浅析城市轨道交通通信传输系统

李强

（大连市建设学校，辽宁 大连 116031）

改革开放以来，我国的综合国力不断提升。20世纪90年代及21世纪初，北京、上海、广州、深圳等经济发达城市先后兴建城市轨道交通网络，“十二五”期间，我国城市轨道交通的建设规模适度、发展速度稳定，大连、济南、太原、厦门等城市已经开始修建城市轨道交通，“十三五”期间城市轨道交通投资额有望超过2万亿元，中国城市轨道交通建设将迎来新一轮的高潮期。截至2017年12月31日，已在北京、上海、广州等35座城市开通运营轨道交通线路，共171条线路，总里程高达5083.45km，车站3269座（图1）。

图1 2011～2017年中国城市轨道交通情况

城市轨道交通可以效解决城市人口数量庞大导致的交通拥堵问题，是缓解城市人口压力的重要措施之一。城市轨道交通是现代都市公共交通体系中的重要组成部分，建设城市轨道交通系统有利于城市构建完善的交通网络，从而为市民出行提供极大的便利。在修建城市轨道交通的过程中，应根据交通信息技术的发展及当地城市轨道交通的规划，合理构建城市轨道交通通信传输系统。

1 城市轨道交通通信传输系统的组成

城市轨道交通通信传输系统由骨干通信网络、网络节点、用户接口和网络管理系统组成，见图2。

图2 城市轨道交通通信传输系统组成

骨干通信网络是通过传输介质，将各个网络节点即车站节点连接起来，构成城市轨道交通通信网络。随着通信技术的进步，传输介质经历了双绞线电缆、同轴电缆、光纤3个发展阶段，我国近几年修建的城市轨道交通通信网络基本都采用光纤这种传输介质。光纤是一种利用光在玻璃或塑料材质制成的纤维中的全发射原理而达成的光传导工具。光纤有带宽大、损耗低、重量轻、抗干扰、失真率低、性能可靠及成本低的特点，十分符合城市轨道交通通信系统需要传输数据、音频、视频等多种业务的要求，光纤全光中继技术的成熟，使光纤城市轨道交通通信网络更加便捷。城市轨道交通通信系统的网络结构，一般采用环形网络结构，而城市轨道交通通信传输系统为它提供可靠灵活的传输通道。环形网络结构是由两个环路连接，一个环路正常运行，另一个环路为备用环路。两个环路的功能相同，当主环路出现故障时，备用环路必须可以立即启用，这种结构需要的光缆少，数据传输方便快捷，两个环路之间切换自由。环形网络结构见图3。

图3 环形网络结构

2 城市轨道交通通信传输系统的作用

城市轨道交通通信传输系统是城市轨道交通系统中站点与OCC控制中心之间，以及车站与车站之间的信息传输系统，不同线路之间信息交换的通道，确保整个城市轨道交通网络安全正点运行，保障乘客及系统内工作人员的生命及财产安全，在城市轨道交通中通信系统的地位非常重要。包括指挥轨道列车和管理运行状况、传递各种轨道交通信息，还连接起来城市轨道交通各个部门，统一实现运输指挥、行车和列车运行自动化，大大提高了运行效率。城市轨道交通通信传输系统具有以下功能:实行监控城市轨道交通运行情况的数据传递；通过计算机网络技术将广播及旅客系统、AFC系统、ATC系统、消防报警系统、时钟系统、电力系统、自动化办公系统等多种系统的业务信息，及时准确相互传递。城市轨道交通通信传输系统为城市轨道交通的顺利运行提供必要的传输保障，一旦出现意外，能够及时将事故信息高效、准确地传递给接收者，有效减少交通事故的发生，是城市交通轨道的安全运行的技术支持。

3 传统传输技术的应用

城市轨道交通通信系统传输技术中承载各种信息的网络平台，随着城市轨道交通体系的发展，通信传输技术的应用也有长足的发展。目前根据我国各城市城市轨道交通网络的业务需求，应用比较广泛的传输技术有：SDH技术、ATM技术、OTN技术。SDH技术是一个同步数字系统，是一个完整而严谨的传输网络技术系统。SDH技术适用于多种通用技术体制，可为整个网络提供2Mbit/的透明通道，组网灵活，扩容能力强，支持IP业务的传输，采用模块化设计，网络管理的功能强大，能提高网络资源利用率，降低管理及维护费用。但SDH技术设备接口单一，带宽窄，对音频业务的传输上失真率较高。ATM技术是一种异步传输模式，是一种数据传输技术。ATM技术允许根据动态流量划分传输的各种业务，并分别设定和控制服务质量。适用于局域网和广域网，数据传输速率高，支持语音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像通信。ATM可以根据需要，灵活方便的设置语音，视频和数据交换一体化网络，高度模块化，灵活配置和扩展通信网络，可支持星形网络、环形网络、链状网络拓扑。

OTN技术是开放性传输网络技术，它综合了SDH的优点和DWDM的宽带可扩展性，不但可以透明传输各种信息(如语音、数据、数字视频和局域网)，而且更经济。更易于实现，接口广泛，大幅降低了网络建设和运营维护的成本，广州、上海、香港等城市采用这种通信传输技术。

4 PTN传输技术在城市轨道交通通信传输系统中的应用

“十三五”期间，各个城市将加大城市轨道交通的发展，使城市轨道交通网络与路上公共交通网络无缝对接，提高广大乘客的出行舒适度，减轻道路拥堵的压力。因此城市轨道交通通信传输系统承担的业务将会更加多样化，城市轨道交通信息的 IP 化应用于通信的各个子系统。想要实现城市轨道交通通信的IP化服务，需要提供更先进的传输技术、成熟的共享平台以及虚拟专用局域网络业务技术的支持。

PTN技术可以很好的适应这种发展，PTN 技术是分组传送网，是一种光传送网络架构。PTN是下一代数据包传输平台，面相分组，支持传送平台的基本功能。PTN的两个主要特征是分组和传输。PTN以IP为核心。通过以太网为外部表现服务层和光传输介质(如WDM)建立一层。它可以为L2/L2和L1用户提供具有各种流量特性的以太网帧、MPLS(IP)、ATM VP和VC、PDH、FR知识产权。

PTN技术设备接口类型主要有TDM和Ethernet，内核分组交换，其设计理念符合城市轨道交通传送网由TDM向分组化演进的需求。通过PTN进行网络分组化演进，具有平滑过渡、同时满足IP化业务需求及原有TDM业务需求等优势，其演进过程主要有以下几个方面：由TDM向以IP/ETH分组为主转变；业务接口由E1向FE变化；业务粒度由2M向10M/100M发展。PTN网络建设的目的在于，提高传送网大颗粒业务的接入能力和转发效率，提高数据业务的服务质量，同时满足其他宽带业务的接入需求。

城市轨道交通传输系统中，大部分子系统已采用IP数据链路组网。 PTN技术可以很好的适应大量的IP数据业务和一些传统的TDM业务集成载体。PTN设备制造商已经能够提供1GE、10GE，甚至40GE级别的设备联网，PTN不仅可以兼容ATM等服务，还可以保持SDH服务的良好特性。同时增加了对数据突发业务高效的统计复用和动态控制，PTN简化了网络管理和规划难度，实现综合业务端到端的管理和维护。PTN技术适合城市轨道交通通信传输系统的发展，可以大力推广。

5 结语

城市轨道交通通信系统的主干是城市轨道交通传输系统。它不仅测试了通信的发展方向，而且考虑到了通信系统的安全性。还应考虑城市轨道交通通信业务的多样性和复杂性，以及通信系统业务接口的要求。因此，IP与综合服务接入相结合是城市轨道交通传输系统的最佳选择。PTN具有完善而强大的保护和倒换能力，在IP演进过程中，逐渐显示出其固有的优势。随着PTN标准化和产业化的快速发展，技术日趋成熟，性价比进一步提高。PTN技术为城市轨道交通传输系统的选择提供了一种新的途径。