地铁信号传输中OTN和MSTP模式技术的比较研究

林建权

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710000）

随着我国城镇化的持续推进，大型城市的人口数量增加迅速，这样的情况对交通系统提出了新的要求。广大群众的收入水平提高后，私家汽车的保有量也大幅度增加，这对大型城市的交通系统造成了非常沉重的压力，因此需要一类新型的交通运输工具来帮助舒缓交通的压力。地铁交通系统是一类安全、快捷并且时效性理想的公共交通出行方式，极大地满足了广大人民群众的出行需求[1]。不过地铁交通系统的建设过程是非常复杂的，某些层面还没能做到尽善尽美，这就要求有关领域的科研工作者做进一步的研究和探索。

1 地铁通信信号传输系统现阶段发展情况简述

针对国内现阶段地铁交通系统的发展状况来讲，地铁网络的信号传输系统本身即为一个体量非常巨大的网络信息传输系统，该系统以光纤形式的数字传输设施为主要基础设备，不过随着大型城市建设工程的持续推进，现阶段的地铁交通网络中的信号传输系统显然已无法满足广大居民的实际出行需求，如某些线缆还在应用常规的人工发出相应的信号，再经过控制中心与无线信号综合在一起传输给通信基站的传统作业模式，传输过程中还需要借助线缆来进行层层信息的传达流程，最终才可以获得一个总体的信号信息的反馈动作，这样的操作执行模式不但消耗的时间长，并且还有比较多的问题，为此需要本领域的科研人员继续深入探索和研究，大力引入领先的科技，提高信号信息的传输效率。

2 地铁通信信号传输中OTN系统的主要特征

光传送网（英文全称为optical transport network）简称OTN，网络的一种类型。OTN系统指的是一类专门针对专用网络开发的信号信息传送解决方案，通常适用在类别相对齐全、数据信息的吞吐量相对比较少的地铁线路中。此类信息传输方式可以满足广大乘客对各类业务的需求，不过也有其局限性，也就是无法和广域的因特网建立一个稳定良好的链接。根据此类状况，一些公司开发了一类新型的广域因特网的终端接口，这样就可以保证广大乘客的实际需要获得满足。OTN系统近年来也在持续地创新和升级，比如开发了一类复合使用的模式，可以把常规的通信数据信号提升为光信号，这种情况下就能够使信号获得更快速的反应速度以及更加稳定的工作表现，工作的过程也会变得更为便捷，不过，此类光信号对于收发装置的参数规格的要求比较高。并且OTN系统的网络连接部位是采用光纤线缆来进行连接固定的，光纤线缆间的回路构成一个属于循环状态的环路电路系统，将使得所有的光纤线缆的节点都被包括在其当中，且电路的方向是相反状态，方向相反的这两个回路是应用的互补的操作模式，如果当中有一个回路发生故障，此时另外一个回路便能够立刻进行补位操作，使得整个系统机型保持平稳运行，保证出现故障的环路能够在较短时间内自动恢复正常。不过这类方案的体系中是需要将全部的节点叠加在一起以实现系统架构的统一和完善，这就使整个系统的制造成本发生显著的增加。地铁通信传输系统OTN如图1所示。

图1 地铁通信传输系统OTN

3 地铁通信信号传输中MSTP系统的主要特征

多业务传输平台（英文全称为Multi-Service Transport Platform，MSTP），其技术是基于SDH平台，可以实现TDM、ATM、以太网等业务同时接入、同时处理以及传送的功能，提供相对统一网络管理的一种多业务类型的信号传输平台。MSTP模式的地铁信号通信系统指的是将全部通信网络的中心节点均集中到同一个平台之上，将全部的信号网络也都集中到一起，从而实现所有信号信息的光纤传输效果。该系统具有灵活性比较高的显著优势，几乎能够实现和全部接口类型的传输速率相配合，从而达成对于其他类型终端接口连接操作功能的有效支持[2]。同时，该系统能够对全部的VC模块无缝全交叉形式连接提供支持。MSTP系统不仅可针对常规的信号传输业务提供实时网络接通服务，还能够实现针对相关业务的服务升级起到促进效果，具备比较强的网络协调功能，可以为各类信号的数据交换提供适合的数据接口，从而使得数据信号和电路系统的传输能够在同一个操作平台上进行。MSTP系统的所有模块都为10/100/1 000 M/S的光纤线缆提供至少6个以太网的端口，并且还能够为E1模块提供RJ84类型接口，相关端口的密集度比较高。MSTP系统能够妥善地应对因特网互通和设备进行叠加操作的相关问题，这在最大程度上降低了网络单元的数量，简化了互联网系统的管理和通信网络的各类操作，所以该系统具备了较强的扩充能力和兼容能力。该系统能够将相对简化的网络系统框架有机组合起来，为环路之间和地铁各个站点之间建立起性能强大的链接，并且使用领先的技术实施信号数据的疏导，将等级比较高的信号传输业务转化成等级比较低的层级来实施效率比较高的传输操作，从而最大程度地提升了光纤线缆宽带系统的实际工作效率；采用无障碍形式的循环模式链接能够有效消除现有通信网络使用过程中可能发生的问题，为缓解控制中心信号业务发生堵塞的难题提供了一个有效的解决方案。总之，MSTP系统属于一类容量比较高、密度较大、拓展性能较强、兼容性较好、完整连接并且能够实现全方位服务的多功能信号数据传输平台系统，这和城市地铁交通系统的发展需求非常吻合。同时，还能提供优良的信号传输服务，为相关信号传输系统的置换带来充足的时间。地铁通信系统MSTP如图2所示。

图2 地铁通信系统MSTP

4 增强型MSTP网络系统技术研究

增强型MSTP网络系统是基于MSTP网络系统的体系发展起来，在继承相关的技术基础、业务承载能力的基础之上，把分组的核心科技MPLS-TP用光纤线缆的波长复合使用等科技有机结合成一体，此类网络系统使用在多业务以及多技术种类相互结合的实际场景之中。增强型的MSTP网络系统能够在一台设备上实现TDM业务、分组类型的业务以及PCM类型的业务的数据统一交换操作，规避了分别进行组网操作造成的通信设备以及光纤线缆的成本浪费，达成业务执行过程的安全性和信号传输执行效率的有机结合。MPLS-TP系统如图3所示。

图3 MPLS-TP系统

5 地铁通信信号传输系统中OTN和MSTP系统的对比研究

经过对上述两类地铁交通系统中信号传输网络的特征研究可知，国内地铁交通系统的信号通信网络的发展还不完善和成熟，信号传输模式也没能确定一个最佳路径[3]。OTN网络的综合成本比较高，且仅适用在专属的网络传输平台，局限性较强，无法和其他类型的设施实施有效连接和数据互联互通，接口的开放性不佳，造成实际工程进行时投资方将受制于人；MSTP网络系统的灵活性比较好，信号的传输反应速度也比较高，该系统以SDH技术作为底层基础框架，为网络信息和传输服务的过程提供了复合使用的相关技术，对于PDH模式的网络框架体系可以做到完美的兼容，为信号数据信息进行了具有针对性的分配操作，流量控制方面也可以实现理想的约束效果。不仅提升了宽带网络的实际应用效率，简化了网络框架结构的复杂操作环节，也使地铁交通系统的信号网络和服务业务达到一体化和全面化，大幅度降低了地铁运营企业的经营和日常维护成本，并且可以提供这一设备的生产厂家数量比较多，属于是一类全新的、适合地铁交通系统的通信应用网络模式。

6 地铁通信信号传输网络的未来发展趋势

当前高清画质的图像技术和智能化分析手段已经广泛地在地铁交通系统上获得使用，这样的使用环境对于地铁交通系统的通信信号数据传输系统的带宽提出了更为苛刻的要求。现阶段，建设10G、20G、40G乃至更高数值信号传送带宽的主干网络已经是地铁行业建设工程的共识。针对地铁交通系统信号传输的网络实际应用，OTN网络以及MSTP网络在功能性与技术性层面均比较适合用于地铁交通系统的通信网络。不过OTN作为进口设备，成本比较高；MSTP网络制式种类的供应商比较多、具有国产化的优势，并且系统的总体造价比较低；增强型MSTP网络在环网系统的保护、环网带宽的综合利用效率、以太网相关业务以及有效抑制广播风暴现象等层面具有一定的优势。现阶段，针对国内大型城市轨道交通的综合业务特征，采用增强型MSTP网络系统的专用信号传输网络，对于现阶段及未来一段时间都将会是地铁交通系统信号传输网络研究工作的趋势和热点。地铁如图4所示。

图4 地铁

7 结束语

综上所述，我国经济的高速发展和进步，城市化进程加快，地铁通信信号系统的发展明显。地铁交通系统的信号传输网络是地铁运营的重点内容，在地铁列车的运行和执行效率上发挥着关键性的作用。应用合理的信号传输网络，能够确保地铁系统的稳定运行，保证整个交通运输体系的安全，这对加速交通运输领域的发展打下了坚实的基础。