淺論四種鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)

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一、同步數(shù)字體系（SDH）

SDH技術(shù)自從上世紀(jì)90年代引入以來，至今已是一種成熟、標(biāo)準(zhǔn)、低廉的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用。在接入網(wǎng)中應(yīng)用SDH，可以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)帶入接入網(wǎng)領(lǐng)域，同時(shí)利用SDH同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)化的光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)管能力、靈活網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰透呖煽啃缘葍?yōu)勢(shì)，有利于接入網(wǎng)的長(zhǎng)期建設(shè)和發(fā)展。在目前的鐵路通信中，SDH主要用來提供E1通道，供微機(jī)監(jiān)測(cè)、TMIS、CTC/TDCS等信號(hào)系統(tǒng)接入使用。

1．SDH的優(yōu)點(diǎn)SDH傳輸系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1．1技術(shù)先進(jìn)，光接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力和靈活的支路分插（同步復(fù)用）能力。

1．2組網(wǎng)靈活，可組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、鏈形、環(huán)形等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

1．3擴(kuò)容能力強(qiáng)，系統(tǒng)很容易從155M升級(jí)到622M、2.5G和10G。1．4網(wǎng)絡(luò)可靠性高，具有MSP保護(hù)、通道保護(hù)、子網(wǎng)連接保護(hù)等保護(hù)手段。

2．SHD的缺點(diǎn)SHD存在如下缺點(diǎn)：

2．1對(duì)多業(yè)務(wù)的支持不夠靈活，尤其是不能直接接入IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如需接入，則需要協(xié)議轉(zhuǎn)換等設(shè)備，使故障點(diǎn)增多，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和維護(hù)量。

2．2不能很好支持寬帶業(yè)務(wù)，需依靠其他設(shè)備的多E1捆綁功能來拓展帶寬，且無法實(shí)現(xiàn)帶寬動(dòng)態(tài)分配功能。

2．3一旦受到接地質(zhì)量不佳或受不共地的影響，SDH的2M接入會(huì)出現(xiàn)不同程度的誤碼。在現(xiàn)有監(jiān)測(cè)、CTC/TDCS系統(tǒng)中，均要求通過增加光纖轉(zhuǎn)換設(shè)備來解決共地問題。

二、多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）

MSTP是基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)，融合了IP技術(shù)，在保證原有SDH安全、可靠的前提下，可提供點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)通道，并可在以太網(wǎng)業(yè)務(wù)中提供進(jìn)一步的環(huán)網(wǎng)保護(hù)，能夠很好地滿足承載業(yè)務(wù)的特性要求。

1．MSTP的特點(diǎn)MSTP技術(shù)具有下列特點(diǎn)：

1．1可以兼容PDH的網(wǎng)絡(luò)體系，支持多種物理接口。

1．2簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持多協(xié)議處理。

1．3支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)透?jìng)鳌⒍訁R聚、二層交換，可實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的帶寬共享以及統(tǒng)計(jì)復(fù)用、帶寬管理和環(huán)路保護(hù)功能。

1．4支持VP-Ring保護(hù)，可以和SDH的通道保護(hù)和復(fù)用段保護(hù)協(xié)同處理。

1．5具有傳輸?shù)母呖煽啃院妥杂Ｗo(hù)恢復(fù)功能。MSTP繼承了SDH的各種保護(hù)特性，實(shí)現(xiàn)99.99％的工作時(shí)間、硬件冗余、小于50ms的通道保護(hù)恢復(fù)時(shí)間。

‘

1．6具有622M、2.5G和10G平滑升級(jí)、擴(kuò)容能力，并可與波分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合，滿足用戶更大的帶寬需求。

1．7高度多網(wǎng)元功能集成，有效帶寬按需分配、管理。

1．8彈性分組環(huán)（RPR）和多協(xié)議標(biāo)志交換（MPLS）等新技術(shù)的應(yīng)用，使得MSTP技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、帶寬按需分配、流量控制等方面更具有優(yōu)勢(shì)。

2．第三代MSTP的特點(diǎn)MSTP技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展到了第三代，其最明顯的特點(diǎn)是：

2．1引入了RPRoverSDH。

2．2引入MPLS來保證QoS，解決接入帶寬公平性的問題。

2．3支持虛級(jí)聯(lián)和鏈路容量自動(dòng)調(diào)整（LCAS）機(jī)制。2．4支持多點(diǎn)到多點(diǎn)的連接。綜上所述，MSTP技術(shù)可實(shí)現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的綜合化和一體化。這樣既簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)層次，提高了帶寬的使用效率，又降低了通信系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。目前MSTP技術(shù)已經(jīng)成為軌道交通通信網(wǎng)傳輸系統(tǒng)制式的選擇之一，主要為微機(jī)監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防災(zāi)系統(tǒng)提供接入。

3．MSTP的缺點(diǎn)和其他任何技術(shù)一樣，MSTP也存在一些局限性，具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：3．1每個(gè)MSTP設(shè)備的以太網(wǎng)處理板卡需要對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行MAC地址查詢。隨著環(huán)路上節(jié)點(diǎn)的增加，查詢MAC地址表速度會(huì)下降，處理性能也明顯下降。

3．2傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，采用PPP或ML-PPP映射的方式，映射效率低，造成較大的帶寬浪費(fèi)，在傳輸視頻業(yè)務(wù)時(shí)尤其嚴(yán)重。

3．3不能對(duì)基于以太網(wǎng)的用戶提供多等級(jí)、質(zhì)量高的服務(wù)，不能提供端到端的質(zhì)量保障。

三、鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

在目前鐵路系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，大多數(shù)都是IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。由于IP網(wǎng)絡(luò)能承載數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等多種業(yè)務(wù)，根據(jù)鐵路信息化發(fā)展需求，有向IP網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一融合的趨勢(shì)。為彌補(bǔ)MSTP網(wǎng)絡(luò)在以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入上的不足，更好解決IP數(shù)據(jù)的傳輸問題，鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生了。鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)帶寬的需求,基于TCP/IP技術(shù)，利用通信系統(tǒng)的光纖資源和路由器、交換機(jī)等數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備,采用相應(yīng)技術(shù)提供業(yè)務(wù)系統(tǒng)隔離和QoS保證,構(gòu)成核心層、匯聚層、接入層三級(jí)網(wǎng)絡(luò)。它實(shí)際上是一個(gè)鐵路內(nèi)部專用的“互聯(lián)網(wǎng)”。該網(wǎng)絡(luò)在物理上和互聯(lián)網(wǎng)隔絕，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)接口標(biāo)準(zhǔn)，具有開放、簡(jiǎn)單、便于擴(kuò)容、接入成本低廉等特點(diǎn)，為鐵路信息化建設(shè)提供通道承載服務(wù)。該網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)鐵路局、各站段到各中間站、車間、班組的辦公聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、鐵路信息系統(tǒng)、運(yùn)輸指揮管理系統(tǒng)、行車安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等不同系統(tǒng)的接入。鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)主要是基于純以太網(wǎng)技術(shù)而構(gòu)架的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般為樹形架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)開放性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于帶寬需求較高、安全需求敏感性不強(qiáng)的系統(tǒng)。目前其承載的鐵路業(yè)務(wù)主要有兩類。一是視頻業(yè)務(wù)，主要包括旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的CCTV、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的CCTV和會(huì)議電視等系統(tǒng)。二是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，主要為基于TCP/IP協(xié)議、以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為主的綜合信息化系統(tǒng)中，如綜合調(diào)度系統(tǒng)、部分信息化系統(tǒng)、旅客服務(wù)信息系統(tǒng)、綜合維修信息系統(tǒng)和動(dòng)車管理信息系統(tǒng)等。

四、工業(yè)級(jí)IP光纖環(huán)網(wǎng)（安全數(shù)據(jù)網(wǎng)）

與傳統(tǒng)的鐵路信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備不同，CTCS-3（以下簡(jiǎn)稱C3）級(jí)列控系統(tǒng)是一個(gè)由無線閉塞中心、臨時(shí)限速服務(wù)器、列控中心、軌道電路、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖等基本子系統(tǒng)構(gòu)成的功能聚合體，其功能的實(shí)現(xiàn)是建立在海量數(shù)據(jù)跨越空間、實(shí)時(shí)傳遞的基礎(chǔ)上，其顯著特點(diǎn)為：

1．跨越空間：通常C3級(jí)列控系統(tǒng)控制某一條客運(yùn)專線或高速鐵路的列車運(yùn)行，其管轄范圍從幾百公里甚至到上千公里，點(diǎn)多、面廣的特點(diǎn)十分顯著。

2．實(shí)時(shí)傳遞：根據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范，應(yīng)用C3級(jí)系統(tǒng)的線路運(yùn)營(yíng)速度通常在300～350km/h。列車運(yùn)行速度提高，必然帶來對(duì)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間、數(shù)據(jù)傳遞速度的更高要求，1秒的延遲就可能引起列車大約100m的制動(dòng)距離的損失。為滿足上述要求，必須有一套完善、可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來支撐整個(gè)C3級(jí)系統(tǒng)，信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的概念由此提出。信號(hào)系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)采用工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，構(gòu)成冗余雙環(huán)網(wǎng)，雙環(huán)網(wǎng)間物理隔離，交換機(jī)設(shè)備間采用專用單模光纖連接。其特點(diǎn)是利用多條不同路徑的獨(dú)立光纖，利用工業(yè)級(jí)交換機(jī)，構(gòu)建IP環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與SDH相當(dāng)?shù)母呖煽啃浴踩院凸收锨袚Q延遲。因其專用、投資高，現(xiàn)只用于核心信號(hào)系統(tǒng)的列控、聯(lián)鎖、無線閉塞、臨時(shí)限速的信息交互。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，以上四種通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)較為明顯。SDH對(duì)業(yè)務(wù)的接入手段上較為單一；MSTP在以太網(wǎng)的接入上仍有不足；數(shù)據(jù)通信網(wǎng)對(duì)IP業(yè)務(wù)的支持做好，但從安全性和可靠性上稍顯不足；工業(yè)級(jí)IP光纖環(huán)網(wǎng)的安全性和可靠性都較高，但需要搭建專用的光纖環(huán)網(wǎng)，系統(tǒng)成本較高。在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況和具體需求，靈活選擇合適的通信傳輸技術(shù)，從而為鐵路各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供良好的傳輸平臺(tái)。