摘要：隨著城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路的增多，需要傳輸網(wǎng)絡(luò)提供足夠容量的帶寬，并能為未來新增業(yè)務(wù)及線路增長(zhǎng)預(yù)留出足夠的可擴(kuò)容空間。該文以A市軌道交通線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的建設(shè)為例，對(duì)線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，比選了三種傳輸技術(shù)制式，提出了線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的構(gòu)建方案，并對(duì)軌道交通傳輸系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：分組增強(qiáng)型OTN；軌道交通；線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)；構(gòu)建

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.12.010

中圖分類號(hào)：TN 915.85" " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2024）12-00-03

Construction and Reflection on Rail Transit Network Transmission System Based on Packet Enhanced OTN

WU Weihao

（Fuzhou Metro Group Co.， Ltd.， Fuzhou 350000， China）

Abstract： With the increase of urban rail transit operating lines， it is necessary for the transmission network to provide sufficient bandwidth capacity and reserve enough expandable space for future new business and line growth. This article takes the construction of the A city rail transit network transmission system as an example， analyzes and studies the network transmission system， compares three transmission technology standards， proposes a construction plan for the network transmission system， and discusses the construction of the rail transit transmission system.

Keywords： packet enhanced OTN; rail transit; network transmissionsystem; construction

1" "線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的建設(shè)背景

隨著線路的增加，線網(wǎng)也日益擴(kuò)大，A市地鐵公司面臨著線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)一指揮、線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)信息統(tǒng)一發(fā)布、線網(wǎng)維修綜合調(diào)度、線網(wǎng)應(yīng)急處置困難等一系列急待解決的問題。為了解決好這一系列的問題，保障政府、地鐵公司和其他應(yīng)急部門能快速、及時(shí)、準(zhǔn)確地收集到相關(guān)信息，以便做好A市地鐵事故災(zāi)難及緊急事件的防范與處置工作，除了建設(shè)控制中心進(jìn)行管理，還應(yīng)設(shè)立線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱NOCCS）進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度及處置，在NOCCS各子系統(tǒng)中，最為重要的就是構(gòu)建線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，其承載著軌道交通線網(wǎng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)，線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的安全、可靠與否直接關(guān)系著線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心的穩(wěn)定性及可用性。

A市軌道交通已運(yùn)營(yíng)的線路為1號(hào)線、2號(hào)線、4號(hào)線、5號(hào)線、6號(hào)線，在建線路為濱海快線、2號(hào)線延長(zhǎng)線、6號(hào)線延長(zhǎng)段，共設(shè)置3座控制中心負(fù)責(zé)管轄區(qū)域范圍內(nèi)各軌道交通線路的調(diào)度、監(jiān)控和管理。已建線路傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)模式如表1所示（根據(jù)建設(shè)時(shí)序排列）。

2" "線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的構(gòu)建

根據(jù)《城市軌道交通線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（T/CAMET 11006—2020），線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)應(yīng)滿足線網(wǎng)、線路業(yè)務(wù)應(yīng)用和信息共享的數(shù)據(jù)傳輸需求[1]。A市軌道交通通過構(gòu)建線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)可將3座控制中心彼此連通，為線網(wǎng)、線路業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通提供便利的基礎(chǔ)條件。

2.1 線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的建設(shè)原則

（1）安全性及可靠性。在A市軌道交通線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的建設(shè)中，應(yīng)采用基于光纖的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，以便迅速、準(zhǔn)確地傳送軌道交通線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理所需要的各種信息；該系統(tǒng)應(yīng)采用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、便于維護(hù)的光纖數(shù)字傳輸設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，構(gòu)成可承載語音、數(shù)據(jù)及圖像的多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)，并具有業(yè)務(wù)保護(hù)功能。

（2）大容量、高效率。面對(duì)軌道交通各類業(yè)務(wù)及其傳輸容量的需求，線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)應(yīng)具備大容量、大帶寬，且能提供標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的業(yè)務(wù)接口，充分利用帶寬資源，提高傳送效率。

（3）易維護(hù)、可升級(jí)。線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)具有自診斷功能，可進(jìn)行故障管理、性能監(jiān)視、系統(tǒng)管理、配置管理，能夠提供集中網(wǎng)絡(luò)管理功能，系統(tǒng)關(guān)鍵部件1+1或1︰N保護(hù)，模塊可熱插拔，便于設(shè)備維護(hù)，具有可擴(kuò)展性，并能平滑升級(jí)。

2.2 線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的選型分析研究

（1）增強(qiáng)型MSTP技術(shù)。增強(qiáng)型MSTP技術(shù)是在傳統(tǒng)SDH技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過融合MPLS-TP技術(shù)和波分技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分組業(yè)務(wù)和TDM業(yè)務(wù)的統(tǒng)一調(diào)度和處理。增強(qiáng)型MSTP設(shè)備基于“統(tǒng)一交換”架構(gòu)，采用分組傳送技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟管道，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高效統(tǒng)計(jì)復(fù)用，有效降低傳送成本，同時(shí)其繼承TDM硬管道優(yōu)勢(shì)，從而有效確保重要生產(chǎn)業(yè)務(wù)的高可靠、低時(shí)延的傳送。在保護(hù)和恢復(fù)方面，其具備FEC糾錯(cuò)功能，能夠?qū)φ`碼進(jìn)行糾正，這種設(shè)計(jì)既能保證生產(chǎn)業(yè)務(wù)的高可靠、高安全傳輸，又能實(shí)現(xiàn)各信息化業(yè)務(wù)的高效傳送。

（2）SPN技術(shù)。切片分組網(wǎng)（SPN）是中國(guó)移動(dòng)基于對(duì)5G傳輸承載網(wǎng)絡(luò)需求分析提出的創(chuàng)新技術(shù)體系，是PTN技術(shù)的進(jìn)一步演進(jìn)，通過引入靈活以太網(wǎng)技術(shù)（FlexE）增強(qiáng)了以太網(wǎng)鏈路應(yīng)用的靈活性，并在此基礎(chǔ)上引入切片通道層，提供端到端的硬管道技術(shù)。在分組轉(zhuǎn)發(fā)層面，SPN技術(shù)引入分布式控制面以及集中控制器，支持SR隧道，增加了分組業(yè)務(wù)調(diào)度的靈活性[2]。

（3）分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)。在繼承傳統(tǒng)OTN分層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)融合了MSTP技術(shù)和PTN技術(shù)，引入了分組傳送層及SDH傳送層，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)MSTP業(yè)務(wù)、分組業(yè)務(wù)、OTN業(yè)務(wù)的支持，滿足了軌道交通E1業(yè)務(wù)及分組業(yè)務(wù)的接入需求。分組增強(qiáng)型OTN不僅具備傳統(tǒng)OTN剛性管道、低時(shí)延、大容量的優(yōu)點(diǎn)，還具有層間適配、分組處理、分組交換、VC交叉等功能，在保護(hù)和恢復(fù)方面，其能提供基于以太網(wǎng)、MPLS-TP的分組業(yè)務(wù)保護(hù)功能和基于VC4、ODUk、OCh的通道層保護(hù)功能以及層間保護(hù)協(xié)調(diào)能力[3]。

（4）方案比選。以上三種傳輸技術(shù)在軌道交通行業(yè)應(yīng)用的綜合分析如表2所示。

從上述方案比選可以看出：

（1）增強(qiáng)型MSTP技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)、接口、對(duì)各種業(yè)務(wù)支持方面能滿足地鐵需求，其大帶寬、高可靠、高安全性、易運(yùn)維等特點(diǎn)，在軌道交通線路傳輸網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要作用，各地均有成熟的案例，但是其主流設(shè)備帶寬為40 Gbps，擴(kuò)展、升級(jí)能力較弱，已逐步退出軌道交通市場(chǎng)。

（2）SPN、分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足地鐵需求，對(duì)地鐵所需的TDM業(yè)務(wù)及分組業(yè)務(wù)能夠很好地支持，但分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)在后期擴(kuò)容方面優(yōu)勢(shì)更大，因此A市軌道交通線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)采用分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)更為合適。

2.3 線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的業(yè)務(wù)承載思路

根據(jù)A市軌道交通傳輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃思路，A市軌道交通按照線網(wǎng)傳輸層和線路傳輸層兩層架構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)，其中線網(wǎng)傳輸層將3座控制中心彼此連通，主要承載三類業(yè)務(wù)：一是軌道交通線路的互通業(yè)務(wù)，如時(shí)鐘系統(tǒng)、專用無線系統(tǒng)、公務(wù)電話系統(tǒng)跨線互通業(yè)務(wù)；二是控制中心間的互通業(yè)務(wù)，如廣播系統(tǒng)、清分系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)互通業(yè)務(wù)；三是線網(wǎng)集中應(yīng)用架構(gòu)類的業(yè)務(wù)。

2.4 線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)需求

分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)組網(wǎng)非常靈活，可以支持MESH組網(wǎng)、鏈形組網(wǎng)、環(huán)形組網(wǎng)。MESH組網(wǎng)具有高可靠性、靈活性、可擴(kuò)展性和高效性等優(yōu)點(diǎn)，但是MESH組網(wǎng)需要使用較多的光纖資源，同時(shí)需要配置波道自動(dòng)切換裝置，系統(tǒng)較為復(fù)雜，不利于后期的維護(hù)管理[4]。而鏈形組網(wǎng)在節(jié)約資源和成本方面較有優(yōu)勢(shì)，但安全性及可靠性相對(duì)較低，不適合在軌道交通線網(wǎng)傳輸層使用。綜上，A市線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)按照環(huán)形組網(wǎng)建設(shè)更為合適，線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1中，在A1、A2、A3三個(gè)控制中心節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置一臺(tái)分組增強(qiáng)型OTN傳輸設(shè)備，該設(shè)備利用已建軌道交通線路隧道兩側(cè)敷設(shè)的連通三個(gè)控制中心的光纖組成線網(wǎng)骨干傳輸網(wǎng)，提供可靠的、冗余的、可重構(gòu)的、靈活的信息傳輸及交換信道，同時(shí)為線網(wǎng)通信、安全生產(chǎn)網(wǎng)、外部服務(wù)網(wǎng)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)提供容災(zāi)備份通道。線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的光纖環(huán)路支持線性保護(hù)和環(huán)網(wǎng)保護(hù)，其中線性保護(hù)包括基于ODUk的SNC保護(hù)和基于OCh的1+1保護(hù)；環(huán)網(wǎng)保護(hù)包括ODUk環(huán)網(wǎng)保護(hù)和光波長(zhǎng)共享保護(hù)。

根據(jù)A市既有線路情況及近期建設(shè)規(guī)劃估算，A市軌道交通近期需要線網(wǎng)傳輸層承載的業(yè)務(wù)端口需求數(shù)量如表3所示。

結(jié)合業(yè)務(wù)需求情況，同時(shí)綜合考慮帶寬利用率、波道的利用率及后期系統(tǒng)擴(kuò)展能力，A市軌道交通線網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的傳輸速率按每波100 Gbps進(jìn)行配置，本期按照2波配置光層設(shè)備，節(jié)點(diǎn)交叉容量不低于900 Gbps，同時(shí)各節(jié)點(diǎn)設(shè)備的GE、10 GE端口按照不小于30%進(jìn)行預(yù)留，槽位按照不小于30%進(jìn)行預(yù)留，以便滿足近期業(yè)務(wù)的突發(fā)需求[4]。

3" "幾點(diǎn)思考

A市軌道交通通信系統(tǒng)在建設(shè)過程中，筆者也在積極思考如何利用數(shù)智賦能新質(zhì)生產(chǎn)力，助力新型軌交系統(tǒng)的建設(shè)，更好地為乘客服務(wù)。

（1）SPN技術(shù)在運(yùn)營(yíng)商5G承載網(wǎng)的建設(shè)中已大量應(yīng)用，但在軌道交通領(lǐng)域的落地案例較少。SPN技術(shù)可通過FlexE，實(shí)現(xiàn)多個(gè)時(shí)隙級(jí)聯(lián)，提供N×5 Gbps的帶寬；可通過小顆粒技術(shù)（FGU）將硬切片的顆粒度從5 Gbps細(xì)化為10 Mbps。軌道交通線路傳輸層主要承載的業(yè)務(wù)為10 Mbps～10 Gbps，SPN技術(shù)具有的靈活帶寬、高隔離性、高安全性等技術(shù)特性與軌道交通線路傳輸系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)需求較為匹配，在新線傳輸系統(tǒng)建設(shè)時(shí)可選用SPN技術(shù)作為推薦方案。

（2）各大運(yùn)營(yíng)商是通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的先行者和引導(dǎo)者，在軌道交通傳輸系統(tǒng)的建設(shè)過程中，可借鑒其豐富的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，整體規(guī)劃軌道交通傳輸網(wǎng)絡(luò)，除了按照線路建設(shè)傳輸系統(tǒng)，還應(yīng)從中、遠(yuǎn)期，從線網(wǎng)層探索研究合適的傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)形式，并通過“回頭看”“建設(shè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)”等形式檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與實(shí)際建設(shè)間存在的差異，建設(shè)穩(wěn)定可靠、高效實(shí)用的軌道交通傳輸網(wǎng)絡(luò)。

4" "結(jié)束語

分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)能夠滿足軌道交通各種業(yè)務(wù)承載需要，同時(shí)能夠適應(yīng)智慧地鐵的各種應(yīng)用需求，為后續(xù)地鐵線網(wǎng)傳輸發(fā)揮更大作用提供了承載前提。A市軌道交通大容量線網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，為軌道交通系統(tǒng)安全運(yùn)行、綠色發(fā)展和效率提升等方面打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，必將引領(lǐng)智慧地鐵啟航。

參考文獻(xiàn)

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