论地铁通信传输系统的技术优化范文

摘要：传输系统作为地铁通信系统的重要组成部分，承担着地铁日常运营所需的各类语音、数据信息的传送，因此传输系统的建设水平将直接决定地铁各系统运营水平。地铁系统构成复杂，各系统所需传送的数据类型不同，因此传输系统技术选型需要结合地铁各系统的实际应用场景和功能定位。本文对目前地铁内各类业务类型进行分析，进而对适用于地铁的传输技术选型问题进行探讨。

关键词：地铁；传输系统；MSTP

1地铁通信技术特点

目前地铁内部对传输系统有数据传送需求的系统主要包括公务电话、专用电话、视频监视、广播、时钟、无线通信、乘客信息显示系统和计算机网络系统等，上述各系统的方案直接决定了传输系统技术配置。公务电话系统较多采用的是程控交换或软交换方案，程控交换基于TDM技术，接入局与汇接局采用E1链路接入，软交换方案基于分组交换技术，接入局与汇接局采用以太网接入。专用电话较多采用的是电路交换技术，其实现方式有以下两种：（1）车站调度分机通过传输配置的PCM通道接入调度交换机；（2）车站设置交换机作为站级专用电话汇接，汇接后通过E1链路接入中心主交换机。软交换也可用于承载专用电话，但目前应用较少。视频监视系统多采用数字视频方案，目前地铁视频监视已由标清向高清甚至超高清发展，而视频的应用需求已不再局限于调看，通过对视频大数据的抓取进而分析比对，实现事前预警、事后取证的效果，随之而来的是视频图像传送对传输带宽的大量需求。广播、时钟对传输的需求可分为两类，模拟广播及RS-422格式时钟需要通过低速率通道接入，传输需提供PCM低速率接入方案；数字广播及NTP时钟均采用数字化信号，通过以太网接入。无线通信目前多采用TETRA或LTE方案，对于TETRA需要传输提供E1链路，但近些年TETRA接入链路也已经实现IP化；LTE需要传输提供以太网接入通道，且对时间同步有较高要求。乘客信息显示系统、计算机网络系统对传输的需求大致相同，需要传输提供以太网接入。通过上述地铁业务对传输所提供的通道类型分析，目前地铁传输系统承载的业务类型主要包括TDM业务和以太网业务，TDM业务主要为话音业务，如公务电话、专用电话、TETRA无线通信等，以太网业务主要为视频监视、乘客信息显示系统和计算机网络系统等。

2地铁通信传输系统的技术

目前适用于地铁的传输技术包括MSTP、增强型MSTP、分组增强型光传送网、光传送网（OTN），下面将结合地铁应用场景对上述各类传输技术的应用进行分析。2.1MSTPSDH（数字同步体系）在TDM领域应用成熟且可靠，但是对于数据业务而言，由于将数据业务封装、适配在SDH帧结构中较困难且传送效率较低，因此对数据传送的支持能力较弱。MSTP是基于SDH的多业务传送平台，在继承SDH网络倒换性能、对TDM业务支持的基础上，可同时实现ATM、以太网、IP等业务的综合接入和处理。MSTP设备将传统的SDH网元进行高度集成优化，将ADM、DXC、TM等进行组合。对于以太网业务，MSTP支持PPP、LAPS、GFP封装，并支持以太网透传、二层交换和以太环网等功能。在网络保护方面，支持MSP复用段保护、SNCP子网连接保护、STP/RSTP保护、RPR环网保护等。基于MSTP对TDM、以太网等业务均有良好的支持，目前地铁传输系统较多使用MSTP方案。

2.2增强型MSTPMSTP

对TDM和以太网业务均有较好的支持，但是由于MSTP是基于SDH的一种衍生技术，对于以太网业务而言无论采用何种封装方式均需映射至SDH帧结构中，而SDH为了提高可靠性，在STM-N帧结构中增加了大量OAM开销，造成传输效率低下，因此MSTP并非是最经济高效的以太网承载方式。PTN（分组传送网）是基于分组交换的光传送技术，相较SDH而言，为IP业务提供了更加匹配的柔性管道。但是对于TDM业务而言，PTN只能通过电路仿真来实现，因此在时延和抖动方面表现并不如SDH好，同时受TDM封装方式影响其稳定性较差，需要单独配置保护方案。增强型MSTP是基于MSTP和PTN的双平面传输技术，吸取了MSTP和PTN的各类优势，可同时支持ATM业务、以太网业务、TDM业务。增强型MSTP通过SDH平面承载TDM业务，保留了MSTP的高可靠性、安全性；通过MSLS-TP平面以最高效的方式承载以太网业务。在环网保护方面也保留了MSTP与PTN的保护特性，支持MSP复用段保护、SNCP子网连接保护、MPLS-TP环网保护，对于不同的平面采用不同的保护方式，极大地提高了多种不同类型数据在传送过程中的稳定性。随着地铁各类业务数字化推进，尤其是公务电话使用软交换，无线通信使用LTE后，地铁内部仅存少量TDM业务，分组业务达到90%以上，在此情况下采用增强型MSTP方案可极大地提高传输效率和投资利用率。

2.3分组增强型光传送网

近年来地铁各类业务对传输带宽需求越来越大，尤其是采用综合承载云平台及视频集中存储方案后，单站对传输带宽需达到1Gb/s~2Gb/s，单环带宽可达到20Gb/s甚至更高。为解决对传输大带宽的需求，在增强型MSTP的基础上引入了ODU交叉、OCh交叉，通过OTN电交叉及波分复用技术实现带宽的提升。OTN电交叉是以ODUk的帧结构进行映射、复用、交叉，通过将SDH、以太网等数据帧适配到ODUk（k=0、1、2、3、4）进行封装、映射、复用，支持分组交换、VC交叉、ODUk交叉、OCh交叉等功能。按照ODUk帧结构的组成方式，ODU4颗粒可达到100Gb/s，即在不引入光波调度的情况下，通过对SDH、以太网业务的ODU4封装，单波即可达到100Gb/s带宽。在环网保护方面，分组增强型光传送网保留了增强型MSTP的各种环网保护功能，支持MPLS-TP的线型保护及环网保护、以太环网保护、MSP复用段保护、SNCP保护。分组增强型光传送网适用于线路侧有大带宽需求，同时又要满足TDM业务接入需求的应用场景。

2.4光传送网（OTN）

结合目前地铁各系统的发展趋势，以往较多使用TDM业务的如公务电话、专用电话、无线通信均向分组业务转变，基于SDH的VC交叉应用越来越少，且难以支持颗粒较大的分组业务。OTN集合了SDH与DWM的诸多特点，采用ODUk（k=0、1、2、3、4）帧结构，可映射SDH、以太网等多种业务，通过帧结构的复用、映射，单波可达到100Gb/s，通过DWM技术及OCh交叉实现密集波分复用，复用后传输带宽可达到800Gb/s甚至更高。在环网保护方面可采用OCh保护、SNCP保护。OTN方案更适用于占据超大流量的线网级骨干网搭建，而对于线路侧采用OTN方案其经济效益及利用率并不高。

结语

本文对目前地铁传输所承载的业务类型进行分析，对适用于地铁不同场景下的传输方案进行简要介绍并提出方案选择的建议。在实际应用中，地铁传输系统的技术选型需要结合所承载的业务类型及功能定位综合分析，选择高效、经济、合理的技术方案。

参考文献

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[4]YD/T1990—2009，光传送网（OTN）网络总体技术要求[S].[5]YD/T2484—2013，分组增强型光传送网（OTN）设备技术要求[S]

作者：田冰 单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司