轨道交通通信传输系统技术发展及设备选择

1、轨道交统统信传输系统技术开展及设备选择摘要:分析国内多个城市多条地铁通信传输系统技术应用及选用设备的现状，综合比拟现有的各种传输技术的优劣，并为将来轨道交统统信新线建立传输制式的选择提出建议。关键词:轨道交通;通信;传输系统;制式选择;技术比拟传输系统是一个基于光纤的宽带综合业务数字传输网络，可以为其他通信子系统和列车自动监控(ats)、综合监控(iss)、自动售检票(af)、旅客信息(pis)、防灾报警(fas)、sana等专业提供高可靠性的、冗余的、使用灵敏的多种宽、窄带传输通道(包括透明通道)，构成传送语音、数据和图像等各种信息的综合业务传输网，是保证地铁运行所必须的信息传送媒体。通过对

2、现有传输技术进展比拟，对技术开展进展展望，对既有业务需求进展总结，寻找合适轨道交通传输系统的建立方式。1轨道交统统信传输系统组网现状从1965年北京地铁一期工程开工，到目前全国多个城市多条线的同步建立，已开通城市轨道交通的有北京、上海、天津、广州、长春、大连等城市，除北京地铁一号线和环线外，其余都是九十年代后修建的。众多地铁线路，传输制式不尽一样，各有优缺点，表1列举一些地铁工程的传输系统现状。采用tn传输制式一般组成一个自愈环，采用sdh传输制式组成单个或多个自愈环，采用at传输制式组成单环或多个环，采用stp传输制式组成单个或多个自愈环。一般sdh、stp组网方式，环网节点最多14个。轨道

3、交通传输网选择的保护方式均为自愈环保护方式。2传输技术比拟2.1业务承载才能承载才能包括能否保证业务传输质量要求，能否提供相应业务接口等方面。2.1.1tntn是专为轨道交通开发的一种传输技术，具有独特的帧构造，可区分不同等级速率，并能在同一网络中综合不同的网络传输协议，对实时性业务及非实时性业务都能提供相应承载，实现了从窄带到宽带的综合业务传输。tn传输设备可以直接提供工业标准的通信协议接口，如话音(具有2线/4线、模拟/数字、带信令/无信令)、el、rs-232/422/423/485、高质量音频(15khz带宽)、10/100b/5ethernet、4/16b/5tkenring、标准复

4、合视频(-jpeg压缩算法)等接口，而不需借助接人设备。tn设备简单、组网灵敏、集中维护方便，国内外地铁工程中应用广泛。其缺乏是设备独家消费，售后效劳对原设备厂商依赖大，兼容性差，与非tn网络连接才能较弱。2.1.2atat虽然可以承载实时性业务中的td业务，但每一个节点的延时都要大于sdh传输制式，特别是故障时系统切换时间较sdh传输制式长(有时甚至以秒计)，所以at技术一般不用于td业务的承载。另外，at没有低速率接口，需增加接人设备，设备价格高且协议复杂。对于视频业务，由于其具有很高的突发度，而at恰恰可以很好地支持具有突发性的可变比特率业务，并且其固有的设计已经充分考虑了业务qs问题，

5、因此可以实现承载。对于非实时性业务的传输，存在带宽利用率较低的问题，at没有音频等低速接口，需设接入设备。2.1.3ipip技术对数据业务的承载有一定的优势，对于传统td业务，ip技术可以承载，但传送时间和业务恢复时间要比sdh长，不是最好的承载技术。对于接口来说，ip没有音频等低速接口，高端设备一般不提供zb/s接口，需增加辅助设备。2.1.4sdh及基于sdh的多业务传送平台(stp)sdh是最合适实时性业务中td业务的承载技术，但无法解决实时性业务中视频信号和实时性业务及非实时性业务中以太网的传输问题。sdh接口种类单一，仅具有pdh系列标准接口(e1/e3/st一le)。传输窄带业务(

6、话音、数据、宽带音频)时，需增加接人设备(pd/l设备);无直接的视频和lan接口，需外部增加视频de和ethernet路由器;对ethernet业务，一般只提供zb/s的传输带宽，存在性能瓶颈;对地铁/轻轨中的播送音频业务，仅提供3khz的传输带宽，难以满足高保真的播送效果;一般只提供点对点的通信信道，难以满足地铁/轻轨环境下大量共线式通信信道的要求。同时sdh只能向用户提供固定速率的信道，不能动态分配带宽，不能进展统计复用，对总线型宽带数据业务及图像业务的支持困难。stp克制了sdh设备在地铁/轻轨应用中的一些缺乏，随着技术不断的开展成熟，越来越合适轨道交通业务的承载，但仍需增加接人设备。

7、2.1.5rpr对于实时性td业务，rpr技术虽然定义了协议，但需在实际中得到进一步验证。对于数据业务，rpr具备绝对的优势，可根据用户需求分配带宽，支持空间复用技术和统计复用技术，在网络正常运营的情况下，可使带宽利用率相对sdh网络进步3一4倍。rpr还可对数据业务进展优化，有效支持ip的突发特性。对于有实时性要求的数据业务，rpr可以提供不同等级的效劳和基于不同等级业务的环保护功能来保障数据业务的实时性，在保障实时性方面和故障倒换时间(16s-50s)上可与sdh技术媲美，而在带宽利用率上比sdh传输数据业务大大进步。特别是它对视频业务的承载，目前数据视频监控市场的主流设备提供商，都将其系

8、统构建在基于ip的pegz编码和压缩技术，以及基于ip的视频数据存储、检索和访问控制技术上，这些系统所采用的摄像头根本上都可以直接提供pegz编码及以太网数据端口，因此，由rpr技术来承载视频监控系统，用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂的映射过程，并对用户分组进展严格的效劳质量等级分类。提供严格的延时和抖动保障机制，视频图像明晰、画面流畅，完全到达高速铁路/公路监控图像的要求。业务接口同sdh、stp、at、ip一样，必须借助于接人设备来提供低速数据接口。2.1.6承载才能对于实时性业务中的td业务，sdh、tn能提供非常好的解决方案。对于实时性业务中的数据业务，tn、rpr、at承载才

9、能都比拟强。对于非实时性业务，tn、ip、rpr都比拟合适。对于业务接口才能，tn才能最正确，可以直接提供丰富的通信协议接口，不需借助接人设备，其他技术均需借助辅助设备。2.2带宽利用率tn:开销2%，带宽利用率较高。at:开销约为12.8%，带宽利用率低。ip:开销与所传数据包大小亲密相关，不是很固定，带宽利用率比拟高。sdh:开销占3.7%，但由于其需预留保护带宽，带宽利用率较低。rpr:开销占3.7%，同时采用统计空间复用技术，使带宽利用率大大进步。2.3环网保护才能、可靠性tn:采用双环设计网络，具有自愈保护功能，并且保护倒换时间小于50s。at:主要进展v保护。ip:可以做路由保护，

10、保护时间与网络构造及协议选择有关，一般以秒计。sdh及stp:网络具有强大的保护恢复才能，并且保护倒换时间小于50s。rpr:网络具有强大的保护恢复才能，并且保护倒换时间小于50s。2.4成熟度及开展前景tn:在轨道交通领域已得到较多运用，做为西门子的专利技术比拟成熟，在专网需求方面可以予以专属研发和更新，开展速度较快。at:技术、设备复杂，随着ip技术的开展，ip质量保证问题的解决，对at技术应用带来较大冲击，其开展前景不好。ip:技术相对成熟，是目前通信业研究热点，有极好的开展前景。sdh及stp:sdh技术很成熟，有着广泛的应用根底;stp是在sdh根底上开展起来的，目前还在不断完善，功

11、能越来越强。rpr:目前还未得到较大规模的应用，需在理论中进展验证，但其技术先进，开展前景好。2.5价格tn设备价格相对较高，随着市场竞争在逐渐下降;at技术复杂，消费厂家不多，设备价格偏高;ip、sdh消费厂家众多，应用广泛，价格较低;基于二层交换的stp消费厂家多，技术成熟，价格较低;内嵌rpr的stp由于是新技术，价格较高，但应用前景较好;价格可能在将来会有所下降。3小结tn就技术角度比拟合适轨道交通传输网，虽然互联互通才能相对较弱，但在业务接口层面互联的前提下可以满足互联需求，随着市场竞争价格也趋于合理，可以作为轨道交通传输网组网的一种选择。ip技术在业务质量保证方面对轨道交通数据业务

12、的承载越来越适宜，但对td业务的支持仍是弱项，因此应与其他技术结合组网。rpr技术的开展与标准化，对数据业务的承载提供了越来越完善的平台，但对td业务的支持效果不理想，网络管理缺少sdh的端到端性能监视和配置手段。与ip相似，可专门解决数据业务，合适与其他技术结合组网。stp对各种数据业务，尤其是带宽需求大、传送质量要求高的视频业务，能提供较佳的解决方案。近年来stp技术在轨道交通中得以广泛应用，成为主流解决方案之一。综上所述，传输网技术选择不应该是单一的，只要符合轨道交通传输技术开展方向都在可选择范围内，这样有利于降低本钱。轨道交通传输网制式上的选择可以是一个制式独立组网，也可以是多种制式混和组网，应根据详细线路、详细情况及当时的技术开展来确定。一个制式单独组网可以选择tn，也可以选择stp。目前stp技术对数据业务解决还存在一定局限性，可以采用stp与rpr或ip混合组网，由stp承载语音业务及低速数据业务，rpr或ip来承载视频和数据业务。无论选择什么制式组网，所选择的设备均应是在该制式下相对成熟的、可靠的、先进的，冗余配置，