地鐵通信傳輸系統(tǒng)的技術優(yōu)化

田冰

摘 要：傳輸系統(tǒng)作為地鐵通信系統(tǒng)的重要組成部分，承擔著地鐵日常運營所需的各類語音、數(shù)據(jù)信息的傳送，因此傳輸系統(tǒng)的建設水平將直接決定地鐵各系統(tǒng)運營水平。地鐵系統(tǒng)構成復雜，各系統(tǒng)所需傳送的數(shù)據(jù)類型不同，因此傳輸系統(tǒng)技術選型需要結合地鐵各系統(tǒng)的實際應用場景和功能定位。本文對目前地鐵內(nèi)各類業(yè)務類型進行分析，進而對適用于地鐵的傳輸技術選型問題進行探討。

關鍵詞：地鐵；傳輸系統(tǒng)；MSTP

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A

1 地鐵通信技術特點

目前地鐵內(nèi)部對傳輸系統(tǒng)有數(shù)據(jù)傳送需求的系統(tǒng)主要包括公務電話、專用電話、視頻監(jiān)視、廣播、時鐘、無線通信、乘客信息顯示系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)等，上述各系統(tǒng)的方案直接決定了傳輸系統(tǒng)技術配置。

公務電話系統(tǒng)較多采用的是程控交換或軟交換方案，程控交換基于TDM技術，接入局與匯接局采用E1鏈路接入，軟交換方案基于分組交換技術，接入局與匯接局采用以太網(wǎng)接入。

專用電話較多采用的是電路交換技術，其實現(xiàn)方式有以下兩種：（1）車站調(diào)度分機通過傳輸配置的PCM通道接入調(diào)度交換機；（2）車站設置交換機作為站級專用電話匯接，匯接后通過E1鏈路接入中心主交換機。軟交換也可用于承載專用電話，但目前應用較少。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)多采用數(shù)字視頻方案，目前地鐵視頻監(jiān)視已由標清向高清甚至超高清發(fā)展，而視頻的應用需求已不再局限于調(diào)看，通過對視頻大數(shù)據(jù)的抓取進而分析比對，實現(xiàn)事前預警、事后取證的效果，隨之而來的是視頻圖像傳送對傳輸帶寬的大量需求。

廣播、時鐘對傳輸?shù)男枨罂煞譃閮深悾M廣播及RS-422格式時鐘需要通過低速率通道接入，傳輸需提供PCM低速率接入方案；數(shù)字廣播及NTP時鐘均采用數(shù)字化信號，通過以太網(wǎng)接入。

無線通信目前多采用TETRA或LTE方案，對于TETRA需要傳輸提供E1鏈路，但近些年TETRA接入鏈路也已經(jīng)實現(xiàn)IP化；LTE需要傳輸提供以太網(wǎng)接入通道，且對時間同步有較高要求。

乘客信息顯示系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)對傳輸?shù)男枨蟠笾孪嗤枰獋鬏斕峁┮蕴W(wǎng)接入。

通過上述地鐵業(yè)務對傳輸所提供的通道類型分析，目前地鐵傳輸系統(tǒng)承載的業(yè)務類型主要包括TDM業(yè)務和以太網(wǎng)業(yè)務，TDM業(yè)務主要為話音業(yè)務，如公務電話、專用電話、TETRA無線通信等，以太網(wǎng)業(yè)務主要為視頻監(jiān)視、乘客信息顯示系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)等。

2 地鐵通信傳輸系統(tǒng)的技術

目前適用于地鐵的傳輸技術包括MSTP、增強型MSTP、分組增強型光傳送網(wǎng)、光傳送網(wǎng)（OTN），下面將結合地鐵應用場景對上述各類傳輸技術的應用進行分析。

2.1 MSTP

SDH（數(shù)字同步體系）在TDM領域應用成熟且可靠，但是對于數(shù)據(jù)業(yè)務而言，由于將數(shù)據(jù)業(yè)務封裝、適配在SDH幀結構中較困難且傳送效率較低，因此對數(shù)據(jù)傳送的支持能力較弱。

MSTP是基于SDH的多業(yè)務傳送平臺，在繼承SDH網(wǎng)絡倒換性能、對TDM業(yè)務支持的基礎上，可同時實現(xiàn)ATM、以太網(wǎng)、IP等業(yè)務的綜合接入和處理。MSTP設備將傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)元進行高度集成優(yōu)化，將ADM、DXC、TM等進行組合。對于以太網(wǎng)業(yè)務，MSTP支持PPP、LAPS、GFP封裝，并支持以太網(wǎng)透傳、二層交換和以太環(huán)網(wǎng)等功能。在網(wǎng)絡保護方面，支持MSP復用段保護、SNCP子網(wǎng)連接保護、STP/RSTP保護、RPR環(huán)網(wǎng)保護等。

基于MSTP對TDM、以太網(wǎng)等業(yè)務均有良好的支持，目前地鐵傳輸系統(tǒng)較多使用MSTP方案。

2.2 增強型MSTP

MSTP對TDM和以太網(wǎng)業(yè)務均有較好的支持，但是由于MSTP是基于SDH的一種衍生技術，對于以太網(wǎng)業(yè)務而言無論采用何種封裝方式均需映射至SDH幀結構中，而SDH為了提高可靠性，在STM-N幀結構中增加了大量OAM開銷，造成傳輸效率低下，因此MSTP并非是最經(jīng)濟高效的以太網(wǎng)承載方式。

PTN（分組傳送網(wǎng)）是基于分組交換的光傳送技術，相較SDH而言，為IP業(yè)務提供了更加匹配的柔性管道。但是對于TDM業(yè)務而言，PTN只能通過電路仿真來實現(xiàn)，因此在時延和抖動方面表現(xiàn)并不如SDH好，同時受TDM封裝方式影響其穩(wěn)定性較差，需要單獨配置保護方案。

增強型MSTP是基于MSTP和PTN的雙平面?zhèn)鬏敿夹g，吸取了MSTP和PTN的各類優(yōu)勢，可同時支持ATM業(yè)務、以太網(wǎng)業(yè)務、TDM業(yè)務。增強型MSTP通過SDH平面承載TDM業(yè)務，保留了MSTP的高可靠性、安全性；通過MSLS-TP平面以最高效的方式承載以太網(wǎng)業(yè)務。在環(huán)網(wǎng)保護方面也保留了MSTP與PTN的保護特性，支持MSP復用段保護、SNCP子網(wǎng)連接保護、MPLS-TP環(huán)網(wǎng)保護，對于不同的平面采用不同的保護方式，極大地提高了多種不同類型數(shù)據(jù)在傳送過程中的穩(wěn)定性。

隨著地鐵各類業(yè)務數(shù)字化推進，尤其是公務電話使用軟交換，無線通信使用LTE后，地鐵內(nèi)部僅存少量TDM業(yè)務，分組業(yè)務達到90%以上，在此情況下采用增強型MSTP方案可極大地提高傳輸效率和投資利用率。

2.3 分組增強型光傳送網(wǎng)

近年來地鐵各類業(yè)務對傳輸帶寬需求越來越大，尤其是采用綜合承載云平臺及視頻集中存儲方案后，單站對傳輸帶寬需達到1Gb/s～2Gb/s，單環(huán)帶寬可達到20Gb/s甚至更高。為解決對傳輸大帶寬的需求，在增強型MSTP的基礎上引入了ODU交叉、OCh交叉，通過OTN電交叉及波分復用技術實現(xiàn)帶寬的提升。

OTN電交叉是以ODUk的幀結構進行映射、復用、交叉，通過將SDH、以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)幀適配到ODUk（k=0、1、2、3、4）進行封裝、映射、復用，支持分組交換、VC交叉、ODUk交叉、OCh交叉等功能。按照ODUk幀結構的組成方式，ODU4顆粒可達到100Gb/s，即在不引入光波調(diào)度的情況下，通過對SDH、以太網(wǎng)業(yè)務的ODU4封裝，單波即可達到100Gb/s帶寬。

在環(huán)網(wǎng)保護方面，分組增強型光傳送網(wǎng)保留了增強型MSTP的各種環(huán)網(wǎng)保護功能，支持MPLS-TP的線型保護及環(huán)網(wǎng)保護、以太環(huán)網(wǎng)保護、MSP復用段保護、SNCP保護。

分組增強型光傳送網(wǎng)適用于線路側有大帶寬需求，同時又要滿足TDM業(yè)務接入需求的應用場景。

2.4 光傳送網(wǎng)（OTN）

結合目前地鐵各系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，以往較多使用TDM業(yè)務的如公務電話、專用電話、無線通信均向分組業(yè)務轉變，基于SDH的VC交叉應用越來越少，且難以支持顆粒較大的分組業(yè)務。

OTN 集合了SDH與DWM的諸多特點，采用ODUk（k=0、1、2、3、4）幀結構，可映射SDH、以太網(wǎng)等多種業(yè)務，通過幀結構的復用、映射，單波可達到100Gb/s，通過DWM技術及OCh交叉實現(xiàn)密集波分復用，復用后傳輸帶寬可達到800Gb/s甚至更高。在環(huán)網(wǎng)保護方面可采用OCh保護、SNCP保護。

OTN方案更適用于占據(jù)超大流量的線網(wǎng)級骨干網(wǎng)搭建，而對于線路側采用OTN方案其經(jīng)濟效益及利用率并不高。

結語

本文對目前地鐵傳輸所承載的業(yè)務類型進行分析，對適用于地鐵不同場景下的傳輸方案進行簡要介紹并提出方案選擇的建議。在實際應用中，地鐵傳輸系統(tǒng)的技術選型需要結合所承載的業(yè)務類型及功能定位綜合分析，選擇高效、經(jīng)濟、合理的技術方案。

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