地铁传输迈进40G新时代

北京地铁16号线全长49.8千米，途径海淀、西城、丰台三个区，共设1个控制中心，29座车站和2座车辆基地（榆树庄停车场和北安河车辆段）。由于当前北京地铁普遍采用的６辆编组Ｂ型车（6B型编组）在高峰时段运能明显不足，因此16号线首次采用了８辆编组Ａ型车（8A型编组），相对于其他地铁线路，系统运能提高近70%，能够极大地提高旅客运载能力。

8A型编组列车无论是车辆长度还是车辆定员都远远超过6B型编组列车，这使得车站规模变得更大，同时也对地铁通信系统提出了更高的需求和更大的挑战。根据建设需求，16号线的通信系统主要面临如下4个挑战。

带宽需求大。北京作为首都，对公共场所的安防有着非常严格的要求，而地铁安防更是城市安防的重中之重。由于16号线采用了8A型长编组，车站面积是普通地铁车站的1.6倍，乘客数量增加了70%，预计高峰时段实际运力将超过每小时4.8万人，因此16号线的CCTV视频监控系统规模将远超其它线路。

根据安防要求，16号线全线采用1080P高清摄像头（单路带宽为6Mbps），平均每个车站的摄像头超过180个，全线摄像头数量接近6000个。在进行视频调用时，地铁监控中心和公安监控中心需要同时调用一套128路高清CCTV共享通路，同时考虑到CCTV下行调用请求，以及上下游交换机存在业务突发的可能，实际传输系统需要为一套CCTV共享通路配置2G的带宽，整个CCTV系统总共需要3套共享通路（专用1套，警用1套，存储异地备份1套），实际上CCTV的总带宽就已经达到6G。

图1：北京地铁密集的CCTV系统

除此之外，16号线的PIS业务也采用了全高清直播，单路PIS配置1G，配置两路带宽共计2G，再加上综合监控、AFC等其他业务的带宽共计2.6G，使得16号线分组业务的有效带宽诉求达到10.6G；再加上TDM业务还需要3G带宽，16号线的总带宽需求共计13.6G，作环网保护后带宽高达27.2G，传统承载网无法满足这一带宽需求。

子系统间物理隔离。北京地铁16号线的公安警用通信需求由专用传输网统一传输，而公安部门需要将公安业务子系统和专用业务子系统进行的物理隔离，以保证各业务相互独立，互不干扰。如果采用纯分组承载网，则各业务系统间不能进行良好的物理隔离，对业务的安全性会造成影响。

超大组网规模。16号线全线共有32个站点，若采用传统的RPR方式进行组网，势必要组成三个环相切或相交（RPR配合的MSP有单环16个节点限制），组网十分复杂，大大增加了业务发放和后期维护的困难和成本。同时为了减少故障域，提升系统的可靠性，系统还要求相切或相交的物理环网具备独立倒换的能力。

工程分段开通。北京地铁16号线要求分两期开通，一期北段10个站点，二期南段19个站点，工期之间时间间隔在一年左右，要求二期在开通时能够进行独立调试和平滑业务接入。如果采用RPR组网，需要在逻辑上组成一个大环，势必要对现网进行改变和重配置，调试难度加大，难以满足分段开通的技术要求。

图2：北京地铁16号线组网拓扑

基于以上的需求，传统承载网技术无法满足北京地铁16号线的需求，亟需新型宽带通信解决方案。经过严格的比选，快轨公司决定采用华为增强型MSTP作为16号线的基础承载网络建设方案，该方案以“软硬管道”和“Smart 40G”为核心，能够统一传送各类TDM和分组业务，实现业务安全性与传输效率的有效融合，它包含以下几种关键技术：

Smart 40G混合线卡。增强型MSTP具有Smart 40G混合线卡，单端口带宽相对于传统MSTP的4倍。它创新的引入了OTN技术，线卡的40G端口通过OTU3颗粒实现，端口可拆分成多个ODU2/ODU1/ODU0的小颗粒，因此Smart 40G线卡可同时支持10G/2.5G/GE的小颗粒传输管道，能将地铁不同业务通过不同的ODUK管道进行承载，从而实现了业务的物理隔离，确保了业务的高可靠、高安全和硬管道承载，并能提供端到端的带宽保障，防止某条业务突发从而影响其他系统业务；另外，ODUK颗粒支持绑定为分组或SDH管道，从而实现了地铁SDH与分组业务在同一根光纤承载。增强型MSTP线路侧可提供10G/20G/30G/40G的带宽，用户可以根据业务量灵活选择，并随着业务增长平滑升级，通过升级带宽License，实现“按需付费”的投资模式。16号线采用Smart 40G混合线卡组网方案，线路带宽初期按照30G需求配置，后期可通过license软件升级方式平滑扩容到40G带宽，为各系统提供超大线路带宽，既满足现有大带宽诉求，同时具备不更换硬件平滑演进的能力。

一体化统一交换。增强型MSTP解决方案在一台设备上实现TDM业务和分组业务的统一交换，在线路侧实现一对光纤统一承载TDM业务和分组业务，从而实现了一张网络统一承载地铁通信中的TDM业务和分组业务，避免了分别组网带来的设备和光纤投资浪费。增强型MSTP方案提供MPLS-TP分组与SDH两种管道，其中公务电话、专用电话等2M业务，以传统的SDH硬管道方式承载，保证其安全性和低时延；闭路电视、乘客信息等IP业务，采用MPLS-TP分组软管道进行承载，提高分组承载效率，且用户可以获得与SDH网络同样优良的运维体验。

图3： 增强型MSTP架构

MPLS-TP分组传送技术。MPLS-TP是一种面向连接的分组交换网络技术，通过MPLS标签交换提供分组软管道，实现分组业务高效统计复用，大大提高分组业务的传输效率； MPLS-TP继承了传送SDH-LIKE OAM机制，具有强大的OAM功能；另外，MPLS-TP通过网管E2E静态配置，没有复杂的MPLS信令和IP功能配置。同时，增强型MSTP还为CCTV系统配置10GE接口板，避免多个GE端口绑定组网，降低业务开通及维护难度。同时，MPLS-TP还支持跨环通信，可保障每个子环独立倒换，单环最大支持64个节点，组网能力大大增强，满足地铁线路扩展的需要。增强型MSTP提供完善的保护机制，公务电话、专用电话等2M业务采用SDH保护；CCTV、乘客信息等IP业务，采用MPLS-TP环网保护，其中SDH与MPLS-TP环网保护都能实现小于50ms的电信保护倒换。

作为全球领先传送网解决方案，华为地铁传送方案以其大带宽、低时延、高可靠性、多种接口的特性，已经成功中标北上广深等20多条线路，获得客户的高度认可。未来华为将会不断推出更可靠、更强大、更经济的传送网产品与解决方案，满足地铁在安全高效运营上不断增长的需求，为地铁建设做出更多贡献。