地鐵的通信傳輸系統延續性研究

曾鳴陽

摘要：隨著城市地鐵線網的不斷擴張，設備經過長期運行導致性能下降及元件老化，另外業務的增加導致帶寬不足等問題越來越明顯，從整個地鐵營的角度，對地鐵運營質量造成直接影響。如何完善傳輸設備電源系統的監控，提高傳輸設備運行穩定性，是當前需要解決的問題之一。本文主要對地鐵通信傳輸系統帶寬與傳輸電源管理進行分析，以期提升地鐵通信傳輸質量。

關鍵詞：?傳輸設備;可延續性;帶寬優化;傳輸電源模塊

一、地鐵通信特點

地鐵運營情況和地面交通相比較，地鐵更具復雜性及系統化，中間容易由于某個環節發生事故而調整整個線路的班次。在地鐵運營過程中，需要通信系統的支持，如果傳輸系統癱瘓，可能會造成車站與車站、控制中心與車站、控制中心之間的各類系統設備聯系中斷，中央無法監控到車站設備。由此可見，通信系統的安全可靠性非常重要。地鐵通信具有以下幾個特點：（1）傳輸音頻質量比較高。（2）可以實現多點、高質量視頻的監視。（3）對于車輛的運輸指揮可靠性比較高。（4）可以保持語音通話，便于相關人員充分掌握車輛情況。（5）可以對語音通話進行指揮。（6）及時監控與管理各項業務。（7）在高質量快帶視頻、廣播方面有著較高的要求。（8）對外業務量比較小，通常情況下整個系統都是出于封閉狀態。（9）數據的可靠性比較高。（10）各個信息的控制比較獨立。（11）業務、數據流量一般集中于站間，并不是集中在站內。

二、傳輸帶寬分析

（一）傳輸帶寬的使用

對傳輸容量帶寬估算，不同類型的傳輸設備因板卡類型不同將包含不同接口，而需要達到接口利用的最大化，即需要合理分配各子系統的接口類型，避免低帶寬需求使用了高帶寬的接口，導致傳輸帶寬的浪費;傳輸方式即業務配置所用的方式，因傳輸方式的不同，業務配置所耗費的帶寬將會有所區別。比如各子系統網管通常將采用劃分 VLAN，共享傳輸時隙的方式進行配置，而非點對點的方式進行配置，從而最大化的利用有限的傳輸帶寬;最大帶寬必須是業務的可能使用到的最大單環帶寬。此外，需要考慮預留業務，盡量可以分散配置到各接口板上，以便各接口板的業務在故障時容易切換到這些預留端口上去。

（二）系統網絡管理

地鐵通信傳輸設備配置一套網管理系統以實現對告警的集中監控功能，同時包含對系統數據的備份、業務配置、網絡權限管理等功能。在對傳輸網管系統設計時，需考慮到能夠最大化對傳輸系統進行監控和管理，不僅包括對傳輸板卡及故障的監控，同時應考慮到對傳輸系統附屬設備的監控。告警信息的覆蓋應需要全面地反映設備的狀態。如接口板和控制板的通信故障雖不影響業務功能，但也需要在網管上直觀的體現出來，以便對設備板卡進行預防性維護處理;同時，需要考慮對既有設備升級板卡的可兼容性，即可以通過安裝補丁或者擴容包的方式，對網管版本進行升級，而非采用全面替換的方式將整套網管系統全部更換掉;此外，需要考慮對未來線網發展所需更多站點監控的可兼容性。不僅需要可以靈活地增加或者減少單臺傳輸節點設備，而且需考慮到對采用同類型不同品牌傳輸設備的兼容。

三、傳輸電源管理分析

（一）典型傳輸電源供電方式

目前地鐵通信的傳輸節點設備多采用雙電源板卡的形式進行供電，采用 1：1 保護機制，當其中一塊電源板故障時，另外一個傳輸板卡會完全承擔該節點的所有供電。兩種傳輸節點設備均采用上述供電方式進行供電。

（二）傳輸系統電源設計的缺陷

①對傳輸電源附屬設備無遠程監控措施。若電源轉換模塊出現故障，維修人員即不能及時發現，可能造成全站傳輸系統掉電，擴大影響范圍。

②傳輸電源板卡從單路電源取電。雖然目前傳輸設備節點均配有兩塊電源板卡，但設計均從配電柜一路空開取電，如果配電柜輸入電源或空開故障，傳輸電源板均無法供電，造成整個傳輸節點掉電。所以在電源板卡接電設計時，雙路電源可以采取不同 UPS 供電，甚至在 UPS 上游從不同路電源輸入取電，以保證傳輸系統供電的魯棒性。

③對傳輸電源板卡監控的不全面。目前傳輸電源板卡在掉電時，網管才會顯示告警信息，無法監控到板卡瞬時失電、電壓不穩定等狀態。在網管設計時，如果可以對電源板卡的輸出電壓狀態進行實時監控，并自動記錄電壓曲線，維修人員就可以及時發現電源板卡的故障隱患，及時更換老化的電源板卡。

四、地鐵傳輸設備案例分析

（一）傳輸系統帶寬資源缺乏

某線傳輸帶寬設計為2.5G，采取雙纖雙向復用段保護模式組網。既有業務配置大多采用環網業務配置形式，大程度地節約了傳輸帶寬。但是，一方面，在線網建設時期業務配置時，編號在前的VC配置了低帶寬業務，多個站點編號在前的VC的低階時隙未完全占用，編號在后的VC配置了高帶寬業務。該配置方式導致新增業務時，較難找到空閑時隙進行業務穿通配置;另一方面，由于某線傳輸組網采用三環組網，兩個控制中心節點之間僅通過一塊光板相連。在配置以太環網業務時，控制中心節點的光板會多次與本節點相鄰的光板作穿通配置，導致光板的時隙多次重復使用，造成了時隙的匱乏，不利于新增業務的配置。

針對以上問題，可采取以下解決措施：①對傳輸業務進行重新規劃配置，依次按照編號規劃各類業務帶寬，并充分利用低階 VC 的空閑時隙，同時刪除不必要的時隙穿通和端口配置;②在兩個控制中心節點各新增一塊光板，將同一光板的時隙配置分攤到新增光板上，從而騰出更多的空閑時隙作新增業務的配置。③將控制中心相鄰站點配置雙光板，并增加一條控制中心節點與車站相鄰節點所連接的光路，從而增加可適用的時隙，避免因控制中心時隙的局限性導致整個環網帶寬的浪費，提高帶寬的可拓展性和帶寬利用率。

（二）傳輸設備單電源輸入

基于成本考慮，在初期建設時都是采用輸設備電源板卡供電方式為UPS 單路電源輸入。如果單路輸入電源中斷，將導致整個控制中心或單站傳輸系統掉電，影響面較大，如果節點出現突然掉電，可能會造成關鍵板卡損壞，上電后節點無法啟動，降低傳輸系統的使用壽命。針對該問題，首先考慮對控制中心傳輸設備進行雙電源改造。雙節點采用雙電源板交叉取電的方式，降低了因單路配電箱輸出空開故障導致整個節點掉電的風險。同時，對整流電源模塊新增蓄電池供電方式。

對于車站傳輸節點，可考慮加裝傳輸整流電源模塊，該電源輸入從其他系統 DB 柜空開處取電，并將一路傳輸電源板卡與該整流電源模塊相接，另一路傳輸電源板卡仍然接入既有傳輸整流電源模塊。改造后車站節點兩路電源板卡即從不同 UPS 的輸出取電，即使一路 UPS 主機故障無輸出時，仍可以保證另一路傳輸電源板卡正常供電，傳輸節點不會掉電。

（三）傳輸系統電源附屬設備無遠程監控

某傳輸系統設備因需要 -48V 電源輸入，配置 APC 整流電源模塊，而該電源模塊無遠程監控，因此無法及時監控到該整流模塊的輸出電壓信息，得知該模塊的運行情況?；谝陨锨闆r，可考慮對該整流電源重新配置 IP 地址后，接入既有交換機，建立傳輸通道接入傳輸網絡，并在控制中心交換機接筆記本電腦，通過讀取車站電源整流模塊的 IP 地址，進入該整流模塊的監控軟件，從而實現對車站傳輸電源整流模塊的遠程監控。

五、結束語

通過上文分析得知，傳輸帶寬設計規劃的探討、傳輸電源管理等方面的對通信傳輸系統的穩定、可延續性有著直接影響。結合案例分析，提出了通信傳輸系統存在的問題及解決措施，如通過增加板卡提高帶寬可用性、傳輸雙電源改造等等，實現遠程監控，延長通信傳輸系統生命周期，并提高了系統的穩定性及可持續性，進一步降低運維成本。

（作者單位：深圳地鐵集團有限公司）