城市軌道交通通信傳輸系統(tǒng)

　　近年來(lái), 全國(guó)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(kāi)放式傳輸網(wǎng)絡(luò)) 和ATM ( 異步一個(gè)重要的、必不可少的子系統(tǒng), 它是各條線(xiàn)路正傳輸模式)4 種技術(shù)。下面對(duì)這4 種技術(shù)及其應(yīng)用常運(yùn)營(yíng)的直接保證, 更是排除故障、防災(zāi)救險(xiǎn)的必分別進(jìn)行討論。要工具。因此建立一個(gè)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(hù)需求的不斷增長(zhǎng), PDH 的弱點(diǎn)也暴露出來(lái), 主要表現(xiàn)在當(dāng)侵限絕緣相鄰的兩道岔方向一致時(shí), 在相鄰的兩軌道區(qū)段DGJ 繼電器勵(lì)磁電路中, 分別將對(duì)方區(qū)段的DGJ F 前接點(diǎn)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(lì)磁電路為例, 其電路原理為: 當(dāng)26 # 道岔反位時(shí), 26FBJ F 吸起, 短路了26DGJ F 接點(diǎn)條件, 32DGJ 不檢查侵限絕緣即26DGJ F 條件; 當(dāng)26 # 道岔定位時(shí), 26FBJ F 落下, 斷開(kāi)了短路26DGJ F 接點(diǎn)的條件線(xiàn), 將26DGJ F 接點(diǎn)接入32DGJ 勵(lì)磁電路中, 對(duì)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(gè)軌道區(qū)段, 當(dāng)26 # 道岔軌道區(qū)段有車(chē)占有時(shí), 則32 # 道岔軌道區(qū)段也視為有車(chē)占用, 達(dá)到了對(duì)侵限絕緣的26 # 道岔軌道區(qū)段是否有車(chē)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(chē)從Ⅰ股道出來(lái), 車(chē)列越過(guò)侵限絕緣節(jié)占用26 # 道岔軌道區(qū)段后停車(chē)時(shí), 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(huì)解鎖, 在這種情況下, 在車(chē)列未走完原牽出進(jìn)路軌道區(qū)段即沒(méi)有占用20DG 道岔軌道區(qū)段, 從D64 信號(hào)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(huì)造成漏解鎖, 上述問(wèn)題得到了圓滿(mǎn)解決。
現(xiàn)在以下幾方面。
1. 傳輸容量無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)日益增長(zhǎng)的需求。
2. 只有地區(qū)性數(shù)字信號(hào)速率和幀結(jié)構(gòu), 由各廠家自行開(kāi)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(shí), 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(duì)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)、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(jí)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的廣泛支持, 是完全開(kāi)放的國(guó)際傳輸標(biāo)準(zhǔn), 便于測(cè)試和維護(hù)。但在軌道交通通信系統(tǒng)中SDH 存在下列問(wèn)題。
7接口種類(lèi)單一, 僅具有PDH 系列標(biāo)準(zhǔn)接口。21 傳輸窄帶業(yè)務(wù)( 話(huà)音、數(shù)據(jù)、寬帶音頻) 時(shí), 需增加接入設(shè)備(PCM D/ I 設(shè)備) 。

4無(wú)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(duì)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(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)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(yùn)營(yíng)、管理和維護(hù)帶來(lái)諸多不便。
8一般只提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信通道, 難以滿(mǎn)足軌道交通通信系統(tǒng)中大量共線(xiàn)式通信信道的要求。61 對(duì)于視頻、寬帶廣播以及局域網(wǎng)來(lái)說(shuō), 還沒(méi)有很好的解決辦法。
9OTN ( 開(kāi)放式傳輸網(wǎng)絡(luò)) 技術(shù)
OTN 是Siemens ATEA 公司開(kāi)發(fā)的面向?qū)＞W(wǎng)應(yīng)用的開(kāi)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(jiǎn)單(一體化設(shè)備) 、網(wǎng)絡(luò)可靠、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn), 可組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、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(jí)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(huà)音接口( 具有2 線(xiàn)/4 線(xiàn)、模擬/ 數(shù)字、帶信令/ 無(wú)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(wú)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)于今后的系統(tǒng)擴(kuò)展會(huì)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(shí)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(huà)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(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。ATM 技術(shù)融合了面向連接(保證QoS) 、統(tǒng)計(jì)復(fù)用(提高寬帶利用率) 兩者的優(yōu)點(diǎn), 是話(huà)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(mǎn)足當(dāng)前和未來(lái)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō), 主要有以下3 點(diǎn)。
11可承載不同業(yè)務(wù)。軌道交通的通信系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同業(yè)務(wù)的承載, 比如專(zhuān)用電話(huà)、公務(wù)電話(huà)、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(lái)保證圖像質(zhì)量, 話(huà)音業(yè)務(wù)需要固定的帶寬保證通話(huà)質(zhì)量。ATM 技術(shù)的設(shè)計(jì)完全滿(mǎn)足通信系統(tǒng)對(duì)綜合業(yè)務(wù)承載以及服務(wù)質(zhì)量的需求, 因?yàn)锳TM 技術(shù)允許對(duì)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(duì)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(duì)其設(shè)備也規(guī)定了各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口, 擴(kuò)大了運(yùn)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(hù)對(duì)視頻圖像的質(zhì)量要求越來(lái)越高。另外, 視頻業(yè)務(wù)也是一種典型的多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(fèi), 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(duì)連接的高效管理就很好的解決了這個(gè)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(shí)也為將來(lái)系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)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(jiǎn)單、終端設(shè)備低廉以及連接方便等優(yōu)點(diǎn)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(duì)數(shù)據(jù)通信的安全保證必須通過(guò)高層應(yīng)用軟件來(lái)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(duì)的隔離, 這就對(duì)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(gè)節(jié)點(diǎn)的IP 端口可以進(jìn)行分類(lèi)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(duì)隔離, 從而實(shí)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(huà)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)的。同時(shí), 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(hào)線(xiàn)上海地鐵二號(hào)線(xiàn)上海明珠一期工程廣州地鐵一號(hào)線(xiàn)廣州地鐵二號(hào)線(xiàn)上海明珠二期初步設(shè)計(jì)上海莘閩線(xiàn)初步設(shè)計(jì)上海共和新路高架初步設(shè)計(jì)上海申松線(xiàn)預(yù)可行性研究上海M8 線(xiàn)初步設(shè)計(jì)南京地鐵南北線(xiàn)一期工程初步設(shè)計(jì)深圳地鐵初步設(shè)計(jì)長(zhǎng)春輕軌初步設(shè)計(jì)武漢輕軌初步設(shè)計(jì)重慶輕軌初步設(shè)計(jì)北京地鐵(環(huán)線(xiàn)) 北京城鐵(東直門(mén)西直門(mén)) 施工圖大連輕軌2 施工圖青島輕軌北京八通線(xiàn)初步設(shè)計(jì)沈陽(yáng)輕軌初步設(shè)計(jì)南京地鐵施工圖 PDH 已開(kāi)通OTN 公安視頻采用ATM 已開(kāi)通SDH + ATM 視頻及無(wú)線(xiàn)已開(kāi)通 OTN 已開(kāi)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(jì)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(jì)單位考慮的重要方案。ATM 方式較適合對(duì)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(zhuān)網(wǎng)領(lǐng)域得到良好應(yīng)用。另外,也可以采用SDH 加視頻專(zhuān)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(duì)SDH 傳輸系統(tǒng)帶寬的要求,其性?xún)r(jià)比也是很高的。

原作者：張延翔