軌道交通通信傳輸系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展及設(shè)備選擇

1、軌道交統(tǒng)統(tǒng)信傳輸系統(tǒng)技術(shù)開展及設(shè)備選擇摘要:分析國內(nèi)多個(gè)城市多條地鐵通信傳輸系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用及選用設(shè)備的現(xiàn)狀，綜合比擬現(xiàn)有的各種傳輸技術(shù)的優(yōu)劣，并為將來軌道交統(tǒng)統(tǒng)信新線建立傳輸制式的選擇提出建議。關(guān)鍵詞:軌道交通;通信;傳輸系統(tǒng);制式選擇;技術(shù)比擬傳輸系統(tǒng)是一個(gè)基于光纖的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以為其他通信子系統(tǒng)和列車自動監(jiān)控(ats)、綜合監(jiān)控(iss)、自動售檢票(af)、旅客信息(pis)、防災(zāi)報(bào)警(fas)、sana等專業(yè)提供高可靠性的、冗余的、使用靈敏的多種寬、窄帶傳輸通道(包括透明通道)，構(gòu)成傳送語音、數(shù)據(jù)和圖像等各種信息的綜合業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)，是保證地鐵運(yùn)行所必須的信息傳送媒體。通過對

2、現(xiàn)有傳輸技術(shù)進(jìn)展比擬，對技術(shù)開展進(jìn)展展望，對既有業(yè)務(wù)需求進(jìn)展總結(jié)，尋找合適軌道交通傳輸系統(tǒng)的建立方式。1軌道交統(tǒng)統(tǒng)信傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)現(xiàn)狀從1965年北京地鐵一期工程開工，到目前全國多個(gè)城市多條線的同步建立，已開通城市軌道交通的有北京、上海、天津、廣州、長春、大連等城市，除北京地鐵一號線和環(huán)線外，其余都是九十年代后修建的。眾多地鐵線路，傳輸制式不盡一樣，各有優(yōu)缺點(diǎn)，表1列舉一些地鐵工程的傳輸系統(tǒng)現(xiàn)狀。采用tn傳輸制式一般組成一個(gè)自愈環(huán)，采用sdh傳輸制式組成單個(gè)或多個(gè)自愈環(huán)，采用at傳輸制式組成單環(huán)或多個(gè)環(huán)，采用stp傳輸制式組成單個(gè)或多個(gè)自愈環(huán)。一般sdh、stp組網(wǎng)方式，環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)最多14個(gè)。軌道

3、交通傳輸網(wǎng)選擇的保護(hù)方式均為自愈環(huán)保護(hù)方式。2傳輸技術(shù)比擬2.1業(yè)務(wù)承載才能承載才能包括能否保證業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量要求，能否提供相應(yīng)業(yè)務(wù)接口等方面。2.1.1tntn是專為軌道交通開發(fā)的一種傳輸技術(shù)，具有獨(dú)特的幀構(gòu)造，可區(qū)分不同等級速率，并能在同一網(wǎng)絡(luò)中綜合不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，對實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)及非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)都能提供相應(yīng)承載，實(shí)現(xiàn)了從窄帶到寬帶的綜合業(yè)務(wù)傳輸。tn傳輸設(shè)備可以直接提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議接口，如話音(具有2線/4線、模擬/數(shù)字、帶信令/無信令)、el、rs-232/422/423/485、高質(zhì)量音頻(15khz帶寬)、10/100b/5ethernet、4/16b/5tkenring、標(biāo)準(zhǔn)復(fù)

4、合視頻(-jpeg壓縮算法)等接口，而不需借助接人設(shè)備。tn設(shè)備簡單、組網(wǎng)靈敏、集中維護(hù)方便，國內(nèi)外地鐵工程中應(yīng)用廣泛。其缺乏是設(shè)備獨(dú)家消費(fèi)，售后效勞對原設(shè)備廠商依賴大，兼容性差，與非tn網(wǎng)絡(luò)連接才能較弱。2.1.2atat雖然可以承載實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中的td業(yè)務(wù)，但每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的延時(shí)都要大于sdh傳輸制式，特別是故障時(shí)系統(tǒng)切換時(shí)間較sdh傳輸制式長(有時(shí)甚至以秒計(jì))，所以at技術(shù)一般不用于td業(yè)務(wù)的承載。另外，at沒有低速率接口，需增加接人設(shè)備，設(shè)備價(jià)格高且協(xié)議復(fù)雜。對于視頻業(yè)務(wù)，由于其具有很高的突發(fā)度，而at恰恰可以很好地支持具有突發(fā)性的可變比特率業(yè)務(wù)，并且其固有的設(shè)計(jì)已經(jīng)充分考慮了業(yè)務(wù)qs問題，

5、因此可以實(shí)現(xiàn)承載。對于非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的傳輸，存在帶寬利用率較低的問題，at沒有音頻等低速接口，需設(shè)接入設(shè)備。2.1.3ipip技術(shù)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載有一定的優(yōu)勢，對于傳統(tǒng)td業(yè)務(wù)，ip技術(shù)可以承載，但傳送時(shí)間和業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間要比sdh長，不是最好的承載技術(shù)。對于接口來說，ip沒有音頻等低速接口，高端設(shè)備一般不提供zb/s接口，需增加輔助設(shè)備。2.1.4sdh及基于sdh的多業(yè)務(wù)傳送平臺(stp)sdh是最合適實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中td業(yè)務(wù)的承載技術(shù)，但無法解決實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中視頻信號和實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)及非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中以太網(wǎng)的傳輸問題。sdh接口種類單一，僅具有pdh系列標(biāo)準(zhǔn)接口(e1/e3/st一le)。傳輸窄帶業(yè)務(wù)(

6、話音、數(shù)據(jù)、寬帶音頻)時(shí)，需增加接人設(shè)備(pd/l設(shè)備);無直接的視頻和lan接口，需外部增加視頻de和ethernet路由器;對ethernet業(yè)務(wù)，一般只提供zb/s的傳輸帶寬，存在性能瓶頸;對地鐵/輕軌中的播送音頻業(yè)務(wù)，僅提供3khz的傳輸帶寬，難以滿足高保真的播送效果;一般只提供點(diǎn)對點(diǎn)的通信信道，難以滿足地鐵/輕軌環(huán)境下大量共線式通信信道的要求。同時(shí)sdh只能向用戶提供固定速率的信道，不能動態(tài)分配帶寬，不能進(jìn)展統(tǒng)計(jì)復(fù)用，對總線型寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及圖像業(yè)務(wù)的支持困難。stp克制了sdh設(shè)備在地鐵/輕軌應(yīng)用中的一些缺乏，隨著技術(shù)不斷的開展成熟，越來越合適軌道交通業(yè)務(wù)的承載，但仍需增加接人設(shè)備。

7、2.1.5rpr對于實(shí)時(shí)性td業(yè)務(wù)，rpr技術(shù)雖然定義了協(xié)議，但需在實(shí)際中得到進(jìn)一步驗(yàn)證。對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，rpr具備絕對的優(yōu)勢，可根據(jù)用戶需求分配帶寬，支持空間復(fù)用技術(shù)和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)營的情況下，可使帶寬利用率相對sdh網(wǎng)絡(luò)進(jìn)步3一4倍。rpr還可對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)展優(yōu)化，有效支持ip的突發(fā)特性。對于有實(shí)時(shí)性要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，rpr可以提供不同等級的效勞和基于不同等級業(yè)務(wù)的環(huán)保護(hù)功能來保障數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性，在保障實(shí)時(shí)性方面和故障倒換時(shí)間(16s-50s)上可與sdh技術(shù)媲美，而在帶寬利用率上比sdh傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大大進(jìn)步。特別是它對視頻業(yè)務(wù)的承載，目前數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控市場的主流設(shè)備提供商，都將其系

8、統(tǒng)構(gòu)建在基于ip的pegz編碼和壓縮技術(shù)，以及基于ip的視頻數(shù)據(jù)存儲、檢索和訪問控制技術(shù)上，這些系統(tǒng)所采用的攝像頭根本上都可以直接提供pegz編碼及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)端口，因此，由rpr技術(shù)來承載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用戶數(shù)據(jù)能繼續(xù)保持以太網(wǎng)幀格式，省略復(fù)雜的映射過程，并對用戶分組進(jìn)展嚴(yán)格的效勞質(zhì)量等級分類。提供嚴(yán)格的延時(shí)和抖動保障機(jī)制，視頻圖像明晰、畫面流暢，完全到達(dá)高速鐵路/公路監(jiān)控圖像的要求。業(yè)務(wù)接口同sdh、stp、at、ip一樣，必須借助于接人設(shè)備來提供低速數(shù)據(jù)接口。2.1.6承載才能對于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中的td業(yè)務(wù)，sdh、tn能提供非常好的解決方案。對于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，tn、rpr、at承載才

9、能都比擬強(qiáng)。對于非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，tn、ip、rpr都比擬合適。對于業(yè)務(wù)接口才能，tn才能最正確，可以直接提供豐富的通信協(xié)議接口，不需借助接人設(shè)備，其他技術(shù)均需借助輔助設(shè)備。2.2帶寬利用率tn:開銷2%，帶寬利用率較高。at:開銷約為12.8%，帶寬利用率低。ip:開銷與所傳數(shù)據(jù)包大小親密相關(guān)，不是很固定，帶寬利用率比擬高。sdh:開銷占3.7%，但由于其需預(yù)留保護(hù)帶寬，帶寬利用率較低。rpr:開銷占3.7%，同時(shí)采用統(tǒng)計(jì)空間復(fù)用技術(shù)，使帶寬利用率大大進(jìn)步。2.3環(huán)網(wǎng)保護(hù)才能、可靠性tn:采用雙環(huán)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，具有自愈保護(hù)功能，并且保護(hù)倒換時(shí)間小于50s。at:主要進(jìn)展v保護(hù)。ip:可以做路由保護(hù)，

10、保護(hù)時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造及協(xié)議選擇有關(guān)，一般以秒計(jì)。sdh及stp:網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的保護(hù)恢復(fù)才能，并且保護(hù)倒換時(shí)間小于50s。rpr:網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的保護(hù)恢復(fù)才能，并且保護(hù)倒換時(shí)間小于50s。2.4成熟度及開展前景tn:在軌道交通領(lǐng)域已得到較多運(yùn)用，做為西門子的專利技術(shù)比擬成熟，在專網(wǎng)需求方面可以予以專屬研發(fā)和更新，開展速度較快。at:技術(shù)、設(shè)備復(fù)雜，隨著ip技術(shù)的開展，ip質(zhì)量保證問題的解決，對at技術(shù)應(yīng)用帶來較大沖擊，其開展前景不好。ip:技術(shù)相對成熟，是目前通信業(yè)研究熱點(diǎn)，有極好的開展前景。sdh及stp:sdh技術(shù)很成熟，有著廣泛的應(yīng)用根底;stp是在sdh根底上開展起來的，目前還在不斷完善，功

11、能越來越強(qiáng)。rpr:目前還未得到較大規(guī)模的應(yīng)用，需在理論中進(jìn)展驗(yàn)證，但其技術(shù)先進(jìn)，開展前景好。2.5價(jià)格tn設(shè)備價(jià)格相對較高，隨著市場競爭在逐漸下降;at技術(shù)復(fù)雜，消費(fèi)廠家不多，設(shè)備價(jià)格偏高;ip、sdh消費(fèi)廠家眾多，應(yīng)用廣泛，價(jià)格較低;基于二層交換的stp消費(fèi)廠家多，技術(shù)成熟，價(jià)格較低;內(nèi)嵌rpr的stp由于是新技術(shù)，價(jià)格較高，但應(yīng)用前景較好;價(jià)格可能在將來會有所下降。3小結(jié)tn就技術(shù)角度比擬合適軌道交通傳輸網(wǎng)，雖然互聯(lián)互通才能相對較弱，但在業(yè)務(wù)接口層面互聯(lián)的前提下可以滿足互聯(lián)需求，隨著市場競爭價(jià)格也趨于合理，可以作為軌道交通傳輸網(wǎng)組網(wǎng)的一種選擇。ip技術(shù)在業(yè)務(wù)質(zhì)量保證方面對軌道交通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

12、的承載越來越適宜，但對td業(yè)務(wù)的支持仍是弱項(xiàng)，因此應(yīng)與其他技術(shù)結(jié)合組網(wǎng)。rpr技術(shù)的開展與標(biāo)準(zhǔn)化，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載提供了越來越完善的平臺，但對td業(yè)務(wù)的支持效果不理想，網(wǎng)絡(luò)管理缺少sdh的端到端性能監(jiān)視和配置手段。與ip相似，可專門解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，合適與其他技術(shù)結(jié)合組網(wǎng)。stp對各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，尤其是帶寬需求大、傳送質(zhì)量要求高的視頻業(yè)務(wù)，能提供較佳的解決方案。近年來stp技術(shù)在軌道交通中得以廣泛應(yīng)用，成為主流解決方案之一。綜上所述，傳輸網(wǎng)技術(shù)選擇不應(yīng)該是單一的，只要符合軌道交通傳輸技術(shù)開展方向都在可選擇范圍內(nèi)，這樣有利于降低本錢。軌道交通傳輸網(wǎng)制式上的選擇可以是一個(gè)制式獨(dú)立組網(wǎng)，也可以是多種制式混和組網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)詳細(xì)線路、詳細(xì)情況及當(dāng)時(shí)的技術(shù)開展來確定。一個(gè)制式單獨(dú)組網(wǎng)可以選擇tn，也可以選擇stp。目前stp技術(shù)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)解決還存在一定局限性，可以采用stp與rpr或ip混合組網(wǎng)，由stp承載語音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，rpr或ip來承載視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。無論選擇什么制式組網(wǎng)，所選擇的設(shè)備均應(yīng)是在該制式下相對成熟的、可靠的、先進(jìn)的，冗余配置，