大准铁路传输网改造方案研究

樊 勤

铁路信息化是铁路现代化的主要标志，大准铁路公司根据运输生产的实际需求，从2006年开始进行铁路运输信息化的建设，推进了运输组织、重载运输、经营管理的现代化，提升了铁路运输能力和经济效益。为适应铁路信息化宽带、高速和安全的传送需求，在信息化建设初期，采用基于SDH传输体制的华为 OptiX 2500＋ （Metro3000）设备，建成了可提供SDH、PDH、以太网等接口的环形光传输网络，为初期信息化建设所需的数据传送网奠定了良好的基础。

1 传输网现状

近年来大准铁路陆续建成了包括列车调度指挥系统 （TDCS）、计划调度、机车调度、货运调度等综合调度信息系统，以及车站综合管理信息、货运制票、车号自动识别、十八点统计分析等的铁路运输管理信息系统 （TMIS）；车务部门建成了行车远程安全监控系统；通信部门建成了集视频监控、环境量监测、实时数据查询等功能于一体的集中监控系统；供电部门建成了电力远动系统，和通过基于电力远动的变压器在线监测系统；机务部门建成了机车动态统计与监测系统；车辆部门依托新建的基于IP的数据传送网，完成红外轴温智能探测系统的改造；后期还开通了视频会议系统与全线办公网络系统。

这些信息系统全部建立在光传输网络上。由于各信息系统分期、分批建设，各自成网，逐渐暴露出以下问题：①独立成网的信息系统分别占用了大量的通道资源，导致传输网的可用资源接近饱和；②通道资源缺乏，各种信息系统的可用带宽有限，导致各类系统运行缓慢，数据信息传送延时较大；③各信息系统采用不同的技术和设备，其维护、管理手段差别较大，给现场设备维护和运营管理带来困难。

基于SDH体制的光传输网络，已经不能满足语音、图像、视频等多信息传递带宽需求，需要建设高速率、大容量、高带宽、高可靠性的传输网，以有效解决各种信息系统通道资源匮乏与传输带宽瓶颈，以实现传输资源利用率的最大化，降低设备维护与管理困难。

2 改造方案

传输系统优化方案，可考虑采用波分技术及光传送网 （OTN）。与SDH相比，OTN具有较强的组网能力、良好的可扩展性、支持多种上层业务或协议，对客户信号进行完全透明的传输，提供多级串联连接监视 （TCM）功能，具有更强的前向纠错能力，OTN还可提供与WDM同样的高带宽，并且已经进入实用化阶段，即将成为主流应用技术。

在技术层面，OTN基于ITU－T制定的G709、G798、G872、G873．1、G959．1等建议，在光层和电层有完整的体系结构，集传送和交换能力于一体，对已有的SDH和WDM的传统优势进行了更为有效的继承和组合，同时扩展了与业务传送需求相适应的组网功能。在业务功能层面，OTN提供标准的接口，支持40Gb／s和未来的100Gb／s线路传送能力，具有密集波分系统的高带宽，兼容SDH、ATM 业 务，能 承 载 IP／MPLS、SAN、Video等大颗粒业务，是承载宽带IP业务的理想平台。因此，可以采用OTN技术组建一个不同于既有系统的、数字化、综合化宽带传输网络。

2．1 方案一：全部采用新技术设备

采用新技术设备，按中长期规划组网，保证相当长时期内网络不落后。传输网采用OTN技术设备， 如 华 为 OptiX OSN1800、OSN3800、OSN6800、OSN8800系列产品。在设备接口要考虑将与以下铁路站点设备连接：准东铁路的薛家湾站，运煤专用线点岱沟和南坪站，与托克托电厂、岱海电厂专用线接轨的二道河站、九苏木站，与国铁站接轨的丹洲营、燕庄站，与准池线接轨的外西沟站。由于与准通站接轨的樊家站等运输需求大、业务多，将这些站点设为重要站点，采用OSN6800或OSN8800系列的高端产品组成传输主干网。在运输需求不是很大的一般站点采用OSN1800等同系列的低端产品即可。

方案一技术先进、系统容量大，在满足运输信息化需求和改善运输管理能力上是最优的。目前大准铁路在用的各种运输管理系统，只有和行车组织直接相关的TDCS、TMIS和行车电话的传输通道采用高级别的保护方式，其他如微机监测、红外轴温监测、办公网等大多数运输管理系统受容量资源的限制，只能采用低级别甚至无保护的通道组成方式。一旦光缆线路中断后，沿线大多数运输管理系统的运行都将受到不同程度的影响，甚至中断。而方案一所提供的丰富的系统资源，将会彻底改变这种状况。先进的技术支撑，可以承载更多对通信系统要求更高的运输管理系统，为今后管理系统的升级和技术整合等提供了技术保障。

全新技术的使用对现场的工作人员来说无疑是一个挑战，能不能很快地适应新设备、掌握新技术和员工的个人技能、相关业务培训是否及时跟进等息息相关。就目前的通信机构设置，方案一的使用涉及到全部的一线员工，因此全员都需要进行新技术培训。

设备兼容方面，OTN的传输设备与既有的接入网设备无法兼容。传输设备改造后，接入网设备也必须相应改造。在硬件和安装费用方面，方案一也是很高的。一套OSN8800硬件设备大约需要50万元，按现在使用2．5Gb／s设备的主干网站点20个计算，只这一项投资就1000万元；其他站点采用低端的OSN1800，每套按10万元计算，硬件费用在400万元左右。安装费用按硬件费用的10%常规计算，约140多万元。也就是说，方案一的投资估算不少于1500万元。在安装工期上，每个站点按1周计算，全线站点的安装需要5个月左右。

2．2 方案二：兼容既有设备局部改造

尽可能兼容既有设备，采用局部改造、逐步完成的方式。先将运输需求大、业务量大的重要车站，如薛家湾、点岱沟、南坪、二道河、九苏木、外西沟、樊家、丹洲营、燕庄等，采用基于SDH的高端设备OptiX OSN3500组成10Gb／s主干网，普通站点采用同系列的低端设备OptiX OSN1500或OptiX OSN2500，其他业务量少的站点利用既有的设备简单升级，完成传输组网。

OptiX OSN 3500被称为下一代智能光传输设备 （NG），具有多业务接口，可接入SDH、Ethernet、ATM、PDH、SAN、OADM 等业务，实现同一个平台上高效传送语音和数据业务；具有强大的组网能力，可与 OptiX OSN 9500、OptiX 10G、OptiX OSN 2500、OptiX OSN 1500、OptiX Metro 3000、OptiX Metro 1000混合组网，实现不同设备与业务全网统一管理，优化投资、降低建网成本。

方案二在一定程度上解决了各类运输管理系统带宽不足，不能充分发挥效力的缺陷。技术更新不大，随着运输需求的增加，还需要继续升级改造。在技能要求上，方案二因改造设备较少，多数员工不经过培训就能进行正常的日常维护。部分涉及新设备的站点，需要对员工进行专业机构的新技术培训。

在硬件投资方面，如果采用OSN3500设备，每个站点的硬件费用约为30万元左右，整个方案投资约600万元；安装费用按硬件费用的10%计算，约60万元，比方案一要少很多。每个站点的设备安装按2～3天计算，整个方案的设备安装时间在一个月左右。

2．3 方案比较

从运行维护方面考虑，方案一是全新设备，对于习惯于使用和操作既有设备的员工来说，运行维护的压力大，适应时间长。公司方面，对人员的技术培训投入短期内会更大。而方案二的改造设备和既有设备关联较大，员工适应时间会短一些。

从投资成本上考虑，方案二投资较小。方案一传输设备改造后，接入设备也需相应改造，初期投资成本比较大。

硬件设备安装上，方案二涉及的设备少，安装时间短，方案一安装时间长。但从调试、设备接入上考虑，方案一是全新的系统，调试完成后，需要几个天窗点就可以完成系统的接入运行；方案二涉及既有业务，需要将改造站点逐个接入，每个改造站点需要一个甚至二个天窗点，在运输较为繁忙的情况下，改造设备的接入将耗费较长的时间。

考虑到大准铁路主要以煤炭运输为主，而目前煤炭行业的前景不很明朗的条件下，投资巨大的方案一显然不可取。方案二投资较小又能满足现阶段的运输信息化需求，是可行方案。

3 方案实施

经过分析比较，在目前形势下采用OptiX OSN 3500替换现有 OptiX 2500＋ （Metro3000）（简称OptiX 2500＋）组成主干传输网更可取。OptiX OSN 3500可实现STM－16或STM－64二个速率等级的设备容量，具备超高速CPU处理，超大内部存储容量，为网络拓扑信息、资源信息、链路信息等智能信息提供足够的存储空间；SDH的管理信息转移，主机单元从设备管理转换为智能引擎；预留智能信令通信平台；J0字节支持链路自动发现，提供 MESH保护、SLA、BOD、OVPN等智能特性。

在接入容量方面，OSN 3500单子架支持8路STM－16光接口，OptiX 2500＋支持6路STM－16光接口就达到最大接入容量而不能再接入任何业务了。在交叉容量上，OSN 3500单子架高阶交叉容量是512×512VC4，低价交叉容量是20G／5Gb／sVC12；OptiX 2500＋单子架高阶交叉容量为128×128VC－4，其中32×32VC－4用于完成低阶交叉功能，低阶交叉容量为2016×2016VC－12。作为汇接点，OptiX 2500＋最多提供20条ECC通道，即由中心网元接出去网元不得超过20个；OSN 3500支持40路ECC。通过以上技术参数的比较，可以看出，改造方案的实施将使整个传输系统的性能和容量都有一个大的提高，可有效解决现有各种信息系统的带宽限制，改善各种信息化系统运行速度缓慢，效率低下的现状。

在安全性方面，OSN3500提供电源过压、欠压保护，软件加载过程中断电保护 ，单板温度检测等功能，具有基于ASON、设备级，网络级和业务级多层保护功能。对主控、时钟、交叉、电源等单板通过备份保护，对2M，34M／45M，155Mb／s电口板实行TPS保护。通过共享光纤虚拟路径保护，最大限度地利用系统资源，对新增节点提供快速保护；通过单光口多复用段保护，实现在同一光板内多复用段保护，节省了光板、光纤。

在安装施工方面，OptiX 2500＋子架的出线区在单板区的背面，设备前后都有维护需求，机柜安装的前后都需留有空间。OSN3500子架的出线区在设备前面，出线区与单板区上下分离，机柜可靠墙安装，单侧维护。OSN3500子架单板插放的考虑因素：各槽位的接入容量，下层处理板和上层接口板的对应关系，对偶板位，以及对扩容和TPS的影响。

在设备维护方面，不同于 OptiX 2500＋ ，OSN1500／2500／3500的光板、支路板、数据板等业务板均通用，不但方便了日常维护，而且减少了备板备件的投入。各种型号光模块可按需选择、灵活配置，降低首期投资成本；在业务发展中灵活追加，满足组网需要。

增设基于单板的维护功能：增加单板告警指示灯，通过单板告警指示灯可迅速判断设备故障类型；增设多种单板元器件监测点，可以迅速排除设备硬件故障；增设单板的配置数据保存，当主控板不在位时，单板掉电重启动后可以正常工作。

智能散热设计：自动监控温度变化，实时查询子架各单板的温度情况，方便维护；风扇单元采用3个智能风扇模块，电源互为备份；智能的转速调整、控制，延长风扇使用寿命；能够提供停转检测功能，当一个风扇模块故障时，其余风扇模块全速运转，实行3个风扇互为备份的智能保护。

设有内置的光谱分析单元，网络维护人员可在网管中心对全网进行在线光谱性能检测，极大的方便网络的维护和监视。光谱性能是反映网络优劣的最底层的参数，掌握网络各检测点上的OSNR、光功率、中心波长等参数，基本上可判断出网络的性能、故障位置。在要监测的站点配置内置的光谱分析单元MS2板，将MS2的检测光口与光放大板、合波／分波板上预留的在线监测口相连，检测出监测点主信道的光谱性能如OSNR、单波长光功率、中心波长等，经MS2板处理后通过OSC（光监控通道）传递到网管中心，在网管中心的网管界面上即可看到线路的光谱图，通过对光谱图的分析可实现网络的远端性能监测。

4 结论

OSN3500智能光传输设备在设备容量，安全性能及日常维护等方面都明显优于既有的OptiX 2500＋设备。OSN3500强大的组网能力，使之向下与OptiX 2500＋设备，向上与 OptiX OSN 9500设备，都能实现设备兼容和业务的统一管理。随着OSN3500为主干网的传输网改造，现有通道资源紧缺，各类信息化系统运行缓慢等突出问题都将得到改善。

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