西安地鐵專用通信傳輸系統(tǒng)業(yè)務(wù)保護(hù)模式

呂健

摘 要：介紹了西安地鐵2號(hào)線傳輸系統(tǒng)的業(yè)務(wù)保護(hù)方式，分析了各種保護(hù)模式的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：地鐵；傳輸系統(tǒng)；保護(hù)模式

西安地鐵2號(hào)線通信傳輸系統(tǒng)承載著運(yùn)營(yíng)設(shè)備及管理信息傳送，是地鐵通信系統(tǒng)最為重要的組成部分。完善的傳輸系統(tǒng)業(yè)務(wù)保護(hù)模式，對(duì)地鐵的運(yùn)營(yíng)管理至關(guān)重要，本文主要對(duì)西安地鐵2號(hào)線傳輸系統(tǒng)的保護(hù)模式進(jìn)行介紹。

1 西安地鐵傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

西安地鐵2號(hào)線傳輸系統(tǒng)由MSTP（基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)）骨干傳輸設(shè)備、PCM（脈沖編碼調(diào)制）接入網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

西安地鐵2號(hào)線采用MSTP的傳輸技術(shù)體制來構(gòu)建光傳輸系統(tǒng)。全線共25個(gè)節(jié)點(diǎn)，以運(yùn)營(yíng)中心為核心，分別組成二個(gè)相交環(huán)。

其中運(yùn)營(yíng)中心—綜合維修樓—車輛段—北客站—北苑—運(yùn)動(dòng)公園—行政中心—鳳城五路—市圖書館—大明宮西—龍首原—安運(yùn)路—北大街13個(gè)站點(diǎn)組成第一個(gè)環(huán)；運(yùn)營(yíng)中心—停車場(chǎng)—韋曲南—航天城—鳳棲原—三爻—會(huì)展中心—緯一街—小寨—體育場(chǎng)-南稍門-永寧門-鐘樓13個(gè)站點(diǎn)組成第二個(gè)環(huán)；兩個(gè)環(huán)網(wǎng)均以傳輸速率為2.5Gbit/s的四纖復(fù)用段保護(hù)環(huán)方式工作，具有抗單點(diǎn)失效的自愈保護(hù)功能。

各站的MSTP光傳輸設(shè)備通過2M接口與PCM設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)本工程的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型RS422數(shù)據(jù)；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型2/4W；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型FXO/FXS等業(yè)務(wù)的接入。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能是將局端的窄帶業(yè)務(wù)（EM/RS422/FXO/FXS）按照標(biāo)書要求的數(shù)量進(jìn)行調(diào)制編碼，將這些業(yè)務(wù)集中編碼為標(biāo)準(zhǔn)的2M，在MSTP傳輸網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸并在2M層面上進(jìn)行組網(wǎng)，在遠(yuǎn)端站點(diǎn)進(jìn)行解碼后將遠(yuǎn)端站點(diǎn)所需要的業(yè)務(wù)下落。

光傳輸系統(tǒng)提供2Mbit/s數(shù)字中繼接口滿足公務(wù)電話系統(tǒng)的傳輸通道需求，提供2/4線音頻接口、2Mbit/s數(shù)字中繼接口滿足專用電話系統(tǒng)和專用無線通信系統(tǒng)的傳輸通道需求，提供RS422低速數(shù)據(jù)接口以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用方式滿足無線及時(shí)鐘系統(tǒng)的傳輸通道需求，提供以太網(wǎng)數(shù)字接口（10M/100M口）滿足無線、廣播、電源、網(wǎng)管、信號(hào)、PIS、AFC等系統(tǒng)的傳輸通道需求，提供以太網(wǎng)數(shù)字接口（1000M口）滿足電視監(jiān)視系統(tǒng)、ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)等的傳輸通道需求。

2 西安地鐵傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)保護(hù)模式

西安地鐵2號(hào)線傳輸系統(tǒng)從設(shè)備級(jí)保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)、業(yè)務(wù)級(jí)保護(hù)三個(gè)層面進(jìn)行了全面的系統(tǒng)保護(hù)，從而確保了傳輸系統(tǒng)通信系統(tǒng)的安全，下面分別介紹保護(hù)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方式。

2.1 設(shè)備級(jí)保護(hù)

設(shè)備級(jí)保護(hù)層面，各站點(diǎn)的光傳輸設(shè)備均對(duì)重要板件如主控板、交叉時(shí)鐘板、電源板等都進(jìn)行了1+1熱備份配置；傳輸設(shè)備支持1+1和1：N（1≤N≤14）這兩種線路保護(hù)方式，業(yè)務(wù)倒換時(shí)間小于50ms，符合ITU-T建議要求。

PCM接入設(shè)備硬件保護(hù)支持電源、交叉、控制、時(shí)鐘1+1熱備份，提高系統(tǒng)可靠性；雙路電源輸入，保證系統(tǒng)外部供電保護(hù)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)

網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)層面，采用四纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的方式組網(wǎng)，進(jìn)而從網(wǎng)絡(luò)級(jí)層面保證了傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

四纖環(huán)是由4根光纖組成，這4根光纖分別為S1、P1、S2、P2。其中，S1、S2為主纖傳送主用業(yè)務(wù)；P1、P2為備纖傳送備用業(yè)務(wù)；也就是說P1、P2光纖分別用來在主纖故障時(shí)保護(hù)S1、S2上的主用業(yè)務(wù)。需要注意S1、P1、S2、P2光纖的業(yè)務(wù)流向，S1與S2光纖業(yè)務(wù)流向相反（一致路由，雙向環(huán)），S1、P1和S2、P2兩對(duì)光纖上業(yè)務(wù)流向也相反，從圖2（a）可看出S1和P2，S2和P1光纖上業(yè)務(wù)流向相同。

在環(huán)網(wǎng)正常時(shí)，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)從S1光纖經(jīng)B網(wǎng)元到網(wǎng)元C，網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的業(yè)務(wù)經(jīng)S2光纖經(jīng)網(wǎng)元B到網(wǎng)元A（雙向業(yè)務(wù)）。網(wǎng)元A與網(wǎng)元C的額外業(yè)務(wù)分別通過P1和P2光纖傳送。網(wǎng)元A和網(wǎng)元C通過收主纖上的業(yè)務(wù)互通兩網(wǎng)元之間的主用業(yè)務(wù)，通過收備纖上的業(yè)務(wù)互通兩網(wǎng)之間的備用業(yè)務(wù)，見圖2（a）。

當(dāng)B—C間光纜段光纖均被切斷后，在故障兩端的網(wǎng)元B、C的光纖S1和P1、S2和P2有一個(gè)環(huán)回功能見圖2（b）（故障端點(diǎn)的網(wǎng)元環(huán)回）。這時(shí)，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)沿S1光纖傳到B網(wǎng)元處，在此B網(wǎng)元執(zhí)行環(huán)回功能，將S1光纖上的網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)環(huán)到P1光纖上傳輸，P1光纖上的額外業(yè)務(wù)被中斷，經(jīng)網(wǎng)元A、網(wǎng)元D穿通（其它網(wǎng)元執(zhí)行穿通功能）傳到網(wǎng)元C，在網(wǎng)元C處P1光纖上的業(yè)務(wù)環(huán)回到S1光纖上（故障端點(diǎn)的網(wǎng)元執(zhí)行環(huán)回功能），網(wǎng)元C通過收主纖S1上的業(yè)務(wù)，接收到網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務(wù)。

網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的業(yè)務(wù)先由網(wǎng)元C將其主用業(yè)務(wù)環(huán)到P2光纖上，P2光纖上的額外業(yè)務(wù)被中斷，然后沿P2光纖經(jīng)過網(wǎng)元D、網(wǎng)元A的穿通傳到網(wǎng)元B，在網(wǎng)元B處執(zhí)行環(huán)回功能將P2光纖上的網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的主用業(yè)務(wù)環(huán)回到S2光纖上，再由S2光纖傳回到網(wǎng)元A，由網(wǎng)元A下主纖S2上的業(yè)務(wù)。通過這種環(huán)回，穿通方式完成了業(yè)務(wù)的復(fù)用段保護(hù)，使網(wǎng)絡(luò)自愈。

保護(hù)倒換完成時(shí)間小于50ms，完成倒換動(dòng)作后應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備報(bào)告倒換事件。

2.3 業(yè)務(wù)級(jí)保護(hù)

業(yè)務(wù)級(jí)保護(hù)層面，需要針對(duì)語(yǔ)音、低速數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)、視頻等不同業(yè)務(wù)進(jìn)行不同的保護(hù)。

1）對(duì)語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)級(jí)保護(hù)

本工程對(duì)語(yǔ)音、低速數(shù)據(jù)（RS422、2/4線音頻等）等窄帶業(yè)務(wù)的保護(hù)分為三個(gè)層次。

設(shè)備級(jí)保護(hù)：對(duì)系統(tǒng)設(shè)備關(guān)鍵單元冗余熱備份的設(shè)備級(jí)保護(hù)。

網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)：采用了光傳輸層的保護(hù)，如MSP（復(fù)用段保護(hù)）、SNCP（子網(wǎng)連接保護(hù)），確保在單點(diǎn)失效情況下業(yè)務(wù)的快速保護(hù)倒換和不中斷，并且業(yè)務(wù)毫無感知，充分保證業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量。

業(yè)務(wù)級(jí)保護(hù)：對(duì)語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在傳輸系統(tǒng)中固定分配傳輸通道，提供端到端的永久直達(dá)電路，不存在數(shù)據(jù)丟失、帶寬擁擠、信號(hào)失真等情況，時(shí)時(shí)刻刻充分確保語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)、誤碼率等指標(biāo)有最嚴(yán)格要求的實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的優(yōu)質(zhì)傳送，從而可確保地鐵系統(tǒng)的公務(wù)電話、調(diào)度電話、時(shí)間定時(shí)信號(hào)、控制信號(hào)、中繼信號(hào)等的優(yōu)質(zhì)可靠安全的傳送。

2）對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻的業(yè)務(wù)級(jí)保護(hù)

傳輸系統(tǒng)對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)（如無線、廣播、電源網(wǎng)管、信號(hào)、AFC、PIS等）和視頻（CCTV、ISCS等）等寬帶業(yè)務(wù)進(jìn)行了完備的保護(hù)考慮和設(shè)計(jì)。

設(shè)備級(jí)保護(hù)：對(duì)系統(tǒng)設(shè)備關(guān)鍵單元冗余熱備份的設(shè)備級(jí)保護(hù)。

網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)：采用了兩種保護(hù)方式，一種是網(wǎng)絡(luò)路徑上的保護(hù)，采用備份路由的方式，對(duì)占傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的信號(hào)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和ISCS業(yè)務(wù)進(jìn)行了1主1備雙路由的配置，主備路徑配置不同的插板；另外一種是復(fù)用段保護(hù)。

內(nèi)嵌RPR保護(hù)：內(nèi)嵌RPR的MSTP方案在幀結(jié)構(gòu)與光接口上仍然采用SDH的標(biāo)準(zhǔn)，在用戶側(cè)提供以太網(wǎng)接口FE/GE，通過以太網(wǎng)業(yè)務(wù)處理后（包括透?jìng)?、二層、L2VPN等功能處理）適配到RPR MAC，利用RPR核心技術(shù)處理多級(jí)CoS、拓樸發(fā)現(xiàn)、環(huán)保護(hù)、公平算法和OAM管理等項(xiàng)功能，并通過GFP/LAPS等封裝協(xié)議將RPR MAC數(shù)據(jù)映射到SDH的VC通道中，還可使用虛級(jí)聯(lián)和LCAS協(xié)議提供多路徑傳輸、帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整保護(hù)和靈活的帶寬擴(kuò)展，對(duì)SDH設(shè)備的無縫兼容并擁有SDH的電信級(jí)可靠性，還可將SDH固有的多種保護(hù)機(jī)制和RPR保護(hù)機(jī)制結(jié)合一起構(gòu)成業(yè)務(wù)的雙重保護(hù)機(jī)制，當(dāng)SDH保護(hù)失敗時(shí)，才啟動(dòng)RPR保護(hù)，大大提高了業(yè)務(wù)保護(hù)的可靠性。

因此以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和視頻作為RPR業(yè)務(wù)受到較多層次的保護(hù)，主要有：

⑴Wrapping、Steering和Wrapping+Steering三種保護(hù)方式；⑵生成樹和LCAS等功能的保護(hù)；⑶光傳輸層的保護(hù)，如MSP、SNCP；⑷網(wǎng)絡(luò)路徑上的主備用路由保護(hù)；⑸設(shè)備級(jí)的關(guān)鍵單元冗余熱備份保護(hù)。

內(nèi)嵌RPR單板是在SDH設(shè)備上提供的以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)處理的單板，可以實(shí)現(xiàn)多路快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的接入；支持以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的二層交換、用戶隔離、流分類、數(shù)據(jù)流量控制、VLAN的管理、優(yōu)先級(jí)配置（CLASSA/B/C）和映射等數(shù)據(jù)特性功能；采用RPR技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間重用、公平訪問、智能保護(hù)倒換（<50ms）、路徑優(yōu)化等環(huán)網(wǎng)功能；RPR單板同時(shí)支持MPLS技術(shù)，并可基于LSP ID區(qū)分業(yè)務(wù)等級(jí)，提供基于MPLS的差分服務(wù)，從而提供端到端的業(yè)務(wù)QoS保證；并且內(nèi)嵌RPR環(huán)帶寬可調(diào)，可根據(jù)業(yè)務(wù)容量的增長(zhǎng)靈活配置帶寬，使得業(yè)務(wù)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，支持系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

傳輸系統(tǒng)的內(nèi)嵌RPR的MSTP方案在業(yè)務(wù)處理速度、擴(kuò)展性、CoS、保護(hù)倒換時(shí)間、帶寬利用率、抑制廣播風(fēng)暴、拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)等多方面都具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，特別是具有了環(huán)路帶寬的公平分配機(jī)制，克服了生成樹（STP）的固有缺陷，內(nèi)嵌RPR作為MSTP的補(bǔ)充正成為MSTP技術(shù)的新亮點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

在充分滿足運(yùn)營(yíng)要求的前提下，完善西安地鐵2號(hào)線專用通信傳輸系統(tǒng)的業(yè)務(wù)保護(hù)功能，能有效的提高西安地鐵運(yùn)營(yíng)管理效率。隨著傳輸系統(tǒng)新技術(shù)的不斷應(yīng)用，傳輸系統(tǒng)的保護(hù)模式必定會(huì)有更大的進(jìn)步，這將是未來工程建設(shè)中值得關(guān)注的課題。

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