軌道交通通信傳輸系統(tǒng)技術(shù)進展及設(shè)備選擇

1、軌道交通通信傳輸系統(tǒng)技術(shù)進展及設(shè)備選擇摘要：分析國內(nèi)多個城市多條地鐵通信傳輸系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用及選用設(shè)備的現(xiàn)狀，綜合比較現(xiàn)有的各類傳輸技術(shù)的好壞，并為以后軌道交通通信新線建設(shè)傳輸制式的選擇提出建議。關(guān)鍵詞:軌道交通;通信;傳輸系統(tǒng);制式選擇;技術(shù)比較傳輸系統(tǒng)是一個基于光纖的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠為其他通信子系統(tǒng)和列車自動監(jiān)控(ATS)、綜合監(jiān)控(ISCS)、自動售檢票(AFC)、旅客信息(PIS)、防災(zāi)報警(FAS)、SCAnA等專業(yè)提供高靠得住性的、冗余的、利用靈活的多種寬、窄帶傳輸通道(包括透明通道)，組成傳送語音、數(shù)據(jù)和圖像等各類信息的綜合業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)，是保證地鐵運行所必需的信息傳送媒體

2、。通過對現(xiàn)有傳輸技術(shù)進行比較，對技術(shù)進展進行展望，對既有業(yè)務(wù)需求進行總結(jié)，尋覓適合軌道交通傳輸系統(tǒng)的建設(shè)方式。1軌道交通通信傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)現(xiàn)狀從1965年北京地鐵一期工程動工，到目前全國多個城市多條線的同步建設(shè)，已開通城市軌道交通的有北京、上海、天津、廣州、長春、大連等城市，除北京地鐵一號線和環(huán)線外，其余都是九十年代后修建的。眾多地鐵線路，傳輸制式不盡相同，各有優(yōu)缺點，表1列舉一些地鐵項目的傳輸系統(tǒng)現(xiàn)狀。采納OTN傳輸制式一樣組成一個自愈環(huán)，采納SDH傳輸制式組成單個或多個自愈環(huán)，采納ATM傳輸制式組成單環(huán)或多個環(huán)，采納MSTP傳輸制式組成單個或多個自愈環(huán)。一樣SDH、MSTP組網(wǎng)方式，環(huán)網(wǎng)節(jié)點

3、最多14個。軌道交通傳輸網(wǎng)選擇的愛惜方式均為自愈環(huán)愛惜方式。2傳輸技術(shù)比較業(yè)務(wù)承載能力承載能力包括可否保證業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量要求，可否提供相應(yīng)業(yè)務(wù)接口等方面。OTN是專為軌道交通開發(fā)的一種傳輸技術(shù)，具有獨特的幀結(jié)構(gòu)，可區(qū)分不同品級速度，并能在同一網(wǎng)絡(luò)中綜合不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，對實時性業(yè)務(wù)及非實時性業(yè)務(wù)都能提供相應(yīng)承載，實現(xiàn)了從窄帶到寬帶的綜合業(yè)務(wù)傳輸。OTN傳輸設(shè)備能夠直接提供工業(yè)標準的通信協(xié)議接口，如話音（具有2線/4線、模擬/數(shù)字、帶信令/無信令）、El、RS-232/422/423/48五、高質(zhì)量音頻（15kHz帶寬）、10/100Mb/5Ethernet>4/16fb/5TokenRi

4、ng>標準復(fù)合視頻（M-JPEG緊縮算法）等接口，而不需借助接人設(shè)備。OTN設(shè)備簡單、組網(wǎng)靈活、集中保護方便，國內(nèi)外地鐵工程中應(yīng)用普遍。其不足是設(shè)備獨家生產(chǎn)，售后效勞對原設(shè)備廠商依托大，兼容性差，與非OTN網(wǎng)絡(luò)連接能力較弱。ATM盡管能夠承載實時性業(yè)務(wù)中的TDM業(yè)務(wù)，但每一個節(jié)點的延時都要大于SDH傳輸制式，專門是故障時系統(tǒng)切換時刻較SDH傳輸制式長（有時乃至以秒計），因此ATM技術(shù)一樣不用于TDM業(yè)務(wù)的承載。另外,ATM沒有低速度接口，需增加接人設(shè)備，設(shè)備價錢高且協(xié)議復(fù)雜。關(guān)于視頻業(yè)務(wù)，由于其具有很高的突發(fā)度，而ATM恰恰能夠?qū)ｉT好地支持具有突發(fā)性的可變比特率業(yè)務(wù)，而且其固有的設(shè)計己經(jīng)

5、充分考慮了業(yè)務(wù)QoS問題，因此能夠?qū)崿F(xiàn)承載。關(guān)于非實時性業(yè)務(wù)的傳輸，存在帶寬利用率較低的問題，ATM沒有音頻等低速接口，需設(shè)接入設(shè)備。IP技術(shù)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載有必然的優(yōu)勢，關(guān)于傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)，IP技術(shù)能夠承載，但傳送時刻和業(yè)務(wù)恢復(fù)時刻要比SDH長，不是最好的承載技術(shù)。關(guān)于接口來講，IP沒有音頻等低速接口，高端設(shè)備一樣不提供ZMb/S接口，需增加輔助設(shè)備。及基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP）SDH是最適合實時性業(yè)務(wù)中TDM業(yè)務(wù)的承載技術(shù)，但無法解決實時性業(yè)務(wù)中視頻信號和實時性業(yè)務(wù)及非實時性業(yè)務(wù)中以太網(wǎng)的傳輸問題。SDH接口種類單一,僅具有PDH系列標準接口（E1/E3/STM一le）。傳輸窄

6、帶業(yè)務(wù)（話音、數(shù)據(jù)、寬帶音頻）時，需增加接人設(shè)備（PCMD/1設(shè)備）；無直接的視頻和LAN接口，需外部增加視頻CODEC和Ethernet路由器;對Ethernet業(yè)務(wù)，一樣只提供ZMb/s的傳輸帶寬，存在性能瓶頸;對地鐵/輕軌中的廣播音頻業(yè)務(wù)，僅提供3kHz的傳輸帶寬，難以知足高保真的廣播成效;一樣只提供點對點的通信信道,難以知足地鐵/輕軌環(huán)境下大量共線式通信信道的要求。同時SDH只能向用戶提供固定速度的信道，不能動態(tài)分派帶寬，不能進行統(tǒng)計復(fù)用，對總線型寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及圖像業(yè)務(wù)的支持困難。MSTP克服了SDH設(shè)備在地鐵/輕軌應(yīng)用中的一些不足，隨著技術(shù)不斷的進展成熟，愈來愈適合軌道交通業(yè)務(wù)的承載

7、，但仍需增加接入設(shè)備。關(guān)于實時性TDM業(yè)務(wù)，RPR技術(shù)盡管概念了協(xié)議，但需在實際中取得進一步驗證。關(guān)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，RPR具有絕對的優(yōu)勢，可依照用戶需求分派帶寬，支持空間復(fù)用技術(shù)和統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)正常運營的情形下，可使帶寬利用率相對SDH網(wǎng)絡(luò)提高3一4倍。RPR還可對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行優(yōu)化,有效支持IP的突發(fā)特性。關(guān)于有實時性要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，RPR能夠提供不同品級的效勞和基于不同品級業(yè)務(wù)的環(huán)愛惜功能來保障數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實時性，在保障實時性方而和故障倒換時刻(16ms-50ms)上可與SDH技術(shù)媲美,而在帶寬利用率上比SDH傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大大提高。專門是它對視頻業(yè)務(wù)的承載，目前數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控市場的主流設(shè)備提供

8、商，都將其系統(tǒng)構(gòu)建在基于IP的MPEGZ編碼和緊縮技術(shù)，和基于IP的視頻數(shù)據(jù)存儲、檢索和訪問操縱技術(shù)上，這些系統(tǒng)所采納的攝像頭大體上都能夠直接提供MPEGZ編碼及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)端口，因此，由RPR技術(shù)來承載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用戶數(shù)據(jù)能繼續(xù)維持以太網(wǎng)幀格式，省略復(fù)雜的映射進程，并對用戶分組進行嚴格的效勞質(zhì)量品級分類。提供嚴格的延時和抖動保障機制，視頻圖像清楚、畫而流暢，完全達到高速鐵路/公路監(jiān)控圖像的要求。業(yè)務(wù)接口同SDH、MSTP、ATM、IP一樣，必需借助于接人設(shè)備來提供低速數(shù)據(jù)接口。承載能力關(guān)于實時性業(yè)務(wù)中的TDM業(yè)務(wù)，SDH、0T能提供超級好的解決方案。關(guān)于實時性業(yè)務(wù)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，OTX.RPR

9、.ATM承載能力都比較強。關(guān)于非實時性業(yè)務(wù)，OTN、IP、RPR都比較適合。關(guān)于業(yè)務(wù)接口能力，OTX能力最正確，能夠直接提供豐碩的通信協(xié)議接口，不需借助接人設(shè)備，其他技術(shù)均需借助輔助設(shè)備。帶寬利用率OTN:開銷帶寬利用率較高。ATM:開銷約為,帶寬利用率低。IP:開銷與所傳數(shù)據(jù)包大小緊密相關(guān)，不是很固定，帶寬利用率比較后j。SDH:開銷占，但由于其需預(yù)留愛惜帶寬，帶寬利用率較低。RPR:開銷占,同時采納統(tǒng)計空間復(fù)用技術(shù)，使帶寬利用率大大提高。環(huán)網(wǎng)愛惜能力、靠得住性O(shè)TN:采納雙環(huán)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)，具有自愈愛惜功能，而且愛惜倒換時刻小于50msoATM:要緊進行VC愛惜。IP：能夠做路由愛惜，愛惜時刻與

10、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及協(xié)議選擇有關(guān)，一樣以秒計。SDH及MSTP:網(wǎng)絡(luò)具有壯大的愛惜恢復(fù)能力，而且愛惜倒換時刻小于50msoRPR:網(wǎng)絡(luò)具有壯大的愛惜恢復(fù)能力，而且愛惜倒換時刻小于50mso成熟度及進展前景OTN:在軌道交通領(lǐng)域己取得較多運用，做為西門子的專利技術(shù)比較成熟，在專網(wǎng)需求方面能夠予以專屬研發(fā)和更新，進展速度較快。ATM:技術(shù)、設(shè)備復(fù)雜，隨著IP技術(shù)的進展，IP質(zhì)量保證問題的解決,對ATM技術(shù)應(yīng)用帶來較大沖擊，其進展前景不行。IP：技術(shù)相對成熟，是目前通信業(yè)研究熱點，有極好的進展前景。SDH及MSTP:SDH技術(shù)很成熟，有著普遍的應(yīng)用基礎(chǔ);MSTP是在SDH基礎(chǔ)上進展起來的，目前還在不斷完善，功

11、能愈來愈強。RPR:目前還未取得較大規(guī)模的應(yīng)用，需在實踐中進行驗證，但其技術(shù)先進，進展前景好。價錢OTN設(shè)備價錢相對較高，隨著市場競爭在慢慢下降;ATM技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)廠家不多，設(shè)備價錢偏高;IP、SDH生產(chǎn)廠家眾多，應(yīng)用普遍，價錢較低;基于二層互換的MSTP生產(chǎn)廠家多，技術(shù)成熟，價錢較低；內(nèi)嵌RPR的MSTP由于是新技術(shù)，價錢較高，但應(yīng)用前景較好;價錢可能在以后會有所下降。3小結(jié)OTN就技術(shù)角度比較適合軌道交通傳輸網(wǎng)，盡管互聯(lián)互通能力相對較弱，但在業(yè)務(wù)接口層面互聯(lián)的前提下能夠知足互聯(lián)需求，隨著市場競爭價錢也趨于合理，能夠作為軌道交通傳輸網(wǎng)組網(wǎng)的一種選擇。IP技術(shù)在業(yè)務(wù)質(zhì)量保證方面對軌道交通數(shù)據(jù)

12、業(yè)務(wù)的承載愈來愈適合，但對TDM業(yè)務(wù)的支持仍是弱項，因此應(yīng)與其他技術(shù)聯(lián)合組網(wǎng)。RPR技術(shù)的進展與標準化，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載提供了愈來愈完善的平臺，但對TDM業(yè)務(wù)的支持成效不睬想，網(wǎng)絡(luò)治理缺少SDH的端到端性能監(jiān)視和配置手腕。與IP相似，可專門解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，適合與其他技術(shù)聯(lián)合組網(wǎng)。MSTP對各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，尤其是帶寬需求大、傳送質(zhì)量要求高的視頻業(yè)務(wù)，能提供較佳的解決方案。最近幾年來MSTP技術(shù)在軌道交通中得以普遍應(yīng)用，成為主流解決方案之一。綜上所述，傳輸網(wǎng)技術(shù)選擇不該該是單一的，只要符合軌道交通傳輸技術(shù)進展方向都在可選擇范圍內(nèi)，如此有利于降低本錢。軌道交通傳輸網(wǎng)制式上的選擇能夠是一個制式獨立組網(wǎng)，也能夠是多種制式混和組網(wǎng)，應(yīng)依照具體線路、具體情形及那時的技術(shù)進展來確信。一個制式單獨組網(wǎng)能夠選擇OTN,也能夠選擇MSTPo目前MSTP技術(shù)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)解決還存在必然局限性，能夠采納MSTP與RPR或IP混合組網(wǎng)，由MSTP承載語音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，RPR或IP來承載視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。不管選擇什么制式組網(wǎng)，所選擇的設(shè)備均應(yīng)是在該制式下相對成熟的、靠得住的、先進的，冗余配置，而且便于