蘇州軌道交通警用傳輸上層網(wǎng)規(guī)劃與實(shí)踐

陸海亭， 張 寧， 錢曙杰， 趙圣娜

(1. 蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司， 江蘇蘇州 215002； 2. 東南大學(xué)ITS研究中心軌道交通研究所， 南京 210018)

蘇州軌道交通警用傳輸上層網(wǎng)規(guī)劃與實(shí)踐

陸海亭1， 張 寧2， 錢曙杰1， 趙圣娜2

(1. 蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司， 江蘇蘇州 215002； 2. 東南大學(xué)ITS研究中心軌道交通研究所， 南京 210018)

分析蘇州軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)條件下警用傳輸上層網(wǎng)建設(shè)的必要性；按照統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施的原則，提出初期、近期、遠(yuǎn)期“三步走”的上層網(wǎng)規(guī)劃方案，從而實(shí)現(xiàn)共享傳輸設(shè)備資源、方便新線接入、提高管理效率的目標(biāo)。以蘇州軌道交通4號(hào)線為例，介紹后續(xù)線路接入已建上層網(wǎng)的過(guò)程，對(duì)上層網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)進(jìn)行歸納總結(jié)后提出建議: 警用傳輸上層網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃、盡早考慮，最好在第一條線路建設(shè)時(shí)便著手規(guī)劃，在第二條線路建設(shè)時(shí)進(jìn)行布局實(shí)施；另外建議在線路不斷增多帶來(lái)業(yè)務(wù)增加的同時(shí)，分階段、分步驟升級(jí)上層網(wǎng)帶寬，這樣既能保護(hù)現(xiàn)有設(shè)備投資，又能更好地適應(yīng)軌道交通警用傳輸系統(tǒng)不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)承載需求。

城市軌道交通； 警用通信系統(tǒng)； 警用傳輸上層網(wǎng)； 規(guī)劃與實(shí)踐

1 研究背景

蘇州軌道交通近期規(guī)劃建設(shè)6條線路，遠(yuǎn)期規(guī)劃建設(shè)15條線路(含6條市域線)。目前，1號(hào)線、2號(hào)線主線已投入運(yùn)營(yíng)，2號(hào)線延伸線、3號(hào)線、4號(hào)線及支線在建。1號(hào)線警用傳輸系統(tǒng)分別在蘇州市公安局(簡(jiǎn)稱市局)機(jī)房、2個(gè)派出所及沿線24座車站共設(shè)27個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)，采用多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)(multi-service transport platform，MSTP)[4]的組網(wǎng)方案，組成2個(gè)以市局為中心節(jié)點(diǎn)的雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，系統(tǒng)帶寬為2.5 G,換乘站節(jié)點(diǎn)采用OSN 3500設(shè)備，其他節(jié)點(diǎn)采用OSN 1500設(shè)備。2號(hào)線警用傳輸系統(tǒng)共設(shè)39個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)，包括1個(gè)市局、3個(gè)派出所和35座車站，其組網(wǎng)方案、系統(tǒng)帶寬與1號(hào)線保持一致，采用2.5 G帶寬的MSTP方案。2號(hào)線組成3個(gè)以陸慕站為中心節(jié)點(diǎn)的雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，各節(jié)點(diǎn)均采用OSN 3500設(shè)備。考慮到已建線路警用傳輸系統(tǒng)均已采用MSTP方案，原則上后續(xù)線路警用傳輸系統(tǒng)也采用此技術(shù)方案。

2 警用傳輸上層網(wǎng)的建設(shè)需求

圖1 單匯聚點(diǎn)組網(wǎng)示意Fig.1 Single convergence point networking

隨著蘇州軌道交通線路的不斷增多，勢(shì)必會(huì)造成軌道交通警用站點(diǎn)到市局的業(yè)務(wù)量增加， 從而導(dǎo)致警用通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不斷增大。若將市局作為各條線路的警用信息單一傳輸匯聚站點(diǎn)，則需要不斷增加市局傳輸節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)及線路板卡的數(shù)量，滿足日益增長(zhǎng)的帶寬需求和接入需要。單匯聚點(diǎn)組網(wǎng)形式如圖 1所示。

以市局作為單一的匯聚站點(diǎn)，無(wú)論從警用網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性還是擴(kuò)容的靈活性方面考慮都存在一定不足[7]，具體表現(xiàn)為：1) 采用單一匯聚結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方式，一旦市局中心匯聚點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障，可能造成網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓；2) 新建線路必須與市局通過(guò)光纖連接，需要不斷增加租用電信運(yùn)營(yíng)商的光纖數(shù)量，不能充分利用軌道交通范圍內(nèi)警用通信現(xiàn)有光纖資源；3) 線路站點(diǎn)數(shù)越多，需要占用市局匯聚點(diǎn)的線路接口板卡數(shù)量也會(huì)越多(因MSTP每環(huán)最多16個(gè)節(jié)點(diǎn)，每條線接入都要組2到3個(gè)環(huán))； 4) 當(dāng)槽位帶寬不能滿足使用需求時(shí)，就要增加市局業(yè)務(wù)板卡的數(shù)量，板卡數(shù)量的增多不僅增加系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，還直接導(dǎo)致市局建設(shè)成本的持續(xù)增加和運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度的不斷增大。

為克服單一匯聚站點(diǎn)組網(wǎng)的缺點(diǎn)，考慮采用分散匯聚的組網(wǎng)方式構(gòu)建警用傳輸上層環(huán)網(wǎng)(簡(jiǎn)稱上層網(wǎng))。組網(wǎng)的基本思路是：每條線路選取一個(gè)車站作為匯接點(diǎn)，利用市局及各匯接點(diǎn)的傳輸設(shè)備組建一個(gè)上層環(huán)網(wǎng)，新建線路直接通過(guò)各自線路的匯接站點(diǎn)就近接入該上層網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各線路與市局傳輸設(shè)備的連接。其優(yōu)勢(shì)在于：1) 提高網(wǎng)絡(luò)安全性。由于各線路匯接點(diǎn)相互獨(dú)立、互不干擾，某條線路的故障不會(huì)影響接入上層網(wǎng)的其他線路的正常運(yùn)行。另外，上層網(wǎng)本身是環(huán)網(wǎng)保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)上某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障后，上層網(wǎng)經(jīng)保護(hù)倒換后仍然可以正常運(yùn)行；2) 降低建設(shè)成本。由于車站傳輸設(shè)備通過(guò)匯接點(diǎn)接入，避免直接與市局設(shè)備對(duì)接，可以有效節(jié)省外租的光纖資源費(fèi)用以及市局設(shè)備線路接口板卡數(shù)量，同時(shí)，節(jié)約的槽位可用于擴(kuò)容業(yè)務(wù)板卡；3) 提高管理效率。新線通過(guò)匯接點(diǎn)接入上層網(wǎng)，接入便利，上層網(wǎng)架構(gòu)邏輯清晰，可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理與維護(hù)[8]。

3 警用傳輸上層網(wǎng)規(guī)劃方案

3.1 警用傳輸上層網(wǎng)現(xiàn)狀

蘇州軌道交通1號(hào)線建設(shè)之初，線路單一，對(duì)上層網(wǎng)的建設(shè)需求不是很迫切。隨著2號(hào)線主線的開(kāi)建，適時(shí)啟動(dòng)了上層網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)。目前，現(xiàn)狀上層網(wǎng)由廣濟(jì)路站、陸慕站、市公安局等3個(gè)站點(diǎn)4套傳輸設(shè)備構(gòu)成(市局××樓和市局××樓各有1套設(shè)備)，采用2.5 G雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)組網(wǎng)，具備可靠性高、穩(wěn)定性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)、部署靈活等特征。

3.2 警用傳輸上層網(wǎng)規(guī)劃

蘇州軌道交通1、2號(hào)線各個(gè)站點(diǎn)與市局間的信息交互通過(guò)警用傳輸上層網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，后續(xù)線路也需與市局連通，視頻業(yè)務(wù)高清化后龐大的數(shù)據(jù)量無(wú)疑對(duì)上層網(wǎng)帶寬提出更高的要求，根據(jù)蘇州軌道交通線網(wǎng)總體規(guī)劃，考慮分初期、近期、遠(yuǎn)期“三步走”戰(zhàn)略實(shí)施上層網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)。

3.2.1 初期構(gòu)建2.5 G上層環(huán)網(wǎng)

在進(jìn)行警用傳輸上層網(wǎng)絡(luò)初期規(guī)劃建設(shè)時(shí)，軌道交通1號(hào)線選取廣濟(jì)路站作為匯接點(diǎn)，2號(hào)線選取陸慕站作為匯接點(diǎn)，由廣濟(jì)路站、陸慕站2個(gè)接入點(diǎn)與市局間組成2.5 G的MSTP上層環(huán)網(wǎng)。

3.2.2 近期構(gòu)建10 G上層環(huán)網(wǎng)

從軌道交通3號(hào)線工程開(kāi)始，蘇州市公安部門開(kāi)始建設(shè)軌道交通分局指揮中心，用于軌道交通線網(wǎng)層面的集中調(diào)度指揮。軌道交通1、2、3、4號(hào)線建成后，警用傳輸上層網(wǎng)帶寬需求為2 400 M，各業(yè)務(wù)帶寬需求明細(xì)如表1所示，考慮預(yù)留30%的帶寬余量，所需總帶寬為2 400×(1+30%)=3 120 M。

表1 4條線路建成后警用傳輸上層網(wǎng)帶寬需求

由于采用雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)方案，每根光纖一半的容量作為工作通道，另一半的容量作為保護(hù)通道，因此2.5 G帶寬環(huán)網(wǎng)設(shè)備實(shí)際業(yè)務(wù)帶寬僅為1.25 G，導(dǎo)致現(xiàn)有的2.5 G容量將無(wú)法滿足1、2、3、4號(hào)線的警用業(yè)務(wù)需求，因此建設(shè)帶寬更大的傳輸上層網(wǎng)勢(shì)在必行。

考慮到現(xiàn)有傳輸節(jié)點(diǎn)設(shè)備OSN 3500可以輕松升級(jí)到10 G，近期規(guī)劃采用10 G的MSTP雙纖復(fù)用段保護(hù)環(huán)的技術(shù)方案，即在不增加光纖資源的情況下，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上只需更換線路板卡，即可將帶寬提升至之前的4倍，以滿足更多軌道交通線路和公安分局的接入需求。目前，已計(jì)劃在3號(hào)線建設(shè)時(shí)將原有2.5 G帶寬升級(jí)至10 G帶寬(實(shí)際可用帶寬為5 G)。上層網(wǎng)升級(jí)后的情況如圖 2所示。

圖2 上層網(wǎng)近期規(guī)劃示意Fig.2 Recent planning diagram of the upper layer network

3.2.3 遠(yuǎn)期構(gòu)建40 G上層環(huán)網(wǎng)

隨著特高清視頻業(yè)務(wù)的迅猛增長(zhǎng)(4 K以上分辨率，碼流10～15 Mbps)，網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求越來(lái)越大[9]。面對(duì)新業(yè)務(wù)和新需求，當(dāng)規(guī)劃的10 G上層網(wǎng)不能滿足未來(lái)需求時(shí)，考慮進(jìn)一步提升帶寬。

遠(yuǎn)期規(guī)劃采用增強(qiáng)型MSTP方案組建40 G上層環(huán)網(wǎng)，充分滿足15條線路業(yè)務(wù)的接入需求。通過(guò)增強(qiáng)型MSTP特有的雙平面技術(shù)大大提高上層網(wǎng)的可靠性、安全性及可擴(kuò)展性，并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)負(fù)載分擔(dān)。雙平面是由一套混合設(shè)備提供的軟硬雙管道，其中硬管道承載調(diào)度電話等敏感業(yè)務(wù)，軟管道則承載大帶寬業(yè)務(wù)。利用增強(qiáng)型MSTP單環(huán)組網(wǎng)能力可多達(dá)64個(gè)節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)更加靈活，易于擴(kuò)展，同時(shí)具備環(huán)網(wǎng)自愈保護(hù)能力。采用增強(qiáng)型MSTP技術(shù)解決方案可簡(jiǎn)化原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理，更有利于后續(xù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，并降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本[10]。

需要指出的是，通信技術(shù)發(fā)展日新月異，第三階段的規(guī)劃需在后續(xù)線路建設(shè)中根據(jù)管理模式、業(yè)務(wù)需求以及通信技術(shù)的發(fā)展不斷予以滾動(dòng)優(yōu)化和調(diào)整，以滿足公安部門實(shí)際業(yè)務(wù)需要。

3.3 新建線路接入上層網(wǎng)實(shí)踐

以蘇州軌道交通4號(hào)線為例，介紹新線接入上層網(wǎng)的過(guò)程。蘇州軌道交通4號(hào)線及其支線共有35個(gè)站點(diǎn)(不含換乘站)，加上1個(gè)換乘站(蘇州火車站)及2個(gè)派出所，共計(jì)38個(gè)通信站點(diǎn)，組建4個(gè)雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，這樣經(jīng)過(guò)匯接點(diǎn)的數(shù)據(jù)量會(huì)很大。

若將傳輸匯接點(diǎn)放置在市局，組建以市局為匯接點(diǎn)的4號(hào)線警用通信傳輸網(wǎng)絡(luò)，這樣4個(gè)環(huán)共有8個(gè)接口與市局匯接站點(diǎn)相連，而市局到車站之間的光纖是租用的，按照每個(gè)接口收發(fā)2條光纖計(jì)算，共需要租用16根光纖。若將4號(hào)線傳輸匯接點(diǎn)設(shè)置在蘇州火車站，組建以蘇州火車站為匯接點(diǎn)的4號(hào)線警用傳輸網(wǎng)絡(luò)，38臺(tái)設(shè)備共組成4個(gè)雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，這樣4個(gè)環(huán)共有8個(gè)接口與蘇州火車站站點(diǎn)相連，無(wú)需租用光纖，只需要使用軌道交通內(nèi)部敷設(shè)的警用光纜即可，便于光纜的統(tǒng)一管理和維護(hù)。另外，本線匯聚點(diǎn)接入上層網(wǎng)也只需利用軌道交通內(nèi)部鋪設(shè)的光纜即可。

原有市局OSN 3500節(jié)點(diǎn)設(shè)備已配置的板卡數(shù)量較多，考慮到2號(hào)線延伸線及冗余備用，槽位余量少，在市局××樓新設(shè)1套OSN 3500設(shè)備作為警用通信傳輸上層網(wǎng)中的設(shè)備接入，從而滿足4號(hào)線的上下業(yè)務(wù)配置需求，并可為今后市局?jǐn)U容預(yù)留較多槽位，方便后續(xù)線路的接入。4號(hào)線警用傳輸上層網(wǎng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 4號(hào)線接入上層網(wǎng)示意Fig.3 Diagram of Line 4 access to the upper layer network

4 結(jié)語(yǔ)

隨著城市軌道交通事業(yè)的快速發(fā)展，警用傳輸上層網(wǎng)的建設(shè)是軌道交通線路和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量增多后的必然要求。適時(shí)建設(shè)上層網(wǎng)在增強(qiáng)傳輸安全及可靠性的同時(shí)，節(jié)約了建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本。警用傳輸上層網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃、盡早考慮，最好在第1條線路建設(shè)時(shí)便著手規(guī)劃，在第2條線路建設(shè)時(shí)進(jìn)行布局實(shí)施；另外建議在線路不斷增多帶來(lái)業(yè)務(wù)增加的同時(shí)，分階段分步驟升級(jí)上層網(wǎng)帶寬，既能保護(hù)既有設(shè)備投資，又能更好地適應(yīng)軌道交通警用傳輸系統(tǒng)不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)承載需求。

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(編輯：王艷菊)

Upper Transmission Network for Police in Suzhou Rail Transit: Planning and Practice

LU Haiting1, ZHANG Ning2, QIAN Shujie1, ZHAO Shengna2

(1. Suzhou Rail Transit, Suzhou 215002; 2. ITS Rail Transit Research Institute of Southeast University, Nanjing 210018)

The necessity of building the upper transmission network for police under network operation is analyzed. According to the principle of overall planning and step-by-step implementation, the scheme of the upper network planning for the early stage, the short-term stage and the long-term stage is put forward,to realize the goal of sharing transmission equipment resources, having convenient new rail access and improving management efficiency. Suzhou Metro Line 4 is taken as an example to present the process of follow-up lines access to build upper network. Some suggestions are proposed for the planning and construction of the upper network.The overall planning of the upper transmission network for police should be made and considered as soon as possible.It is the best time to begin planning when the construction of the first rail line starts and to implement the plan when the building of the second line is underway.It is also advisable to upgrade the upper-layer bandwidth in a phased and step-by-step manner, which will protect the existing equipment investment and better adapt to the increasing traffic carrying capacity of the rail transit system. Keywords: urban rail transit; police communication system; upper transmission network for police; planning and practice

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.03.011

2016-05-19

2017-03-08

陸海亭，男，碩士，高級(jí)工程師，從事城市軌道交通工程機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)管理工作，wx979703@163.com

交通運(yùn)輸部建設(shè)科技項(xiàng)目(2015318J33080)

U231.7

A

1672-6073(2017)03-0056-04