苏州轨道交通警用传输上层网规划与实践

陆海亭， 张 宁， 钱曙杰， 赵圣娜

(1. 苏州市轨道交通集团有限公司， 江苏苏州 215002； 2. 东南大学ITS研究中心轨道交通研究所， 南京 210018)

苏州轨道交通警用传输上层网规划与实践

陆海亭1， 张 宁2， 钱曙杰1， 赵圣娜2

(1. 苏州市轨道交通集团有限公司， 江苏苏州 215002； 2. 东南大学ITS研究中心轨道交通研究所， 南京 210018)

分析苏州轨道交通网络化运营条件下警用传输上层网建设的必要性；按照统筹规划、分步实施的原则，提出初期、近期、远期“三步走”的上层网规划方案，从而实现共享传输设备资源、方便新线接入、提高管理效率的目标。以苏州轨道交通4号线为例，介绍后续线路接入已建上层网的过程，对上层网规划建设进行归纳总结后提出建议: 警用传输上层网的建设应统筹规划、尽早考虑，最好在第一条线路建设时便着手规划，在第二条线路建设时进行布局实施；另外建议在线路不断增多带来业务增加的同时，分阶段、分步骤升级上层网带宽，这样既能保护现有设备投资，又能更好地适应轨道交通警用传输系统不断增长的业务承载需求。

城市轨道交通； 警用通信系统； 警用传输上层网； 规划与实践

1 研究背景

苏州轨道交通近期规划建设6条线路，远期规划建设15条线路(含6条市域线)。目前，1号线、2号线主线已投入运营，2号线延伸线、3号线、4号线及支线在建。1号线警用传输系统分别在苏州市公安局(简称市局)机房、2个派出所及沿线24座车站共设27个传输节点，采用多业务传输平台(multi-service transport platform，MSTP)[4]的组网方案，组成2个以市局为中心节点的双纤双向复用段保护环，系统带宽为2.5 G,换乘站节点采用OSN 3500设备，其他节点采用OSN 1500设备。2号线警用传输系统共设39个传输节点，包括1个市局、3个派出所和35座车站，其组网方案、系统带宽与1号线保持一致，采用2.5 G带宽的MSTP方案。2号线组成3个以陆慕站为中心节点的双纤双向复用段保护环，各节点均采用OSN 3500设备。考虑到已建线路警用传输系统均已采用MSTP方案，原则上后续线路警用传输系统也采用此技术方案。

2 警用传输上层网的建设需求

图1 单汇聚点组网示意Fig.1 Single convergence point networking

随着苏州轨道交通线路的不断增多，势必会造成轨道交通警用站点到市局的业务量增加， 从而导致警用通信系统网络负载不断增大。若将市局作为各条线路的警用信息单一传输汇聚站点，则需要不断增加市局传输节点的业务及线路板卡的数量，满足日益增长的带宽需求和接入需要。单汇聚点组网形式如图 1所示。

以市局作为单一的汇聚站点，无论从警用网络的稳定性还是扩容的灵活性方面考虑都存在一定不足[7]，具体表现为：1) 采用单一汇聚结构组网方式，一旦市局中心汇聚点设备出现故障，可能造成网络大面积瘫痪；2) 新建线路必须与市局通过光纤连接，需要不断增加租用电信运营商的光纤数量，不能充分利用轨道交通范围内警用通信现有光纤资源；3) 线路站点数越多，需要占用市局汇聚点的线路接口板卡数量也会越多(因MSTP每环最多16个节点，每条线接入都要组2到3个环)； 4) 当槽位带宽不能满足使用需求时，就要增加市局业务板卡的数量，板卡数量的增多不仅增加系统故障风险点，还直接导致市局建设成本的持续增加和运营维护难度的不断增大。

为克服单一汇聚站点组网的缺点，考虑采用分散汇聚的组网方式构建警用传输上层环网(简称上层网)。组网的基本思路是：每条线路选取一个车站作为汇接点，利用市局及各汇接点的传输设备组建一个上层环网，新建线路直接通过各自线路的汇接站点就近接入该上层网，实现各线路与市局传输设备的连接。其优势在于：1) 提高网络安全性。由于各线路汇接点相互独立、互不干扰，某条线路的故障不会影响接入上层网的其他线路的正常运行。另外，上层网本身是环网保护，网络上某个节点发生故障后，上层网经保护倒换后仍然可以正常运行；2) 降低建设成本。由于车站传输设备通过汇接点接入，避免直接与市局设备对接，可以有效节省外租的光纤资源费用以及市局设备线路接口板卡数量，同时，节约的槽位可用于扩容业务板卡；3) 提高管理效率。新线通过汇接点接入上层网，接入便利，上层网架构逻辑清晰，可以实现分级管理与维护[8]。

3 警用传输上层网规划方案

3.1 警用传输上层网现状

苏州轨道交通1号线建设之初，线路单一，对上层网的建设需求不是很迫切。随着2号线主线的开建，适时启动了上层网的规划和建设。目前，现状上层网由广济路站、陆慕站、市公安局等3个站点4套传输设备构成(市局××楼和市局××楼各有1套设备)，采用2.5 G双纤双向复用段保护环组网，具备可靠性高、稳定性好、可扩展性强、部署灵活等特征。

3.2 警用传输上层网规划

苏州轨道交通1、2号线各个站点与市局间的信息交互通过警用传输上层网实现，后续线路也需与市局连通，视频业务高清化后庞大的数据量无疑对上层网带宽提出更高的要求，根据苏州轨道交通线网总体规划，考虑分初期、近期、远期“三步走”战略实施上层网规划建设。

3.2.1 初期构建2.5 G上层环网

在进行警用传输上层网络初期规划建设时，轨道交通1号线选取广济路站作为汇接点，2号线选取陆慕站作为汇接点，由广济路站、陆慕站2个接入点与市局间组成2.5 G的MSTP上层环网。

3.2.2 近期构建10 G上层环网

从轨道交通3号线工程开始，苏州市公安部门开始建设轨道交通分局指挥中心，用于轨道交通线网层面的集中调度指挥。轨道交通1、2、3、4号线建成后，警用传输上层网带宽需求为2 400 M，各业务带宽需求明细如表1所示，考虑预留30%的带宽余量，所需总带宽为2 400×(1+30%)=3 120 M。

表1 4条线路建成后警用传输上层网带宽需求

由于采用双纤双向复用段保护方案，每根光纤一半的容量作为工作通道，另一半的容量作为保护通道，因此2.5 G带宽环网设备实际业务带宽仅为1.25 G，导致现有的2.5 G容量将无法满足1、2、3、4号线的警用业务需求，因此建设带宽更大的传输上层网势在必行。

考虑到现有传输节点设备OSN 3500可以轻松升级到10 G，近期规划采用10 G的MSTP双纤复用段保护环的技术方案，即在不增加光纤资源的情况下，在原有设备的基础上只需更换线路板卡，即可将带宽提升至之前的4倍，以满足更多轨道交通线路和公安分局的接入需求。目前，已计划在3号线建设时将原有2.5 G带宽升级至10 G带宽(实际可用带宽为5 G)。上层网升级后的情况如图 2所示。

图2 上层网近期规划示意Fig.2 Recent planning diagram of the upper layer network

3.2.3 远期构建40 G上层环网

随着特高清视频业务的迅猛增长(4 K以上分辨率，码流10～15 Mbps)，网络带宽的需求越来越大[9]。面对新业务和新需求，当规划的10 G上层网不能满足未来需求时，考虑进一步提升带宽。

远期规划采用增强型MSTP方案组建40 G上层环网，充分满足15条线路业务的接入需求。通过增强型MSTP特有的双平面技术大大提高上层网的可靠性、安全性及可扩展性，并实现业务负载分担。双平面是由一套混合设备提供的软硬双管道，其中硬管道承载调度电话等敏感业务，软管道则承载大带宽业务。利用增强型MSTP单环组网能力可多达64个节点，组网更加灵活，易于扩展，同时具备环网自愈保护能力。采用增强型MSTP技术解决方案可简化原有的网络结构，实现分级管理，更有利于后续网络的运营和维护，并降低网络运营成本[10]。

需要指出的是，通信技术发展日新月异，第三阶段的规划需在后续线路建设中根据管理模式、业务需求以及通信技术的发展不断予以滚动优化和调整，以满足公安部门实际业务需要。

3.3 新建线路接入上层网实践

以苏州轨道交通4号线为例，介绍新线接入上层网的过程。苏州轨道交通4号线及其支线共有35个站点(不含换乘站)，加上1个换乘站(苏州火车站)及2个派出所，共计38个通信站点，组建4个双纤双向复用段保护环，这样经过汇接点的数据量会很大。

若将传输汇接点放置在市局，组建以市局为汇接点的4号线警用通信传输网络，这样4个环共有8个接口与市局汇接站点相连，而市局到车站之间的光纤是租用的，按照每个接口收发2条光纤计算，共需要租用16根光纤。若将4号线传输汇接点设置在苏州火车站，组建以苏州火车站为汇接点的4号线警用传输网络，38台设备共组成4个双纤双向复用段保护环，这样4个环共有8个接口与苏州火车站站点相连，无需租用光纤，只需要使用轨道交通内部敷设的警用光缆即可，便于光缆的统一管理和维护。另外，本线汇聚点接入上层网也只需利用轨道交通内部铺设的光缆即可。

原有市局OSN 3500节点设备已配置的板卡数量较多，考虑到2号线延伸线及冗余备用，槽位余量少，在市局××楼新设1套OSN 3500设备作为警用通信传输上层网中的设备接入，从而满足4号线的上下业务配置需求，并可为今后市局扩容预留较多槽位，方便后续线路的接入。4号线警用传输上层网架构如图3所示。

图3 4号线接入上层网示意Fig.3 Diagram of Line 4 access to the upper layer network

4 结语

随着城市轨道交通事业的快速发展，警用传输上层网的建设是轨道交通线路和业务数据量增多后的必然要求。适时建设上层网在增强传输安全及可靠性的同时，节约了建设与运营成本。警用传输上层网的建设应统筹规划、尽早考虑，最好在第1条线路建设时便着手规划，在第2条线路建设时进行布局实施；另外建议在线路不断增多带来业务增加的同时，分阶段分步骤升级上层网带宽，既能保护既有设备投资，又能更好地适应轨道交通警用传输系统不断增长的业务承载需求。

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(编辑：王艳菊)

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

陆海亭，男，硕士，高级工程师，从事城市轨道交通工程机电系统建设管理工作，wx979703@163.com

交通运输部建设科技项目(2015318J33080)

U231.7

A

1672-6073(2017)03-0056-04