城市轨道交通骨干传送网技术方案选择

潘 皓

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

1 概述

随着一个城市，轨道交通线网规模的不断扩大，定位于线路控制中心之上的路网指挥中心（TCC）的建设必将随之产生，这就需要建设一个能够满足承载线路控制中心（OCC）与OCC之间，OCC与TCC之间各系统业务的骨干传送网。与此同时，多条轨道交通线路同时运营或同时建设的城市不断出现，由于城市轨道交通“一线一建一管”的特点决定了其中一些线路尤其是后建设线路无法通过自身资源将线路系统接入至相应OCC。由于城市轨道交通尤其是地铁，具有空间相对狭小、物理径路资源有限、改造困难大的特点，这些决定了必须统一建设一个骨干传送网来解决线路系统接入控制中心的需求。

OCC和TCC之间一般采用多点信息（每个OCC）接入，集中于TCC处理的方式构建信息系统，其中使用光纤构建的系统主要包括传输系统、信息用IP数据网络、办公自动化IP数据网络、专用无线系统区域中心互联等。

根据目前城市轨道交通建设情况，各线路需要接入相应OCC的系统包括：传输系统、闭路电视监视系统、自动售检票系统、乘客信息系统、火灾自动报警系统、综合监控系统、信号系统、办公自动化系统、无线通信系统。其中火灾自动报警系统、信号系统（安全等级SIL4级部分）由于其安全性的特殊要求，一般采用光纤自行组网接入OCC，除此之外的线路其他系统均能够通过线路通信传输系统接入OCC。

综上所述，城市轨道交通骨干传送网是一个与电信运营商骨干汇聚网络相似的既具有骨干网络的功能，同时又必须能为线路系统提供接入服务的开放式网络。

结构如图1所示。

2 骨干传送网技术方案对比

2.1 技术方案

构建城市轨道交通传送网的技术方案大体有如下3种。

2.1.1 大容量光缆网

根据一个城市轨道交通整体规划，按照各规划线路的建设时序，分步利用大容量光缆来建设涵盖各线路OCC和TCC的骨干传送网，并利用换乘站作为线路接入节点预留光缆，满足后续线路系统接入需求。

2.1.2 综合业务传送平台

利用各线路自行敷设的光纤，使用综合业务传送平台（MSTP）设备构建覆盖各线路OCC、TCC、线路换乘站的骨干传送网，后续线路系统通过换乘站设备接入平台从而接入相应的OCC。

目前，线路传输系统承载的各类信息需接入OCC的数据量一般在3～4 G左右，骨干传送网可采用10 G或40 G系统。

2.1.3 波分复用系统

利用各线路自行敷设的光纤，使用诸如光终端设备（OTM）、光分插复用设备（OADM）等波分复用设备（WDM）构成覆盖各线路OCC、TCC、线路换乘站的骨干传送网，后续线路系统通过换乘站设备接入平台从而接入相应的OCC。

2.2 技术方案对比

下面从建设、使用角度对上述3种技术方案进行对比。

2.2.1 建设角度

1）大容量光缆网

光纤作为现代通信及信息系统最基本的物理媒介，具有标准化程度高、使用范围广的特点，基本不用考虑线路系统的制式和具体实现方式。

同时光缆网是一个无源系统，无散热，不需要考虑电源问题，对机房环境温度要求不高，无需考虑设置通风空调系统。

光缆使用寿命长，升级换代速度慢，当其他设备系统（传输、数据）等升级换代时都需要考虑对既有光缆利用，故光缆在全寿命周期内基本没有被淘汰的风险，对建设投资是一种有效的保护。

2）综合业务传送平台

由于城市轨道交通按照线路建设和运营，因业务终结点都是控制中心，不管网络是否分层，几乎全部的线路侧业务流都需要进入控制中心，从客观上无法体现骨干网络和线路网络分层建设带来业务分流的优势。

综合业务传送平台是一种很标准的传输技术，通用性好，各厂家在通过互联测试的情况下可以进行光层面的互联互通。如线路及骨干网采用同类设备在一定条件下可通过光接口直接互通，但互联互通也存在很多制约条件，特别是以太网业务，映射和封装协议必须是相同的。否则，无法通过光接口互联。目前在使用综合业务传送平台时,一般使用内嵌的弹性分组环（RPR）来实现对以太网业务的承载，但必须通过业务侧的互联才能够实现跨系统互通。

使用综合业务传送平台作为骨干传送网络用于接入线路业务，其骨干网络的定位就决定了它的重要性，故电源、机房等配套需求必须等于或高于线路要求。电源必须为一级负荷电源，机房必须设置通风空调系统。

通常通信设备的使用周期为15年，但实际的使用年限会因通信设备的迅速换代、备品备件等问题大大缩短。另外，由于通信和信息技术的迅猛发展以及轨道交通系统对传输系统的容量要求不断提高，可能会导致不定期的大规模扩容。

3）波分复用系统

米九还想说什么，措姆却接着说：哥，你回去吧，我要睡觉了，今晚夜半就要起床去捡牛粪呢。米九的眉头皱在一起：姆姆，你别太累了，牛粪哥哥会帮你捡的，你有任何困难哥哥都会站在你前面的。措姆暗暗嘀咕：我知道，哥，我都知道。下辈子我再还你的情吧。米九也好像在自说自话：我从没想过让你还我什么，我只想看到你活得好好的。

针对城市轨道交通中继段短这一特点，WDM系统能够减少各类电中继的优势无法体现，仅能体现其对光缆变相扩容的作用。

WDM系统可通过不同的光波长转换器（OTU）和目前的主流传输设备及数据设备实现互联，不涉及相互之间协议的问题。

系统对机房和电源的要求,系统寿命和组建综合业务传送平台相似。

4）建设投资分析

统一建设光缆网络主要会以芯为单位增加光缆造价，目前一般光纤价格在130元/芯公里，此部分投资的增加较之后期各线路单独建设增加的同径路新敷设光缆的费用、土建改造（开洞并封堵等）费用、吊顶等装修面破坏及修复费用、后期施工配合费用等是很少的，因其寿命较长对投资的保护效果明显，并且后期使用和维护时基本不需要再进行投入。

综合业务传送平台的建设以节点为单位，一般一个节点约为60～80万元，一次性建设投资基本在400～500万，在后期使用和维护需要持续性的投入，虽总体投资不算很大但受设备使用寿命及使用方式因素影响，对投资的保护作用并不显著。

2.2.2 使用角度

1）大容量光缆网

光缆网络主要设备为光缆和光纤配线架，对技术要求低，从使用角度基本不用进行前期的培训。在线路需要进行接入时，仅进行相关光纤的测试。各线路使用统一提供的骨干光缆组建系统，不影响其系统的拓扑，也不会影响其保护方式的选择，使用线路自身的网管系统即可完成业务的端到端配置。

由于大容量光缆网方案一般会按照长期规划进行编制，故在规划期内的各线路进行接入时基本不用考虑扩容引起的费用增加，即使不在规划期内的线路也可通过统一协调，在适度增加费用的情况下完成接入工作。

光缆网不需要网管设备，维护工作量、维护要求门槛都很低，维护成本相对低廉。

2）综合业务传送平台

由于使用了综合业务传送设备，在各线路建设接入时需要进行大量的配合工作，如线路使用的骨干层未设置的板卡，那骨干层系统需通过改造来满足需求。同时互联方式需要根据两个系统的制式是否相同进行选择，在制式相同时还需要考虑协议是否相同，是否进行了互联测试，如制式不同则需要进行业务侧的互联。保护方式也需要进行考虑，因涉及到两个传输系统，保护方式需要双方进行匹配。

因引入综合业务传送平台，增加了线路系统的复杂性，增加了故障点，同时线路开通和使用以及维护过程中进行业务配置时均需要双方共同配合，单独的一方无法完成业务的端到端配置，需要投入大量的使用成本。

如果骨干层发生了故障需要进行倒换时，在环路上的其他线路需要一起进行倒换，可能造成不可预期的故障，甚至故障扩散至全网。如线路层发生故障，根据不同的保护方式也可能引起骨干层的保护倒换，从而引起其他线路骨干层通道一起倒换，也可能造成不可预期的故障。

系统需要设置网管设备，同时需要配置专业的维护人员。

3）波分复用系统

因引入WDM系统，增加了线路系统的复杂性，增加了故障点，会提高线路系统的故障发生概率。

由于使用了WDM系统设备，各线路接入时需要进行大量的配合工作。特别是用于进行系统间波长转换的OTU，根据不同的接入速率、接入窗口、接入系统类型，有多种不同类型板卡，不可能一次性的进行配置，这就造成了线路系统必须根据OTU的类型确定接入方式或另行采购适应系统的板卡，这就可能引起因为设备备货以及备品备件的不足造成的使用不便。同时当WDM系统增加或减少OTU数量时需要考虑的因素也很多，如插入损耗、插入色散、系统光功率的匹配以及全系统光信噪比的匹配问题，这些都有可能在接入时引起系统的故障。

因加入WDM系统，虽然线路侧的网络拓扑不会发生变化，但线路开通时仍需要两系统共同配合进行，单独的一方无法完成业务的端到端配置。

系统需要设置网管设备，同时需要配置专业的维护人员。

3 结论

综上所述，轨道交通线路城市骨干传送网的建设，首先应规划建设大容量光缆网络，而后根据通信、信息等业务情况，选择基于光纤自行组建业务网络或是建设统一的综合业务传送平台。而在线网形成后波分复用系统可作为一种有效的补充，用于解决局部光缆资源不足的问题。