張高

（上海鐵路局上海通信段，上海 200070）

1 PTN技術

1.1 PBT技術

面向連接的具有電信網(wǎng)絡特征的以太網(wǎng)技術PBT最初在2005年10月提出，主要具有以下技術特征：基于MAC-in-MAC但并不等同于MAC-in-MAC、使用運營商 MAC（Provider－MAC）加上VLANID進行業(yè)務的轉(zhuǎn)發(fā)、基于VLAN關掉MAC自學習功能，避免廣播包的泛濫，重用轉(zhuǎn)發(fā)表而丟棄一切在PBT轉(zhuǎn)發(fā)表中查不到的數(shù)據(jù)包。

PBT希望基于現(xiàn)有城域以太網(wǎng)體系構(gòu)架達到電信級運營要求，在電信級保護、可管理性、擴展性方面均有發(fā)展，也能提供低于50ms的恢復時間、以太網(wǎng)連接由網(wǎng)管系統(tǒng)進行配置等功能，同時運營商MAC對用戶不可見，骨干網(wǎng)不需處理用戶MAC，業(yè)務更安全；此外，I-SID（ITAG）突破VLANID的限制，可支持 16M（24bit）的業(yè)務實例。但由于多了一層MAC封裝的硬件代價必然升高，且對POS支持的效率低，在初期會是一個值得考慮的問題。在標準方面不成熟，產(chǎn)業(yè)支持少也是一個影響其應用的關鍵因素。從行業(yè)情況來看，個別廠家的路由器/交換機已支持PBT，在國外網(wǎng)絡中已有應用。這種技術適合于已有大規(guī)模城域以太網(wǎng)，以以太網(wǎng)為業(yè)務主體的運營環(huán)境。

1.2 T-MPLS技術

T-MPLS（TransportMPLS）是一種面向連接的分組傳送技術，在傳送網(wǎng)絡中，將客戶信號映射進MPLS幀并利用MPLS機制（例如標簽交換、標簽堆棧）進行轉(zhuǎn)發(fā)，同時它增加傳送層的基本功能，例如連接和性能監(jiān)測、生存性（保護恢復）、管理和控制面（ASON/GMPLS）?？傮w上說，T-MPLS選擇了MPLS體系中有利于數(shù)據(jù)業(yè)務傳送的一些特征，拋棄了IETF（InternetEngineeringTask Force）為MPLS定義的繁復的控制協(xié)議族，簡化了數(shù)據(jù)平面，去掉了不必要的轉(zhuǎn)發(fā)處理。

T-MPLS從面向連接的分組傳送角度擴展出發(fā)，通過上述一些機制使其達到電信級運營要求，包括在電信級保護、可管理性、擴展性方面考慮完善，如提供低于50ms的恢復時間；分級、分段的電路級管理，類似SDH的OAM；基于MPLS的幀及轉(zhuǎn)發(fā)機制，對包括POS等接口的支持較好。但總體看來此技術的相應產(chǎn)業(yè)支持還不夠成熟，預計2009年左右芯片才能完善。在應用場景上適合基于TDM業(yè)務為主向IP化演進的運營環(huán)境。

1.3 PTN典型技術比較

PTN可以看作二層數(shù)據(jù)技術的機制簡化版與OAM增強版的結(jié)合體。在實現(xiàn)的技術上，兩大主流技術PBT和T-MPLS都將是SDH的替代品而非IP/MPLS的競爭者，其網(wǎng)絡原理相似，都是基于端到端、雙向點對點的連接，并提供中心管理、在50ms內(nèi)實現(xiàn)保護倒換的能力；兩者都可以用來實現(xiàn)SONET/SDH向分組交換的轉(zhuǎn)變，在保護已有的傳輸資源方面，都可以類似SDH網(wǎng)絡功能在已有網(wǎng)絡上實現(xiàn)向分組交換網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變。

2 PTN技術在鐵路通信中應用

鐵路通信傳送網(wǎng)引入PTN（Packet Transport Network）為最佳選擇。

PTN是一種基于分組的多業(yè)務傳送網(wǎng)絡，代表了傳送網(wǎng)的發(fā)展方向。PTN不但能實現(xiàn)基于IP的多業(yè)務的傳送、靈活的QoS策略、豐富的廣播/組播業(yè)務，而且能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的隧道管理、端到端的運行、管理與維護（OAM）、提供基于IEEE 1588v2的高質(zhì)量同步與定時，以及快速的業(yè)務保護與恢復。這些特點使得PTN能夠很好地契合新時代鐵路系統(tǒng)對傳送網(wǎng)的需求。

2.1 隧道化的承載理念，實現(xiàn)多業(yè)務可靠傳送

在PTN的理念中，所有業(yè)務的承載都由分組化的隧道來完成。PTN以“隧道+仿真”的思路滿足網(wǎng)絡演進中的多業(yè)務傳送需求，能基于隧道進行業(yè)務的配置與網(wǎng)絡的運維。業(yè)界大量的應用證明，隧道化承載的理念對于建設一張高質(zhì)量的多業(yè)務承載網(wǎng)絡至關重要。

2.2 以“隧道+仿真”的多業(yè)務承載有效保護投資

在鐵路通信網(wǎng)絡的演進過程中，TDM、IP等各種業(yè)務將長期共存。為有效保護投資，并滿足鐵路系統(tǒng)長期演進的需要，傳送網(wǎng)采用分組隧道進行多業(yè)務承載是最佳選擇。不論何種業(yè)務類型，PTN都能用分組隧道來統(tǒng)一承載，并進行統(tǒng)一的配置、管理和維護，每條業(yè)務與其下層LSP隧道之間由偽線（PW）仿真來完成適配。

2.3 面向連接的隧道技術保證業(yè)務傳送質(zhì)量

由于鐵路通信系統(tǒng)服務于鐵路運輸指揮、調(diào)度管理、客票預售、客貨運管理、車輛追蹤等重要信息系統(tǒng)，因此對業(yè)務的傳送質(zhì)量要求很高。PTN在隧道化承載中，業(yè)務的建立、拆除依賴于隧道的建立和拆除。隧道的建立和拆除由集中式的管理和控制平面完成，完全面向連接。節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)依照事先規(guī)劃好的規(guī)定動作完成，不再需要每一跳的查表、尋址等動作，減少了發(fā)生意外錯誤、丟包的可能，同時減小了整個傳送路徑上的時延，也避免了數(shù)據(jù)包錯序而引入的抖動，從而最終保證了業(yè)務傳送的質(zhì)量。

2.4 隧道化簡化了運維管理，提升可靠性

鐵路通信傳送網(wǎng)由原來的TDM業(yè)務傳送，演進為以IP業(yè)務為主的多業(yè)務傳送，對維護人員的技能提出了新的要求。但是，PTN隧道化的承載思想，將對各種復雜業(yè)務的配置、管理和維護，轉(zhuǎn)變?yōu)閷Ω鞣N簡單隧道的配置、管理和維護。隧道的一致性較強，各種操作也較為簡單，從而可以簡化運維管理，降低運維成本。

2.5 分級的QoS保證，提高資源利用率

傳統(tǒng)的TDM鐵路通信傳送網(wǎng)采用VC剛性隧道，帶寬獨立分配給每一條業(yè)務并由其獨占，無法共享，網(wǎng)絡資源利用率低下。PTN采用由標簽交換生成彈性分組隧道進行業(yè)務承載，通過統(tǒng)計復用降低對帶寬資源的占用；在業(yè)務空閑的時候，帶寬資源可靈活釋放并實現(xiàn)共享，從而網(wǎng)絡資源利用率得到極大提升。

同時，依靠管道化的QoS保證和調(diào)度機制，可保證高優(yōu)先級的業(yè)務帶寬需求優(yōu)先得到滿足，從而既節(jié)省了帶寬，又保證了業(yè)務的高質(zhì)量傳送。例如，控制、調(diào)度信息一般采用2M顆粒承載，帶寬不大，但對QoS要求高，要求低時延、低抖動、低丟包率，因此可以對此部分業(yè)務帶寬進行預留，標記為高優(yōu)先級，以保證高質(zhì)量的傳送；對于基于IP的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)等業(yè)務，可根據(jù)業(yè)務QoS分配不同的優(yōu)先級，以實現(xiàn)對資源的優(yōu)化利用。

2.6 類SDH的網(wǎng)絡管理，降低維護成本

網(wǎng)絡維護的難易直接關系到網(wǎng)絡運維成本的高低。鐵路通信網(wǎng)的特點是覆蓋面積廣、站點數(shù)量多，這對于網(wǎng)絡運維是一個極大的挑戰(zhàn)。經(jīng)過多年的實踐和積累，SDH傳送網(wǎng)絡集中式的管理與維護模式已經(jīng)非常成熟，尤其對大規(guī)模網(wǎng)絡的監(jiān)控和運維，被證明是成熟、高效和可靠的。

PTN可繼承現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡的成熟運維經(jīng)驗，以集中式網(wǎng)絡管理/控制為主，動態(tài)協(xié)議控制為輔。同時，PTN還具有豐富的網(wǎng)絡運維工具與手段，從而降低網(wǎng)絡的運維難度。這實際上就是PTN的運維理念。

2.7 硬件化的OAM和保護倒換機制，提升網(wǎng)絡可靠性

傳送網(wǎng)的高可靠性和快速的保護/恢復能力，是支撐高質(zhì)量的鐵路通信業(yè)務的關鍵。PTN的核心思路是通過硬件化的OAM和保護倒換的狀態(tài)機制，實現(xiàn)快速的網(wǎng)絡故障定位、準確的業(yè)務性能統(tǒng)計，同時提升分組網(wǎng)絡的保護能力。PTN通過1+1、1:1的線性路徑保護，以及未來的環(huán)形網(wǎng)絡保護方案，達到在大規(guī)模組網(wǎng)和大業(yè)務量情況下的50ms的網(wǎng)絡保護與恢復，從而保障鐵路通信傳送網(wǎng)的業(yè)務高可靠性、安全性。豐富的應用與實踐經(jīng)驗

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