传输技术在城市轨道交通中的应用

世界上轨道交通很早就作为公共交通在城市中出现，随着科学技术和城市化的发展，大运量的轨道交通在现代大城市中起着越来越重要的作用。在我国，城市轨道交通的建设，正面临着前所未有的发展机遇，将成为我国大中城市有史以来最大的基础设施建设项目。由于我国城市轨道交通的应用技术和基础理论都还处于开拓阶段，大多数的工程实施要引进新技术和新设备。迄今为止，我国尚无城市轨道交通通信系统技术的施工规范和验收标准，没有统一的通信技术性能指标,这已成为大规模建设城市轨道交通的“瓶颈”，制约了城市交通建设的发展。因而提高我国城市轨道交通的通信技术和信息应用能力，规范技术标准，降低工程造价是健康发展大运量轨道交通的关键。    但如何保障轨道交通的安全、可靠运行是一个复杂的信息运用和管理过程。轨道交通运输是一个完整的大系统，它的各个部分都离不开通信。通信主要是完成各种信息的传输，通信在轨道系统运输中起着神经系统和网络的作用。具体地说，它主要完成以下三个方面的任务： 1．保证指挥列车运行的各种调度命令信息的传输； 2．为旅客提供各种服务的通信； 3．为设备维修及运营管理提供通信条件。    为完成上述三个方面的任务和功能，通信系统设置了传输、公务、专用电话、无线通信、电视监控、广播、时钟、电源、乘客引导显示等系统。 一、城市轨道交通通信系统主要功能分析 （一）城市轨道交通通信系统总体技术要求城市轨道交通通信系统总体要求是：技术先进、运行安全可靠和经济。 1．技术先进、成熟      为了使得系统能够满足发展的需要，综合国外情况，应采用国际上先进而成熟的技术，坚持开放原则，采用国际标准。 2．安全可靠      基于城市轨道系统信息特点，传输的语音、数据、图像等应具有高度的敏感性，因此系统需要有严密的安全措施，对数据存储、传输等均应采取安全有效的技术手段，安全保密性要求也更加严格，必须使用防火墙等安全措施。      系统的可靠性同样重要，安全、便捷是轨道交通建设的基本原则。作为轨道交通“神经系统”的通信骨干网络，如何保持可靠、永不停顿的运行至关重要。即使产生故障，网络仍能瞬间自愈，保证各种应用正常进行。 3．低时延      城市轨道交通系统的安全运行，要求许多应用应有极小的时延。对通信骨干网络而言，必须在最短的时间内将应用信号传送到目的地。 4．接口丰富      在城市轨道交通中，各种语音通信（公务电话、调度电话、紧急电话等）、信号系统、公共广播、SCADA系统、乘客信息系统、列车监控、售票系统、闭路电视监控系统等的应用，都通过一个单一可靠的通信骨干网络来传输。因此，通信系统接口的丰富性及标准适用性，显得极为重要。 5．简单      简单的结构、便捷的安装、简便的维护是轨道交通通信网络理想的特性。同时，要做到单个网管系统兼管多个网络的性能及所有网络的应用端口。 6．集成CCTV功能      通信骨干网络系统能够集成CCTV的接入、传输和切换。 7．投资保护      今天的投资，明天还能使用。在城市轨道领域，通信系统必须顾及到今后的技术进步、应用拓展和网络扩容的需求。简单的系统升级、无限的网络长度延伸和灵活的功能扩展，是通信系统总体要求中很重要的内容。 8．带宽容量      有足够的带宽容量，完全满足现有的业务需要，并为将来的系统扩展留下一定空间。网络带宽应结合实际应用需求以及将来可能的发展需求。 （二） 通信传输系统功能分析      传输系统是轨道交通通信系统中的骨干系统，各种信息都依靠传输系统进行传递，如：各种调度（列车调度、电力调度、防灾调度、公安调度）电话的语音信息，公务、区间及站间电话的语音信息；控制中心无线调度台至各车站基站的语音和控制信息；各种低速数据通道，包括列车信号系统（ATS）、电力SCADA、时钟等系统所需的数据信息；控制中心至各车站的自动售检票（AFC）、办公自动化（OA）、10-100Mb/S以太网接入；控制中心至各车站的广播语音、控制信息；控制中心至各车站的电视监控视频信息、控制信息；以及其他一些控制信息。所有这些信息都是为列车正常运行服务的，其中一些信息如果中断会影响到列车的运行，甚至会威胁到行车安全。因此传输系统应是一个实时、透明、无阻塞、可靠性高的系统，且当出现紧急情况时,本系统应能迅速及时地为防灾救援和事故的指挥提供通信联络。当本系统发生故障时，应具有降级使用功能和对重要通道的备用手段，以保证系统的基本功能。      基于以上要求，传输系统在组网时应以组成自愈网为首选，主要通道和主要设备应有备份。在选用传输技术时，应首先考虑的是列车行车安全，同时还要考虑到传输技术的先进性。      目前，传输技术一般采用SDH、ATM、OTN等制式，既考虑到传输技术的先进性，又要考虑到轨道交通行车安全对通信系统安全可靠运行所提的要求。这样的传输网应具备以下特点： 1．网络自愈：当传输网络中的传输媒质或组成网络的其中一个节点/设备发生故障时，网络能通过自身的功能实现网络的自愈。 2．大容量：组成该网络的媒质是光纤，其带宽完全满足轨道交通的需要。SDH技术的带宽也是相当大的。 3．多业务：此网络提供各种各样的接口，完全满足轨道交通的各种使用需要。 4．先进性：组成此网络的SDH技术、IP技术、综合接入技术都是现有先进技术。 二、通信传输系统应用的关键技术分析 （一）传输技术分析轨道交通通信传输网是承载轨道交通各类信息的网络平台，它为轨道交通各部门的运营、管理和各类子系统提供话音、数据和图像的传输，是轨道系统交通安全、准点、高效运营的重要保障。 1． 城市轨道交通通信系统需求分析 （1）轨道交通通信传输网的规划应符合当前通信技术发展的趋势，特别是传输技术的发展方向，符合我国产业导向和相应行业标准、规范的要求。 （2）轨道交通通信传输网应统一规划和统一管理，其通信传输网应实现统筹安排、分线分期实现以及逐步全线联网的原则。 （3）单线应充分顾虑本线的业务要求，还应根据总体规划的要求预留必要的光纤、电路及接口，以便与其他线互联互通，实现信息交换和进行统一的管理。无论以后的轨道交通运营模式如何，信息资源的共享和高效的管理都是必需的。 （4）轨道交通通信传输网的建立应立足于满足近期多业务的需求，但还应顾虑未来数据和数字视频业务的增长，系统容量应预留一定余量，应有可扩展性、兼容性，以保护前期投资。 （5）轨道交通通信传输网传输轨道交通的各类信息，直接影响轨道交通的运营安全和票务的资金安全，所以要求网络具有很高的安全性和可靠性，网络拓扑结构要有自愈功能，技术要求成熟和可靠。 （6）轨道交通通信网络还应有较好的经济性，应考虑建成后的运营维护成本、售后服务和技术支持。 2．传输技术种类      目前，网络传输技术有6种，即OTN、SDH、ATM、宽带IP、IPoverSDH与IPoverWDM、以太网技术。 （1）OTN技术      OTN是开放(Open)、传输(Transport)、网络(Network)的缩写，即开放的传输网络。此网络的特点是：      1） 能利用接口模块处理几乎所有的已有物理接口标准，以及特殊环境中的各种具体的通信协议。还能完全透明地传输各种不同类型的信息（例如语音、数据、数字视频和LAN），有较高的可用性。它采用了光纤技术，传输距离几乎没有限制。对于许多延伸性的网络、地铁、轻轨等，OTN是一种比较理想的传输模式。 2)对于传送语音、数据、压缩视频的专业网络和LAN而言，OTN系统有许多重要的优势： ①更高的经济性，不同的业务可以共享设备与光纤； ②更易实现性，适合任何环境，充分保护已有的设备投资； ③能充分利用LAN的全部带宽，大大优于其他广域：LAN互联解决方案； ④透明连接性，使用不同高层协议的变化不会对网络造成影响； ⑤简易的通信线，进一步简化维护和管理工作。 3)系统适应性      OTN随配了广泛的接口卡，随着特定需求的增长以及标准的进化，其会不断发展出新的工业标准和规范接口。OTN可以同步适应这些标准的发展，因而是比较理想的系统平台之一。 （2）SDH技术      SDH是Synchronous（同步）、Digital（数字）、Hyrarch（体系）的缩写，即同步数字体系，是一种完整严密的传送网技术体系。这种技术体制一诞生就获得了广泛的支持，目前已成为各国核心网的主要传送技术。除了核心网的应用以外，目前根据带宽需求已把SDH技术带入接入网领域，使SDH的功能和接口满足用户需求，特别是对于发展极其迅速的城市轨道交通通信系统采用SDH尤其适合，它可以灵活地提供所需的2Mbit/s透明通道。      SDH有非常成熟的ITU—T标准和产品，其可用性、可靠性、通用性都很强，是现代电信传输网的基础。并且技术先进，具有标准光接口、强大的网络管理能力和灵活分插分路（同步复用）的能力。组网灵活，可组成点对点、链形、环形等基本应用。还可用于相交环、相切环等各种复杂拓扑结构，设备兼容TM、ADM、REG、DXC等工作方式，并可在各方式间灵活转换。      扩容能力强，系统很容易从155M升级到622M，甚至2.5G和10G，网络可靠，具有通道保护、自愈环等各种保护手段。      支持IP业务的传输，传送IP业务时效率高。      采用模块化设计，使用灵活，易于扩展，且提供的每一种接口均为独立模块，关键设备备份，遇故障时具有自动切换和电路选择功能。      强大的网络管理功能，能对SDH和所有各类接入设备的性能参数、性能数据进行网络安全管理、故障管理、配置管理。      完全开放的国际传输标准，便于测试和维护，便于不同厂家间的设备兼容。      丰富的业务接口，可接入2M、34M、45M、140M、155M等电接口和STM-1、STM-4、STM-6等光接口。      具有DXC功能，高度集成的多ADM设<< p="">