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【摘要】讨论了几种信息传输主干网的技术，并在以SDH作为传输主干网的基础上，对构建 一个安全、可靠、先进且满足要求的地铁通信网以及各通信子系统的接入问题作了探讨。 关键词：地铁通信网，光同频字传送网，异步转移模式，开放式传输网，接 入网 1 引言
2 地铁通信主干传输网 现代地铁的专用通信网应是一个能传输语音、图像、数据等各种类型信息的综合业务数字通信网。为了使各子系统能够相互联系，协调工作，一个可靠、合理、先进的传输主干及组网 结构是必不可少的。传输主干及组网结构的优劣，直接关系到各个通信子系统的运行效能。下面就目前较为广泛使用的几种主干网作一介绍。 2.1 SDH 光同步数字传送网（SDH）是由一些网元（NE）组成、在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。这种网络技术今天已经十分成熟。 SDH的分插复用器（ADM）可以通过软件方式上下电路，省去大量复用设备，还具有一定的交叉能力。数字交叉连接设备（DXC）可在软件的控制下完成电路的交叉、调度，在电 路出现阻断时，通过交叉方式进行路由迂回，实现网络恢复功能。而且，ADM和DXC 网管功 能较强，可通过网管信道在远距离对其进行配置。 SDH具有统一的网络节点接口规范，包括数字速率等级、帧结构、复接方法、光线路口、网络管理等。由于将标准接口综合进各种不同的网元，减少了将传输和复用分开的需要，从而 简化了硬件，缓解了布线拥挤情况。此外，有了标准光接口信号和通信协议后，使光接口成为开 放型的接口，在基本光缆段上实现横向兼容，满足多厂家产品环境要求，同时具备多厂家 能力，是实现统一简化运行、管理和维护过程的先决条件，还可以使自动化运行操作过程得以实现。 在SDH的帧结构中安排了丰富的开销比特，这就使它的运行、管理、维护（OAM）能力大大增强 。但由于采用了传统的时分复用（TDM）技术，SDH将带宽分成几个固定容量的通道传送，电 路组合数有限、带宽分配不够灵活且网络调度复杂。总的来说，SDH对实现可变比特率（VBR ）业务不够灵活有效。 2.2 ATM 异步转移模式（ATM）技术是未来宽带综合业务数字网的基本传送方式，它是在同步转移模式（STM）技术基础上发展起来的，且进一步改进了SDH传输和业务连接方面的弱点，并集传 输、交换、复接及有效支持各种业务接入于一体。 在以ATM为基础的网络上，信元的复用与交换处理方式和所传送的信息类型（语音、数据、视频等）无关。因为ATM网络所处理的是形式相同的固定长度信元，所以可省去许多不必要 的检验，能直接运用硬件加快处理速度，并提高了交换与复用效率。信元的复用与交换处理 方式与实际信息类型无关这一特性，使相同设备理论上可处理低频宽和高频宽的信息。因此 ，ATM可以按需分配频宽。同时，由于使用很短的信元和高速传输速率，使得传输延迟及延迟抖动量都非常小，故ATM的服务范围非常广泛。 ATM也是一种具有服务质量的网络。其服务质量（QoS）能够控制网络上传输流的带宽、延时和精度水平。例如，网络管理员可以将一个622 Mb/s的ATM服务器连接“分割”为3个200 Mb / s的块，每块可有3种不同应用。这是因为ATM为一种宽带技术，并且数据 是通过虚拟通道传输的。 但从另一方面来说，目前SDH已对组建高速骨干传输网相当自如。在ATM系统中，当大部分业务量 在本地上下时，若采用大量ATM交叉连接设备（VPX）进行STM／ATM转换，则转换成本非常 高，从这一点来看，ATM在传输网上与SDH竞争仍有一定困难。 事实上，ATM技术是迄今为止最为复杂的网络技术，除基本技术外，还不断推出新技术。由于各厂商对新技术跟踪速度不一，加上目前还没有统一的标准，所以市场上的ATM产品在性 能方面各有差异。并且，由于ATM技术过于完善，其协议体系的复杂性造成了ATM系统研制、配置、管理、故障定位的难度，另外ATM网络设备也较昂贵。 需要说明的是，随着时间的推移，ATM技术也越来越成熟，针多专用网络方面的应用，某些 国 外厂商已开发出一种集视频、音频和数据交换于一体的ATM结点设备，除模拟话机的接入需外加集中设备外，其它设备可通过不同用户板的配置直接接入。特别是对图像信息可以保障 其服务质量，如确定的时延等。另外，由于ATM具有可变带宽等优点，此设备可实现对通信网络的灵活配置和扩展。 2.3 OTN 西门子公司的开放式传输网（OTN）是一种灵活和支持多协议的开放式网络。它根据语 音、数据、LAN以及视频等业务的相关标准设计了接口卡，从而使符合这些标准的设备 可以通过OTN结点机毫无限制地直接互连。若能直接接入普通电话机、数据终端设备、影像设备（摄像机、显示器等），还可与交换机用户电路或2Mb/s 的E1口连接。此外它还提 供带宽达15kHz的音频接口，在网络方面支持10M/100M以太网的接入。这些接口模块的类型及数量可根据用户需要灵活配置。由于OTN的一卡到位的特点，它很适用于专用通信网的 传输。OTN网采用双光纤环路结构，具有自愈能力，可靠性很高，但由于OTN没有一个相关的国际标准存在，因此在互操作性上无法得到保证；此外，由于是独家产品，在维护等方面就 有一 些不足之处，且在今后国产化方面存在一定的问题。目前国内一些厂家正在根据OTN的特性研究开发相应的产品，相信在不久的将来，这些产品会在专用通信网方面有很快的发展。 根据地铁通信系统的需要，应采用先进、可靠和成熟的技术，从这些方面来看，SDH 是符合要求的。下面将以SDH作传输主干网为例展开论述。 与通常的铁路系统的通信网不同，地铁有距离并不很长、车站数比较少的特点，因此站间通信一般只需用一层的传输结构，可采用1＋1备用方式在每个站配一台ADM，在中心配两台ADM 设备。 SDH网的拓扑结构中环形网是最有特色的、具有自愈保护功能的网络结构之一，我国推荐使用4种自愈环，即二纤单向通道保护环、二纤双向通道保护环、四纤双向复用段共享保护环 和二纤双向复用段共享保护环。对自愈环方式的选择则要综合考虑业务量和经济性。 总的 来说环形网具有很高的生存性，网络的恢复时间也短（可小于50ms）。 3 地铁通信系统的接入 地铁的专用通信系统是一个可以传输语音、数据和图像等各种信息的综合业务数字通信网。以功能划分，大致可分为广播系统、闭路电视系统、公务电话子系统、专用电话子系统、列 车运行调度的专用通信系统和数据通信子系统等。 3.1 地铁公务／专用电话系统 数字程控交换网提供地铁系统中的公务电话、调度电话和传真等通信业务。在地铁系统中，利用数字程控交换机组织通信网时应考虑：车站分布；电话用户数量及功能要求 ；与传输系统相配合的接口要求；交换系统对网络的适应性，如容量大小、呼叫处理能力、 接口及信号系统是否完备、有无远端模块及可靠性指标等；与市话网连接时采用的中继方式。 一种组成方式为控制中心采用具有远端模块的数字程控交换机，各车站分别设置1个远端模 块。交换机和远端模块之间采用数字中继接口通过光纤传输系统连接。SDH分插设备用来从 光路上分出或插入话路。各车站电话用户之间的通话连接由中心局交换机负责。与市话网的连接采用自动出、人工入的方式，少数用户可采用直接拨入（DID）方式。 另一方式为除控制中心采用1个交换机之外，各个车站也分别单独设置1个交换机。各交换机之间都通过数字中继接口和光缆互相连接。各车站电话用户之间的通话连接，根据网内各交 换机局数据的设置和电路配置情况的不同，可由2个车站交换机直接接续或经中心交换机转接。 地铁调度电话系统包括列调、电调、防火报警调度等电话；各调度台能快速地单独、分组或全部呼出分机，分机摘机即呼调度台。各调度系统的分机通过程控交换机连接。这要利用程 控交换机的闭合用户群功能，在网内可组织若干个闭合用户群。用这种方式，以程控交换网为依托，构成的调度电话系统是一种虚拟的独立系统。此外，为保证调度员和分机之间的呼 叫无阻塞，可在中心交换机和各车站交换机间设置直接中继通道。站间行车电话也应能摘机即呼，这可利用交换机在相邻两站的行车电话机之间建立双向热线来实现。而轨道沿线电话并联后接入邻站交换机。 3.2 闭路电视监视系统 闭路电视监视子系统（简称CCTV系统）是地铁维护和保证运输安全的重要手段。 车站内部的控制信号可通过控制电缆传输；视频信号可通过视频同轴电缆传输。 在站间传输时，控制信号可通过SDH传输系统提供的从控制中心至各车站的共线低速数据通 道进行传输，而视频信号可通过数字图象传输方式进行传输，即将每个车站的多路视频信号分别经数字压缩编码（H.261，MPEG2）处理后，通过SDH传输系统送至控制中心，控制中 心数字交换控制模块筛选出多路压缩编码数字视频信号后进行视频解码，还原后的视频信号送至相关调度台的各监视器上。用以上方式时，如果车站及每站所传的视频信号路数较多， 则将占用较大的带宽，这时可仅将所要监视的视频信号在网上传输，其余的信号则在需要时切换进主干中传输。 构建CCTV系统的另一种方法是将视频信号经光端机发送和接收并通过光纤传输至中心，即单独组成一套系统。但这样做的问题是今后若有需要与其它系统（如公安系统等）相连，则有 一定困难，且不适于统一网管。 3.3 网络数据通信系统 对于从以太网来的数据可以桥接入SDH传输网，或可采用ISDN的路由器经接入设备2B＋D／30 B＋D完成。列车自动监控（ATS）、电力监控（SCADA）、自动售检票系统（AFC）、环控（B AS）、火灾报警（FAS）和时钟等低速数据可通过子速率接口板接入SDH中传输。 3.4 广播系统 较高质量的广播可在车站内部实现，中心对车站的广播可通过接入专用的音频板实现。 3.5 移动通信系统 地铁中的移动通信系统是保证行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量的重要手段，特别是采用电力牵引、行车密度高的地铁，更离不开移动通信系统。 移动通信系统可分为专用频道方式和共用频道方式，专用频道方式根据用途来配置频道，即便是处于空闭状态也不可作其它用处，这一方式很好地满足了地铁移动通信作为一种专用通 信的要求，在话务量不大、子系统少、频率资源不紧张的情况下是可行的。 目前集群通信发展非常迅速，集群方式也称共用频道方式，在这种方式下所有的用途共用几个频道，平时所有频道处于控制频道以接受中心的控制和向中心返回信息，通话时由中心根 据情况分配一个通话频道，通话结束后自动返回控制频道，在通话频道全被占用后控制频道可暂时作为通话频道用。这种方式有频道利用率高、通信容量大、易扩容及支持多种通话 和数据业务的优点。从性能、经济和用途等方面来看，集群通信也是地铁专用移动通信今后的发展方向。 集群通信系统由移动交换机、基站、中继器、漏泄同轴电缆、车载台、便携台和有线传输通道组成，在地下车站及隧道中的传播采用漏泄电缆，地面上的无线通信采用空间波方式，车 站站厅则利用室内天线。中心设备的移动交换机通过SDH传输系统与车站的集群基站连接， 车辆段调度台通过SDH与中心设备的移动交换机相连。 4 接入网在地铁中的应用 由于V5接口的标准化，接入网技术的应用越来越普遍。运用SDH传输技术的接入网系统，由 于兼具同步传输和接入设备的特点而在地铁通信系统中得到了广泛的运用，同时它还有设备 简单、网管统一的优点。组成接入网的OLT（光纤线路终端）和ONU（光纤网络单元）分别设置在交换机机侧和用户侧，OLT通过V5接口与本地交换机相连。其接入网系统图如图1所 示。
5 结束语 地铁通信系统作为一个专用网，今后的发展趋势是在系统更加安全、可靠的前提下，满足多 种类型数据的传输，实现系统功能的高度集成化，并达到统一网管、简单配置和低成本管理 、维护的目的。目前通信技术正在以前所未有的速度发展，想实现通信系统设备国产化，也必然要密切跟踪这些技术。 参考文献 1 韦乐平·光同步数字传送网·北京：人民邮电出版社，1998 2 吴汶麒·城市轨道交通信号与通信系统·北京:中国铁道出版社,1998
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