城市軌道交通通信系統升級改造中的兼容性問題

叢黎偉

（北京京城地鐵有限公司，北京 100020）

0 引 言

通信系統是確保城市軌道交通正常運營的重要一環，因此其質量、功能等要素需要相關單位形成高度的關注。就目前的實際情況來看，城市軌道交通通信系統的使用年限通常在10～15年左右，但隨著相關技術的不斷改進和更新，以往的通信系統設備已經越來越難以適用于現階段的軌道交通運營，對其實施改造升級成為必然。

1 城市軌道交通通信系統改造升級的原因

現階段城市軌道交通通信設備的改造升級原因通常包括設備使用年限、技術發展、服務質量、運力運量以及線路建設等。

（1）由于城市軌道交通通信設備在使用年限方面是固定的，當超過使用年限之后，相關設備往往難以滿足實際的運營需求，因此需要針對其實施改造和升級。

（2）從技術的角度來看，部分設備盡管其仍然處于使用壽命之內，但相關城市的軌道交通在運營過程中需要更為先進的通信技術，導致相關設備難以有效地應用于現階段的軌道交通運營之中。

（3）從城市軌道交通的服務運營質量層面來看，當相關城市的軌道交通線路具有較強的服務質量提升需求，而現階段的部分設備無法滿足這一需求的情況下，則有必要對設備和系統進行升級，如自動售票及檢票技術能夠促進軌道交通系統在整體的運營服務質量方面得到有效的提升。為了適應這一需求，不僅需要對現階段的各類設備進行改造，也需要對傳輸系統進行改造，從而保障信號的有效傳輸。

（4）在我國城市化的大背景下，城市人口也呈現出較為顯著的增長趨勢，人們對軌道交通的需求也逐漸增大。為了保障軌道交通的運力能夠滿足城市發展需求，相關地區有必要進行一定程度的軌道交通通信系統升級改造。

從上述的情況來看，軌道交通通信系統的升級改造是城市發展過程中的必然，同時具體的改造原因通常也較為多樣化，在實施改造升級的過程中有必要把握具體的原因，擬定針對性的改造方案[1,2]。

2 傳輸系統的兼容性問題

在當前的城市軌道交通通信系統升級改造的過程中，為了降低成本，相關的工作往往是在既往通信系統設備的基礎上進行其他新技術的應用，實現對設備功能的拓展與升級，一方面能夠降低改造升級工作的成本消耗，另一方面也能夠保障改造升級工作的效率。但同時需要認識到的是，在進行設備的改造升級過程中難以保證對同一品牌產品的長期應用，且相關產品和系統具有較為快速的更新換代時間，不同階段、廠商的產品通常難以有效兼容，最終將極大地影響到城市軌道交通通信系統改造升級的質量，不利于城市軌道交通的正常穩定運營[3,4]。在面對兼容性問題的過程中，相關單位應當重視對產品的辨識與選擇，減少產品和系統之間的接口，從而推動相關產品的可靠性得到提升。

以現階段城市軌道交通傳輸系統的改造與升級為例，為了確保相關系統具有較強的兼容性，在進行改造的過程中如果進行同品牌的設備使用，則可以根據實際情況在控制中心進行傳輸設備的增設，將增設的傳輸設備與當前所采用的設備以同步傳輸模塊N級（Synchronous Transport Module Level N，STM-N）光接口進行互通，從而可以在一定程度上保證系統兼容性。而如果相關改造工作之中，相關單位由于客觀因素影響而無法選用同品牌和同規格的設備，在進行改造升級的過程中則需要根據情況重新制定兼容方案。以分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）設備和多業務傳送平臺（Multi-Service Transport Platform，MSTP）設備的兼容和互聯為例，通過將軌道交通的各個站點業務在控制中心落實方案，保證各個站點業務相互之間保持相對的獨立，從而可以在一定程度上起到保證兼容的作用，然而這這種方法之下也存在不利于故障定位、排除移機設備的日常維護等劣勢。

兩種互聯方案的優缺點如表1所示。而通過PTN內置同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）網關單板的方式，則能夠確保整體的管理、維護等工作的有效統一，但該技術當前仍然處在發展階段。此外也可以應用基于SONET/SDH的包交換（Packet Over SONET/SDH，POS）單板透傳技術，該技術需要以PTN報文穿越SDH/MSTP中間網絡，PTN作為MSTP的客戶層，PYN層面實現端到端特性，遠端需要采用相應的設備來對報文進行解封裝。整體而言，當前在PTN與MSTP互聯的解決方案之中具有落地對接、POS透傳和PTN網關單板等一系列解決方案，相關方案在軌道交通的通信系統改造升級過程中各有優勢，相關單位的改造升級工作需要針對實際的情況和需求來進行具體落實。

表1 MSTP與PTN互聯方案的優缺點對比

3 視頻監控系統兼容性問題

視頻監控系統是當前軌道交通通信系統中的重要一環，通過視頻監控系統能夠實現對相關設備、人員等的有效調配，從而保障城市軌道交通運營的有效性。但在現階段的視頻監控系統改造過程中，相關單位需要面對各個設備和系統平臺整體同一性不強的問題。由于相關系統與設備通常并非同一廠家提供，因此在實際改造階段這種問題往往較為突出，整體上不利于城市軌道交通視頻監控系統的改造與升級。在這種情況下，相關單位應當深入地分析現階段軌道交通視頻監控系統的現狀，并制定與之對應的改造方案。

就具體情況而言，在相關設備符合《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》（GB/T 28181—2011）的前提下，相應的設備往往可以實現互聯，不需要制定過于復雜的解決方案。而在相關的標準之外的系統平臺要實現互聯目標，則需要針對當前的改造需求進行與之相對應的網關設備開發，依托設備來進行協議轉換和視頻流的轉換，達到兼容效果。對于監控域，在保證兼容的前提下進行改造的過程中，可以通過應用開放型網絡視頻接口來進行具體的兼容性改造，在這種方法之下，可以較為充分地保障末端設備，如視頻流、控制信令、配置數據等數據的有效互通。為了解決改造之后視頻的解碼等問題，相關單位可以采取二次編碼技術等措施，針對存在不同協議標準的視頻流進行編碼和解碼，實現良好的改造效果。

以實際的改造為例，如部分城市在解決新建車站與原有軌道交通車站視頻監控系統互聯互通的過程中，可以依托會話初始協議（Session Initialization Protocol，SIP）網關的媒體網關、控制協議網關將新建車站的監控終端、流媒體服務器、視頻服務器與解碼器，與原有車站的視頻服務器和流媒體服務器進行互聯，在這種方式之下能夠保證相關視頻監控系統最大程度的兼容，從而保障軌道交通的整體改造升級效果。城市軌道交通新增視頻監控系統方案如圖1所示。

圖1 城市軌道交通新增視頻監控系統方案

4 專用無線通信系統兼容性問題

現階段相關城市軌道交通在專用無線通信系統方面主要采用泛歐集群無線電調度系統或者長期演進技術（Long Term Evolution，LTE）系統。這兩種產品屬于不同的廠商，在實際的改造過程中通常會面對系統之間的不兼容問題，尤其是泛歐集群無線電系統，相關廠家之間針對接口協議相互不開放，因此要實現兼容較為困難，現階段進行互聯互通的主要解決措施是通過空中接口的方式來實現。要解決這一問題，相關單位在實施改造升級的過程中可以通過第三方在控制中心或線網中心進行智能無線網關開設的方法來實現。從功能上來看，智能無線網關在實際的應用過程中具有系統間的單呼組呼、短消息、緊急呼叫等功能。同時智能無線網關的組成也相對較為簡單，其組成設備主要包括相關的集群橋接中心和互聯網關等設備。其中集群橋接中心在實際的應用過程中可以針對相應的泛歐集群無線電用戶所具有的移動性進行有效的管理，而當相關用戶注冊至以往的系統之后，集群橋接中心則可以通過對新線交換中心傳輸的通知進行收取，從而了解到相關用戶進入到其他網絡之中。在此基礎上，集群橋接中心則可以應用用戶的號碼對用戶進行登記，從而將用戶與系統之間的對應關系和聯系進行有效的構建。而互聯網關則需要在對方基站服務信號所覆蓋的區域進行有效的安裝，該設備在應用過程中可以對相應基站的信息進行檢測，在對這些信息進行全面檢測之后，則可以將其傳輸至集群橋接中心，從而實現對相關數據的更新。在特定的情況下，互聯網關也可以將兩個系統之間的呼叫進行對接。互聯網關在組成方面主要由相關的控制設備、泛歐集群反向信道機共同組成，其與橋接中心采用IP/E1連接，在這種方式之下與相關原有系統的基站作為不同系統之間的連接通道來發揮作用。

5 其他子系統的兼容問題

在現有的軌道交通通信系統之中，相關的子系統包括調度電話系統、公務電話系統、乘客信息系統等，這些系統在推進改造的階段通常也會面臨不同的兼容性問題。

（1）在專用電動電話系統的改造過程中，為了確保系統整體的兼容性，相關單位可以通過對軌道交通的控制中心和車站進行相應的主系統、分系統設置的方式來保證功能及兼容性的實現[5-7]。對于不同制式的系統實施改造的過程中，為了確保相關系統之間的有效互聯和兼容，相關單位可以采取增加調度服務器的方式來進行互連。在進行相關系統改造的過程中，由于調度電話系統所應用的相關設備在成本方面通常較為低廉，因此相應的改造工作可以采取進行全線設備更換的方式來實現改造的目標。此外，也可以通過在新建設的軌道交通車站進行相應的交換機設置等方式確保對車站的有效調度。

（2）在公務電話系統改造的過程中，新增系統與原有的系統之間如果采用的設備是程控交換設備，則在改造過程中可以通過應用2M數字中繼技術來確保相關系統之間的有效互聯。此外盡管相關單位當前所使用的設備和系統有部分存在多個廠家所生產，軟交換電話系統也通常應用SIP協議的情況，然而由于當前相關協議和標準化仍然處于統一和推進的過程中，因此相關單位在改造階段針對調度業務功能和多媒體功能等仍然需要對接口進行進一步的標準化處理。

（3）在面對乘客信息系統改造方案的階段，相關單位和人員應當在改造升級的過程中對具體城市的情況進行把握。針對當前已經進行了比較完善的線網編播中心建設的城市，在改造過程中需要進行對IP地址、直播補包等工作的統一規劃和部署，同時在實施改造的過程中也需要對相關城市正在使用的信號系統、廣播系統等的接口進行全面考量，充分保障兼容性[8-10]。

6 結 論

隨著城市的不斷發展，城市軌道交通的重要性日益凸顯，以往所使用的城市軌道交通通信系統在有效性和安全性等方面已經難以充分滿足實際需求。針對這種現象，相關單位需要采取合理的措施對現階段的城市軌道交通通信系統進行改造。該過程中需要認識到，受客觀因素的影響，相關軌道交通通信設備在型號、品牌等方面會存在較大的兼容性問題，為了防范其可能對實際工作開展造成的影響，相關單位在工作之中必須對實際情況進行有效把握，并采取針對性措施進行軌道交通通信設備的優化升級。