探討數(shù)據(jù)通信及光網(wǎng)絡(luò)在軌道交通中的應用

呂文斌

摘要：自我國交通運行總量的不斷增加以來，各個城市的交通運輸管理部門均致力于如何緩解城市交通壓力并制定各項解決對策。經(jīng)過長時間的經(jīng)驗總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，想要充分緩解城市交通壓力，軌道交通項目的發(fā)展起到了十分關(guān)鍵的促進作用，同時對于各項能源的節(jié)約也起到了十分不錯的效果。基于此，針對數(shù)據(jù)通信及光網(wǎng)絡(luò)在軌道交通中的應用這一課題進行深入研究，對于軌道交通事業(yè)的優(yōu)化發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信;光網(wǎng)絡(luò);軌道交通;應用

彈性分組環(huán)（RPR）是一種在環(huán)形結(jié)構(gòu)上優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送的新型MAC層協(xié)議，為優(yōu)化環(huán)網(wǎng)上數(shù)據(jù)包的傳輸而提出。內(nèi)嵌RPR的MSTP既能保證目前大量的TDM業(yè)務(wù)對傳輸性能的要求，同時融合了RPR技術(shù)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高效、動態(tài)的處理功能。內(nèi)嵌RPR的傳輸網(wǎng)絡(luò)雖然克服了EthernetOverSDH的trunk方向死板、組網(wǎng)不靈活、以及帶寬不可動態(tài)回收等問題。但是伴隨而來的是內(nèi)嵌RPR技術(shù)的固有缺陷，如：同一RPR模塊只能屬于同一RPR環(huán)網(wǎng)、不同的RPR環(huán)無法利用交叉資源進行對接、與數(shù)據(jù)設(shè)備連接將產(chǎn)生2層環(huán)路等。

1軌道交通中數(shù)據(jù)通信及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應用的重要性

當前時期下，城市軌道交通運輸中的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)已經(jīng)日趨完善，并且逐漸面向科學化的方向進行發(fā)展。但是，在既定的光傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計建設(shè)工作開展過程中，仍舊存在一些影響數(shù)據(jù)通信效率的應用問題，導致通信能力雖然得到一定的提升，卻忽視了軌道交通線路整體運行的可持續(xù)平穩(wěn)運行研究工作的重要性。另一方面，在軌道交通的業(yè)務(wù)分布模式以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應用方面，所投入的精力也不夠充分，對于軌道交通運輸系統(tǒng)的資源、信息使用指揮及決策靈活性不夠，傳輸網(wǎng)的業(yè)務(wù)智能化受到阻礙。在這一基礎(chǔ)上，積極開展數(shù)據(jù)通信及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應用就成為軌道運輸事業(yè)更進一步發(fā)展的重要促進方法。

2內(nèi)嵌RPR技術(shù)應用概述

內(nèi)嵌RPR技術(shù)是一種新型MAC層協(xié)議，該協(xié)議能夠借助于環(huán)形結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送過程進行優(yōu)化，并且其更加適用于不同的物理層數(shù)據(jù)傳送，包括語音、圖像、文字類型的數(shù)據(jù)傳送。同時，其在技術(shù)應用優(yōu)勢方面，能夠自動甄別網(wǎng)絡(luò)拓撲，并共享環(huán)路寬帶，公平嚴格的分配業(yè)務(wù)類型。將內(nèi)嵌RPR技術(shù)應用到軌道交通運行系統(tǒng)設(shè)計管理中時，其主要被使用在數(shù)據(jù)通信和光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)業(yè)務(wù)完成中，應用的方式主要集中在以下幾點：（1）在物力網(wǎng)絡(luò)邏輯上建立1個RPR環(huán)將光環(huán)網(wǎng)內(nèi)的上層業(yè)務(wù)全部承載完成。期間，可以充分將主業(yè)務(wù)與備業(yè)務(wù)分模塊完成，并且能夠有效降低備業(yè)務(wù)執(zhí)行所需要的寬帶浪費率。（2）按照業(yè)務(wù)實際需求以及在現(xiàn)有的硬件條件限制下，可以建立兩套RPR環(huán)網(wǎng)進行混合使用，開展網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作。期間，將主業(yè)務(wù)與備業(yè)務(wù)分模塊運行管理時，要求將兩種模塊全部集中映射到相同的RPR網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，借以拓展RPR環(huán)網(wǎng)的映射規(guī)模，但是此種方式的采用會在一定程度上導致維護成本的提升，并且加大開通的難度。

3數(shù)據(jù)通信及光網(wǎng)絡(luò)在軌道交通中的結(jié)合應用

軌道交通在運行期間，網(wǎng)絡(luò)承載的交通節(jié)點方式并不相同，但為了能夠充分滿足上層不同承載方式需求，在內(nèi)嵌RPR技術(shù)的應用下，MSTP設(shè)備需要具備能夠同時承受兩種以太網(wǎng)方式的運行條件，分別是EVPL與EVPln。

3.1光網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)嵌RPR技術(shù)應用下的業(yè)務(wù)實現(xiàn)

EVPL主要指代是一項專線級別任務(wù)，業(yè)務(wù)執(zhí)行的內(nèi)容要求必須針對不同的數(shù)據(jù)通信用戶開展點對點數(shù)據(jù)運輸，與EPL這一相對比較傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)開展不同，EVPL業(yè)務(wù)的執(zhí)行不能直接在兩地之間完成MAC幀的透明性傳輸，而是必須要借助于MPLS機制將承載用戶加以區(qū)分，使用VLAN機制效果類似。與EVPL相比較，EVPln的使用則傾向于支持多點全互聯(lián)模式，此種模式的接入同樣需要將不同的用戶隔離，采用的方式是利用MPLS機制加以隔離，與EVPL不同之處還在于EVPln無需在上層網(wǎng)的核心網(wǎng)支持下完成全面互通任務(wù)。

3.2數(shù)據(jù)通信技術(shù)與內(nèi)嵌RPR光網(wǎng)絡(luò)應用技術(shù)的結(jié)合

在軌道交通事業(yè)的發(fā)展過程中，專用通信網(wǎng)是一項核心的集中型業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，其連接樞紐是整個控制中心，所以在數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)中，RPR在進行業(yè)務(wù)承載時，比較常用的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方式為EVPln，此時就需要將數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與光網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)合在一起使用。軌道交通對于不同數(shù)據(jù)通信運輸業(yè)務(wù)的需求而言，需要進行通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的詳細規(guī)劃，不同數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的級別劃分十分明確，期間接口功能的展現(xiàn)主要集中在接入層的使用，而策略的鏈接模塊則為匯聚層，區(qū)間轉(zhuǎn)發(fā)和傳送模塊是核心層。例如，當一個車站的用戶終端發(fā)送出請求命令，那么該請求是否被許可，必須經(jīng)歷接入層節(jié)點設(shè)備判斷，得出該請求是否處于被許可的范圍。在本次許可通過背景下，終端請求會經(jīng)過接入層與核心層上聯(lián)主端口，最后將請求命令的Vlan標記傳輸至匯聚層中。接入層與匯聚層之間的連接主要是Trunk的方式加以連接，共鏈接2層，如果采用IP鏈接方式，則需要鏈接3層。在匯聚層中，要求將接入層所發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通信內(nèi)容進行重新匹配，并經(jīng)過路由進行重新的匯總整理，然后由匯聚層借助上聯(lián)主端口將前一流程中處理完成的數(shù)據(jù)信息傳輸至核心層，而核心層還需要將有匯聚層傳輸而來的數(shù)據(jù)依據(jù)車站用戶終端所發(fā)起的任務(wù)請求進行目的性的轉(zhuǎn)達，無需針對任務(wù)數(shù)據(jù)進行再次處理。

上述整個數(shù)據(jù)通信信息的傳輸，是一種在相對比較理想的環(huán)境下能夠順利完成的數(shù)據(jù)網(wǎng)案例，但是，如果在其中內(nèi)嵌入RPR技術(shù)應用時，此種理想的運行效果就會被打破。在這一基礎(chǔ)上，按照數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進行分層設(shè)計時，軌道交通站點交換機必須在運行期間同時接入?yún)R聚層設(shè)備，保證匯聚層的數(shù)據(jù)處理功能可以正常發(fā)揮。此間需要注意的工作內(nèi)容是，在進行組網(wǎng)模式設(shè)計時，一定要將之前隔離的兩個不同RPR環(huán)網(wǎng)通過核心交換機的使用將其連接到一起。

當軌道交通運輸系統(tǒng)中的PCI對各個站點發(fā)送一個攜有MAC地址的FF-FF-FF-FF-FF-FF的數(shù)據(jù)幀，當這一數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)杰壍澜煌ㄏ到y(tǒng)中的SW1與PCI的連接口之處時，SW1會直接將該數(shù)據(jù)幀從數(shù)據(jù)源所鏈接的全部接口將數(shù)據(jù)幀對外泛洪出去。此時，SW2接口中的1/1結(jié)構(gòu)會將攜有MAC地址的FF-FF-FF-FF-FF-FF的數(shù)據(jù)幀接收到系統(tǒng)中，并將該數(shù)據(jù)幀從1/2這一接口泛洪出去。最后，SW1中的1/2接口會將此系列數(shù)據(jù)廣播幀接收到。在這一系列的過程中，由于缺少OSI中的第三層IP進行TTL控制信息的包頭處理，所以FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF這種數(shù)據(jù)廣播幀會在光網(wǎng)絡(luò)交換機的鏈接網(wǎng)路數(shù)量增加時，出現(xiàn)快速分裂的狀況，分裂的現(xiàn)象會一直持續(xù)到軌道運輸系統(tǒng)中某一交換機關(guān)閉后才會被迫停止，即軌道運輸中常見的廣播幀請求導致運輸網(wǎng)絡(luò)整體癱瘓問題。

結(jié)論

通過對全文的分析能夠發(fā)現(xiàn)，軌道交通作為城市運輸壓力緩解的有效途徑，數(shù)據(jù)通信技術(shù)水平的高度優(yōu)化應用，能夠更加靈活的借助于多協(xié)議標簽交換為軌道以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展承載運行體。與此同時，受到上層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)影響，開展多鏈路對接時，就必須將生成樹協(xié)議提前開啟，高度避免軌道運輸意外發(fā)生，影響運輸效率及安全性。

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（作者單位：天津市地下鐵道運營有限公司）