林建權(quán)

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，陜西 西安 710000）

隨著我國城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進，大型城市的人口數(shù)量增加迅速，這樣的情況對交通系統(tǒng)提出了新的要求。廣大群眾的收入水平提高后，私家汽車的保有量也大幅度增加，這對大型城市的交通系統(tǒng)造成了非常沉重的壓力，因此需要一類新型的交通運輸工具來幫助舒緩交通的壓力。地鐵交通系統(tǒng)是一類安全、快捷并且時效性理想的公共交通出行方式，極大地滿足了廣大人民群眾的出行需求[1]。不過地鐵交通系統(tǒng)的建設(shè)過程是非常復(fù)雜的，某些層面還沒能做到盡善盡美，這就要求有關(guān)領(lǐng)域的科研工作者做進一步的研究和探索。

1 地鐵通信信號傳輸系統(tǒng)現(xiàn)階段發(fā)展情況簡述

針對國內(nèi)現(xiàn)階段地鐵交通系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r來講，地鐵網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸系統(tǒng)本身即為一個體量非常巨大的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)以光纖形式的數(shù)字傳輸設(shè)施為主要基礎(chǔ)設(shè)備，不過隨著大型城市建設(shè)工程的持續(xù)推進，現(xiàn)階段的地鐵交通網(wǎng)絡(luò)中的信號傳輸系統(tǒng)顯然已無法滿足廣大居民的實際出行需求，如某些線纜還在應(yīng)用常規(guī)的人工發(fā)出相應(yīng)的信號，再經(jīng)過控制中心與無線信號綜合在一起傳輸給通信基站的傳統(tǒng)作業(yè)模式，傳輸過程中還需要借助線纜來進行層層信息的傳達流程，最終才可以獲得一個總體的信號信息的反饋動作，這樣的操作執(zhí)行模式不但消耗的時間長，并且還有比較多的問題，為此需要本領(lǐng)域的科研人員繼續(xù)深入探索和研究，大力引入領(lǐng)先的科技，提高信號信息的傳輸效率。

2 地鐵通信信號傳輸中OTN系統(tǒng)的主要特征

光傳送網(wǎng)（英文全稱為optical transport network）簡稱OTN，網(wǎng)絡(luò)的一種類型。OTN系統(tǒng)指的是一類專門針對專用網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的信號信息傳送解決方案，通常適用在類別相對齊全、數(shù)據(jù)信息的吞吐量相對比較少的地鐵線路中。此類信息傳輸方式可以滿足廣大乘客對各類業(yè)務(wù)的需求，不過也有其局限性，也就是無法和廣域的因特網(wǎng)建立一個穩(wěn)定良好的鏈接。根據(jù)此類狀況，一些公司開發(fā)了一類新型的廣域因特網(wǎng)的終端接口，這樣就可以保證廣大乘客的實際需要獲得滿足。OTN系統(tǒng)近年來也在持續(xù)地創(chuàng)新和升級，比如開發(fā)了一類復(fù)合使用的模式，可以把常規(guī)的通信數(shù)據(jù)信號提升為光信號，這種情況下就能夠使信號獲得更快速的反應(yīng)速度以及更加穩(wěn)定的工作表現(xiàn)，工作的過程也會變得更為便捷，不過，此類光信號對于收發(fā)裝置的參數(shù)規(guī)格的要求比較高。并且OTN系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接部位是采用光纖線纜來進行連接固定的，光纖線纜間的回路構(gòu)成一個屬于循環(huán)狀態(tài)的環(huán)路電路系統(tǒng)，將使得所有的光纖線纜的節(jié)點都被包括在其當(dāng)中，且電路的方向是相反狀態(tài)，方向相反的這兩個回路是應(yīng)用的互補的操作模式，如果當(dāng)中有一個回路發(fā)生故障，此時另外一個回路便能夠立刻進行補位操作，使得整個系統(tǒng)機型保持平穩(wěn)運行，保證出現(xiàn)故障的環(huán)路能夠在較短時間內(nèi)自動恢復(fù)正常。不過這類方案的體系中是需要將全部的節(jié)點疊加在一起以實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)的統(tǒng)一和完善，這就使整個系統(tǒng)的制造成本發(fā)生顯著的增加。地鐵通信傳輸系統(tǒng)OTN如圖1所示。

圖1 地鐵通信傳輸系統(tǒng)OTN

3 地鐵通信信號傳輸中MSTP系統(tǒng)的主要特征

多業(yè)務(wù)傳輸平臺（英文全稱為Multi-Service Transport Platform，MSTP），其技術(shù)是基于SDH平臺，可以實現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)同時接入、同時處理以及傳送的功能，提供相對統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理的一種多業(yè)務(wù)類型的信號傳輸平臺。MSTP模式的地鐵信號通信系統(tǒng)指的是將全部通信網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點均集中到同一個平臺之上，將全部的信號網(wǎng)絡(luò)也都集中到一起，從而實現(xiàn)所有信號信息的光纖傳輸效果。該系統(tǒng)具有靈活性比較高的顯著優(yōu)勢，幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)和全部接口類型的傳輸速率相配合，從而達成對于其他類型終端接口連接操作功能的有效支持[2]。同時，該系統(tǒng)能夠?qū)θ康腣C模塊無縫全交叉形式連接提供支持。MSTP系統(tǒng)不僅可針對常規(guī)的信號傳輸業(yè)務(wù)提供實時網(wǎng)絡(luò)接通服務(wù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)針對相關(guān)業(yè)務(wù)的服務(wù)升級起到促進效果，具備比較強的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)功能，可以為各類信號的數(shù)據(jù)交換提供適合的數(shù)據(jù)接口，從而使得數(shù)據(jù)信號和電路系統(tǒng)的傳輸能夠在同一個操作平臺上進行。MSTP系統(tǒng)的所有模塊都為10/100/1 000 M/S的光纖線纜提供至少6個以太網(wǎng)的端口，并且還能夠為E1模塊提供RJ84類型接口，相關(guān)端口的密集度比較高。MSTP系統(tǒng)能夠妥善地應(yīng)對因特網(wǎng)互通和設(shè)備進行疊加操作的相關(guān)問題，這在最大程度上降低了網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)量，簡化了互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的管理和通信網(wǎng)絡(luò)的各類操作，所以該系統(tǒng)具備了較強的擴充能力和兼容能力。該系統(tǒng)能夠?qū)⑾鄬喕木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架有機組合起來，為環(huán)路之間和地鐵各個站點之間建立起性能強大的鏈接，并且使用領(lǐng)先的技術(shù)實施信號數(shù)據(jù)的疏導(dǎo)，將等級比較高的信號傳輸業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化成等級比較低的層級來實施效率比較高的傳輸操作，從而最大程度地提升了光纖線纜寬帶系統(tǒng)的實際工作效率；采用無障礙形式的循環(huán)模式鏈接能夠有效消除現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)使用過程中可能發(fā)生的問題，為緩解控制中心信號業(yè)務(wù)發(fā)生堵塞的難題提供了一個有效的解決方案?？傊?，MSTP系統(tǒng)屬于一類容量比較高、密度較大、拓展性能較強、兼容性較好、完整連接并且能夠?qū)崿F(xiàn)全方位服務(wù)的多功能信號數(shù)據(jù)傳輸平臺系統(tǒng)，這和城市地鐵交通系統(tǒng)的發(fā)展需求非常吻合。同時，還能提供優(yōu)良的信號傳輸服務(wù)，為相關(guān)信號傳輸系統(tǒng)的置換帶來充足的時間。地鐵通信系統(tǒng)MSTP如圖2所示。

圖2 地鐵通信系統(tǒng)MSTP

4 增強型MSTP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)研究

增強型MSTP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于MSTP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的體系發(fā)展起來，在繼承相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)承載能力的基礎(chǔ)之上，把分組的核心科技MPLS-TP用光纖線纜的波長復(fù)合使用等科技有機結(jié)合成一體，此類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用在多業(yè)務(wù)以及多技術(shù)種類相互結(jié)合的實際場景之中。增強型的MSTP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在一臺設(shè)備上實現(xiàn)TDM業(yè)務(wù)、分組類型的業(yè)務(wù)以及PCM類型的業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一交換操作，規(guī)避了分別進行組網(wǎng)操作造成的通信設(shè)備以及光纖線纜的成本浪費，達成業(yè)務(wù)執(zhí)行過程的安全性和信號傳輸執(zhí)行效率的有機結(jié)合。MPLS-TP系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 MPLS-TP系統(tǒng)

5 地鐵通信信號傳輸系統(tǒng)中OTN和MSTP系統(tǒng)的對比研究

經(jīng)過對上述兩類地鐵交通系統(tǒng)中信號傳輸網(wǎng)絡(luò)的特征研究可知，國內(nèi)地鐵交通系統(tǒng)的信號通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展還不完善和成熟，信號傳輸模式也沒能確定一個最佳路徑[3]。OTN網(wǎng)絡(luò)的綜合成本比較高，且僅適用在專屬的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺，局限性較強，無法和其他類型的設(shè)施實施有效連接和數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，接口的開放性不佳，造成實際工程進行時投資方將受制于人；MSTP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的靈活性比較好，信號的傳輸反應(yīng)速度也比較高，該系統(tǒng)以SDH技術(shù)作為底層基礎(chǔ)框架，為網(wǎng)絡(luò)信息和傳輸服務(wù)的過程提供了復(fù)合使用的相關(guān)技術(shù)，對于PDH模式的網(wǎng)絡(luò)框架體系可以做到完美的兼容，為信號數(shù)據(jù)信息進行了具有針對性的分配操作，流量控制方面也可以實現(xiàn)理想的約束效果。不僅提升了寬帶網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用效率，簡化了網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜操作環(huán)節(jié)，也使地鐵交通系統(tǒng)的信號網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)業(yè)務(wù)達到一體化和全面化，大幅度降低了地鐵運營企業(yè)的經(jīng)營和日常維護成本，并且可以提供這一設(shè)備的生產(chǎn)廠家數(shù)量比較多，屬于是一類全新的、適合地鐵交通系統(tǒng)的通信應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)模式。

6 地鐵通信信號傳輸網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展趨勢

當(dāng)前高清畫質(zhì)的圖像技術(shù)和智能化分析手段已經(jīng)廣泛地在地鐵交通系統(tǒng)上獲得使用，這樣的使用環(huán)境對于地鐵交通系統(tǒng)的通信信號數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的帶寬提出了更為苛刻的要求?，F(xiàn)階段，建設(shè)10G、20G、40G乃至更高數(shù)值信號傳送帶寬的主干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是地鐵行業(yè)建設(shè)工程的共識。針對地鐵交通系統(tǒng)信號傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用，OTN網(wǎng)絡(luò)以及MSTP網(wǎng)絡(luò)在功能性與技術(shù)性層面均比較適合用于地鐵交通系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。不過OTN作為進口設(shè)備，成本比較高；MSTP網(wǎng)絡(luò)制式種類的供應(yīng)商比較多、具有國產(chǎn)化的優(yōu)勢，并且系統(tǒng)的總體造價比較低；增強型MSTP網(wǎng)絡(luò)在環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的保護、環(huán)網(wǎng)帶寬的綜合利用效率、以太網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)以及有效抑制廣播風(fēng)暴現(xiàn)象等層面具有一定的優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，針對國內(nèi)大型城市軌道交通的綜合業(yè)務(wù)特征，采用增強型MSTP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的專用信號傳輸網(wǎng)絡(luò)，對于現(xiàn)階段及未來一段時間都將會是地鐵交通系統(tǒng)信號傳輸網(wǎng)絡(luò)研究工作的趨勢和熱點。地鐵如圖4所示。

圖4 地鐵

7 結(jié)束語

綜上所述，我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和進步，城市化進程加快，地鐵通信信號系統(tǒng)的發(fā)展明顯。地鐵交通系統(tǒng)的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)是地鐵運營的重點內(nèi)容，在地鐵列車的運行和執(zhí)行效率上發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。應(yīng)用合理的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠確保地鐵系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證整個交通運輸體系的安全，這對加速交通運輸領(lǐng)域的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。