無源光網(wǎng)絡(luò)在鐵路上的應(yīng)用

徐建明

（中國(guó)鐵路通信信號(hào)上海工程局集團(tuán)有限公司，上海 200436）

無源光網(wǎng)絡(luò)在鐵路上的應(yīng)用

徐建明

（中國(guó)鐵路通信信號(hào)上海工程局集團(tuán)有限公司，上海 200436）

為解決鐵路接入網(wǎng)的高帶寬、IP化、可管理及高可靠性要求，介紹采用GPON技術(shù)實(shí)現(xiàn)鐵路接入網(wǎng)組網(wǎng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。

接入網(wǎng)；無源光網(wǎng)絡(luò)；組網(wǎng)設(shè)計(jì)

隨著當(dāng)前鐵路信息化業(yè)務(wù)快速發(fā)展，對(duì)通信承載網(wǎng)提出了高帶寬、IP化、可管理及高可靠性等多方面的要求。目前鐵路既有接入網(wǎng)仍然采用傳統(tǒng)的PCM技術(shù)，以解決語音及低速率窄帶業(yè)務(wù)為主，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足綜合承載鐵路運(yùn)輸管理信息的需求。

無源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network，PON）技術(shù)憑借其低成本、組網(wǎng)靈活、安全可靠，便于管理的特點(diǎn)，在運(yùn)營(yíng)商及企業(yè)最后一公里接入網(wǎng)建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。

本文通過對(duì)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，結(jié)合鐵路應(yīng)用場(chǎng)景，提出鐵路應(yīng)用的組網(wǎng)建議。

1　無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹

無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是為了支持點(diǎn)到多點(diǎn)應(yīng)用發(fā)展起來的光接入技術(shù)，定位在常說的“最后一公里”，是在運(yùn)營(yíng)商、電信局端和商業(yè)用戶或者家庭用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。

目前，主流應(yīng)用的PON標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個(gè)：一個(gè)由IEEE802.3ah工作組制定的以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（Ethernet PON，EPON）標(biāo)準(zhǔn)；另一個(gè)是由ITU/ FSAN制定的吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（Gigabit PON，GPON）標(biāo)準(zhǔn)。由于GPON標(biāo)準(zhǔn)的高帶寬、產(chǎn)業(yè)鏈更完整，互通標(biāo)準(zhǔn)更完善，本文主要針對(duì)GPON技術(shù)進(jìn)行論述。

2003年1月，ITU-T批準(zhǔn)確立了GPON標(biāo)準(zhǔn)G.984.x（G.984.1、G.984.2和G.984.3）。GPON相對(duì)于EPON來說，更注重對(duì)多業(yè)務(wù)的支持能力（TDM，IP），上聯(lián)業(yè)務(wù)接口及下聯(lián)用戶接口更為豐富（GE，F(xiàn)E，STM-1，E1等）。GPON下行速率高達(dá)2.5 Gbit/s，上下行可靈活地采用非對(duì)稱速率。GPON標(biāo)準(zhǔn)的制定就是面向提供綜合業(yè)務(wù)接入，傳輸距離至少達(dá)20 km，具備完善的OAM功能以及可升級(jí)能力，特別是非常有效地支持原有格式的數(shù)據(jù)分組和TDM流。

GPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸，下行波長(zhǎng)是1 490 nm，上行采用1 310 nm波長(zhǎng)，下行技術(shù)采用廣播技術(shù)，上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)。

GPON網(wǎng)絡(luò)由光線路終端（OLT）、光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）組成，其中ODN由光分路器和光纖線路等組成，通常采用點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。OLT放置于業(yè)務(wù)接入中心節(jié)點(diǎn)，為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與城域網(wǎng)之間的接口，通過多個(gè)GE/ FE接口上聯(lián)不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，ODN與各ONU連接。ODN由光纖和光分路器、光連接器等無源光器件組成，為OLT和ONU之間的物理連接提供光傳輸媒質(zhì)。ONU放置于小區(qū)或樓內(nèi)機(jī)房，為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口，提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流與ODN的接入，通過GE光口經(jīng)ODN上聯(lián)至OLT，受OLT集中控制。

2　鐵路接入網(wǎng)應(yīng)用GPON技術(shù)組網(wǎng)討論

結(jié)合各路局接入網(wǎng)現(xiàn)有的實(shí)際情況，建設(shè)鐵路接入網(wǎng)需考慮原有在網(wǎng)設(shè)備和線纜，需考慮語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共平臺(tái)等實(shí)際情況，因此，建議將鐵路接入網(wǎng)的建設(shè)分為以下幾種場(chǎng)景。

1）新建接入網(wǎng)——僅有傳統(tǒng)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，未進(jìn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)的路局，未進(jìn)行NGN改造的路局。

2）擴(kuò)建接入網(wǎng)——已采用交換設(shè)備進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)，需在接入網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)共平臺(tái)，未進(jìn)行NGN改造的路局。

3）改造接入網(wǎng)——已進(jìn)行NGN改造，傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)可采用VOIP方式解決，需通過接入網(wǎng)改造有效提升通信網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)現(xiàn)大帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入的路局。

2.1新建接入網(wǎng)

新建接入網(wǎng)，需考慮現(xiàn)有窄帶語音業(yè)務(wù)的接入，考慮新建網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求，也需考慮現(xiàn)有窄帶語音業(yè)務(wù)向軟交換網(wǎng)絡(luò)的更新?lián)Q代。由于語音等窄帶業(yè)務(wù)必須通過接入設(shè)備進(jìn)行接入，而處理窄帶業(yè)務(wù)需要交換網(wǎng)來完成，因此如何與現(xiàn)有交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無縫互聯(lián)也是接入網(wǎng)改造需要考慮的內(nèi)容。

目前，部分路局已經(jīng)實(shí)現(xiàn)NGN改造的，則直接接入NGN，全面實(shí)現(xiàn)VOIP；大部分鐵路局使用的交換網(wǎng)設(shè)備還是原來部署的PSTN交換設(shè)備，采用2 M中繼的方式進(jìn)行話路交換。如果采用僅支持寬帶的接入網(wǎng)設(shè)備，則路局的交換網(wǎng)絡(luò)必須更換為軟交換設(shè)備，支持VoIP。但是基于目前整個(gè)路網(wǎng)的交換網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，進(jìn)行軟交換的建設(shè)并不太符合現(xiàn)在的需求。所以在接入層要全I(xiàn)P化，為后續(xù)演進(jìn)做準(zhǔn)備，避免后續(xù)網(wǎng)絡(luò)的再次改建。對(duì)于沒有實(shí)現(xiàn)NGN改造的路局，可以在程控交換機(jī)與新建IP網(wǎng)絡(luò)之間增加PBX或者IP轉(zhuǎn)V5設(shè)備進(jìn)行過渡，這樣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)統(tǒng)一簡(jiǎn)潔，易于管理，更重要的是后續(xù)語音NGN化后，接入網(wǎng)可以平滑演進(jìn)，避免了重復(fù)投資。

對(duì)于上述路局，接入網(wǎng)采用GPON+IP PBX（Private Branch eXchange用戶級(jí)交換機(jī)）配套的方式進(jìn)行接入網(wǎng)建設(shè)，采用GPON產(chǎn)品搭建基礎(chǔ)通信通道，窄帶業(yè)務(wù)在車間、班組內(nèi)采用IAD終端收斂為IP業(yè)務(wù)，通過GPON系統(tǒng)透?jìng)髦罥P PBX設(shè)備，采用該設(shè)備進(jìn)行IP與2 M業(yè)務(wù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換。IP PBX具備內(nèi)部交換功能，鐵路局內(nèi)部通話可在該設(shè)備進(jìn)行交換，鐵路局內(nèi)部使用短號(hào)互通，外部業(yè)務(wù)通過2 M中繼方式至PSTN交換設(shè)備。

組網(wǎng)模型如圖1所示。

2.2擴(kuò)建接入網(wǎng)

擴(kuò)建接入網(wǎng)的組網(wǎng)模型適用于已采用大量交換設(shè)備進(jìn)行了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)改造的鐵路局。此類接入網(wǎng)的建設(shè)，主要解決班組的辦公網(wǎng)、視頻會(huì)議等高帶寬需求，但各個(gè)車間、班組自動(dòng)電話均為電纜引入，電纜老化嚴(yán)重，自動(dòng)電話納入新建的接入網(wǎng)希望需求強(qiáng)烈。擴(kuò)建接入網(wǎng)的同時(shí)改造自動(dòng)電話系統(tǒng)，主要目的是用光纜代替電纜，而樓內(nèi)配線可以保留使用，節(jié)省投資。此類接入網(wǎng)的擴(kuò)建，在沒有進(jìn)行NGN改造的前提下，解決自動(dòng)電話仍需要在車間、班組內(nèi)布放IAD終端將窄帶業(yè)務(wù)收斂為IP業(yè)務(wù)，通過IP PBX協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備接入原有PSTN。

組網(wǎng)模型如圖2所示。

2.3改造接入網(wǎng)

改造接入網(wǎng)的組網(wǎng)模型適用于未進(jìn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，但具備軟交換平臺(tái)的鐵路局。此類接入網(wǎng)的建設(shè)，主要通過IP化的數(shù)據(jù)通道實(shí)現(xiàn)站段、車間和班組的信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)語音、視頻和寬帶業(yè)務(wù)的共同接入。該組網(wǎng)采用GPON技術(shù)，建立IP化的數(shù)據(jù)通道，在車間、班組內(nèi)直接布放GPON ONU設(shè)備，通過以太網(wǎng)口，進(jìn)行語音和寬帶的接入。

組網(wǎng)模型如圖3所示。

3　結(jié)束語

應(yīng)用GPON技術(shù)建設(shè)鐵路接入網(wǎng)，作為鐵路車站往下的車間、段所、班組等業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)“最后一公里”接入的承載網(wǎng)絡(luò)，滿足為鐵路相關(guān)業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一接入承載平臺(tái)，符合網(wǎng)絡(luò)高帶寬、IP化、可管理及高可靠性的發(fā)展需求。

[1]中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部.YD/T 1949-2009 接入網(wǎng)技術(shù)要求 吉比特的無源光網(wǎng)絡(luò)（GPON） 第1部分：總體要求[S].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[2]中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部.YD/T 2157-2010 接入網(wǎng)技術(shù)要求 吉比特的無源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）系統(tǒng)互通性[S].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3] YD/T 2274-2011 接入網(wǎng)技術(shù)要求 10Gbit/s以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（10G-EPON）[S].

In order to meet requirements of the high bandwidth, IP, manageable and high reliability of railway access networks, this paper introduces the design and implementation of GPON (G bit passive optical network) technology to realizerailway access networking.

AN (Access Network); PON (Passive Optical Network); networking design

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.03.011

2016-05-19）