寧波軌道交通1 號線一期工程通信組網(wǎng)方案

楊柏鐘

0 引言

國內(nèi)城市軌道交通已開通的傳輸系統(tǒng)主要采用了SDH、ATM、OTN、MSTP 等多種技術，部分國外城市軌道交通已開通的傳輸系統(tǒng)大多采用了MSTP（內(nèi)嵌RPR）等技術。

MSTP（內(nèi)嵌RPR）設備屬于第三代MSTP 產(chǎn)品，它既能保證目前大量的TDM 業(yè)務對傳輸性能的要求，同時融合了RPR 技術對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務高效、動態(tài)的處理功能，將不同業(yè)務最適合的承載方式集于一體。該技術既結合了SDH 和ATM 的優(yōu)勢，又實現(xiàn)了網(wǎng)絡和業(yè)務的綜合化，簡化了網(wǎng)絡層次，提高了帶寬使用效率；同時RPR 技術符合當代技術發(fā)展潮流，為此，已開通的美國紐約市長島城市鐵路，日本東京JR 線路和國內(nèi)在建的沈陽地鐵1 號線、西安地鐵2 號線等線路的傳輸系統(tǒng)都采用了MSTP（內(nèi)嵌RPR）方式。本文就寧波市軌道交通1 號線一期工程通信傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)方案進行探討和介紹。

1 傳輸業(yè)務需求分析

根據(jù)寧波市軌道交通1 號線一期工程相關專業(yè)的要求及通信各子系統(tǒng)組網(wǎng)的需要，各種信息的類型及接口要求參見表1。

根據(jù)寧波市軌道交通1 號線一期工程各系統(tǒng)方案，傳輸系統(tǒng)容量分析如表2。

2 組網(wǎng)方案

2.1 3 種組網(wǎng)方案簡介

（1）方案1，構建統(tǒng)一的MSTP（內(nèi)嵌RPR）設備骨干網(wǎng)絡傳輸平臺，即構建一個骨干網(wǎng)絡傳輸平臺為專用系統(tǒng)提供傳輸通道。在控制中心、車站及車輛段/停車場分別設置2.5 Gb/s 帶寬容量的MSTP（內(nèi)嵌RPR）光傳輸節(jié)點設備，通過專用光纜的光纖構成四纖自愈保護環(huán)。該傳輸網(wǎng)絡可通過MSTP 標準接口承載2M 業(yè)務，通過內(nèi)嵌RPR 承載綜合監(jiān)控、閉路電視圖像、AFC 系統(tǒng)等城市軌道交通所有的IP 業(yè)務。

根據(jù)目前各城市軌道交通線路的業(yè)務使用情況和寧波市1 號線一期工程的業(yè)務分析，TDM 業(yè)務占用的帶寬比數(shù)據(jù)業(yè)務所占用的帶寬要小許多。因此，可以把大部分帶寬分配給用RPR 技術傳送的IP 業(yè)務。利用RPR 技術的業(yè)務等級劃分、數(shù)據(jù)流量管理等技術優(yōu)勢，滿足信號ATC、閉路電視圖像、AFC、OA 等業(yè)務系統(tǒng)和其他IP 業(yè)務對于帶寬的需求，并確保數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸?shù)腝oS。

（2）方案2，構建MSTP 設備傳送平臺＋純RPR 設備骨干網(wǎng)絡傳輸平臺。根據(jù)前面業(yè)務、帶寬需求分析可知，寧波軌道交通1 號線一期傳輸業(yè)務帶寬在1 320 Mb/s 左右。根據(jù)承載業(yè)務特點及帶寬需求，利用622 Mb/s 帶寬容量的MSTP 設備和純RPR 設備分別構建寧波市1 號線一期工程控制中心至各車站、車輛段、停車場之間2 個光傳輸平臺，一個平臺以MSTP 設備作為節(jié)點設備，通過新設光纖組成環(huán)形傳輸自愈網(wǎng)，該平臺可承載所有TDM業(yè)務，為公務電話、專用電話、無線系統(tǒng)等業(yè)務提供通道；另一個平臺以純RPR 設備作為節(jié)點，通過設置的光纖組成RPR 環(huán)網(wǎng)，該平臺承載所有實時和非實時數(shù)據(jù)業(yè)務，為信號系統(tǒng)、AFC 系統(tǒng)、閉路電視圖像等業(yè)務提供承載平臺。

表1 信息及接口類型分析表

表2 傳輸系統(tǒng)容量分析表

（3）方案3，構建OTN 設備綜合業(yè)務傳送平臺。在控制中心、各車站、車輛段/停車場設置OTN節(jié)點機設備，通過光纖構成OTN 單環(huán)自愈網(wǎng)，利用該平臺承載城市軌道交通各種低速數(shù)據(jù)業(yè)務、信號系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視、信息網(wǎng)絡、綜合辦公、AFC 等各種城市軌道交通綜合業(yè)務。

2.2 3 種組網(wǎng)方案比選

方案1 中，通過一體化的傳輸平臺承載了所需的各種業(yè)務并進行環(huán)路自愈保護，實現(xiàn)統(tǒng)一維護管理。MSTP（內(nèi)嵌RPR）技術有靈活高效的多業(yè)務接入、高效的帶寬利用率，引入公平機制，提供多等級的服務，可以滿足不同用戶的需求。主要特點是利用SDH-VC 通道構建環(huán)網(wǎng)，根據(jù)實際需要靈活配置環(huán)網(wǎng)帶寬；構建跨接多個物理光纖環(huán)的虛擬RPR 環(huán)，提高光纖資源利用率；在1 個平臺承載實時性業(yè)務和非實時性業(yè)務時，方案1 比方案2 組網(wǎng)簡單；具有快速的業(yè)務提供能力，新增業(yè)務只需對源和宿節(jié)點做配置，不需逐節(jié)點和逐電路地做配置和進行電路調(diào)整，極大地簡化了業(yè)務配置和業(yè)務升級過程。

方案2 中，根據(jù)業(yè)務類型和需求的明顯不同，由2 個傳輸平臺分擔了城市軌道交通業(yè)務信息的傳送，由MSTP 設備組建的自愈環(huán)承載TDM 業(yè)務，由RPR 設備組建的IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)承載閉路電視監(jiān)視、AFC 系統(tǒng)等寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務，RPR 技術的特性能夠滿足實時和非實時數(shù)據(jù)業(yè)務需求，并確保數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸?shù)腝oS。但缺點是需要2 套傳輸設備及維護管理設備，設備投資與MSTP（內(nèi)嵌RPR）相比，價格較貴，且純RPR 設備供應商較少，不利于系統(tǒng)招標。

方案3 的優(yōu)點是采用時分復用技術實現(xiàn)了實時性業(yè)務、非實時性業(yè)務在1 個傳輸平臺上；能直接提供城市軌道交通業(yè)務所需的接口型式，網(wǎng)絡結構簡單，完全實現(xiàn)了網(wǎng)絡和業(yè)務的綜合化和網(wǎng)絡管理一體化；該方案在城市軌道交通建設中采用較多，設備較成熟。但缺點是OTN 設備的節(jié)點機業(yè)務接口槽位少（一般只有8 個），當業(yè)務接口需求多時，需要通過多個節(jié)點機疊加方式擴展接口；與非OTN 網(wǎng)絡連接能力較弱。

從城市軌道交通傳輸網(wǎng)互聯(lián)互通、傳輸制式前瞻性、網(wǎng)絡可靠性、技術先進性、可擴展性、系統(tǒng)制式生命周期長和經(jīng)濟技術比最優(yōu)化等方面考慮，通信傳輸系統(tǒng)采用MSTP（內(nèi)嵌RPR）技術有較多優(yōu)勢，而OTN 技術可作為一個比選方案。

3 系統(tǒng)組網(wǎng)

3.1 傳輸網(wǎng)絡

為保證系統(tǒng)安全可靠，通信傳輸網(wǎng)絡按2 個物理環(huán)結構組網(wǎng)，以控制中心為匯聚點，在控制中心、車輛段、停車場和20 個車站分別新設1 套2.5 Gb/s MSTP（內(nèi)嵌RPR）設備，控制中心預留與上級軌道交通指揮中心連接的接口。

3.2 環(huán)路保護方式

采用4 纖復用段保護方式。對于復用段倒換環(huán)，業(yè)務量的保護是以復用段為基礎，倒換與否由每一對節(jié)點之間的復用段信號質量的優(yōu)劣來決定，當復用段有故障時，在故障范圍內(nèi)整個線路倒換到保護回路；其環(huán)回保護倒換時間在50 ms 以內(nèi)。

3.3 網(wǎng)絡管理

通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡管理由3 層組成：網(wǎng)絡管理層、網(wǎng)元管理層和網(wǎng)絡單元層。

在控制中心設網(wǎng)元管理中心設備，管理全線的傳輸設備，主要完成配置管理、故障管理、性能管理、安全管理。網(wǎng)絡單元層含在傳輸設備內(nèi)部。網(wǎng)元管理中心設備預留與網(wǎng)絡管理層連接接口。

3.4 網(wǎng)絡同步

采用主從同步方式。在控制中心設置GPS＋BITS 設備，在控制中心的MSTP 設備同步信號從BITS 上接引，沿線MSTP 設備從STM-2.5 Gb/s 線路碼流中提取時鐘信號。傳輸設備內(nèi)部時鐘為備用時鐘源。

4 結束語

在城市軌道交通工程中，通信傳輸系統(tǒng)是全部信息的傳輸媒介和整個城市軌道交通信息傳輸?shù)闹袠猩窠?jīng)系統(tǒng)。由于工程建設周期比較長，因此組網(wǎng)方案不僅要考慮技術的成熟性和可靠性，還要考慮傳輸制式的前瞻性和先進性，同時還需根據(jù)具體線路傳輸業(yè)務需求等實際情況，兼顧經(jīng)濟技術比最優(yōu)化等方面進行綜合選擇和確定。

[1] 李偉章，徐幼銘，林瑜筠，等.城市軌道交通通信[M].北京：中國鐵路出版社，2008.

[2] 孔文龍.地鐵通信傳輸系統(tǒng)方案分析[J].科技資訊，2008，（11）.