王晟劼
天津市市政工程设计研究院
摘要：通信技术的发展与进步是轨道交通专用通信传输系统承载的业务种类和业务量不断增长的基础。本文介绍了目前轨道交通专用通信传输系统使用的通信技术，结合典型地铁线路的业务量分析，比较各专用通信传输系统的技术特点，以及通信技术发展的趋势，增强型MSTP在未来地铁传输系统的设计中应成为重要选择。
关键词：城市轨道交通；专用通信传输系统；承载业务量
1专用通信传输系统特点及其应用
1.1专用通信传输系统特点
国内轨道交通的专用通信传输系统目前常用的技术包括开放式传输网络（OTN），基于SDH的多业务传输平台（MSTP），万兆以太网，分组传送网（PTN），和增强型MSTP传输平台。
1.1.1开放式传输网络（OTN）
开放式传输网络（OTN）是西门子公司依照标准的通信协议自主开发的传输网络，是基于时分多路复用（TDM）技术的传输网络，属于同步传输体系，但帧结构是非标准的，不适用于公网广泛应用，适合于专网应用。目前在国内广州一、二号线、天津轻轨中得到应用。
1.1.2基于SDH的MSTP
多业务传输平台（MSTP）是承载TDM电路、分组数据和信元的统一平台，在原有的SDH传输平台上，提供了ATM和Ethernet接口。MSTP将多种不同业务通过VC级联等方式映射进不同的SDH时隙，而SDH设备与二层、三层分组设备在物理上集成为一个实体。
因MSTP技术成熟，链路保护机制较好，地铁多数采用基于SDH的MSTP承载部分业务。
1.1.3 万兆以太网
随着数据业务量的增加以及语音和视频等业务的IP化，万兆以太网（IEEE 802.3 AE）在地铁传输中得到应用。万兆以太网的容量为10Gbit/s，有三种物理接口标准，即10GBASE-R、10GBASE-W、10GBASE-LX4。具有可管理、高可靠性、满足多种应用需求，具有组网简单，成本低廉，扩展性好的优点。能够满足地铁数据业务传输的要求。
1.1.4 分组传送网PTN
分组传送网（PTN）支持基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细客流业务、端到端组网能力，专为针对分组业务流量的突发性和统计复用传送要求而设计，保持了光传输的传统优势，即高可用性和可靠性，能够实现50ms业务保护倒换，可以无缝承载核心IP业务，具备高效的带宽管理机制、便捷的网管和可扩展性。
1.1.5 增强型MSTP
增强型MSTP传输平台是对现有的MSTP技术进行改进，升级为具有MSTP与分组交换双平面功能，保留了MSTP固有的TDM交叉能力，继续满足话音业务的需求，同时又能满足不断增加的IP业务需求。根据专网通信传输系统IP业务为主多业务接入的发展趋势，增强型MSTP可以实现TDM业务和分组业务的分平面传送，完成对TDM及以太网等多种业务的传输。
MSTP以“软硬管道”和“Smart40G”为核心，单端口带宽相当于传统MSTP的4倍。MSTP的分组传送核心技术采用MPLS-TP技术，带宽利用率高，具有统计复用和空间复用功能，具有严格QoS保障，支持跨环多故障点保护，支持线形保护，支持板间和设备间LAG保护，标准成熟且可持续发展。可实现在大带宽下的网络和业务的综合化。
1.2专用传输系统的应用
在天津地铁设计中，目前采用MSTP+万兆以太网双网并存的方式。设计方式如下：
MSTP主要承载语音业务，组网保护方式采用MS-SPRing两纤复用段共享保护环。按ITU-T的规定，MS-SPRing组环不能超过16个节点，主要用于控制中心、各车站之间传送各种信息，具备在沿线各站点灵活分下、插入信息的功能。
万兆以太网主要承载宽带以太网数据业务，各车站、车辆段分别设置1套万兆交换机。考虑到控制中心节点的重要性及网络的可靠性，控制中心设置2套万兆交换机，通过虚拟冗余路由协议（VRRP）组成HOT-HOT热备结构，任何一套交换机故障都不影响另一套交换机与所有环网节点的正常通信。传输系统中的不同业务采用虚拟局域网（VLAN）进行隔离，采用基于VLAN的流量限定功能对其峰值流量进行限定。
2传输系统承载的业务量分析
地铁传输系统承载的业务有语音、视频和数据。专用通信系统承载的业务种类包括话音、宽带音频、低速数据、宽带数据、以太网数据、视频等，通信系统应提供无线通信、广播、公务电话、电视监视信道，以实现话音和监视的需求；还应该为控制中心与各车站、车场/段之间提供信息传输通道，为自动售检票、信号等其它系统提供承载信道，以实现地铁运行的高度自动化运营和管理。
下面以天津地铁MSTP和万兆以太网的传输系统承载业务量为例，统计如下：
（1）MSTP设备承载业务
表1 MSTP业务承载表（21个站为例）
序号业务名称业务接口业务类型数量说明
1专用电话2M环网2*4全线21个站，1座车辆段，22个车站级节点，每5～6个节点组建1组2M环（主/备）
2专用电话2M点对点1*5控制中心5套调度台接备用控制中心备用主系统
3800M专用无线基站2M或10M/100M点对点2*21+2每车站2个、车辆段2个，主/备
4车辆段专用无线调度台10M点对点2车辆段2个，主/备
5直放站网管通道10M共线2主/备
6公务电话系统100M共线2每站2个，车辆段2个，主/备
7集中录音10M共线2每站2个，车辆段2个，主/备
8广播10M共线2每站2个，主/备
9时钟10M共线2每站2个，车辆段2个，主/备
（2）万兆以太网承载业务
表2万兆以太网业务承载表
序号业务名称业务
接口业务
类型数量说明
1视频监视3000M共线2每站2个，车辆段2个
2乘客信息1000M共线2每站2个，车辆段2个
3门禁100M共线2每站2个，车辆段2个，主/备
4AFC100M共线2每站2个，主/备
5信号系统电源屏报警信息10M共线2每站2个，车辆段2个，主/备
综上考虑，MSTP传输网采用2.5G的MS-SPRing环，环上可以承载双向的1.25G业务流量。以太网采用10G，组环方式采用隔站相连的原则。
3 结论
综合上述各项分析比较，MSTP+万兆以太网方案在技术、经济等方面均有优势，便于运营维护管理。随着地铁以太网业务的不断增大，以及综合造价和施工便捷的需要，构建单独的数据网更符合技术发展的趋势，PTN和增强型MSTP在这些方面具有较大优势。
参考文献：
[1]金梦颖.基于MSTP的SDH传输网应用研究. 专业硕士学位论文，2015
[2]王楠. 增强型MSTP，世界轨道交通，2016，8：56-58
[3]张永跃. 增强型 MSTP 在地铁公安通信系统中的应用[J]. 通信设计与应用，2016.2：56-58
论文作者:王晟劼
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第20期
论文发表时间:2018/2/9
标签：业务论文; 以太网论文; 系统论文; 通信论文; 地铁论文; 车辆论文; 增强型论文; 《建筑科技》2017年第20期论文;