城市軌道交通通信傳輸系統
近年來, 全國各大中城市地鐵、輕軌等軌道交PDH (準同步數字傳輸系統) 、SDH ( 同步數字傳通正在積極發展建設。通信系統是軌道交通系統中輸系統) 、OTN (開放式傳輸網絡) 和ATM ( 異步一個重要的、必不可少的子系統, 它是各條線路正傳輸模式)4 種技術。下面對這4 種技術及其應用常運營的直接保證, 更是排除故障、防災救險的必分別進行討論。要工具。因此建立一個功能齊全、穩定可靠的通信1 PD H ( 準同步數字傳輸系統) 技術系統是非常必要的。目前, 軌道交通領域使用的通信系統主要是PDH 具有多年發展歷史, 非常成熟, 廣泛應用于光纖數字網。但隨著通信技術的發展和用戶需求的不斷增長, PDH 的弱點也暴露出來, 主要表現在當侵限絕緣相鄰的兩道岔方向一致時, 在相鄰的兩軌道區段DGJ 繼電器勵磁電路中, 分別將對方區段的DGJ F 前接點接入即可。
電路原理
以侵限絕緣相鄰的兩道岔方向相反的32DGJ 勵磁電路為例, 其電路原理為: 當26 # 道岔反位時, 26FBJ F 吸起, 短路了26DGJ F 接點條件, 32DGJ 不檢查侵限絕緣即26DGJ F 條件; 當26 # 道岔定位時, 26FBJ F 落下, 斷開了短路26DGJ F 接點的條件線, 將26DGJ F 接點接入32DGJ 勵磁電路中, 對26DGJ F 進行檢查, 即把26 # 道岔軌道區段與32 # 道岔軌道區段合為一個軌道區段, 當26 # 道岔軌道區段有車占有時, 則32 # 道岔軌道區段也視為有車占用, 達到了對侵限絕緣的26 # 道岔軌道區段是否有車占用的條件檢查。
效果
電路做如上修改后, 如前所述, 當機車從Ⅰ股道出來, 車列越過侵限絕緣節占用26 # 道岔軌道區段后停車時, 由于26DGJ F 的落下, 使32DGJ 保持落下, 32# 道岔軌道電路區段也不會解鎖, 在這種情況下, 在車列未走完原牽出進路軌道區段即沒有占用20DG 道岔軌道區段, 從D64 信號機折返回Ⅱ 股道后, 則20DG、26DG 道岔軌道區段可以按中途折返進行正常解鎖, 不會造成漏解鎖, 上述問題得到了圓滿解決。
現在以下幾方面。
1. 傳輸容量無法滿足用戶日益增長的需求。
2. 只有地區性數字信號速率和幀結構, 由各廠家自行開發光接口。
3.異步復用體制使得上/ 下路非常復雜, 需采用眾多背靠背的設備。
4.構成光纖傳輸網絡時, 由光端機、復用設備、PCM D/ I 設備組成, 必須有2 套網管設備對傳輸網絡和接入設備進行管理。
5SDH ( 同步數字傳輸系統) 技術
SDH 是20 世紀90 年代初走向商用的同步數字傳輸體制標準。它基于TDM 傳輸原理, 有非常成熟的ITU2T 標準和產品, 其可用性、可靠性、通用性都很強, 是現代電信傳輸網的基礎。并且技術先進, 具有標準光接口、強大網絡管理能力和靈活分插支路(同步復用) 的能力; 組網靈活, 可組成點對點、鏈形、環形等不同拓撲結構; 擴容能力強, 系統很容易從155 Mb/ s 升級至622 Mb/s , 甚至215 Gb/s 和10 Gb/ s ; 網絡可靠, 具有MSP 、通道保護、自愈環等保護手段; 支持IP 業務的傳輸, 傳送效率高, 目前已有IP/ PPP/ HDLC/ SDH ( POS) 、IP/ LAPS/ SDH 、IP/ GFP/ SDH 、IP/RPR ( SPR) / SDH/ WDM 等國際標準協議的廣泛支持, 是完全開放的國際傳輸標準, 便于測試和維護。但在軌道交通通信系統中SDH 存在下列問題。
7接口種類單一, 僅具有PDH 系列標準接口。21 傳輸窄帶業務( 話音、數據、寬帶音頻) 時, 需增加接入設備(PCM D/ I 設備) 。
4無直接的視頻和LAN 接口, 需外部增加視頻接口設備和以太網路由器; 對以太網業務, 一般只提供2 Mb/ s 的傳輸速率, 存在性能瓶頸。
5 需要多個網絡設備對標準SDH 設備、接入設備、視頻接口設備和以太網路由器等進行管理, 給網絡運營、管理和維護帶來諸多不便。
8一般只提供點對點的通信通道, 難以滿足軌道交通通信系統中大量共線式通信信道的要求。61 對于視頻、寬帶廣播以及局域網來說, 還沒有很好的解決辦法。
9OTN ( 開放式傳輸網絡) 技術
OTN 是Siemens ATEA 公司開發的面向專網應用的開放傳輸網絡。它基于TDM 傳輸體制(但幀結構是非標準的), 具有設備簡單(一體化設備) 、網絡可靠、組網靈活等特點, 可組成點對點、鏈形、環形等不同拓撲結構; 擴容方便, 系統很容易從36 Mb/s 升級至150 Mb/ s 、600 Mb/ s ; 直接提供多種標準的通信協議接口, 如話音接口( 具有2 線/4 線、模擬/ 數字、帶信令/ 無信令) 、E1 接口、RS232/ 422/ 423/ 485 接口、高質量音頻接口( 15 kHz 寬帶) 、10/ 100 Mb/ s 以太網接口、4/ 16 Mb/ s Token Ring 接口、標準復合視頻接口(M2J PEG 壓縮算法) 等。但是OTN 采用的是生產商的一種企業內部規范, 是一種非標準的系統, 其傳輸制式無統一的國際標準, 對于今后的系統擴展會有一定的影響。
10ATM ( 異步傳輸模式) 技術
ATM 是1988 年由CCITT ( ITU2T 前身) 提出, 實現寬帶綜合業務數字網(B2ISDN) 的核心技術。它是在總結、分析了傳統電話網的電路交換技術和數據網絡的分組交換技術優缺點的基礎上發展起來的。ATM 技術融合了面向連接(保證QoS) 、統計復用(提高寬帶利用率) 兩者的優點, 是話音、數據、視頻、IP 等各種業務傳輸、復用和交換的理想傳輸方式, 其靈活的寬帶分配策略能滿足當前和未來的需求。ATM 技術及其本身的一些特性正好適合軌道交通領域的通信系統, 簡單來說, 主要有以下3 點。
11可承載不同業務。軌道交通的通信系統需要實現對各種不同業務的承載, 比如專用電話、公務電話、視頻監控、IP 數據, 等等。而這些業務有著不同的特性, 例如IP 數據業務突發性較強, 視頻業務需要高帶寬來保證圖像質量, 話音業務需要固定的帶寬保證通話質量。ATM 技術的設計完全滿足通信系統對綜合業務承載以及服務質量的需求, 因為ATM 技術允許對傳輸的各種業務按照CBR ( 恒定比特率業務) 、VBR ( 可變比特率業 ? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 城市軌道交通通信傳輸系統 —張延翔 務) 、ABR (可用比特率業務) 以及UBR ( 未知比特率業務) 等進行劃分, 對其服務質量進行分別設定和控制。另外, 為了方便各種業務的接入, ATM 對其設備也規定了各種國際標準接口, 擴大了運用范圍。 12按需連接特性。城市軌道交通通信系統中, 視頻業務是一種占用系統寬帶資源的業務, 特別是用戶對視頻圖像的質量要求越來越高。另外, 視頻業務也是一種典型的多點對一點的業務, 攝像頭數量眾多, 而監視器較少, 如果采用傳統的點對點進行視頻傳輸, 一方面不經濟, 且兩端的視頻編解碼設備將大大增加; 另一方面由于寬帶大量的浪費, 不但導致系統的擴展性較差, 而且視頻業務本身也不能進一步改善質量。ATM 技術的按需連接特性, 以及對連接的高效管理就很好的解決了這個矛盾。采用ATM 技術, 視頻業務占用的帶寬將由監視器的數量決定, 從而在保證業務質量的前提下, 節省了大量的系統資源, 同時也為將來系統的擴展和升級預留了條件。
13較高的數據安全性。隨著數據通信的快速發展, IP 技術由于其技術簡單、終端設備低廉以及連接方便等優點得到了廣泛應用, 目前已成為數據通信技術的首選, 在軌道交通領域也是如此。但由于IP 技術受其本身協議的約束, 對數據通信的安全保證必須通過高層應用軟件來完成, 因此效率并不高。而城市軌道交通通信系統中, 各種不同數據網絡之間需要保證絕對的隔離, 這就對IP 網絡的數據安全性提出較高的要求。ATM 技術可以在較低層次上將不同網絡的數據包隔離, 大大提高了數據防護的效率。在ATM 網絡中, 各個節點的IP 端口可以進行分類并組合為不同的邏輯子網, 這樣同一邏輯子網中的IP 端口可以自由通信, 而不同邏輯子網之間則保持絕對隔離, 從而實現了數據安全性的需求。
作為一種寬帶綜合業務數字網通信系統, ATM 技術既解決了SDH 系統的業務綜合能力, 又避免了OTN 系統由于非標準而造成在系統擴展上的局限性, 它以綜合的方式處理話音、數據、圖形和視頻信息, 為系統提供更大的容量和綜合業務, 在技術上是非常先進的, 也是符合將來發展趨勢的。同時, 由于ATM 技術本身的特性, 它將在軌道交通領域的通信系統中得到應用和發展。
14 工程應用
上海地鐵一號線上海地鐵二號線上海明珠一期工程廣州地鐵一號線廣州地鐵二號線上海明珠二期初步設計上海莘閩線初步設計上海共和新路高架初步設計上海申松線預可行性研究上海M8 線初步設計南京地鐵南北線一期工程初步設計深圳地鐵初步設計長春輕軌初步設計武漢輕軌初步設計重慶輕軌初步設計北京地鐵(環線) 北京城鐵(東直門西直門) 施工圖大連輕軌2 施工圖青島輕軌北京八通線初步設計沈陽輕軌初步設計南京地鐵施工圖 PDH 已開通OTN 公安視頻采用ATM 已開通SDH + ATM 視頻及無線已開通 OTN 已開通OTN 已招標ATM 推薦方案ATM 已招標ATM 推薦方案ATM 推薦方案ATM 推薦方案SDH 推薦方案SDH 推薦方案ATM 已招標SDH 推薦方案ATM 推薦方案SDH 正在改造SDH 推薦方案SDH 推薦方案未定SDH 推薦方案SDH 推薦方案SDH 推薦方案
在工程設計中通信傳輸系統主要推薦SDH 和ATM 方式。SDH 方式由于在通信系統中的成熟應用及良好的業務支持,仍作為設計單位考慮的重要方案。ATM 方式較適合對業務質量需求較高的綜合業務網絡,并已在公網和專網領域得到良好應用。另外,也可以采用SDH 加視頻專網的組合傳輸方式,這樣雖然增加了光纜的芯數,但大大降低了對SDH 傳輸系統帶寬的要求,其性價比也是很高的。
原作者：張延翔
