地铁运营管理信息传输方式_

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1、专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 城市交通是有效地发挥城市机能的必要条件。城市规模越大， 经济越繁荣， 人们的移动就越 频繁。 发达国家目前的城市交通，私人小汽车多，在城市交通中占绝对优势，这就带来了严 重的噪声和废气污染、道路堵塞严重、 交通事故频繁等问题。发展中国家的许多大城市人口 增长迅速，公共汽车是这些城市的主要交通工具。 但由于车辆增多，管理混乱，汽车运行速度越来越慢，甚至低于步行速度，致使城市交通制 约着经济的发展，严重影响着居民的生产和生活。不断改善城市交通，是世界各国普遍关注 的重要问题。 针对这一问题， 我国的北京、 上海、 广州等地已新建地铁，缓解交通拥挤状况。 运

2、营管理信息传输技术的合理运用，是城市地铁运营管理现代化的重要标志。 一、传输体制 就目前的技术发展而言，能够实现地铁运营管理所要求的话音、音频、数据、视频、 LAN 等业务综合信息传输的技术有： 1.专用帧结构的TDM 系统 开放传输网络设备（OTN）采用的专用帧结构TDM 系统，是用一种专用帧结构的协议 来传输不同业务种类。针对专业性强、相对封闭独立的地铁通信网，TDM 系统有其独到的 优点， 它可以区分不同等级速率，实现不同类型的接口连接，并能在同一网络中综合不同的 网络传输协议， 连接不同的网络和用户。其不足之处在于系统测试、维护和培训需要专用仪 器仪表和专门训练的人员，同时系统的价格较

3、高。 2标准帧结构的TDM 系统 标准帧结构的TDM 系统包括PDH、SPDH（具有SDH 功能的PDH 系统） 、SDH 与 FDDI-II 。PDH 系统典型传输容量有2、8、34、140Mbit/s ，也有 68、84Mbit/s 的 SPDH 系统， 随着多媒体宽带业务的发展，这些传输容量越来越无法满足用户日益增长的需要，同时 PDH 固有的比特同步交错复接技术使得支路信号的插入和提取需要复杂的背靠背复用与解复用 设备， PDH 的其他不足之处包括只有地区性速率和帧结构标准，光接口之间互相不兼容， 帧结构中辅助信道容量小，这些特点使得PDH 逐步退出历史舞台而被技术先进、功能强大、 网

4、络更加可靠的SDH 系统所取代。 SDH 技术是上世纪 90年代初提出并付之商用的新一代大容量光纤传输系统，能基本满 足地铁运营管理多项业务的要求。它技术先进， 具有标准帧结构与光接口、强大的网络管理 能力和灵活分插支路等特点；组网灵活，可组成点对点、星形、线形、环形等不同拓扑结构 专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 网络；扩容能力强，系统很容易从155Mbit/s升级到 622Mbit/s ，甚至 2.5Gbit/s ；网络可靠， 具有复用段保护、自愈环等各种切换保护手段；能够承载目前广泛应用的IP 协议。但由于 受其通用的标准接口及目前国内配套接入设备接口的限制，也存在宽带音频、10

5、Mbit/s 以太 网接口尚未解决等缺点。 FDDI-II 是美国 ANSI 标准的 100Mbit/s 光纤自愈环路。其典型缺点是扩容能力差，无高 速率版本标准， 随着用户业务带宽需求的增长，将无法满足日益增长的多媒体业务带宽的需 求。 FDDI-II 的另一不足是支持厂商少。 3帧中继（ FR）系统 帧中继（ FR）系统主要用于LAN 网络之间的互连，典型速率有2、34、45Mbit/s 。虽然 目前在 FR 系统上可传输话音，但大量使用这种技术还不成熟。 4ATM 系统 ATM 采用 53个8位组的定长分组， 即信元结构作为各种信息传输和交换的基础结构和统 一平台。因而可将各类不同的业务

6、（数据、话音、视频）、不同的业务特征（比特率、服务 质量QoS、突发和时延特性） ，在不同的媒体上传送；ATM具有可伸缩性，传输速率可从 Mbit/s 到 bit/s； 能灵活有效地支持已知和未知新业务的特性要求；ATM 能有效地利用资源， 可承接所有业务， 并能达到最佳的统计共享资源状态，能对所有用户动态地实现按需分配（带 宽、优先级别、时延等） ；ATM 是一种通用网络，既适用于公用网，也适用于专用网或局域 网。虽然 ATM 的统计复用工作方式在电视视频、广播接入等使用上具有优势，但对于半永 久性连接业务多、 动态分配传输带宽不多的地铁专用通信网大量使用的低速数据接口及模拟 电话的接入还存

7、在一些问题。ATM 技术的复杂性（从而带来价格偏高），加上各项标准制订 迟缓，特别是近年来交换式吉比特路由器（GSR）的出现对ATM 技术的冲击，使得ATM 技术未能得到大规模应用。 5IP 网 IP 网是无连接的分组传送网。IP 协议可使不同种类、不同媒体、隶属于不同单位且分 布在全球的各类网络和主机实现无缝连接。IP 网是目前发展最为迅速的网络。虽然目前V IP 发展迅速，但要承载地铁延伸环境下大量的话音/数据等实时业务还需努力。 二、网络总体结构 1SDH 的自愈环方式及复用映射结构 专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 SDH 结构简单、便宜的二纤单向通道保护方式、独特的复用映射结

8、构，使设备大大简 化；但同时也给系统业务接口模块带来一定的约束和限制。 （1）SDH 的自愈环特性比较 SDH 有路径保护和子网连接保护两种保护结构。路径保护主要是指复用段保护，而 SDH 子网连接保护的典型例子是“ 通道倒换环 ” 。从表自愈环特性的比较中可以看出，地铁等延 伸环境下的应用，宜选用具有自愈功能的二纤单向通道环方式。 （2）复用映射结构 SDH 是在 PDH 传输体制上发展起来的一种新型传输体制，为了与其兼容， ITU-T G.707 建议定义了 5种标准容器，将PDH 信号映射至SDH 数据帧后进行传输，这5种标准容器为： C11 （1.544Mbit/s ） 、 C12 （

9、 2.04 Mbit/s ） 、 C2 （6.312Mbit/s ） 、 C3 （ 34.368Mbit/s 或44.736 Mbit/s ） 、 C4(139.264 Mbit/s) 。适合我国传输体系的容器有3种： C12、C3和 C4。一个 STM-1 信号只能 装载 3个 C3信号，其效率不到69，造成极大浪费，因此我国不推荐使用C3容器。针对延 伸环境下的实际应用情况，能够采用的只有C12容器。图所示的映射结构，是G.707建议 中的复用映射结构的一个子集。复用映射结构是系统硬/软件设计的基本依据，任何速率的 业务信息必须先变成C12信号才能装入SDH 帧结构，这给系统业务接口模块设

10、计带来一定 的约束和限制。 专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 2OTN 的网络结构 OTN 目前基本适用150Mbit/s 和600Mbit/s 两种线路速率， 其网络拓扑形式从单跨距段点 到点、多跨距段链形结构、环行结构到灵活的网状网结构。 OTN 内部帧结构是不开放的，但是由于它能提供形式多样的接口，包括各种低速数据 接口、语音接口、标准2Mbit/s 接口以至 10Mbit/s 以太网接口等。在城市轨道交通应用环境 下，要求通信传输网络必须接口灵活，而对干线传输速率要求并不太高，因此OTN 技术在 世界范围内的城市轨道交通项目中得到较为广泛的应用。 在通信系统保护性能方面，OTN

11、 多采用光纤双向环路保护结构，而且其倒换模式比较 单一。 3ATM 交换和虚连接 ATM 交换和虚连接是ATM 的关键和主要技术，它们直接影响到交换的吞吐量、信元阻 塞等问题。 从图 2可以看出， ATM 交换由输入、输出、控制处理器和交换机构组成。ATM 交换允 许同一网络中以不同的链路速度进行操作。传输媒介可以是光纤、双绞线、 电缆， 不再需要 路由器等进行速率匹配，每条链路可根据需要改变速率，具有伸缩性。 它规定了多种用户网 络接口速率，易于提高未来终端的性能。 专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 ATM 采用了连接技术，将逻辑网和物理子网分离，类似于电路交换，ATM 首先选择路

12、径，在两个通信实体之间建立虚通路（VC） ，将路由选择与数据转发分开，使传输中间的控 制较为简单，解决了路由选择瓶颈问题。设立虚通路（VC）和虚通道（ VP）两级寻址，虚 通道是由两结点间复用的一组虚通路组成的，网络的主要管理和交换功能集中在虚通道一 级，减少了网管和网控的复杂性，在一条链路上可以建立多个虚通路，在一条虚通路上传输 的数据单元均在相同的物理线路上传输，且保持先后顺序， 因此克服了分组交换中无序接收 的缺点，保证了数据的连续性，更适合于多媒体数据的传输。 地铁运营管理信息传输技术是保证行车安全、提高运输能力、 改善旅客服务和加强维修 管理的关键。 SDH、OTN 、ATM 三种方式， 都能基本满足地铁运营管理信息传输要求。SDH 已具有较高的国产化程度，且价格适中。 但由于受其通用的标准接口及目前国内配套接入设 备接口的限制，也存在宽带音频、10Mbit/s 以太网接口尚未解决等缺点。OTN 设备简单， 组网灵活，集中维护方便，但目前无国际标准，设备未能国产化。ATM 的统计复用工作方 式在电视视频、 广播接入等使用上具有优势，但在低速数据接口及模拟电话接入还存在一些 问题，该系统的经济性、可靠性还需用工程实践来验证。 选择一个适用于地铁的延伸环境、可靠性高、易扩充、组网灵活，并能与市公用通信网 方便连通的传输方式，是探索的目标。