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摘要：地鐵出行是城市軌道交通的重要載體，服務(wù)于數(shù)以萬(wàn)計(jì)的出行乘客。出行體驗(yàn)越發(fā)越成為乘客地鐵出行的關(guān)注點(diǎn)。上海軌道交通車站附屬設(shè)施通信接入系統(tǒng)寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)具有組網(wǎng)靈活，方便運(yùn)管的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為保障地鐵各類便民服務(wù)信息傳輸?shù)闹匾休d網(wǎng)絡(luò)之一。

關(guān)鍵詞：寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)；傳輸；千兆以太網(wǎng)

0引言

上海軌道交通內(nèi)部傳輸網(wǎng)絡(luò)主要包括專用通信傳輸網(wǎng)絡(luò)和民用通信傳輸網(wǎng)絡(luò)。專用通信網(wǎng)絡(luò)能滿足軌道交通運(yùn)營(yíng)管理部門傳送語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等信息的需求的專用網(wǎng)絡(luò)。專用通信網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上分為上層網(wǎng)和線網(wǎng)兩部分。上層網(wǎng)包括COCC、備用COCC、OCC等節(jié)點(diǎn)，線網(wǎng)則包含各線OCC、車站、車輛段及停車場(chǎng)等節(jié)點(diǎn)。各線通過(guò)上層網(wǎng)實(shí)現(xiàn)線路間的互聯(lián)互通。民用傳輸網(wǎng)絡(luò)是為滿足上海移動(dòng)、上海聯(lián)通、上海電信三大運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)業(yè)務(wù)引入地下而建設(shè)的通信網(wǎng)絡(luò)。民用通信網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上主要以各條線路分別組網(wǎng)并接入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。截至2020年12月，上海地鐵運(yùn)營(yíng)線路共18條（含磁浮線），共設(shè)車站430座（含磁浮線2座），運(yùn)營(yíng)里程共729千米（含磁浮線29千米）。[1]為改善車輛通行效率，提高交通流暢度，優(yōu)化市民出行體驗(yàn)，使城市交通管理更為精細(xì)化和智能化，迫切需要建設(shè)一套適合資源經(jīng)營(yíng)的專用傳輸網(wǎng)絡(luò)來(lái)更好的服務(wù)于乘客出行體驗(yàn)。然而專用通信傳輸網(wǎng)絡(luò)主要是為滿足運(yùn)營(yíng)需求而設(shè)置，其網(wǎng)絡(luò)上承載了通信、信號(hào)、FAS、AFC、電力監(jiān)控等多種與行車運(yùn)營(yíng)相關(guān)專業(yè)的信息，在網(wǎng)絡(luò)信息安全方面有較高要求，因此和以承載廣告、乘客公眾信息、多媒體等需求的資源經(jīng)營(yíng)傳輸網(wǎng)絡(luò)合建給網(wǎng)絡(luò)安全帶來(lái)隱患。同時(shí)采用依托民用傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的資源經(jīng)營(yíng)傳輸網(wǎng)絡(luò)逐步暴露出各種不足，首先表現(xiàn)為民用傳輸網(wǎng)絡(luò)是為滿足運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)用戶在地下環(huán)境通話、上網(wǎng)等需求而建設(shè)的，故其節(jié)點(diǎn)設(shè)備僅設(shè)置在地下車站；其次設(shè)備管理權(quán)屬于三大運(yùn)營(yíng)商，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法及時(shí)維護(hù)，新業(yè)務(wù)需求也無(wú)法及時(shí)得到配置等問(wèn)題。因此建立獨(dú)立資源經(jīng)營(yíng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)專用的方案是大勢(shì)所趨。車站附屬設(shè)施通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。上海軌道交通車站附屬設(shè)施通信接入系統(tǒng)包括寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)、民用通信機(jī)房電源及接地系統(tǒng)、便民服務(wù)業(yè)務(wù)，本文主要對(duì)寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)系統(tǒng)功能、方案設(shè)計(jì)及組成等進(jìn)行系統(tǒng)分析。

1系統(tǒng)功能分析

目前上海軌道交通寬帶業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)種類包括銀行ATM業(yè)務(wù)和銀行監(jiān)控業(yè)務(wù)、商鋪寬帶業(yè)務(wù)、電源監(jiān)控業(yè)務(wù)、大客戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)、百店萬(wàn)家業(yè)務(wù)、夜間金庫(kù)業(yè)務(wù)以及新型多媒體業(yè)務(wù)等。寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能需求如下：（1）網(wǎng)絡(luò)核心部分和部分線路中心能夠滿足未來(lái)若干年內(nèi)年內(nèi)的容量與性能需求。（2）提高外部單位對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的需求。（3）滿足各商鋪、銀行以及各大樓物業(yè)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的需求。（4）能夠預(yù)留今后接入新增用戶的條件。（5）滿足對(duì)各地鐵車站內(nèi)銀行系統(tǒng)接入的需求，并具有擴(kuò)展視頻監(jiān)控接入的能力，系統(tǒng)能夠提供有效帶寬保障與可靠性。（6）滿足今后其他系統(tǒng)接入的需求，能夠?yàn)楦鬈囌疽约败嚨責(zé)o線系統(tǒng)提供可靠的網(wǎng)絡(luò)承載平臺(tái)。（7）滿足未來(lái)若干年內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性需求，層次化的結(jié)構(gòu)便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。（8）滿足開(kāi)展多種增值業(yè)務(wù)的需求，從功能與性能上完全支持各種音視頻以及各種流媒體增值業(yè)務(wù)。（9）滿足對(duì)網(wǎng)內(nèi)商業(yè)用戶使用Internet的控制與計(jì)費(fèi)，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)使用的實(shí)際收益，并且能夠在未來(lái)增加對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用戶的計(jì)費(fèi)功能。（10）符合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理化、規(guī)范化，并采用了有效的管理工具與手段，滿足資產(chǎn)公司對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理需求。

2寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)系統(tǒng)分析

2.1系統(tǒng)方案比較。當(dāng)前在地鐵通信領(lǐng)域中傳輸組網(wǎng)采用的技術(shù)包含OTN、PTN、增強(qiáng)型MSTP、IP等幾種制式和技術(shù)的設(shè)備。2.1.1OTN（光傳送網(wǎng)）OTN以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)，在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)。將光域處理優(yōu)勢(shì)與電域處理優(yōu)勢(shì)進(jìn)行結(jié)合，是傳送寬帶大顆粒業(yè)務(wù)的最優(yōu)技術(shù)，具有傳送容量大、端到端波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)全透明連接、電信等級(jí)的保護(hù)特點(diǎn)。OTN技術(shù)其冗余保護(hù)不僅可以通過(guò)光復(fù)用段、OCH或ODUk等實(shí)現(xiàn)對(duì)所有波長(zhǎng)、單一波長(zhǎng)或子波長(zhǎng)業(yè)務(wù)的保護(hù)，還可通過(guò)雙纖自愈環(huán)保護(hù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層的雙重自愈保護(hù)。2.1.2分組傳送網(wǎng)（PTN）PTN技術(shù)以分組業(yè)務(wù)為核心內(nèi)容，支持多種基于分組交換業(yè)務(wù)的雙向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接通道，不僅秉承了光傳輸系統(tǒng)的傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足多種業(yè)務(wù)傳送需求，提供了更加適合于IP業(yè)務(wù)特性的“柔性”傳輸管道，同時(shí)適配各種粗細(xì)顆粒業(yè)務(wù)，采用PWE3端到端偽線仿真方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)TDM業(yè)務(wù)的支持。2.1.3增強(qiáng)型MSTPMSTP技術(shù)以同步數(shù)字體系為基礎(chǔ)，針對(duì)SDH設(shè)備進(jìn)行改造[3]，增加了EthernetoverSDH、內(nèi)嵌RPR等核心處理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻傳輸?shù)膽?yīng)用要求。增強(qiáng)型MSTP技術(shù)是作為MSTP產(chǎn)品進(jìn)一步發(fā)展的技術(shù)，具有傳統(tǒng)業(yè)務(wù)承載的屬性（PDH、SDH、POS、以太網(wǎng)、ATM、RPR），同時(shí)集成了分組核心技術(shù)MPLS-TP、光纖波長(zhǎng)復(fù)用等技術(shù)。增強(qiáng)型MSTP技術(shù)常常適用于多業(yè)務(wù)、多技術(shù)組合需求的應(yīng)用場(chǎng)景，其通過(guò)對(duì)多種不同類型業(yè)務(wù)的自適配性來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的接入和處理。相對(duì)于傳統(tǒng)的MSTP設(shè)備而言，從硬件上對(duì)傳統(tǒng)MSTP設(shè)備的交叉板進(jìn)行改造，在維持TDM特性不變的同時(shí)，集成了PTN設(shè)備交叉板的核心芯片，通過(guò)一塊板實(shí)現(xiàn)MSTP和PTN的融合[4]。2.1.4IP技術(shù)IP技術(shù)是一種基于IP協(xié)議的包交換技術(shù)，適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。純IP技術(shù)搭建的網(wǎng)絡(luò)采用路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)等設(shè)備以及光纖組成，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛。按照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)又分為千兆以太網(wǎng)和萬(wàn)兆以太網(wǎng)。（1）千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)（802.3z）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)被廣泛應(yīng)用，伴隨著語(yǔ)音、視頻等業(yè)務(wù)的IP化以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸需求的不斷增加，千兆以太網(wǎng)技術(shù)的使用范圍越來(lái)越廣，逐漸從計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)拓展到電信接入網(wǎng)、城域網(wǎng)等領(lǐng)域。千兆位以太網(wǎng)技術(shù)基于簡(jiǎn)單的以太網(wǎng)技術(shù)，可為主干網(wǎng)絡(luò)提供1Gbps的帶寬?；谥T如802.1p（流量?jī)?yōu)先權(quán)控制）、802.1q（VLAN標(biāo)準(zhǔn)）、802.1s（多生成樹(shù)協(xié)議）、802.1w（快速生成樹(shù)協(xié)議）等千兆以太網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其組網(wǎng)具備了必要的QoS保證和保障快速恢復(fù)機(jī)制能力。目前隨著千兆以太網(wǎng)技術(shù)的逐步發(fā)展，千兆以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為一種高可靠性、管理靈活的技術(shù)。（2）萬(wàn)兆以太網(wǎng)2002年7月IEEE通過(guò)了802.3ae標(biāo)準(zhǔn)：以太網(wǎng)傳送速率達(dá)到10Gbit/s的網(wǎng)絡(luò)稱為萬(wàn)兆以太網(wǎng)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)同千兆以太網(wǎng)技術(shù)相類似，依舊保有以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，通過(guò)不同的編碼方式或波分復(fù)用提供10Gbit/s傳輸速度。在使用的方便性、用戶的普及率、網(wǎng)絡(luò)的互操作性及管理的簡(jiǎn)易性上皆占有極大的引進(jìn)優(yōu)勢(shì)與市場(chǎng)發(fā)揮空間。根據(jù)上述技術(shù)分析，結(jié)合軌道交通的實(shí)際運(yùn)用需求，各種主要技術(shù)的的性能比較如下表1所示：通過(guò)比較分析，上述幾種傳輸組網(wǎng)技術(shù)制式均滿足本文業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性的要求，基于當(dāng)前很長(zhǎng)一段時(shí)間本系統(tǒng)各種業(yè)務(wù)類型均為IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以單從本系統(tǒng)所承載的業(yè)務(wù)類型角度來(lái)看，在業(yè)務(wù)的適應(yīng)性、系統(tǒng)的功能性以及靈活性等方面，IP技術(shù)擁有成熟的統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)、包轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，十分適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送。故本系統(tǒng)推薦采用IP技術(shù)組網(wǎng)方案，通過(guò)組建以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)業(yè)務(wù)的承載。

2.2系統(tǒng)架構(gòu)。寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分為核心層、匯聚層、接入層[5]。（1）核心層：連接匯聚層，負(fù)責(zé)為匯聚層提供數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與外網(wǎng)的互聯(lián)，提供高速數(shù)據(jù)的出口。（2）匯聚層：負(fù)責(zé)匯集分散的區(qū)域接入點(diǎn)，完成區(qū)域業(yè)務(wù)的匯接，進(jìn)行帶寬和業(yè)務(wù)匯聚、收斂和分發(fā)。（3）接入層：實(shí)現(xiàn)各類用戶的接入。寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖所1示。

2.3系統(tǒng)組網(wǎng)方案。根據(jù)系統(tǒng)中各業(yè)務(wù)的帶寬需求，以及未來(lái)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的發(fā)展與規(guī)劃，推薦采用千兆以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)。寬帶業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要由控制中心網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備和車站網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備組成。對(duì)于車站較多線路，建議可以按地理位置分為2~5個(gè)環(huán)網(wǎng)子網(wǎng)，同一個(gè)環(huán)網(wǎng)子網(wǎng)內(nèi)的交換機(jī)通過(guò)光纖接入線路的控制中心匯聚交換機(jī)。寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)組網(wǎng)方案示意圖見(jiàn)圖2所示。以上海軌道交通15號(hào)線為例，上海軌道交通15號(hào)線控制中心設(shè)于上海南站站，上海南站站民用通信控制中心與正線車站隔站相連組成3個(gè)寬帶業(yè)務(wù)環(huán)網(wǎng)，其中顧村公園站至梅嶺北路站與控制中心11個(gè)節(jié)點(diǎn)組成環(huán)1，大渡河站至百色路站與控制中心10個(gè)節(jié)點(diǎn)組成環(huán)2，羅秀路站至紫竹高新區(qū)站與控制中心11個(gè)節(jié)點(diǎn)組成環(huán)3。上海軌道交通15號(hào)線寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)系統(tǒng)組網(wǎng)方式如圖3所示。上海軌道交通15號(hào)線工程在上海南站站民用控制中心通信機(jī)房設(shè)置2套千兆三層以太網(wǎng)匯聚交換機(jī)，同時(shí)與東寶興路民用控制中心核心交換機(jī)相連。2套交換機(jī)之間能夠相互通訊并同時(shí)與環(huán)網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。線路控制中心的2套千兆匯聚交換機(jī)組成熱備冗余結(jié)構(gòu)，其中任何一套千兆匯聚交換機(jī)的故障都不影響另外一套千兆匯聚交換機(jī)與所有環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的正常通信。同時(shí)，這2套千兆匯聚交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由冗余及負(fù)載均衡。在各車站(含上海南站站)民用通信機(jī)房?jī)?nèi)分別設(shè)置1套千兆三層以太網(wǎng)接入交換機(jī)，車站內(nèi)寬帶業(yè)務(wù)接入相應(yīng)站點(diǎn)接入交換機(jī)。各車站內(nèi)寬帶業(yè)務(wù)通過(guò)星型單鏈路接入本站的接入交換機(jī)。接入交換機(jī)采用三層路由方式接入以太環(huán)網(wǎng)，可以隔離單車站的網(wǎng)絡(luò)故障，當(dāng)某個(gè)車站的接入交換機(jī)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)不影響到整個(gè)系統(tǒng)。

2.4主要技術(shù)指標(biāo)。（1）支持標(biāo)準(zhǔn)的STP/RSTP協(xié)議和環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，環(huán)網(wǎng)自愈保護(hù)時(shí)間應(yīng)小于50ms；（2）接入交換機(jī)應(yīng)配置不少于24個(gè)10/100/1000MRJ45端口，配置4個(gè)千兆SFP端口，4個(gè)千兆單模光纖模塊。接入交換機(jī)背板交換容量應(yīng)不小6.5Gbps；包轉(zhuǎn)發(fā)能力≥6.5Mpps；（3）具有高效的多層交換性能，支持IEEE802.3ae、IEEE802.3u、IEEE802.3z、IEEE802.3ab等以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。（4）交換機(jī)應(yīng)支持三層路由功能，支持靜態(tài)路由、RIPV1/V2，OSPF、BGP等路由協(xié)議，控制中心匯聚交換機(jī)需支持冗余路由協(xié)議（如VRRP或類似功能的路由熱備份協(xié)議）。（5）接入交換機(jī)應(yīng)支持端口限速，不大于512K的流量控制。（6）支持SNMP網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，支持百兆、千兆的組播功能，在線速轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)上能夠提供強(qiáng)大的QoS保障，并支持豐富的ACL、策略路由、安全等特性。（7）交換機(jī)應(yīng)支持冗余電源。

3結(jié)語(yǔ)

本文以上海軌道交通發(fā)展趨勢(shì)為背景，以服務(wù)于乘客良好的出行體驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，探討了上海軌道交通車站附屬設(shè)施通信接入系統(tǒng)寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行技術(shù)方案比選，進(jìn)而對(duì)寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)與組網(wǎng)技術(shù)方案進(jìn)一步分析，并以上海市新建線路上海軌道交通15號(hào)線為例，介紹了上海軌道交通15號(hào)線寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架方案。相對(duì)于傳統(tǒng)的單線單環(huán)網(wǎng)，采用多環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式更適合于長(zhǎng)線路、長(zhǎng)施工周期的地鐵線路，未來(lái)寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)會(huì)朝著組網(wǎng)更加靈活、維護(hù)更加方便、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量更高、接入能力更強(qiáng)的趨勢(shì)發(fā)展。

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作者:高悅飛 單位:中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司