城市轨道交通通信传输系统
近年来, 全国各大中城市地铁、轻轨等轨道交PDH (准同步数字传输系统) 、SDH ( 同步数字传通正在积极发展建设。通信系统是轨道交通系统中输系统) 、OTN (开放式传输网络) 和ATM ( 异步一个重要的、必不可少的子系统, 它是各条线路正传输模式)4 种技术。下面对这4 种技术及其应用常运营的直接保证, 更是排除故障、防灾救险的必分别进行讨论。要工具。因此建立一个功能齐全、稳定可靠的通信1 PD H ( 准同步数字传输系统) 技术系统是非常必要的。目前, 轨道交通领域使用的通信系统主要是PDH 具有多年发展历史, 非常成熟, 广泛应用于光纤数字网。但随着通信技术的发展和用户需求的不断增长, PDH 的弱点也暴露出来, 主要表现在当侵限绝缘相邻的两道岔方向一致时, 在相邻的两轨道区段DGJ 继电器励磁电路中, 分别将对方区段的DGJ F 前接点接入即可。
电路原理
以侵限绝缘相邻的两道岔方向相反的32DGJ 励磁电路为例, 其电路原理为: 当26 # 道岔反位时, 26FBJ F 吸起, 短路了26DGJ F 接点条件, 32DGJ 不检查侵限绝缘即26DGJ F 条件; 当26 # 道岔定位时, 26FBJ F 落下, 断开了短路26DGJ F 接点的条件线, 将26DGJ F 接点接入32DGJ 励磁电路中, 对26DGJ F 进行检查, 即把26 # 道岔轨道区段与32 # 道岔轨道区段合为一个轨道区段, 当26 # 道岔轨道区段有车占有时, 则32 # 道岔轨道区段也视为有车占用, 达到了对侵限绝缘的26 # 道岔轨道区段是否有车占用的条件检查。
效果
电路做如上修改后, 如前所述, 当机车从Ⅰ股道出来, 车列越过侵限绝缘节占用26 # 道岔轨道区段后停车时, 由于26DGJ F 的落下, 使32DGJ 保持落下, 32# 道岔轨道电路区段也不会解锁, 在这种情况下, 在车列未走完原牵出进路轨道区段即没有占用20DG 道岔轨道区段, 从D64 信号机折返回Ⅱ 股道后, 则20DG、26DG 道岔轨道区段可以按中途折返进行正常解锁, 不会造成漏解锁, 上述问题得到了圆满解决。
现在以下几方面。
1. 传输容量无法满足用户日益增长的需求。
2. 只有地区性数字信号速率和帧结构, 由各厂家自行开发光接口。
3.异步复用体制使得上/ 下路非常复杂, 需采用众多背靠背的设备。
4.构成光纤传输网络时, 由光端机、复用设备、PCM D/ I 设备组成, 必须有2 套网管设备对传输网络和接入设备进行管理。
5SDH ( 同步数字传输系统) 技术
SDH 是20 世纪90 年代初走向商用的同步数字传输体制标准。它基于TDM 传输原理, 有非常成熟的ITU2T 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、强大网络管理能力和灵活分插支路(同步复用) 的能力; 组网灵活, 可组成点对点、链形、环形等不同拓扑结构; 扩容能力强, 系统很容易从155 Mb/ s 升级至622 Mb/s , 甚至215 Gb/s 和10 Gb/ s ; 网络可靠, 具有MSP 、通道保护、自愈环等保护手段; 支持IP 业务的传输, 传送效率高, 目前已有IP/ PPP/ HDLC/ SDH ( POS) 、IP/ LAPS/ SDH 、IP/ GFP/ SDH 、IP/RPR ( SPR) / SDH/ WDM 等国际标准协议的广泛支持, 是完全开放的国际传输标准, 便于测试和维护。但在轨道交通通信系统中SDH 存在下列问题。
7接口种类单一, 仅具有PDH 系列标准接口。21 传输窄带业务( 话音、数据、宽带音频) 时, 需增加接入设备(PCM D/ I 设备) 。
4无直接的视频和LAN 接口, 需外部增加视频接口设备和以太网路由器; 对以太网业务, 一般只提供2 Mb/ s 的传输速率, 存在性能瓶颈。
5 需要多个网络设备对标准SDH 设备、接入设备、视频接口设备和以太网路由器等进行管理, 给网络运营、管理和维护带来诸多不便。
8一般只提供点对点的通信通道, 难以满足轨道交通通信系统中大量共线式通信信道的要求。61 对于视频、宽带广播以及局域网来说, 还没有很好的解决办法。
9OTN ( 开放式传输网络) 技术
OTN 是Siemens ATEA 公司开发的面向专网应用的开放传输网络。它基于TDM 传输体制(但帧结构是非标准的), 具有设备简单(一体化设备) 、网络可靠、组网灵活等特点, 可组成点对点、链形、环形等不同拓扑结构; 扩容方便, 系统很容易从36 Mb/s 升级至150 Mb/ s 、600 Mb/ s ; 直接提供多种标准的通信协议接口, 如话音接口( 具有2 线/4 线、模拟/ 数字、带信令/ 无信令) 、E1 接口、RS232/ 422/ 423/ 485 接口、高质量音频接口( 15 kHz 宽带) 、10/ 100 Mb/ s 以太网接口、4/ 16 Mb/ s Token Ring 接口、标准复合视频接口(M2J PEG 压缩算法) 等。但是OTN 采用的是生产商的一种企业内部规范, 是一种非标准的系统, 其传输制式无统一的国际标准, 对于今后的系统扩展会有一定的影响。
10ATM ( 异步传输模式) 技术
ATM 是1988 年由CCITT ( ITU2T 前身) 提出, 实现宽带综合业务数字网(B2ISDN) 的核心技术。它是在总结、分析了传统电话网的电路交换技术和数据网络的分组交换技术优缺点的基础上发展起来的。ATM 技术融合了面向连接(保证QoS) 、统计复用(提高宽带利用率) 两者的优点, 是话音、数据、视频、IP 等各种业务传输、复用和交换的理想传输方式, 其灵活的宽带分配策略能满足当前和未来的需求。ATM 技术及其本身的一些特性正好适合轨道交通领域的通信系统, 简单来说, 主要有以下3 点。
11可承载不同业务。轨道交通的通信系统需要实现对各种不同业务的承载, 比如专用电话、公务电话、视频监控、IP 数据, 等等。而这些业务有着不同的特性, 例如IP 数据业务突发性较强, 视频业务需要高带宽来保证图像质量, 话音业务需要固定的带宽保证通话质量。ATM 技术的设计完全满足通信系统对综合业务承载以及服务质量的需求, 因为ATM 技术允许对传输的各种业务按照CBR ( 恒定比特率业务) 、VBR ( 可变比特率业 ? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 城市轨道交通通信传输系统 —张延翔 务) 、ABR (可用比特率业务) 以及UBR ( 未知比特率业务) 等进行划分, 对其服务质量进行分别设定和控制。另外, 为了方便各种业务的接入, ATM 对其设备也规定了各种国际标准接口, 扩大了运用范围。 12按需连接特性。城市轨道交通通信系统中, 视频业务是一种占用系统宽带资源的业务, 特别是用户对视频图像的质量要求越来越高。另外, 视频业务也是一种典型的多点对一点的业务, 摄像头数量众多, 而监视器较少, 如果采用传统的点对点进行视频传输, 一方面不经济, 且两端的视频编解码设备将大大增加; 另一方面由于宽带大量的浪费, 不但导致系统的扩展性较差, 而且视频业务本身也不能进一步改善质量。ATM 技术的按需连接特性, 以及对连接的高效管理就很好的解决了这个矛盾。采用ATM 技术, 视频业务占用的带宽将由监视器的数量决定, 从而在保证业务质量的前提下, 节省了大量的系统资源, 同时也为将来系统的扩展和升级预留了条件。
13较高的数据安全性。随着数据通信的快速发展, IP 技术由于其技术简单、终端设备低廉以及连接方便等优点得到了广泛应用, 目前已成为数据通信技术的首选, 在轨道交通领域也是如此。但由于IP 技术受其本身协议的约束, 对数据通信的安全保证必须通过高层应用软件来完成, 因此效率并不高。而城市轨道交通通信系统中, 各种不同数据网络之间需要保证绝对的隔离, 这就对IP 网络的数据安全性提出较高的要求。ATM 技术可以在较低层次上将不同网络的数据包隔离, 大大提高了数据防护的效率。在ATM 网络中, 各个节点的IP 端口可以进行分类并组合为不同的逻辑子网, 这样同一逻辑子网中的IP 端口可以自由通信, 而不同逻辑子网之间则保持绝对隔离, 从而实现了数据安全性的需求。
作为一种宽带综合业务数字网通信系统, ATM 技术既解决了SDH 系统的业务综合能力, 又避免了OTN 系统由于非标准而造成在系统扩展上的局限性, 它以综合的方式处理话音、数据、图形和视频信息, 为系统提供更大的容量和综合业务, 在技术上是非常先进的, 也是符合将来发展趋势的。同时, 由于ATM 技术本身的特性, 它将在轨道交通领域的通信系统中得到应用和发展。
14 工程应用
上海地铁一号线上海地铁二号线上海明珠一期工程广州地铁一号线广州地铁二号线上海明珠二期初步设计上海莘闽线初步设计上海共和新路高架初步设计上海申松线预可行性研究上海M8 线初步设计南京地铁南北线一期工程初步设计深圳地铁初步设计长春轻轨初步设计武汉轻轨初步设计重庆轻轨初步设计北京地铁(环线) 北京城铁(东直门西直门) 施工图大连轻轨2 施工图青岛轻轨北京八通线初步设计沈阳轻轨初步设计南京地铁施工图 PDH 已开通OTN 公安视频采用ATM 已开通SDH + ATM 视频及无线已开通 OTN 已开通OTN 已招标ATM 推荐方案ATM 已招标ATM 推荐方案ATM 推荐方案ATM 推荐方案SDH 推荐方案SDH 推荐方案ATM 已招标SDH 推荐方案ATM 推荐方案SDH 正在改造SDH 推荐方案SDH 推荐方案未定SDH 推荐方案SDH 推荐方案SDH 推荐方案
在工程设计中通信传输系统主要推荐SDH 和ATM 方式。SDH 方式由于在通信系统中的成熟应用及良好的业务支持,仍作为设计单位考虑的重要方案。ATM 方式较适合对业务质量需求较高的综合业务网络,并已在公网和专网领域得到良好应用。另外,也可以采用SDH 加视频专网的组合传输方式,这样虽然增加了光缆的芯数,但大大降低了对SDH 传输系统带宽的要求,其性价比也是很高的。
原作者：张延翔
