地铁光传输网络的研究

摘要：随着我国经济的快速发展，城市轨道交通成为一个新兴产业，面对科技的发展，地铁运输为了满足乘客的要求，使用了大量的自动化设备，为地铁乘客提供安全和可靠的服务。文章对光传输技术国内外现状进行了介绍，对光传输网络的理论基础进行阐述，对光传输网络的关键技术进行了分析，可以看出光传输网络在地铁信号传输保护系统、带宽利用率、网络灵活性等方面都具有明显的优势。

关键词：地铁；光传输网络；技术；前景

中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0086-02

1 地铁光传输技术国内外研究现状

目前在地铁所采用的传送网已经经过了几代的发展，从最早的北京地铁开始使用，到目前在全国地铁城市地铁信号传输系统中得到广泛的应用，技术越来越先进，应用范围也越来越广。而在国外，北欧和南欧很多国家的主要城市，比如丹麦的哥本哈根、瑞典的斯德哥尔摩以及意大利的罗马、西班牙的马德里等城市都是使用MSTP设备，而西欧许多国家的主要城市，比如德国的柏林、英国的伦敦、法国的巴黎、比利时的布鲁塞尔等采用的都是ASON设备，而在美国以及俄罗斯的多数城市，因为地铁建设的较早，采用的多数是PDH设备。

随着以太网技术的不断发展，在地铁的信息传输系统中也建立多种传输路由器、交换机，作为以太网的补充。可以说，目前的光传输设备的可靠性大为提高，对信号的传输更准确、更迅速，细节性更强，设备的可扩展性更加出色。地铁通信网络设备的开发，形成了一个灵活、高效的传输方式。每个城市的地铁系统，可以选择适合自己城市特点的新技术，并充分考虑到保护现有信号资源及信号的良好传输。

2 光传输网络的理论基础

2.1 光传输网的性质

一是高速大容量，为了适应未来业务量的持续增长，应对许多不同类型的实际情况，必须提供高速大容量的光传输网络。

二是透明度，为了体现出光传输网络的透明性，以发挥其优点，降低装置的复杂性，就要对被发送的光信号进行尽可能的电子处理。

三是连接性能，所谓的连接性能就是保证网络连接不会受到实际网络连接状态的影响而独立建立连接能力。

四是可重构性能，当电缆断开或节点出现故障时，应根据当前光传输网络上的网络连接，重新找到一个通道路由，建立新的网络连接，使用户不会受到影响，而能重新建立连接。

五是可扩展性，考虑到地铁车流量和地铁建设成本的增长，光传输网络应该具有良好的可扩展性。

2.2 光网络的拓扑结构

光网络本质上是一组节点和一组点对点设置的光纤链路。节点结构分为光学元件和电气元件两个部分。光学元件可直接选择由光发送节点或交联的其他光多路复用，或在上路和下路进行设置；而电部件是当地的电力和交叉连接的电气元件被复用。一般在地铁光传输网络中都是采用拓扑结构的形状。任何通信与两个网络的拓扑结构，即物理和逻辑拓扑结构。光学部件的逻辑拓扑的网络服务节点，就是一个物理拓扑的网络节点，以确保分布的一般拓扑中的电气部件的物理结构就有一般拓扑表征。

2.3 光网络的生存性

在各种光网络的生存性中，会经常碰到网络故障的问题，为了维持可接受的服务质量特性，特别是在战争、火灾、电缆破损、有害辐射、其他人造或自然灾害，保持服务质量，还不会受到通常的电磁干扰或串扰等对服务的影响。光网络的生存作为网络的一部分是保证网络完整的必要环节。尽管使用了各种方法，对网络的设计和操作进行解决，以确保网络的完整性，但网络在实际的使用中永远不会达到真正的全部使用。

在设计网络时，网络的生存性是网络设计和规划必须考虑的问题，如何恢复方案，以促进相互合作和共享的自由，保证边缘的不同层之间的竞争，就必须加大投资预算，以确保有效地获得一定的可行性成本，减少投资需求的重要组成部分。在进行恢复和保护网络中，为了保证网络的正常运行，在最初的设计时候，就应慎重考虑在网络中的这是重要的工具。

随着网络技术的不断发展，使得越来越多需要解决的问题集中到了越来越少的路由器、交换机和其他网络传输终端设备和传输链路里，所以每一次在网络故障（链路或节点故障）情况下，会使许多用户受到影响，而受到影响的客户数量相比于以往的要多很多，正因为如此，网络已经成为了网络的生存性，特别是下一代网络的设计需要特别注意的最重要的元素，作为网络的生存性是网络扩容的能力的体现，只有进行越来越多的改变才是重要的。

3 常见光传输网关键技术分析

地铁运营涉及到很多方面，有承载语音通信系统的运营管理，还有数据、图像及其他服务，这些都是为了保证行车安全所设置的系统，对提高运输效率和现代化管理水平，提高乘客舒适度和处理紧急情况起着重要的作用，对出现紧急情况还可以采取紧急避险措施，提供重要的通信保障。由于通信网络传输设备的发展，根据需要选取安全、可靠、功能合理的设备，采取技术先进、成熟的、经济实用和全面的可扩展性的通信技术。

目前在地铁所采用的传送网已经过了几代的发展，目前在全国城市地铁信号传输系统中已得到广泛的应用，技术先进，应用广泛。随着以太网技术的不断发展，在地铁的信息传输系统中也建立多种传输路由器、交换机，作为以太网的补充。

3.1 准同步数字体系（PDH）的研究

虽然每个时钟精度是非常高的，但总是有一些细微的差别。为了保证通信质量，要求这些时钟之间的差异不超过指定的范围。因此，这种同步是不严格的，所谓的同步也被称为准同步。PDH传统的点到点通信有较好的适应性。随着数字通信的快速发展，直接点对点传输越来越少，大多数的数字传输都要进行转移，因此PDH系列技术已经不适合现代电信服务发展的需求，已经不能应对现代化的电信网络管理的需求。SDH是近几年出现的新的传输系统，可以满足现行技术的需求。PDH的缺点是，只有本地的数字信号速率，帧结构和光接口标准，没有国际标准的要求，这样就造成了组网的困难。PDH系统划分插话是非常困难的，而且速率低，重复使用不灵活。

3.2 同步数字体系（SDH）技术的研究

SDH光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。国际电报电话咨询委员会（CCITT）（现ITU-T）于1988年接受了SONET 概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点。但是，SDH也是存在一些不足之处的

一是指针调整机理复杂。SDH体制可从高速信号中直接下低速信号，省去了多级复用/解复用过程。而这种功能的实现是通过指针机理来完成的，指针的作用就是时刻指示低速信号的位置，以便在“拆包”时能正确地拆分出所需的低速信号，保证了SDH从高速信号中直接下低速信号的功能的实现。可以说指针是SDH的一大特色。但是指针功能的实现增加了系统的复杂性。最重要的是使系统产生SDH的一种特有抖动——由指针调整引起的结合抖动。这种抖动多发于网络边界处，其频率低，幅度大，会导致低速信号在拆出后性能劣化，这种抖动的滤除会相当困难。

二是软件的大量使用对系统安全性的影响。SDH的一大特点是OAM的自动化程度高，这也意味软件在系统中占用相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害，特别是在计算机病毒无处不在的今天。另外，在网络层上人为的错误操作、软件故障，对系统的影响也是致命的。这样系统的安全性就成了很重要的一个方面。所以设备的维护人员必须熟悉软件，选用可靠性较高的网络拓扑。

3.3 MSTP技术的研究

MSTP是指基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点，其名称也有不同的叫法（如MSPP、NG-SDH等）。MSTP是在SDH的基础上进行研究发展起来的，充分继承了SDH的所有优点，并在此基础上，制定了开发能力强的更详细的方式进行占用的插槽的访问。因为当前的TCP/IP技术的应用是一个必然的趋势，地铁的系统接口特别多，这就不能用简单的交换机、路由器组成的以太网作为系统的主要应用，这就需要地铁是支持多类接口的，更需要以太网有强大的网络管理功能进行支持，所以采用MSTP技术进行网络传输，就符合这种需要更多接口的技术，可以满足这种需求。

3.4 TCP/IP在地铁应用中的研究

是迄今为止最成功的通信协议，也是全球建立的最大的开放式网络通信协议，被成功的应用到NTERNET技术中。随着光纤技术的飞速发展，光纤作为传输介质的以太网媒体的成本大大降低，这使得更便宜的高通量光学以太网建立成为可能。除了可以对地铁进行大量的中继服务、低速率业务、视频业务外，以太网服务也占了很大的比例。地铁以太网服务目前占主导地位的OA服务和视频传输服务就是采用的这种技术。

4 结 语

综上所述，在地铁的通信领域，技术的发展日新月异，而地铁是追求稳定性和可靠性的，是为了更好的进行访问服务。小型的光传输网络成本低，便于维护和运营支持，视频性能更完整，得到地铁业界的认可。

参考文献：

[1] 张亦然.地铁光传输网络的研究[J].南京理工大学，2008.

[2] 龚小聪.地铁传输系统方案探讨[J].都市快轨交通，2005，（18）.

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