從城軌通信專業(yè)看計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信知識的應(yīng)用

◇江蘇省徐州技師學(xué)院 李曙俏 李冰濤

本文闡述了城市軌道交通通信專業(yè)設(shè)備中對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信知識的基本應(yīng)用，并且主要分析了軌道通信專業(yè)中的pis系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信傳輸系統(tǒng)的接口應(yīng)用、無線系統(tǒng)的虛擬網(wǎng)概況，希望能為相關(guān)研究人員及從業(yè)者提供參考。

在城市軌道交通通信專業(yè)的服務(wù)設(shè)備中，無論是pis系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)還是無線系統(tǒng)，他們?nèi)慷际菓{借多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來運(yùn)行，是以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為重要核心的地鐵服務(wù)系統(tǒng)。在當(dāng)今的信息化、數(shù)字化時(shí)代中，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信息的快速采集、傳輸和應(yīng)用要求越來越高，因此關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的研究，成為決定城市軌道交通通信未來發(fā)展方向的決定性因素。

1 從PIS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

PIS系統(tǒng)從組成結(jié)構(gòu)上來看共含有五個(gè)子系統(tǒng)：分別為控制中心的中心子系統(tǒng)、正線上各個(gè)車站的車站子系統(tǒng)、車輛段/停車場子系統(tǒng)、車輛上的車載子系統(tǒng)和傳輸數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，消息需要傳輸時(shí)，無論是從控制中心至各個(gè)車站方向還是反方向，傳輸系統(tǒng)都會(huì)提供傳輸通道，該通道是由2個(gè)有效寬帶不小于500M的以太網(wǎng)通道組成，地面至列車的信息傳輸采用車地綜合承載網(wǎng)提供無線傳輸通道。

車站子系統(tǒng)應(yīng)該說是PIS系統(tǒng)的現(xiàn)場部分，它的主要工作是根據(jù)控制中心的要求來完成編輯播放內(nèi)容的現(xiàn)場播放、管理及控制等，目的是為在該車站乘車的旅客盡可能的提供有用的信息。在該系統(tǒng)中，車站內(nèi)的視頻全部采用光纖傳輸，控制中心視音頻信號通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給LCD播放控制器，LCD播放控制器通過HDMI直連線纜將視頻信號發(fā)送給視頻轉(zhuǎn)換分配器發(fā)送端，視頻轉(zhuǎn)換分配器將視頻信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過星形連接方式將視頻信號發(fā)送給視頻轉(zhuǎn)換分配器兩外一邊的接收端，然后再將信息還原成HDMI電信號傳送至終端LCD顯示屏。

網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要工作內(nèi)容是提供PIS信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，在這些網(wǎng)絡(luò)的傳輸通道中，一部分是地面使用的有線傳輸網(wǎng)絡(luò)，一部分是車輛和地面設(shè)備信息傳輸使用的車-地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)，另外還有的車輛中裝有的車載有線網(wǎng)絡(luò)，共三個(gè)部分。其中有線傳輸網(wǎng)絡(luò)的有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要有：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)交換連接的核心以太網(wǎng)交換機(jī)（為保障信息傳輸不間斷，使用冗余設(shè)置）、負(fù)責(zé)車站/車輛段/停車場網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)交換機(jī)（非冗余設(shè)置）以及必要的網(wǎng)絡(luò)安全措施，如防火墻及必須的安全防御系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)病毒防御系統(tǒng)，最后是網(wǎng)絡(luò)層工作的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備路由器等[1]。

中心至車站主干傳輸網(wǎng)是由通信傳輸系統(tǒng)提供的，包括2個(gè)有效帶寬大于500M的共享傳輸通道。然后將控制中心以及所有車站的相應(yīng)設(shè)備全部連接到這個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，以此來構(gòu)成PIS 系統(tǒng)的信息傳輸路徑[2]。

有線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)應(yīng)用的是最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，即基于TCP/IP協(xié)議的開放體系結(jié)構(gòu)，并且使用的是標(biāo)準(zhǔn)的路由交換協(xié)議網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)成功的為中心、各個(gè)車站、車輛段以及停車場的數(shù)據(jù)、視頻和控制信息提供了的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。

在控制中心網(wǎng)絡(luò)使用的是一臺(tái)核心交換機(jī)，它的主要模塊（如引擎、電源、風(fēng)扇）采用冗余備份設(shè)置，目的是在單個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)控制中心信息不會(huì)因此模塊故障而不能及時(shí)的傳送各個(gè)車站，這種冗余設(shè)置方式大大的提高了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)目煽啃訹3]。

2 通信傳輸系統(tǒng)的接口應(yīng)用

通信傳輸系統(tǒng)擁有軌道交通通信系統(tǒng)的核心地位，該系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確、及時(shí)地傳遞地鐵通信系統(tǒng)所需要的各種信息[4]。傳輸系統(tǒng)與信號專業(yè)、運(yùn)管專業(yè)及供電專業(yè)的系統(tǒng)之間的接口介紹如下所示。

（1）傳輸與信號系統(tǒng)的接口提供傳輸系統(tǒng)的接口特性，它配合接口的連接測試，信號系統(tǒng)的信息傳輸依賴于通信傳輸系統(tǒng)，地鐵各個(gè)車站、車輛段及最核心的控制中心的集中監(jiān)控畫面和信息數(shù)據(jù)的傳輸和交換全部依賴通信專業(yè)的傳輸系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)為這些內(nèi)容的傳輸提供了至少兩個(gè)以太網(wǎng)傳輸通道，該通道的有效帶寬都大于100M，并且包含兩個(gè)雙絞線電氣端口。

（2）傳輸與自動(dòng)售檢票系統(tǒng)接口作用是為AFC系統(tǒng)提供的需要的冗余共享以太網(wǎng)傳輸通道，數(shù)據(jù)帶寬暫定100M。包括控制中心、車站、車輛段。該接口的控制界面通常會(huì)設(shè)置在地鐵OCC、正線各個(gè)車站及車輛段的通信設(shè)備室，安裝在通信綜合配線架的外線側(cè)。

（3）傳輸與清分中心（ACC）的接口是傳輸系統(tǒng)提供ACC所需要的冗余共享以太網(wǎng)傳輸通道，數(shù)據(jù)帶寬暫定100M。包括控制中心、車輛段。傳輸系統(tǒng)與運(yùn)營管理的清分中心（ACC）的接口界面會(huì)設(shè)置在地鐵OCC、正線各個(gè)車站及車輛段的通信設(shè)備室，安裝在通信綜合配線架的外線側(cè)。

（4）傳輸系統(tǒng)與雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)的接口是傳輸系統(tǒng)提供雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)所需要的冗余共享以太網(wǎng)傳輸通道，數(shù)據(jù)帶寬暫定10M。包括車站、車輛段。傳輸系統(tǒng)與雜散電流監(jiān)測（ZSDL）系統(tǒng)的接口界面在正線各個(gè)車站及車輛段的通信設(shè)備室，安裝在通信綜合配線架的外線側(cè)。

（5）傳輸系統(tǒng)與電能管理系統(tǒng)的接口是傳輸系統(tǒng)提供電能管理系統(tǒng)所需要的冗余共享以太網(wǎng)傳輸通道，數(shù)據(jù)帶寬通常設(shè)為10M。

（6）傳輸系統(tǒng)與可視化接地系統(tǒng)的接口是傳輸系統(tǒng)提供可視化接地（KSHJD）系統(tǒng)所需要的冗余共享以太網(wǎng)傳輸通道，數(shù)據(jù)帶寬一般設(shè)定為100M[5]。

3 無線系統(tǒng)的虛擬網(wǎng)

無線通信系統(tǒng)是通過800MHz頻段TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)，它通常使用的傳輸介質(zhì)為漏纜，通過漏纜實(shí)現(xiàn)了線路的各個(gè)區(qū)間、各個(gè)車站的站廳及車輛段全范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，也可使用光纖直放站來實(shí)現(xiàn)對車輛段、停車場等區(qū)域進(jìn)行信號補(bǔ)盲。

在實(shí)際的連接中，通常是多條線共享一個(gè)MSO，通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)互聯(lián)，來形成一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，從管理上完成同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的分線管理，必須依靠VPN技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

（1）設(shè)備管理的VPN。TETRA系統(tǒng)是無線傳輸系統(tǒng)的核心部分，其內(nèi)部的各個(gè)設(shè)備之間配合緊密，為了避免多人操作造成的系統(tǒng)問題，通常我們會(huì)從總網(wǎng)管進(jìn)行配置的整體管理，分網(wǎng)管只有查詢權(quán)限（獲取告警信息，第一時(shí)間得知故障并處理故障），沒有管理操作權(quán)限。除了TETRA系統(tǒng)之外，無線系統(tǒng)中的直放站、電源等設(shè)備也需要網(wǎng)管的集中控制和管理，并且網(wǎng)管需要通過終端解決無線系統(tǒng)中全部設(shè)備的集中告警。另外，無線通信系統(tǒng)設(shè)備還包括直放站、電源等設(shè)備，也是通過集中網(wǎng)管終端實(shí)現(xiàn)對這些設(shè)備的集中管理。

（2）調(diào)度通信的VPN。調(diào)度話音通話是地鐵無線通信的重要部分，調(diào)度通信設(shè)備包括OCC調(diào)度中心，各個(gè)線路上的車載臺(tái)，固定電話、手持臺(tái)等，在不同的線路上會(huì)分配不同的號段，每個(gè)號段是由個(gè)人身份號和組號兩個(gè)部分組成，依靠管理員權(quán)限的方式去管理本線路的用戶和組號，實(shí)現(xiàn)了本線路調(diào)度臺(tái)對本線路中全部用戶的監(jiān)聽和管理，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)度通信的VPN。

（3）數(shù)據(jù)通信的VPN。雖然每個(gè)線路都擁有自己獨(dú)立的工作基站和調(diào)度臺(tái)子系統(tǒng)，但是數(shù)據(jù)的傳輸過程依然是信息先匯總到MSO，之后再從MSO傳送到各個(gè)不同線路的數(shù)據(jù)主機(jī)。該功能的實(shí)現(xiàn)需要依賴GGSN設(shè)備，通過GGSN的IP隧道技術(shù)將屬于不同線路的數(shù)據(jù)路由分配到不同線路的CAD服務(wù)器和調(diào)度臺(tái)，對不同的IP隧道進(jìn)行通信隔離，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的VPN。

4 結(jié)語

綜上所述，在城市軌道交通通信系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)做出了突出貢獻(xiàn)。同時(shí)，基于相關(guān)技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為地鐵設(shè)備的信息溝通交流、信息資源共享，帶來了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，所以我們應(yīng)該更加重視對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的深入研究。