论城市轨道交通传输网络的设计方案
摘要对城市轨道交通通信系统的传输网络需求进行了分析，对各种传输制式进行了比较，提出了城市轨道交通通信系统传输网络的最佳解决方案。关键词轨道交通通信系统传输网络方案
前言发展城市轨道交通不仅能有效改善城市的交通环境，而且还有助于城市建设和经济的发展。为了保证建成后的轨道交通能安全、高效运营，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网，传输和处理轨道交通运营所需的各种信息的专用通信网。
轨道交通通信系统是直接为轨道交通运营、管理服务的，是保证列车及乘客安全、快速、高效运行的一种不可缺少的信息化、自动化、智能化的综合系统。通信系统一般由传输网络、公务、无线、专用电话、闭路电视、广播、时钟、电源及接地等8子系统组成，构成传送话音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。其中传输网络是通信系统中最重要的子系统。它不仅为本系统的各个子系统，而且也为其他自动控制管理系统提供信息通道。
传输网络传送的信息城市轨道交通传输网络传送的信息主要为以下信息专用电话（含各种调度电话、站间行车电话）； 无线电话公务电话有线广播； 闭路电视（含图像与控制信息）时钟电力监控系统（自动售检票信息（C）列车自动监控信息（S）火灾自动报警系统（S）系统维护管理信息其它运营管理数据或信息。包含了语言、数据及图像信息。
传输网络中传输的绝大部分信息是与行车和运营相关的信息，如果传输网络的结构、技术及设备选型不当，将对整个通信网络的性能产生不可忽视的直接影响。因此，一般在设计过程中着重对传输网络进行方案比选，以确保整个通信系统的可靠、成熟、先进和经济合理。
传输网络设计方案常规组网方案目前，我国已建和在建轨道交通工程有三种传输网络组网方案，它们分别是同步传输体系（H）、异步传递模式（M）、开放式传输网络（N）， 这三种方案均采用光纤传输方式。
2.同步传输体系
同步传输体系是世纪年代开始研究和完善,世纪 年代才商用化的较为先进的技术，国际上主要存在欧洲为主的H和北美为主的T两种制式，我国采用的是基于欧洲制式并由T建议的同步数字系列（H）。它由信息净负荷、段开销（H） 和管理单元指针组成统一结构的帧，帧的重复周期为5μs。其基本模块1的速率为s，N 阶的N帧由N 个1帧按同步复用方式形成。为了承载不同速率等级的H数据流，T规定了基本复用映射结构，通过容器、虚容器、支路单元及支路单元组实现各种H数据流的复用/解复用。为了在传输节点上任意上/下通道，H传输设备中普遍设置有数字交叉连接部件，通过这种部件不仅可以实现任意方向间任意通道的上/下而且可以通过将传输网络设置为环形结构，以实现自愈保护环功能。采用H同步传输体系，具有如下优点:
具有数字传输体制统一的世界标准，在标准的光接口上实现不同厂家产品之间的互通；采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，可以方便地在任意节点上/下通道； 可以实现传输网络的多种保护措施，如自愈环保护，线路保护、通路保护等，极大地提高了传输网的安全性，与其它系统的保护手段相比，具有较短的故障恢复时间； 在帧结构中安排了丰富的开销比特，支持强大的网络管理能力； 目前该设备已具有较高的国产化程度、且价格适中。
其主要缺点为：
1） 利用H传送图像存在大量的通道容量损失;
网络的扩展性差，新技术、新业务的接入受到严重限制。采用H作为轨道交通的传输网络时，通常图像采用模拟方式传输，即每个车站与控制中心独立占用一芯光纤作为图像传输。因此，传输网络难以作到统一网管、维护，不利于业务扩展。
异步传递模式M即异步传递模式它采用基于定长信元的面向报文分组的异步传递模式每个信元通过一条虚拟电路进行传输路由的选择由信元头中的标号决定。传输的分组是固定 字节长度的信元信元之间无间隔每一信元的头5个字节包含网络信息其余 个字节则是用户信息。它将信源中的各种网络业务流（语音、数据及图像）进行分段，加上虚通路识别符（I）、虚电路识别符（ 及少量的控制信息，形成统一的 字节定长信息包，在网络中进行传输和交换，信息到达目的地之后再进行重新装配，恢复与信源一致的业务流，这样就实现了业务信息的透明传送。
与其他传递模式相比，M技术具有如下优点：
M具有延展性和灵活性。延展性是指当需要新应用和新设备时网络具有支持更高速率的能力灵活性则是指网络中各种设备速率可混合使用； M所具有的内在信元统计复用很容易实现多个信源在一条链路上综合。M集中了快速分组交换和电路交换技术的优点可以很好地解决语音、视频和文本的传输。人们通常将M广泛应用在N的骨干网和骨干传输网中在城市轨道交通领域在计算机网络、数据、图像、宽带音频等业务的接入方面采用M技术也具有一定的优势；
2） 可以提供多种宽带业务接口，目前M交换机可以提供固定速率电路仿真、可变速率接口和局域网接口等； 实现了物理电路带宽的动态分配，即统计多路复用，使物理传输通道的带宽资源得到了充分利用，提高了网络资源的利用率。
利用M作为轨道交通的传输网络可以作到三网合一（即话音、数据、图像）， 统一网管与维护，但M也具有如下难以接受的主要缺点：
1） 目前采用的M交换机线路速率仅为s， 系统升级扩容困难；
2）M对窄带业务如普通电话交换业务并不理想，一是M交换话音会带来短暂的时延，二是话音交换成本较高；
3） 因应用范围不广，国内生产M产品的厂家不多，因此投资相对较高。
开放传输网络 N传输设备是西门子公司开发的专用传输网络系统，它已在早期建设的广州地铁一号线，上海地铁二号线中采用。由于N传输设备具有独特的帧结构，可区分不同等级速率，容易实现不同类型的接口连接，并能在同一网络中综合不同的网络传输协议，连接不同的网络和用户。也正是由于N独特的传输速率和帧结构，N与由H或H组成的公用传输网只能用接口相连。
目前N传输设备可提供 、s和的传输容量，可实现综合数据、语言、宽带音频、计算机局域网和视频等多种业务。通过采用自愈环结构，提高了系统的可靠性； 通过提供专用功能比特，增强了系统的网管能力； 通过灵活的带宽分配，实现了从窄带到宽带的综合业务传输。
对专业性强，相对独立的轨道交通通信网，N传输设备具有其非常独到的优点，可以传送轨道交通所需的各种信息。它有各种各样的接口，向用户提供多种服务所具有的视频接口，可实现视频通道的共享并具有动态分配功能。它还具有设备简单、组网灵活、集中维护方便等优点。但N存在以下不足之处： N意为开放式传输网络，但它实际上是西门子公司为轨道交通领域专门开发的一种专利保护产品，并不具备开放性。它只实现了用户侧业务的开放以及丰富的接口种类，无法直接与其它网络互连； N只能由西门子公司进行生产和技术支持，故一旦采用该系统，以后的扩容及维护器件也只能完全依赖该公司。将给网络扩展和设备选型带来局限性； N由于采用专利技术，在设备采购时无法采用招标的方式完成，也使其价格下调的可能性较小。从目前的情况看，其价格相对较高。
4）（网际协议）解决方案
早在 世纪 年代， 技术即已出现， 年开始形成规模， 世纪 年代得到迅猛发展。几十年来，国际公众网联盟一直是负责公众网技术标准的国际权威组织，领导着公众网的前进方向。然而在 领域，其领导地位被因特网工程任务组所取代。为了重新确立其领导地位，U已决定全面转向 的工作。U认为，在标准制订方面，T的优势是网络结构、网络互通和网络演进，而 的优势在于协议和应用领域，因而两者之间可以优势互补，合作共同领导这一领域的工作。U已要求所有研究组都重新审查各自的研究课题，从而决定如何在各自负责的领域内开发与 相关的标准建议。目前已开展的工作领域有： 集成结构、利用公众网实施接入 网、 与公众网的互通、 结构信号的传送、信令与选路、公众网与 网的综合管理、编号与选址、 网的安全性等。因U的全面介入，因特网的发展已经进入了一个新的历史时期。
我国公众网已下大力气对现行产业结构进行调整，准备在5年左右的时间内形成一个以 特别是 为中心的新的公众网产业结构。
在公众网中的大量应用，为 在轨道交通通信系统的传输网络建设中采用提供了技术保证与合理的价
电信工程技术与标准化格。并带来了如下优势：
技术成熟，标准完善，市场占有率逐年攀升，是公众网的发展方向； 采用包交换方式，带宽利用率高，其信息包长度可变的特点，适合于承载任何种类的业务，即动态分配带宽，可以承载语音、数据和图像业务，并实现宽带交换；具有天然的广播特性，是其他面向连接方式难以实现的;是非连接型，因此，对同级别处理能力的硬件， 可以表现出更高的处理速度;协议是为了解决N之间联网而提出的，因此， 网可以与N进行无缝连接。而M仿真N时需要象处理 包一样进行复杂的变换;协议族中不包括链路层和物理协议，可以采用任何成熟的技术实现复用和传输，也为r 预留了充分的发展余地。
在公众网中的应用也存在如下缺陷：
对承载的业务存在延时和时延抖动、丢包等问题。在轨道交通的应用，此缺陷是能避免与解决的。由于在轨道交通中，用户数量及所需的业务类型是确定的，并考虑到分组交换带宽与统计复用的特点，用吉比特以太网线路速率架构分布式 交换网，即使不使用 及区分服务等技术，吉比特以太网线路速率也能完全满足轨道交通对传输网络的各种业务需求与质量保证。
通过以上4种传输制式的优缺点比较，常规的解决方案可以满足城市轨道交通对传输网络业务的部分需求，在一定的时期内也是适用的。但城市轨道交通的传输网络与通信技术发展水平是分不开的，随着 技术突飞猛进的发展，在公众网的普遍应用，因此在城市轨道交通的设计中， 可作为轨道交通传输网络的最佳解决方案。
