1 铁路通信传输网技术选择
1.1 传输网骨干层

铁路通信传输网骨干层主要承载铁总至路局、路局间的业务传送。由于骨干网是跨铁路局性的全国网络,需要长距离传送、大颗粒承载、大容量及高可靠性的网络技术,所以骨干层适于选择OTN技术完成长距离传送,通过OTN定义ODU容器实现业务接入,并实现子波长级别的业务调度。冗余保护可通过光复用段、OCH或ODUk等实现对所有波长、单一波长或子波长业务的保护。

1.2 传输网汇聚层

铁路通信传输网汇聚层主要承载局管内的各类业务流量,在路局内铁路沿线大的站点完成业务汇聚。目前汇聚层主要采用OTN技术、MSTP技术,随着数据业务的发展,建设大容量、长距离、分组化的局干传送网是发展趋势,未来汇聚层适于引入PTN技术,采用环形、星型或链型组网,业务量很大时,可考虑采用OTN技术,完成对汇聚层业务的传送。

1.3 传输网接入层

铁路通信传输网接入层传送系统承载的各类业务具有多样性、高可靠性、专用性等特点,接入层传送系统需构建一个宽带的、综合的、高可靠性的承载平台,以满足铁路业务的要求。目前接入层主要采用MSTP技术,随着数据业务的发展,建设大容量、融合多业务的接入层传送系统是发展趋势,接入层未来引入PTN技术,采用环形、星型或链型组网,完成对接入层业务的承载。

因此,PTN技术主要用于传输网汇聚层和接入层。当铁路建设需要高精度时间同步的业务网如LTE-R等时,不能仅仅依赖卫星空中传递时间信号,采用能地面传送1588v2信号的传送系统如PTN、增强型MSTP等,将成为必然的选择。

2 铁路通信传输网采用PTN技术的场景研究

以铁路通信将来可能需要承载的LTE-R和IP多媒体调度通信业务等典型业务为例,提出PTN技术在铁路运用的几种场景。

1)场景一:既有线改造工程,可采用原有MSTP +新增PTN方案既有线原有传输业务要考虑充分利用既有传输资源,继续采用MSTP设备承载。

a.只新增IP多媒体调度业务

可采用数据网+传送网接入层承载方式。区间新增多媒体调度终端可接入既有接入层MSTP,车站新增多媒体调度设备及终端可接入车站数据网;接入层MSTP新增承载多媒体调度通信分组化业务,作为车站数据网的延伸,数据网完成站间、车站与铁路局间、各铁路局间业务的承载。如果既有接入层MSTP设备带宽不能满足要求,根据业务量规模必要时进行扩容。

优点:本方案传输系统只采用原有MSTP单一成熟技术,运维体系完善、改造工作量小。

b.增加LTE-R业务

考虑LTE-R业务的安全可靠性和时间同步要求,移动回传可采用PTN传输系统承载方式。

在接入层的车站和基站处新增PTN设备,用于承载基站间及无线子系统与核心网间的4G回传业务;另外增设基站与既有机房不同址时,接入层PTN还将承载电源及机房环境监控业务、视频监控业务等。

汇聚层传输根据容量需求可采用新增PTN方式,或系统容量较大时可采用既有OTN系统承载。

接入层PTN和汇聚层PTN/OTN传输系统完成路局二级时间节点时间源信号到基站的地面传送。接入层PTN和汇聚层PTN/MSTP传输系统完成路局二级BITS节点频率源信号到基站的地面传送。

LTE-R核心网间业务可以采用既有骨干层MSTP设备或采用数据网承载。

优点:本方案基站站点设置灵活,既解决4G业务传送和时间同步要求,又对既有汇聚、接入传输系统没有影响,骨干层传输只在容量不满足要求时进行必要的扩容。场景一的业务承载示意如图1所示。

2)场景二:新建线工程,可采用MSTP+PTN(或增强型MSTP)方案

新建线有LTE-R业务时,在车站、沿线设置传输设备,可采用MSTP+PTN方式,满足各种业务的安全接入,适应铁路业务高可靠性和信息化发展的需要。

汇聚层和接入层MSTP平面用于承载数据网、CTC、公安、客票等安全相关TDM业务及专线业务。

在带宽轻载时,接入层PTN平面承载IP多媒体调度、视频、SCADA、动力及机房环境监控等分组化业务及LTE-R业务至车站业务;汇聚层PTN或OTN只承载LTE-R业务,上述其他业务在车站以上由数据网承载。

采用MSTP+PTN的技术组合,充分发挥两种技术的优势。MSTP技术成熟,点对点刚性管道承载涉及安全、资金、保密的业务,可靠性高;PTN网络轻载承载LTE-R业务和IP化业务,利于保障PTN网络传送业务的安全性,解决了LTE-R基站的时间同步地面链路。这种方式能够适应铁路TDM、专线业务与IP分组化业务长期、大量共存的状况。

场景二的业务承载示意如图2所示。

3)场景三:新建线工程,可采用PTN方案

随着MSTP设备老化,现有传送网逐渐淘汰,新建线各个业务均通过PTN方式承载。这种方式理论上可以实现PTN承载铁路多业务的传送,网络相对简单,适应IP分组化业务的需求,且传输性能指标也能满足要求。但在实际运用中,特别是业务流量大、流量不稳定时,PTN传送性能以及网络的安全性尚待实验验证。同时还要考虑未来铁路5G业务开展时,PTN技术及现有网络架构对超低时延业务传送的可行性。

4)场景四:铁路支线及接入网应用

由于PTN多业务高效承载的优势,可以考虑在一些支线铁路采用线路1+1保护PTN方式,接入沿线各种信息和通信业务,对于其安全相关业务可以根据要求独立组网完成。

另外,在一些站段信息化业务比较分散但容量较大时,也可考虑PTN方式作为车站以下的数据业务接入,环型组网,提高网络的安全性。

当PTN作为接入网设备时,由于接入网有GPON、二/三层交换机、PTN、MSTP、xDSL、各种无线接入技术等多种技术可以选择,在具体工程实施时,需要根据具体接入业务特点通过经济技术比选来确定。

参考文献

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