2024年6月1日发(作者：)

专栏·安全与视频

利用PTN搭建铁路视频监控系统

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

2.天津瑞利通科技有限公司，天津300392）

730000；

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/.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

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，

主要是在铁路沿线基站、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。

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

第一作者：

尹鹏（1971—），男，高级工程师。

通信作者：

李双良（1991—），男，工程师。

E-mail：***************

E-mail：***********************

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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。

利用PTN搭建铁路视频监控系统网络传输通道尹鹏等

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

1

1.1

PTN技术

技术概述

PTN是近些年逐渐发展起来的通信技术，可提供

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］

。

从接入到核心层的端到端设备解决方案，解决了现有

及现有PON方案的服务质量（QoS）和业务保护能力不

多业务传送平台（MSTP）方案宽带业务能力不足，以

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

POTS、SIP、2B+D等。

信令（SS7）、1号信令（SS1）、2/4W、RS232/485、

PTN具有多种保护机制，可进行多业务（如车务

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

业务、视频会议、语音业务、办公业务等）统一承载

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

MSTP技术方案的基础上进行演进，以达到将视频（以

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

太网或E1）业务进行接入、传输、汇总和上传等功能，

与安全隔离，通过与同步数字体系（SDH）类似的隧

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

表1

技术

名称

带宽利用率组网类型保护类型

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］

。

MSTP技术与PTN技术的比较

同步类型网络规划

采用核心、汇聚、

接入3层架构，端

到端的固定带宽

保证

网络组网

利用设备最

大速率端口

组网，端口利

用率较低

通过配置相

应的ECN数

据实现设备

组网，各类端

口都可实现

组网和业务

使用

网络自愈性

主要支持网

络侧的保

护，一般为

静态

扩容增/减维护管理

刚性管道，以2M

MSTP

为基本单位，带

技术宽利用率低，不

具备统计复用

支持10G/2.5G/

链形网保护、

622M/155M的

通道保护环、频率（时钟）同步

环形、链形、混合

复用段保护

组网

网络级的线

性、子网、环

网、伪线双归

保护，端口级频率（时钟）同步+

的LAG、IMA时间同步（1588v2）

保护，单板级

的TPS、1+1

保护

进行扩容操

采用端到端调度方

作需考虑组

式，支持告警、路

网并重新配

径、业务三者关联

置相关业务

PTN

技术

弹性管道，可按

照实际需求设置

带宽，大大提高

带宽利用率，具

备统计复用

支持100G/40G/

10G/GE/FE等多

速率的环形、链

形、MESH形等

组网

采用核心、汇聚、

接入3层架构；根

据不同的业务类

型，合理分配带

宽，大大提高带宽

利用率

强大的OAM能

在网络级、

可根据OAM、按照需要进力，

端口级、单

行扩容，无

QoS等为依据多

板级实现多

需考虑组网方面、多角度完成

方面自愈

维护管理任务

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

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、

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

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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。

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，支持基群速率接

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）。

A类PTN设备采用GE光口作为传输通道对接端口，

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

2.1

方案实现

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

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

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）。

可用来进行传输通道的组网，其余8个接口可作为信息

B类PTN设备具有10个GE光接口，其中2个接口

布设，包括车站、通信基站、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、基站、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基站机房配置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）。

图1信息系统搭建视频监控网络传输通道

10个GE光接口，其中2个接口可用来进行传输通道的

B类PTN设备安装于铁路基站等沿线机房，具有

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，B类PTN设备可根据需要接组网，进行设备之间的连接，并在末端站进行环回，

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利用PTN搭建铁路视频监控系统网络传输通道尹鹏等

图2通信系统搭建视频监控网络传输通道

入并配置4～30路电话，解决语音通话要求。

传输通道对接端口，与基站中的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。

A类PTN设备安装于车站机房，采用GE光口作为

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

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

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。

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、

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

传输带宽1000Mb/s，在充分满足当前需求的前提下，

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53-55.

责任编辑卢敏

收稿日期2021-11-23

BuildingNetworkTransmissionChannelofRailwayVideoSurveillanceSystem

withPTN

YINPeng

1

,LIShuangliang

2

(icationandSignalingDepartment,ChinaRailwayLanzhouGroupCoLtd,LanzhouGansu730000,China;

nRuilitongTechnologyCoLtd,Tianjin300392,China)

Abstract:

Therailwayvideosurveillancesystemisacrucialapproachtoensurethesafetyofrailway

hanalysingthecurrentoperationstatusofrailwayvideo

surveillancesystemandthetechnicaladvantagesofpackettransmissionnetwork(PTN),thefeasibilityof

buildinganetwongon

theinformationsystemandcommunicationsystem,thispaperelaboratesthePTNtechnicalschemesfor

buildingaeme,

characterizedbyspeediness,highefficiency,safetyandflexibility,etc.,hascertainpromotionvalueand

applicationprospect.

Keywords:

PTN;railwayvideosurveillancesystem;networktransmissionchannel

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