基于MSTP平台的以太网技术在铁路客运专线中的应用

每个VCl2TRUNK包含N个2Mb/s，例如1个2Mb/s，只占用SDH环网上的1个2Mb/s，4个站点的业务统计复用这1个2Mb/s的传输带宽。整体思想是首先将环网上的业务下到新型以太单板上，通过二层交换与本地业务整合后再上到传输带宽实现统计复用。

2．3以太环网(Ethernet Ring)技术和内嵌RPR环网技

2．3．1内嵌RPR环网技术

针对基于二层交换实现Ethernet Ring的上述问题，目前普遍认可的解决方案是RPR技术。RPR利用机动目标跟踪（VDQ）算法实现环路带宽的公平分配，同时通过流分类、业务优先级等技术满足以太网业务的QoS功能。通过内嵌RPR模块实现以太环网是指在一个或多个用户侧的以太网物理接口与一个或多个独立系统侧的虚拟容器（VC）通道之间实现基于以太网链路层和RPR链路层之间的桥接处理的数据帧交换功能，并且支持用户侧以太网业务的透明性，保证对所有的二层、三层以上的协议透明。

内嵌RPR具有以下功能：

（1）RPRMAC层具有服务等级分类功能、统计复用功能，环上各个节点根据业务的等级及所需要的带宽动态地共享环上带宽资源。

（2）接入带宽的公平算法。为保证各节点业务均有平等享有带宽的权利，RPR的VDQ等公平算法使各节点入环的业务在竞争情况下机会均等。

（3）RPR层快速的环保护倒换（50ms）功能。与SDH中的物理层环保护倒换不同，RPR采用二层环保护倒换，分为环回倒换（Wrap）和重路由保护（Steering）两种倒换方式，前者倒换速度快，数据包丢失少，但带宽占用多，后者反之。在实际使用中需要注意内嵌RPR的MSTP的L1，L2多重保护虽然可以提高以太网业务的可靠性，但不同层的保护需要设置拖延时间，避免各种保护方式同时启动造成业务振荡。

（4）具有拓扑发现、环选择等功能。

（5）RPRMAC层具有按服务等级调度业务的能力。与基于二层交换的Ethernet Ring方式相比，内嵌RPR环网方式具有动态共享环网带宽、接入带宽的公平性、服务等级分类的细分程度高、保护倒换速度快、拓扑自动发现、环选择等优势。但内嵌RPR的MSTP技术存在一定的实际使用问题。例如内嵌RPR一般只适用于单环系统，对于跨环领域存在局限性；算法和协议复杂增加了系统配置和维护的复杂程度：RPR成本较高且实际商用案例较少等o

3 基于MSTP平台的以太网技术在铁路客运专线中的应用

3．1光纤直放站网管系统

光纤直放站网管系统的业务流向主要是由多个近端机节点向网管侧的点到多点汇聚模型，近端机分布在区间节点或车站节点。因此可以用简单的EPL点到多点专线汇聚的方式即可。同时由于网管信息所需带宽很小，多节点并发的可能性又很小，也可以采用逐点汇聚全网共享一个2Mb/s通道的方式，其保护可以利用SDH的保护进行。

3．2客票系统

客票系统大多主要是由车站节点组成，也是点到多点的业务流向，其业务节点数量不多，带宽要求也不高，但可靠性保障要求很高，可采用以下两方案。

方案一：由数据通信网承载。采用MPLSVPN方式，简单易行，不用考虑组网方式、带宽、节点数量、业务质量等因素，但需要进行MPLSVPN，QoS等配置和安全隔离，在数据网初期承载业务流量不大的情况下，业务质量很有保障，但当以后业务流量增大时，需采用流量工程等复杂配置保障业务质量。

方案二：由MSTP传输系统承载。由于客票系统数据的实时性要求相对不高，节点数量不多，带宽要求不高，因此可以采用Ethernet Ring--层以太网环共享1—2个2Mb/s通道的方式。但这种方式需注意二层以太网环里必须起用RSTP协议以避免广播风暴：同时由于中心节点的主备用接口均在这个环里（防止物理故障），为避免与中心节点的业务侧网络成环构成广播风暴，一般建议中心节点的主备用接口分别接在主备用以太网交换机上，提高业务系统自身的可靠性，或者接在同一个以太网交换机上，但须通过支持Smart Link等技术确保以太网交换机上的主备用接口不能同时工作。

3．3 SCADA动力环境监控系统．智能门禁系统、防灾系统

由于动力环境监控系统的节点数量非常多，基本覆盖了所有节点（车站和区间节点），其带宽要求和实时性要求均不高，业务流向为简单的监控中心向各监控站的点对多点型。如果采用Ethernet Ring二层以太网环，受到业务质量和保护倒换时间对以太环网节点数量的限制，一般需要约6-10个环网（按每环8-12个节点），传输系统的整个网络需占用12-20个2Mb/s的带宽。因此一般建议采用两级点到多点汇聚的方式。即车站两边的区间节点向车站点到多点透传汇聚，然后各车站节点再向监控中心透传汇聚的方式，这样既充分保证了业务质量，同时区间节点的带宽可分环复用，避免大量的环间穿通业务占用带宽。如果为节约车站间的带宽，也可采用车站两边的区间节点向车站点到多点透传汇聚，然后车站节点与监控中心采用Ethernet Ring_-层以太网环的方式。

3．4综合视频监控系统

综合视频监控系统涉及的节点与动力环境监控系统相同，覆盖所有的节点，节点数量很多，不同之处是传递视频图像信息，对带宽要求和实时性要求都很高。

结合客运专线数据通信网设置情况，综合视频监控系统区间至车站的通信通道由MSTP系统提供，车站到监控中心由数据通信网提供。大多数情况下每个区间节点为2—8路摄像头，按照目前通用的H.264视频编码格式每路需2Mb/s带宽，如考虑全部并发的情况，每节点需4～16Mb/s带宽。如果采用EthernetRing---层以太网环方式，按照环网支持单节点视频全部并发的极限考虑16Mb/s带宽，这样可节约系统带宽。但由于视频图像对于传输时延、抖动的高要求性，以及端到端的视频编解码、软件处理、网管控制等系统自身时延比较大，对传输系统的延时、抖动等要求也非常高。可用以下数据进行参考：光纤时延5us/km，每个传输设备时延200us，以太网单板封装和解封装时延1ms，点到点时延估算=经过站点数量X200US+1msX2+两点间距离X5Us/km。由于Ethernet Ring实际业务单向传输，距离车站节点越远的节点其实质是通过多个传输以太网端口的多次存储转发时延才能传输到车站节点，其结果是各节点的视频传输时延各不相同，当多节点视频业务并发时得到的带宽和图像质量没有保障。尤其是启用RSTP后，当环网故障发生保护倒换时的时延更达到数秒级。