城市軌道交通骨干傳送網技術方案選擇

潘 皓

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

1 概述

隨著一個城市，軌道交通線網規模的不斷擴大，定位于線路控制中心之上的路網指揮中心（TCC）的建設必將隨之產生，這就需要建設一個能夠滿足承載線路控制中心（OCC）與OCC之間，OCC與TCC之間各系統業務的骨干傳送網。與此同時，多條軌道交通線路同時運營或同時建設的城市不斷出現，由于城市軌道交通“一線一建一管”的特點決定了其中一些線路尤其是后建設線路無法通過自身資源將線路系統接入至相應OCC。由于城市軌道交通尤其是地鐵，具有空間相對狹小、物理徑路資源有限、改造困難大的特點，這些決定了必須統一建設一個骨干傳送網來解決線路系統接入控制中心的需求。

OCC和TCC之間一般采用多點信息（每個OCC）接入，集中于TCC處理的方式構建信息系統，其中使用光纖構建的系統主要包括傳輸系統、信息用IP數據網絡、辦公自動化IP數據網絡、專用無線系統區域中心互聯等。

根據目前城市軌道交通建設情況，各線路需要接入相應OCC的系統包括：傳輸系統、閉路電視監視系統、自動售檢票系統、乘客信息系統、火災自動報警系統、綜合監控系統、信號系統、辦公自動化系統、無線通信系統。其中火災自動報警系統、信號系統（安全等級SIL4級部分）由于其安全性的特殊要求，一般采用光纖自行組網接入OCC，除此之外的線路其他系統均能夠通過線路通信傳輸系統接入OCC。

綜上所述，城市軌道交通骨干傳送網是一個與電信運營商骨干匯聚網絡相似的既具有骨干網絡的功能，同時又必須能為線路系統提供接入服務的開放式網絡。

結構如圖1所示。

2 骨干傳送網技術方案對比

2.1 技術方案

構建城市軌道交通傳送網的技術方案大體有如下3種。

2.1.1 大容量光纜網

根據一個城市軌道交通整體規劃，按照各規劃線路的建設時序，分步利用大容量光纜來建設涵蓋各線路OCC和TCC的骨干傳送網，并利用換乘站作為線路接入節點預留光纜，滿足后續線路系統接入需求。

2.1.2 綜合業務傳送平臺

利用各線路自行敷設的光纖，使用綜合業務傳送平臺（MSTP）設備構建覆蓋各線路OCC、TCC、線路換乘站的骨干傳送網，后續線路系統通過換乘站設備接入平臺從而接入相應的OCC。

目前，線路傳輸系統承載的各類信息需接入OCC的數據量一般在3～4?G左右，骨干傳送網可采用10?G或40?G系統。

2.1.3 波分復用系統

利用各線路自行敷設的光纖，使用諸如光終端設備（OTM）、光分插復用設備（OADM）等波分復用設備（WDM）構成覆蓋各線路OCC、TCC、線路換乘站的骨干傳送網，后續線路系統通過換乘站設備接入平臺從而接入相應的OCC。

2.2 技術方案對比

下面從建設、使用角度對上述3種技術方案進行對比。

2.2.1 建設角度

1）大容量光纜網

光纖作為現代通信及信息系統最基本的物理媒介，具有標準化程度高、使用范圍廣的特點，基本不用考慮線路系統的制式和具體實現方式。

同時光纜網是一個無源系統，無散熱，不需要考慮電源問題，對機房環境溫度要求不高，無需考慮設置通風空調系統。

光纜使用壽命長，升級換代速度慢，當其他設備系統（傳輸、數據）等升級換代時都需要考慮對既有光纜利用，故光纜在全壽命周期內基本沒有被淘汰的風險，對建設投資是一種有效的保護。

2）綜合業務傳送平臺

由于城市軌道交通按照線路建設和運營，因業務終結點都是控制中心，不管網絡是否分層，幾乎全部的線路側業務流都需要進入控制中心，從客觀上無法體現骨干網絡和線路網絡分層建設帶來業務分流的優勢。

綜合業務傳送平臺是一種很標準的傳輸技術，通用性好，各廠家在通過互聯測試的情況下可以進行光層面的互聯互通。如線路及骨干網采用同類設備在一定條件下可通過光接口直接互通，但互聯互通也存在很多制約條件，特別是以太網業務，映射和封裝協議必須是相同的。否則，無法通過光接口互聯。目前在使用綜合業務傳送平臺時,一般使用內嵌的彈性分組環（RPR）來實現對以太網業務的承載，但必須通過業務側的互聯才能夠實現跨系統互通。

使用綜合業務傳送平臺作為骨干傳送網絡用于接入線路業務，其骨干網絡的定位就決定了它的重要性，故電源、機房等配套需求必須等于或高于線路要求。電源必須為一級負荷電源，機房必須設置通風空調系統。

通常通信設備的使用周期為15年，但實際的使用年限會因通信設備的迅速換代、備品備件等問題大大縮短。另外，由于通信和信息技術的迅猛發展以及軌道交通系統對傳輸系統的容量要求不斷提高，可能會導致不定期的大規模擴容。

3）波分復用系統

米九還想說什么，措姆卻接著說：哥，你回去吧，我要睡覺了，今晚夜半就要起床去撿牛糞呢。米九的眉頭皺在一起：姆姆，你別太累了，牛糞哥哥會幫你撿的，你有任何困難哥哥都會站在你前面的。措姆暗暗嘀咕：我知道，哥，我都知道。下輩子我再還你的情吧。米九也好像在自說自話：我從沒想過讓你還我什么，我只想看到你活得好好的。

針對城市軌道交通中繼段短這一特點，WDM系統能夠減少各類電中繼的優勢無法體現，僅能體現其對光纜變相擴容的作用。

WDM系統可通過不同的光波長轉換器（OTU）和目前的主流傳輸設備及數據設備實現互聯，不涉及相互之間協議的問題。

系統對機房和電源的要求,系統壽命和組建綜合業務傳送平臺相似。

4）建設投資分析

統一建設光纜網絡主要會以芯為單位增加光纜造價，目前一般光纖價格在130元/芯公里，此部分投資的增加較之后期各線路單獨建設增加的同徑路新敷設光纜的費用、土建改造（開洞并封堵等）費用、吊頂等裝修面破壞及修復費用、后期施工配合費用等是很少的，因其壽命較長對投資的保護效果明顯，并且后期使用和維護時基本不需要再進行投入。

綜合業務傳送平臺的建設以節點為單位，一般一個節點約為60～80萬元，一次性建設投資基本在400～500萬，在后期使用和維護需要持續性的投入，雖總體投資不算很大但受設備使用壽命及使用方式因素影響，對投資的保護作用并不顯著。

2.2.2 使用角度

1）大容量光纜網

光纜網絡主要設備為光纜和光纖配線架，對技術要求低，從使用角度基本不用進行前期的培訓。在線路需要進行接入時，僅進行相關光纖的測試。各線路使用統一提供的骨干光纜組建系統，不影響其系統的拓撲，也不會影響其保護方式的選擇，使用線路自身的網管系統即可完成業務的端到端配置。

由于大容量光纜網方案一般會按照長期規劃進行編制，故在規劃期內的各線路進行接入時基本不用考慮擴容引起的費用增加，即使不在規劃期內的線路也可通過統一協調，在適度增加費用的情況下完成接入工作。

光纜網不需要網管設備，維護工作量、維護要求門檻都很低，維護成本相對低廉。

2）綜合業務傳送平臺

由于使用了綜合業務傳送設備，在各線路建設接入時需要進行大量的配合工作，如線路使用的骨干層未設置的板卡，那骨干層系統需通過改造來滿足需求。同時互聯方式需要根據兩個系統的制式是否相同進行選擇，在制式相同時還需要考慮協議是否相同，是否進行了互聯測試，如制式不同則需要進行業務側的互聯。保護方式也需要進行考慮，因涉及到兩個傳輸系統，保護方式需要雙方進行匹配。

因引入綜合業務傳送平臺，增加了線路系統的復雜性，增加了故障點，同時線路開通和使用以及維護過程中進行業務配置時均需要雙方共同配合，單獨的一方無法完成業務的端到端配置，需要投入大量的使用成本。

如果骨干層發生了故障需要進行倒換時，在環路上的其他線路需要一起進行倒換，可能造成不可預期的故障，甚至故障擴散至全網。如線路層發生故障，根據不同的保護方式也可能引起骨干層的保護倒換，從而引起其他線路骨干層通道一起倒換，也可能造成不可預期的故障。

系統需要設置網管設備，同時需要配置專業的維護人員。

3）波分復用系統

因引入WDM系統，增加了線路系統的復雜性，增加了故障點，會提高線路系統的故障發生概率。

由于使用了WDM系統設備，各線路接入時需要進行大量的配合工作。特別是用于進行系統間波長轉換的OTU，根據不同的接入速率、接入窗口、接入系統類型，有多種不同類型板卡，不可能一次性的進行配置，這就造成了線路系統必須根據OTU的類型確定接入方式或另行采購適應系統的板卡，這就可能引起因為設備備貨以及備品備件的不足造成的使用不便。同時當WDM系統增加或減少OTU數量時需要考慮的因素也很多，如插入損耗、插入色散、系統光功率的匹配以及全系統光信噪比的匹配問題，這些都有可能在接入時引起系統的故障。

因加入WDM系統，雖然線路側的網絡拓撲不會發生變化，但線路開通時仍需要兩系統共同配合進行，單獨的一方無法完成業務的端到端配置。

系統需要設置網管設備，同時需要配置專業的維護人員。

3 結論

綜上所述，軌道交通線路城市骨干傳送網的建設，首先應規劃建設大容量光纜網絡，而后根據通信、信息等業務情況，選擇基于光纖自行組建業務網絡或是建設統一的綜合業務傳送平臺。而在線網形成后波分復用系統可作為一種有效的補充，用于解決局部光纜資源不足的問題。