地鐵的通信傳輸系統(tǒng)延續(xù)性研究

曾鳴陽

摘要：隨著城市地鐵線網(wǎng)的不斷擴張，設備經(jīng)過長期運行導致性能下降及元件老化，另外業(yè)務的增加導致帶寬不足等問題越來越明顯，從整個地鐵營的角度，對地鐵運營質量造成直接影響。如何完善傳輸設備電源系統(tǒng)的監(jiān)控，提高傳輸設備運行穩(wěn)定性，是當前需要解決的問題之一。本文主要對地鐵通信傳輸系統(tǒng)帶寬與傳輸電源管理進行分析，以期提升地鐵通信傳輸質量。

關鍵詞：?傳輸設備;可延續(xù)性;帶寬優(yōu)化;傳輸電源模塊

一、地鐵通信特點

地鐵運營情況和地面交通相比較，地鐵更具復雜性及系統(tǒng)化，中間容易由于某個環(huán)節(jié)發(fā)生事故而調整整個線路的班次。在地鐵運營過程中，需要通信系統(tǒng)的支持，如果傳輸系統(tǒng)癱瘓，可能會造成車站與車站、控制中心與車站、控制中心之間的各類系統(tǒng)設備聯(lián)系中斷，中央無法監(jiān)控到車站設備。由此可見，通信系統(tǒng)的安全可靠性非常重要。地鐵通信具有以下幾個特點：（1）傳輸音頻質量比較高。（2）可以實現(xiàn)多點、高質量視頻的監(jiān)視。（3）對于車輛的運輸指揮可靠性比較高。（4）可以保持語音通話，便于相關人員充分掌握車輛情況。（5）可以對語音通話進行指揮。（6）及時監(jiān)控與管理各項業(yè)務。（7）在高質量快帶視頻、廣播方面有著較高的要求。（8）對外業(yè)務量比較小，通常情況下整個系統(tǒng)都是出于封閉狀態(tài)。（9）數(shù)據(jù)的可靠性比較高。（10）各個信息的控制比較獨立。（11）業(yè)務、數(shù)據(jù)流量一般集中于站間，并不是集中在站內。

二、傳輸帶寬分析

（一）傳輸帶寬的使用

對傳輸容量帶寬估算，不同類型的傳輸設備因板卡類型不同將包含不同接口，而需要達到接口利用的最大化，即需要合理分配各子系統(tǒng)的接口類型，避免低帶寬需求使用了高帶寬的接口，導致傳輸帶寬的浪費;傳輸方式即業(yè)務配置所用的方式，因傳輸方式的不同，業(yè)務配置所耗費的帶寬將會有所區(qū)別。比如各子系統(tǒng)網(wǎng)管通常將采用劃分 VLAN，共享傳輸時隙的方式進行配置，而非點對點的方式進行配置，從而最大化的利用有限的傳輸帶寬;最大帶寬必須是業(yè)務的可能使用到的最大單環(huán)帶寬。此外，需要考慮預留業(yè)務，盡量可以分散配置到各接口板上，以便各接口板的業(yè)務在故障時容易切換到這些預留端口上去。

（二）系統(tǒng)網(wǎng)絡管理

地鐵通信傳輸設備配置一套網(wǎng)管理系統(tǒng)以實現(xiàn)對告警的集中監(jiān)控功能，同時包含對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份、業(yè)務配置、網(wǎng)絡權限管理等功能。在對傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)設計時，需考慮到能夠最大化對傳輸系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理，不僅包括對傳輸板卡及故障的監(jiān)控，同時應考慮到對傳輸系統(tǒng)附屬設備的監(jiān)控。告警信息的覆蓋應需要全面地反映設備的狀態(tài)。如接口板和控制板的通信故障雖不影響業(yè)務功能，但也需要在網(wǎng)管上直觀的體現(xiàn)出來，以便對設備板卡進行預防性維護處理;同時，需要考慮對既有設備升級板卡的可兼容性，即可以通過安裝補丁或者擴容包的方式，對網(wǎng)管版本進行升級，而非采用全面替換的方式將整套網(wǎng)管系統(tǒng)全部更換掉;此外，需要考慮對未來線網(wǎng)發(fā)展所需更多站點監(jiān)控的可兼容性。不僅需要可以靈活地增加或者減少單臺傳輸節(jié)點設備，而且需考慮到對采用同類型不同品牌傳輸設備的兼容。

三、傳輸電源管理分析

（一）典型傳輸電源供電方式

目前地鐵通信的傳輸節(jié)點設備多采用雙電源板卡的形式進行供電，采用 1：1 保護機制，當其中一塊電源板故障時，另外一個傳輸板卡會完全承擔該節(jié)點的所有供電。兩種傳輸節(jié)點設備均采用上述供電方式進行供電。

（二）傳輸系統(tǒng)電源設計的缺陷

①對傳輸電源附屬設備無遠程監(jiān)控措施。若電源轉換模塊出現(xiàn)故障，維修人員即不能及時發(fā)現(xiàn)，可能造成全站傳輸系統(tǒng)掉電，擴大影響范圍。

②傳輸電源板卡從單路電源取電。雖然目前傳輸設備節(jié)點均配有兩塊電源板卡，但設計均從配電柜一路空開取電，如果配電柜輸入電源或空開故障，傳輸電源板均無法供電，造成整個傳輸節(jié)點掉電。所以在電源板卡接電設計時，雙路電源可以采取不同 UPS 供電，甚至在 UPS 上游從不同路電源輸入取電，以保證傳輸系統(tǒng)供電的魯棒性。

③對傳輸電源板卡監(jiān)控的不全面。目前傳輸電源板卡在掉電時，網(wǎng)管才會顯示告警信息，無法監(jiān)控到板卡瞬時失電、電壓不穩(wěn)定等狀態(tài)。在網(wǎng)管設計時，如果可以對電源板卡的輸出電壓狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并自動記錄電壓曲線，維修人員就可以及時發(fā)現(xiàn)電源板卡的故障隱患，及時更換老化的電源板卡。

四、地鐵傳輸設備案例分析

（一）傳輸系統(tǒng)帶寬資源缺乏

某線傳輸帶寬設計為2.5G，采取雙纖雙向復用段保護模式組網(wǎng)。既有業(yè)務配置大多采用環(huán)網(wǎng)業(yè)務配置形式，大程度地節(jié)約了傳輸帶寬。但是，一方面，在線網(wǎng)建設時期業(yè)務配置時，編號在前的VC配置了低帶寬業(yè)務，多個站點編號在前的VC的低階時隙未完全占用，編號在后的VC配置了高帶寬業(yè)務。該配置方式導致新增業(yè)務時，較難找到空閑時隙進行業(yè)務穿通配置;另一方面，由于某線傳輸組網(wǎng)采用三環(huán)組網(wǎng)，兩個控制中心節(jié)點之間僅通過一塊光板相連。在配置以太環(huán)網(wǎng)業(yè)務時，控制中心節(jié)點的光板會多次與本節(jié)點相鄰的光板作穿通配置，導致光板的時隙多次重復使用，造成了時隙的匱乏，不利于新增業(yè)務的配置。

針對以上問題，可采取以下解決措施：①對傳輸業(yè)務進行重新規(guī)劃配置，依次按照編號規(guī)劃各類業(yè)務帶寬，并充分利用低階 VC 的空閑時隙，同時刪除不必要的時隙穿通和端口配置;②在兩個控制中心節(jié)點各新增一塊光板，將同一光板的時隙配置分攤到新增光板上，從而騰出更多的空閑時隙作新增業(yè)務的配置。③將控制中心相鄰站點配置雙光板，并增加一條控制中心節(jié)點與車站相鄰節(jié)點所連接的光路，從而增加可適用的時隙，避免因控制中心時隙的局限性導致整個環(huán)網(wǎng)帶寬的浪費，提高帶寬的可拓展性和帶寬利用率。

（二）傳輸設備單電源輸入

基于成本考慮，在初期建設時都是采用輸設備電源板卡供電方式為UPS 單路電源輸入。如果單路輸入電源中斷，將導致整個控制中心或單站傳輸系統(tǒng)掉電，影響面較大，如果節(jié)點出現(xiàn)突然掉電，可能會造成關鍵板卡損壞，上電后節(jié)點無法啟動，降低傳輸系統(tǒng)的使用壽命。針對該問題，首先考慮對控制中心傳輸設備進行雙電源改造。雙節(jié)點采用雙電源板交叉取電的方式，降低了因單路配電箱輸出空開故障導致整個節(jié)點掉電的風險。同時，對整流電源模塊新增蓄電池供電方式。

對于車站傳輸節(jié)點，可考慮加裝傳輸整流電源模塊，該電源輸入從其他系統(tǒng) DB 柜空開處取電，并將一路傳輸電源板卡與該整流電源模塊相接，另一路傳輸電源板卡仍然接入既有傳輸整流電源模塊。改造后車站節(jié)點兩路電源板卡即從不同 UPS 的輸出取電，即使一路 UPS 主機故障無輸出時，仍可以保證另一路傳輸電源板卡正常供電，傳輸節(jié)點不會掉電。

（三）傳輸系統(tǒng)電源附屬設備無遠程監(jiān)控

某傳輸系統(tǒng)設備因需要 -48V 電源輸入，配置 APC 整流電源模塊，而該電源模塊無遠程監(jiān)控，因此無法及時監(jiān)控到該整流模塊的輸出電壓信息，得知該模塊的運行情況?；谝陨锨闆r，可考慮對該整流電源重新配置 IP 地址后，接入既有交換機，建立傳輸通道接入傳輸網(wǎng)絡，并在控制中心交換機接筆記本電腦，通過讀取車站電源整流模塊的 IP 地址，進入該整流模塊的監(jiān)控軟件，從而實現(xiàn)對車站傳輸電源整流模塊的遠程監(jiān)控。

五、結束語

通過上文分析得知，傳輸帶寬設計規(guī)劃的探討、傳輸電源管理等方面的對通信傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定、可延續(xù)性有著直接影響。結合案例分析，提出了通信傳輸系統(tǒng)存在的問題及解決措施，如通過增加板卡提高帶寬可用性、傳輸雙電源改造等等，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，延長通信傳輸系統(tǒng)生命周期，并提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可持續(xù)性，進一步降低運維成本。

（作者單位：深圳地鐵集團有限公司）