地鐵通信常用傳輸系統的應用分析

王建永

【摘要】 近年來，隨著社會經濟的發展、科學技術水平的進步，當下很多城市都擁有了高速地鐵交通，并且大多都從單條線路運營進入到線網化運營模式。地鐵具有快捷、安全、舒適、節能、環保等優勢特點，簡單一點也可以理解為是城際公交、小型汽車、客運列車（火車）的優勢集合體。地鐵得以正常運轉，為廣大的乘客提供優質的服務，很大程度上得益于通信網絡技術的嵌入。本文基于地鐵通信常用傳輸系統的應用分析，結合著西安市地鐵軌道交通通信傳輸系統發展與應用現狀予以分析。

【關鍵詞】 地鐵 通信 傳輸系統

隨著現代社會與文明的不斷進步，現階段我國在科技研發領域取得了十足的進展，其被廣泛應用于各行業、產業部門。以交通為例，當地地鐵作為一種現代社會公共交通工具，以其獨有的快捷、安全、舒適、節能、環保等優勢特點被社會大眾所喜愛。本文就地鐵通信常用傳輸系統的應用，結合著實際發展需求，簡要表述以下看法和認識。

一、地鐵車地無線通信技術

在新時期，我國城市地鐵軌道交通的建設又上升了一個臺階，發展到了一個新高度，在某些領域甚至處在世界領先水準。關于地鐵車地無線通信技術，以西安市地鐵一號線和二號線為例，主要包括四個層面，分別是列車語音調度、列車運行控制、列車乘客信息系統、車載視頻監控系統。其中，列車運行控制（Communication Based Train Control System ，簡稱CBTC）即通信列車控制技術，該技術是相對于傳統的城際軌道將電路控制類列車而言的，它們最大的不同，也是CBTC的優勢所在，即運行狀態上的差異。列車運行控制系統將無線通信技術完美的嵌入到了整個系統控制平臺內部，最優化地實現了列車與地面設備相互之間的通信狀態。

目前，從全國地鐵交通事業建設與產業發展的角度來看，包括西安在內，地鐵CBTC業務主要是由TETRA網絡和WLAN網絡來承載，前者屬于一種專用的通信網絡，它在整個通信系統平臺內的功用主要是負責提供語音調度，而后者則是一種達到世界水準的成熟的無線局域網絡技術，它在整個系統平臺內的作用則是專門負責列車運行控制操作及相關數據業務的處理等。

本文在這里重點介紹的是西安一號交通地鐵線通信系統中的傳輸系統，前面提到的是四個總框架，而實際運營中通信系統涉及的面就比較多，傳輸系統在整個框架內，與無線通信系統、電源接地系統、時鐘同步系統、環境監控系統、自動售票系統、列車運行控制系統以及乘客信息系統高度融為一體。傳輸系統在其中起到著不可或缺的作用。下面結合著移動網絡通信技術的嵌入，結合著幾大通信應用技術，重點圍繞著地鐵通信傳輸系統予以設計與分析。詳見下述圖1。

二、地鐵通信常用傳輸系統的應用分析

從現階段全國范圍內來看，城市地鐵通信技術的發展，在很大程度上取決于通信傳輸技術的研發和技術。包括西安市在內，像在該領域比發展水平比較高，體系比較成熟的上海、北京、廣州和南京等城市，主要的傳輸技術應用比較廣。包括有，多業務傳輸平臺，異步傳輸模式、準同步數字系統、開放式傳輸網絡等。其中，多業務傳輸平臺為千兆/萬兆以太網。

在實際實踐和應用中，具體可根據地鐵通信系統的業務要求，或者是根據地鐵的業務拓展的需求，來采用上述提到的這幾種傳輸系統應用技術（SDH 、SDH+ATM 、OTN 、MSTP）。多業務傳輸平臺是當前應用最為廣泛的一種傳輸技術（MSTP），其技術的研發主要是建立在SDH基礎上來展開的，也可以看作是一種面向基礎電路連接的TDM技術。在此環節，它的功用是傳輸語音業務，同樣是系統內部不可缺少的一個組成部分，業務平臺傳輸需求能夠得到滿足，很多程度上決定于傳輸語音業務這一子系統。此外，前面提到的異步傳輸技術，也同樣是建立在SDH技術基礎之上來展開的，異步傳輸技術包含了兩大核心功能，平臺依托于網絡寬帶，包括語音、文字、數據、圖像等多種業務傳輸，完全可以實現設備接入、數據交叉、映射、傳輸等集成化功能效益。在具體技術嵌入上，運用到了通用成幀規程技術（Generic Framing Procedure）、虛容器級聯技術（Virtual Container）、鏈路容量調整技術（Link Capacity Adjustment Scheme）等。

除此之外，最新發展的一種彈性分組技術也逐漸被運用，彈性分組技術（Media Access Control）是一種新的媒體訪問控制技術，也是一種網絡協議機制，它的出現屬于一種創新技術，主要是為了優化數據包的傳輸而提出的。彈性分組技術最大的優勢就在于雙重優越性。一，可以有效地支持環形拓撲結構，當系統內部光纖線路斷開或者連接失敗之后，可以在第一時間實現功能轉換，快速恢復，自動保護倒換的測試時間最快可達 50ms 。二，系統裝置操作簡單、傳輸高效、造價低廉，空間可復用，具備雙環工作和多點傳送的技術。

本文在這里結合著幾種傳輸技術的特點，來重新組合一種新的傳輸模式，重點將MSTP和RPR組合起來，在原有傳輸制式基礎上加以改進，以表現相對突出的MSTP和“ATM+SDH”為例，前者具有無阻塞或者非堵塞的功效，而后者則是無阻塞 + 非堵塞，倒換時間均低于 50ms，遠優于單一的TDM傳輸模式。但是，MSTP和“ATM+SDH”最大的一個缺陷就是無法直接提供數據接口，但TDM卻可以，因此，當下唯一需要解決的就是增加相應的通信和傳輸設備，來達到實現直接連接數據接口的理想效果。此外，在視頻接口端設置上，可外接視頻編解碼設備，這樣可以更好的支撐內部各種壓縮方式，最終可充分帶動寬帶網絡，方便工作管理人員實時調整和優化。第三項需要注意的是，在數據傳輸環境自娛保護功能設置上，MSTP可與RPR優劣互補，采用復用段、通道保護等多種自愈環技術，最終形成“雙纖環路路由保護 + 系統故障后自動控制保護”雙重模式。

三、結語

近年來，隨著社會經濟的發展、科學技術水平的進步，當下很多城市都擁有了高速地鐵交通，并且大多都從單條線路運營進入到線網化運營模式。綜上所述，雖然MSTP應用比較普遍，且承載傳統TMD信息電路業務和數據的功能也較強，但是在處理一些關鍵、復雜化的數據業務過程中，其能力還是比較有限，最大的問題就是不能動態的分配信道的寬帶。

最后提到的RPR傳輸技術，與前者功能特性進行對比，在承載TMD業務、數據業務以及站內視頻業務等多項功能管控層面，效果較強，但是它承載傳統TMD業務的能力相對較差。但是，本文在研究以及系統網絡搭建設計過程中，充分利用了兩者的互補性，基于“SDH + ATM”通信傳輸系統予以延伸。

參 考 文 獻

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