秦祥

【摘要】為滿足某市軌道交通線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)項目建設(shè)需要，針對通信專業(yè)既有上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行升級擴(kuò)容，為本項目新增業(yè)務(wù)提供穩(wěn)定、可靠、冗余的傳輸通道，同時為后續(xù)新建線路的各項業(yè)務(wù)接入提供充足的接口和帶寬。

【關(guān)鍵詞】軌道交通 傳輸系統(tǒng) 擴(kuò)容

1引言

上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)作為線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，是線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)。

該市軌道交通上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)為線網(wǎng)數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用系統(tǒng)、線網(wǎng)調(diào)度電話系統(tǒng)、線網(wǎng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)、PIS、ISCS、電話計費(fèi)系統(tǒng)等專業(yè)和業(yè)務(wù)提供可靠、冗余、靈活的傳輸通道。

2系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)該市軌道交通上層傳輸網(wǎng)規(guī)劃，共設(shè)置A、B、C、D共4個區(qū)域控制中心。既有4個中心已分別設(shè)置了10Gb/s的傳輸節(jié)點(diǎn)設(shè)備，本工程上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)對上述4個中心既有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)容升級。根據(jù)業(yè)務(wù)需求共采購6套N7024CF設(shè)備，分別設(shè)置在各區(qū)域控制中心的上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房：A、B各控制2套中心設(shè)置，C、D各控制1套中心設(shè)置。

2.1既有上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

原上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)利用通信主干光纜連接四個區(qū)域控制中心組成光纖自愈環(huán)，該自愈環(huán)由兩個獨(dú)立的反向光纖環(huán)構(gòu)成，如圖1。

圖1 上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)擴(kuò)容前

N42E節(jié)點(diǎn)機(jī)箱

N42E節(jié)點(diǎn)機(jī)箱（圖2）帶有2個電源模塊（冗余）和1個BONA10G-X3-ETX公共邏輯卡。兩個熱插拔光收發(fā)器模塊插在每塊BORA10G-X3M公共邏輯卡上。N42E節(jié)點(diǎn)有八個通用接口插槽，可在任何混合接口的模塊中使用。接口卡插槽與BONA（寬帶光環(huán)適配器即中央控制器）卡之間的通信是利用節(jié)點(diǎn)背板通過星型結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。每個接口卡都有唯一的通道與BONA卡直接相連。

圖2 N42E節(jié)點(diǎn)機(jī)箱

N7024CF節(jié)點(diǎn)機(jī)箱

N7024CF（圖3）采用2U高的機(jī)箱，電源模塊為1+1冗余配置，支持熱插拔，支持AC交流和DC直流電源混合供電。節(jié)點(diǎn)箱外形小巧，支持從前面板操作所有重要部件，如可熱插拔的電源、風(fēng)扇單元和管理端口。另外，可通過顯示屏和LED指示燈提供系統(tǒng)的快速診斷功能。

N7024CF支持與N42E和N415節(jié)點(diǎn)混合組網(wǎng)，N7024CF節(jié)點(diǎn)機(jī)箱帶有2個熱插拔10G光模塊，配置24個以太網(wǎng)接口，可配置為10/100/1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)電接口或1000M以太網(wǎng)光接口。

圖3 N70CF節(jié)點(diǎn)機(jī)箱

2.2既有上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)業(yè)務(wù)帶寬及端口使用情況

既有上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)承載時鐘、公務(wù)電話、門禁、票務(wù)、ISCS等系統(tǒng)業(yè)務(wù)，既有業(yè)務(wù)帶寬使用情況如表1，既有業(yè)務(wù)端口使用情況如表2。

表1既有業(yè)務(wù)帶寬使用情況

表2既有業(yè)務(wù)端口使用情況

2.3擴(kuò)容方案

基于上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，為滿足新增業(yè)務(wù)需要，擴(kuò)容方案在A、B控制中心分別增設(shè)一套N7024CF設(shè)備，與既有上層網(wǎng)傳輸設(shè)備進(jìn)行光纖跳接和業(yè)務(wù)割接從而組成上層傳輸甲網(wǎng)，將剩余的4套N7024CF分別設(shè)置在四個控制中心組成上層傳輸乙網(wǎng)，在C控制中心新設(shè)上層傳輸乙網(wǎng)OMS網(wǎng)管系統(tǒng)并設(shè)置網(wǎng)管操作終端，將甲網(wǎng)OMS網(wǎng)管操作終端由A控制中心網(wǎng)管室遷至C控制中心網(wǎng)管室，形成統(tǒng)一管理的上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的甲、乙網(wǎng)架構(gòu)（圖4）。

圖4擴(kuò)容方案的甲、乙網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

擴(kuò)容后的上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)新增線網(wǎng)指揮中心相關(guān)業(yè)務(wù)。為了避免或者減小系統(tǒng)擴(kuò)容以及新增業(yè)務(wù)調(diào)試過程中對既有正常運(yùn)營業(yè)務(wù)造成的影響，傳輸系統(tǒng)在新設(shè)的乙網(wǎng)為各新增業(yè)務(wù)設(shè)置主用傳輸通道，在承載既有業(yè)務(wù)的甲網(wǎng)為各新增業(yè)務(wù)設(shè)置備用傳輸通道。擴(kuò)容方案的業(yè)務(wù)帶寬使用情況如表3，擴(kuò)容方案的業(yè)務(wù)端口使用情況如表4。

表3擴(kuò)容方案的業(yè)務(wù)帶寬使用情況

表4擴(kuò)容方案的業(yè)務(wù)端口使用情況

3系統(tǒng)工作方式

3.1系統(tǒng)保護(hù)工作方式

本擴(kuò)容方案的上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)利用并行光纖形成的雙環(huán)結(jié)構(gòu)為環(huán)內(nèi)每一節(jié)點(diǎn)的控制計算方法提供了唯一的“熱備份”或自愈能力。在出現(xiàn)故障時，由于光纖傳輸路徑自動重新配置，系統(tǒng)仍然工作。由于輸入光信號或同步丟失而造成的所有故障可由節(jié)點(diǎn)立刻檢測出來。

所有節(jié)點(diǎn)均可在故障（或光纖斷裂、或節(jié)點(diǎn)機(jī)退出服務(wù)等）發(fā)生后決定將信號傳輸?shù)箵Q到另一環(huán)上。此機(jī)制保證所有節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)倒換到另一環(huán)上，或是它們中的兩個同時環(huán)回。每個節(jié)點(diǎn)基于其本身的狀態(tài)和從其它節(jié)點(diǎn)（僅從這些節(jié)點(diǎn)）接收的信息來判斷，以獨(dú)立地進(jìn)行重新配置。

不管是否有網(wǎng)管，或者網(wǎng)管是否在激活狀態(tài)，上述為對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和恢復(fù)的環(huán)重組過程，都不會受到影響。然而，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（OMS）將被告知有故障產(chǎn)生，并在OMS的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D形界面上，由不同的顏色表示故障的點(diǎn)或段（通常以紅色表示故障段或點(diǎn)，以綠色表示正常）。

上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)以光纖為傳輸介質(zhì)，連接四個區(qū)域控制中心的傳輸節(jié)點(diǎn)機(jī)箱組成環(huán)網(wǎng)，各區(qū)域控制中心的節(jié)點(diǎn)機(jī)箱提供南、北光方向形成雙光路保護(hù)自愈保護(hù)環(huán)，保障業(yè)務(wù)的可靠通信。

保護(hù)倒換準(zhǔn)則：

a.信號丟失（LOS）

b.幀丟失（LOF）

c.告警指示信號（AIS）

d.超過門限的誤碼缺陷及信心劣化（SD）

如果工作環(huán)出現(xiàn)故障，上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)將檢測到這個故障，此時系統(tǒng)自動將信號完全倒換到保護(hù)環(huán)上。

如果節(jié)點(diǎn)失效，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換將在鄰近節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個環(huán)回，將業(yè)務(wù)倒換到另外一個環(huán)上。在這種情況下，除了失效節(jié)點(diǎn)外，整個網(wǎng)絡(luò)都能正常工作。傳輸網(wǎng)絡(luò)利用這種方式來避免網(wǎng)絡(luò)中的單一節(jié)點(diǎn)失效。如果多個節(jié)點(diǎn)同時失效，那么傳輸網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換會盡最大努力來最大限度地保護(hù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)自愈功能是利用上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)同心雙環(huán)的結(jié)構(gòu)（圖5）完成的，不需要主動設(shè)定，也無需任何與系統(tǒng)相連的網(wǎng)管系統(tǒng)來建立這種保護(hù)機(jī)制。在這種方式下，重新配置環(huán)所需知道的只是獨(dú)立駐留在網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)的信息。

圖5簡化的同心雙環(huán)設(shè)計

本系統(tǒng)自愈環(huán)保護(hù)倒換恢復(fù)時間小于50ms。

切換保護(hù)的時間是非常短暫的，系統(tǒng)在出現(xiàn)上述列舉的故障后，在50ms內(nèi)即可識別故障并完成切換（注：這時間是指業(yè)務(wù)端口之間的故障判斷和切換，而不是光端口之間的故障判斷和切換）。切換不會影響任何業(yè)務(wù)通訊。對于CCTV圖像、電話通信、以太網(wǎng)等的實時業(yè)務(wù)而言，切換過程將不會中斷正常通訊，都能在50ms內(nèi)實現(xiàn)業(yè)務(wù)倒換，甚至沒有感覺到已經(jīng)產(chǎn)生過一個自愈和恢復(fù)的過程。

在故障發(fā)生和保護(hù)倒換自動動作的情況下，網(wǎng)絡(luò)的新的狀態(tài)將報告給OMS網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，并且新的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)邏輯圖將以圖形化的方式反映在OMS網(wǎng)管上。另外，導(dǎo)致保護(hù)倒換的故障將在OMS中形成一個告警報告。

4本擴(kuò)容方案的優(yōu)點(diǎn)

鑒于既有上層網(wǎng)72芯主干光纜的光纖資源相對充足，利用2芯光纖新建上層傳輸乙網(wǎng)，同時在甲網(wǎng)的A和B節(jié)點(diǎn)各增加一個節(jié)點(diǎn)箱的甲、乙網(wǎng)方案，相比直接在既有上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)中增加節(jié)點(diǎn)箱進(jìn)行擴(kuò)容的方案，本工程甲、乙網(wǎng)的擴(kuò)容方案有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的帶寬容量翻倍。

本擴(kuò)容方案組建了該市軌道交通上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的甲、乙網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，兩個傳輸網(wǎng)絡(luò)各提供10Gbps帶寬，使得上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)獲得20Gbps的總帶寬容量，為后續(xù)線路業(yè)務(wù)接入預(yù)留了充足的帶寬和端口。

2）傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性更高。

本擴(kuò)容方案中的上層傳輸甲、乙網(wǎng)完全獨(dú)立，核心業(yè)務(wù)的主備通道可以分別分配至甲、乙傳輸網(wǎng)絡(luò)互為備份，當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)的傳輸功能完全失效，另一個傳輸網(wǎng)絡(luò)也可以確保核心業(yè)務(wù)的正常通信，加上傳輸系統(tǒng)自身的環(huán)網(wǎng)保護(hù)和自愈特性使整個上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的安全可靠性更高。

3）減小實施過程對既有上層網(wǎng)傳輸業(yè)務(wù)的影響。

本擴(kuò)容方案在實施階段，不需要對既有上層網(wǎng)傳輸業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)整，避免了對既有運(yùn)營業(yè)務(wù)造成的未知風(fēng)險。而且甲網(wǎng)的擴(kuò)容僅需要在A、B控制中心增加設(shè)備，相比在四個區(qū)域中心都進(jìn)行擴(kuò)容和割接，極大的降低了實施的難度，同時也極大的減小了對既有上層網(wǎng)的傳輸業(yè)務(wù)的影響。

4）新增業(yè)務(wù)的各專業(yè)測試更加方便，提高了測試效率避。

本方案將線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)新增業(yè)務(wù)的主備通道分別設(shè)置在甲、乙網(wǎng)絡(luò)，各專業(yè)在測試階段使用傳輸乙網(wǎng)進(jìn)行調(diào)試和測試，不僅避免了對承載既有傳輸業(yè)務(wù)的甲網(wǎng)所造成的影響，而且因為不會對既有業(yè)務(wù)造成影響，減少了各專業(yè)測試請點(diǎn)的流程，極大的提高了各專業(yè)測試的效率，有效的保證了項目的執(zhí)行進(jìn)度。

5結(jié)語

上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)是線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是該市軌道交通的骨干系統(tǒng)，為各專業(yè)業(yè)務(wù)信息提供了透明的傳輸通道，是為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)、圖像等傳輸方式的綜合通信網(wǎng)。本設(shè)計方案，利用新增傳輸乙網(wǎng)的方式從而達(dá)到擴(kuò)容現(xiàn)有上層網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的目的，最大程度減小對既有運(yùn)營業(yè)務(wù)影響的同時，不僅為線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)新增業(yè)務(wù)提供更加可靠的傳輸通道，而且為后續(xù)整個線網(wǎng)軌道交通規(guī)劃的新增業(yè)務(wù)提供充足的網(wǎng)絡(luò)帶寬。