隨著城市軌道交通(以下簡為“城軌”)的發展,傳輸技術在城軌領域得到了廣泛的應用。其采用的技術體制各異,如何有效地利用傳輸技術體制,使其能有效地與城軌的業務特點相結合,已成為城軌通信技術的關鍵點。

　　目前城軌傳輸系統承載的業務主要有:程控中繼、無線中繼、調度中繼、電力監控視頻系統、電視監控、廣播系統、時鐘系統、計算機網絡、列車自動監控系統、自動售檢票系統、門禁系統等。

　　近幾年來,新業務的出現對傳輸帶寬提出了更高的要求,如數字化視頻信號、乘客信息顯示系統(PIDS)等。這些業務的特點是數據量大,尤其是PIDS,存在突發性的數據,通常需要在一定的時間內完成大量的數據傳輸。

　　從以上這些業務可以看出,TDM(時分復用)業務以及以太網業務已成為城軌交通傳輸承載的主要業務,而且兩者都占較大的比重。其中,TDM業務一直沿襲了傳統的業務,主要是2M中繼業務;但以太網業務增長迅猛,對傳輸系統的帶寬要求越來越高。因而從現在城軌業務來看,如何合理地選擇傳輸技術,充分發揮各傳輸技術的優勢,就顯得非常重要。

　　根據城軌業務的特點,適合城軌各種業務傳輸的技術主要有:基于SDH(同步數字傳輸序列)的多業務傳輸平臺(MSTP)、開放式傳輸網絡(OTN)系統、異步傳輸模式(ATM)以及RPR(彈性分組環)技術。

　　1 基于SDH的多業務傳輸平臺MSTP

　　MSTP技術源于SDH,經過近幾年的不斷發展,已經囊括PDH(準同步數字傳輸)、SDH、POS(基于SDH的數據包)、以太網、ATM、RPR、SHDSL(對稱高速數據用戶線)、DDN(數字數據網)等技術于一體。現在的MSTP已經發展到第三代產品,能為以太網業務提供QoS(業務服務質量),能夠提供多點到多點的連接、用戶隔離和帶寬共享等功能。

　　MSTP主要是通過通用成幀過程(GFP:GeneralFrameProcess)協議、VC虛級聯技術以及LACS(鏈路容量調整機制)對以太網業務實現高效率的傳輸。

　　盡管MSTP能提供各種以太網接口以及L2(2層交換)功能,但其本質上仍是基于TDM的技術,不能動態分配信道帶寬,不太適合具有“突發業務”特點的數據業務。因此,MSTP今后的主要用途仍然是提供TDM電路。其提供數據接口的功能應該說只是一種過渡措施,數據業務的解決方案應依賴基于分組交換的技術。因此,MSTP技術的市場定位應該是以TDM業務為主、以數據業務為輔。

　　MSTP技術在城軌中應用較多,如廣州地鐵的3號線、5號線。

　　2 OTN系統

　　OTN是德國Siemens公司開發并在全球專業網投入使用的光纖傳輸技術。它仍然采用了TDM技術,屬于同步傳輸體系。OTN的自愈能力強,可在網絡中任何一個節點接入網絡管理機,對全網進行管理;能夠通過軟件實現帶寬分配,對于視頻信道的傳輸可以做到按信道切換。主要不足是:OTN傳輸技術是獨家產品,技術支持受限。

　　近年來,OTN系統在OTN-2500Mbit/s設備上開發了視頻圖像接口(M-JPEG或MPEG-2),使其在軌道交通的應用較多;另外,為OTN-2500Mbit/s開發的622M光收發模塊與SDH相連,使OTN設備與標準通用傳輸設備的互連、互通技術有了新的進展和提高,接口瓶頸取得了一定突破,未來的發展值得關注。

　　OTN這種獨家的專用技術,使其在專用網絡中應用很多,在城軌中的應用案例也很多,如廣州地鐵、上海地鐵、深圳地鐵、重慶輕軌、天津輕軌等。

　　3 異步傳輸模式(ATM)

　　ATM是ITU-T(國際電信聯盟組織—通信)在20世紀80年代為B-ISDN(寬帶綜合業務數據網)定義的傳輸技術,是一種基于統計復用的面向接續的技術。

　　ATM的技術特點是能根據業務的需求分配網絡帶寬,使得網絡帶寬的利用率提高;具有嚴格的QoS保障,有良好的流量控制均衡能力及故障恢復能力,網絡可靠性高。

　　ATM技術的不足之處在于:對信息傳輸存在一定的時延、抖動及丟包等現象;在話音通信方面,主要采用電路仿真方式;在LAN(局域網)領域由于千兆位以太網的崛起,ATM的優勢不復存在;在廣域網領域,ATM受到來自IP(網間互連協議)技術的競爭。總的來說,ATM已逐漸退出傳輸系統市場,僅運用在運營商的接入層。

　　ATM在城軌中也有應用案例,在北京八通線中,傳輸系統采用SDH和ATM兩種技術,SDH用于傳統的2M電路業務,ATM用于承載以太網數據以及視頻圖像業務。

　　4 RPR技術

　　為使網絡有一個基于分組交換的網絡結構,而且能將SDH的恢復能力和有保證的性能與以太網對數據的友好特性結合起來,RPR就在這種背景下應運而生。RPR綜合了SDH、以太網、MPLS(多協議標簽交換)、ATM、WDM(波分復用)等協議和技術的優點,為數據業務提供了一種優化的解決方案。RPR組網方案可保證語音、數據、視頻等業務在統一的平臺上傳輸。

　　不同于基于SDH技術的MSTP,RPR是基于在2個(或更多個)反方向的環上傳輸分組數據而優化的一種二層技術。RPR的核心基礎是以太網技術,其處理的基本數據單元是分組數據包。

　　RPR的帶寬效率高。傳統的SONET(同步光網絡)需要環帶寬的50%作為冗余。RPR則不然,它仍然保持類似于SDH中APS(導換協議)的保護機制,利用兩個反向旋轉的環來控制數據業務量。RPR允許數據業務流在源節點和目的節點之間的環上傳輸,以此來實現空間的重新利用。目的節點從環中剝離數據分組,當一個分組從環中被剝離出來的時候,它就不再占用環的帶寬,而是釋放下游段供其它分組使用。

　　由于RPR是一種較新的技術,目前在國內城軌領域已有應用案例,如廣州地鐵公安通信傳輸系統一直采用RPR技術。由于RPR在支持數據及視頻(圖像)業務方面的優勢,使其在網絡及各種運營商領域運用更為廣泛。

　　5 結語

　　單純從應用來看,上述各種技術都能夠應用于城軌傳輸,問題在于如何選擇合理的傳輸技術。由前面的分析可知,城軌傳輸承載業務主要是傳統的TDM業務(電話業務)和以太網業務。對以太網業務又可細分為對運營行車安全有直接影響的和沒有直接影響的。對運營行車有直接影響的以太網業務有(以廣州地鐵為例):列車自動監控系統(2×100M共享總線),自動售檢票系統(100M共享總線),門禁系統(10M共享總線),通信各系統的網管通道(10M共享總線);對于運營行車無直接影響的業務有:計算機網絡(100M共享總線),電視監控(2×100M共享總線),乘客信息顯示系統(2×100M共享總線)。在城軌中,對于電路交換業務來說,要求接續快、近乎零時延的傳輸技術最為合適。對于運營行車有直接影響的業務都要求傳輸系統提供的通道為獨立的帶寬獨享的通道,因而能提供獨立通道、帶寬保證的傳輸系統是非常適合的。但對于計算機網絡、乘客信息顯示系統等來說,經常會出現突發性的數據。因而對于這些系統來說,能夠承載突發性數據的傳輸系統最為合適。盡管這些系統對運營行車無直接影響,但還是為運營服務的,因而還要求傳輸網絡時延小、網絡組網靈活。

　　從各種傳輸技術及以上業務的分析來看,單一傳輸技術現在已很難滿足軌道交通業務的快速增長,能取長補短、充分發揮各傳輸技術的優越性才是最合理的選擇。MSTP同時具有承載傳統TDM業務和數據業務的綜合能力,但承載數據業務的能力一般,特別是不能動態分配信道帶寬,不太適合具有“突發業務”特點的數據業務。RPR也同時具有承載傳統TDM業務、數據業務和視頻業務的綜合能力,但承載傳統TDM業務的能力一般。MSTP技術和RPR技術相互之間具有很強的互補性。從城軌業務的具體需求來看,傳統的TDM業務仍然占一定的份額,且是保障列車運行、通信暢通的主要業務;同時各種數據以及視頻業務正在迅猛發展,為了更好的融合語音、數據和視頻(圖像)業務的需要,充分發揮各種傳輸技術的優勢,取長補短,將在未來軌道交通傳輸技術的應用中顯得尤為重要。目前國內城軌傳輸采用多種技術相結合也有案例。

　　根據筆者的設計經驗以及對傳輸技術的了解,建議采用MSTP+RPR方案作為城軌傳輸技術,即采用兩種傳輸技術相結合。SDH承載TDM業務以及對運營行車有直接影響的、且通道要求獨立的系統業務;RPR承載數據及視頻(圖像)業務以及計算機網絡等業務。