摘要：城市轨道交通信息通信系统是一个复杂的系统，主要包括了传输系统、公务电话系统以及专用电话系统等多个子系统，若想使城市轨道交通信息通信系统充分发挥出其作用，就必须将各个子系统之间进行有效结合，从而促使城市轨道交通高效、快速地发展。
关键词：城市轨道交通；信息通信系统；信息传输系统
1 我国城市轨道交通信息通信系统技术的应用和研究现状
为了实现城市轨道交通系统列车运行的安全、准点、高密度以及高效率，同时统一的指挥列车的运营情况，城市交通系统就应该配合完善的通讯系统。目前，依据我国城市建设中的具体情况，可以将城市轨道交通通信系统分为以下几个子系统：传输系统、无线系统、公务电话系统、专用电话系统、无线电通信系统、闭路电视系统、广播系统、时钟系统以及自动预售票系统等。随着城市轨道交通技术的不断进步，以及大量城际轨道交通线的建立，我国城市轨道交通信息通讯系统的发展方向越来越多样化，并形成了大运量、中运量、市郊线多种并存的局面。为了进一步提升我国城市轨道交通的整体技术水平，使之不断适应城市发展的需求，打破技术垄断，同时促进其他相关的的行业、经济的发展，那么就应该重视交通信息通讯系统的技术研究。
2 几种通信传输系统的比较以及应用情况
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）及RPR（弹性分组环）技术。
2.1 MSTP
MSTP技术自问世以来已经发展到了第三代，它继承了SDH的一切优点，并与接入技术配合，能够很好地满足上述承载业务的特性要求。MSTP技术具有下列特点：
（1）可以兼容准同步数字系列（PDH）的网络体系，支持多种物理接口；
（2）简化网络结构，支持多协议处理，如PPP、ML-PPP、LAPS、GFP等；
（3）支持以太网业务透传、二层汇聚、二层交换，可实现对以太网业务的带宽共享，以及统计复用、带宽管理和环路保护功能；
（4）支持VP-Ring保护，可以和SDH的通道保护和复用段保护协同处理；
（5）传输的高可靠性和自愈保护恢复功能，继承了SDH的各种保护特性，实现99.99%的工作时间、硬件冗余、小于50 ms的通道保护恢复时间（这些对提高服务质量至关重要）；
（6）具有622 M、2.5 G和10 G平滑升级及扩容能力，并可与波分复用技术相结合，满足用户更大的带宽需求；
（7）高度多网元功能集成，有效的带宽按需分配、管理；
（8）支持RPR和多协议标志交换（MPLS）等新
技术的应用。技术的发展是永恒的。随着RPR、MPLS等新技术在MSTP平台上的应用日趋成熟，MSTP技术在网络保护、带宽按需分配、流量控制等方面更具有优势。
第三代MSTP技术最明显的特点是引入了RPR over SDH，以及引入MPLS保证服务质量（QoS），并解决接入带宽公平性的问题，支持虚级联和链路容量自动调整（LCAS）机制，支持多点到多点的连接。
综上所述，MSTP技术可实现城市轨道交通系统通信网络和业务的综合化和一体化，既简化了网络层次，提高了带宽的使用效率，又降低了通信系统的运营维护成本。可供选择MSTP技术的厂家较多，主要有阿尔卡特、马可尼、ECI、朗迅、北电网络、泰乐、中兴、华为等。MSTP技术已经成为轨道交通通信网传输系统制式的选择之一。
本方案的优点是：技术先进、开放，设备标准化，具有强大的网络管理能力和灵活的组网能力，升级扩容能力强，接口类型丰富；而且MSTP同时综合SDH、ATM、Ethernet标准接口，是一个综合的业务平台，已在电信领域大量采用。
其缺点是：首先，每个MSTP设备的以太网处理板卡需要对每个业务进行MAC地址查询；随着环路上的节点增加，查询MAC地址表速度下降，处理性能明显下降。其次，对数据业务的传输采用PPP或ML-PPP映射的方式，映射效率低，造成较大的带宽浪费，在传输视频业务时这种带宽的浪费尤其严重。此外，不能对基于以太网的用户提供多等级具有质量保障的服务，服务类型属于面向非连接，不能提供端到端的质量保障。
2.2 OTN
西门子公司的OTN是一种灵活和支持多协议的开放式网络。从本质上讲，OTN也是采用基于时分复用（TDM）体制的复用技术，因此它同样具有时隙的概念，每路信号占用在时间上固定的比特位组，信道通过位置进行标志，对业务的QoS也能完全保证。两者的根本区别在于OTN网的帧结构。
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主要有以下特点：
（1）真正实现了语音、数据、图像一体化，传输、接入一体化、窄带、宽带一体化；
（2）带宽粒度细，按需分配带宽，提高网络资源的利用率；
（3）采用分布式网络结构，组网灵活，升级扩容方便；
（4）具有丰富的接口，如各种标准的音频接口，宽带音频接口，E1/ T1/D3数字接口，RS-232，RS-422，RS-485，10Base-T/100Base-TX等；
（5）各种应用可直接接入OTN，无需接入设备；
（6）可以支持语音，图像信号的多点广播；
（7）有自愈功能，可靠性高；
（8）采用数字图像压缩技术，可提供高清晰度监控图像等；
（9）方便的管理特别适合地铁等各种综合业务的接入，并进行透明传输；
（10）集成的管理系统可直接管理到独立的端口；
（11）不同的信号种类一步复用映射到OTN帧中，高速和低速的应用可简单叠加在一个网络中运行；
（12）所有的应用可自由地混合；
（13）一种信号的传输不会影响其他种类的信号传输；
（14）低开销（< 2%）。其缺点是：成本高，技术封闭，业务接口不开放，独家供货，且在今后国产化方面存在一定的问题。
2.3 SDH+ ATM
传统SDH传输技术对各种业务有固定的信道，对业务的QoS完全保证，而不需要进行复杂的协议控制，特别适合于实时业务的传输。而轨道交通中需传输系统承载的公务电话、调度电话、无线音频、广播宽带音频、广播控制数据、时钟信息、闭路电视控制数据、电源监控数据、无线控制数据、信号AFC数据、闭路电视监视系统等业务绝大部分都是实时性很强的业务，需对QoS有100%保证。
传统SDH传输系统的优点是：技术先进、光接口标准统一，具有强大的网络管理能力和灵活的支路分插（同步复用）能力；组网灵活，可组成点对点、链形、环形等不同拓朴结构；扩容能力强，系统很容易从155 M升级到622 M、2.5 G和10 G；网络可靠性高，具有MSP保护、通道保护、子网连接保护等保护手段。其缺点是：以窄带业务为基础，不能提供所需的宽带视频、局域网等接口和传输功能，只能提供点对点传输通道，无法实现带宽动态分配等。
网络的带宽按需分配和业务按分组传送是ATM技术的显著特点，但ATM网络需复杂的网络流量等控制协议来保证实时业务的短时延和小抖动。ATM技术是否能够对地铁、轻轨中的这些实时业务有较好的QoS，还需实践证明。目前ATM技术在轨道交通领域的应用已经不是主流技术方案。究其原因，除ATM技术本身的局限性外，可选
择的高品质的专网ATM产品供应商也越来越少。有实际应用的方案是：采用ATM网络来传输闭路电视视频等其它宽带业务，其它业务采用SDH网络传输。
本方案的优点是：技术成熟、开放、标准化高，网络都具有强大的网络管理能力和灵活的组网能力，升级扩容能力强。缺点是：同时需要两套网络，网络管理不统一；
投资大，维护、管理、运营等成本高，由ATM网络传输以太网信元开销大、效率低。
2.4 RPR
RPR是一种新的MAC层协议，是为优化数据包的传输而提出的。它具有以下优点：
（1）RPR根据用户需求分配带宽，通过支持空间复用技术和统计复用技术，提高带宽利用率；
（2）RPR可对数据业务进行优化，有效支持IP的突发特性；
（3）对于有实时性要求的数据业务，RPR可以提供不同等级的服务和基于不同等级业务的环保护功能，来保障数据业务实时性；
（4）在保障实时性方面和故障倒换时间（16～50 ms）上可与SDH技术媲美。
由于RPR既可以使用SDH帧结构，也可以使用802.3帧结构，因此RPR可以在目前所有的光纤传输设备上运行，包括裸光纤（Dark fiber）、波分复用设备（DWDM）、SDH/Sonet网络等。
RPR技术承载视频监控系统，用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂、昂贵的分组到TDM的映射过程，并对用户分组进行严格的服务质量等级分类。提供严格的延时和抖动保障机制，使得视频图像清晰、画面流畅，完全达到轨道交通监控图像的要求，对轨道交通工程中一直是传输难点的视频业务提供了良好的承载。但RPR技术也存在以下问题：
（1）从业务接口的角度来看，和SDH、MSTP、ATM存在同样的问题，必须借助于接入设备来提供低速数据等接口。
（2）纯粹的RPR技术主要的缺点是对TDM业务的支持效果仍不尽如人意。其中的重要问题是对时钟的透明传输，RPR同步机制与SDH不同；网络管理系统无法像SDH网管系统对一个复杂、庞大的网络进行有效管理，并缺少SDH的端到端性能监视和配置等手段。
（3）由于RPR技术使用环形拓扑，当环中两个节点之间的带宽需求增加时，整个环网的带宽都要进行升级。
（4）RPR技术缺少对单个业务和单个用户的保护力度，因此造成了网络资源不必要的浪费，同时也减少了所能提供的业务类型。
（5）由于RPR技术是专为物理环或逻辑环而设计的物理地址（MAC）层技术，RPR MAC层的应用仅局限在环，跨环时必须终结，无法实现跨环时的端到端带宽共享、公平机制、QoS和保护功能，在组建复杂网络时有一定的局限性。
3 结束语
近年来，我国城市轨道交通信息通讯技术不断完善，有着良好的发展趋势。由于列车的安全行驶需要可靠性高的通讯系统的支持，工作人员需要在了解该系统的基础上，深入分析研究通讯系统，紧密地将通信与信号结合起来，进而形成一个集控制、指挥、通讯和信息为一体的系统。例外，注意结合运用无线卫星以及移动通讯等先进的科技，保障列车能够在运行过程中实现通讯联系，也有利于形成完善的通讯网，提高通讯系统的可靠性，并且保证列车在行驶过程中的安全。同时要提高城市轨道交通的服务水平，促进城市轨道交通稳定健康发展。
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论文作者:黎毅
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/6
标签：技术论文; 业务论文; 系统论文; 轨道交通论文; 带宽论文; 网络论文; 通信系统论文; 《基层建设》2016年6期论文;