城市軌道交通標準技術(shù)委員會(huì )魏曉東

本講系統集成的通信系統是指信息化集成系統中層級之間的通信系統，主要是信息化集成的核心系統——MES層的傳輸網(wǎng)絡(luò )與各子系統間的通信系統以及各子系統內的通信系統。

通信系統可以傳送、交換、存儲、處理各種信息（視像、圖片、各類(lèi)數據和話(huà)音業(yè)務(wù)的融合），雖然各類(lèi)型信息對傳送的質(zhì)量如時(shí)延、誤碼、抖動(dòng)以及是否需要實(shí)時(shí)處理等性能要求各異，但最基本的要求是必須暢通無(wú)阻；網(wǎng)絡(luò )結構應是一種無(wú)縫、交互式和用戶(hù)驅動(dòng)式的整體網(wǎng)絡(luò )；對傳送質(zhì)量、可靠性、可用性和安全性應有周密的考慮；應有統一的標準及接口，適應新的多業(yè)務(wù)寬帶傳輸的需要。通信系統應充分考慮網(wǎng)絡(luò )實(shí)際的業(yè)務(wù)模型、發(fā)展趨勢和新技術(shù)的應用，選擇適當的網(wǎng)絡(luò )拓撲和傳輸技術(shù)。通信系統應該是一個(gè)靈活、可管理、高帶寬、高可靠性和高生存性的網(wǎng)絡(luò )系統，應能解決業(yè)務(wù)類(lèi)型多樣性、業(yè)務(wù)流量不確定性、技術(shù)多樣性、管理和控制的復雜性以及系統平滑升級擴容性等問(wèn)題。

6.1　通信系統傳輸網(wǎng)絡(luò )

20世紀90年代，傳輸網(wǎng)以數字通信為主，采用時(shí)分多路復用系統（TDM），其數字速率的分群體系從準同步的PDH發(fā)展到同步SDH體系。采用SDH組建的網(wǎng)是一個(gè)高度統一的、標準化的、智能化的網(wǎng)絡(luò )，它采用全球統一的接口以實(shí)現多廠(chǎng)家設備的兼容，在全程全網(wǎng)范圍實(shí)現協(xié)調一致的管理和操作，實(shí)現靈活的組網(wǎng)與業(yè)務(wù)調度，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )自愈功能，提高網(wǎng)絡(luò )資源利用率。SDH在我國獲得了廣泛的使用。按照電時(shí)分復用方式進(jìn)行的光纖通信，其傳輸速率一直持續提高，過(guò)去20多年來(lái)速率從8Mb/s增加到10Gb/s、40Gb/s。商用，更高速率的傳輸系統試驗也已獲成功，為各種各樣的新業(yè)務(wù)提供了實(shí)現的可能。

除傳統語(yǔ)音業(yè)務(wù)外，數據和視頻業(yè)務(wù)大幅度增長(cháng)。傳輸系統技術(shù)也隨之發(fā)生了很大的變化，出現了以TDM為基礎的SDH技術(shù)（同步數字傳輸模式）、以統計復用為基礎的ATM技術(shù)（異步傳輸模式）和IP技術(shù)，廣泛應用在不同的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。目前，實(shí)際運營(yíng)的各種承載網(wǎng)絡(luò )基本上都是不同技術(shù)并存和相互滲透的網(wǎng)絡(luò )。沒(méi)有一種技術(shù)能夠完全融合所有業(yè)務(wù)。近幾年來(lái)，在數據業(yè)務(wù)的驅動(dòng)下，又在以上技術(shù)的基礎上衍生出MSTP（多業(yè)務(wù)傳送平臺）和RPR（分組彈性環(huán)）等技術(shù)。

信息化集成系統目前采用的SDH、MSTP和OTN等傳輸系統，雖然都有成功應用案例，但它們是基于電路交換的技術(shù)體制，都面臨數據業(yè)務(wù)（新業(yè)務(wù)主要是數據業(yè)務(wù)）的挑戰，解決思路是在軌道交通傳輸網(wǎng)絡(luò )中引入新的數據業(yè)務(wù)傳送技術(shù)，并且新技術(shù)必須能同時(shí)滿(mǎn)足以下條件：（1）提供更大帶寬——滿(mǎn)足新業(yè)務(wù)高帶寬需求的首要條件；（2）更高的帶寬利用效率——降低單位傳輸成本；（3）網(wǎng)絡(luò )安全性，業(yè)務(wù)保護——網(wǎng)絡(luò )保護機制，小于50ms的保護切換；（4）可維護性——有效的OAM措施；（5）滿(mǎn)足TDM等業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性要求。目前開(kāi)始成熟和完善的兩種主流的數據技術(shù)是以太網(wǎng)技術(shù)和分組技術(shù)。以下將作簡(jiǎn)要介紹：

6.1.1　同步數字傳輸系列（SDH）

SDH技術(shù)20世紀90年代開(kāi)始在國內投入大規模運用，是目前標準化程度最高、技術(shù)最成熟、應用最廣泛的時(shí)分復用傳輸技術(shù)。應用范圍從骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)直至用戶(hù)接入網(wǎng)，應用領(lǐng)域從公用通信運營(yíng)商的公共網(wǎng)到廣電、鐵路、公路、地鐵等的專(zhuān)用網(wǎng)。

同步數字系列（SDH）是一種國際標準，也是我國的國家標準。具有開(kāi)放性的標準化光電接口，接口種類(lèi)豐富（光接口符合G.957等建議，電接口符合G.703），設備組網(wǎng)靈活（包括復用段保護、自愈環(huán)的保護和強大的網(wǎng)管功能），標準化程度高，技術(shù)比較成熟，有QoS保證，SDH構成網(wǎng)絡(luò )結構和設備簡(jiǎn)單，配置靈活，調度方便。允許不同廠(chǎng)家的設備的光電接口在規范約定的接口等級與類(lèi)型條件下方便地互聯(lián)、互通，可靈活地對不同方向的數據流進(jìn)行分下和插入，能降低聯(lián)網(wǎng)的成本。SDH在系統保護和網(wǎng)絡(luò )管理方面具有很大的優(yōu)勢。SDH支持的廠(chǎng)家很多。利用SDH組網(wǎng)方案解決基本的運營(yíng)、管理所需的低速數據及窄帶通信業(yè)務(wù)在國內的軌道交通項目中已有成功運用實(shí)例。由于運用范圍較廣，其價(jià)格目前已經(jīng)下降到了相當低的水平，具有很高的性能價(jià)格比，標準化程度較高、很成熟，SDH目前仍然是語(yǔ)音及低速數據類(lèi)業(yè)務(wù)傳送使用最廣泛的手段。

SDH網(wǎng)是由網(wǎng)元和光纖組成的同步數字傳輸網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)行信息的同步復用、傳輸、分插和交叉連接。SDH網(wǎng)具有一套標準化的信息同步復用等級，稱(chēng)為同步傳送模塊STM-N；具有一種塊狀幀結構，安排了豐富的開(kāi)銷(xiāo)比特用于網(wǎng)絡(luò )的運行、管理和維護（OAM）；具有統一的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)接口（NNI），簡(jiǎn)化了信號的互通以及信號的傳輸、復用、交叉連接和交換過(guò)程。

SDH采納了一種以字節結構為基礎的矩形塊狀幀結構，能對支路信號進(jìn)行同步的數字復用和交叉，同時(shí)支路信號在一幀內的分布是均勻有規律的，便于接入和取出。對于STM-1而言，幀長(cháng)度為2430個(gè)字節，相當19,440比特，用時(shí)間表示為125μs。幀周期的恒定是SDH信號的一大特點(diǎn)，任何級別的STM-N幀它的幀頻都是8000幀/秒。由于幀周期的恒定使STM-N信號的速率有其規律性。例如STM-4的傳輸數速恒定的等于STM-1信號傳輸數速的4倍， STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。

同步復用和映射方法是SDH最有特色的內容之一，它使數字復用由PDH僵硬的大量硬件配置轉變?yōu)殪`活的軟件配置。

同步數字體系信號最基本也是最重要的模塊信號是STM-1，其速率為155.520Mbit/s，相應的光接口線(xiàn)路信號只是STM-1信號經(jīng)干擾碼后的光/電轉換結果，速率不變。更高等級的STM-N信號是將基本模塊信號按同步復用，經(jīng)字節間插后的結果，其中，N是正整數。目前，SDH只能支持一定的N值，即1/4/16/64。

基于SDH體制所開(kāi)發(fā)的各種傳輸設備，能夠從根本上解決網(wǎng)絡(luò )中面臨的容量、質(zhì)量、網(wǎng)管、安全等問(wèn)題。由于SDH設備具有種類(lèi)多樣、電路調度管理靈活、網(wǎng)管能力強等優(yōu)點(diǎn)，使我們在網(wǎng)絡(luò )組織上有了更多的選擇，我們必須從全程全網(wǎng)的角度考慮，合理組網(wǎng)，充分發(fā)揮SDH的優(yōu)越性，以確保網(wǎng)絡(luò )組建的統一性、完整性和先進(jìn)性。

SDH設備根據其種類(lèi)可劃分為終端復用器TM、再生中繼器REG、分插復用器ADM和數字交叉連接設備DXC，在組網(wǎng)時(shí)要重視設備各種接口的合理配置與設備在網(wǎng)絡(luò )中的恰當運用問(wèn)題。

SDH系統由于采用固定帶寬分配，也有一些缺點(diǎn)，主要是：

僅為數據提供窄帶通道，無(wú)法滿(mǎn)足日益迫切的各種控制系統局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)需求，各種控制系統需配置相應的通信處理設備；

圖像傳輸如果采用數字方式需要大量帶寬；

多數產(chǎn)品無(wú)法提供有些廣播系統要求的7kHz~15kHz寬帶音頻接口。

6.1.2　開(kāi)放傳輸系統（OTN）

OTN是SIEMENS公司為軌道交通、民航、油田等專(zhuān)用通信領(lǐng)域專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的一種專(zhuān)利保護產(chǎn)品，是綜合傳輸和接入為一體的光纖傳輸設備，它也采用時(shí)分復用技術(shù)，但幀結構和映射方式與SDH不同，幀的長(cháng)度為31.25μs，幀速為32,000幀/秒，目前可提供150Mb/s、622Mb/s（或600Mb/s）和2.5Gb/s的傳輸容量，可實(shí)現語(yǔ)音、寬帶音頻、綜合數據、計算機局域網(wǎng)和視頻等多種業(yè)務(wù)的綜合傳輸和接入。它可綜合不同的網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議，滿(mǎn)足目前所需的多種接口要求（如:RS232/RS422/RS485、2W/4W、E/M、2B+D、30B+D、E1、10M/100M以太網(wǎng)、視頻及寬帶廣播等接口）；OTN將多種接口卡集成在一起，能實(shí)現集中維護管理，設備維護方便，可靠性高，尤其是其對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和視頻（M-JPEG）業(yè)務(wù)的傳輸及交換做的比較出色，由于其特殊的幀結構，系統的帶寬利用率比MSTP要高。

OTN的主要特點(diǎn)是采用了一次復用機制，在占用較少開(kāi)銷(xiāo)比特數（不到2%）的情況下，綜合不同的網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議，集成多種用戶(hù)接口，實(shí)現窄帶和寬帶信息的接入和傳輸。OTN與SDH一樣具有較強的自愈和方便高效網(wǎng)絡(luò )管理能力；能夠通過(guò)軟件實(shí)現帶寬分配，對于視頻信道的傳輸可以做到按信道切換。

OTN的主要優(yōu)點(diǎn)是完全向后兼容，它可以建立在現有的SONET/SDH管理功能基礎上，不僅提供了存在的通信協(xié)議的完全透明，而且還為WDM提供端到端的連接和組網(wǎng)能力，為ROADM提供光層互聯(lián)的規范，并補充了子波長(cháng)匯聚和疏導能力。

OTN概念涵蓋了光層和電層兩層網(wǎng)絡(luò )，其技術(shù)繼承了SDH和WDM的雙重優(yōu)勢，關(guān)鍵技術(shù)特征體現為：

多種客戶(hù)信號封裝和透明傳輸；

大顆粒的帶寬復用、交叉和配置；

強大的開(kāi)銷(xiāo)和維護管理能力；

增強了組網(wǎng)和保護能力。

OTN傳輸設備的缺點(diǎn)在于它所建立的是一個(gè)相對封閉的網(wǎng)絡(luò )，不具備系統標準的開(kāi)放性，只是實(shí)現了用戶(hù)側接口的開(kāi)放，但無(wú)法直接與其它通信網(wǎng)絡(luò )高速互連。此外其設備只具有2個(gè)方向的線(xiàn)路光口，不支持多方向的光路傳輸，組網(wǎng)靈活性差。由于采用專(zhuān)有技術(shù)，OTN只能由西門(mén)子公司進(jìn)行生產(chǎn)和提供技術(shù)支持，價(jià)格較貴、國產(chǎn)化率低。

OTN傳輸系統接口豐富、運行非常穩定，但它所建立的是一個(gè)相對封閉的網(wǎng)絡(luò )，不具備系統標準的開(kāi)放性，只是實(shí)現了用戶(hù)側接口的開(kāi)放，無(wú)法直接與其它通信網(wǎng)絡(luò )高速互連，也不支持多方向的光路傳輸，不利于網(wǎng)絡(luò )擴容以及城市軌道交通線(xiàn)路的網(wǎng)絡(luò )化運營(yíng)。

近兩年，新一代OTN系統開(kāi)發(fā)出622Mb/s和2.5Gb/s標準光接口用于同SDH互聯(lián)，至少可以完成OTN設備與SDH設備間的透明傳輸，隨著(zhù)OTN系統的技術(shù)更新，與標準通用傳輸設備的互聯(lián)、互通有望取得突破，值得我們進(jìn)一步關(guān)注。

6.1.3　異步轉移模式（ATM）

異步傳遞模式（ATM）是ITU-T在20世紀80年代為B-ISDN定義的傳輸技術(shù)，是為了滿(mǎn)足突發(fā)的大量數據和圖像業(yè)務(wù)正常傳輸而開(kāi)發(fā)的技術(shù)。

在A(yíng)TM網(wǎng)絡(luò )中，信息被劃分成信元，每個(gè)信元具有53字節固定長(cháng)度，其中有5字節為首標，48字節為信息域，對數據業(yè)務(wù)的支持要遠遠優(yōu)于對語(yǔ)音業(yè)務(wù)的支持，語(yǔ)音業(yè)務(wù)通常采用電路仿真方式。ATM技術(shù)綜合了電路交換和分組交換優(yōu)點(diǎn)，是一種面向連接的傳輸和交換方式，是一個(gè)多媒體網(wǎng)絡(luò )的全球標準。ATM交換機可以通過(guò)光纖直連組成分布式交換網(wǎng)，支持語(yǔ)音、數據、視頻等業(yè)務(wù)，具有目前軌道交通通信系統所需的各種接口 （如:RS232/RS422/RS485、V35/V24、X.21、2W/4W、E/M、2B+D、30B+D、El、E3、10M/l00M以太網(wǎng)、視頻及寬帶廣播等接口）既實(shí)現各種數據及圖像的交換，又作為各種語(yǔ)音業(yè)務(wù)的承載通道。其優(yōu)勢是標準化程度高，技術(shù)比較成熟，能提供比較豐富的接口。由于采用了統計復用方式，可以按需分配帶寬，比點(diǎn)對點(diǎn)方式傳輸要節省大量的帶寬。有QoS保證，并保證如吞吐量、時(shí)延、信息丟失率、模塊化擴展等要求,實(shí)現了多種業(yè)務(wù)的接入和交換。如果以傳輸質(zhì)量來(lái)衡量，ATM非常優(yōu)秀，帶寬利用率也非常高。

6.1.4　多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP）

為了滿(mǎn)足日益增長(cháng)的寬帶數據業(yè)務(wù)傳送需求，SDH已經(jīng)發(fā)展演化為多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP），并且在國內有廣泛的成功的運用。

多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP）對SDH、以太網(wǎng)及ATM等已有成熟技術(shù)的組合應用和優(yōu)化，它是基于SDH，同時(shí)實(shí)現TDM、ATM、IP等多種業(yè)務(wù)的接入、處理、傳送，具備寬帶數據和圖像的傳輸、匯聚和二層交換能力，并可提供統一的網(wǎng)絡(luò )管理的多業(yè)務(wù)傳送節點(diǎn)設備構成的傳送平臺。MSTP主要通過(guò)采用虛級聯(lián)和通用成幀規程（GFP）技術(shù)對SDH進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，并提高帶寬的利用率和靈活性。MSTP除具備傳統SDH系統的所有優(yōu)點(diǎn)外，還具備以E1為單位的子速率級聯(lián)/捆綁功能以及以太網(wǎng)/ATM二層交換功能，支持以太環(huán)網(wǎng)、組播等功能，直接提供視頻（屬于寬帶數據）所需的4Mb/s~10Mb/s的速率接口、10M/100M/1000M以太網(wǎng)接口以及ATM等的高速接口，基本上可以使用戶(hù)業(yè)務(wù)得到端到端的透明傳輸，滿(mǎn)足近期可以預見(jiàn)的多業(yè)務(wù)傳送的需要。目前的MSTP已發(fā)展到第三代，由于引入了中間的智能適配層、通用成幀規程（GFP）高速封裝協(xié)議、虛級聯(lián)和鏈路容量調整機制（LCAS）等多項技術(shù)。第三代MSTP可支持QoS、多點(diǎn)到多點(diǎn)的連接、用戶(hù)隔離和帶寬共享等功能，能夠實(shí)現業(yè)務(wù)等級協(xié)定（SLA）增強、阻塞控制以及公平接入等，第三代MSTP為以太網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展提供了比較全面的支持。

從業(yè)務(wù)的發(fā)展現狀和MSTP技術(shù)在網(wǎng)上的應用情況來(lái)看，在MSTP傳送技術(shù)中：POS技術(shù)可為IP互連提供更可靠、更高效的通道連接；ATM技術(shù)可實(shí)現基于A(yíng)TM的DSLAM共享匯聚；PDH、SDH接入功能可高效處理大量的TDM業(yè)務(wù)；高速以太網(wǎng)互連技術(shù)可實(shí)現各種數據設備之間的可靠互連。隨著(zhù)數據業(yè)務(wù)的開(kāi)展，MSTP技術(shù)在發(fā)揮傳送功能方面，繼承了SDH穩定、可靠的特性，并融合了數據網(wǎng)靈活、多樣的業(yè)務(wù)處理能力，可大量應用于專(zhuān)線(xiàn)、以太網(wǎng)、DDN專(zhuān)線(xiàn)等業(yè)務(wù)的接入，可在多業(yè)務(wù)方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

MSTP對以太業(yè)務(wù)以EoS（Ethernet over SDH）方式，采用多種適配容器（VC-12/3/4）對以太業(yè)務(wù)進(jìn)行封裝，可有效地避免封裝的效率問(wèn)題，另外，采用L2S、LCAS、CAR、LPT、多徑傳輸等多種技術(shù)，可保證可靠的傳輸。MSTP實(shí)現以太網(wǎng)二層交換功能基本模型如圖1所示。

圖1 MSTP實(shí)現以太網(wǎng)二層交換功能基本模型

技術(shù)上的發(fā)展使MSTP可接入各種級別的SDH業(yè)務(wù)以及ATM/IP業(yè)務(wù)，實(shí)現了多業(yè)務(wù)的同平臺傳輸；能夠方便地實(shí)現傳輸網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)調度和帶寬管理，可應用于各種層次的網(wǎng)絡(luò )。

但MSTP還存在著(zhù)如下缺陷：MSTP只能實(shí)現TDM、ATM、IP業(yè)務(wù)的綜合接入及傳送，但不具備IP業(yè)務(wù)的三層交換功能；無(wú)法完全滿(mǎn)足各類(lèi)信息系統網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)服務(wù)涉及的大規模IP數據多點(diǎn)交換的要求，只能說(shuō)MSTP可以實(shí)現IP數據的傳輸，但MSTP并不是實(shí)現IP數據傳輸的最好方式。

6.1.5　彈性分組環(huán)（RPR）技術(shù)

RPR是一種基于分組交換的新型的網(wǎng)絡(luò )結構和技術(shù)，是主要面向數據業(yè)務(wù)的一種光環(huán)新技術(shù)，是IEEE定義的在環(huán)型拓撲結構上優(yōu)化數據交換的MAC層的協(xié)議，可兼容多種數據速率。RPR是在以前的Ethernet、SDH和ATM技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的，它采用了Ethernet的IP技術(shù)、SDH的自動(dòng)保護倒換技術(shù)、ATM的QoS技術(shù)等，以實(shí)現高可靠、低成本的數據語(yǔ)音傳輸網(wǎng)絡(luò )。

RPR采用環(huán)行組網(wǎng)技術(shù)，將數據、話(huà)音、圖象業(yè)務(wù)合一，并解決了QOS分類(lèi)、環(huán)保護等問(wèn)題。在具備了千兆以太網(wǎng)比較經(jīng)濟的特點(diǎn)的同時(shí)，幀封裝比POS更為簡(jiǎn)化和更靈活，同時(shí)具有空間復用機制和50ms環(huán)自愈保護特性，分組環(huán)設備可以承載具有突發(fā)性的IP業(yè)務(wù)，有的設備還能支持傳統語(yǔ)音傳送，是適用于中小型城域網(wǎng)骨干到接入和大型城域網(wǎng)接入的技術(shù)。

RPR的核心基礎是以太網(wǎng)技術(shù)，其處理的基本數據單元是分組數據包。它可以在一系列的物理層上進(jìn)行工作（如裸光纖、SDH通道、各種以太網(wǎng)通道及波長(cháng)等），屬于一種在當前光網(wǎng)絡(luò )上傳輸數據包的優(yōu)化技術(shù)。

RPR在拓撲結構上和SONET/SDH一致，采用雙光纖環(huán)配置，環(huán)中由分組交換節點(diǎn)組成，相鄰節點(diǎn)通過(guò)一對光纖連接。但RPR在任何時(shí)間雙環(huán)都同時(shí)使用，外環(huán)沿一個(gè)固定方向傳輸數據，內環(huán)作反方向傳輸。RPR針對網(wǎng)狀拓撲結構制定了獨立的MAC層協(xié)議來(lái)解決城域網(wǎng)中帶寬的瓶頸問(wèn)題，且能提供下一代接入網(wǎng)所要求的恢復能力、有保證的服務(wù)和可管理能力。RPR環(huán)網(wǎng)上的所有發(fā)送節點(diǎn)都可以使用環(huán)網(wǎng)上的可用帶寬。

RPR可以為不同的業(yè)務(wù)和用戶(hù)數據提供不同的等級服務(wù)，并賦予相對應的發(fā)送優(yōu)先級。其中，控制和管理幀具有最高的發(fā)送優(yōu)先級，其次為傳統的電信TDM業(yè)務(wù),對優(yōu)先級比較高的業(yè)務(wù)（如調度語(yǔ)音、ATS數據）可以實(shí)現50ms環(huán)自愈保護。這樣，RPR就能對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行及時(shí)有效的控制和管理，并且可以傳送具有嚴格的時(shí)延、抖動(dòng)和保護實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)。

RPR有一套靈活的帶寬動(dòng)態(tài)管理，擁塞控制和多等級承載業(yè)務(wù)QoS保證機制，能夠比SONET/SDH更加有效地分配帶寬和處理數據。

RPR技術(shù)都支持空間復用技術(shù)（SRP），當一個(gè)分組從環(huán)中被剝離出來(lái)的時(shí)候，它就不再占用環(huán)的帶寬，而是釋放下游段供其它分組使用。這樣，分組環(huán)使得有多個(gè)節點(diǎn)成多段同時(shí)傳輸數據，而不會(huì )互相影響，充分利用了整個(gè)環(huán)路的帶寬。

RPR可以配置豐富的接口，可以提供各種面向以太網(wǎng)口的專(zhuān)線(xiàn)服務(wù)，其中基于SDH的RPR設備在面向IP優(yōu)化的同時(shí)支持電信級TDM專(zhuān)線(xiàn)，可以滿(mǎn)足軌道交通各系統的通信傳輸需要。

RPR便于支持組播/廣播業(yè)務(wù)的開(kāi)展，由任意一個(gè)節點(diǎn)發(fā)出的組播/廣播信息可以在只占有一個(gè)通道的情況下發(fā)送到不同的節點(diǎn)中，非常適合軌道交通視頻監控、廣播等業(yè)務(wù)的應用。

RPR技術(shù)使運營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò )內以低成本提供電信級的服務(wù)成為可能，它吸收了千兆以太網(wǎng)的經(jīng)濟性、SDH對延時(shí)和抖動(dòng)的嚴格保障、可靠的時(shí)鐘和50ms環(huán)保護和恢復等特性，并具有空間復用、帶寬動(dòng)態(tài)分配、支持業(yè)務(wù)級別等特點(diǎn)，帶寬利用效率最高，主要用于城域語(yǔ)音及窄帶數據的匯聚、接入和傳送，僅僅從技術(shù)層面上講是非常適合城市軌道交通應用的。但RPR的標準化進(jìn)程緩慢， IEEE802.17 RPR WG一直到2004年6月才被正式通過(guò)。另外RPR還缺少相應的業(yè)務(wù)模式的推動(dòng)，不同廠(chǎng)家設備的互通性還沒(méi)能在大規模的實(shí)際應用中得到證實(shí)。RPR的商業(yè)化應用并不如原來(lái)預料的那么廣泛，產(chǎn)品價(jià)格也很高。

6.1.6　以太網(wǎng)傳輸技術(shù)（GE）

以太網(wǎng)技術(shù)是以計算機互聯(lián)的形式發(fā)展起來(lái)的，是一種基于IP協(xié)議的包交換技術(shù)。以統一的TCP/IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)，以便交換和共享信息，隨著(zhù)技術(shù)的不斷完善，IP電話(huà)等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)應用也已進(jìn)入商用化。采用以太網(wǎng)技術(shù)組建傳輸網(wǎng)，即采用路由器、交換機等網(wǎng)絡(luò )設備組建通信承載平臺。

以太網(wǎng)傳輸技術(shù)成熟，標準化程度高，與SDH技術(shù)相比，以太網(wǎng)采用包交換方式，帶寬利用率高，其信息包長(cháng)度可變的特點(diǎn)，適合于承載任何種類(lèi)的業(yè)務(wù),能夠低成本地提供多種速率大容量的數據接口，速率包括10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s、10Gb/s等。而且，以太網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)單、接入靈活、易于應用，具有天然的廣播特性，這是其他面向連接方式難以實(shí)現的,它不僅支持點(diǎn)對點(diǎn)，而且支持多點(diǎn)連接。目前絕大多數的局域網(wǎng)采用了以太網(wǎng)技術(shù)，而用戶(hù)具有擴展其局域網(wǎng)的需求，這一事實(shí)使得業(yè)界產(chǎn)生了將以太網(wǎng)向城域和廣域擴展的愿望，軌道交通領(lǐng)域的寬帶數據傳送實(shí)際上就是各個(gè)車(chē)站監控系統局域網(wǎng)需要與其它車(chē)站或控制中心局域網(wǎng)間進(jìn)行的數據交換而產(chǎn)生的。在局域、城域乃至廣域采用以太網(wǎng)技術(shù)可以減少不同傳輸協(xié)議間的轉換，提高帶寬利用率和數據轉發(fā)效率，可以極大地降低整體成本，以太網(wǎng)可以方便地進(jìn)行帶寬升級，更適合于未來(lái)業(yè)務(wù)流量分組化的發(fā)展趨勢，滿(mǎn)足站點(diǎn)快速增長(cháng)對高速接入和靈活帶寬提供業(yè)務(wù)的需求。以太網(wǎng)傳輸技術(shù)是目前計算機互聯(lián)所采用的最廣泛、最經(jīng)濟的手段。

在以太網(wǎng)中，各站點(diǎn)之間的通信按ISO/IEC 8802-3和IEEE 802.3標準系列或IEEE 802.11、HomeRF、HiperLAN標準系列和UP-5、IrDA標準等規范的以太網(wǎng)介質(zhì)接入控制方法實(shí)現。以太網(wǎng)中傳輸的信號以幀的形式存在，不允許非幀形式的信號存在，一旦發(fā)現則將其丟棄。

以太網(wǎng)的優(yōu)越性如下：

結構簡(jiǎn)單、成本低廉；

有良好的兼容性；

充分的網(wǎng)絡(luò )靈活性；

克服了接入網(wǎng)與干線(xiàn)網(wǎng)之間的瓶頸效應；

實(shí)現了LAN與MAN、WAN網(wǎng)絡(luò )的無(wú)縫對接。

10G以太網(wǎng)是以太網(wǎng)突破傳統局域網(wǎng)應用局限，向城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)延伸的關(guān)鍵技術(shù)。10G以太網(wǎng)比傳統以太網(wǎng)成本低、距離長(cháng)、帶寬高。隨著(zhù)IEEE802.3ae 10G以太網(wǎng)標準正式發(fā)布，10G以太網(wǎng)端口已經(jīng)成為核心交換機/路由器的基本配置。

以太網(wǎng)技術(shù)的缺點(diǎn)在于由于是提供“盡力而為”的服務(wù)，其流量控制及網(wǎng)絡(luò )管理能力較差，對承載業(yè)務(wù)不可避免地存在時(shí)延、抖動(dòng)和丟包等現象，承載業(yè)務(wù)的QoS、網(wǎng)絡(luò )安全性都有待加強，此外以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )管理能力較弱，在使用以太網(wǎng)時(shí)，首先的疑問(wèn)是實(shí)時(shí)性、安全性能否得到保證。

6.1.7　分組傳送網(wǎng)（PTN）

PTN支持多種基于分組交換業(yè)務(wù)的雙向點(diǎn)對點(diǎn)連接通道，具有適合各種粗細顆粒業(yè)務(wù)、端到端的組網(wǎng)能力，提供了更加適合于IP業(yè)務(wù)特性的“柔性”傳輸管道；點(diǎn)對點(diǎn)連接通道的保護切換可以在50毫秒內完成，可以實(shí)現傳輸級別的業(yè)務(wù)保護和恢復；繼承了SDH技術(shù)的操作、 管理和維護機制，具有點(diǎn)對點(diǎn)連接的完整OAM，保證網(wǎng)絡(luò )具備保護切換、錯誤檢測和通道監控能力；完成了與IP/MPLS多種方式的互連互通，無(wú)縫承載核心IP業(yè)務(wù)；網(wǎng)管系統可以控制連接信道的建立和設置，實(shí)現了業(yè)務(wù)QoS的區分和保證，靈活提供SLA等優(yōu)點(diǎn)。

從技術(shù)的角度看，分組傳送網(wǎng)具有面向包的處理能力，一個(gè)新的傳送網(wǎng)絡(luò )體系結構?？梢悦嫦虬▊鹘y語(yǔ)音業(yè)務(wù)在內的各種業(yè)務(wù)接口，又可以具有統一的處理平臺，更經(jīng)濟有效地支持大容量的多種業(yè)務(wù)的應用。這種新的傳送網(wǎng)絡(luò )體系，具有包的處理能力，通用的層間接口協(xié)議，可以接受各種客戶(hù)協(xié)議，也能利用各種下層協(xié)議提供的連接路徑或服務(wù)。

PTN技術(shù)將真正的QoS引入以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，采用二層MPLS作為智能適配層，同時(shí)使用先進(jìn)的分組環(huán)（PacketRing）、PBT等技術(shù)實(shí)現業(yè)務(wù)層小于50ms的保護倒換。但基于現有以太網(wǎng)接口/構架大量存在且易于使用的情況，越來(lái)越多的具有QoS要求的業(yè)務(wù)將依托以太網(wǎng)平臺。因此以太網(wǎng)新業(yè)務(wù)必將得到飛速發(fā)展，在PTN技術(shù)系統中提供以太網(wǎng)新業(yè)務(wù)支持也將是一個(gè)必然趨勢。PTN技術(shù)解決方案滿(mǎn)足城域新業(yè)務(wù)的需求，為運營(yíng)商提供從邊緣接入到核心的具有QoS保證的IP化分組傳送解決方案。

PTN的特點(diǎn)與優(yōu)勢，可以應用于軌道交通傳輸業(yè)務(wù)承載，主要體現在以下幾個(gè)方面：

軌道交通業(yè)務(wù)需求種類(lèi)、接口多樣性：PTN滿(mǎn)足多業(yè)務(wù)接入、提供豐富的業(yè)務(wù)接口；

軌道交通業(yè)務(wù)有Qos保障要求，PTN提供端到端的傳輸管理，50ms業(yè)務(wù)保護切換，滿(mǎn)足TDM業(yè)務(wù)需求；

軌道交通業(yè)務(wù)中視頻、IP類(lèi)高帶寬業(yè)務(wù)快速增長(cháng)，PTN為IP業(yè)務(wù)而生，高帶寬、靈活的可擴展性，且提供以太網(wǎng)業(yè)務(wù)端到端的管理；

PTN的包容性，適合新建工程，也適合對既有工程的改造；

PTN可大幅降低單位傳輸成本。

6.1.8　MSTP+技術(shù)

MSTP+技術(shù)目前業(yè)界有不同的稱(chēng)謂，有稱(chēng)為增強型MSTP、下一代MSTP、混合型MSTP（或者HybridMSTP）、雙管道MSTP等等，本質(zhì)上都一樣，MSTP+＝MSTP+PTN，就是在MSTP中引入分組技術(shù)。

從硬件角度看，是對傳統MSTP設備的交叉板進(jìn)行改造，在維持TDM特性不變的同時(shí)，新交叉板同時(shí)集成了PTN設備交叉板的核心芯片，通過(guò)一塊板實(shí)現MSTP和PTN的融合。雙核：TDM內核＋PTN內核，實(shí)現TDM/分組業(yè)務(wù)最佳處理；一心（EOD）：數據業(yè)務(wù)自由流動(dòng)，演進(jìn)過(guò)程MSTP/PTN雙域無(wú)縫互通。

MSTP+技術(shù)優(yōu)勢及與軌道交通業(yè)務(wù)需求的匹配性：

MSTP+源自MSTP，完全兼容當前MSTP的所有特性，實(shí)現TDM/分組業(yè)務(wù)同時(shí)處理。

MSTP+繼承了MSTP的豐富業(yè)務(wù)接口，在同一臺傳輸設備上，針對不同的軌道交通業(yè)務(wù)，采用不同的傳輸通道，大大提高了傳輸效率（尤其是數據業(yè)務(wù)）、降低了傳輸成本。

目前主流通信廠(chǎng)家的MSTP+產(chǎn)品，已能提供40G容量的線(xiàn)卡，突破了傳統MSTP帶寬瓶頸限制、完全能滿(mǎn)足軌道交通數據業(yè)務(wù)的帶寬增長(cháng)需求。

MSTP+產(chǎn)品在各電信運營(yíng)商中大面積采用，在電力、石化等行業(yè)客戶(hù)中也有較多成功應用案例，在軌道交通行業(yè)目前正在推廣應用。據統計，華為、阿爾卡特朗訊、愛(ài)立信、烽火等國內外主流通信設備廠(chǎng)家近年來(lái)傳輸設備的出貨總量中，MSTP+產(chǎn)品占到60%左右的份額。由于出貨量大，其相對內嵌RPR的MSTP產(chǎn)品，有較大的成本優(yōu)勢。

作者簡(jiǎn)介：

魏曉東，1967年畢業(yè)于天津大學(xué)精儀系。1984~1991年任安徽工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化系副教授。1991年出版《分散型控制系統》（ 上?？萍嘉墨I出版社）。2000~2012年任北京和利時(shí)系統工程公司副總工、事業(yè)部總設計師，北京地鐵13號線(xiàn)、深圳地鐵一期工程、廣州地鐵3號線(xiàn)綜合監控系統工程技術(shù)總負責人。2006、2010年出版《城市軌道交通自動(dòng)化系統與技術(shù)》初版與第二版（電子工業(yè)出版社）；2010年主編國家標準《城市軌道交通綜合監控系統工程設計規范》（GB50636-2010）、《城市軌道交通綜合監控系統施工與質(zhì)量驗收規范》（GB/T50732-2011）；2010年主編關(guān)于兩化融合的國家標準《工業(yè)企業(yè)信息化集成系統規范》（GB/T26335-2010）。2013年至今任清華同方數字城市工程中心技術(shù)專(zhuān)家，住建部城市軌道交通標注技術(shù)網(wǎng)Eu委員會(huì )委員，全國自動(dòng)化系統與集成標準技術(shù)委員會(huì )委員。

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年11月刊