城市轨道交通通信传输系统的方案选择

赵聪蕾

摘 要 在通信技术的迅速发展下，地铁通信传输系统面临着多种技术选择，并且这些技术的特点各不相同，所以在方案选择上，一定要结合地铁通信传输系统的要求和特点，对当前地铁常用的传输系统方案进行分析。

关键词 城市轨道交通；通信；传输系统；方案选择

中图分类号 U28 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0123-01

1 课题研究的背景与意义

地铁通信传输技术是地铁正常运转和运用不可短少的环节，因为地铁传输各专业系统时所占用不同的信道和接口，所以，地铁传输系统的综合业务承载能力是关键，相应地地铁通信传输系统的技术方案选择显得尤为重要。

2 地铁通信传输系统的要求

1）地铁通信传输系统的功能要求。石家庄地铁3号线一期首开段要求通信传输系统能够实现的功能有：保障各车站、控制中心、停车场、车辆段之间的信息传输；可以根据需要为各类信息提供主、备用通道；有多种接口种类，信息可灵活分下或插入；有较大的带宽扩展余量，遇到突发事件有一定的承受能力；设备设计采用独立模块化，方便使用拓展；具有集中告警维护、统一管理的网络管理功能；系统应具有自诊断功能，可进行故障管理、配置管理、系统管理和性能监视；关键设备要备份插板热，发生故障时可自动切换；要给与其他线传输系统的通信预留有接口。

2）地铁通信传输系统的业务需求。石家庄市城市轨道交通3号线一期首开段要求通信传输系统能够传输的业务按业务类型的不同可将分为两大类，一是TDM业务，有专用电话音频信息、无线通信系统信息；二是以太网业务，有公务电话音频信息、广播音频信息、视频监控和控制信息、乘客信息系统视音频信息、时钟信息、办公自动化系统数据信息、通信各子系统网管、控制信号、自动售检票系统数据信息及其它信息。显然，以太网业务所占用的带宽较多，其承载能力应该着重考虑。

3 地铁通信传输系统典型方案比选

根据传输系统业务需求分析、技术发展趋势及地铁实际应用情况，石家庄市城市轨道交通3号线一期首开段通信传输系统可以选择内嵌RPR的MSTP方案（以下简称MSTP（RPR））、SDH+万兆以太网方案、基于SDH的MSTP方案以及开放式传输系统方案（OTN），根据各种技术方案的特点，对其优缺点进行分析比较，选择更适宜的方案用于地铁通信传输系统建设。

1）内嵌RPR的MSTP。为了优化在环型拓扑上传输数据包，一种全新的IP包承载技术被提出，RPR就随之产生，它是一种新的MAC层协议，它的特点主要表现在两点，一是业务带宽颗粒灵活、可以动态共享和分配带宽，二是公平接入各个节点、支持业务级别。RPR以其可靠的技术特点，既兼容了SDH的多个优点，比如对SDH环网50ms快速保护、对延时和抖动性能严格保障等，又兼容了以太网技术经济、灵活和可扩展好的优势。

RPR技术虽然在解决TDM语音业务方面不如SDH技术，但其提供了很好的数据业务承载能力。通过与MSTP的融合，内嵌RPR的MSTP实现方案将能很好的解决多业务承载问题。但内嵌RPR的MSTP目前在地铁领域的应用也还存在一些问题，一是技术复杂，导致系统成本居高不下，性价比不够理想；二是无法构建过于复杂的网络结构，对于跨环业务无法提供端对端的保护。

在MSTP环网带宽上划分出独立的通道来支持RPR技术，这就是基于内嵌RPR的MSTP。同传统SDH相比，MSTP通过二层交换技术来共享以太网业务带宽，采用通用成帧处理完成从以太网帧到SDH VC容器的映射，并采用了虚级联和LCAS技术来提高带宽分配的灵活性和可靠性。因为以太网技术应用于环型网时固有的缺点，所以为支持数据业务，在新一代的MSTP中引入RPR技术成为必然。

2）SDH+万兆以太网方案。SDH是光同步数字系列的简称，采用块状的帧结构来承载信息，整个帧结构又由段开销区、STM-N净负荷区和管理单元指针区组成，3个区各司其职，使得不同速率等级数字流的接入得以实现，成为信息高速公路的主干，其主要特点有全球统一的网络节点接口，在不同设备之间进行传输是相通且兼容的；大量采用软件进行网络配置和管理，简单便捷，对不同方向的数据流进行分下和插入灵活；所有网络单元具有标准的光接口，可以在光路上互通；SDH自愈环技术成熟，网络保护能力强。虽然SDH具有强大的网络管理功能，但也存在其局限性，比如带宽分配固定，不适应大容量突发业务的应用；接口种类较少，一般为基于2M的接口，大部分业务接口（低速数据、话音等）需要增加接入设备实现，但作为应用最为广泛的技术，应用经验最为丰富，通过增加相应的设备，可支持城市轨道交通工程需要的各种业务。

现在随着数据业务的增加，语音、视频等业务的IP化，使用最广泛的计算机网络标准是万兆以太网，应用范围从局域网也扩展到了城域网等领域。其具有如下特点：不像SDH那样分配固定时隙，而是根据用户需求采用统计复用技术来分配带宽，提高了带宽利用率；技术成熟，设备厂家较多，成本较低；系统结构简单，可靠性高，可扩展性、可兼容性、可维护性强。

对于TDM业务的传输，SDH系统依然是最好的选择，而以太网业务直接利用以太网来传输也更适合，因此可以考虑采用SDH+万兆以太网的方案构建地铁传输网。

3）基于SDH的MSTP。MSTP技术是利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，经改造网络业务支撑层可以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持，可以将SDH复用器、数字交叉链接器、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备。因其特性，MSTP技术对以太网业务的传输存在很多不足，但是它对TDM业务的传输效率较高，比较适合传输TDM业务。

4）开放式传输系统。开放式传输网络简称为OTN，是一种基于物理层的光传输系统，有较高的传输效率。OTN的主要特点有开放性、可多业务承载、系统简化、可靠性高、系统重启和网络恢复快速简单、出色的视频特性、具有视频的内部交换能力、灵活的带宽管理。但是OTN系统采用的是厂家内部标准开发的，不符合国际标准，背板带宽不够、节点箱槽位不多，当单个站点接入较多业务的时候，只能增加节点数量，这样不仅增加了成本，而且给以后扩大容量增加了难度。由此看来，OTN虽然有很多优点，但其局限性较强，难以得到推广。

4 地铁通信传输系统方案选择

根据石家庄地铁3号线一期首开段通信传输业务需求分析可知，地铁通信系统传输网络需要能很好的承载TDM业务和以太网业务，上述方案均能满足该功能需求，但综合分析比较，MSTP更适合TDM业务为主，以太网业务为辅的应用领域。OTN针对性强、接口丰富的优点随着通信IP化的趋势而淡化，而其作为非国际标准、单一厂商特有产品导致的价格高，扩容困难等缺点却日益突出，因此不适合选用OTN。

从应用需求上考虑内嵌RPR的MSTP与SDH+万兆以太网方案均为较适合的方案，但SDH+万兆以太网方案需构建两张网，目前，通信网络正在向简化网络结构、利用单一平台承载全部业务的方向发展。具体到地铁传输网络，单一的传输平台与多传输平台相比，资源利用率更高、维护管理更简单、综合成本更低。因此，适合选用内嵌RPR的MSTP方案构建本工程传输系统，SDH+万兆以太网方案作为备选方案。

参考文献

[1]上海申通地铁集团有限公司轨道交通培训中心.城市轨道交通通信技术[M].北京：中国铁道出版社，2013.