北京轨道交通亦庄线传输系统应用

专业知识分享版 摘 要：结合北京地铁亦庄线实际情况，列举并分析其传输系统组环拓扑结构、设备采购及配置、部分具体应用方案等方面的情况，并对比现有其他传输技术，得出现有系统可以满足亦庄线对传输平台要求的结论。 关键词：传输系统；组网；配置；亦庄线 1 系统概述 亦庄线是连接北京市中心城和亦庄新城的轨道交通线路，途经丰台、朝阳、大兴、通州 4 个辖区和亦庄开发区，正线全长23.229 km。 全线共设车站 14 座，其中地下车站6 座，高架车站 8 座。 换乘车站共 5 座，宋家庄站与M5、M10 换乘，旧宫站及荣京东街站与 L5 换乘，经海路站与 M12 换乘，亦庄火车站与京津城际及S6 线换乘。 传输系统是通信系统中最重要的骨干系统。 传输系统为各种业务信息系统提供可靠的、冗余的、可重构的、灵活的信息传输及交换信道，构成传送语言、文字、数据和图像等各种信息的综合业务传输网。 2 组环方式与设备配置 2. 1 组环方式 亦庄线传输网络由3 个环构成。 其组环方式分为前期和后期2 种，前期为控制中心落成前传输系统覆盖点位，包含正线 14 个车站、临时控制中心、宋家庄停车场、小营 5 号线综合设备室、小营 TCC 机房等 18 个点位。 这 18 个点位构成 3 环拓扑网络结构，其中亦庄火车站、次渠站、次渠南站、经海路站、同济南路站、荣昌东街站、荣京东街站、临时控制中心为环 1；万源街站、亦庄文化园站、亦庄桥站、旧宫站、小红门站、肖家桥站、宋家庄站、临时控制中心为环2；小营 5 号线综合设备室、小营TCC 机房、临时控制中心为环 3。 这 3 个环的切点为临时控制中心，拓扑结构见图1。 后期为控制中心落成后，组环方式仍为 3 个环，即在原有拓扑结构的基础上加入控制中心，且控制中心也作为3 环的切点存在，拓扑结构见图 2。 2. 2 设备配置 1）中心设备 ：中心设备包括控制中心 、临时控制中心2 个站点，每站包括 S385 设备 1 台，6902 交换机1 台，2609 交换机 1 台，E300 网管 1 套。 控制中心、临时控制中心面板见图3。 因控制中心（临时控制中心）业务较多，1 个 S385子框无法满足业务要求，因此配置 2 个子框，机柜下面的子框作为上面子框的从框使用。 2）车辆段设备构成：该项目没有车辆段。 3）停车场设备构成：停车场包括 S385 设备 1 台。 4）典型车站设备构成：包括亦庄火车站、次渠、次渠南、经海路、同济南路、荣京东街、荣昌东街、宋家庄、肖村桥、小红门、旧宫、亦庄桥、亦庄文化园、万源街等站点，每站包括 S385 设备 1 台。 5）特殊站点设备构成：包括小营 TCC、5 号线控制中心设备室2 个站点，每站包括 S385 设备和 B900 电源设备各1 台。 3 系统应用方案实例 3. 1 RPR 应用 该工程CCTV、PIS、OA 系统业务采用 S385 设备的内嵌弹性分组环（RPR）技术进行传输，RPR 的技术特点如下[1]： 1）可以采用 SDH 物理层保护 ，也可以提供 RPR的MAC 层的保护。 多层保护协作，保护倒换时间小于50 ms，提高了业务网络的可靠性。 ①在使用 RPR 的 E-MSTP 设备中，用户可以指配是否同时采用RPR 的 MAC 层的保护和 SDH 物理层的保护。 ②当 RPR 的 MAC 层保护与 SDH 保护同时使用时，可以采用拖延 RPR 层倒换时间的方法来支持层间倒换，以保证 2 种倒换不会重叠发生。 在配置设备时，RPR 需要设置拖延时间，用于检测从业务失效到启动倒换之间的等待时间。 在这一段时间内如果业务恢复，将不发生倒换。 这个用于设置单板在收到告警的时候拖延多长时间的倒换，默认值为 0。 设置这个值可以避免不同的保护方式之间发生冲突。 ③RPR 的 MAC 层在出现下列情况之一时倒换，倒换时间小于50 ms：RPR 的 MAC 层连接中断 LOC 告警，KeepAlive告警；SDH 层告警，包括信号丢失（LOS），帧丢失（LOF），指针丢失（LOP），通道告警指示信号（AIS）；信号劣化SD 告警。 ④RPR 的 MAC 层保护可支持 Steering 保护或Wrapping 保护。 2）对于视频等广播型业务，RPR 技术可有效节约带宽。 不同于以太网的逐节点转发，RPR更相当于1 个Packet ADM。对于单播业务，RPR 有 3 种操作：Insertion、transit 和 strip。 Insertion 就是将业务上到 RPR 环上 ，transit 就是在节点上将业务穿通，strip 就是在目的节点将业务剥离。 对于组播和广播业务，RPR 还有 1 种copy 操作 ，就是将业务 copy 到本地 。 广播帧在环上传输时，环上只传送 1 个拷贝并采用源站点剥离，这样就避免了带宽的浪费和广播风暴问题。 示意图见图4。 3）对于后期还需要扩容的网络，RPR 技术可有效减少维护工作量。 RPR 支持自动拓扑发现，通过拓扑发现可以检测到环中新增或删除的节点，使每个站点都能了解环的完整结构，各点距离自身的跳数，以及环上各个站点所具备的能力等。 同时，RPR 还具有检测光纤错联、重复MAC 地址、保护不匹配等错误的能力，从而为环选择、公平算法、保护等单元提供决策依据，使网络更加智能化，降低运行维修的复杂度。 S385 设备的 RSEB+ESFE 板可以同时支持 RPR环网+EOS 功能，其中 EOS 功能包括透传和二层交换功能。 3. 2 保护方案 该工程组网时采用3 个环网，环间双节点互联保护，环上采用四纤双向复用段保护，对于以太网业务还可提供RPR 环保护，具有极高的安全性。 在此组网方式下，能够满足环上任意节点失效都不会影响另一节点与全线各节点之间的业务通道通信，不影响其他系统的业务切换时间的要求。 复用段保护倒换时间符合ITU-T 相关规定，切换时间小于 50 ms。 1）四纤双向复用段保护环[2] 该方案采用四纤双向复用段倒换环保护方式，当工作环路光纤发生故障或断路时，可以自动判断并切换到备用环路光纤工作，同时向网管系统上报故障信息。自动切换可在50 ms 内完成，切换不影响用户的正常使用。四纤双向复用段倒换环有2 根分别对应收发方向的业务光纤S1 和 S2，以及 2 根分别对应收发方向的保护光纤P1 和 P2，四纤双向复用段倒换环原理图见图 5。 如图5 所示，正常情况下，从 A 节点进入环，以 C节点为目的地的低速支路信号沿S1 顺时针传输 ，而由C 节点返回 A 节点的低速支路信号则沿 S2 逆时针传输，所以它是 1 个双向环，此时保护光纤 P1 和 P2是空闲的。当B 节点与 C 节点间的光缆被切断时，利用APS 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，B 和 C 节点中各有 2 个倒换开关执行环回功能，从而得以维持环的连续性。 光纤 S1 和 P1 沟通，S2 和 P2 沟通，沿 S1 传输的 AC 信号在 B 节点经倒换开关从P1 返回，沿逆时针方向经过 A 和 D 节点到达C 节点，并经倒换开关回到 S1 光纤落地分路，CA信号也类似。 故障排除后，倒换开关返回原来位置。 2）环间双节点互联保护 在控制中心站点确定并被添加到网络中后，可以配置双节点互联保护，确保在控制中心、临时控制中心2 个节点中任一节点的故障都不会引起跨环的丢失。 3. 3 时钟同步方案 时钟同步是关系到SDH 网络传输质量和网络安全性的又一关键环节。 通常，保证时钟同步系统的可靠性可从2 个方面来考虑： 1）通过外部基准时源的设置保证时钟源的可靠性，根据实际条件可采用多种方式，例如可设置多个时同步钟源，根据同步时源的设置划分多个同步区域，同步区域内的网元同步于该区域基准时源；而当区域内同步时源失效时，网元可利用设备同步倒换机制实现向相邻同步区域内同步时源的锁定，从而实现同步保护倒换，保障同步的安全性。 2）确保网元设备选择并锁定质量最高的线路时钟，以便确保时钟同步性能和传输质量。 在这一方面，通常是通过设备提供SSM 功能，对 S1 字节的有效判别和处理来实现的。在这个技术环节，中兴通讯进行了专门的研发，提供了一套完善优化的专有 S1 字节同步倒换技术。 根据目前ITU-T 所定义的 S1 字节，仅能以基准时钟源的质量等级为判别准则，实现对线路上同步信号的选取、锁定及倒换。 然而，除了同步时源的质量等级会影响线路时钟信号的质量和精度外，时钟提取链路的长度（线路时钟被提取级数）也在很大程度上影响着线路时钟的质量。 时钟链路越长，线路时钟劣化越严重，质量和精度也就越差。 同时，由于对外时钟失效和线路故障等特殊状态并无定义及软件算法的设置，故而在出现以上故障的状态下，极易出现诸如时钟成环等同步故障，导致严重影响网络设备正常运行。 鉴于此，在 ITU-T 建议的基础上对 S1 字节的算法进行优化，引入相应控制判别软件，使设备能够根据基准时源质量和时钟链路长度综合判别线路时钟质量并自动实施线路时钟锁定和倒换，并从根本上防止时钟成环等故障的发生，最大程度地提高网络时钟同步的安全性和灵活性，使网络中的任何一个网元在任何时刻都能工作在最佳的时钟同步状态。 传输产品申请专利的S1 算法优于 ITU-T 标准 S1 算法，弥补了 ITU-T的部分缺陷，主要有： ①防止标准 S1 不能解决的多内时钟问题的发生； ②防止标准 S1 不能解决的定时环的发生； ③优化同步网。 专有S1 算法在网管上是可选的，可以根据用户需要，使用专有 S1 算法，或使用 ITU－T 标准 S1 算法。 系统采用主从同步方式，该工程所需网络同步信号从小营TCC（暂定）的 BITS 设备引接，即主用时钟源，通过与本工程小营TCC 传输节点设备接口，向本线传输设备提供标准同步定时基准信号，再分别从该站点向其他站点传输时钟信号。 备用时钟源为设备内部时钟。正常情况下传输系统取主用时钟源，在主用时钟源不能正常工作时，自动倒向备用时钟源。 根据北京市轨道交通亦庄线传输网络同步的要求，对同步网中的SSM 字节传递情况做出以下详细说明： 1）网络同步设计及正常情况下第一时钟源利用现有TCC 的 BITS 时钟源，第二时钟源采用设备内部时钟。 2）当主用时钟失效后，各网元根据线路上的时钟信号质量等级，即SSM 的信息，自动寻找当前最高质量等级的时钟信号，如果利用兼容 ITU 建议的 S1 算法，还可以自动寻找到当前最高质量等级时钟源的最短路径，从而使网元同步于质量等级最高且时钟信号质量最好的方向。 3）当光缆失效时 ，若该段是站点的主用时钟方向，该站点发生时钟倒换，若是备用方向，则不发生倒换。 4 结语 由ZXMP S385 等设备组建的亦庄线传输系统是一个能承载语音、数据和图像的多业务平台，该平台具备提供高速、大容量、多业务信息传送的能力，且其采用的RPR 与 MSTP 相结合技术是目前传输技术的发展趋势，能够满足北京地铁亦庄线对传输平台的要求。 使命：加速中国职业化进程