城市軌道交通通信傳輸系統的方案選擇

趙聰蕾

摘 要 在通信技術的迅速發展下，地鐵通信傳輸系統面臨著多種技術選擇，并且這些技術的特點各不相同，所以在方案選擇上，一定要結合地鐵通信傳輸系統的要求和特點，對當前地鐵常用的傳輸系統方案進行分析。

關鍵詞 城市軌道交通；通信；傳輸系統；方案選擇

中圖分類號 U28 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）172-0123-01

1 課題研究的背景與意義

地鐵通信傳輸技術是地鐵正常運轉和運用不可短少的環節，因為地鐵傳輸各專業系統時所占用不同的信道和接口，所以，地鐵傳輸系統的綜合業務承載能力是關鍵，相應地地鐵通信傳輸系統的技術方案選擇顯得尤為重要。

2 地鐵通信傳輸系統的要求

1）地鐵通信傳輸系統的功能要求。石家莊地鐵3號線一期首開段要求通信傳輸系統能夠實現的功能有：保障各車站、控制中心、停車場、車輛段之間的信息傳輸；可以根據需要為各類信息提供主、備用通道；有多種接口種類，信息可靈活分下或插入；有較大的帶寬擴展余量，遇到突發事件有一定的承受能力；設備設計采用獨立模塊化，方便使用拓展；具有集中告警維護、統一管理的網絡管理功能；系統應具有自診斷功能，可進行故障管理、配置管理、系統管理和性能監視；關鍵設備要備份插板熱，發生故障時可自動切換；要給與其他線傳輸系統的通信預留有接口。

2）地鐵通信傳輸系統的業務需求。石家莊市城市軌道交通3號線一期首開段要求通信傳輸系統能夠傳輸的業務按業務類型的不同可將分為兩大類，一是TDM業務，有專用電話音頻信息、無線通信系統信息；二是以太網業務，有公務電話音頻信息、廣播音頻信息、視頻監控和控制信息、乘客信息系統視音頻信息、時鐘信息、辦公自動化系統數據信息、通信各子系統網管、控制信號、自動售檢票系統數據信息及其它信息。顯然，以太網業務所占用的帶寬較多，其承載能力應該著重考慮。

3 地鐵通信傳輸系統典型方案比選

根據傳輸系統業務需求分析、技術發展趨勢及地鐵實際應用情況，石家莊市城市軌道交通3號線一期首開段通信傳輸系統可以選擇內嵌RPR的MSTP方案（以下簡稱MSTP（RPR））、SDH+萬兆以太網方案、基于SDH的MSTP方案以及開放式傳輸系統方案（OTN），根據各種技術方案的特點，對其優缺點進行分析比較，選擇更適宜的方案用于地鐵通信傳輸系統建設。

1）內嵌RPR的MSTP。為了優化在環型拓撲上傳輸數據包，一種全新的IP包承載技術被提出，RPR就隨之產生，它是一種新的MAC層協議，它的特點主要表現在兩點，一是業務帶寬顆粒靈活、可以動態共享和分配帶寬，二是公平接入各個節點、支持業務級別。RPR以其可靠的技術特點，既兼容了SDH的多個優點，比如對SDH環網50ms快速保護、對延時和抖動性能嚴格保障等，又兼容了以太網技術經濟、靈活和可擴展好的優勢。

RPR技術雖然在解決TDM語音業務方面不如SDH技術，但其提供了很好的數據業務承載能力。通過與MSTP的融合，內嵌RPR的MSTP實現方案將能很好的解決多業務承載問題。但內嵌RPR的MSTP目前在地鐵領域的應用也還存在一些問題，一是技術復雜，導致系統成本居高不下，性價比不夠理想；二是無法構建過于復雜的網絡結構，對于跨環業務無法提供端對端的保護。

在MSTP環網帶寬上劃分出獨立的通道來支持RPR技術，這就是基于內嵌RPR的MSTP。同傳統SDH相比，MSTP通過二層交換技術來共享以太網業務帶寬，采用通用成幀處理完成從以太網幀到SDH VC容器的映射，并采用了虛級聯和LCAS技術來提高帶寬分配的靈活性和可靠性。因為以太網技術應用于環型網時固有的缺點，所以為支持數據業務，在新一代的MSTP中引入RPR技術成為必然。

2）SDH+萬兆以太網方案。SDH是光同步數字系列的簡稱，采用塊狀的幀結構來承載信息，整個幀結構又由段開銷區、STM-N凈負荷區和管理單元指針區組成，3個區各司其職，使得不同速率等級數字流的接入得以實現，成為信息高速公路的主干，其主要特點有全球統一的網絡節點接口，在不同設備之間進行傳輸是相通且兼容的；大量采用軟件進行網絡配置和管理，簡單便捷，對不同方向的數據流進行分下和插入靈活；所有網絡單元具有標準的光接口，可以在光路上互通；SDH自愈環技術成熟，網絡保護能力強。雖然SDH具有強大的網絡管理功能，但也存在其局限性，比如帶寬分配固定，不適應大容量突發業務的應用；接口種類較少，一般為基于2M的接口，大部分業務接口（低速數據、話音等）需要增加接入設備實現，但作為應用最為廣泛的技術，應用經驗最為豐富，通過增加相應的設備，可支持城市軌道交通工程需要的各種業務。

現在隨著數據業務的增加，語音、視頻等業務的IP化，使用最廣泛的計算機網絡標準是萬兆以太網，應用范圍從局域網也擴展到了城域網等領域。其具有如下特點：不像SDH那樣分配固定時隙，而是根據用戶需求采用統計復用技術來分配帶寬，提高了帶寬利用率；技術成熟，設備廠家較多，成本較低；系統結構簡單，可靠性高，可擴展性、可兼容性、可維護性強。

對于TDM業務的傳輸，SDH系統依然是最好的選擇，而以太網業務直接利用以太網來傳輸也更適合，因此可以考慮采用SDH+萬兆以太網的方案構建地鐵傳輸網。

3）基于SDH的MSTP。MSTP技術是利用SDH技術對傳輸業務數據流提供保護恢復能力和較小的延時性能，經改造網絡業務支撐層可以適應多業務應用，實現對二層、三層的數據智能支持，可以將SDH復用器、數字交叉鏈接器、WDM終端、網絡二層交換機和IP邊緣路由器等多個獨立的設備集成為一個網絡設備。因其特性，MSTP技術對以太網業務的傳輸存在很多不足，但是它對TDM業務的傳輸效率較高，比較適合傳輸TDM業務。

4）開放式傳輸系統。開放式傳輸網絡簡稱為OTN，是一種基于物理層的光傳輸系統，有較高的傳輸效率。OTN的主要特點有開放性、可多業務承載、系統簡化、可靠性高、系統重啟和網絡恢復快速簡單、出色的視頻特性、具有視頻的內部交換能力、靈活的帶寬管理。但是OTN系統采用的是廠家內部標準開發的，不符合國際標準，背板帶寬不夠、節點箱槽位不多，當單個站點接入較多業務的時候，只能增加節點數量，這樣不僅增加了成本，而且給以后擴大容量增加了難度。由此看來，OTN雖然有很多優點，但其局限性較強，難以得到推廣。

4 地鐵通信傳輸系統方案選擇

根據石家莊地鐵3號線一期首開段通信傳輸業務需求分析可知，地鐵通信系統傳輸網絡需要能很好的承載TDM業務和以太網業務，上述方案均能滿足該功能需求，但綜合分析比較，MSTP更適合TDM業務為主，以太網業務為輔的應用領域。OTN針對性強、接口豐富的優點隨著通信IP化的趨勢而淡化，而其作為非國際標準、單一廠商特有產品導致的價格高，擴容困難等缺點卻日益突出，因此不適合選用OTN。

從應用需求上考慮內嵌RPR的MSTP與SDH+萬兆以太網方案均為較適合的方案，但SDH+萬兆以太網方案需構建兩張網，目前，通信網絡正在向簡化網絡結構、利用單一平臺承載全部業務的方向發展。具體到地鐵傳輸網絡，單一的傳輸平臺與多傳輸平臺相比，資源利用率更高、維護管理更簡單、綜合成本更低。因此，適合選用內嵌RPR的MSTP方案構建本工程傳輸系統，SDH+萬兆以太網方案作為備選方案。

參考文獻

[1]上海申通地鐵集團有限公司軌道交通培訓中心.城市軌道交通通信技術[M].北京：中國鐵道出版社，2013.