地铁通信网与通信子系统的接入问题分析

谭立鑫

摘要：地铁是一种快捷、安全、舒适、运量大、能耗低、污染少的现代化城市交通系统。为保证地铁列车安全、可靠、高效和高密度运行，地铁系统必须配备专用、完整和独立的通信系统，把构成地铁系统的各子系统联成一个有机整体。讨论了几种信息传输主干网的技术，并在以SDH作为传输主干网的基础上，对构建一个安全、可靠、先进且满足要求的地铁通信网以及各通信子系统的接入问题作了探讨。

关键词：地铁通信网；光同频字传送网；异步转移模式；开放式传输网；接入网

1地铁通信主干传输网

现代地铁的专用通信网应是一个能传输语音、图像、数据等各种类型信息的综合业务数字通信网。为了使各子系统能够相互联系，协调工作，一个可靠、合理、先进的传输主干及组网结构是必不可少的。传输主干及组网结构的优劣，直接关系到各个通信子系统的运行效能。下面就目前较为广泛使用的几种主干网作一下介绍。

1.1SDH

光同步数字传送网（SDH）是由一些网元（NE）组成、在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。这种网络技术今天已经十分成熟。

数字交叉的连接设备（DXC）可在软件的控制下完成电路的交叉、调度，在电路出现阻断时，通过交叉方式进行路由迂回，实现网络恢复功能。而且，ADM和DXC网管功能较强，可通过网管信道在远距离对其进行配置。

1.2ATM

异步转移模式（ATM）技术是未来宽带综合业务数字网的基本传送方式，它是在同步转移模式（STM）技术基础上发展起来的，且进一步改进了SDH传输和业务连接方面的弱点，并集传输、交换、复接及有效支持各种业务接入于一体。

1.3OTN

由于OTN的一卡到位的特点，它很适用于专用通信网的传输。OTN网采用双光纤环路结构，具有自愈能力，可靠性很高，但由于OTN没有一个相关的国际标准存在，因此在互操作性上无法得到保证；此外，由于是独家产品，在维护等方面就有一些不足之处，且在今后国产化方面存在一定的问题。目前国内一些厂家正在根据OTN的特性研究开发相应的产品，相信在不久的将来，这些产品会在专用通信网方面有很快的发展。

2地铁通信系统的接入

地铁的专用通信系统是一个可以传输语音、数据和图像等各种信息的综合业务数字通信网。以功能划分，大致可分为广播系统、闭路电视系统、公务电话子系统、专用电话子系统、列车运行调度的专用通信系统和数据通信子系统等。

2.1地铁公务/专用电话系统

数字程控交换网提供地铁系统中的公务电话、调度电话和传真等通信业务。在地铁系统中，利用数字程控交换机组织通信网时应考虑：车站分布；电话用户数量及功能要求；与传输系统相配合的接口要求；交换系统对网络的适应性，如容量大小、呼叫处理能力、接口及信号系统是否完备、有无远端模块及可靠性指标等；与市话网连接时采用的中继方式。

一种组成方式为控制中心采用具有远端模块的数字程控交换机，各车站分别设置1个远端模块。交换机和远端模块之间采用数字中继接口通过光纤传输系统连接。SDH分插设备用来从光路上分出或插入话路。各车站电话用户之间的通话连接由中心局交换机负责。与市话网的连接采用自动出、人工入的方式，少数用户可采用直接拨入（DID）方式。

另一方式为除控制中心采用1个交换机之外，各个车站也分别单独设置1个交换机。各交换机之间都通过数字中继接口和光缆互相连接。各车站电话用户之间的通话连接，根据网内各交换机局数据的设置和电路配置情况的不同，可由2个车站交换机直接接续或经中心交换机转接。

地铁调度电话系统包括列调、电调、防火报警调度等电话；各调度台能快速地单独、分组或全部呼出分机，分机摘机即呼调度台。各调度系统的分机通过程控交换机连接。这要利用程控交换机的闭合用户群功能，在网内可组织若干个闭合用户群。用这种方式，以程控交换网为依托，构成的调度电话系统是一种虚拟的独立系统。此外，为保证调度员和分机之间的呼叫无阻塞，可在中心交换机和各车站交换机间设置直接中继通道。站间行车电话也应能摘机即呼，这可利用交换机在相邻两站的行车电话机之间建立双向热线来实现。而轨道沿线电话并联后接入邻站交换机。

2.2闭路电视监视系统

闭路电视监视子系统（简称CCTV系统）是地铁维护和保证运输安全的重要手段。

车站内部的控制信号可通过控制电缆传输；视频信号可通过视频同轴电缆传输。

在站间传输时，控制信号可通过SDH传输系统提供的从控制中心至各车站的共线低速数据通道进行传输，而视频信号可通过数字图象传输方式进行传输，即将每个车站的多路视频信号分别经数字压缩编码（H.261，MPEG2）处理后，通过SDH传输系统送至控制中心，控制中心数字交换控制模块筛选出多路压缩编码数字视频信号后进行视频解码，还原后的视频信号送至相关调度台的各监视器上。用以上方式时，如果车站及每站所传的视频信号路数较多，则将占用较大的带宽，这时可仅将所要监视的视频信号在网上传输，其余的信号则在需要时切换进主干中传输。

构建CCTV系统的另一种方法是将视频信号经光端机发送和接收并通过光纤传输至中心，即单独组成一套系统。但这样做的问题是今后若有需要与其它系统（如公安系统等）相连，则有一定困难，且不适于统一网管。

2.3网络数据通信系统

对于从以太网来的数据可以桥接入SDH传输网，或可采用ISDN的路由器经接入设备2B＋D/30B＋D完成。列车自动监控（ATS）、电力监控（SCADA）、自动售检票系统（AFC）、环控（BAS）、火灾报警（FAS）和时钟等低速数据可通过子速率接口板接入SDH中传输。

2.4广播系统

较高质量的广播可在车站内部实现，中心对车站的广播可通过接入专用的音频板实现。

2.5移动通信系统

移动通信系统可分为专用频道方式和共用频道方式，专用频道方式根据用途来配置频道，即便是处于空闭状态也不可作其它用处，这一方式很好地满足了地铁移动通信作为一种专用通信的要求，在话务量不大、子系统少、频率资源不紧张的情况下是可行的。

目前集群通信发展非常迅速，集群方式也称共用频道方式，在这种方式下所有的用途共用几个频道，平时所有频道处于控制频道以接受中心的控制和向中心返回信息，通话时由中心根据情况分配一个通话频道，通话结束后自动返回控制频道，在通话频道全被占用后控制频道可暂时作为通话频道用。这种方式有频道利用率高、通信容量大、易扩容及支持多种通话和数据业务的优点。从性能、经济和用途等方面来看，集群通信也是地铁专用移动通信今后的发展方向。

3接入网在地铁中的应用

地铁通信系统作为一个专用网，今后的发展趋势是在系统更加安全、可靠的前提下，满足多种类型数据的传输，实现系统功能的高度集成化，并达到统一网管、简单配置和低成本管理、维护的目的。目前通信技术正在以前所未有的速度发展，想实现通信系统设备国产化，也必然要密切跟踪这些技术。

参考文献

[1]韦乐平.光同步数字传送网[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M].北京:中国铁道出版社，2008.

[3]陈相宁，王京.程时昕.ATM技术的回顾与展望[J].电子与信息学报，2003（25）.

[4]陈相宁，谭玉平.浅谈地铁综合通信系统[M].北京:电子工业出版社，2004.