PTN技術在三峽通航管理通信網絡系統中的應用

摘 要： 以分組交換為核心的PTN技術，是一種以IP化為導向的傳輸技術，在利用分組交換核心提供電信級的QOS業務

并實現高效傳送的同時，還具備了良好的OAM、精準的同步性能和網絡級的保護特性，可廣泛地適用于承載無線

回傳網絡、以太網專線、以及視頻等高品質的多媒體數據業務。本文著重介紹了PTN技術在三峽通航管理通信網

絡系統生產、辦公及外網業務方面的廣泛應用。

關鍵詞： MSTP PTN 三峽通航 IP分組 應用

概述

三峽地處長江中上游結合部，是國家中部崛起與西部大開發經濟發展戰略區域的交匯點，三峽段的高效通航在長江中上游地區的國民經濟發展中發揮著重要的杠桿作用。三峽大壩建成以來，過壩需求的逐年迅猛上升對壩區通航管理和服務能力提出更高要求，年貨運量從通航之初的不足2000萬噸到2011年底突破1億噸，提前19年達到并超過三峽船閘雙向年設計水平，標志著三峽水利樞紐通過能力已趨于飽和，三峽航運面臨新挑戰。

通信網絡現狀

三峽通航管理范圍上起長江干線西陵峽廟河，下至宜昌市中水門，全長59公里水域，轄區長度雖然不長，但是通航管理業務所涉及的點多、面廣、專業門類眾多，從業務類型上基本可分為三種即視頻、數據和語音業務。建設于2005年初的光傳輸系統作為承載通航管理業務的底層傳輸平臺采用MSTP技術，系統組網如圖所示。

該系統傳輸骨干鏈路帶寬實際為2.5G，主要提供2M電路和100M以太網業務，為辦公網、生產網和互聯網提供業務通道。建設初期能夠達到網絡應用需求，并且為三峽航段通航管理提供了多年強有力的信息保障，但隨著三峽航段的通航能力不斷擴大，船方用戶和管理單位對網絡的業務量需求不斷增加，新的業務應用系統不斷加載，導致語音、視頻和數據的業務量急劇增加，使得MSTP網絡容量接近飽和，現有光傳輸系統已不能滿足現在和未來發展的需要。

PTN技術特點、網絡建設可行性和組網方案分析

1、PTN技術特點

PTN（Packet Transport Network，分組傳送網）技術以分組交換為核心，面向分組數據業務的新一代傳送網技術。業務驅動是技術發展的原動力，業務的IP化必然要求傳送網絡的IP化，即要求傳送網絡由電路交叉核心向分組交換核心的轉換，利用分組交換核心實現分組業務的高效傳送，同時必須提供電信級的QOS、OAM和保護等特性，而傳統的SDH/MSTP和以太網都不能同時滿足這兩方面的要求。PTN的設計構想是用有連接的、支持類似SDH端到端性能管理的網絡，來滿足承載網絡向下一代平滑演進的能力。

2、PTN技術適應性分析

建立在SDH傳輸平臺上的MSTP體系雖然具備多業務承載能力，但是這種基于TDM內核的技術使其在承載IP分組業務時效率較低、配置復雜，并且靈活性也較差。PTN技術的出現，正好迎合了通信網發展的新需求，實現對上層業務的高效承載。PTN是面向分組的通用交叉技術，它繼承了SDH/MSTP傳輸網的諸多優點，如良好的可擴展性、豐富的操作維護功能、快速的保護倒換等，同時還增加了更適合數據業務傳輸的特性，如分組交換、統計復用、采用了面向連接的標簽交換、分組QOS機制、靈活動態的控制面等。PTN技術支持多種基于分組交換業務的雙向點對點連接通道，具有適合各種粗細顆粒業務、端到端的組網能力，提供了更加適合于IP業務特性的“柔性”傳輸管道；點對點連接通道的保護切換可以在50毫秒內完成，可以實現傳輸級別的業務保護和恢復。

在三峽壩區通航管理綜合信息系統工程中，采用PTN技術，可實現對三峽通航管理局各項通信業務的全IP化管理以及對轄區內的語音、數據和視頻業務的實時傳輸，提高通信效率和網絡管理水平，確保整個通信網絡的高可靠性和高安全性，為三峽通航管理提供有力保障。采用PTN技術，在保證目前網絡通信正常為前提下，考慮環網的容量冗余以保證應付突發流量的需求。PTN技術具有面向連接的數據轉發機制、多業務承載、較強的網絡擴展性、豐富的OAM、50ms的網絡保護等技術特征，適用于承載無線回傳網絡、以太網專線、以及視頻等高品質的多媒體數據業務。

3、優化后的光傳送網絡

在組網過程中，PTN網絡的規劃和建設本著“整體優化、滾動發展、補充完善”的原則進行，方案中設備的選取在滿足當前帶寬需求的同時，還兼顧未來擴容的便利性和可擴充性。優化后的網絡遵循組網和網絡結構層次劃分的結構要求，采用核心與匯聚雙層網絡結構，由12個節點組成，其中包括壩河口、樂天溪、宜昌局和葛洲壩四個核心節點，采用大容量PTN設備組成一個核心10GE環，老太平溪、三峽船閘、仙人橋和鳳凰嶺組成匯聚層環1，蓮沱、黃陵廟和樂天溪構成匯聚層環2，石牌、葛洲壩和南津關組成匯聚層環3，3個匯聚層環容量也為10GE，改造后系統組網如圖所示。

新建的PTN環狀網絡與MSTP設備之間采用星形連接的網絡結構，并通過千兆接口相連；MSTP設備作為匯聚到骨干PTN環網的接入層網絡使用，并通過2M接口與原有程控交換機連接，實現兩個系統的互聯互通。該模式下，傳統語音業務繼續利用原有MSTP設備傳輸，用于實現三峽壩上救助基地、葛洲壩檢修基地、葛洲壩船閘、葛洲壩搜救中心、平善壩錨地、廟河危險品錨地等多處的業務接入；這樣不但可提升新建PTN網絡的接入能力，還可繼續發揮原有MSTP網絡的功效。

新增的業務包含IP電話、數據、視頻業務則利用新建PTN網絡上傳輸，然后逐步遷移，采用業務分流，逐步過渡的辦法，針對不同的業務需求與流量演進模式，逐漸完成從骨干/匯聚往下滲透至接入層的演進，不但滿足傳統業務需要的高質量TDM傳送，還可以逐步平滑地向電信級的以太網業務匯聚和傳送演進，實現業務傳送平臺從支持語音電路業務為主到支持數據分組業務為主的網絡轉型。

原有MSTP網絡和新建PTN網絡間業務的相互補充、有效銜接、最終融合，比較好地滿足了三峽局目前對視頻、數據和語音業務的有效傳輸，可高效地為三峽局提供生產調度、壩區辦公信息化和外網業務的需要，全面提升了三峽通航管理的水平。這種模式下，網絡結構變得非常清晰，易于管理和維護，兩張基礎通信承載網絡的智能調度、高效維護，既充分發揮了原有MSTP網絡的功能，又節省了PTN網絡的投資、避免了不必要的浪費，確保PTN網絡發揮出最大功效。

4、PTN通信網絡的業務帶寬適應性分析

通信網絡的傳輸能力需考慮到節點業務處理能力、接入端口總數及其容量、干線端口總數及其容量、節點總端口數（接入+干線）等多方面的因素；所有的業務在相應業務端口被收集，通過骨干節點端口提供給骨干網，且承載能力需完全滿足業務量的需求。

以樂天溪、蓮沱、石牌和鳳凰嶺等4個在原來MSTP網絡中采用交換機、而本次采用了新建PTN設備進行業務傳輸的重要站點為例，這4個站點建有重要的VTS基站和CCTV站點，需要回傳大量船舶交通管理數據和視頻信息；原有通信網絡是采用L2SW網絡處理后，再通過MSTP，匯聚到壩河口。在PTN網絡中的路由方式則是蓮沱經樂天溪連接到壩河口、鳳凰嶺經仙人橋連接到壩河口的PTN環形網絡業務接入方式。

經實際統計測算，以上4個新增站點的業務接入容量分別為：樂天溪310M、蓮沱318M、石牌310M、鳳凰嶺326M；4個新增站點的新增視頻業務量達到358M。考慮到原有8個MSTP站點的4.68G業務接入量，按照通信網絡接入線側鏈路利用率一般約為70% ～80%、骨干鏈路利用率一般約為80%～90%的利用率來考慮；可大致得出新建PTN通信網絡鏈路上的最大業務將近6.3 G，最小約為4.5 G。本次新上的PTN 10G環網絡完全能夠滿足當前業務的帶寬需求，以及未來相當一段時間的業務增長需求。由此可見新建PTN網絡的系統安全性、可靠性、通信線路利用率都得到大大提高。

5、PTN通信網絡的可拓展性

建成后的PTN傳送網可為三峽通航管理通信網絡提供全方位的業務承載，在滿足當前帶寬的需求的同時，還兼顧了未來擴容升級的需要，主要體現在鏈路容量的擴容，和網絡拓撲結構的拓展方面。在網絡鏈路容量的擴容方面，可通過在設備空余的槽位中增加板卡來網絡傳輸容量的擴容，由現在使用的40G左右擴大到240G甚至更大，并且板卡擴容對原有網絡業務不會造成任何影響；未來隨著三峽通航管理通信網絡業務的發展，還可通過增加40GE板卡，使主干網絡平滑升級到40G環網，以滿足更多業務量的需求。在網絡節點的擴容方面，還可實現通信網絡的外圍擴展和內部擴容。根據業務發展的需要，本PTN環網上的任一節點都可外增加一條鏈型或環形延伸節點，在形成物理連接后開通新增節點與原有網絡各節點之間的業務從而實現網絡的外圍擴展，現有PTN環網的業務不受任何影響。同時，通過智能網管的配置功能，也可以在現有PTN環網的任何兩個節點之間新增節點（即破環加點），形成新的物理連接，從而實現網絡的內部擴容。

展望

未來隨著網絡業務的進一步豐富，網絡結構的愈加復雜，三峽通航管理通信系統的業務承載網還可采取PTN的后續演進技術—POTN，來實現全業務的統一承載。業界的普遍觀點認為從PTN演進至POTN將是主流方向，本次在網運行的PTN設備在設計時已為未來向POTN升級做好了準備，可以最大限度地保護現網資源，節省投資，更好地解決三峽通航管理通信網絡未來業務高速增長的承載需求。

（作者單位：武漢日電光通信工業有限公司）