呂健

摘 要：介紹了西安地鐵2號線傳輸系統(tǒng)的業(yè)務保護方式，分析了各種保護模式的特點。

關(guān)鍵詞：地鐵；傳輸系統(tǒng)；保護模式

西安地鐵2號線通信傳輸系統(tǒng)承載著運營設(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)務保護模式，對地鐵的運營管理至關(guān)重要，本文主要對西安地鐵2號線傳輸系統(tǒng)的保護模式進行介紹。

1 西安地鐵傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

西安地鐵2號線傳輸系統(tǒng)由MSTP（基于SDH的多業(yè)務傳送節(jié)點）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個節(jié)點，以運營中心為核心，分別組成二個相交環(huán)。

其中運營中心—綜合維修樓—車輛段—北客站—北苑—運動公園—行政中心—鳳城五路—市圖書館—大明宮西—龍首原—安運路—北大街13個站點組成第一個環(huán)；運營中心—停車場—韋曲南—航天城—鳳棲原—三爻—會展中心—緯一街—小寨—體育場-南稍門-永寧門-鐘樓13個站點組成第二個環(huán)；兩個環(huán)網(wǎng)均以傳輸速率為2.5Gbit/s的四纖復用段保護環(huán)方式工作，具有抗單點失效的自愈保護功能。

各站的MSTP光傳輸設(shè)備通過2M接口與PCM設(shè)備相連，實現(xiàn)本工程的點對點型RS422數(shù)據(jù)；點對點型2/4W；點對點型FXO/FXS等業(yè)務的接入。系統(tǒng)實現(xiàn)的功能是將局端的窄帶業(yè)務（EM/RS422/FXO/FXS）按照標書要求的數(shù)量進行調(diào)制編碼，將這些業(yè)務集中編碼為標準的2M，在MSTP傳輸網(wǎng)絡上進行長距離傳輸并在2M層面上進行組網(wǎng)，在遠端站點進行解碼后將遠端站點所需要的業(yè)務下落。

光傳輸系統(tǒng)提供2Mbit/s數(shù)字中繼接口滿足公務電話系統(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)接口以點對點應用方式滿足無線及時鐘系統(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、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)保護模式

西安地鐵2號線傳輸系統(tǒng)從設(shè)備級保護、網(wǎng)絡級保護、業(yè)務級保護三個層面進行了全面的系統(tǒng)保護，從而確保了傳輸系統(tǒng)通信系統(tǒng)的安全，下面分別介紹保護機制的實現(xiàn)方式。

2.1 設(shè)備級保護

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

PCM接入設(shè)備硬件保護支持電源、交叉、控制、時鐘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。

2.2 網(wǎng)絡級保護

網(wǎng)絡級保護層面，采用四纖雙向復用段保護環(huán)的方式組網(wǎng)，進而從網(wǎng)絡級層面保證了傳輸網(wǎng)絡的安全穩(wěn)定可靠運行。

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；P1、P2為備纖傳送備用業(yè)務；也就是說P1、P2光纖分別用來在主纖故障時保護S1、S2上的主用業(yè)務。需要注意S1、P1、S2、P2光纖的業(yè)務流向，S1與S2光纖業(yè)務流向相反（一致路由，雙向環(huán)），S1、P1和S2、P2兩對光纖上業(yè)務流向也相反，從圖2（a）可看出S1和P2，S2和P1光纖上業(yè)務流向相同。

在環(huán)網(wǎng)正常時，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務從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)務經(jīng)S2光纖經(jīng)網(wǎng)元B到網(wǎng)元A（雙向業(yè)務）。網(wǎng)元A與網(wǎng)元C的額外業(yè)務分別通過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)務互通兩網(wǎng)元之間的主用業(yè)務，通過收備纖上的業(yè)務互通兩網(wǎng)之間的備用業(yè)務，見圖2（a）。

當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有一個環(huán)回功能見圖2（b）（故障端點的網(wǎng)元環(huán)回）。這時，網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務沿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)務環(huán)到P1光纖上傳輸，P1光纖上的額外業(yè)務被中斷，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)務環(huán)回到S1光纖上（故障端點的網(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，接收到網(wǎng)元A到網(wǎng)元C的主用業(yè)務。

網(wǎng)元C到網(wǎng)元A的業(yè)務先由網(wǎng)元C將其主用業(yè)務環(huán)到P2光纖上，P2光纖上的額外業(yè)務被中斷，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。通過這種環(huán)回，穿通方式完成了業(yè)務的復用段保護，使網(wǎng)絡自愈。

保護倒換完成時間小于50ms，完成倒換動作后應向網(wǎng)絡管理設(shè)備報告倒換事件。

2.3 業(yè)務級保護

業(yè)務級保護層面，需要針對語音、低速數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)、視頻等不同業(yè)務進行不同的保護。

1）對語音和低速數(shù)據(jù)的業(yè)務級保護

本工程對語音、低速數(shù)據(jù)（RS422、2/4線音頻等）等窄帶業(yè)務的保護分為三個層次。

設(shè)備級保護：對系統(tǒng)設(shè)備關(guān)鍵單元冗余熱備份的設(shè)備級保護。

網(wǎng)絡級保護：采用了光傳輸層的保護，如MSP（復用段保護）、SNCP（子網(wǎng)連接保護），確保在單點失效情況下業(yè)務的快速保護倒換和不中斷，并且業(yè)務毫無感知，充分保證業(yè)務傳輸質(zhì)量。

業(yè)務級保護：對語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務在傳輸系統(tǒng)中固定分配傳輸通道，提供端到端的永久直達電路，不存在數(shù)據(jù)丟失、帶寬擁擠、信號失真等情況，時時刻刻充分確保語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務對時延、抖動、誤碼率等指標有最嚴格要求的實時性業(yè)務的優(yōu)質(zhì)傳送，從而可確保地鐵系統(tǒng)的公務電話、調(diào)度電話、時間定時信號、控制信號、中繼信號等的優(yōu)質(zhì)可靠安全的傳送。

2）對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務和視頻的業(yè)務級保護

傳輸系統(tǒng)對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)（如無線、廣播、電源網(wǎng)管、信號、AFC、PIS等）和視頻（CCTV、ISCS等）等寬帶業(yè)務進行了完備的保護考慮和設(shè)計。

設(shè)備級保護：對系統(tǒng)設(shè)備關(guān)鍵單元冗余熱備份的設(shè)備級保護。

網(wǎng)絡級保護：采用了兩種保護方式，一種是網(wǎng)絡路徑上的保護，采用備份路由的方式，對占傳輸網(wǎng)絡帶寬資源的信號數(shù)據(jù)業(yè)務和ISCS業(yè)務進行了1主1備雙路由的配置，主備路徑配置不同的插板；另外一種是復用段保護。

內(nèi)嵌RPR保護：內(nèi)嵌RPR的MSTP方案在幀結(jié)構(gòu)與光接口上仍然采用SDH的標準，在用戶側(cè)提供以太網(wǎng)接口FE/GE，通過以太網(wǎng)業(yè)務處理后（包括透傳、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CoS、拓樸發(fā)現(xiàn)、環(huán)保護、公平算法和OAM管理等項功能，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，還可使用虛級聯(lián)和LCAS協(xié)議提供多路徑傳輸、帶寬動態(tài)調(diào)整保護和靈活的帶寬擴展，對SDH設(shè)備的無縫兼容并擁有SDH的電信級可靠性，還可將SDH固有的多種保護機制和RPR保護機制結(jié)合一起構(gòu)成業(yè)務的雙重保護機制，當SDH保護失敗時，才啟動RPR保護，大大提高了業(yè)務保護的可靠性。

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

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

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)先級配置（CLASSA/B/C）和映射等數(shù)據(jù)特性功能；采用RPR技術(shù)實現(xiàn)空間重用、公平訪問、智能保護倒換（<50ms）、路徑優(yōu)化等環(huán)網(wǎng)功能；RPR單板同時支持MPLS技術(shù)，并可基于LSP ID區(qū)分業(yè)務等級，提供基于MPLS的差分服務，從而提供端到端的業(yè)務QoS保證；并且內(nèi)嵌RPR環(huán)帶寬可調(diào)，可根據(jù)業(yè)務容量的增長靈活配置帶寬，使得業(yè)務具有很強的可擴展性，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)務處理速度、擴展性、CoS、保護倒換時間、帶寬利用率、抑制廣播風暴、拓撲自動發(fā)現(xiàn)等多方面都具有很強的優(yōu)勢，特別是具有了環(huán)路帶寬的公平分配機制，克服了生成樹（STP）的固有缺陷，內(nèi)嵌RPR作為MSTP的補充正成為MSTP技術(shù)的新亮點。

3 結(jié)語

在充分滿足運營要求的前提下，完善西安地鐵2號線專用通信傳輸系統(tǒng)的業(yè)務保護功能，能有效的提高西安地鐵運營管理效率。隨著傳輸系統(tǒng)新技術(shù)的不斷應用，傳輸系統(tǒng)的保護模式必定會有更大的進步，這將是未來工程建設(shè)中值得關(guān)注的課題。

[參考文獻]

[1]李偉章，徐幼銘.城市軌道交通通信[M].北京：中國鐵道出版社，2008.

[2]周順華，金鋒.城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)[M].北京：人民交通出版社，2009.

[3]李偉章.現(xiàn)代通信網(wǎng)概論[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[4]魏曉東.城市軌道交通自動化系統(tǒng)與技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.