专栏·
网络传输通道
尹鹏1，李双良2
（1.中国铁路兰州局集团有限公司电务部，甘肃兰州
730000；
2.天津瑞利通科技有限公司，天津300392）
摘要：铁路视频监控系统是保证铁路车站及沿线运营安全的重要手段。通过分析铁路视频监
控系统运行现状，以及分组传送网（PTN ）的技术优势，得出采用PTN 搭建视频监控系统网络传输通道的可行性。分别针对信息系统和通信系统，阐述视频监控系统搭建网络传输通道的PTN 技术方案。该方案具有快速、高效、安全、灵活等特点，具有一定推广价值和应用前景。关键词：PTN ；铁路视频监控系统；网络传输通道
中图分类号：U285；U298文献标识码：A 文章编号：1001-683X （2022）03-0139-05
DOI ：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.11.23.003
0引言
铁路作为国家客货运输的大动脉，铁路安全被视
为重中之重。在列车、线路或者站台、卸货场等场所出现突发情况时，铁路管理人员可通过监控摄像头及时获得相关信息，并通过相关系统及时作出应对。因此，为保证对车辆、人员等的实时监控和应急处理，高速、安全的网络传输通道必不可少。
在现阶段，铁路搭建视频监控的网络传输通道主
要采用交换机、收发器、无源光纤网络（PON ）或视频光端机进行组网，利用光纤形成树形、链形网
络［1］。随着通信技术的发展，上述组网方式的弊端也逐步显现出来，例如：因设备交换容量和接口数量不足导致的传输卡顿、无法扩容等问题；因技术局限性导致的无法管理、无法保护等问题［2］。
铁路视频监控系统的搭建主要分属于信息系统和通信系统两大方面。其中，当信息系统作为承载网络时，主要是在车站范围内进行布设，如候车大厅、广场、重要道路、卡口及办公区域等，其特点是范围大、点位多、组网多样［3］；当通信系统作为承载网络时，主要是在铁路沿线、机房之间的区域进行布设，其特点是距离长、点位多，基本采用链形或环形组网。
第一作者：尹鹏（1971—），男，高级工程师。E-mail ：***************
通信作者：李双良（1991—），男，工程师。
E-mail ：***********************
利用PTN搭建铁路视频监控系统网络传输通道尹鹏等专栏·安全与视频
在此，提出一种利用分组传送网（PTN）技术搭建铁路视频监控系统网络传输通道的解决方案。
1PTN技术
1.1技术概述
PTN是近些年逐渐发展起来的通信技术，可提供从接入到核心层的端到端设备解决方案，解决了现有多业务传送平台（MSTP）方案宽带业务能力不足，以及现有PON方案的服务质量（QoS）和业务保护能力不足等问题［4］，支持北向接口、软件定义网络（SDN）以及1588v2时间同步等功能，其端口类型包括：100GE、10GE、GE、FE、STM-1/4/16、E1、V5.2、7号信令（SS7）、1号信令（SS1）、2/4W、RS232/485、POTS、SIP、2B+D等。
PTN具有多种保护机制，可进行多业务（如车务业务、视频会议、语音业务、办公业务等）统一承载与安全隔离，通过与同步数字体系（SDH）类似的隧道化模式，实现业务与路径的分离，严格区分不同业务，进行业务隔离。另外，PTN具有多种业务保护方式，实现了设备侧、网络侧、边缘侧多重保护；完美的QoS策略保证承载业务的稳定可靠传输；具有分层操作维护管理（OAM）维护机制，基于硬件处理的OAM功能，可实现分层的网络故障自动检测、保护倒换、性能监控、故障定位等功能。同时，PTN支持SDN网络，可通过控制中心进行集中统一的配置和管理。
PTN技术最早是作为运营商的城域网组网方案被提出，历经多次技术升级与创新，逐渐被移动通信运营商、广播电视行业等接纳和应用。同时，随着时分复用技术（TDM）链路仿真技术与PTN技术的结合，其对E1业务和音频业务的承载使PTN技术的应用场景不断丰富，国家电网、政府和铁路行业也逐渐开始进行应用和推广［5］。桥架接头
1.2技术方案比较
PTN技术在发展之初，分为传输层多协议标签交换（T-MPLS/MPLS-TP）和运营商骨干桥接（PBB/ PBB-TE）两类。对于铁路搭建视频监控系统，在原有MSTP技术方案的基础上进行演进，以达到将视频（以太网或E1）业务进行接入、传输、汇总和上传等功能，更加贴近T-MPLS技术特点，T-MPLS/MPLS-TP技术是从IP/MPLS技术发展而来，主要是一种面向连接的分组传送技术。在相同价格成本的基础上，PTN技术与MSTP技术相比较，具有更大的带宽、更高的带宽利用率、更强大的保护能力和更全面的同步能力。因此，铁路视频监控系统可选择T-MPLS/MPLS-TP技术进行实现。MSTP技术与PTN技术的比较见表1［6］。
1.3可行性分析
（1）技术特性。随着现阶段业务带宽需求的不断提高和全IP化的发展趋势，基于PTN技术构建网络，为后期升级及扩容提供了有力的技术支持。相较于MSTP、PON和交换机技术而言，PTN技术在全IP化网络中表现更加全面，没有明显的应用限制及技术缺陷。
（2）铁路视频监控网络适用性。针对铁路视频监控系统中节点数量多、分布不规律等特点，PTN以其接口数量多、接口种类丰富、组网灵活（链形、星形、
9547900表1MSTP技术与PTN
技术的比较
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环形、树形等）、带宽大等优势，可保障视频监控业务高效、高质地进行传输，达到完美契合［7-8］。
（3）经济实用性。根据铁路线性网络特点，其使用年限、子网及业务种类较多，MSTP、PON及交换机技术均无法完全覆盖全网技术特点，导致网络重复建设、设备性能无法充分利用、故障点较多，网络建设成本及维护成本均高于PTN技术。
综上所述，使用PTN技术搭建铁路视频监控系统网络传输通道具备可行性，且相较于其他技术，具有较大优势。
2方案实现
2.1信息系统搭建视频监控网络传输通道
信息系统的视频监控主要在车站进行布设，每个车站具有300～500个监控摄像头，在保障行车安全、司乘安全、车站秩序等方面都起到关键作用，帮助维护部门更加准确、迅速、方便地掌握线路信息。
该方案在每个通信节点配置1套B类PTN设备，在监控中心机房配置1套A类PTN设备作为汇聚节点，并上传到综合视频监控系统平台（见图1）。
B类PTN设备具有10个GE光接口，其中2个接口可用来进行传输通道的组网，其余8个接口可作为信息
采集接口连接至监控摄像头。设备根据光纤路由可实现链形、环形、星形等组网方式，靠近车站监控中心机房的设备连接至A类PTN设备。同时，B类PTN设备可根据需要接入并配置4～30路电话，解决语音通话要求。
A类PTN设备采用GE光口作为传输通道对接端口，以10GE或GE光/电接口作为与综合监控平台对接端
口。同时，此类设备具有语音交换板卡，支持基速率接口（PRI）/SS7/V5协议与程控交换机对接，支持E1中继口，支持不小于500门的程控语音；支持会话初始协议（SIP）电话，支持脉冲编码调制（PCM）窄带业务（用户接口话路、V35、二/四线音频、磁石等）。
2.2通信系统搭建视频监控网络传输通道
通信系统的视频监控主要在铁路沿线机房间进行布设，包括车站、通信、电力变电所、工区综合楼、警务区、自耦变压器（AT）所等［9］，对铁路轨道、、防护栏等基础设施及滑坡、洪水、结冰等气象灾害均可起到监视作用，在保障行车安全的同时也可为抢险救灾提供基础信息。
该方案在每个铁路沿线机房配置1套B类PTN 设备，在每个车站机房配置1套A类PTN设备（见图2）。
B类PTN设备安装于铁路等沿线机房，具有10个GE光接口，其中2个接口可用来进行传输通道的组网，进行设备之间的连接，并在末端站进行环回，形成环路保护，其余8个接口可作为信息采集接口连接至监控摄像头。与车站相邻的机房，通过GE光接口连接至A类PTN设备。同时，
剖布机
增高瘦身鞋B类PTN设备可根据需要接图1信息系统搭建视频监控网络传输通道
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入并配置4～30路电话，解决语音通话要求。
A类PTN设备安装于车站机房，采用GE光口作为传输通道对接端口，与中的B类PTN设备连接，相邻A类设备采用10GE光接口进行连接，形成环形网络保护。设备可通过10GE光接口或GE光/电接口
重钙粉生产设备连接至视频监控服务器，进行信息上传。同时，此类设备具有语音交换板卡，支持PRI/SS7/V5协议与程控交换机对接，支持E1中继口，支持不小于500门的程控语音；支持SIP电话，支持PCM窄带业务（用户接口话路、V35、二/四线音频、磁石等）。
另外，各车站的A类PTN设备也可通过GE电口连接至铁路数据网，并最终对接至综合视频监控系统平台。
3方案优势分析
PTN系统以分组传送技术为核心，配置高效的OAM体制和QoS部署策略，在提高通信网络传输效率的同时，具有极高的安全性和稳定性，完全符合铁路视频监控网络的运行要求［10］。同时，PTN系统多样化的组网方式（点对点、链形、环形等）对业务繁多、组网多样的铁路视频监控网来说也极为适合［11］。PTN 技术方案的优势如下：
（1）方案将传统视频监控系统中常用的接入带宽10Mb/s、传输带宽100Mb/s升级为接入带宽100Mb/s、传输带宽1000Mb/s，在充分满足当前需求的前提下，为之后扩容计划留有足够的带宽空间。
（2）承载的业务安全可靠。系统支持网络级多种方式保护，满足保护时限小于50ms的要求。
（3）采用物理层频率同步加IEEE1588v2时间同步方案，背靠背组网时间同步精度满足小于±30ns，在大于30个网元的长链路环境下，PTP时间精度优于100ns。
（4）可针对信息系统和通信系统分别进行适合其节点分布的组网方式，以其接口数量多、组网灵活的特点，达成高质、高效、高安全性的视频业务传输网络。
（5）管理方便。PTN技术采用OAM管理方式，具有易管理的优势。在铁路视频监控系统的网管指挥中心设置1套PTN网管，提供自动和手动方式的端到端业务配置、故障定位、性能监视和日常维护等功能。
（6）具有语音交换板卡，支持PRI/SS7/V5协议与程控交换机对接，解决视频监控过程中的指挥调度、沟通交流等语音通话问题。
4结论
采用PTN技术搭建铁路视频监控系统网络传输通道，既可实现最低千兆的传输带宽，满足通道传输速率要求，保证监控视频的清晰、高效传输，又可实现整个通道的管理，在网管中心可对全域内的通道设备进行管控和监测，出现问题时可第一时间发出告警，保证监控通道的实时、准确传输。同时，PTN可利用自身技术机制的优势，根据信息系统和通信系统的特点，进行不同的组网方式，可形成但
不限于链形、环形、星形等组网方式，实现1∶1/1+1保护或环网保护等保护形式，保证监控通道的有效传输。整体来说，该技术方案可行且高效，具有推广价值和应用前景。
此外，PTN技术在其他通信传输系统中也拥有广泛的应用场景，如铁路售票系统、班组管理信息化系统、办公网系统、视频会议系统、传输系统等。随着PTN技术的不断发展完善及其应用场景的不断丰富，PTN在铁路的应用将愈加广泛，以推动铁路通信系统
的升级和发展。图2通信系统搭建视频监控网络传输通道
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责任编辑卢敏
收稿日期2021-11-23
Building Network Transmission Channel of Railway Video Surveillance System
with PTN
YIN Peng1,LI Shuangliang2
(1.Communication and Signaling Department,China Railway Lanzhou Group Co Ltd,Lanzhou Gansu730000,China;
2.Tianjin Ruilitong Technology Co Ltd,Tianjin300392,China)刺辊
Abstract:The railway video surveillance system is a crucial approach to ensure the safety of railway stations and operation along the line.Through analysing the current operation status of railway video surveillance system and the technical advantages of packet transmission network(PTN),the feasibility of building a network transmission channel of video surveillance system with PTN is obtained.Focusing on the information system and communication system,this paper elaborates the PTN technical schemes for building a network transmission channel of video surveillance system respectively.The scheme, characterized by speediness,high efficiency,safety and flexibility,etc.,has certain promotion value and application prospect.
Keywords:PTN;railway video surveillance system;network transmission channel
