隨著城市軌道交通(以下簡為“城軌”)的發(fā)展,傳輸技術(shù)在城軌領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其采用的技術(shù)體制各異,如何有效地利用傳輸技術(shù)體制,使其能有效地與城軌的業(yè)務(wù)特點(diǎn)相結(jié)合,已成為城軌通信技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。

　　目前城軌傳輸系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)主要有:程控中繼、無線中繼、調(diào)度中繼、電力監(jiān)控視頻系統(tǒng)、電視監(jiān)控、廣播系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、列車自動監(jiān)控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等。

　　近幾年來,新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)對傳輸帶寬提出了更高的要求,如數(shù)字化視頻信號、乘客信息顯示系統(tǒng)(PIDS)等。這些業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大,尤其是PIDS,存在突發(fā)性的數(shù)據(jù),通常需要在一定的時間內(nèi)完成大量的數(shù)據(jù)傳輸。

　　從以上這些業(yè)務(wù)可以看出,TDM(時分復(fù)用)業(yè)務(wù)以及以太網(wǎng)業(yè)務(wù)已成為城軌交通傳輸承載的主要業(yè)務(wù),而且兩者都占較大的比重。其中,TDM業(yè)務(wù)一直沿襲了傳統(tǒng)的業(yè)務(wù),主要是2M中繼業(yè)務(wù);但以太網(wǎng)業(yè)務(wù)增長迅猛,對傳輸系統(tǒng)的帶寬要求越來越高。因而從現(xiàn)在城軌業(yè)務(wù)來看,如何合理地選擇傳輸技術(shù),充分發(fā)揮各傳輸技術(shù)的優(yōu)勢,就顯得非常重要。

　　根據(jù)城軌業(yè)務(wù)的特點(diǎn),適合城軌各種業(yè)務(wù)傳輸?shù)募夹g(shù)主要有:基于SDH(同步數(shù)字傳輸序列)的多業(yè)務(wù)傳輸平臺(MSTP)、開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)(OTN)系統(tǒng)、異步傳輸模式(ATM)以及RPR(彈性分組環(huán))技術(shù)。

　　1 基于SDH的多業(yè)務(wù)傳輸平臺MSTP

　　MSTP技術(shù)源于SDH,經(jīng)過近幾年的不斷發(fā)展,已經(jīng)囊括PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸)、SDH、POS(基于SDH的數(shù)據(jù)包)、以太網(wǎng)、ATM、RPR、SHDSL(對稱高速數(shù)據(jù)用戶線)、DDN(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng))等技術(shù)于一體。現(xiàn)在的MSTP已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn)品,能為以太網(wǎng)業(yè)務(wù)提供QoS(業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量),能夠提供多點(diǎn)到多點(diǎn)的連接、用戶隔離和帶寬共享等功能。

　　MSTP主要是通過通用成幀過程(GFP:GeneralFrameProcess)協(xié)議、VC虛級聯(lián)技術(shù)以及LACS(鏈路容量調(diào)整機(jī)制)對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)高效率的傳輸。

　　盡管MSTP能提供各種以太網(wǎng)接口以及L2(2層交換)功能,但其本質(zhì)上仍是基于TDM的技術(shù),不能動態(tài)分配信道帶寬,不太適合具有“突發(fā)業(yè)務(wù)”特點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此,MSTP今后的主要用途仍然是提供TDM電路。其提供數(shù)據(jù)接口的功能應(yīng)該說只是一種過渡措施,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的解決方案應(yīng)依賴基于分組交換的技術(shù)。因此,MSTP技術(shù)的市場定位應(yīng)該是以TDM業(yè)務(wù)為主、以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為輔。

　　MSTP技術(shù)在城軌中應(yīng)用較多,如廣州地鐵的3號線、5號線。

　　2 OTN系統(tǒng)

　　OTN是德國Siemens公司開發(fā)并在全球?qū)I(yè)網(wǎng)投入使用的光纖傳輸技術(shù)。它仍然采用了TDM技術(shù),屬于同步傳輸體系。OTN的自愈能力強(qiáng),可在網(wǎng)絡(luò)中任何一個節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)管理機(jī),對全網(wǎng)進(jìn)行管理;能夠通過軟件實(shí)現(xiàn)帶寬分配,對于視頻信道的傳輸可以做到按信道切換。主要不足是:OTN傳輸技術(shù)是獨(dú)家產(chǎn)品,技術(shù)支持受限。

　　近年來,OTN系統(tǒng)在OTN-2500Mbit/s設(shè)備上開發(fā)了視頻圖像接口(M-JPEG或MPEG-2),使其在軌道交通的應(yīng)用較多;另外,為OTN-2500Mbit/s開發(fā)的622M光收發(fā)模塊與SDH相連,使OTN設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)通用傳輸設(shè)備的互連、互通技術(shù)有了新的進(jìn)展和提高,接口瓶頸取得了一定突破,未來的發(fā)展值得關(guān)注。

　　OTN這種獨(dú)家的專用技術(shù),使其在專用網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用很多,在城軌中的應(yīng)用案例也很多,如廣州地鐵、上海地鐵、深圳地鐵、重慶輕軌、天津輕軌等。

　　3 異步傳輸模式(ATM)

　　ATM是ITU-T(國際電信聯(lián)盟組織—通信)在20世紀(jì)80年代為B-ISDN(寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng))定義的傳輸技術(shù),是一種基于統(tǒng)計復(fù)用的面向接續(xù)的技術(shù)。

　　ATM的技術(shù)特點(diǎn)是能根據(jù)業(yè)務(wù)的需求分配網(wǎng)絡(luò)帶寬,使得網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率提高;具有嚴(yán)格的QoS保障,有良好的流量控制均衡能力及故障恢復(fù)能力,網(wǎng)絡(luò)可靠性高。

　　ATM技術(shù)的不足之處在于:對信息傳輸存在一定的時延、抖動及丟包等現(xiàn)象;在話音通信方面,主要采用電路仿真方式;在LAN(局域網(wǎng))領(lǐng)域由于千兆位以太網(wǎng)的崛起,ATM的優(yōu)勢不復(fù)存在;在廣域網(wǎng)領(lǐng)域,ATM受到來自IP(網(wǎng)間互連協(xié)議)技術(shù)的競爭。總的來說,ATM已逐漸退出傳輸系統(tǒng)市場,僅運(yùn)用在運(yùn)營商的接入層。

　　ATM在城軌中也有應(yīng)用案例,在北京八通線中,傳輸系統(tǒng)采用SDH和ATM兩種技術(shù),SDH用于傳統(tǒng)的2M電路業(yè)務(wù),ATM用于承載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)以及視頻圖像業(yè)務(wù)。

　　4 RPR技術(shù)

　　為使網(wǎng)絡(luò)有一個基于分組交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而且能將SDH的恢復(fù)能力和有保證的性能與以太網(wǎng)對數(shù)據(jù)的友好特性結(jié)合起來,RPR就在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。RPR綜合了SDH、以太網(wǎng)、MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)、ATM、WDM(波分復(fù)用)等協(xié)議和技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供了一種優(yōu)化的解決方案。RPR組網(wǎng)方案可保證語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)在統(tǒng)一的平臺上傳輸。

　　不同于基于SDH技術(shù)的MSTP,RPR是基于在2個(或更多個)反方向的環(huán)上傳輸分組數(shù)據(jù)而優(yōu)化的一種二層技術(shù)。RPR的核心基礎(chǔ)是以太網(wǎng)技術(shù),其處理的基本數(shù)據(jù)單元是分組數(shù)據(jù)包。

　　RPR的帶寬效率高。傳統(tǒng)的SONET(同步光網(wǎng)絡(luò))需要環(huán)帶寬的50%作為冗余。RPR則不然,它仍然保持類似于SDH中APS(導(dǎo)換協(xié)議)的保護(hù)機(jī)制,利用兩個反向旋轉(zhuǎn)的環(huán)來控制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量。RPR允許數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的環(huán)上傳輸,以此來實(shí)現(xiàn)空間的重新利用。目的節(jié)點(diǎn)從環(huán)中剝離數(shù)據(jù)分組,當(dāng)一個分組從環(huán)中被剝離出來的時候,它就不再占用環(huán)的帶寬,而是釋放下游段供其它分組使用。

　　由于RPR是一種較新的技術(shù),目前在國內(nèi)城軌領(lǐng)域已有應(yīng)用案例,如廣州地鐵公安通信傳輸系統(tǒng)一直采用RPR技術(shù)。由于RPR在支持?jǐn)?shù)據(jù)及視頻(圖像)業(yè)務(wù)方面的優(yōu)勢,使其在網(wǎng)絡(luò)及各種運(yùn)營商領(lǐng)域運(yùn)用更為廣泛。

　　5 結(jié)語

　　單純從應(yīng)用來看,上述各種技術(shù)都能夠應(yīng)用于城軌傳輸,問題在于如何選擇合理的傳輸技術(shù)。由前面的分析可知,城軌傳輸承載業(yè)務(wù)主要是傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)(電話業(yè)務(wù))和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)又可細(xì)分為對運(yùn)營行車安全有直接影響的和沒有直接影響的。對運(yùn)營行車有直接影響的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)有(以廣州地鐵為例):列車自動監(jiān)控系統(tǒng)(2×100M共享總線),自動售檢票系統(tǒng)(100M共享總線),門禁系統(tǒng)(10M共享總線),通信各系統(tǒng)的網(wǎng)管通道(10M共享總線);對于運(yùn)營行車無直接影響的業(yè)務(wù)有:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(100M共享總線),電視監(jiān)控(2×100M共享總線),乘客信息顯示系統(tǒng)(2×100M共享總線)。在城軌中,對于電路交換業(yè)務(wù)來說,要求接續(xù)快、近乎零時延的傳輸技術(shù)最為合適。對于運(yùn)營行車有直接影響的業(yè)務(wù)都要求傳輸系統(tǒng)提供的通道為獨(dú)立的帶寬獨(dú)享的通道,因而能提供獨(dú)立通道、帶寬保證的傳輸系統(tǒng)是非常適合的。但對于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、乘客信息顯示系統(tǒng)等來說,經(jīng)常會出現(xiàn)突發(fā)性的數(shù)據(jù)。因而對于這些系統(tǒng)來說,能夠承載突發(fā)性數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)最為合適。盡管這些系統(tǒng)對運(yùn)營行車無直接影響,但還是為運(yùn)營服務(wù)的,因而還要求傳輸網(wǎng)絡(luò)時延小、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)靈活。

　　從各種傳輸技術(shù)及以上業(yè)務(wù)的分析來看,單一傳輸技術(shù)現(xiàn)在已很難滿足軌道交通業(yè)務(wù)的快速增長,能取長補(bǔ)短、充分發(fā)揮各傳輸技術(shù)的優(yōu)越性才是最合理的選擇。MSTP同時具有承載傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的綜合能力,但承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力一般,特別是不能動態(tài)分配信道帶寬,不太適合具有“突發(fā)業(yè)務(wù)”特點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。RPR也同時具有承載傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)的綜合能力,但承載傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)的能力一般。MSTP技術(shù)和RPR技術(shù)相互之間具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。從城軌業(yè)務(wù)的具體需求來看,傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)仍然占一定的份額,且是保障列車運(yùn)行、通信暢通的主要業(yè)務(wù);同時各種數(shù)據(jù)以及視頻業(yè)務(wù)正在迅猛發(fā)展,為了更好的融合語音、數(shù)據(jù)和視頻(圖像)業(yè)務(wù)的需要,充分發(fā)揮各種傳輸技術(shù)的優(yōu)勢,取長補(bǔ)短,將在未來軌道交通傳輸技術(shù)的應(yīng)用中顯得尤為重要。目前國內(nèi)城軌傳輸采用多種技術(shù)相結(jié)合也有案例。

　　根據(jù)筆者的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)以及對傳輸技術(shù)的了解,建議采用MSTP+RPR方案作為城軌傳輸技術(shù),即采用兩種傳輸技術(shù)相結(jié)合。SDH承載TDM業(yè)務(wù)以及對運(yùn)營行車有直接影響的、且通道要求獨(dú)立的系統(tǒng)業(yè)務(wù);RPR承載數(shù)據(jù)及視頻(圖像)業(yè)務(wù)以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等業(yè)務(wù)。