1传输技术在城市轨道交通中的应用摘 要 介绍了城市轨道交通传输系统承载的各种业务类型对适合城市轨道交通的各种传输技术及在国内的应用作了比较分析了城市轨道交通中现有通信业务的特点单一的传输技术已很难满足轨道交通业务的快速增长,提出推荐采用MSTP(多业务传输平台)和 RPR(3 单性分组环)两种传输技术,以充分发挥各自的优越性,取长补短关键词 城市轨道交通,传输技术,通信业务随着城市轨道交通(以下简为“城轨”)的发展,传输技术在城轨领域得到了广泛的应用其采用的技术体制各异,如何有效地利用传输技术体制,使其能有效地与城轨的业务特点相结合,已成为城轨通信技术的关键点目前城轨传输系统承载的业务主要有:程控中继(G.703)、无线中继(G.703)、调度中继(G.703)、电力监控视频系统(G.703)、电视监控(802.3)、广播系统(15kHz、802.3)、时钟系统(RS422、802.3)、计算机网络(802.3)、列车自动监控系统(802.3)、自动售检票系统(802.3)、门禁系统(802.3)等近几年来,新业务的出现对传输带宽提出了更高的要求,如数字化视频信号、乘客信息显示系统(PIDS)等。
这些业务的特点是数据量大,尤其是 PIDS,存在突发性的数据,通常需要在一定的时间内完成大量的数据传输从以上这些业务可以看出,TDM(时分复用)业务以及以太网业务已成为城轨交通传输承载的主要业务,而且两者都占较大的比重其中,TDM 业务一直沿袭了传统的业务,主要是 2M 中继业务;但以太网业务增长迅猛,对传输系统的带宽要求越来越高因而从现在城轨业务来看,如何合理地选择传输技术,充分发挥各传输技术2的优势,就显得非常重要根据城轨业务的特点,适合城轨各种业务传输的技术主要有:基于 SDH(同步数字传输序列)的多业务传输平台(MSTP)、开放式传输网络(OTN)系统、异步传输模式(ATM)以及 RPR(弹性分组环)技术1 基于 SDH 的多业务传输平台 MSTPMSTP 技术源于 SDH,经过近几年的不断发展,已经囊括 PDH(准同步数字传输)、SDH、POS(基于 SDH 的数据包)、以太网、ATM、RPR、SHDSL(对称高速数据用户线)、DDN(数字数据网)等技术于一体现在的 MSTP 已经发展到第三代产品,能为以太网业务提供 QoS(业务服务质量),能够提供多点到多点的连接、用户隔离和带宽共享等功能。
MSTP 主要是通过通用成帧过程(GFP:GeneralFrameProcess)协议、VC 虚级联技术以及 LACS(链路容量调整机制)对以太网业务实现高效率的传输尽管 MSTP 能提供各种以太网接口以及 L2(2 层交换)功能,但其本质上仍是基于TDM 的技术,不能动态分配信道带宽,不太适合具有“突发业务”特点的数据业务因此,MSTP 今后的主要用途仍然是提供 TDM 电路其提供数据接口的功能应该说只是一种过渡措施,数据业务的解决方案应依赖基于分组交换的技术因此,MSTP 技术的市场定位应该是以 TDM 业务为主、以数据业务为辅MSTP 技术在城轨中应用较多,如广州地铁的 3 号线、5 号线2 OTN 系统OTN 是德国 Siemens 公司开发并在全球专业网投入使用的光纤传输技术它仍然采用了 TDM 技术,属于同步传输体系OTN 的自愈能力强,可在网络中任何一个节点接入网络管理机,对全网进行管理;能够通过软件实现带宽分配,对于视频信3道的传输可以做到按信道切换主要不足是:OTN 传输技术是独家产品,技术支持受限近年来,OTN 系统在 OTN-2500Mbit/s 设备上开发了视频图像接口(M-JPEG 或MPEG-2),使其在轨道交通的应用较多;另外,为 OTN-2500Mbit/s 开发的 622M 光收发模块与 SDH 相连,使 OTN 设备与标准通用传输设备的互连、互通技术有了新的进展和提高,接口瓶颈取得了一定突破,未来的发展值得关注。
OTN 这种独家的专用技术,使其在专用网络中应用很多,在城轨中的应用案例也很多,如广州地铁、上海地铁、深圳地铁、重庆轻轨、天津轻轨等3 异步传输模式(ATM)ATM 是 ITU-T(国际电信联盟组织—通信)在 20 世纪 80 年代为 B-ISDN(宽带综合业务数据网)定义的传输技术,是一种基于统计复用的面向接续的技术ATM 的技术特点是能根据业务的需求分配网络带宽,使得网络带宽的利用率提高;具有严格的 QoS 保障,有良好的流量控制均衡能力及故障恢复能力,网络可靠性高 ATM 技术的不足之处在于:对信息传输存在一定的时延、抖动及丢包等现象;在话音通信方面,主要采用电路仿真方式;在 LAN(局域网)领域由于千兆位以太网的崛起,ATM 的优势不复存在;在广域网领域,ATM 受到来自 IP(网间互连协议)技术的竞争总的来说,ATM 已逐渐退出传输系统市场,仅运用在运营商的接入层ATM 在城轨中也有应用案例,在北京八通线中,传输系统采用 SDH 和 ATM 两种技术,SDH 用于传统的 2M 电路业务,ATM 用于承载以太网数据以及视频图像业务4 RPR 技术为使网络有一个基于分组交换的网络结构,而且能将 SDH 的恢复能力和有保证4的性能与以太网对数据的友好特性结合起来,RPR 就在这种背景下应运而生。
RPR综合了 SDH、以太网、MPLS(多协议标签交换)、ATM、WDM(波分复用)等协议和技术的优点,为数据业务提供了一种优化的解决方案RPR 组网方案可保证语音、数据、视频等业务在统一的平台上传输不同于基于 SDH 技术的 MSTP,RPR 是基于在 2 个(或更多个)反方向的环上传输分组数据而优化的一种二层技术RPR 的核心基础是以太网技术,其处理的基本数据单元是分组数据包RPR 的带宽效率高传统的 SONET(同步光网络)需要环带宽的 50%作为冗余RPR 则不然,它仍然保持类似于 SDH 中 APS(导换协议)的保护机制,利用两个反向旋转的环来控制数据业务量RPR 允许数据业务流在源节点和目的节点之间的环上传输,以此来实现空间的重新利用目的节点从环中剥离数据分组,当一个分组从环中被剥离出来的时候,它就不再占用环的带宽,而是释放下游段供其它分组使用由于 RPR 是一种较新的技术,目前在国内城轨领域已有应用案例,如广州地铁公安通信传输系统一直采用 RPR 技术由于 RPR 在支持数据及视频(图像)业务方面的优势,使其在网络及各种运营商领域运用更为广泛5 结语单纯从应用来看,上述各种技术都能够应用于城轨传输,问题在于如何选择合理的传输技术。
由前面的分析可知,城轨传输承载业务主要是传统的 TDM 业务(业务)和以太网业务对以太网业务又可细分为对运营行车安全有直接影响的和没有直接影响的对运营行车有直接影响的以太网业务有(以广州地铁为例):列车自动监控系统(2×100M 共享总线),自动售检票系统(100M 共享总线),门禁系统(10M 共享总线),通信各系统的网管通道(10M 共享总线);对于运营行车无直接影响的业务5有:计算机网络(100M 共享总线),电视监控(2×100M 共享总线),乘客信息显示系统(2×100M 共享总线)在城轨中,对于电路交换业务来说,要求接续快、近乎零时延的传输技术最为合适对于运营行车有直接影响的业务都要求传输系统提供的通道为独立的带宽独享的通道,因而能提供独立通道、带宽保证的传输系统是非常适合的但对于计算机网络、乘客信息显示系统等来说,经常会出现突发性的数据因而对于这些系统来说,能够承载突发性数据的传输系统最为合适尽管这些系统对运营行车无直接影响,但还是为运营服务的,因而还要求传输网络时延小、网络组网灵活从各种传输技术及以上业务的分析来看,单一传输技术现在已很难满足轨道交通业务的快速增长,能取长补短、充分发挥各传输技术的优越性才是最合理的选择。
MSTP 同时具有承载传统 TDM 业务和数据业务的综合能力,但承载数据业务的能力一般,特别是不能动态分配信道带宽,不太适合具有“突发业务”特点的数据业务RPR 也同时具有承载传统 TDM 业务、数据业务和视频业务的综合能力,但承载传统 TDM 业务的能力一般MSTP 技术和 RPR 技术相互之间具有很强的互补性从城轨业务的具体需求来看,传统的 TDM 业务仍然占一定的份额,且是保障列车运行、通信畅通的主要业务;同时各种数据以及视频业务正在迅猛发展,为了更好的融合语音、数据和视频(图像)业务的需要,充分发挥各种传输技术的优势,取长补短,将在未来轨道交通传输技术的应用中显得尤为重要目前国内城轨传输采用多种技术相结合也有案例根据笔者的设计经验以及对传输技术的了解,建议采用 MSTP+RPR 方案作为城轨传输技术,即采用两种传输技术相结合SDH 承载 TDM 业务以及对运营行车有直接影响的、且通道要求独立的系统业务;RPR 承载数据及视频(图像)业务以及计6算机网络等业务参考文献[1]王健全,杨万春,张杰,等.城域 MSTP 技术[M].北京:机械工业出版社,2005.[2]莫锦军.网络与 ATM 技术[M].北京:人民邮电出版社,2003.。