语音业务中，可以通过PTN技术汇聚到该站的连接语言网络，再通过指令与程控交换机进行互联，实现车站的电话语音业务。（2）2M业务。站间2M业务直接通过PTN在相关车站之间通过配置落地，实现透明2M传输，接至其他处所（如调度所、既有站段等）的2M电路经PTN连通到A站，在A站通过传输光口与传输设备STM-64完成互连，完成通道的配置传送。（3）数据网业务。数据业务经PTN传输按业务类型汇聚至A站，在A站按业务类别分别汇聚至相关的GE或FE业务接口，通过GE或FE业务接口实现数据网承载业务的延伸。

3.2.2应用PTN技术的优势

（1）隧道化的承载理念，实现多业务可靠传送。在PTN技术中，其所有的业务承载均由分组化的隧道来予以实现。该技术基于“隧道+仿真”理念，能够实现网络不断演变过程中的多业务传送需求，并完成各项业务的有效配置和网络的运行维护。（2）与既有网络互联互通便利。可与既有传输网、交换网、数据网等进行对接，实现业务互通，方便业务调度。（3）类SDH的网络管理，降低维护成本。SDH传送网络所具有的集中式的管理和维护模式，能够有效监控和运维大规模的网络，且该技术已经相当成熟，且高效可靠。PTN技术完美的继承了SDH网络具备的运维经验，基于集中式网络管理和控制手段，同时辅以动态协议控制措施。加之PTN的网络运维工具和手段也相当丰富，还可以有效降低网络的运维难度。（4）面向连接的隧道技术保证业务传送质量。铁路通信系统需要服务于铁路运输指挥、调度管理、车辆追踪等相关信息系统，因此要求质量更高的业务传送水平。在PTN技术中，其所有业务的建立和拆除都需要借助于隧道的建立和拆除。且通过集中式的管理和控制平面来实现，完全的面向连接。转发节点的时候，仅需要依据预先规定好的规定动作，无需每一跳的查表和寻址动作，降低了意外错误和丢包现象的发生几率。并降低了整个传送路径上的实验，有效防范了数据包错序而带来的抖动现象，最终确保了业务的传送质量。

4、结束语

总的来说，在网络组成上，PTN设备可提供更多的宽带和窄带接口，在铁路现有业务的基础上，可为班组管理信息化改造提供足够的通道，不需增加额外设备，节省资金；万兆環网、千兆链接和百兆直达桌面的高带宽也能满足班组管理信息化改造的需求。在通信技术发展中，PTN技术和设备必将成为光纤通信技术的发展趋势，铁路通信系统也将随着技术的发展和业务的需求，逐步应用PTN技术和设备。随着PTN技术的广泛应用，铁路通信将变得更加方便、快捷。

参考文献：

[1]PTN技术发展趋势和组网应用[J].李洁.通讯世界.2017（11）.

[2]PTN技术在传输网中的应用研究[J].王志阳，李德新.无线互联科技.2017（07）.

[3]PTN技术与通信传输网络发展趋势[J].张锐.通讯世界.2016（23）.

（作者单位：中国铁路北京局集团有限公司北京通信段）