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

中鐵建電氣化局集團(tuán)第三工程有限公司 李俊亮

隨著城市化建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，軌道交通事業(yè)也隨之得到了巨大的發(fā)展空間，同時(shí)對于各類科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用需求也越來越高。鑒于此，文中首先分析了軌道交通中數(shù)據(jù)通信及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的重要性，其次概述了內(nèi)嵌RPR技術(shù)應(yīng)用，最后從光網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)嵌RPR技術(shù)應(yīng)用下的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)與內(nèi)嵌RPR光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合兩個(gè)方面探討了數(shù)據(jù)通信及光網(wǎng)絡(luò)在軌道交通中的具體應(yīng)用，旨在促進(jìn)軌道交通的快速發(fā)展。

前言：自我國交通運(yùn)行總量的不斷增加以來，各個(gè)城市的交通運(yùn)輸管理部門均致力于如何環(huán)節(jié)城市交通壓力制定各項(xiàng)解決對策，經(jīng)過長時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，想要充分環(huán)節(jié)城市交通壓力，軌道交通項(xiàng)目的發(fā)展起到了十分關(guān)鍵的促進(jìn)作用，同時(shí)對于各項(xiàng)能源的節(jié)約也起到了十分不錯(cuò)的促進(jìn)作用?；诖?，針對數(shù)據(jù)通信及光網(wǎng)絡(luò)在軌道交通中的應(yīng)用這一課題進(jìn)行深入研究，對于軌道交通事業(yè)的優(yōu)化發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

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

當(dāng)前時(shí)期下，城市軌道交通運(yùn)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(xué)化的方向進(jìn)行發(fā)展。但是，在既定的光傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)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(yīng)用問題，導(dǎo)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(yùn)行的可持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行的研究工作重要性。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(yīng)用方面，所投入的經(jīng)歷也不夠充分，對于軌道交通運(yùn)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(yīng)用就成為軌道運(yùn)輸事業(yè)更進(jìn)一步發(fā)展的重要促進(jìn)方法。

2 內(nèi)嵌RPR技術(shù)應(yīng)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(jìn)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(shí)，其在技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢方面，能夠自動(dòng)甄別網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒐蚕憝h(huán)路寬帶，公平嚴(yán)格的分配業(yè)務(wù)類型。將內(nèi)嵌RPR技術(shù)應(yīng)用到軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理中時(shí)，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(yīng)用的方式主要集中在以下幾點(diǎn)：（1）在物力網(wǎng)絡(luò)邏輯上建立1個(gè)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(fèi)率。（2）按照業(yè)務(wù)實(shí)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(jìn)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(yùn)行管理時(shí)，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(dǎo)致維護(hù)成本的提升，并且加大的開通的難度。

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

由前文可知，軌道交通在運(yùn)行期間，網(wǎng)絡(luò)承載的交通節(jié)點(diǎn)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(yīng)用下，MSTP設(shè)備需要具備能夠同時(shí)承受兩種以太網(wǎng)方式的運(yùn)行條件，分別是EVPL與EVPln，具體主要包括以下內(nèi)容：

3.1 光網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)嵌RPR技術(shù)應(yīng)用下的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

EVPL主要指代是一項(xiàng)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(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)運(yùn)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，而是必要要借助于MPLS機(jī)制將承載用戶加以區(qū)分，使用VLAN機(jī)制效果類似。與EVPL相比較，EVPln的使用則傾向于支持多點(diǎn)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，采用的方式的是利用MPLS機(jī)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)的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(yīng)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(xiàng)核心的集中型業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，其連接樞紐是整個(gè)控制中心，所以在數(shù)據(jù)通信的傳輸系統(tǒng)中，RPR在進(jìn)行業(yè)務(wù)承載是，比較常用的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式為EVPln，此時(shí)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，居于軌道交通對于不同數(shù)據(jù)通信運(yùn)輸業(yè)務(wù)的需求而言，需要進(jìn)行通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的詳細(xì)規(guī)劃，具體規(guī)劃內(nèi)容如圖1所示：

圖1 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃圖

在圖1規(guī)劃內(nèi)容中，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，奠定業(yè)務(wù)完成基礎(chǔ)，而策略的鏈接模塊則為匯聚層，最有的區(qū)間轉(zhuǎn)發(fā)和傳送模塊是核心層。例如，當(dāng)一個(gè)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(diǎn)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)住端口，最后將請求命令的Vlan標(biāo)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(jìn)行重新匹配，并經(jīng)過路由進(jìn)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(jìn)行目的性的轉(zhuǎn)達(dá)，無需針對任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行再次處理。

上述整個(gè)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(yīng)用時(shí)，此種理想的運(yùn)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(jìn)行分層設(shè)計(jì)時(shí)，軌道交通站點(diǎn)交換機(jī)必須在運(yùn)行期間必須同時(shí)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，進(jìn)行組網(wǎng)模式設(shè)計(jì)時(shí)，一定要將之前隔離的兩個(gè)不同RPR環(huán)網(wǎng)通過核心交換機(jī)的使用將其連接到一起。

當(dāng)軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的PCI對各個(gè)站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)攜有MAC地址的FF-FF-FF-FF-FF-FF的數(shù)據(jù)幀，當(dāng)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(shí)，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(shí)，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)幀接受到系統(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)廣播幀接受到。在這一系列的過程中，由于缺少OSI中的第三層IP進(jìn)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(jī)的鏈接網(wǎng)路數(shù)量增加時(shí)，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(yùn)輸系統(tǒng)中某一交換機(jī)關(guān)閉后才會被迫停止，即軌道運(yùn)輸中常見的廣播幀請求導(dǎo)致運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)整體癱瘓問題。

4 總結(jié)

通過對全文的分析能夠發(fā)現(xiàn)，軌道交通作為城市運(yùn)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(yīng)用，能夠更加靈活的借助于多協(xié)議標(biāo)簽交換為軌道太網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展承載運(yùn)行體。與此同時(shí)，受到上層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)無法直接購機(jī)愛你傳輸系統(tǒng)的應(yīng)縣個(gè)，開展多鏈路對接時(shí)，就必須將生成樹協(xié)議提前開啟，高度避免軌道運(yùn)輸意外發(fā)生，影響，道路運(yùn)輸效率及安全性。