浅论四种铁路通信网络的优缺点

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一、同步数字体系（SDH）

SDH技术自从上世纪90年代引入以来，至今已是一种成熟、标准、低廉的技术，在骨干网中被广泛采用。在接入网中应用SDH，可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，同时利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性等优势，有利于接入网的长期建设和发展。在目前的铁路通信中，SDH主要用来提供E1通道，供微机监测、TMIS、CTC/TDCS等信号系统接入使用。

1．SDH的优点SDH传输系统具有以下优点：

1．1技术先进，光接口标准统一，具有强大的网络管理能力和灵活的支路分插（同步复用）能力。

1．2组网灵活，可组成点对点、链形、环形等不同拓扑结构。

1．3扩容能力强，系统很容易从155M升级到622M、2.5G和10G。1．4网络可靠性高，具有MSP保护、通道保护、子网连接保护等保护手段。

2．SHD的缺点SHD存在如下缺点：

2．1对多业务的支持不够灵活，尤其是不能直接接入IP数据业务。如需接入，则需要协议转换等设备，使故障点增多，增加了系统复杂性和维护量。

2．2不能很好支持宽带业务，需依靠其他设备的多E1捆绑功能来拓展带宽，且无法实现带宽动态分配功能。

2．3一旦受到接地质量不佳或受不共地的影响，SDH的2M接入会出现不同程度的误码。在现有监测、CTC/TDCS系统中，均要求通过增加光纤转换设备来解决共地问题。

二、多业务传送平台（MSTP）

MSTP是基于SDH的多业务传送平台，融合了IP技术，在保证原有SDH安全、可靠的前提下，可提供点到点、点到多点的以太网业务通道，并可在以太网业务中提供进一步的环网保护，能够很好地满足承载业务的特性要求。

1．MSTP的特点MSTP技术具有下列特点：

1．1可以兼容PDH的网络体系，支持多种物理接口。

1．2简化网络结构，支持多协议处理。

1．3支持以太网业务透传、二层汇聚、二层交换，可实现对以太网业务的带宽共享以及统计复用、带宽管理和环路保护功能。

1．4支持VP-Ring保护，可以和SDH的通道保护和复用段保护协同处理。

1．5具有传输的高可靠性和自愈保护恢复功能。MSTP继承了SDH的各种保护特性，实现99.99％的工作时间、硬件冗余、小于50ms的通道保护恢复时间。

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1．6具有622M、2.5G和10G平滑升级、扩容能力，并可与波分复用技术相结合，满足用户更大的带宽需求。

1．7高度多网元功能集成，有效带宽按需分配、管理。

1．8弹性分组环（RPR）和多协议标志交换（MPLS）等新技术的应用，使得MSTP技术在网络保护、带宽按需分配、流量控制等方面更具有优势。

2．第三代MSTP的特点MSTP技术目前已经发展到了第三代，其最明显的特点是：

2．1引入了RPRoverSDH。

2．2引入MPLS来保证QoS，解决接入带宽公平性的问题。

2．3支持虚级联和链路容量自动调整（LCAS）机制。2．4支持多点到多点的连接。综上所述，MSTP技术可实现城市轨道交通系统通信网络和业务的综合化和一体化。这样既简化了网络层次，提高了带宽的使用效率，又降低了通信系统的运营维护成本。目前MSTP技术已经成为轨道交通通信网传输系统制式的选择之一，主要为微机监测、视频监控系统、防灾系统提供接入。

3．MSTP的缺点和其他任何技术一样，MSTP也存在一些局限性，具体表现在如下几个方面：3．1每个MSTP设备的以太网处理板卡需要对每个业务进行MAC地址查询。随着环路上节点的增加，查询MAC地址表速度会下降，处理性能也明显下降。

3．2传输数据时，采用PPP或ML-PPP映射的方式，映射效率低，造成较大的带宽浪费，在传输视频业务时尤其严重。

3．3不能对基于以太网的用户提供多等级、质量高的服务，不能提供端到端的质量保障。

三、铁路数据通信网

在目前铁路系统的各种数据业务中，大多数都是IP数据业务。由于IP网络能承载数据、语音、图像等多种业务，根据铁路信息化发展需求，有向IP网络统一融合的趋势。为弥补MSTP网络在以太网业务接入上的不足，更好解决IP数据的传输问题，铁路数据通信网应运而生了。铁路数据通信网是根据传输业务带宽的需求,基于TCP/IP技术，利用通信系统的光纤资源和路由器、交换机等数据网设备,采用相应技术提供业务系统隔离和QoS保证,构成核心层、汇聚层、接入层三级网络。它实际上是一个铁路内部专用的“互联网”。该网络在物理上和互联网隔绝，充分利用互联网技术接口标准，具有开放、简单、便于扩容、接入成本低廉等特点，为铁路信息化建设提供通道承载服务。该网络用于实现铁路局、各站段到各中间站、车间、班组的办公联网系统、视频会议系统、远程监视系统、监测系统、铁路信息系统、运输指挥管理系统、行车安全监测系统等不同系统的接入。铁路数据通信网主要是基于纯以太网技术而构架的网络。网络结构一般为树形架构，网络开放性强，结构简单，适用于带宽需求较高、安全需求敏感性不强的系统。目前其承载的铁路业务主要有两类。一是视频业务，主要包括旅客服务信息系统的CCTV、综合视频监控系统的CCTV和会议电视等系统。二是数据业务，主要为基于TCP/IP协议、以计算机网络互联为主的综合信息化系统中，如综合调度系统、部分信息化系统、旅客服务信息系统、综合维修信息系统和动车管理信息系统等。

四、工业级IP光纤环网（安全数据网）

与传统的铁路信号系统设备不同，CTCS-3（以下简称C3）级列控系统是一个由无线闭塞中心、临时限速服务器、列控中心、轨道电路、计算机联锁等基本子系统构成的功能聚合体，其功能的实现是建立在海量数据跨越空间、实时传递的基础上，其显著特点为：

1．跨越空间：通常C3级列控系统控制某一条客运专线或高速铁路的列车运行，其管辖范围从几百公里甚至到上千公里，点多、面广的特点十分显著。

2．实时传递：根据现行的规范，应用C3级系统的线路运营速度通常在300～350km/h。列车运行速度提高，必然带来对系统反应时间、数据传递速度的更高要求，1秒的延迟就可能引起列车大约100m的制动距离的损失。为满足上述要求，必须有一套完善、可靠的网络系统来支撑整个C3级系统，信号安全数据网的概念由此提出。信号系统安全数据网采用工业级以太网交换机设备，构成冗余双环网，双环网间物理隔离，交换机设备间采用专用单模光纤连接。其特点是利用多条不同路径的独立光纤，利用工业级交换机，构建IP环形网络，实现与SDH相当的高可靠性、安全性和故障切换延迟。因其专用、投资高，现只用于核心信号系统的列控、联锁、无线闭塞、临时限速的信息交互。

五、结束语

综上所述，以上四种通信网络的优缺点较为明显。SDH对业务的接入手段上较为单一；MSTP在以太网的接入上仍有不足；数据通信网对IP业务的支持做好，但从安全性和可靠性上稍显不足；工业级IP光纤环网的安全性和可靠性都较高，但需要搭建专用的光纤环网，系统成本较高。在实际应用中，需根据现有网络状况和具体需求，灵活选择合适的通信传输技术，从而为铁路各个业务系统提供良好的传输平台。