摘要：地铁专用通信传输系统是地铁运营的重要组成部分，列车的正常运行离不开通信系统的支撑。本文根据多年工作实践，对地铁专用通信传输系统进行阐述。
关键词：地铁通信；现状；传输系统
前言
随着我国经济的快速发展，通信技术的提升对于地铁整体服务水平以及城市的发展空间及机遇得到质的改变。同时，我国各大城市建设中，地铁的建设和发展也显现出了一座城市现代化水平的高度和宽度，对于缓解密集型城市紧张拥堵的交通状况，具有非常便利的作用。与此同时，加强了城市与周边城镇的联系，也拓宽了城市发展的空间，是城市发展的纽带。因此，在选择地铁专用通信传输系统的设计方案时，要求根据实际情况，充分考虑系统的稳定性、高速率、高容错性和扩展性。为地铁运营提供稳定高效的通信保障，使城市居民能够享受到地铁带来的便利和高效。
1 地铁专用通信传输系统发展的现状
地铁运营对于专用通信传输的要求比较高，需要满足地铁运营期间的行车调度、票务管理、设备管理和视频监控以及维修管理的需求，同时也要满足图像、语音、数据等大信息量的传输要求。
由于地铁属于地下交通，穿行于城市的密集区域，相较于地面交通而言，运行环境更为复杂，因此，对于地铁专用通信传输系统的稳定性要求极高，任何一个不稳定性因素都将会对地铁行车安全造成重大的影响。此外，传输系统必须在具备强抗干扰能力的同时，更应保证传输速率，即时效性，没有时效性的传输，许多信息将失去应用价值。
在地铁建设过程中，随着光纤通信技术的发展，数字光纤设备的运用，使通信传输质量得到了较大的提升。
2 专用通信传输系统在地铁的应用
2.1 地铁专用通信传输系统概述
随着城市轨道交通的发展，地铁工程是各大中城市极为重要的基础建设之一，通信传输技术在此领域得到了广泛的应用和发展，而地铁专用通信传输系统就是一个以光纤宽带为基础，对相关的综合业务以数字方式进行传递的网络，它是地铁各大小系统数据传输的“脉络”，是轨道列车得以安全运行的重要支点。
2.2 专用通信传输系统在地铁中的运用
目前城市轨道交通专用通信传输系统所承载的业务主要有：专用电话信息、公务电话信息、无线通信信息、视频监视信息（CCTV）、广播信息（PA）、时钟信息、网络视频会议信息、PIS 系统信息、通信各子系统的监控信息、信号系统信息、自动售检票系统（AFC）信息、门禁系统信息（ACS）、办公自动化系统信息（OA）、电力监控系统信息（SCADA）、综合监控信息等业务（ISCS）。
首先，地铁通信传输系统作为多业务传输平台，必须具备高可靠性和稳定性。其次，传送多种综合业务数据，必须具备确保数据传输的时效性和较完善的服务优先级控制，可将相关业务划分为实时和非实时的业务进行传输。最后，因承载了多种综合业务，要求平台必须具备高安全性和容错性，能抵御一定的风险。比如OTN、MSTP。其中，深圳地铁一期工程的建设就运用了OTN 这种数字传输设备，如下图所示：
而深圳地铁二、三期工程建设开始广泛运用了MSTP这种数字传输设备。如下图所示：
2.3 专用通信传输技术的比选
通信传输系统作为地铁多种综合业务的传输平台，与之互连有多种不同传输速率的业务，根据这些系统业务的特点，适合各种业务传输的技术主要有：开放式传输网络（OTN）系统、基于SDH（同步数字传输序列）的多业务传输平台MSTP（MSTP+）、PTN（分组传送网）技术。
传输系统是轨道交通确保列车安全、高效运营的必备工具和重要设施。由于系统为控制中心、正线车站和车辆段以及停车场之间提供了准确无误的、及时有效地传递语音、文字、数据、图像等各类信息，因此要求系统具备完善的网络自愈特性，光缆线路、传输设备的重要部件均具有备份保护及故障切换功能。
2.4接口类型及带宽分析
根据系统功能分析和各相关专业的业务需求，由通信传输系统承载的各种业务、信息类型、接口类型、信道类型和带宽估算分析如下表：
注
云平台的带宽统计如下（以正线16个车站、1个停车场和1个车辆段以及19列车为例）：
（1）存储流：
单站130路/站*4M/路码流*16站+停车场522路*4M/路码流=10408M
（2）调看流：
主用中心调看实时录像：（行车调度*2+环控调度*1+电力调度*1+维修调度*1+总调*1+乘客信息调度*1+车辆调度*1+大屏*13）*6M=126M。
备用中心调看录像：与主用中心一致，均为126M。
由于车站调看实时码流是通过本地组播实现查看，不占用传输带宽。
车站调看存储录像场景较少，按单站6路预留带宽：单站6路*4M*16个站点=384M。
全自动驾驶的模式下，主用中心调看车载CCTV：正常每节车8路*19列车*2M+紧急情况下整列车*36路/列*2M=376M。
备用中心同理亦为376M。
综合安防云桌面终端：每台终端50M带宽*全线61台=3050M
合计总需求为：13920+126+126+384+376+376+3050M=14846M。
（3）ISCS系统码流为3000M
（4）PIS系统码流为2000M
（5）门禁系统码流为500M
因此，整个云平台的全网带宽需求为：14846+3000+2000+500=20346M
从上表可以看出，专用通信传输系统应能综合承载语音、数据、图像等各类信息，为云平台提供系统同步带宽，为各系统提供E1、FE、GE 等接口，实现不同业务的大颗粒灵活接入。经估算，各种可能信息对专用通信传输系统的全网带宽需求22864Mb/s。
2.5传输技术分析
根据上述分析，由专用通信传输系统承载的信息主要分为TDM和IP两大类。
其中，IP信息包括视频和以太网数据业务，占用了传输系统的绝大部分带宽需求，而E1只占用少量需求，主要为专用电话使用。
随着传输技术的发展，结合国内其他城市轨道交通通信传输系统的应用情况，目前适用于专用通信系统的传输技术主要有MSTP（基于SDH 的多业务传送平台）、增强型MSTP（MSTP+）、PTN（分组传送网）、OTN（开放传输网络）等四种技术。
下面对以上几种主要传输技术进行比较分析。
（1）MSTP（Multi-Service Transport Platform） 技术
MSTP（Multi-Service Transport Platform）又称为基于SDH的多业务传送平台，多业务的类型包括TDM业务、数据业务、IP化语音、视频、各种虚拟专线业务等。经过近几年的不断发展，MSTP已经囊括PDH、SDH、POS、以太网、ATM、
RPR等技术于一体，以多业务汇聚方式实现了业务的综合传送，通过自身对多类型业务的适配性以实现业务的接入和处理，适应于多业务和多种技术相融合的应用场合。
由于MSTP技术的本质仍是基于TDM的技术，虽然能提供各种802.3接口以及L2 功能来承载数据业务，但其能力仍不如纯IP网络。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。
（2）增强型MSTP（MSTP+）技术
增强性MSTP是指基于SDH、分组交换以及波分光层传输的新一代多业务综合传送平台，支持不同组网应用：纯分组模式应用、混合组网应用（分组模式和TDM模式叠加组网）和纯TDM模式应用，实现数据业务和传统SDH业务的优化处理，多业务的类型包括TDM业务、数据业务、IP化语音、视频、各种虚拟专线业务等。融入了分组交换核心技术ITU-T G8113.1的MPLS-TP环网功能，增强了对分组业务的处理能力。增强型MSTP是从MSTP产品发展而来，在继承了传统业务承载的基础上（PDH、SDH、POS、以太网、ATM），将分组交换核心技术MPLS-TP以及OTN基础合分波技术等融于一体，分组数据和TDM业务可通过TDM管道和分组数据硬管道灵活配置，可实现多业务平行隔离、完全物理的综合传送。支持双平面，支持企业网非统计复用业务的传输 ，具有FE、GE、10Gb/s 等宽带数据接口和支持传统TDM业务的E1接口。
（3）PTN（Packet Transport Network）技术
PTN（分组传送网，Packet Transport Network）是面向分组，支持传送平台基础特性的下一代传送平台，在IP业务和底层光传输媒质之间设置一个层面。针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心，并支持多业务接入，具有更低的总体使用成本，同时秉承光传输的传统优势，具备高可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程，便捷的OAM和网管，可扩展，安全性高，50ms电信级网络保护。PTN的主要特性是分组和传送。以IP为内核，通过以太网为外部表现形式的业务层和光传输媒介设置一个层面，为L3/L2乃至L1用户提供以太网帧、MPLS（IP）、ATM VP 和VC、PDH、FR 等符合IP 流量特性的各类业务。
PTN采用完全分配的保护倒换机制，可提供简单快速的生存性机制，具备线性保护倒换和环网保护倒换两种方式，并满足传送网对保护时间的严格要求，能在50ms内完成保护倒换动作。
（4）OTN（Optical Transport Network）技术
OTN是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。解决了传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力差、组网能力弱、保护能力弱等问题。
OTN更适合大颗粒业务调度和传输，适合组建城域网或行业骨干网。而对于小颗粒业务，特别是TDM业务，OTN支持较差，需要配合MSTP或者PTN 设备才能提供具体的业务支持，如E1等。
2.6传输制式技术比选（如下表所示）
随着轨道交通传输业务向IP化、高带宽方向的不断发展，传统的TDM业务正不断减少甚至消失，目前仅有专用电话尚需要E1业务，其余业务均已IP化，传统MSTP已失去其技术优势，同时，OTN对小颗粒业务的支持不足以及造价高昂。通过以上分析比较，从满足地铁运营需要及后续技术发展方向等方面综合考虑，增强型MSTP技术和PTN技术均适合作为地铁工程传输技术。若考虑人员培训成本，延续二、三期工程，建议采用增强型MSTP作为推荐方案，PTN则作为备选方案。
3 结束语
总而言之，在地铁线建设中，通信传输系统扮演着重要的角色。可以说，它是地铁通信、数据传输中最为核心的部分，是地铁控制中心、车站、车辆段和停车场之间进行信息传递、语音通信、图文等数据传输的重要载体，更是行车指挥、行车组织、反恐救援的重要通信纽带。
参考文献：
[1]任利国.长途通信工程传输技术的比较和选择分析[J].信息通信，2014（8）.
[2]王邠.开放式传输网络在地铁专用通信中的应用[J].光通信研究，2009（6）.
[3]郭冉.浅析在长途通信工程中传输技术的比较和选择[J].硅谷，2009（3）.
[4]孔文龙.地铁通信传输系统方案分析[J].科技资讯，2008（11）.
论文作者:徐伟琳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2017/12/15
标签：业务论文; 系统论文; 地铁论文; 通信论文; 技术论文; 信息论文; 城市论文; 《基层建设》2017年第27期论文;