蘇州軌道交通警用傳輸上層網規劃與實踐

陸海亭， 張 寧， 錢曙杰， 趙圣娜

(1. 蘇州市軌道交通集團有限公司， 江蘇蘇州 215002； 2. 東南大學ITS研究中心軌道交通研究所， 南京 210018)

蘇州軌道交通警用傳輸上層網規劃與實踐

陸海亭1， 張 寧2， 錢曙杰1， 趙圣娜2

(1. 蘇州市軌道交通集團有限公司， 江蘇蘇州 215002； 2. 東南大學ITS研究中心軌道交通研究所， 南京 210018)

分析蘇州軌道交通網絡化運營條件下警用傳輸上層網建設的必要性；按照統籌規劃、分步實施的原則，提出初期、近期、遠期“三步走”的上層網規劃方案，從而實現共享傳輸設備資源、方便新線接入、提高管理效率的目標。以蘇州軌道交通4號線為例，介紹后續線路接入已建上層網的過程，對上層網規劃建設進行歸納總結后提出建議: 警用傳輸上層網的建設應統籌規劃、盡早考慮，最好在第一條線路建設時便著手規劃，在第二條線路建設時進行布局實施；另外建議在線路不斷增多帶來業務增加的同時，分階段、分步驟升級上層網帶寬，這樣既能保護現有設備投資，又能更好地適應軌道交通警用傳輸系統不斷增長的業務承載需求。

城市軌道交通； 警用通信系統； 警用傳輸上層網； 規劃與實踐

1 研究背景

蘇州軌道交通近期規劃建設6條線路，遠期規劃建設15條線路(含6條市域線)。目前，1號線、2號線主線已投入運營，2號線延伸線、3號線、4號線及支線在建。1號線警用傳輸系統分別在蘇州市公安局(簡稱市局)機房、2個派出所及沿線24座車站共設27個傳輸節點，采用多業務傳輸平臺(multi-service transport platform，MSTP)[4]的組網方案，組成2個以市局為中心節點的雙纖雙向復用段保護環，系統帶寬為2.5 G,換乘站節點采用OSN 3500設備，其他節點采用OSN 1500設備。2號線警用傳輸系統共設39個傳輸節點，包括1個市局、3個派出所和35座車站，其組網方案、系統帶寬與1號線保持一致，采用2.5 G帶寬的MSTP方案。2號線組成3個以陸慕站為中心節點的雙纖雙向復用段保護環，各節點均采用OSN 3500設備。考慮到已建線路警用傳輸系統均已采用MSTP方案，原則上后續線路警用傳輸系統也采用此技術方案。

2 警用傳輸上層網的建設需求

圖1 單匯聚點組網示意Fig.1 Single convergence point networking

隨著蘇州軌道交通線路的不斷增多，勢必會造成軌道交通警用站點到市局的業務量增加， 從而導致警用通信系統網絡負載不斷增大。若將市局作為各條線路的警用信息單一傳輸匯聚站點，則需要不斷增加市局傳輸節點的業務及線路板卡的數量，滿足日益增長的帶寬需求和接入需要。單匯聚點組網形式如圖 1所示。

以市局作為單一的匯聚站點，無論從警用網絡的穩定性還是擴容的靈活性方面考慮都存在一定不足[7]，具體表現為：1) 采用單一匯聚結構組網方式，一旦市局中心匯聚點設備出現故障，可能造成網絡大面積癱瘓；2) 新建線路必須與市局通過光纖連接，需要不斷增加租用電信運營商的光纖數量，不能充分利用軌道交通范圍內警用通信現有光纖資源；3) 線路站點數越多，需要占用市局匯聚點的線路接口板卡數量也會越多(因MSTP每環最多16個節點，每條線接入都要組2到3個環)； 4) 當槽位帶寬不能滿足使用需求時，就要增加市局業務板卡的數量，板卡數量的增多不僅增加系統故障風險點，還直接導致市局建設成本的持續增加和運營維護難度的不斷增大。

為克服單一匯聚站點組網的缺點，考慮采用分散匯聚的組網方式構建警用傳輸上層環網(簡稱上層網)。組網的基本思路是：每條線路選取一個車站作為匯接點，利用市局及各匯接點的傳輸設備組建一個上層環網，新建線路直接通過各自線路的匯接站點就近接入該上層網，實現各線路與市局傳輸設備的連接。其優勢在于：1) 提高網絡安全性。由于各線路匯接點相互獨立、互不干擾，某條線路的故障不會影響接入上層網的其他線路的正常運行。另外，上層網本身是環網保護，網絡上某個節點發生故障后，上層網經保護倒換后仍然可以正常運行；2) 降低建設成本。由于車站傳輸設備通過匯接點接入，避免直接與市局設備對接，可以有效節省外租的光纖資源費用以及市局設備線路接口板卡數量，同時，節約的槽位可用于擴容業務板卡；3) 提高管理效率。新線通過匯接點接入上層網，接入便利，上層網架構邏輯清晰，可以實現分級管理與維護[8]。

3 警用傳輸上層網規劃方案

3.1 警用傳輸上層網現狀

蘇州軌道交通1號線建設之初，線路單一，對上層網的建設需求不是很迫切。隨著2號線主線的開建，適時啟動了上層網的規劃和建設。目前，現狀上層網由廣濟路站、陸慕站、市公安局等3個站點4套傳輸設備構成(市局××樓和市局××樓各有1套設備)，采用2.5 G雙纖雙向復用段保護環組網，具備可靠性高、穩定性好、可擴展性強、部署靈活等特征。

3.2 警用傳輸上層網規劃

蘇州軌道交通1、2號線各個站點與市局間的信息交互通過警用傳輸上層網實現，后續線路也需與市局連通，視頻業務高清化后龐大的數據量無疑對上層網帶寬提出更高的要求，根據蘇州軌道交通線網總體規劃，考慮分初期、近期、遠期“三步走”戰略實施上層網規劃建設。

3.2.1 初期構建2.5 G上層環網

在進行警用傳輸上層網絡初期規劃建設時，軌道交通1號線選取廣濟路站作為匯接點，2號線選取陸慕站作為匯接點，由廣濟路站、陸慕站2個接入點與市局間組成2.5 G的MSTP上層環網。

3.2.2 近期構建10 G上層環網

從軌道交通3號線工程開始，蘇州市公安部門開始建設軌道交通分局指揮中心，用于軌道交通線網層面的集中調度指揮。軌道交通1、2、3、4號線建成后，警用傳輸上層網帶寬需求為2 400 M，各業務帶寬需求明細如表1所示，考慮預留30%的帶寬余量，所需總帶寬為2 400×(1+30%)=3 120 M。

表1 4條線路建成后警用傳輸上層網帶寬需求

由于采用雙纖雙向復用段保護方案，每根光纖一半的容量作為工作通道，另一半的容量作為保護通道，因此2.5 G帶寬環網設備實際業務帶寬僅為1.25 G，導致現有的2.5 G容量將無法滿足1、2、3、4號線的警用業務需求，因此建設帶寬更大的傳輸上層網勢在必行。

考慮到現有傳輸節點設備OSN 3500可以輕松升級到10 G，近期規劃采用10 G的MSTP雙纖復用段保護環的技術方案，即在不增加光纖資源的情況下，在原有設備的基礎上只需更換線路板卡，即可將帶寬提升至之前的4倍，以滿足更多軌道交通線路和公安分局的接入需求。目前，已計劃在3號線建設時將原有2.5 G帶寬升級至10 G帶寬(實際可用帶寬為5 G)。上層網升級后的情況如圖 2所示。

圖2 上層網近期規劃示意Fig.2 Recent planning diagram of the upper layer network

3.2.3 遠期構建40 G上層環網

隨著特高清視頻業務的迅猛增長(4 K以上分辨率，碼流10～15 Mbps)，網絡帶寬的需求越來越大[9]。面對新業務和新需求，當規劃的10 G上層網不能滿足未來需求時，考慮進一步提升帶寬。

遠期規劃采用增強型MSTP方案組建40 G上層環網，充分滿足15條線路業務的接入需求。通過增強型MSTP特有的雙平面技術大大提高上層網的可靠性、安全性及可擴展性，并實現業務負載分擔。雙平面是由一套混合設備提供的軟硬雙管道，其中硬管道承載調度電話等敏感業務，軟管道則承載大帶寬業務。利用增強型MSTP單環組網能力可多達64個節點，組網更加靈活，易于擴展，同時具備環網自愈保護能力。采用增強型MSTP技術解決方案可簡化原有的網絡結構，實現分級管理，更有利于后續網絡的運營和維護，并降低網絡運營成本[10]。

需要指出的是，通信技術發展日新月異，第三階段的規劃需在后續線路建設中根據管理模式、業務需求以及通信技術的發展不斷予以滾動優化和調整，以滿足公安部門實際業務需要。

3.3 新建線路接入上層網實踐

以蘇州軌道交通4號線為例，介紹新線接入上層網的過程。蘇州軌道交通4號線及其支線共有35個站點(不含換乘站)，加上1個換乘站(蘇州火車站)及2個派出所，共計38個通信站點，組建4個雙纖雙向復用段保護環，這樣經過匯接點的數據量會很大。

若將傳輸匯接點放置在市局，組建以市局為匯接點的4號線警用通信傳輸網絡，這樣4個環共有8個接口與市局匯接站點相連，而市局到車站之間的光纖是租用的，按照每個接口收發2條光纖計算，共需要租用16根光纖。若將4號線傳輸匯接點設置在蘇州火車站，組建以蘇州火車站為匯接點的4號線警用傳輸網絡，38臺設備共組成4個雙纖雙向復用段保護環，這樣4個環共有8個接口與蘇州火車站站點相連，無需租用光纖，只需要使用軌道交通內部敷設的警用光纜即可，便于光纜的統一管理和維護。另外，本線匯聚點接入上層網也只需利用軌道交通內部鋪設的光纜即可。

原有市局OSN 3500節點設備已配置的板卡數量較多，考慮到2號線延伸線及冗余備用，槽位余量少，在市局××樓新設1套OSN 3500設備作為警用通信傳輸上層網中的設備接入，從而滿足4號線的上下業務配置需求，并可為今后市局擴容預留較多槽位，方便后續線路的接入。4號線警用傳輸上層網架構如圖3所示。

圖3 4號線接入上層網示意Fig.3 Diagram of Line 4 access to the upper layer network

4 結語

隨著城市軌道交通事業的快速發展，警用傳輸上層網的建設是軌道交通線路和業務數據量增多后的必然要求。適時建設上層網在增強傳輸安全及可靠性的同時，節約了建設與運營成本。警用傳輸上層網的建設應統籌規劃、盡早考慮，最好在第1條線路建設時便著手規劃，在第2條線路建設時進行布局實施；另外建議在線路不斷增多帶來業務增加的同時，分階段分步驟升級上層網帶寬，既能保護既有設備投資，又能更好地適應軌道交通警用傳輸系統不斷增長的業務承載需求。

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(編輯：王艷菊)

Upper Transmission Network for Police in Suzhou Rail Transit: Planning and Practice

LU Haiting1, ZHANG Ning2, QIAN Shujie1, ZHAO Shengna2

(1. Suzhou Rail Transit, Suzhou 215002; 2. ITS Rail Transit Research Institute of Southeast University, Nanjing 210018)

The necessity of building the upper transmission network for police under network operation is analyzed. According to the principle of overall planning and step-by-step implementation, the scheme of the upper network planning for the early stage, the short-term stage and the long-term stage is put forward,to realize the goal of sharing transmission equipment resources, having convenient new rail access and improving management efficiency. Suzhou Metro Line 4 is taken as an example to present the process of follow-up lines access to build upper network. Some suggestions are proposed for the planning and construction of the upper network.The overall planning of the upper transmission network for police should be made and considered as soon as possible.It is the best time to begin planning when the construction of the first rail line starts and to implement the plan when the building of the second line is underway.It is also advisable to upgrade the upper-layer bandwidth in a phased and step-by-step manner, which will protect the existing equipment investment and better adapt to the increasing traffic carrying capacity of the rail transit system. Keywords: urban rail transit; police communication system; upper transmission network for police; planning and practice

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.03.011

2016-05-19

2017-03-08

陸海亭，男，碩士，高級工程師，從事城市軌道交通工程機電系統建設管理工作，wx979703@163.com

交通運輸部建設科技項目(2015318J33080)

U231.7

A

1672-6073(2017)03-0056-04