论文部分内容阅读
[摘 要]城市轨道交通通信系统的传输网，主要采用OTN、PTN、MSTP三种传输方式。本文对这三种传输组网技术进行分析比较，归纳总结轨道交通通信各传输技术的优缺点、应用情况及选择方法，认为MSTP组网方案可作为城市轨道交通通信传输网络的优选方案。
[关键词]轨道交通；传输系统；OTN；PTN；MSTP
中圖分类号：F59 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0066-01
1 引言
城市轨道交通通信系统是指用于组织、指挥城市交通运营行车的专用通信系统，主要用于接收发送语音、数据、图像、多媒体等信息，是保障行车安全、提高运营效率、提升运营服务质量的重要设施。
传输系统是城市轨道通信系统的核心，负责为各应用业务提供通道。主要包括：通信各子系统、电力监控（SCADA）、自动售检票信息（AFC）、列车自动监控信息（ATS）、运营管理数据或信息。不同业务对系统的带宽、时延、可靠性等要求各不相同，这就要求传输系统应是一个实时、透明、无阻塞、可靠性高的系统。
2 方案研究
当前国内外城市轨道交通通信系统传输网络的主要有OTN（开放式传输网络）、PTN（分组传输网络）和MSTP（多业务传输平台）三种技术，下面分别进行分析。
2.1 OTN技术
OTN（Open Transport Network）是面向专网应用的开放式传输网络，基于TDM传输体制，采用时分复用技术，属于同步传输体系，帧长度为31.25us，帧速为32000帧/s [1]，OTN传输的主要业务是音频、中低速数据、E1、10M/100M以太网、信号传输；由于采用了一次复用机制，该传输网络的自愈能力强，网络管理机可在网络中任何一个节点接入，对全网进行管理；然而，OTN技术是独家技术，内部技术标准非国际化，这给不同的网络之间互联互通带来不便。
2.2 PTN技术
PTN（Packet Transport Network）分组传送网是一种面向IP基于分组交换业务的传送网络和技术，PTN将现有的光传送网和IP/MPLS/Ethernet网络特点相融合，实现对分组化业务的高效传送，面向IP的PTN网络继承了光传送网的可操作管理性（OAM），高效的带宽管理机制和流量工程，具有很强扩展性和高生存性 [2-3]。PTN技术兼容传统TDM、ATM等业务，增加了适应数据业务的分组交换、统计复用、分组QoS机制、多业务支持等数据网络的灵活高效特性。PTN采用完全分配的保护倒换机制，在50ms内完成保护倒换动作。然而目前PTN设备处于商用化初期阶段，成熟度还有待进一步验证。
2.3 MSTP技术
MSTP（Multi-Service Transport Platform）称为多业务传送平台，在SDH基础上增加了以太帧和ATM信元的承载能力和两层交换能力，能适应多业务汇聚传送的平台。已经集PDH、SDH、以太网、ATM、RPR等技术于一体，可以通过汇聚方式实现业务的接入和处理，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。
在MSTP传送技术中，POS技术可为PI互连提供更可靠、更高效的通道连接；ATM技术可实现基于ATM的DSLAM共享汇聚；PDH、SDH接入功能可高效处理大量的TDM业务； MSTP采用多种适配容器（VC-1/2/3/4）和以EoS方式，对以太业务进行封装，可有效避免封装的效率问题；另外，采用LZS、LCAS、CAR、LPT、多径传输等技术，保证可靠地传输。MSTP的发展，可以分为以下四个阶段[4]：
（1）第一代MSTP：实现点到点以太网通路；支持PPP映射；提供许多IP数据接口，保证基于IP的数据业务可以在一个骨干传输网络平台上传输。但其缺点也非常明显：带宽消耗非常严重；映射成本昂贵、性能低；数据业务配置过程复杂。
（2）第二代MSTP：为了解决支持IP数据业务的问题，加进了IP技术的部件和技术标准，支持X86/GFP、虚级联、LCAS；第二代MSTP有如下缺点：支持数据业务成本昂贵；数据带宽消耗仍比较严重；不能支持端到端的QoS保证；没有解决数据传输拥塞问题。
（3）第三代MSTP（含RPR功能的MSTP）：在此阶段，RPR处理功能已融入MSTP，可以实现以太网带宽的统计复用、公平的带宽分配、更加严格的QOS以及更加安全的用户隔离功能。MSTP可借助于RPR功能来妥善地解决好数据业务传输与话音两者之间的冲突，该传送平台可借助于原先的SDH技术来传输TDM业务。
（4）第四代MSTP：第4代MSTP的特别之处在于它引进了ASON这一功能，此外，MEF UNI也开设出能够自由传送ASTN的控制台，从而轻松地发现网络的拓扑结构，实现全网带宽动态的分配。
MSTP设备处在不断的发展过程中，随着各种新的传输技术的出现，都有可能结合到MSTP中，使MSTP的功能更为完善。
3 技术分析对比
三种传输技术各有优缺，都可以满足城市轨道交通对传输网络业务的部分需要，在一定的时期内也是适用的。但根据当前地铁通信业务的需求及发展，尤其是视频的数字化及综合监控和乘客信息系统的出现，地铁通信业务的需求出现了以太网化、数字化、宽带化的趋势。所以在轨道交通中建设一个高可靠、可发展、多业务的综合传输网络平台，以满足轨道交通运营管理初期、近期和远期的发展需求。
4 结语
综上所述，建议在城市轨道交通中采用MSTP组网方案作为优先方案。MSTP同时具有承载传统TDM业务和数据业务的综合能力，综合考虑技术的先进性、成熟性及可靠性，MSTP技术在国内轨道交通通信传输网络应用广泛，且具有很多成功的案例，能够在很长时间内满足轨道交通领域的传输需求。
参考文献
[1] 朱小沙.对轨道交通通信传输系统的分析[J].城市建设理论研究.电子版，2012（21）：（79-84）
[2] 黄晓庆，唐剑峰，徐荣.PTN-IP化分组传送[M].北京：北京邮电大学出版社，2009.10.
[3] 徐荣，邓春胜.分组传送技术与测试[M].北京：人民邮电出版社，2009.9.
[4] 孔祥石.关于轨道交通通信传输系统的技术应用分析[V].城市建设理论研究：电子版，2014（12）：47-53.
[关键词]轨道交通；传输系统；OTN；PTN；MSTP
中圖分类号：F59 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0066-01
1 引言
城市轨道交通通信系统是指用于组织、指挥城市交通运营行车的专用通信系统，主要用于接收发送语音、数据、图像、多媒体等信息，是保障行车安全、提高运营效率、提升运营服务质量的重要设施。
传输系统是城市轨道通信系统的核心，负责为各应用业务提供通道。主要包括：通信各子系统、电力监控（SCADA）、自动售检票信息（AFC）、列车自动监控信息（ATS）、运营管理数据或信息。不同业务对系统的带宽、时延、可靠性等要求各不相同，这就要求传输系统应是一个实时、透明、无阻塞、可靠性高的系统。
2 方案研究
当前国内外城市轨道交通通信系统传输网络的主要有OTN（开放式传输网络）、PTN（分组传输网络）和MSTP（多业务传输平台）三种技术，下面分别进行分析。
2.1 OTN技术
OTN（Open Transport Network）是面向专网应用的开放式传输网络，基于TDM传输体制，采用时分复用技术，属于同步传输体系，帧长度为31.25us，帧速为32000帧/s [1]，OTN传输的主要业务是音频、中低速数据、E1、10M/100M以太网、信号传输；由于采用了一次复用机制，该传输网络的自愈能力强，网络管理机可在网络中任何一个节点接入，对全网进行管理；然而，OTN技术是独家技术，内部技术标准非国际化，这给不同的网络之间互联互通带来不便。
2.2 PTN技术
PTN（Packet Transport Network）分组传送网是一种面向IP基于分组交换业务的传送网络和技术，PTN将现有的光传送网和IP/MPLS/Ethernet网络特点相融合，实现对分组化业务的高效传送，面向IP的PTN网络继承了光传送网的可操作管理性（OAM），高效的带宽管理机制和流量工程，具有很强扩展性和高生存性 [2-3]。PTN技术兼容传统TDM、ATM等业务，增加了适应数据业务的分组交换、统计复用、分组QoS机制、多业务支持等数据网络的灵活高效特性。PTN采用完全分配的保护倒换机制，在50ms内完成保护倒换动作。然而目前PTN设备处于商用化初期阶段，成熟度还有待进一步验证。
2.3 MSTP技术
MSTP（Multi-Service Transport Platform）称为多业务传送平台，在SDH基础上增加了以太帧和ATM信元的承载能力和两层交换能力，能适应多业务汇聚传送的平台。已经集PDH、SDH、以太网、ATM、RPR等技术于一体，可以通过汇聚方式实现业务的接入和处理，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。
在MSTP传送技术中，POS技术可为PI互连提供更可靠、更高效的通道连接；ATM技术可实现基于ATM的DSLAM共享汇聚；PDH、SDH接入功能可高效处理大量的TDM业务； MSTP采用多种适配容器（VC-1/2/3/4）和以EoS方式，对以太业务进行封装，可有效避免封装的效率问题；另外，采用LZS、LCAS、CAR、LPT、多径传输等技术，保证可靠地传输。MSTP的发展，可以分为以下四个阶段[4]：
（1）第一代MSTP：实现点到点以太网通路；支持PPP映射；提供许多IP数据接口，保证基于IP的数据业务可以在一个骨干传输网络平台上传输。但其缺点也非常明显：带宽消耗非常严重；映射成本昂贵、性能低；数据业务配置过程复杂。
（2）第二代MSTP：为了解决支持IP数据业务的问题，加进了IP技术的部件和技术标准，支持X86/GFP、虚级联、LCAS；第二代MSTP有如下缺点：支持数据业务成本昂贵；数据带宽消耗仍比较严重；不能支持端到端的QoS保证；没有解决数据传输拥塞问题。
（3）第三代MSTP（含RPR功能的MSTP）：在此阶段，RPR处理功能已融入MSTP，可以实现以太网带宽的统计复用、公平的带宽分配、更加严格的QOS以及更加安全的用户隔离功能。MSTP可借助于RPR功能来妥善地解决好数据业务传输与话音两者之间的冲突，该传送平台可借助于原先的SDH技术来传输TDM业务。
（4）第四代MSTP：第4代MSTP的特别之处在于它引进了ASON这一功能，此外，MEF UNI也开设出能够自由传送ASTN的控制台，从而轻松地发现网络的拓扑结构，实现全网带宽动态的分配。
MSTP设备处在不断的发展过程中，随着各种新的传输技术的出现，都有可能结合到MSTP中，使MSTP的功能更为完善。
3 技术分析对比
三种传输技术各有优缺，都可以满足城市轨道交通对传输网络业务的部分需要，在一定的时期内也是适用的。但根据当前地铁通信业务的需求及发展，尤其是视频的数字化及综合监控和乘客信息系统的出现，地铁通信业务的需求出现了以太网化、数字化、宽带化的趋势。所以在轨道交通中建设一个高可靠、可发展、多业务的综合传输网络平台，以满足轨道交通运营管理初期、近期和远期的发展需求。
4 结语
综上所述，建议在城市轨道交通中采用MSTP组网方案作为优先方案。MSTP同时具有承载传统TDM业务和数据业务的综合能力，综合考虑技术的先进性、成熟性及可靠性，MSTP技术在国内轨道交通通信传输网络应用广泛，且具有很多成功的案例，能够在很长时间内满足轨道交通领域的传输需求。
参考文献
[1] 朱小沙.对轨道交通通信传输系统的分析[J].城市建设理论研究.电子版，2012（21）：（79-84）
[2] 黄晓庆，唐剑峰，徐荣.PTN-IP化分组传送[M].北京：北京邮电大学出版社，2009.10.
[3] 徐荣，邓春胜.分组传送技术与测试[M].北京：人民邮电出版社，2009.9.
[4] 孔祥石.关于轨道交通通信传输系统的技术应用分析[V].城市建设理论研究：电子版，2014（12）：47-53.