无源光网络在铁路上的应用

徐建明

（中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司，上海 200436）

无源光网络在铁路上的应用

徐建明

（中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司，上海 200436）

为解决铁路接入网的高带宽、IP化、可管理及高可靠性要求，介绍采用GPON技术实现铁路接入网组网的设计和实现方法。

接入网；无源光网络；组网设计

随着当前铁路信息化业务快速发展，对通信承载网提出了高带宽、IP化、可管理及高可靠性等多方面的要求。目前铁路既有接入网仍然采用传统的PCM技术，以解决语音及低速率窄带业务为主，已经远远不能满足综合承载铁路运输管理信息的需求。

无源光网络（Passive Optical Network，PON）技术凭借其低成本、组网灵活、安全可靠，便于管理的特点，在运营商及企业最后一公里接入网建设中得到广泛的应用。

本文通过对无源光网络技术的研究，结合铁路应用场景，提出铁路应用的组网建议。

1　无源光网络技术介绍

无源光网络技术是为了支持点到多点应用发展起来的光接入技术，定位在常说的“最后一公里”，是在运营商、电信局端和商业用户或者家庭用户之间的数据传输解决方案。

目前，主流应用的PON标准主要有两个：一个由IEEE802.3ah工作组制定的以太网无源光网络（Ethernet PON，EPON）标准；另一个是由ITU/ FSAN制定的吉比特无源光网络（Gigabit PON，GPON）标准。由于GPON标准的高带宽、产业链更完整，互通标准更完善，本文主要针对GPON技术进行论述。

2003年1月，ITU-T批准确立了GPON标准G.984.x（G.984.1、G.984.2和G.984.3）。GPON相对于EPON来说，更注重对多业务的支持能力（TDM，IP），上联业务接口及下联用户接口更为丰富（GE，FE，STM-1，E1等）。GPON下行速率高达2.5 Gbit/s，上下行可灵活地采用非对称速率。GPON标准的制定就是面向提供综合业务接入，传输距离至少达20 km，具备完善的OAM功能以及可升级能力，特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和TDM流。

GPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输，下行波长是1 490 nm，上行采用1 310 nm波长，下行技术采用广播技术，上行数据流采用TDMA技术。

GPON网络由光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）、光网络单元（ONU）组成，其中ODN由光分路器和光纤线路等组成，通常采用点到多点的网络结构。OLT放置于业务接入中心节点，为接入网提供网络侧与城域网之间的接口，通过多个GE/ FE接口上联不同的业务网络，ODN与各ONU连接。ODN由光纤和光分路器、光连接器等无源光器件组成，为OLT和ONU之间的物理连接提供光传输媒质。ONU放置于小区或楼内机房，为接入网提供用户侧的接口，提供语音、数据、视频等多业务流与ODN的接入，通过GE光口经ODN上联至OLT，受OLT集中控制。

2　铁路接入网应用GPON技术组网讨论

结合各路局接入网现有的实际情况，建设铁路接入网需考虑原有在网设备和线缆，需考虑语音业务和数据业务共平台等实际情况，因此，建议将铁路接入网的建设分为以下几种场景。

1）新建接入网——仅有传统业务网络，未进行数据网建设的路局，未进行NGN改造的路局。

2）扩建接入网——已采用交换设备进行部分数据网建设，需在接入网中实现数据业务和传统语音业务共平台，未进行NGN改造的路局。

3）改造接入网——已进行NGN改造，传统语音业务可采用VOIP方式解决，需通过接入网改造有效提升通信网络带宽，实现大带宽数据业务接入的路局。

2.1新建接入网

新建接入网，需考虑现有窄带语音业务的接入，考虑新建网络的带宽需求，也需考虑现有窄带语音业务向软交换网络的更新换代。由于语音等窄带业务必须通过接入设备进行接入，而处理窄带业务需要交换网来完成，因此如何与现有交换网实现无缝互联也是接入网改造需要考虑的内容。

目前，部分路局已经实现NGN改造的，则直接接入NGN，全面实现VOIP；大部分铁路局使用的交换网设备还是原来部署的PSTN交换设备，采用2 M中继的方式进行话路交换。如果采用仅支持宽带的接入网设备，则路局的交换网络必须更换为软交换设备，支持VoIP。但是基于目前整个路网的交换网络现状，进行软交换的建设并不太符合现在的需求。所以在接入层要全IP化，为后续演进做准备，避免后续网络的再次改建。对于没有实现NGN改造的路局，可以在程控交换机与新建IP网络之间增加PBX或者IP转V5设备进行过渡，这样网络架构统一简洁，易于管理，更重要的是后续语音NGN化后，接入网可以平滑演进，避免了重复投资。

对于上述路局，接入网采用GPON+IP PBX（Private Branch eXchange用户级交换机）配套的方式进行接入网建设，采用GPON产品搭建基础通信通道，窄带业务在车间、班组内采用IAD终端收敛为IP业务，通过GPON系统透传至IP PBX设备，采用该设备进行IP与2 M业务的协议转换。IP PBX具备内部交换功能，铁路局内部通话可在该设备进行交换，铁路局内部使用短号互通，外部业务通过2 M中继方式至PSTN交换设备。

组网模型如图1所示。

2.2扩建接入网

扩建接入网的组网模型适用于已采用大量交换设备进行了数据网络改造的铁路局。此类接入网的建设，主要解决班组的办公网、视频会议等高带宽需求，但各个车间、班组自动电话均为电缆引入，电缆老化严重，自动电话纳入新建的接入网希望需求强烈。扩建接入网的同时改造自动电话系统，主要目的是用光缆代替电缆，而楼内配线可以保留使用，节省投资。此类接入网的扩建，在没有进行NGN改造的前提下，解决自动电话仍需要在车间、班组内布放IAD终端将窄带业务收敛为IP业务，通过IP PBX协议转换设备接入原有PSTN。

组网模型如图2所示。

2.3改造接入网

改造接入网的组网模型适用于未进行数据网络建设，但具备软交换平台的铁路局。此类接入网的建设，主要通过IP化的数据通道实现站段、车间和班组的信息化建设，实现语音、视频和宽带业务的共同接入。该组网采用GPON技术，建立IP化的数据通道，在车间、班组内直接布放GPON ONU设备，通过以太网口，进行语音和宽带的接入。

组网模型如图3所示。

3　结束语

应用GPON技术建设铁路接入网，作为铁路车站往下的车间、段所、班组等业务节点“最后一公里”接入的承载网络，满足为铁路相关业务提供统一接入承载平台，符合网络高带宽、IP化、可管理及高可靠性的发展需求。

[1]中华人民共和国工业和信息化部.YD/T 1949-2009 接入网技术要求 吉比特的无源光网络（GPON） 第1部分：总体要求[S].北京：电子工业出版社，2011.

[2]中华人民共和国工业和信息化部.YD/T 2157-2010 接入网技术要求 吉比特的无源光网络（GPON）系统互通性[S].北京：电子工业出版社，2011.

[3] YD/T 2274-2011 接入网技术要求 10Gbit/s以太网无源光网络（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）