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浅谈城市轨道交通通信传输系统的应用毕业论文
题目：
浅谈城市轨道交通通信传输系统的应用
摘要11
第1章绪论1
1.1选题背景1
1.1.1国内研究现状1
1.1.2国外研究现状1
1.2选题的目的与意义1
1.3研究内容以及方法1
第2章城市轨道通传输系统概述3
2.1系统组成3
2.2系统作用3
2.3具体应用3
第3章城市轨道通传输系统主流技术应用4
3.1OTN技术4
3.2PTN技术4
3.3MSTP技术4
第4章城市轨道交通通信传输系统面临的问题5
4.1多种技术模式共存问题5
4.2系统建设理念问题5
4.3系统管理有待加强6
第5章轨道交通通信传输系统发展趋势7
5.1无线集群通信系统的广泛应用7
5.2强化系统安全性建设理念7
5.3注重系统管理和维护7
结论9
致谢10
参考文献11
摘要
我国在城市化进程中不仅加快了经济水平不断提高，而且在城市道路交通建设中整体蓝图逐步扩大。
在公共基础服务方面，加强了城市公共交通运营服务的水平，有效解决城市交通拥堵的问题，同时也成为现阶段我国城市交通一体化规模建设重中之重的发展方向。
通信系统在轨道交通运营、管理上的运用加快了轨道交通信息化、自动化、智能化的发展，保证了列车快速、高效运行及乘客安全。
而传输系统作为通信系统的重要组成部分,承载着数据、图像、视频、语音等等信息，尤其在列车、车站、地面之间的运营信息传输方面，城市轨道交通通信传输系统扮演重要的角色。
本文在阐述城市轨道交通通信传输系统的概念，介绍了铁路交通通信传输系统现状的同时，分析各种传输技术应用在城市轨道交通通信系统中，以及通信传输系统对轨道交通建设趋势探索。
关键词：
城市轨道交通；通信技术；传输系统
第1章绪论
1.1选题背景
1.1.1国内研究现状
在国内城市化建设较为先进的地方城市轨道交通的各个方而中发挥了有效的应用，与城市交通系统相互配合作用。
城市轨道交通通信系统是由许多子系统，主传动系统.电话系统、时钟系统、闭路电视系统,公共电话系统，广播系统,数拯通信系统，报警系统，管理系统,自动售票系统，电力系统和综合布线系统组成。
而传输系统是这些子系统的重要核心，它重要工作的就是连接通信竹干传输网，起着承载传输各种数据，实现高效自动化的作用，通过通信传输系统的运用，不仅提升了交通管理的便利性而且提升了安全性。
但是为了能适应人口增长过快，加快城市化建设进程，出现各轨道交通线路相互交叉或并运行的局而，这极大的考验轨道交通通信系统传输能力。
所以在现代化的发展需求下，为了更好的服务于城市建设和大众，构建新型传输系统网络组网，我国加大研究新兴的轨道通信技术，加快自动化的建设步伐，实现通信传输技术国产化，提高我国城市轨道交通的整体技术水平。
1.1.2国外研究现状
国外发达国家和地区在城市轨道交通通信系统方面的研究相对成熟。
尤其是传输系统的应用，它包含信息快速传输、数据相互交换、调度分配、网络自动化为一体，而向用户的时候主要呈现岀综合服务程度较高、全方位的展示较为完善、功能性强大且优秀等。
对现代计算机运算能力快速和互联网先进科技运用，构建包含了运行、监管以及服务在内为一身全方而的通信系统服务，同时为了有效达到了对城市轨道通信的全程有效监管，还将信息数据、音视频信息以及其他多样化的通信网络集中于一身。
不仅如此，国外城市轨道交通通信系统使用了多种类型通信传输技术，而不是单单使用一种传输技术，目的就是保证了城市轨道交通在某一类传输方式出现故障性问题的情况下依然能够确保轨道交通正常运行,以达到安全行车要求。
经过大量资料阅读和研究，国外对以下4类城市轨道交通通信技术方式要求较髙并加大研究力度，分别是：
一，音频传送技术，方便技术人员或相关工作人员在日常工作，处理故障时精确进行语音交流沟通，如对讲机：
二，信号电子通信技术，这类技术应用确保了各个通信子系统、各零部件采用的逻辑之间的准确、实时，有效反应一些故障信息却不影响系统运行的告警，但要及时了解解决：
三，图像通信技术，真实地呈现反馈数据的有效状态，弥补音频传送技术和信号通信技术达不到的效果，也能在车站上为乘客呈现各位直观信息：
四，调度监控通信技术，这是一项重要的技术，它要把监控中心、各个站点之间的作为一个总体进行接通，确保各类数据得到有效反馈，岀现状况时能做到统一调度。
1.2选题的目的与意义
目前我国各城市在城市轨道交通建设中，不仅提髙了城市交通优化水平，缓解了城市交通拥堵，而且促进了我国现代城市文明建设。
城市轨道交通在我国城市基础建设中占据非常重要的位苣，轨道交通通信传输系统是保障轨道交通女全运行的重要信息传输载体。
但我国在轨道交通发展过程中比较晚，尤其是先进的各种轨道交通科技技术的应用，也导致在通信传输系统方面的落后，这不符合我国加快城市化建设进程。
因此在通信传输系统在城帀轨道交通中的应用中，分析城市交通通信传输系统采用的主流技术，浅谈英在发展过程中存在的各种问题，结合当下科技发展水平讨论城市轨道交通通信传输系统的发展趋势和系统的维护与管理应该做的工作和要求，使轨道交通通信传输系统更好地符合我国轨道交通建设需求，完善人文服务。
1.3研究内容以及方法
通过轨逍交通通信传输系统的应用需求和实现的功能,，本文将根据当前国内现有城市轨道交通通信传输系统在通信传输技术的选择和应用在城市轨道交通通信系统传输系统的初步探讨，对常用传输技术OTN、PTN、MSTP进行传输性能对比研究，分析各项传输技术的传输特点，对比其性能优点和缺点。
以及从轨道通信传输系统发展至今系统构建理念，系统管理方面进行全而的研究探索，再通过大捲阅读前辈文献的方式，综合各类资料对比，最后结合我国轨道交通发展情况对轨道通信传输系统出现的问题和未来发展的趋势进行研究。
第2章城市轨道通传输系统概述
2.1系统组成
城市轨道交通通信传输系统是由計干通信网络，网络节点，网络管理系统以及用户接口五大部分组成而来的。
城市轨道交通通信网络的建设重点是柠千通信网络，它是通过传输介质，把网络的各个部分肖点、控制中心站、列车、地而即OCC节点连接起来等等。
伴随着科技的发展，通信技术方而不断进步，传输系统中关键部分，传输介质也经历双绞线电缆、同轴电缆、光纤三个不同的发展历程。
现代通信至关重要的传输介质是光纤，它是一种利用光在具有折射性塑料材质或者玻璃制作而成的纤维，作为一种利用发射原理达成一致的光传输工具。
光纤具有十分显著的特点，首先就是传输速率快、带宽大、重量轻、抗干扰性强、损耗低、性能可靠及成本低，因此我国修建的城市轨逍交通通信网络基本都采用光纤这种介质为主，非常符合铁路通信系统需要传输大量数据、图像、视频、音频和其他综合业务需求。
一个轨道交通系统的通信网络结构，环形网络结构可以提供安全可靠的通信系统传输通道。
特殊的是环网络结构是由连接两个循环线路，一条线路循环正常运行,另一个作为备用回路，两个循环有着相同的功能。
使用这种结构时，主回路是故障的时候，必须启用二次回路，立即在两个回路之间自由切换，实现通信安全冗余的效果，并且这种结构需要的光缆少，数据传输方便，使城市轨道交通通信网络更加便捷。
2.2系统作用
每个站点与OCC控制中心之间的城市轨道交通系统，以及站点与站点系统之间的信息传输，通常发生在不同线路之间的信息交换，以确保整个城市轨道交通网络的准时运行安全，要想保障系统中乘客和工作人员的生命财产安全，它就要符合以下四种标准：
1、信息的承载容量要大，内容和传输速度要快；2、出现内部故障时要有一左自愈能力：
3、有进行实时监控的网管软件：
4、各个系统的接口方式类型符合标准和规左。
要实现的功能：
1、实现城市轨道交通换乘功能运行监测数据：
2、无线电与客运系统、自动控制系统、空中交通管制系统、火灾报警系统、时钟系统、电力系统、办公自动化系统等通过计算机网络技术将各种业务信息系统，及时准确地传递到控制中心OCC。
轨道交通通信传输系统是城市轨道交通顺利运行的重要组成部分，在发生突然事故,事故及时有效和准确地传播信息控制中心OCC相关人员，快速的安排技术人员进行抢修，切实减少交通事故的发生，保障城市交通轨道安全运行。
2.3具体应用
城市轨逍交通的正常安全运行有赖于通信系统的安全可靠，交通的通信和传输系统有两个条件：
第一个条件是基本性能，第二个条件是运行：
对基本性能的需求是可伸缩的和可维护性的，因为我国城市轨道交通在逐步发展和完善的同时要具备这些特点，才能及时处理好各种问题，二是保证信息传递的连续性，快速准确。
在城市轨道交通通信系统传输技术进行各种信息网络平台，与城市轨道交通系统的发展，通信传输技术应用也有很大的发展，目前根据务城市的业务需求，城市轨道交通网络被广泛采用的传输技术有苴OTN和PTN技术，MTSP技术，新兴的无线集群通信系统被应用于新线路。
在轨道交通系统中传输系统的应用使得整个交通网并联起来，形成一张紧密而又合理的大网，各个通信子系统发挥作用且相互联系：
在运营线路中传输系统的应用使得列车运行位置做到实时监控，运行时刻表的排列紧凑而又稳点；在人文服务中传输系统的应用满足人们对通信信息与信号的需求，极大的方便市民的人性化和多样化岀行便捷。
第3章城市轨道通传输系统主流技术应用
3.1OTN技术
OTN（opentransportnetwork）称为开放式的传输网络，是德国Siemens公司开发的一种光纤传输技术，采用时分复用技术，属于同步传输体系。
OTN技术可以合理地利用接口模块来对物理接口和各自复杂环境当中的通信协议进行处理，同时它在光纤技术的加持下让信息传输的距离不受限制，在传输层与业务应用层之间采用一步复用，丰富的接口适应包括视频传输，语音通话在内的各类通信业务需求。
0TN技术丰富的接口适应特点使乘客声音、图像结合于一体，能很好的为城市轨道交通控制中心的监控系统提供全方位的技术支持，提高城市轨道交通自动化运行的工作效率。
广州地铁1号线、2号线、3号线、上海地铁2号线、天津地铁、重庆轻轨、南京地铁、深圳地铁轻轨等国内轨道交通通信传输技术得到成功应用。
因为其非常灵活的特点，满足多种综合性业务数据的接入要求，乂因网络结构简单，其应用降低了轨道运营成本。
使传输OTN在实际使用中与接入相结合，是利用语音、图像和数据信息传输与接入相结合的两种方式来解决的。
同时OTN为现有的物理模块接口提供了广泛的接口标准，不仅满足了各种通信业务的需要，而且使语音通信协议、数据通信协议、以太网通信平台的各个子系统都成为三位一体。
3.2PTN技术
PTN（packagetransportnetwork）^为分组传送网，是基于分组的新兴一代多业务统一传送技术。
PTN技术是IP/MPLS、以太网、和传送网三种技术相结合产生，以业务分组为核心，支持业务更多的是在IP业务的底层提供，在光传输介质之间建立一个层次。
PTN根据分组业务统计多路传输的要求，设计了分组业务统计多路传输技术，具有较髙的实用性和可靠性，同时PTN具备强大的网管功能，有保护切换，集中监测，通道监管的能力。
基于分组的交换是PTN技术的特点，根据业务优先级的不同，PTN能对空闲带宽进行合理的业务分配，解决多平台业务传输繁忙的融合问题。
目前我国各大城市在加大城市轨道交通的发展，城市轨道交通网络与公共交通网络不断交融对接，使乘客的岀行舒适度大大提高，也舒缓了道路拥堵的压力，这就要求轨道交通业务通信传输系统负载的多样化。
城市轨道交通传输系统，大多数采用IP数据链路的网络子系统，而PTN适合轨道交通系统各IP业务流量髙速增长的需求。
PTN技术在传输系统中的应用提髙了传送网业务的接入能力和转发效率,以及数据业务的质量水平，满足了其他带宽的使用率和接入需求。
3.3MSTP技术
MSTP（multi-servicetransportplatform）是一种多业务传送平台，是基于SDH平台的多业务传送平台的技术，支持PDH、POS、ATM.DDN等传输系统或技术的传送、二层交换功能。
通过MSTP技术实现各种业务类型包括TDM、数据业务,IP语音，视频，各种虚拟特殊业务的综合业务数据传输，并且能髙效组网，对业务宽带的刚需分配灵活处理。
MSTP的特点使它能包容传输技术接入传送，减少因从多技术共存而导致系统繁忙的问题，使网络层次不再复杂化，带宽的利用率提高，不仅能降低轨道交通的运营成本，还能为地铁交通系统通信业务一体化、自动化要求提供新的解决方案。
目前MSTR传输技术在上海地铁2号线、上海轨道交通4、9、13号线、北京地铁1、2、4号线中均得到广泛应用。
比如具有MSTP功能的两种设备传输系统组网TSS-32010G多传送平台和1660SM10G多传送平台，在上海轨道交通13号线的控制中心设置TSS-32010G及1660SM10G两台设备，各车站及停车场又分别新设1660SM10G设备％—套，这样的两种设备传输系统组网使得整条线路的网络系统得到好的管理和维护，系统的稳立性得到保持，控制中心的系统借助传输通道，实现了正常的通信。
第4章城市轨道交通通信传输系统面临的问题
4.1多种技术模式共存问题
我国投入使用的城市轨道交通通信传输子系统常见为OTN、PTN、MSTP这3种技术，也有早期使用的SDH、ATM技术。
使用OTN设备传输子系统，提供运营数据、语音、宽带音频和视频，和其他综合业务渠道和访问：
采用PTN传输子系统设备，提供综合数据，语音和视频等多种综合业务通道和接入：
利用MSTP传输子系统的设备，提供各类信息、语音、宽带音视频等综合业务渠道和接入。
这3种传输技术都可以满足传输系统多城市轨道交通运营的基本要求，但是轨道交通的总体建设规划除了满足本身的线路的运营要求和通信需求之外，考虑未来其他的线路并入接线实现互联互通建设保留一定的实现条件。
因此，现代轨道交通的建设会选择自适应传输技术解决方案。
根据3种的传输技术的分析，结合轨道交通的应用要求，3种常用的传输技术性能比较入表1所示:
表1传输技术主要技术性能比较
名称
OTN
PTN
MSTP
主要接口
G..709/703IEEE802.3
G..709/703IEEE802.3
G.709/703IEEE802.3
网络管理
功能强大
功能强大
功能强大
标准化
生产商
国际/国内
国际/国内
TDM业务
强
强
强
数据业务
较强
强
较强
国产化
无
咼
高
地铁应用
多
少
多
价格
较高
・_■1■咼
较低
针对这3种传输技术比较可知：
OTN可实现多种接口类型的接入，其功能的各个方而非常适合作为地铁通信传输网络的需求，但是OTN是徳国Siemens公司开发的专利技术，具有一定的局限性，并且成本高，在国内的应用逐渐变少；PTN是互联互通通信发展起来的新兴技术，伴随着运营商全业务IP化的需求发展，我国通信运营商网络的大量投入，成为新传输网络技术运营商的主流。
考虑到通信的连通性要求，国内的传输需要连接到地面运营商的传输网络接口，PTN技术逐渐应用于国内轨道交通的一种新型通信网络；MSTP在我国国产化程度高，地铁应用较多，尤其是新建线路的使用如上海轨道交通13号线。
其强大的TDM业务，数据视屏音频传输能力满足现代轨道交通自动一体的需求，也因成本低网络功能管理强大的优势应用最为广范
通过OTN、PTN、MSTP技术的对比，得到它们传输制式的优点和不足，结合现代城币•轨道交通日益繁重运营承载压力和建设成本高昂，选择最符合地铁通信传输系统要求的，从而有效提升服务质量和现代化建设水平。
4.2系统建设理念问题
我国城市轨道交通本身建设起步阶段相比发达国家和地区较为落后，在通信系统建设的时候也没有能做到统一规划布署.只要是能够提供轨道交通运行过程中通信传输顺利，为人们岀行保障一怎的安全就可以了，然而截I匕2019年底国内轨道交通最高客运量及苴客流强度排拿靠前的如北京在2019年7月12日最髙客运量（=进站+换人）达到13773.88（万/人次），当天客流虽强度（=客运量+运营里程）达到2.19（万人次/公里）：
较少的如澳门在2019年12月15日最髙客运量（=进站+换人）达到4.65（万/人次），当天客流量强度（=客运量+运营里程）达到0.5（万人次/公里）。
看到人口的增加，根据社会的不断发展和综合素质的提升，和人民生活质量的需求在逐渐上升，越来越注意生活的便利。
在人口数量较多的大城币，轨道交通一定程度上方便了人们的日常出行，通信传输系统也为交通的自动化运行提供高效技术支撑，基于科学和技术进步的力量，通信技术创新、功能不断增加，以满足社会的个性化和多元化为发展方向，增加了通信系统的工作负荷。
既要保证列车自动运行途中不断发送列车位置数据，保持同一线路两辆列车的间隔距离不能太靠近，又要在列车到站是同步播报语音信息，甚至车站还有视频信息列车与列车之间的到站信息。
这些多样化的功能增加也要求传输系统的信息承载能力足够强，却也带来一左的安全隐患，其中最重要的通信系统检测和维修，稍微注意和及时通报，会带来巨大安全隐患造成财产损失和生命危险。
4.3系统管理有待加强
由于我国在城市轨道交通通信系统建设过程中起步较晚却依旧处于快速发展的之中，这就导致建设过程中诸多因素影响下出现的不合理的规范问题。
具体表现为传输系统在新兴技术的加持下得到快速发展，相应的系统管理稳左性没有得到完善，在检测与监督方面存在信息传递不对称、不及时、不到位的问题。
轨道交通要想女全高效的运行就离不开有序传输系统管理，在注重传输新技术研发同时也要注重相应管理机制水平的完善，减少不必要的损失；还有在工作人员的培训管理上存在一泄的滞后性，传输系统功能再强大，管理和服务的对象主体是人，但是快速的通信系统构建和新技术的应用，工作人员的专业管理水平跟不上新系统应用，传输系统往往有与之相对应的一套设备安装，有时通信传输设备对应用环境要求较髙，不同环境会影响设备运行是可靠性，相应的工作人员在日常对设备左期定量进行检查维护同时，还要进行有il•划对口知识培训。
这不仅加重工作人员的负担，还会发生通信传输故障处理上不及时问题。
第5章轨道交通通信传输系统发展趋势
5.1无线集群通信系统的广泛应用
我国各地区各城市的城市轨道交通建设水平不一，既有线路与新建线路运营程度也有区别，所以与之搭配建设的通信系统是跟随着各地区线路的建造水平，运营线路承载，人文文化而应用。
传输网技术选择也不是单一的，只要是满足大众对公共出行便利，城市发展状况，符合传输技术发展方向都可在选择范用之内。
但是互联网时代的普及，数据爆炸式增长需求，在互联互通建设规划中，从之前的局域网扩展到城域网，现有传输技术水平是难以承载全部信息髙效传送，而无线集群通信系统在互联网时代下对轨道交通建设需求占有绝对优势。
无线集群通信系统经过长时间的实践和完善，其中的IPRAN“无线接入网IP化“技术加持，在城市轨道交通指挥调度以及通讯监管方而表现优异。
IPRAN采用动态三层组网方式，核心层使用IP/MPLS技术：
接入层采用增强以太技术；在城域网的汇聚，电路仿真和同步能力方而，可以实现对承载的控制水平的统一管理和资源的协调，满足对承载的综合服务需求。
通过构建紧急通信网TCP/IP网络化技术,实现了车载设备和监控设施之间互通互联，通讯信息的精确传递得到保证。
同时借助IP网络技术门槛低，性价比高的通用性特点，一左程度节约轨道交通建设成本。
在现有的基础上无线集群通信系统还有随着新的无线技术研发持续的升级融合，在现代化大都市和新建轨道交通城市会得到更广泛的应用。
5.2强化系统安全性建设理念
我国大多数城市都建设了地铁或者轻轨，公众越来越认可轨道交通，人口众多却没有轨道交通城市对其也越发青睐，而对新形势下的城市轨逍交通,对于通信传输技术的要求就有了更重要的标准和挑战!
安全稳定是城市轨道交通通信传输系统建设首要标准，传输系统相当于人体的神经系统，它连接着控制中心和其他各个子系统，系统可靠性问题会给各个子系统带来瘫痪，给车辆在运行中带来混乱或适成大量事故。
在科技不断发展和创新下，传输系统的建设不仅要考虑未来发展方向也要注重系统安全保障,英标准就是RAMS（可靠、可用、可维修、安全）。
要想有效地评价路网对轨道交通的规制，必须按照RAMS标准对整个轨道交通通信系统及英子系统进行设计、施工和管理。
整个通信系统及英子系统规章或系统的RAMS规范的基础建立在各个方向上，能够最大程度上保障人们出行乘坐轨道交通安全，也进一步降低轨道交通运行的不稳泄性，并且在系统多样化与智能化乃至复杂化发展的基础之上强化安全保。
5.3注重系统管理和维护
一套系统的使用应当有与之相适配的系统网管软件进行管理和维护，尤北是城市轨道交通可以说是庞大的交通运输体系，有着从多的系统组成成分，每个系统又划分有从多子系统，可想而知对这些系统进行管理是一件繁重的事。
但是各个系统之间有的相互有所关联，有的影响苴他系统的运行，其中的某个系统管理不当，有可能会带来无法预知的后果，所以在现代社会下城市轨道交通会更加注重系统的管理。
其中也包括通信传输系统的各方而管理。
传输系统设备配置管理软件应在设计上实现集中监控报警、系统数据备份、网络接入管理、业务配程等，使系统监控管理最大化。
注重告警信息的提示，有的告警信息虽不影响业务功能，但也要全而反映系统和设备状态：
注重网管软件的升级与更新，时代不是一成不变，科技也是。
在对既有管理软件升级时要考虑未来线网并入需求和各类型传输技术或设备的兼容性,可以通过安装补丁或者扩容包的方式进行版本的升级，而不是使用新的传输技术就更换新的系统管理软件。
城市轨道交通通信传输系统管理维护是由两部分组成：
一、系统网管软件的操作和监控；二、传输设备的维护和检修。
这两部分的就需要相关工作人员却实现，工作人员的业务能力水平决泄了通信传输系统管理维护的质量，注重基础工作和业务培训是通信传输系统乃至城市轨道交通发展的趋势。
新建轨道交通和新增线路的城市不断技术增加，新兴传输技术不断研发使用，导致通信工作员需求增大同时业务水平能力难以跟上发展水平。
因此应坚持开展操作培训和业务交流工作，提髙维护人员技术水平，还要进行一左的人员储备培养，比如在城轨集团在相关专业铁路院校组建订单班，以此满足自身对人员的需求。
同时加强基础性工作，建立合理完善的值班工作制度，在日常维护检修期间网管人员按照规左对系统进行监控；在通信故障时，维护人员能立马投入应急抢修当中，减少故障影响范用。
结论
在城市轨道交通通信系统、传输系统的重要组成部分之一，城市轨道交通通信系统的主要责任在不同的应用集成服务提供便利通道的任务，在先进、创新的传输技术应用同时，从整体、全面的提高城市轨道交通的服务水平和质量，切实满足居民的日常出行需求。
根据文中提到的3种常用传输技术看出，各项技术在传输系统应用中有着不同的优点和缺点，传输系统也随传输技术朝着多样化的方向发展，能够在通信传输系统中发挥作用的传输技术都得到了有效的应用。
不过从轨道通信传输系统发展至今也存在着多种模式共存的问题，问题的产生是由于我国轨道交通通信系统建设起步慢同时通信传输技术发展快速，使得我国通信传输系统构建应用不合理，相关技术如OTN应用受到关键技术的限制，不利于我国加快现代化建设的步伐。
对其他传输技术分析考虑通信系统的安全性和通信业务的多样性、复杂性，以及通信系统业务接口要求，无集群通信
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