尹文

【摘要】 目前城市軌道交通通信系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)，主要采用MSTP、RPR、OTN三種方式。對(duì)這3種傳輸組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行分析比較，認(rèn)為MSTP+RPR組網(wǎng)方案可作為城市軌道交通通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選方案。

【關(guān)鍵詞】 城市軌道交通 多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái) 彈性分組環(huán) 開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)

一、引言

隨著通信網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)的技術(shù)發(fā)展日新月異。新技術(shù)、新系統(tǒng)、新的解決方案的不斷涌現(xiàn)，為城市軌道交通通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方案提供了豐富的解決方案。

傳輸網(wǎng)絡(luò)是城市軌道交通通信系統(tǒng)中最重要的子系統(tǒng)。城市軌道交通通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送的信息主要有：專用電話（含各種調(diào)度電話、站間行車電話），無(wú)線通信，公務(wù)通信，有線廣播，閉路電視監(jiān)控，時(shí)鐘，電力監(jiān)控（SCADA），自動(dòng)售檢票信息（AFC）， 列車自動(dòng)監(jiān)控信息（ATS），火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警（FAS），機(jī)電設(shè)備監(jiān)控（BAS） 計(jì)算機(jī)辦公網(wǎng)絡(luò)（OA），以及其他運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)或信息。其中絕大部分信息與行車和運(yùn)營(yíng)相關(guān)。因此，一般在設(shè)計(jì)過(guò)程中著重對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行方案比選，以確保整個(gè)通信系統(tǒng)的可靠、成熟、先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。

二、方案研究

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外城市軌道交通通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要有MSTP（多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)）、RPR（彈性分組環(huán)）和OTN 3種技術(shù)，下面對(duì)其進(jìn)行分析。

2.1 MSTP技術(shù)

MSTP（多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)）技術(shù)源于SDH，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，已經(jīng)囊括PDH、SDH、POS、以太網(wǎng)、ATM、RPR、SHDSL、DDN等技術(shù)于一體，它可通過(guò)多業(yè)務(wù)匯聚方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的綜合傳送，通過(guò)自身對(duì)多類型業(yè)務(wù)的適配性實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的接入和處理，非常適應(yīng)多業(yè)務(wù)和多種技術(shù)相融合的應(yīng)用場(chǎng)合。MSTP傳輸平臺(tái)是光傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的里程碑，在固化原有基于TDM傳送的PDH/SDH功能的同時(shí)，增加了EoS（Ethernet over SDH）、AoS（ATM over SDH）二大核心處理功能，實(shí)現(xiàn)同一平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和技術(shù)的融合。

從業(yè)務(wù)的發(fā)展現(xiàn)狀和MSTP技術(shù)在網(wǎng)上的應(yīng)用情況來(lái)看，在MSTP傳送技術(shù)中，POS技術(shù)可為IP互連提供更可靠、更高效的通道連接；ATM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)基于ATM的DSLAM共享匯聚；PDH、SDH接入功能可高效處理大量的TDM業(yè)務(wù)；高速以太網(wǎng)互連技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)設(shè)備之間的可靠連接。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展，

MSTP技術(shù)在發(fā)揮傳送功能方面，繼承了SDH穩(wěn)定、可靠的特性，并融合了數(shù)據(jù)網(wǎng)靈活、多樣的業(yè)務(wù)處理能力，可大量應(yīng)用于專線、以太網(wǎng)接入、DDN專線等業(yè)務(wù)的接入，可在多業(yè)務(wù)方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。MSTP采用多種適配容器（VC-12/3/4）和以EoS方式，對(duì)以太業(yè)務(wù)進(jìn)行封裝，可有效避免封裝的效率問(wèn)題；另外，采用L2S、LCAS、CAR、LPT、多徑傳輸?shù)燃夹g(shù)，保證可靠地傳輸。

技術(shù)的發(fā)展，使MSTP可接入各種級(jí)別的SDH業(yè)務(wù)及 ATM/IP業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)同平臺(tái)傳輸；易于實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)調(diào)度和帶寬管理，可應(yīng)用于各種層次的網(wǎng)絡(luò)。表1是MSTP的主要接口類型。

基于SDH的第三代MSTP已經(jīng)商用化。從目前公用網(wǎng)和專用網(wǎng)的業(yè)務(wù)使用情況看，近期TDM業(yè)務(wù)仍占相當(dāng)份額，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)正不斷增加。在步入能保證服務(wù)質(zhì)量（QoS）的可控制、可管理的純IP寬帶傳輸網(wǎng)之前，密切關(guān)注以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺(tái)組網(wǎng)技術(shù)的使用和發(fā)展，應(yīng)該是一種穩(wěn)妥的、可持續(xù)發(fā)展的策略。

MSTP技術(shù)的不足之處，是雖然能提供各種以太網(wǎng)接口及L2功能，但本質(zhì)上仍是基于TDM的技術(shù)，不能動(dòng)態(tài)分配信道帶寬，不太適合具有突發(fā)業(yè)務(wù)特點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此MSTP技術(shù)的市場(chǎng)定位應(yīng)該是以TDM業(yè)務(wù)為主、以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為輔。

2.2 RPR技術(shù)

為使網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)基于分組交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且能將SDH的恢復(fù)能力和有保證的性能與以太網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)的友好特性結(jié)合起來(lái)，RPR（彈性分組環(huán)）就在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。RPR綜合了SDH、以太網(wǎng)、MPLS、ATM、WDM等協(xié)議和技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供了一種優(yōu)化的解決方案。RPR組網(wǎng)方案可以保證語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)在統(tǒng)一的平臺(tái)上傳輸。

不同于基于SDH技術(shù)的MSTP，RPR是為基于在2個(gè)（或更多個(gè)）反方向的環(huán)上傳輸分組數(shù)據(jù)而優(yōu)化的一種二層技術(shù)。RPR的核心基礎(chǔ)是以太網(wǎng)技術(shù)，其處理的基本數(shù)據(jù)單元是分組數(shù)據(jù)包。RPR利用2根光纖連接而成的雙環(huán)結(jié)構(gòu)（內(nèi)環(huán)和外環(huán)），內(nèi)環(huán)和外環(huán)上的信號(hào)傳送方向相反。每臺(tái)RPR節(jié)點(diǎn)設(shè)備都擁有一個(gè)MAC地址，同時(shí)擁有環(huán)中所有節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔恚W(wǎng)絡(luò)建立初始通過(guò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議建立拓?fù)浔怼?/p>

RPR的帶寬效率高，傳統(tǒng)的SONET網(wǎng)絡(luò)需要環(huán)帶寬的50%作為冗余，RPR仍然保持類似于SDH中APS的保護(hù)機(jī)制，利用2個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的環(huán)來(lái)控制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量。RPR允許數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的環(huán)上傳輸，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)空間的重新利用。目的節(jié)點(diǎn)從環(huán)中剝離數(shù)據(jù)分組，當(dāng)一個(gè)分組從環(huán)中被剝離出來(lái)的時(shí)候，它就不再占用環(huán)的帶寬，而是釋放下游段供其他分組使用。

RPR有先進(jìn)的保護(hù)機(jī)制，其目的是提供50ms的業(yè)務(wù)保護(hù)，這與SDH的ASP相類似。目前正在研究采用業(yè)務(wù)環(huán)回或者繞開的方法來(lái)避免發(fā)生的故障。采用環(huán)回法時(shí)，和故障鄰近的節(jié)點(diǎn)會(huì)把一個(gè)環(huán)上的業(yè)務(wù)環(huán)回到另一個(gè)環(huán)上（比如把內(nèi)環(huán)上的業(yè)務(wù)環(huán)回到外環(huán)上），這種方法使數(shù)據(jù)流在經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段路徑到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，都會(huì)保持連通性。繞開法，實(shí)際上是讓數(shù)據(jù)流掉轉(zhuǎn)方向，通過(guò)一段路徑后到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)故障發(fā)生在節(jié)點(diǎn)旁邊時(shí)，可以將這2種方法結(jié)合使用，先環(huán)回，方便的時(shí)候再繞開。

彈性分組環(huán)聯(lián)盟的創(chuàng)建，推動(dòng)并加速了IEEE802-17標(biāo)準(zhǔn)的制定和技術(shù)發(fā)展。其成員包括了網(wǎng)絡(luò)與通信領(lǐng)域的一百多家公司，如3 Com、Cisco、Nortel Networks和Luminous Networks等，我國(guó)的華為公司和中興公司都是該組織的成員。隨著國(guó)際上標(biāo)準(zhǔn)化工作取得重要進(jìn)展，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外設(shè)備廠商開始提供RPR產(chǎn)品。現(xiàn)在RPR技術(shù)在較大程度上得到了市場(chǎng)認(rèn)可，各個(gè)大設(shè)備制造商的產(chǎn)品已經(jīng)面世。由于RPR技術(shù)適應(yīng)了業(yè)務(wù)需求的變化，因此不斷得到商用。在我國(guó)，中國(guó)網(wǎng)通已經(jīng)從2001年開始在南方城市部署RPR設(shè)備，中國(guó)電信也從2003年開始在各類IP城域網(wǎng)中采用RPR技術(shù)，并制定了《在寬帶IP城域網(wǎng)中應(yīng)用彈性分組環(huán)技術(shù)的技術(shù)指導(dǎo)意見》。

RPR技術(shù)的不足之處，是RPR產(chǎn)生的背景是為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供解決方案，對(duì)TDM業(yè)務(wù)的支持能力不可能達(dá)到SDH（或MSTP）技術(shù)的水平，因此RPR技術(shù)的市場(chǎng)定位應(yīng)該是以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主、以TDM業(yè)務(wù)為輔。

2.3 OTN技術(shù)

OTN（開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)）是由德國(guó)西門子公司開發(fā)并在全球?qū)I(yè)網(wǎng)投入使用的光纖傳輸技術(shù)。它仍然采用了時(shí)分復(fù)用技術(shù)，屬于同步傳輸體系，但其幀結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的SDH不同，幀的長(zhǎng)度為31.25μs，幀速為32000幀/s。 OTN網(wǎng)絡(luò)的每一幀被劃分為384個(gè)比特組（相當(dāng)于384個(gè)時(shí)隙），每個(gè)比特組中的比特?cái)?shù)分別為3、12、48及192，從而決定了各級(jí)OTN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳輸帶寬36 Mb/s、150 Mb/s、600 Mb/s和2500 Mb/s。

OTN傳輸技術(shù)的主要業(yè)務(wù)，是快速和高質(zhì)量地進(jìn)行音頻、中低速數(shù)據(jù)、E1、10M/100M以太網(wǎng)、視頻（M-JPEG、MPEG-2/4、H.264）及寬帶廣播（15KHz）信號(hào)傳輸；主要特點(diǎn)，由于采用了一次復(fù)用機(jī)制，在占用較少開銷比特?cái)?shù)（不到2%）的情況下，綜合不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，集成多種用戶接口，一體化的實(shí)現(xiàn)低速和高速信息的接入和傳輸。該傳輸網(wǎng)絡(luò)的自愈能力強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)可在網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)接入，對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行管理；能夠通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)帶寬分配，對(duì)于視頻信道的傳輸可以做到按信道切換。其主要不足，是OTN傳輸技術(shù)是獨(dú)家產(chǎn)品，技術(shù)支持受限。

近年來(lái)，OTN系統(tǒng)在OTN-2500 Mb/s 設(shè)備上開發(fā)了622Mb/s光收發(fā)模塊，能與SDH/MSTP相連，因此目前OTN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)通用傳輸設(shè)備的互連、互通技術(shù)有了新的進(jìn)展和提高，接口瓶頸取得了突破，OTN系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向值得進(jìn)一步關(guān)注。

2.4 技術(shù)比較

MSTP 、RPR 、OTN 3種制式的主要技術(shù)比較，如表2所示。

3種傳輸技術(shù)各有優(yōu)缺，都可以滿足城市軌道交通對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的部分需要，并且在一定的時(shí)期內(nèi)也是適用的。但根據(jù)當(dāng)前地鐵通信業(yè)務(wù)的需求及發(fā)展，尤其是視頻的數(shù)字化，及綜合監(jiān)控和乘客咨詢系統(tǒng)的出現(xiàn)，地鐵通信業(yè)務(wù)的需求出現(xiàn)了以太網(wǎng)化、數(shù)字化、寬帶化的趨勢(shì)。所以在軌道交通傳輸系統(tǒng)設(shè)備選型時(shí)，不但要考慮自身特點(diǎn)，還要很好地把傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)同軌道交通通信自身業(yè)務(wù)的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)統(tǒng)一考慮，其目的是建設(shè)一個(gè)高可靠、可發(fā)展、多業(yè)務(wù)的綜合傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以滿足軌道交通運(yùn)營(yíng)管理初期、近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展需求。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建議在城市軌道交通中采用MSTP+RPR的混合組網(wǎng)方案作為優(yōu)先方案。MSTP同時(shí)具有承載傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的綜合能力，但承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力一般，特別是不能動(dòng)態(tài)分配信道帶寬、不太適合具有突發(fā)業(yè)務(wù)特點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；RPR也同時(shí)具有承載傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)的綜合能力，但承載傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)的能力一般。而MSTP技術(shù)和RPR技術(shù)之間具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，首先MSTP技術(shù)成熟而且成本較低，其次RPR技術(shù)也已成熟且成本越來(lái)越低，再次傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)（包括對(duì)外出租電路業(yè)務(wù)）仍然在大量使用，同時(shí)各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)正處于迅猛發(fā)展的勢(shì)頭。為了更好地融合語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻三種業(yè)務(wù)的需求，并在城市軌道交通中提供高可靠性、高品質(zhì)的業(yè)務(wù)承載平臺(tái)，所以推薦采用MSTP和RPR技術(shù)，即MSTP+RPR。MSTP以承載傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)以及部分非突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，RPR以承載數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)為主，并可以為綜合監(jiān)控和乘客咨詢系統(tǒng)提供通道，節(jié)省投資，2種技術(shù)互相備用、互相補(bǔ)充。MSTP和RPR兩種技術(shù)同時(shí)采用，既地解決了語(yǔ)音業(yè)務(wù)又解決了數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)，大大提高了整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性，不失為一種較全面的解決方案。

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