地铁专用（精选3篇）
地铁专用 篇1
摘要：介绍了西安地铁2号线传输系统的业务保护方式, 分析了各种保护模式的特点。
关键词：地铁,传输系统,保护模式
西安地铁2号线通信传输系统承载着运营设备及管理信息传送, 是地铁通信系统最为重要的组成部分。完善的传输系统业务保护模式, 对地铁的运营管理至关重要, 本文主要对西安地铁2号线传输系统的保护模式进行介绍。
1 西安地铁传输系统组网结构
西安地铁2号线传输系统由MSTP (基于SDH的多业务传送节点) 骨干传输设备、PCM (脉冲编码调制) 接入网设备和网络管理设备组成, 其系统结构如图1所示。
西安地铁2号线采用MSTP的传输技术体制来构建光传输系统。全线共25个节点, 以运营中心为核心, 分别组成二个相交环。
其中运营中心—综合维修楼—车辆段—北客站—北苑—运动公园—行政中心—凤城五路—市图书馆—大明宫西—龙首原—安运路—北大街13个站点组成第一个环;运营中心—停车场—韦曲南—航天城—凤栖原—三爻—会展中心—纬一街—小寨—体育场-南稍门-永宁门-钟楼13个站点组成第二个环;两个环网均以传输速率为2.5Gbit/s的四纤复用段保护环方式工作, 具有抗单点失效的自愈保护功能。
各站的MSTP光传输设备通过2M接口与PCM设备相连, 实现本工程的点对点型RS422数据;点对点型2/4W;点对点型FXO/FXS等业务的接入。系统实现的功能是将局端的窄带业务 (EM/RS422/FXO/FXS) 按照标书要求的数量进行调制编码, 将这些业务集中编码为标准的2M, 在MSTP传输网络上进行长距离传输并在2M层面上进行组网, 在远端站点进行解码后将远端站点所需要的业务下落。
光传输系统提供2Mbit/s数字中继接口满足公务电话系统的传输通道需求, 提供2/4线音频接口、2Mbit/s数字中继接口满足专用电话系统和专用无线通信系统的传输通道需求, 提供RS422低速数据接口以点对点应用方式满足无线及时钟系统的传输通道需求, 提供以太网数字接口 (10M/100M口) 满足无线、广播、电源、网管、信号、PIS、AFC等系统的传输通道需求, 提供以太网数字接口 (1000M口) 满足电视监视系统、ISCS综合监控系统等的传输通道需求。
2 西安地铁传输系统系统保护模式
西安地铁2号线传输系统从设备级保护、网络级保护、业务级保护三个层面进行了全面的系统保护, 从而确保了传输系统通信系统的安全, 下面分别介绍保护机制的实现方式。
2.1 设备级保护
设备级保护层面, 各站点的光传输设备均对重要板件如主控板、交叉时钟板、电源板等都进行了1+1热备份配置;传输设备支持1+1和1:N (1≤N≤14) 这两种线路保护方式, 业务倒换时间小于50ms, 符合ITU-T建议要求。
PCM接入设备硬件保护支持电源、交叉、控制、时钟1+1热备份, 提高系统可靠性;双路电源输入, 保证系统外部供电保护。
2.2 网络级保护
网络级保护层面, 采用四纤双向复用段保护环的方式组网, 进而从网络级层面保证了传输网络的安全稳定可靠运行。
四纤环是由4根光纤组成, 这4根光纤分别为S1、P1、S2、P2。其中, S1、S2为主纤传送主用业务;P1、P2为备纤传送备用业务;也就是说P1、P2光纤分别用来在主纤故障时保护S1、S2上的主用业务。需要注意S1、P1、S2、P2光纤的业务流向, S1与S2光纤业务流向相反 (一致路由, 双向环) , S1、P1和S2、P2两对光纤上业务流向也相反, 从图2 (a) 可看出S1和P2, S2和P1光纤上业务流向相同。
在环网正常时, 网元A到网元C的主用业务从S1光纤经B网元到网元C, 网元C到网元A的业务经S2光纤经网元B到网元A (双向业务) 。网元A与网元C的额外业务分别通过P1和P2光纤传送。网元A和网元C通过收主纤上的业务互通两网元之间的主用业务, 通过收备纤上的业务互通两网之间的备用业务, 见图2 (a) 。
当B—C间光缆段光纤均被切断后, 在故障两端的网元B、C的光纤S1和P1、S2和P2有一个环回功能见图2 (b) (故障端点的网元环回) 。这时, 网元A到网元C的主用业务沿S1光纤传到B网元处, 在此B网元执行环回功能, 将S1光纤上的网元A到网元C的主用业务环到P1光纤上传输, P1光纤上的额外业务被中断, 经网元A、网元D穿通 (其它网元执行穿通功能) 传到网元C, 在网元C处P1光纤上的业务环回到S1光纤上 (故障端点的网元执行环回功能) , 网元C通过收主纤S1上的业务, 接收到网元A到网元C的主用业务。
网元C到网元A的业务先由网元C将其主用业务环到P2光纤上, P2光纤上的额外业务被中断, 然后沿P2光纤经过网元D、网元A的穿通传到网元B, 在网元B处执行环回功能将P2光纤上的网元C到网元A的主用业务环回到S2光纤上, 再由S2光纤传回到网元A, 由网元A下主纤S2上的业务。通过这种环回, 穿通方式完成了业务的复用段保护, 使网络自愈。
保护倒换完成时间小于50ms, 完成倒换动作后应向网络管理设备报告倒换事件。
2.3 业务级保护
业务级保护层面, 需要针对语音、低速数据、数据、视频等不同业务进行不同的保护。
1) 对语音和低速数据的业务级保护
本工程对语音、低速数据 (RS422、2/4线音频等) 等窄带业务的保护分为三个层次。
设备级保护:对系统设备关键单元冗余热备份的设备级保护。
网络级保护:采用了光传输层的保护, 如MSP (复用段保护) 、SNCP (子网连接保护) , 确保在单点失效情况下业务的快速保护倒换和不中断, 并且业务毫无感知, 充分保证业务传输质量。
业务级保护:对语音和低速数据业务在传输系统中固定分配传输通道, 提供端到端的永久直达电路, 不存在数据丢失、带宽拥挤、信号失真等情况, 时时刻刻充分确保语音和低速数据业务对时延、抖动、误码率等指标有最严格要求的实时性业务的优质传送, 从而可确保地铁系统的公务电话、调度电话、时间定时信号、控制信号、中继信号等的优质可靠安全的传送。
2) 对以太网数据业务和视频的业务级保护
传输系统对以太网数据 (如无线、广播、电源网管、信号、AFC、PIS等) 和视频 (CCTV、ISCS等) 等宽带业务进行了完备的保护考虑和设计。
设备级保护:对系统设备关键单元冗余热备份的设备级保护。
网络级保护:采用了两种保护方式, 一种是网络路径上的保护, 采用备份路由的方式, 对占传输网络带宽资源的信号数据业务和ISCS业务进行了1主1备双路由的配置, 主备路径配置不同的插板;另外一种是复用段保护。
内嵌RPR保护:内嵌RPR的MSTP方案在帧结构与光接口上仍然采用SDH的标准, 在用户侧提供以太网接口FE/GE, 通过以太网业务处理后 (包括透传、二层、L2VPN等功能处理) 适配到RPR MAC, 利用RPR核心技术处理多级CoS、拓朴发现、环保护、公平算法和OAM管理等项功能, 并通过GFP/LAPS等封装协议将RPR MAC数据映射到SDH的VC通道中, 还可使用虚级联和LCAS协议提供多路径传输、带宽动态调整保护和灵活的带宽扩展, 对SDH设备的无缝兼容并拥有SDH的电信级可靠性, 还可将SDH固有的多种保护机制和RPR保护机制结合一起构成业务的双重保护机制, 当SDH保护失败时, 才启动RPR保护, 大大提高了业务保护的可靠性。
因此以太网数据和视频作为RPR业务受到较多层次的保护, 主要有:
⑴Wrapping、Steering和Wrapping+Steering三种保护方式;⑵生成树和LCAS等功能的保护;⑶光传输层的保护, 如MSP、SNCP;⑷网络路径上的主备用路由保护;⑸设备级的关键单元冗余热备份保护。
内嵌RPR单板是在SDH设备上提供的以太网环网处理的单板, 可以实现多路快速以太网和千兆以太网的接入;支持以太网数据的二层交换、用户隔离、流分类、数据流量控制、VLAN的管理、优先级配置 (CLASSA/B/C) 和映射等数据特性功能;采用RPR技术实现空间重用、公平访问、智能保护倒换 (<50ms) 、路径优化等环网功能;RPR单板同时支持MPLS技术, 并可基于LSP ID区分业务等级, 提供基于MPLS的差分服务, 从而提供端到端的业务QoS保证;并且内嵌RPR环带宽可调, 可根据业务容量的增长灵活配置带宽, 使得业务具有很强的可扩展性, 支持系统的可持续发展。
传输系统的内嵌RPR的MSTP方案在业务处理速度、扩展性、CoS、保护倒换时间、带宽利用率、抑制广播风暴、拓扑自动发现等多方面都具有很强的优势, 特别是具有了环路带宽的公平分配机制, 克服了生成树 (STP) 的固有缺陷, 内嵌RPR作为MSTP的补充正成为MSTP技术的新亮点。
3 结语
在充分满足运营要求的前提下, 完善西安地铁2号线专用通信传输系统的业务保护功能, 能有效的提高西安地铁运营管理效率。随着传输系统新技术的不断应用, 传输系统的保护模式必定会有更大的进步, 这将是未来工程建设中值得关注的课题。
参考文献
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广州地铁五号线专用传输系统概述 篇2
关键词：SDH,PCM
1 SDH概述
广州地铁五号线传输系统采用的是SDH技术。SDH, 英文全称为Synchronous Digital Hierarchy, 即同步数字体系。SDH具有对网络节点光接口进行了统一的规范, 信号的帧频相同, 复用过程简单, 信号有统一的速率, 帧结构中安排了丰富的开销比特, 有强大的管理功能等优点。SDH的原理主要是将各种不同速率的信号“存放”在特定的速率固定的容器当中, 然后这些容器经过映射、定位、复用, 形成一个速率为155Mbit/s的STM-1帧, 最后多个STM-1帧再经过复用, 形成速率更高的STM-N帧, 经过光路进入传输网中。
2 传输组网
广州地铁五号线东起文冲, 西至滘口, 共24各站, OCC设在鱼珠车辆段。OCC有2个节点, 每个车站均有一个节点, 车辆段中综合楼和运转楼各设置一个节点。整个传输系统分成三个环, 采用隔站相连的方式, 滘口至五羊邨加上OCC1节点为一个环, 珠江新城至三溪加上OCC1节点为一个环, 鱼珠至文冲加上OCC2节点为一个环。综合楼和运转楼是以点对点的方式与OCC2节点相连, OCC1节点和OCC2节点通过一根尾纤相连。这三个环在OCC产生交点, 以实现整条线路信息的相互通信。
车站所组成的环的带宽是2.5G, 综合楼与OCC之间的带宽是622M, 运转楼与OCC之间的带宽是155M。
如下图所示:
3 硬件组成
3.1 节点设备
五号线传输设备使用的是上海阿尔卡特公司的SDH设备, 车站和综合楼设备是SMC1662, OCC两个节点的设备均是是SM1660, 带宽为2.5G。运转楼设备是1642EM, 带宽是155M。可以接入到SDH设备的数据的最低速率是2M, 而低于2M的业务则需要通过PCM模块先汇聚成2M信号, 再接入到SDH设备中。所以, 每个车站节点除了有SDH的设备外, 还配有一个PCM模块, 用于汇聚2M;在OCC, 当然也会配有PCM模块, 而且数量是与车站成一一对应关系的;车辆段综合楼是与车站一样的硬件配置, 车辆段运转楼由于没有低速率业务接入传输系统, 因此运转楼没有配置PCM模块。
3.2 板卡
A、SDH板卡
虽然车站设备与OCC设备不一样, 但是总的板卡构成是相同的。从功能上来分, 每个设备均是由三种板卡构成:公共板、业务板、光板。
由于1662SMC是1660SM的紧凑型, 因此在1662设备上有些公共板集成了多个功能, 而且还带有光模块。因此, 虽然1660和1662的公共板功能上是一样的, 但是在型号和结构上是不一样的。
目前使用到的公共板有:
CONGI板:提供电源接入, 可提供电源冗余。
SERVICE板:可选的辅助接口与同步接口板, 可提供工程电话、外接时钟接口。1662上为SERGI板。
EQUICO板:设备控制器, 对节点设备进行管理。
MATRIX板:矩阵板, 整个节点的核心板卡, 提供业务相关功能 (交叉连接, 同步, SC) , 1662上为SYNTH16板且带有光模块。
在地铁业务中, 接入到传输设备的主要是两种, 一种是E1接入, 一种是以太网业务。因此, 在传输设备上的业务板有两种, 一种是2M业务板, 一种是以太业务板。其中2M业务板有:1662设备上的P21E1:可以处理21路E1业务, 以及1660设备上的P63E1:可以处理63路E1业务。以太业务板有:ES4-8FE (背板带宽为622M, 提供8个10M/100M端口) 、ISA-ES16 (背板带宽为2.5G) 。
在车站的1662设备上, 矩阵板SYNTH16自带有光模块, 所以不需要另外再配置光板。在OCC的1660设备上, 配置了O-16ES, 其带宽为2.5G。
B、PCM板卡
主要的板卡有:
⑴CNCC:用于监控整个PCM模块
⑵PCMC2Mbis:2M汇聚板, 与SDH的2M业务板相连, 将多个低速率业务 (低于2M) 汇聚成一个2M信号;
⑶RAC:4端口低速率板, 主要提供RS422等接口;
⑷SPCM-S4:10端口语音数据板;
⑸RGPA:带铃流的电源板, 为PCM机框上的各板卡提供所需电源。
4 业务接入
时钟信号的速率是9600bit/s, 因此, 时钟信号必须要经过PCM模块汇聚成2M才能接入到SDH。时钟系统是先接入到PCM的RAC板, 汇聚成2M后再通过SDH传输。
有线调度系统由于只有在OCC才有交换机, 在车站没有配置交换机, 车站的调度电话是直接和传输设备相连的, 而调度电话的速率是64Kbit/s, 远达不到2M, 必须经过PCM模块汇聚成2M才能接入到SDH。调度电话是接入到PCM的SPCM板卡上的。
公务电话和无线系统的中继都是接入到2M业务板上, 他们的网管是接入到以太业务板。视频录像是接入到以太业务板, 通过千兆以太传输实时图像, 通过百兆以太传输录像和网管信息。中心广播通过以太与各车站相连。AFC、OA及各种网管信息均是接入到以太业务板, 通过传输网络与各车站通信。
5 业务配置
5.1 E1业务
由于E1业务是点对点业务, 故需在OCC节点与各车站节点之间做直连通道, 需在途经的每个车站做时隙穿通, 实现点到点的链接。
5.2 以太网业务
以太网业务是总线型业务, 每个节点都需要从上一节点获取以太网包, 再转发到下一节点。
6 业务保护
广州地铁五号线传输系统的业务有E1业务和以太网业务两种。E1业务是点对点业务, 虽然从逻辑结构看是星型连接, 但物理结构上是属于链状连接, 故中间节点的中断会导致后续节点E1业务的瘫痪。故E1业务需要传输设备提供额外的冗余保护。SDH设备可以提供两种类型的冗余保护, 一种是二纤复用段共享保护环, 主要是针对光缆中断而提供保护。第二种是通道保护, 它是通过对每一个E1业务多预留一个备用通道, 实行双发选收机制, 以实现对E1通道的保护。
地铁专用 篇3
关于OTN系统已有不少文献介绍[1,2,3,4,5],但是,它们对OTN的帧结构、OTN如何构成地铁专用通信系统都没有具体分析。本文将结合地铁工程的实际情况,在分析OTN系统的特点、组成、功能和帧结构的基础上,进一步探讨OTN构成地铁专用通信系统的连接方式及工作原理,从而为地铁专用通信设备的运营和维护提供一定的理论依据。
1 OTN系统的特点
OTN系统具有以下特点:(1) OTN是综合传输接入系统 ,它集成了各种业务接口,无需额外的接入设备 (如视频/音频编解码器)。其接口包括:低速数据接口 (点对点、点对多点和共线),如RS-232、RS-422和RS-485接口;共线宽带音频 (宽带广播)接 口、共线宽带模拟视频接口、El 接口、 10/100 Mbit/s以 太 网 接 口 (遵 循IEEE802.3协议);VF2/4w、模拟电话、数字电话、综合业务数字网(ISDN)接口、信号处理模块(SPM)和磁悬浮专用接口。(2) OTN采用一步复用方式 ,即一次将业务流复用到帧结构中,不需要二次复用 。(3) 网络结构简单,整个网络只有 l层。(4) 具有统一的网络管理系统(OTN Management System,OMS)。
2 OTN系统的组成及功能
OTN系统由节点机箱、接口模块、宽带光纤环适配器和OMS组成。节点机箱是OTN系统完成接入和传输的基本设备,所有的接口模块和光收发器都在节点箱中完成信息交换和传输的工作。接口模块是各种应用子系统接入OTN系统,实现应用系统之间相互联系的重要设备。宽带光纤环适配器作为节点机箱中的主要部件,其主要功能是将各种业务模块的信息置入光信号中。基于Windows NT 的OMS通过图形化的界面使操作者易于理解、易于操作。
OTN是利用光纤技术建立的一种传输系统。它采用双环路方式,具有更高的网络可用性,而且在一个网络中综合了不同类型的服务,能实现几乎所有的传送任务,满足诸如语音、数据、局域网(LAN)、广播、视频和任何其他特殊的服务需求。
3 网络结构
OTN系统采用双环结构,在地铁中传输路由由架设在隧道两边的光缆组成环路网络。这些光纤构成了两个互为反向循环的环路。时分复用(TDM)数据帧在一个环网上不断地传递,这些帧包含了节点间的通信数据。顺时针方向传输数据的为主环,逆时针方向传输数据的为次(副)环。在正常工作时,所有数据都在主环上传送,而副环处于备用状态,副环的工作与主环同步,并时刻监视主环的工作状态。在紧急情况下,根据需要副环可以部分或全部代替主环,完成所有的数据传送任务。
采用双环结构可以在网络发生故障或网络配置变化时自动恢复正常工作。在实际地铁项目中,各个车站的分布往往是链状的。为了构成环路,通常采用跳转连接的方式。
4 帧结构
OTN系统目前有3个成员:OTN-36、OTN-150和OTN-600,它们可以满足不同的带宽需要,每种版本都可以升级到更高带宽的版本。OTN 帧结构如图1所示。
OTN系统采用块状的帧结构,其帧长有3种情况 :1 152 bit(OTN-36)、4 608 bit(OTN-150)和18 432 bit(OTN-600),3种情况下的帧周期均为31.25 μs。OTN-36的传输速率为36.864 Mbit/s,OTN-150的传输速率为147.456 Mbit/s,OTN-600的传输速率为589.824 Mbit/s。
OTN-36的帧结构如图2所示。
OTN-36的帧长为1 152 bit,其中11 bit用于系统控制 (0.352 Mbit/s),具体分配如下:6 bit用于各节点与主节点间的同步;4 bit用于网管中心(NCC)与各节点之间的信令传输;1 bit用于节点内部的通信。余下的1 141 bit可用于各种数据的传输 (36.512 Mbit/s)。
OTN-150的帧结构如图3所示。
OTN-150的帧长为4 608 bit,其中55 bit用于系统控制(1.760 Mbit/s),具体分配如下:32 bit用于各节点与主节点间的同步;18 bit用于NCC与各节点之间的信令传输;1 bit用于节点内部的通信;4 bit用于公务电话。余下的4 553 bit可用于各种数据的传输(145.696 Mbit/s)。
OTN-600的帧结构如图4所示。
OTN-600的帧长为18 432 bit,其中151 bit用于系统控制(4.832 Mbit/s),具体分配如下:128 bit用于各节点与主节点间的同步;18 bit用于NCC与各节点之间的信令传输;1 bit用于节点内部的通信;4 bit用于公务电话。余下的18 281 bit可用于各种数据的传输(584.992 Mbit/s)。
5 地铁专用通信系统
下面以南京地铁1号线工程为例,说明地铁专用通信系统的构成及工作过程。
(1) 列车调度电话
列车调度电话连接图如图5所示,车辆段和车站的专用电话交换机与控制中心的专用交换机设备之间分别通过一个E1(2.048 Mbit/s)通道点对点连接。OTN的每块El接口卡提供4路2.048 Mbit/s接口,并通过l20 Ω平衡双绞线与外部设备连接。对板卡上的每个电路,其信号丢失(LOS) 和发送器故障(TXZ)等告警可通过接口卡面板上的发光二极管(LED)显示,并发送给网络控制中心。
(2) 环控调度电话(BAS)
BAS连接图如图6所示。环控专业系统采用以太网进行信息传输。在OTN系统中,控制中心和各车站各配置了一块以太网接口板卡(ET100),所有的以太网接口板卡都共享OTN提供的一条10 Mbit/s的以太网总线。
(3) 有线广播系统
有线广播系统如图7所示。在控制中心有一个广播传声器,每个车站都有广播发声器,它们都连接到一条广播音频总线上。控制中心还有一个广播控制器,对各车站的广播进行控制,通过点对点的RS-422数据通道实现数据传输。
在OTN中,高保真音频(HQAUD)接口板卡在不影响模拟信号质量的前提下可以连接具有模拟接口的设备。与将音频信号带宽限制在300～3 400 Hz范围内的脉冲编码调制(PCM)(如PBX交换机)不同的是,HQAUD接口板卡能够在OTN环上传送带宽高达15 kHz的信号。于是,OTN被当作传送介质,可以替代公共广播系统中各部件之间的音频和控制总线,从而解决了模拟设备之间距离的限制。
(4) 信号系统(ATS)
ATS连接图如图8所示,在OTN系统中,控制中心、车辆段和各车站各配置了一块以太网接口板卡,所有的以太网接口板卡都共享OTN提供的一条以太网总线。另外,在控制中心、车辆段和各车站还配置了RS-422接口板卡,提供RS-422接口,采用的是点对点的连接方式。
6 结束语
由于篇幅所限,以上只分析了OTN在地铁专用通信系统中具有代表性的应用实例。总之,在地铁工程中,列车调度电话、列车无线调度电话和自动售检票系统(AFC)通过一个E1通道点对点地进行连接;环控调度电话、信号系统采用以太网进行信息传输;时钟系统、UPS电源集中网管采用RS-422数据共线通道进行数据传输;电力监控系统(SCADA)、直放站网管、高频开关电源集中网管和广播控制器对各车站的广播进行控制,通过点对点的RS-422数据通道实现数据传输;通过共线宽带音频 (宽带广播)接口和共线宽带模拟视频接口分别构成广播系统和视频监控系统。我们在实际的运营和维护工作中应当注意各专用通信系统的特点,对故障进行准确分析,以保证专用通信系统安全可靠。
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