PTN技术在高速公路通信系统中的应用

任杰

山西省交通科学研究院 山西太原 030006

PTN技术又可称为PacketPassiveOpticalNetwork技术，具有分组交换传送、无源光传输的特点。基于PTN技术的通信网络具有成本低、便于维护、资源自动配置等优良特点。

1 PTN技术

PTN（PacketTransportNetwork）是一种以分组作为传送单位，承载电信级以太网业务为主，兼容TDM、ATM和FC等业务的综合传送技术。PTN技术以承载电信级以太网业务为主，继承了传统传输网络的优势；融合了以太网和MSTP/SDH网络技术的优点，即分组交换的高效率以及SDH网络的可靠性、实时性和可维护性等，以分组交换为核心并提供多业务综合传送，具有更低的总体使用成本。

PTN有以下两类具体实现技术。一种是由因特网协议/多协议标签交换（IP/MPLS）开发的传输协议标签交换（MPLS）技术。该技术摒弃了基于IP地址的跳变转发机制，不依赖于控制平面来建立传输路径。它保留了多协议标签交换（MPLS）端到端标签转发功能，消除了端到端的连接和功能。这意味着它不使用最后跳POP（PHP）并关闭标签交换路径。因此，它具有端到端的传输路径，提高了传输网络的要求，并且具有网络保护机制和传输网络样式功能。

另一种基于以太网的面向连接的以太网传输技术，例如IEEE802.1QAY规范的骨干载波通信工程（PBB）。在消除以太网地址控制（MAC）地址学习、生成树和泛洪连通性的基础上，对IEEE802.1AH算子PBB（MACPBB）技术进行了改进，以改善流量工程（TE）和提高QoS的能力。目前，PBB主要支持点对点连接服务交付和线性保护，不支持多节点业务传递和环路保护。

2 MSTP/SDH网络现状及存在问题

目前，新疆高速公路已建成的交通专用通信网主要采用MSTP/SDH光传输网承载监控、收费、语音等业务。由于SDH是刚性通道，主要用于承载时分复用模式的业务，对于语音、监控图像等实时业务，能够保证高的带宽利用率和低时延，满足语音和监控图像业务的QoS要求；但是当前高速公路各种业务逐渐IP化，由于IP数据业务的多样性、突发性、业务颗粒大小不固定性，用MSTP/SDH承载IP业务时，MSTP/SDH的承载效率低、浪费带宽、带宽不足等问题将会凸显出来，具体表现如下：（1）新疆高速公路通信网采用MSTP/SDH组网方式，其接入层一般为155Mbit/s、622Mbit/s环网，干线层一般为2．5GM-bit/s环网，由于高清图像、全程监控的应用，当前接入及干线传输带宽将不能满足业务需求。（2）MSTP/SDH采用固定帧长和时隙、虚级联技术承载IP数据业务，不适应IP业务的突发和不固定帧长特性，从而导致业务承载效率低；同时，MSTP/SDH采用VC-12/VC-4小颗粒进行交叉调度，不适应IP业务大颗粒业务的调度要求。（3）MSTP/SDH网络不能对基于以太网的用户提供不同等级的QoS，也不能提供端到端的质量保障。（4）MSTP/SDH的带宽分配是固定的，不能适应IP业务不固定帧长的特性，从而导致带宽利用率低。

3 PTN技术在高速公路通信系统中的应用实例

本文以某高速公路通信传输系统为例进行具体设计，整个工程是55000米，在设计通信系统时，有6个通信站，5个无人值守站和1个通信中心。

3.1 构建基于PON和PTN技术的高速公路通信网络架构

现行PON和PTN技术对网络硬件并没有较高的要求，通过基于PON和PTN技术的高速公路通信网络架构的设置，可有效避免以往组网资本损耗大问题的出现。在基于PON和PTN技术的高速公路通信网络设置过程中，主要以PTN网络为通信网核心，以PON为主要接入技术。依据高速公路网络通信业务需求，可合理选择PON或者PTN技术进行组网。对于通信网络生存需求较高的区域，可采用PTN技术作为主要网络保护技术；而对于网络硬件安全性要求不高的区域，则可采用PON技术作为主要组网技术。在具体高速公路专用通信传输网络组网过程中，可在原有同步数字体系的基础上，引入PON、PTN硬件设备。其中分部门-总管理端业务传输主要为PTN模式传输；而高速公路部门通信或基层监控管理则采用PON传输模式。

3.2 MSTP/SDH网络与PTN技术的融合

目前新疆高速公路通信网基本已建成基于MSTP/SDH技术的中环网骨干层，东环网、南环网、西环网、北环网汇聚层及各环网下的接入层。目前新疆高速公路通信网已基本建成，并以MSTP/SDH设备为主要传输设备，承载着新疆高速公路的各类业务。出于对现有交通专网稳定性以及资源利用最大化的考虑，PTN网络应选择与MSTP/SDH网络共存的方式建设，详见下图。在接入层采用新建GEPTN环网，承载高速公路通信系统IP业务及TDM业务，并在汇聚层核心节点新增10GEPTN环网用于接入层IP数据的汇聚。

图1 PTN网络与MSTP/SDH网络共存图

3.3 数据纠错和后台数据维护

系统报告由通信传输系统的监视器打印，在打印过程中，如果数据中存在错误，则由工作人员进行更正。所谓背景信息是指人工票据和车辆应收账款，站台服务员检查后，将相关内容输入后台。除了进入后台和更正数据外，还应上传到综合中心，以便于综合中心的有效控制和科学管理。

总之，随着各方面技术不断发展、更新、利用，为满足人们的需求，技术才趋向成熟，比如PTN技术继承传统SDH技术的优势，并渐渐取代其地位，满足各项业务需求。PTN技术可满足高速公路对于新业务的要求，不断加强IP业务，在高效率以及宽带传播方面具有一定的优势，发展潜力强。