某地铁智能化设计方案

某地铁智能化设计方案一、系统功能概述某地铁南北线一期工程公安通信系统，是某市公安通信网的重要组成部分，其功能不仅要满足地铁公安分局、5个派出所和16个车站公安值班室之间的网络通信、电话通信、电视监控的传输，更应成为覆盖地铁沿线的公安多业务通信网络和通信接入点，在统一传输平台下要实现我市公安越来越多的多业务传输需求，如：突发事件现场各类信息的就近接入、监控图像传输和联网、派出所等地公安信息网的接入、警务信息数据库访问、警用程控电话交换机的互联、警用电话用户环路的提供、无线接入、2MB/S等数字信道的提供等，随着二期地铁的开工建设，地铁沿线将覆盖某东西和南北两大主要干线，地铁公安通信将会成为市公安重要的通信资源。公安图像信息联网（包括其它监控系统向公安监控系统送的图像），是各城市公安指挥系统的重要组成部分，根据国内外的经验，图像联网必须是模拟和数字的集成，地铁一期的图像信息联网是我市公安数字化图像监控的开始，地铁数字化图像监控系统将通过与现有模拟监控系统的有机接合，实现全市公安图像资源的共享和整合，并通过不断引入其它监控图像资源，实现全市最终的所有图像资源的调阅和控制（出于保密，其它监控系统不宜访问公安系统图像资源）公安部地铁系统内每一通信节点，都将提供图像接口，在发生突发事件时，附近1~2KM范围内，通过有线引接，现场图像信息可快速传送到各类公安指挥中心。作为公安地铁一线工程，本设计将按标书要求提供以下通信业务：电脑网络系统数字化图像监控系统地铁电话通信系统无线通信系统（见第**章）二、总体设计（1）设计原则设计公安通信系统，应能满足以下原则：适用性组建的通信网络，必须能够满足现阶段公安系统通信的业务需求，并且能够适应未来发展的趋势。高安全性作为基础通信网络，在日常运行时如承载业务的通信网络出现故障，则会使各种业务出现混乱甚至瘫痪。所以整个系统应具有高度的可靠性。技术先进性新型宽带网络建设，应充分考虑到现行各种网络技术的优缺点，采用最合理的、适合未来发展的技术来组建网络。普遍性考虑到未来向公安系统提供通信业务，综合多业务宽带网必须充分考虑到用户的实际情况，为用户提供价格适位的数据服务。可扩展性公安系统对网络的带宽要求高并呈现上升的趋势，使系统数据量不断增加，对网络带宽的要求也越来越高。所以多业务宽带网应能根据需求的变化，具有良好的可升级性，并可与未来的城域骨干网在业务上平滑相连。可管理性公安通信系统具有规模大、复杂性高、网络节点间相距远等特点，因此要求网络具有较强的可管理性。（2）设计说明根据标书中公安的需求和系统的环境条件，我们将建设覆盖市公安局、公安交管局、地铁公安分局、5个派出所和16个车站警务室的警用主干宽带通信网络，为公安图像联网、地铁公安指挥提供容图像传输、电脑网络互通/互联、高/底速数据通信提供综合多业务传输平台，依靠强大的网管系统，实现主干通信网络上每一通信节点的资源配置管理、性能管理、故障管理和安全管理。在主干宽带通信网提供的通信承载的基础上，开通公安地铁系统内各点的电脑网络（公安信息网）、组织公安地铁系统内各种VPN电脑网络；利用主干的2MB/S信道和复用设备，开通公安地铁内电话用户环路；利用电脑网络、视频服务器和图像编/解码器组建地铁公安的数字化图像监控系统，并与公安现有的模拟图像传输系统、地铁图像监控系统集成，形成数字和模拟合一的公安图像监控系统。主干宽带通信网络，将在通信网内的每一个通信节点，预留主干扩展接口，以适应公安通信的发展，每一通信节点预留图像传输和预留电脑网络接口，突发事件时，现场的图像和电脑信息可通过有线引接入主干通信网，送入各级指挥中心或开设临时指挥所，地铁沿线的主要公共场所的监控系统（如：奥体中心、火车站、新百、中央商场等）可就近接入地铁公安警务室预留的通信接口入网，为公安的安全防范、反恐、突发事件等提供现场图像信息。三、主干宽带通信网的设计（1）技术选择目前，传统的城域网技术是为传送话音业务设计的SDH环网技术。SDH技术是一项非常成熟的技术，有着突出的优点。因为它不仅能够恢复光纤的传输损耗，还能够有效的支持环形拓扑结构。因此在电路交换时代，SDH传输方式的特点使它成为一种最具吸引力的选择。然而到了分组交换时代，SDH遇到了很多的挑战。为了承载分组业务，发展了PacketoverSDH（POS）技术，将分组包封后映射进SDH帧后在环网上传送，但是这种映射方式的效率较低，随着分组业务在传送业务中比重逐渐增大，SDH的成本也随之增加。同时，SDH的静态带宽分配很难适合分组业务的突发性，从而使数据传输的效率降低：另外，预留的保护光纤的带宽资源也有较大的浪费。下面的表格是目前主要的IPoverFiber几种组网方式的比较IPoverFiberr技术比较比较项目GEPOS（PackketovverSDDH）RPR带宽提供能力1G2.5G2.5G带宽利用率高低高带宽扩展方式CWDM/10GGESTM-64/DDWDM10GRPR/DDWDM带宽扩展成本最低最高中等TDM业务能力通过TDMoIP本身就是TDM方方式通过TDMoIP自愈恢复方式IP路由收敛通道备份IPS自愈恢复速度很慢（2秒）很快（<50毫秒秒）很快（<50毫秒秒）成本最低最高中等兼容性完全兼容部分兼容标准确定后将兼容容维护性傻瓜型维护复杂简单维护，可做成成傻瓜型结论虽然成本低，但自自愈能力太差差，不适合实实时交通监管管传统实时交通监管管设备，缺点点是成本太高高，传输IP数据（如视视频）没有效效率成本低，自愈能力力强，为传输输IP数据而设计计，适合实时时交通监管按照标书的要求，主干宽带通信网的要求是：每千兆/秒的建设成本和运作成本要低；能构按照需要灵活分配代宽；网络本身的可扩展性、可靠性要强；支持的拓扑结构要丰富必须能支持性能可确定及可预测的业务；必须具有功能强大、易于使用的网络管理。通过对SDH、千兆以太网、RPR通信体制的分析比较，我们选则使用RPR技术和地铁提供的光缆组建地铁公安通信主干网。（2）RPR技术概要A．RPR技术关键特性采用双环（内环和外环）结构，每对节点之间都有两条路径，保证了高可用性；并对环路带宽采用空间机制，单播数据传送可以在环的不同部分同时进行，整个环的容量将是单条光纤的2~8倍；具有网络拓扑结果的自动发现和更新功能，每个节点受到RPR环上其他节点的MAC地址后，自动建立和更新自己的拓扑图，使得网络初始化配置变得极其简单，实现了即插即用，可避免手工配置带来的错误，便于进行网络维护和管理；RPR环网可以采用两种保护机制，一种是在发生故障的两个节点进行环回（Wrapping）的方式（类似于SDH的2纤MS-SPRING）方式；另一种是不需要环回的源路由方式（Steering），即直接在业务的源点进行倒换，可保证业务走最佳捷径，因此IEEE802.17规范的RPR草案把源路由模式定位默认；带宽管理是RPR的一个重要特点，它支持灵活的带宽颗粒、带宽动态共享和分配以统计复用。每个节点维护通过自身的负载量数据，并把这些数据发送给环上其他节点，其他节点根据这些信息就知道在源节点上有多少带宽可以利用；RPR具有同步机制和严格的时延和抖动保障能力，可对TDM语音业务提供电信级的服务。RPR可提供严格的COS分类，可靠的保障高优先级业务的服务。规范了A、B、C三种业务等级，A类业务有可分成A0和A1。A类业务被分配一个CIR速率，提供最短的端到端的延时和时延抖动，对于超过CIR的流量，被标记为EIR流量，这一部分流量与C类业务一起参与带宽公平；C类业务即提供尽力而为的业务；采用一种分布式的公平控制算法实现了各节点带宽的动态公平分配，仅使用于C类的低优先级的数据流量变化做出快速公平响应；B．RPR技术定位RPR技术作为一种基础网层的传送技术，可在省内干线、城市城域网内提供面向分组应用优化的承载网。在城域网中，同时具有以太网业务(专线)、NGN、VoIP网、视频服务、Internet等多个基于IP应用的网络，IP分组流量大。并且对于不同类型的应用，有不同的服务质量保证的要求。从网络功能层次来看，RPR可位于省内骨干互联、以及市网的骨干层、汇聚层和接入层。针对网络容量大小的不同，可采用处理能力不同和环路速率不同的RPR设备C．RPR组网方式RPR具有组网方式灵活。支持层次化结构。以下是几种RPR组网形态：RPR是一种新兴的链路层协议，是为优化在环型拓扑上传输数据包而提出的一种全新的IP包承载技术，是适合城域网骨干层、汇聚层的组网和链路层技术，通常可以认为弹性分组环是当前光网络上传输数据包的一种优化技术，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、支持业务级别、自动识别网络拓扑结构、基于源路由的保护倒换等主要特点。该技术一方面吸收了以太网技术的优点，如经济、灵活和可扩展好；另一方面吸收了SDH的优点，如对延时和抖动性能严格保障、可靠的时钟以及SDH环网50ms快速保护。四、地铁公安通信主干网设计（1）主干网设计地铁公安通信主干网在市公安局、公安交管局、地铁公安分局之间通过2根光缆串成一个RPR环网（主环），5个派出所和16个地铁警务室通过光缆其串成另个RPR光纤环网（子环），在地铁公安分局的RPR节点机的子环接口将子环与主环联网，形成公安主干通信网，主环和子环的物理层均为2个方向的1GB/S信道，全网提供统一的网管，在市公安局、地铁公安分局设立通信网络网管终端，分别设置权限对其进行管理。如图1：市交管局2个GE端口8个10BASE-T端口24个E1端口市交管局2个GE端口8个10BASE-T端口24个E1端口派出所地铁分局16个车站警务室5个派出所网管终端网管终端1G/RPR子环网派出所车站警务室车站警务室市公安局RPR3C0110/100M用户接口光纤STM-1（155M）RPR节点机光纤2个GE端口8个10BASE-T端口8个E1端口RPR3C0110/100M用户接口光纤STM-1（155M）RPR节点机光纤市局、交管局、地铁分局RPR节点机配置5个派出所、16个车站警务室RPR节点机配置1G/RPR主环网图1：地铁通信主干通信网络图图1：地铁通信主干通信网络图（2）网络节点端口配备地铁主干通信网络节点端口配备见下表序号节点名称通信端口形及数量量千兆以太网口10/100M网网络口2MB/S数据通通信端口网管1市公安局282412市交管局28243地铁公安分局282414派出所12885派出所22886派出所32887派出所42888派出所52889地铁车站警务室1128810地铁车站警务室2228811地铁车站警务室3328812地铁车站警务室4428813地铁车站警务室5528814地铁车站警务室6628815地铁车站警务室7728816地铁车站警务室8828817地铁车站警务室9928818地铁车站警务室11028819地铁车站警务室11128820地铁车站警务室11228821地铁车站警务室11328822地铁车站警务室11428823地铁车站警务室11528824地铁车站警务室116288（3）主干通信网可扩展性本设计使用的双环结构为某公安的多业务通信提供了充分的扩展空间，主环上可串接区公安分局，主环上每一节点机均可对外发展子环，结合派出所和地铁警务室的RPR节点机向外发展的子环，RPR主干通信网可方便地在本市公安系统内实现覆盖，二线地铁建成后，其RPR环即可以子环方式在地铁交叉点与一线RPR还组网，也可在地铁交叉点串入一线地铁的RPR环网，地铁沿线各公安信息网、道路交通监控、公安电话等各类通信业务都可就近入网，实现互通、互联。（4）RPR设备主要技术指标符合802.117RPR标准；保护切换时间＜50ms；IP无损伤传输，符合电信级要求；2GB/S骨干环接口；千兆以态网（GE）接入；支持802.1Q支持MPLS；管理简单；低功耗设计；电信级-无单点失败；在线升级；无源背板-16G双向容量；全冗余双风扇220V/48V电源；热插拔；反向双环结构；空间复用,双向同时传输；统计复用,动态分配带宽；IP适配性好,MAC层线速转发业务优先级分类；服务等级分类；对时延和抖动的控制符合G703标准；全网时钟同步；同时传输IP和TDM等实时业务；（5）主干通信网设备介绍本系统选用深圳木青科技的RPROPTurbo产品系列，主环使用OPTurbo3M08-多业务传输平台，子环使用OPTurbo3C08E.3M08技术规范机框模块每机框支持12块用户板；支持TDM(E1,E3)接入,以态网接入；2块电源板，1块交换板，1块网管板，3块环路板（或子环板），4块业务板（TDM板、以态网板）单环用户数：255个；环路接口每块环路板（或子环板）提供2个1.25G接口；8B/10B编码；可运行于裸纤保护切换：＜50ms；业务接口每块TDM板提供8个E1接口，E3、OC3/STM1（扩展升级）；每块以态网板提供8个10/100MBase-T接口，2个GE接口；支持802.1Q；支持MPLS；管理：SNMP；MAC地址：1024K网管接口1个10/100MBase-T接口；1个RS-232串型接口；网络管理系统基于LINUX系统，采用命令行与WEB页面相结合的方式来进行网络管理和配置；接口属性以太网接口标准：IEEE802.3；支持帧格式IEEE802.3；E1接口：G.703；光接口：STM-1，STM-4交换与路由具有存储转发的端口（MAC）交换；交换容量：16GB；MAC地址数量：1024K带宽分配公平分配带宽；空间复用；统计复用；管理和配置WEB图形化界面网管；SNMP嵌入式的代理支持MIB-11；通过FTP对FLASH升级；诊断通电自检；控制板LED状态显示；用户板LED状态显示；可对节点进行远程测试；用户端环回测试；误码率测试；结构和环境机箱尺寸：7U高度19英寸标准机架；重量：5.9KG；电源：180-260VAC，50/60HZ，150W，-48VDC（选配）环境：相对湿度：5%-90%（非凝结），运行温度：-100C-500C；3C08技术规范结构：独立式，19英寸；环路接口：1.25G光接口环路用户数量：＜255；用户接口：2个GE口，8个10Base-T口,8个E1口；网管接口：RS-232；其它性能和环境要求与3M08相同。某公安地铁一线指挥通信资源配置（网管实现）电脑网络千兆以态网：2个其1用于公安信息网，另一用于数字化图像监控系统。数据通信信道五。、业务实现（1）电脑网络系统的实现在RPR提供的主干通信网上，用网管设置2个VLAN，对用于数字化图像监控的VLAN每一用户设置较高级别的QOS保障，对图像编码器的输出、组播等设置最高优先级，保障图像传输的连续和稳定。对与公安信息网联接的VLAN，不设置QOS保障和播出优先级，由于RPR主干提供L2接入，地铁公安系统只作为某公安网的接入，可适应某公安现有电脑网络的任何L3协议。系统结构图如下：交管局市公安局派出所地铁分局16个车站警务室交管局市公安局派出所地铁分局16个车站警务室5个派出所1G/RPR子环网派出所车站警务室车站警务室1G/RPR主环网公安信息网（2）数字化图像监控系统某公安地铁铁安数字化监控系系统将由监控控网（内网）、公公安部信息网网（外网）组组成，组成在在不同的网络络上建立视频频网的方法是是不同的。我我们引入了视视频内网和外外网的概念，内内网能保证带带宽，外网不不能保证带宽宽。内网是市市公安局、地地铁公安分局局和交管局专专用的数字视频监控网，它有有较高的视频频质量，本设设计使用主干干通信网提供供的GE网，网络带宽宽有保证，采用MPEG2编码技术，对对摄像机，云云台能控制。数字化图像监控系系统由于视频资源要能能充分地共享享，如地铁以以外的公安（公安信信息网），消消防，武警等部门也也要加以利，这这些用户称为为外网用户，外外网用户（如如：公安信息息网）通过外外网访问，外外网对带宽要要求并不高。内内网和外网之之间有防火墙墙。或者仅以以模拟视频相相联。外网用用户不得控制制视频源，其其观看的视频频由内网管理理人员控制。本方案的主要监控控中心为市公公安局和地铁铁分局，5个派出所和16个车站警务务室组成监控控分中心，在在地铁公安分分局设置视频频服务器，完完成对地铁内内AD视频监控矩矩阵的控制、图图像编/解码器的控控制，在交管管局（或市局局）设置视频频服务器，完完成对现有MAX10000系统的视频频监控矩阵控控制和与数字字监