城市軌道交通通信傳輸系統(tǒng)

　　近年來, 全國各大中城市地鐵、輕軌等軌道交PDH (準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)) 、SDH ( 同步數(shù)字傳通正在積極發(fā)展建設(shè)。通信系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)中輸系統(tǒng)) 、OTN (開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)) 和ATM ( 異步一個重要的、必不可少的子系統(tǒng), 它是各條線路正傳輸模式)4 種技術(shù)。下面對這4 種技術(shù)及其應(yīng)用常運營的直接保證, 更是排除故障、防災(zāi)救險的必分別進(jìn)行討論。要工具。因此建立一個功能齊全、穩(wěn)定可靠的通信1 　PD H ( 準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)) 技術(shù)
系統(tǒng)是非常必要的。目前, 軌道交通領(lǐng)域使用的通信系統(tǒng)主要是PDH 具有多年發(fā)展歷史, 非常成熟, 廣泛應(yīng)用于光纖數(shù)字網(wǎng)。但隨著通信技術(shù)的發(fā)展和用戶需求的不斷增長, PDH 的弱點也暴露出來, 主要表現(xiàn)在當(dāng)侵限絕緣相鄰的兩道岔方向一致時, 在相鄰的兩軌道區(qū)段DGJ 繼電器勵磁電路中, 分別將對方區(qū)段的DGJ F 前接點接入即可。
　電路原理
以侵限絕緣相鄰的兩道岔方向相反的32DGJ 勵磁電路為例, 其電路原理為: 當(dāng)26 # 道岔反位時, 26FBJ F 吸起, 短路了26DGJ F 接點條件, 32DGJ 不檢查侵限絕緣即26DGJ F 條件; 當(dāng)26 # 道岔定位時, 26FBJ F 落下, 斷開了短路26DGJ F 接點的條件線, 將26DGJ F 接點接入32DGJ 勵磁電路中, 對26DGJ F 進(jìn)行檢查, 即把26 # 道岔軌道區(qū)段與32 # 道岔軌道區(qū)段合為一個軌道區(qū)段, 當(dāng)26 # 道岔軌道區(qū)段有車占有時, 則32 # 道岔軌道區(qū)段也視為有車占用, 達(dá)到了對侵限絕緣的26 # 道岔軌道區(qū)段是否有車占用的條件檢查。
　效果
電路做如上修改后, 如前所述, 當(dāng)機(jī)車從Ⅰ股道出來, 車列越過侵限絕緣節(jié)占用26 # 道岔軌道區(qū)段后停車時, 由于26DGJ F 的落下, 使32DGJ 保持落下, 32# 道岔軌道電路區(qū)段也不會解鎖, 在這種情況下, 在車列未走完原牽出進(jìn)路軌道區(qū)段即沒有占用20DG 道岔軌道區(qū)段, 從D64 信號機(jī)折返回Ⅱ 股道后, 則20DG、26DG 道岔軌道區(qū)段可以按中途折返進(jìn)行正常解鎖, 不會造成漏解鎖, 上述問題得到了圓滿解決。
現(xiàn)在以下幾方面。
1. 傳輸容量無法滿足用戶日益增長的需求。
2. 只有地區(qū)性數(shù)字信號速率和幀結(jié)構(gòu), 由各廠家自行開發(fā)光接口。
3.異步復(fù)用體制使得上/ 下路非常復(fù)雜, 需采用眾多背靠背的設(shè)備。
4.構(gòu)成光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)時, 由光端機(jī)、復(fù)用設(shè)備、PCM D/ I 設(shè)備組成, 必須有2 套網(wǎng)管設(shè)備對傳輸網(wǎng)絡(luò)和接入設(shè)備進(jìn)行管理。
5SDH ( 同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)) 技術(shù)
SDH 是20 世紀(jì)90 年代初走向商用的同步數(shù)字傳輸體制標(biāo)準(zhǔn)。它基于TDM 傳輸原理, 有非常成熟的ITU2T 標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品, 其可用性、可靠性、通用性都很強(qiáng), 是現(xiàn)代電信傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)。并且技術(shù)先進(jìn), 具有標(biāo)準(zhǔn)光接口、強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)管理能力和靈活分插支路(同步復(fù)用) 的能力; 組網(wǎng)靈活, 可組成點對點、鏈形、環(huán)形等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu); 擴(kuò)容能力強(qiáng), 系統(tǒng)很容易從155 Mb/ s 升級至622 Mb/s , 甚至215 Gb/s 和10 Gb/ s ; 網(wǎng)絡(luò)可靠, 具有MSP 、通道保護(hù)、自愈環(huán)等保護(hù)手段; 支持IP 業(yè)務(wù)的傳輸, 傳送效率高, 目前已有IP/ PPP/ HDLC/ SDH ( POS) 、IP/ LAPS/ SDH 、IP/ GFP/ SDH 、IP/RPR ( SPR) / SDH/ WDM 等國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的廣泛支持, 是完全開放的國際傳輸標(biāo)準(zhǔn), 便于測試和維護(hù)。但在軌道交通通信系統(tǒng)中SDH 存在下列問題。
7接口種類單一, 僅具有PDH 系列標(biāo)準(zhǔn)接口。21 傳輸窄帶業(yè)務(wù)( 話音、數(shù)據(jù)、寬帶音頻) 時, 需增加接入設(shè)備(PCM D/ I 設(shè)備) 。

4無直接的視頻和LAN 接口, 需外部增加視頻接口設(shè)備和以太網(wǎng)路由器; 對以太網(wǎng)業(yè)務(wù), 一般只提供2 Mb/ s 的傳輸速率, 存在性能瓶頸。
5 需要多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對標(biāo)準(zhǔn)SDH 設(shè)備、接入設(shè)備、視頻接口設(shè)備和以太網(wǎng)路由器等進(jìn)行管理, 給網(wǎng)絡(luò)運營、管理和維護(hù)帶來諸多不便。
8一般只提供點對點的通信通道, 難以滿足軌道交通通信系統(tǒng)中大量共線式通信信道的要求。61 對于視頻、寬帶廣播以及局域網(wǎng)來說, 還沒有很好的解決辦法。
9OTN ( 開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)) 技術(shù)
OTN 是Siemens ATEA 公司開發(fā)的面向?qū)＞W(wǎng)應(yīng)用的開放傳輸網(wǎng)絡(luò)。它基于TDM 傳輸體制(但幀結(jié)構(gòu)是非標(biāo)準(zhǔn)的), 具有設(shè)備簡單(一體化設(shè)備) 、網(wǎng)絡(luò)可靠、組網(wǎng)靈活等特點, 可組成點對點、鏈形、環(huán)形等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu); 擴(kuò)容方便, 系統(tǒng)很容易從36 Mb/s 升級至150 Mb/ s 、600 Mb/ s ; 直接提供多種標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議接口, 如話音接口( 具有2 線/4 線、模擬/ 數(shù)字、帶信令/ 無信令) 、E1 接口、RS232/ 422/ 423/ 485 接口、高質(zhì)量音頻接口( 15 kHz 寬帶) 、10/ 100 Mb/ s 以太網(wǎng)接口、4/ 16 Mb/ s Token Ring 接口、標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合視頻接口(M2J PEG 壓縮算法) 等。但是OTN 采用的是生產(chǎn)商的一種企業(yè)內(nèi)部規(guī)范, 是一種非標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng), 其傳輸制式無統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn), 對于今后的系統(tǒng)擴(kuò)展會有一定的影響。
10ATM ( 異步傳輸模式) 技術(shù)
ATM 是1988 年由CCITT ( ITU2T 前身) 提出, 實現(xiàn)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B2ISDN) 的核心技術(shù)。它是在總結(jié)、分析了傳統(tǒng)電話網(wǎng)的電路交換技術(shù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分組交換技術(shù)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。ATM 技術(shù)融合了面向連接(保證QoS) 、統(tǒng)計復(fù)用(提高寬帶利用率) 兩者的優(yōu)點, 是話音、數(shù)據(jù)、視頻、IP 等各種業(yè)務(wù)傳輸、復(fù)用和交換的理想傳輸方式, 其靈活的寬帶分配策略能滿足當(dāng)前和未來的需求。ATM 技術(shù)及其本身的一些特性正好適合軌道交通領(lǐng)域的通信系統(tǒng), 簡單來說, 主要有以下3 點。
11可承載不同業(yè)務(wù)。軌道交通的通信系統(tǒng)需要實現(xiàn)對各種不同業(yè)務(wù)的承載, 比如專用電話、公務(wù)電話、視頻監(jiān)控、IP 數(shù)據(jù), 等等。而這些業(yè)務(wù)有著不同的特性, 例如IP 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)突發(fā)性較強(qiáng), 視頻業(yè)務(wù)需要高帶寬來保證圖像質(zhì)量, 話音業(yè)務(wù)需要固定的帶寬保證通話質(zhì)量。ATM 技術(shù)的設(shè)計完全滿足通信系統(tǒng)對綜合業(yè)務(wù)承載以及服務(wù)質(zhì)量的需求, 因為ATM 技術(shù)允許對傳輸?shù)母鞣N業(yè)務(wù)按照CBR ( 恒定比特率業(yè)務(wù)) 、VBR ( 可變比特率業(yè) ? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 城市軌道交通通信傳輸系統(tǒng) —張延翔　務(wù)) 、ABR (可用比特率業(yè)務(wù)) 以及UBR ( 未知比特率業(yè)務(wù)) 等進(jìn)行劃分, 對其服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行分別設(shè)定和控制。另外, 為了方便各種業(yè)務(wù)的接入, ATM 對其設(shè)備也規(guī)定了各種國際標(biāo)準(zhǔn)接口, 擴(kuò)大了運用范圍。 12按需連接特性。城市軌道交通通信系統(tǒng)中, 視頻業(yè)務(wù)是一種占用系統(tǒng)寬帶資源的業(yè)務(wù), 特別是用戶對視頻圖像的質(zhì)量要求越來越高。另外, 視頻業(yè)務(wù)也是一種典型的多點對一點的業(yè)務(wù), 攝像頭數(shù)量眾多, 而監(jiān)視器較少, 如果采用傳統(tǒng)的點對點進(jìn)行視頻傳輸, 一方面不經(jīng)濟(jì), 且兩端的視頻編解碼設(shè)備將大大增加; 另一方面由于寬帶大量的浪費, 不但導(dǎo)致系統(tǒng)的擴(kuò)展性較差, 而且視頻業(yè)務(wù)本身也不能進(jìn)一步改善質(zhì)量。ATM 技術(shù)的按需連接特性, 以及對連接的高效管理就很好的解決了這個矛盾。采用ATM 技術(shù), 視頻業(yè)務(wù)占用的帶寬將由監(jiān)視器的數(shù)量決定, 從而在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量的前提下, 節(jié)省了大量的系統(tǒng)資源, 同時也為將來系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級預(yù)留了條件。
13較高的數(shù)據(jù)安全性。隨著數(shù)據(jù)通信的快速發(fā)展, IP 技術(shù)由于其技術(shù)簡單、終端設(shè)備低廉以及連接方便等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用, 目前已成為數(shù)據(jù)通信技術(shù)的首選, 在軌道交通領(lǐng)域也是如此。但由于IP 技術(shù)受其本身協(xié)議的約束, 對數(shù)據(jù)通信的安全保證必須通過高層應(yīng)用軟件來完成, 因此效率并不高。而城市軌道交通通信系統(tǒng)中, 各種不同數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間需要保證絕對的隔離, 這就對IP 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)安全性提出較高的要求。ATM 技術(shù)可以在較低層次上將不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包隔離, 大大提高了數(shù)據(jù)防護(hù)的效率。在ATM 網(wǎng)絡(luò)中, 各個節(jié)點的IP 端口可以進(jìn)行分類并組合為不同的邏輯子網(wǎng), 這樣同一邏輯子網(wǎng)中的IP 端口可以自由通信, 而不同邏輯子網(wǎng)之間則保持絕對隔離, 從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全性的需求。
作為一種寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)通信系統(tǒng), ATM 技術(shù)既解決了SDH 系統(tǒng)的業(yè)務(wù)綜合能力, 又避免了OTN 系統(tǒng)由于非標(biāo)準(zhǔn)而造成在系統(tǒng)擴(kuò)展上的局限性, 它以綜合的方式處理話音、數(shù)據(jù)、圖形和視頻信息, 為系統(tǒng)提供更大的容量和綜合業(yè)務(wù), 在技術(shù)上是非常先進(jìn)的, 也是符合將來發(fā)展趨勢的。同時, 由于ATM 技術(shù)本身的特性, 它將在軌道交通領(lǐng)域的通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用和發(fā)展。
14　工程應(yīng)用
上海地鐵一號線上海地鐵二號線上海明珠一期工程廣州地鐵一號線廣州地鐵二號線上海明珠二期初步設(shè)計上海莘閩線初步設(shè)計上海共和新路高架初步設(shè)計上海申松線預(yù)可行性研究上海M8 線初步設(shè)計南京地鐵南北線一期工程初步設(shè)計深圳地鐵初步設(shè)計長春輕軌初步設(shè)計武漢輕軌初步設(shè)計重慶輕軌初步設(shè)計北京地鐵(環(huán)線) 北京城鐵(東直門西直門) 施工圖大連輕軌2 施工圖青島輕軌北京八通線初步設(shè)計沈陽輕軌初步設(shè)計南京地鐵施工圖 PDH 已開通OTN 公安視頻采用ATM 已開通SDH + ATM 視頻及無線已開通 OTN 已開通OTN 已招標(biāo)ATM 推薦方案ATM 已招標(biāo)ATM 推薦方案ATM 推薦方案ATM 推薦方案SDH 推薦方案SDH 推薦方案ATM 已招標(biāo)SDH 推薦方案ATM 推薦方案SDH 正在改造SDH 推薦方案SDH 推薦方案未定SDH 推薦方案SDH 推薦方案SDH 推薦方案
　　在工程設(shè)計中通信傳輸系統(tǒng)主要推薦SDH 和ATM 方式。SDH 方式由于在通信系統(tǒng)中的成熟應(yīng)用及良好的業(yè)務(wù)支持,仍作為設(shè)計單位考慮的重要方案。ATM 方式較適合對業(yè)務(wù)質(zhì)量需求較高的綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),并已在公網(wǎng)和專網(wǎng)領(lǐng)域得到良好應(yīng)用。另外,也可以采用SDH 加視頻專網(wǎng)的組合傳輸方式,這樣雖然增加了光纜的芯數(shù),但大大降低了對SDH 傳輸系統(tǒng)帶寬的要求,其性價比也是很高的。

原作者：張延翔