轨道交通传输系统制式选择研究
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摘要：为了准确选择适合轨道交通系统的传输制式，分析了轨道交通传输系统特点和功能，对轨道交通传输系统的MSTP、OTN、RPR三种传输技术进行介绍，并对在三种不同传输技术下主要技术性能加以比较。分析结果表明：MSTP业务的类型可完全满足专用通信系统应用的需求，而且其国产化、成熟性等方面也具有优势，在专用通信传输系统暂推荐采用MSTP（内嵌RPR）技术组网，将OTN技术作为备选方案。
关键词：轨道交通系统；传输制式；MSTP；OTN ；RPR
Abstract：In order to accurately select the suitable transmission mode for rail transit system, this paper analyzed the characteristics and functions of rail transit system, then introduced MSTP, OTN, RPR the three kinds of transmission technology, also compared the main technical performances of the three different transmission technology. The research results show that the business types of MSTP can fully meet the special communication system applications, and also it has advantages of localization and mature, in the special communication transmission system transiently recommending the MSTP (embedded RPR) network, the technology of OTN as alternative solutions.
Key words: rail transit system; transmission mode; MSTP; OTN; RPR
中图分类号：U213.2文献标识码：A 文章编号：
一、引言
轨道交通传输系统是一个能迅速、准确、可靠地传送控制中心、车辆段和车站各管理部门之间语音、数据和图像的多业务平台。传输系统具备轨道交通所需的各种业务接入功能，为通信其他子系统和信号、自动售检票、综合监控等系统提供可靠的、冗余的、可重构的、灵活的信息传输及交换信道。
二、系统功能
1）自诊断功能：可进行故障管理、性能监视、系统管理、配置管理，并具有集中告警
维护、统一管理的网络管理功能。
2）环路保护功能：为提高系统可靠性，对网内传输的各种信息进行环路保护。
3）线网互联功能：传输系统应预留与应急指挥中心或与其他轨道线路互联的条件。系统应具有可扩展性，为今后的业务发展预留容量及扩展条件。传输网络应提供较好的兼容性能。
三、传输技术比选
根据传输系统需要传输的信息内容分析及容量估算，传输系统可选择MSTP、OTN、RPR等技术方案组网，下面对以上几种主要传输技术进行比较详细的分析。
1、MSTP技术
MSTP（Multi-Service Transport Platform）称为多业务传送平台，多业务的类型包括TDM业务、数据业务、IP化语音、视频、各种虚拟专线业务等，这里的MSTP是指基于SDH的多业务传送平台实现技术。MSTP已经囊括PDH、SDH、POS、以太网、ATM、RPR等技术于一体，它可通过多业务汇聚方式实现业务的综合传送，通过自身对多类型业务的适配性实现业务的接入和处理，非常适应多业务和多种技术相融合的应用场合。
MSTP主要特点如下：
1）基于SDH的MSTP节点具有SDH节点的基本功能和优点。
2）支持多种协议。简化网络结构，支持多种协议处理。
3）支持扩展功能。信号类型可以从STM-1扩展到STM-256，并支持波分复用。
4）提供集成的数字交叉连接交换。MSTP支持任一支路信号与线路信号、线路信号与线路信号之间进行交叉连接，交叉连接等级为VC-12/VC-3/VC-4。
5）支持动态带宽分配。支持G.7070定义的级联和虚级联功能，可以对带宽进行灵活的分配，带宽可分配粒度可以小于2Mbit/s。
6）提供综合网络管理功能。提供对不同协议层的综合管理，网络业务能快速自动生成，并能提供基于端到端业务的性能、告警监控及故障辅助定位。
7）支持以太网业务、二层汇聚、二层交换，可实现对的带宽共享以及统计复用、带宽
管理和环路保护功能。
8）MSTP可接入各种级别的SDH业务以及ATM/IP业务，实现多业务的同平台传输，
能够方便地实现传输网络的业务调度和带宽管理，提供高效的链路配置、维护和管理能力。
9）MSTP能提供多种接口，其主要接口类型有：电接口（E1/T1，E3/T3），光接口
（OC-N/STM-M），以太网接口（10/100BaseT、GE），时钟接口（2MB/2MHz），ATM(155Mb/s)，辅助接口（管理、公务、数据接口）。
10）MSTP技术已经成为轨道交通通信网传输网制式的选择之一，通信传输系统已大量
采用了该技术组网。
11）MSTP技术是基于TDM技术，其承载数据业务的能力不如纯IP网络，但是可通过
内嵌RPR、MPLS等功能来弥补MSTP在承载数据业务方面的不足。
2、OTN技术
OTN（Open Transport Network）称为开放的传输网络，它也是采用基于TDM体制的复用技术，因此它同样具有时隙的概念，每路信号占用在时间上固定的比特位组，信道通过位置进行标识，对业务的QoS也能完全保证，根本区别在于OTN网的帧结构。OTN的主要特点如下：
1）真正实现了语音、数据、图像一体化，传输、接入一体化、窄带、宽带一体化。
2）OTN所具有的网络等级有36Mb/s、150Mb/s、600Mb/s、2500 Mb/s以及10G设备。
3）可以支持语音、图像信号的多点广播。采用数字图像压缩技术，可提供高清晰度监
控图像等等。
4）不同的信号种类一步复用映射到OTN帧中，高速和低速的应用可简单叠加在一个
网络中运行。所有的应用可自由的混合。
5）集成了多种接口，各种应用可直接接入OTN，无需其它接入设备，设备可靠性高。
提供的接口类型有RS232/RS422/RS485、2W/4W、E/M、2B+D、30B+D、E1、10M/100M/1000M以太网、视频（BNC）及宽带广播（15KHz）等。
6）采用分布式网络结构，组网灵活，升级扩容方便。自愈能力强，支持1+1复用段
保护、1+1通道保护、双纤自愈环保护，保护时间小于50ms；
7）低开销（＜2％）。
8）方便的管理特别适合地铁等各种综合业务的接入，并进行透明传输。
9）网络管理功能强，具有自我诊断能力，对网络中任何故障都能告警。集成的管理系
统可直接管理到独立的端口。
OTN具有以上优点，能够完全满足轨道交通各种信息传输的要求，在国内的轨道工程中应用较多，但OTN技术存在成本高，技术封闭，业务接口不开放，独家供货，网络互联不便的缺点。
3、RPR技术
RPR（Resilient Packet Rings）称为弹性分组环，RPR是一种新的MAC层协议，是为优化数据包的传输而提出的。
目前，RPR技术有两种实现方式，即内嵌RPR的基于SDH的MSTP和基于以太网物理层的RPR设备，通常称其为嵌入式RPR和纯RPR。
嵌入式RPR是新一代基于SDH的MSTP的主要技术特征之一，可根据应用需要，设定TDM的通道和传送IP等数据业务的RPR通道。
纯RPR在环路上均采用MAC帧的分组方式来承载所有业务，不存在承载TDM语音的SDH VC通道，RPR环路将TDM业务设置为最高优先级，绝对保证其带宽，以保证其电信级的时延和抖动，同时还提供相应的时间同步性能监测和故障诊断。RPR一般通过电路仿真（CES）来实现TDM业务在分组网上的传送。RPR技术的主要特点如下：
1）采用双环逆向拓扑结构，对环路带宽采用间复用机制。
2）基于MAC地址高速交换。
3）网络拓扑结构的自动发现和更新功能，能自动选择业务最优路径。
4）RPR环网可采用环回（Wrapping）和源路由（Steering）两种保护方式。
5）它支持灵活的带宽颗粒、带宽动态共享和分配以及统计复用。
6）具有同步机制和严格的时延和抖动保障能力。
7）保证QoS，支持带宽预留的业务。
8）支持带宽管理和拥塞控制机制。
9）具有10/100Mb/s、GE等宽带数据接口和支持传统TDM业务的E1接口。
10）由于RPR是专为单个物理环或逻辑环而设计的MAC层技术，其应用仅局限在单
环，跨环时必须终结，因此无法实现跨环业务的端到端带宽共享、公平机制、QoS和保护功能，因此在组建复杂网络时有一定的局限性。
11）在RPR网中，对TDM业务支持的效果不尽人意，过多地使用TDM业务，保证带
宽传输方式就失去了统计复用的优势，另一方面RPR电路仿真技术有一定的局限性，网络规模较大时，无法保证TDM业务的电信级QoS。
4、传输制式的选择
根据以上技术分析，结合轨道交通应用的要求，各种传输技术的主要技术性能比较参见表1。
表1传输技术主要技术性能比较
名称 MSTP OTN RPR
主要接口 G.709/703IEEE802.3 G.709/703IEEE802.3 G.709/703IEEE802.3
网络管理 功能强大 功能强大 功能强大
标准化 国际/国内 生产商 国际/国内
TDM业务 强 强 弱
数据业务 较强 较强 强
国产化 高 无 高
轨道交通应用 多 多 较少
价格 较低 较高 较高
根据以上分析，可知通信传输系统所承载的业务既包含了大量的宽带数据业务（含数字化的图像信息），也包含了不少TDM业务，而具体针对各传输制式而言，RPR技术适合于数据业务占比重较大的网络，目前在国内部分轨道交通公安通信系统有采用，但对TDM业务的支持能力较弱，尚不能完全满足轨道交通专用通信业务的应用要求。OTN接口类型完善，在功能实现方面很适合作为轨道交通通信传输网络，但由于是厂家独有设备，与其他传输设备存在互联互通的问题，并且存在国产化的因素。MSTP业务的类型包括TDM业务、数据业务、视频、各种虚拟专线业务等，可完全满足专用通信系统应用的需求，而且其国产化、成熟性等方面也具有优势，因此，专用通信传输系统暂推荐采用MSTP（内嵌RPR）技术组网，将OTN技术作为备选方案。
四、结语
通过研究轨道交通传输系统不同技术的特点，比较MSTP、OTN、RPR三种传输技术主要技术性能，得到采用MSTP（内嵌RPR）技术组网较为适合当前轨道交通传输系统应用要求。
本文在考虑影响轨道交通传输制式的因素时，未对三种传输制式的各项指标具体量化，有待于在以后的研究中做进一步分析。
参考文献：
[1] 辛默．论城市轨道交通通信传输网的组建[J]．铁路通信信号工程技术，2008（1）：40-41．
[2] 陈樱，胥昊，多业务传送平台在城轨通信系统中的应用[J]．都市城轨交通，2008（1）：86-88．
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