现代有轨电车通信工程方案与运作模式

1.通信系统设计原则

1）满足工程行车、运营的通信需求，并满足其他相关系统的通信要求，具有高可靠性。

2）所采用技术具有先进性、可靠性、适用性和可实施性，性价比优良。

3）具有远期扩容及联网功能，满足轨道交通网发展的需求。

2.系统构成及功能

通信系统由传输系统与电话系统、通信线路、无线通信系统、电视监视系统、广播系统、时钟系统、门禁及周界入侵报警系统、办公自动化系统、通信电源与防雷及接地系统组成。

（1）传输系统与电话系统

1）概述。为满足现代有轨电车语音业务、时钟、电力监控系统（SCADA）信息及变电所内视频监视信息的传输需要，需设置传输系统。通信传输系统为语音业务、时钟、SCADA及电视监视系统提供可靠、灵活的传输通道，以保证迅速、准确、可靠地传送现代有轨电车运营所需的各种信息。

电话系统主要用于调度部门、管理部门、运营部门及维修部门等工作人员进行内部及外部联系。

2）技术分析。

①传输系统：根据当前通信技术发展及国内外轨道交通设备运用现状，传输系统主要有基于SDH（光同步数字传输网）的MSTP（多业务传输平台）、基于内嵌RPR（弹性分组环）的MSTP、千兆以太网和PTN（分组传送网）传输技术。

a.基于SDH的MSTP。MSTP即多业务传输平台技术，是为建立承载TDM（时分复用模式）电路、分组数据和信元的统一平台而发展的，MSTP技术的基本思路是将多种不同业务通过VC级联等方式映射进不同的SDH时隙，而SDH设备与二层、三层分组设备在物理上集成为一个实体，即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一体化的下一代SDH节点。

随着城域网技术的发展、成熟及设备的大量应用，基于SDH技术的多业务传输平台（MSTP）方案已在轨道交通建设中得到广泛应用，线路速率可达到2.5～10Gbit/s。

b.基于内嵌RPR的MSTP。RPR（IEEE802.17标准）是一种新兴的MAC（媒体访问控制）层协议，是为优化在环型拓扑上传输数据报而提出的一种全新的IP包承载技术。它具有双环结构、空间复用机制、灵活的业务带宽颗粒、带宽动态共享和分配、统计复用、各节点公平接入、支持业务级别、自动识别网络拓扑结构及基于源路由的保护倒换等主要特点。基于内嵌RPR的MSTP方案，实际上是在MSTP环网带宽上划分出独立的通道来支持RPR技术。

c.千兆以太网：千兆以太网（802.3z）是被广泛使用的计算机网络标准，随着数据业务的增加，语音、视频等业务的IP化，千兆以太网的应用范围不断增加，由计算机局域网逐步拓展到工业控制、电信接入网、城域网等领域。随着802.1p（流量优先权控制）、802.1q（VLAN标准）802.1s（多生成树协议）及802.1w（快速生成树协议）等技术的应用，千兆以太网已经发展成为一种可管理、高可靠性、满足多种应用需要的技术，在性能指标上能够满足城市轨道交通数据业务传输的要求。

d.PTN（分组传送网）。PTN是一种光传送分组网络架构和技术，它在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务传输。PTN继承了SDH/MSTP良好的组网、保护和可运维能力，又利用IP化的内核提供了完善的弹性带宽分配、统计复用和差异化服务能力，能为以太网、TDM和ATM（异步传输模式）等业务提供丰富的客户侧接口，非常适合于高等级、小颗粒业务的灵活接入、汇聚收敛和统计复用。

②电话系统：系统的构建有三种方案比较可行，即设置数字程控交换机、利用公网交换机的虚拟网功能组建广域虚拟交换机和利用软交换技术构建电话网络。

a.设置数字程控交换机。该方案采用设置数字程控交换机的方式，满足工程电话业务的需求。该方案优点是技术成熟可靠、功能强大、应用广泛，且现代有轨电车系统对所用程控交换机拥有完全的控制权，独立使用该程控交换机的全部功能和容量。

b.利用公网交换机组建虚拟专用网（广域虚拟交换机）。

广域虚拟交换机又称VPN（虚拟专用网），是利用公用电话网的资源向某些机关、企业提供一个逻辑上的专用网。

其最显著的特点是利用公网资源实现专网功能，使用户不必投资购买PBX设备，而由电信运营商在公网上实现虚拟（软件方法）PBX功能，可以节省前期一次性投资，并且减少运营维护人员及相关运营维护。但采用该方案，现代有轨电车系统缺乏对其公务电话系统的控制权，使用不够灵活；多点引入公网，故障点多，不能保证电话系统的可靠性；且通话费、月租费高，从长远看不够经济。

c.软交换。VoIP（Voice over IP）是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输的技术。(www.xing528.com)

VoIP的主要优势在于它提供了一种利用IP网络解决语音通信的手段，而IP统一网络恰恰是通信网络的发展趋势。VoIP与传统语音系统相比更加灵活，能提供更多的终端种类（模拟语音电话机、PC、IP电话机），还能够为用户提供新的基于多媒体的增值服务。VoIP的主要劣势在于其话音质量与传统语音系统相比还是稍差，缺乏端对端的QoS（服务质量）保证。

3）组网方案。结合传输系统、电话系统方案比选情况，传输系统与电话系统组网方案有如下选择。

方案一：基于SDH的MSTP+传输接入单元。本方案在车辆段、各牵引变电所均设置一套基于SDH的MSTP设备及一套传输接入单元，电视监视系统、SCADA均通过MSTP提供的以太网端口进行数据传输；各牵引变电所内的电话分机通过传输接入单元接入MSTP设备，通过2M通道接入车辆段内的程控交换机。

方案二：千兆以太网+语音接入网关。本方案在车辆段、各牵引变电所均设置一套工业千兆以太网交换机，各牵引变电所均设置一套语音接入网关，电视监视系统、SCADA均通过以太网端口直接传输；各牵引变电所内的电话分机通过语音接入网关，将语音数据转换为以太网数据，再通过以太网接口进行传输。

方案一以SDH技术为基础，继承SDH优点，利用较少的网络带宽实现多点接入和带宽共享，根据具体业务的需求动态灵活分配，提供有效流量控制，实现SDH、ATM和IP多种业务的混合传输。缺点是MSTP对以太网数据业务的传输效率较低。

方案二以IP技术为基础，专为数据业务制定，能很好地满足IP业务的需求，能有效解决突发数据业务的传输需求。缺点是故障倒换时间较长，且相对于基于SDH的MSTP+传输接入单元方案而言，投资较高。

3.通信线路

（1）概述 通信线路所需光纤芯数为传输系统主用两芯备用两芯，沿线路敷设的光缆属于一次性投资的资源，应考虑适当储备，为将来城域网络以及其他业务的发展预留条件。近年来，光缆资源在通信系统中的重要性越来越明显，而且，光纤资源的出租、出售可为业主带来较大的投资收益。

（2）敷设方式的选择 线路全线均设置在市内主干公路上，光缆敷设可采用接触网杆架设及地下管道敷设两种方式。

1）接触网杆架设。将光缆架设在沿线的接触网杆上，优点是投资较少，省去了沿线敷设管道的投资；但由于光缆需要架空敷设，线缆安全性较差，会对市容造成一定影响。

2）地下管道敷设。需在线路旁埋设管道，将光缆敷设在新埋设的管道内。此方案的优点是光缆敷设在地下管道内，不会对市容造成影响，管线安全性较好，有利于后期增设光电缆，且沿线管道可用于出租；此方案的缺点是工程建设时需全线埋设地下管道，施工难度、工程量较大，工程建设期一次性投资较大。

4.无线通信系统

（1）概述 为保证现代有轨电车系统维修以及车辆段内物业管理及车辆设备维修的需要，需在车辆段内建立一个安全、可靠、经济适用的无线通信系统，车辆段内的无线通信实现全覆盖。

（2）系统构成 维修、物业常规无线通信系统采用无线对讲方案，用于现代有轨电车车辆段覆盖范围内值班员与场内移动人员之间的通信联络以及维修维护人员间的通信联络。在维修调度室设置固定台，作业人员配置手持台。

无线通信系统由用户终端（固定台、便携台）、中继设备及天馈线构成。

中继设备可选用变频中继台及光纤直放站两种方案。光纤直放站由于采用光信号传输，光纤直放站的传输距离比采用变频中继台更远，但由于无线信号只在车辆段内覆盖，不需要远距离传输信号，且采用光纤直放站方案投资较大，因此适宜采用变频中继台作为中继设备。

用户之间通话采用400MHz异频单工无线对讲方式。维护维修组固定台与便携台移动发射频率f1，接收频率f2；中继设备由变频中继台构成，接收频率f1，发射频率f2。维护维修组固定台与便携台移动发射频率f3，接收频率f4；中继设备由变频中继台构成，接收频率f3，发射频率f4。

变频中继台选用宽带放大设备，能放大多组频点，可适应多个频点的应用或频点调整的需要。

（3）频率配置方案 系统设置两对频率点，一对频率点供车辆段内维护维修人员使用，一对频率点供车辆段内物业人员使用。每对频率点只有被固定台选呼身份码的便携台进行通话，而其他组的便携台仍处于守候状态。

（4）系统服务质量指标 在场强覆盖区内，无线接收机音频带内输出的信噪比不小于20dB（A）。在满足信噪比的要求下，通信地点及时间概率不小于90%。