秦祥

【摘要】為滿足某市軌道交通線網指揮中心系統(tǒng)項目建設需要，針對通信專業(yè)既有上層網傳輸系統(tǒng)進行升級擴容，為本項目新增業(yè)務提供穩(wěn)定、可靠、冗余的傳輸通道，同時為后續(xù)新建線路的各項業(yè)務接入提供充足的接口和帶寬。

【關鍵詞】軌道交通 傳輸系統(tǒng) 擴容

1引言

上層網傳輸系統(tǒng)作為線網指揮中心系統(tǒng)的基礎網絡，是線網指揮中心系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)。

該市軌道交通上層網傳輸系統(tǒng)為線網數(shù)據處理及應用系統(tǒng)、線網調度電話系統(tǒng)、線網視頻監(jiān)視系統(tǒng)、PIS、ISCS、電話計費系統(tǒng)等專業(yè)和業(yè)務提供可靠、冗余、靈活的傳輸通道。

2系統(tǒng)構成

根據該市軌道交通上層傳輸網規(guī)劃，共設置A、B、C、D共4個區(qū)域控制中心。既有4個中心已分別設置了10Gb/s的傳輸節(jié)點設備，本工程上層網傳輸系統(tǒng)對上述4個中心既有節(jié)點進行擴容升級。根據業(yè)務需求共采購6套N7024CF設備，分別設置在各區(qū)域控制中心的上層網傳輸系統(tǒng)設備機房：A、B各控制2套中心設置，C、D各控制1套中心設置。

2.1既有上層網傳輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

原上層網傳輸系統(tǒng)利用通信主干光纜連接四個區(qū)域控制中心組成光纖自愈環(huán)，該自愈環(huán)由兩個獨立的反向光纖環(huán)構成，如圖1。

圖1 上層網傳輸系統(tǒng)擴容前

N42E節(jié)點機箱

N42E節(jié)點機箱（圖2）帶有2個電源模塊（冗余）和1個BONA10G-X3-ETX公共邏輯卡。兩個熱插拔光收發(fā)器模塊插在每塊BORA10G-X3M公共邏輯卡上。N42E節(jié)點有八個通用接口插槽，可在任何混合接口的模塊中使用。接口卡插槽與BONA（寬帶光環(huán)適配器即中央控制器）卡之間的通信是利用節(jié)點背板通過星型結構來實現(xiàn)的。每個接口卡都有唯一的通道與BONA卡直接相連。

圖2 N42E節(jié)點機箱

N7024CF節(jié)點機箱

N7024CF（圖3）采用2U高的機箱，電源模塊為1+1冗余配置，支持熱插拔，支持AC交流和DC直流電源混合供電。節(jié)點箱外形小巧，支持從前面板操作所有重要部件，如可熱插拔的電源、風扇單元和管理端口。另外，可通過顯示屏和LED指示燈提供系統(tǒng)的快速診斷功能。

N7024CF支持與N42E和N415節(jié)點混合組網，N7024CF節(jié)點機箱帶有2個熱插拔10G光模塊，配置24個以太網接口，可配置為10/100/1000M自適應以太網電接口或1000M以太網光接口。

圖3 N70CF節(jié)點機箱

2.2既有上層網傳輸系統(tǒng)業(yè)務帶寬及端口使用情況

既有上層網傳輸系統(tǒng)承載時鐘、公務電話、門禁、票務、ISCS等系統(tǒng)業(yè)務，既有業(yè)務帶寬使用情況如表1，既有業(yè)務端口使用情況如表2。

表1既有業(yè)務帶寬使用情況

表2既有業(yè)務端口使用情況

2.3擴容方案

基于上層網傳輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，為滿足新增業(yè)務需要，擴容方案在A、B控制中心分別增設一套N7024CF設備，與既有上層網傳輸設備進行光纖跳接和業(yè)務割接從而組成上層傳輸甲網，將剩余的4套N7024CF分別設置在四個控制中心組成上層傳輸乙網，在C控制中心新設上層傳輸乙網OMS網管系統(tǒng)并設置網管操作終端，將甲網OMS網管操作終端由A控制中心網管室遷至C控制中心網管室，形成統(tǒng)一管理的上層網傳輸系統(tǒng)的甲、乙網架構（圖4）。

圖4擴容方案的甲、乙網絡架構

擴容后的上層網傳輸系統(tǒng)新增線網指揮中心相關業(yè)務。為了避免或者減小系統(tǒng)擴容以及新增業(yè)務調試過程中對既有正常運營業(yè)務造成的影響，傳輸系統(tǒng)在新設的乙網為各新增業(yè)務設置主用傳輸通道，在承載既有業(yè)務的甲網為各新增業(yè)務設置備用傳輸通道。擴容方案的業(yè)務帶寬使用情況如表3，擴容方案的業(yè)務端口使用情況如表4。

表3擴容方案的業(yè)務帶寬使用情況

表4擴容方案的業(yè)務端口使用情況

3系統(tǒng)工作方式

3.1系統(tǒng)保護工作方式

本擴容方案的上層網傳輸系統(tǒng)利用并行光纖形成的雙環(huán)結構為環(huán)內每一節(jié)點的控制計算方法提供了唯一的“熱備份”或自愈能力。在出現(xiàn)故障時，由于光纖傳輸路徑自動重新配置，系統(tǒng)仍然工作。由于輸入光信號或同步丟失而造成的所有故障可由節(jié)點立刻檢測出來。

所有節(jié)點均可在故障（或光纖斷裂、或節(jié)點機退出服務等）發(fā)生后決定將信號傳輸?shù)箵Q到另一環(huán)上。此機制保證所有節(jié)點的業(yè)務倒換到另一環(huán)上，或是它們中的兩個同時環(huán)回。每個節(jié)點基于其本身的狀態(tài)和從其它節(jié)點（僅從這些節(jié)點）接收的信息來判斷，以獨立地進行重新配置。

不管是否有網管，或者網管是否在激活狀態(tài)，上述為對系統(tǒng)進行保護和恢復的環(huán)重組過程，都不會受到影響。然而，網絡管理系統(tǒng)（OMS）將被告知有故障產生，并在OMS的網絡拓撲圖形界面上，由不同的顏色表示故障的點或段（通常以紅色表示故障段或點，以綠色表示正常）。

上層網傳輸系統(tǒng)以光纖為傳輸介質，連接四個區(qū)域控制中心的傳輸節(jié)點機箱組成環(huán)網，各區(qū)域控制中心的節(jié)點機箱提供南、北光方向形成雙光路保護自愈保護環(huán)，保障業(yè)務的可靠通信。

保護倒換準則：

a.信號丟失（LOS）

b.幀丟失（LOF）

c.告警指示信號（AIS）

d.超過門限的誤碼缺陷及信心劣化（SD）

如果工作環(huán)出現(xiàn)故障，上層網傳輸系統(tǒng)將檢測到這個故障，此時系統(tǒng)自動將信號完全倒換到保護環(huán)上。

如果節(jié)點失效，網絡保護倒換將在鄰近節(jié)點創(chuàng)建一個環(huán)回，將業(yè)務倒換到另外一個環(huán)上。在這種情況下，除了失效節(jié)點外，整個網絡都能正常工作。傳輸網絡利用這種方式來避免網絡中的單一節(jié)點失效。如果多個節(jié)點同時失效，那么傳輸網絡保護倒換會盡最大努力來最大限度地保護傳輸網絡的業(yè)務。

網絡自愈功能是利用上層網傳輸系統(tǒng)同心雙環(huán)的結構（圖5）完成的，不需要主動設定，也無需任何與系統(tǒng)相連的網管系統(tǒng)來建立這種保護機制。在這種方式下，重新配置環(huán)所需知道的只是獨立駐留在網絡中每個節(jié)點的信息。

圖5簡化的同心雙環(huán)設計

本系統(tǒng)自愈環(huán)保護倒換恢復時間小于50ms。

切換保護的時間是非常短暫的，系統(tǒng)在出現(xiàn)上述列舉的故障后，在50ms內即可識別故障并完成切換（注：這時間是指業(yè)務端口之間的故障判斷和切換，而不是光端口之間的故障判斷和切換）。切換不會影響任何業(yè)務通訊。對于CCTV圖像、電話通信、以太網等的實時業(yè)務而言，切換過程將不會中斷正常通訊，都能在50ms內實現(xiàn)業(yè)務倒換，甚至沒有感覺到已經產生過一個自愈和恢復的過程。

在故障發(fā)生和保護倒換自動動作的情況下，網絡的新的狀態(tài)將報告給OMS網絡管理系統(tǒng)，并且新的網絡拓樸結構邏輯圖將以圖形化的方式反映在OMS網管上。另外，導致保護倒換的故障將在OMS中形成一個告警報告。

4本擴容方案的優(yōu)點

鑒于既有上層網72芯主干光纜的光纖資源相對充足，利用2芯光纖新建上層傳輸乙網，同時在甲網的A和B節(jié)點各增加一個節(jié)點箱的甲、乙網方案，相比直接在既有上層網傳輸系統(tǒng)中增加節(jié)點箱進行擴容的方案，本工程甲、乙網的擴容方案有以下優(yōu)點：

1）上層網傳輸系統(tǒng)的帶寬容量翻倍。

本擴容方案組建了該市軌道交通上層網傳輸系統(tǒng)的甲、乙網絡架構，兩個傳輸網絡各提供10Gbps帶寬，使得上層網傳輸系統(tǒng)獲得20Gbps的總帶寬容量，為后續(xù)線路業(yè)務接入預留了充足的帶寬和端口。

2）傳輸網絡的安全性、可靠性更高。

本擴容方案中的上層傳輸甲、乙網完全獨立，核心業(yè)務的主備通道可以分別分配至甲、乙傳輸網絡互為備份，當一個網絡的傳輸功能完全失效，另一個傳輸網絡也可以確保核心業(yè)務的正常通信，加上傳輸系統(tǒng)自身的環(huán)網保護和自愈特性使整個上層網傳輸系統(tǒng)的安全可靠性更高。

3）減小實施過程對既有上層網傳輸業(yè)務的影響。

本擴容方案在實施階段，不需要對既有上層網傳輸業(yè)務進行調整，避免了對既有運營業(yè)務造成的未知風險。而且甲網的擴容僅需要在A、B控制中心增加設備，相比在四個區(qū)域中心都進行擴容和割接，極大的降低了實施的難度，同時也極大的減小了對既有上層網的傳輸業(yè)務的影響。

4）新增業(yè)務的各專業(yè)測試更加方便，提高了測試效率避。

本方案將線網指揮中心系統(tǒng)新增業(yè)務的主備通道分別設置在甲、乙網絡，各專業(yè)在測試階段使用傳輸乙網進行調試和測試，不僅避免了對承載既有傳輸業(yè)務的甲網所造成的影響，而且因為不會對既有業(yè)務造成影響，減少了各專業(yè)測試請點的流程，極大的提高了各專業(yè)測試的效率，有效的保證了項目的執(zhí)行進度。

5結語

上層網傳輸系統(tǒng)是線網指揮中心系統(tǒng)的基礎網絡系統(tǒng)，是該市軌道交通的骨干系統(tǒng)，為各專業(yè)業(yè)務信息提供了透明的傳輸通道，是為各業(yè)務系統(tǒng)提供數(shù)據、圖像等傳輸方式的綜合通信網。本設計方案，利用新增傳輸乙網的方式從而達到擴容現(xiàn)有上層網傳輸系統(tǒng)的目的，最大程度減小對既有運營業(yè)務影響的同時，不僅為線網指揮中心系統(tǒng)新增業(yè)務提供更加可靠的傳輸通道，而且為后續(xù)整個線網軌道交通規(guī)劃的新增業(yè)務提供充足的網絡帶寬。