客運專線工程通信專業(yè)傳輸系統(tǒng)設(shè)備配置的原則

張大偉

(北京國鐵華晨通信信息技術(shù)有限公司，北京 100070)

1 概述

在客運專線工程中，通信專業(yè)中傳輸系統(tǒng)的作用是根據(jù)各專業(yè)的需求提供可靠的信息傳輸通道，承載的重要業(yè)務(wù)有FAS、GSM－R、CTC、防災(zāi)等，直接影響到行車安全，其重要性可見一斑。傳輸系統(tǒng)作為通信專業(yè)中最重要的系統(tǒng)之一，其設(shè)備配置比較復(fù)雜，主要包括光線路處理板配置、業(yè)務(wù)板配置、交叉板配置等。設(shè)計方不會對傳輸設(shè)備選型及配置提具體詳細要求，所以集成商必須合理配置傳輸設(shè)備，以滿足工程需要，結(jié)合哈大客運專線工程分別論述其配置原則。

2 光線路處理板配置原則

目前客運專線工程中，為了適應(yīng)遠距離、大容量的需求特點，傳輸系統(tǒng)一般采用MSTP制式的光傳輸設(shè)備，站間信號為光信號，傳輸介質(zhì)為光纜。所以光板是傳輸設(shè)備必配的單板之一。根據(jù)客運專線總體業(yè)務(wù)量來估算光板光口速率，常見的速率有:155 Mb/s(STM－1)、622 Mb/s(STM －4)、2.5 Gb/s(STM －16)、10 Gb/s(STM－64)。光口速率選擇依據(jù)項目整體業(yè)務(wù)需求情況而定。光板速率的需求在項目的初步設(shè)計階段已經(jīng)明確，所以本文不再贅述。

光信號在光纜中傳輸有一定的損耗，傳輸距離越遠，損耗越大。光信號的發(fā)送、接收都是通過光板進行的，如果某個站傳輸設(shè)備光板接收到鄰站光信號很弱，低于光板的接收門限值，則可能會出現(xiàn)誤碼甚至信號丟失現(xiàn)象。為確保傳輸系統(tǒng)提供可靠有效數(shù)據(jù)通道，傳輸設(shè)備光板類型需滿足工程需要。表1簡要列舉常用的光接口及傳輸距離。進行設(shè)備配置時，選擇光接口類型的傳輸距離應(yīng)大于相鄰站間距離。另外傳輸設(shè)備自身硬件條件對接入的光口最大數(shù)量有限制，選擇設(shè)備應(yīng)滿足工程實際需求。由于不同廠家設(shè)備發(fā)光功率、接收門限不同，表1部分?jǐn)?shù)據(jù)可能需要進行修正，這也是在設(shè)備選型中需要注意的一點。

表1為根據(jù) ITU.TG.957標(biāo)準(zhǔn)、G.652光纖1 310、1 550 nm波長特性及最壞值算法估算結(jié)果。光再生段距離計算如下:

式中 L——再生段距離;

Ps——S點壽命終了時的最小平均發(fā)送功率;

Pp——光通道代價，取2 dB;

Ac——所有活動連接器衰減之和，每個連接器衰減取0.5 dB;

Mc——光纜富余度，取3 dB;

Af——光纖衰減系數(shù)，0.22 dB/km;

As——光纖熔接接頭每千米衰減系數(shù)(盤長3 km按0.03 dB/km)。

表1 常見光接口類型及傳輸距離

3 業(yè)務(wù)板配置原則

在客運專線工程中，傳輸系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)非常多，除本專業(yè)業(yè)務(wù)外，還有信號專業(yè)CTC、微機監(jiān)測業(yè)務(wù)，電力專業(yè)的電力遠動業(yè)務(wù)，牽電專業(yè)的電化遠動業(yè)務(wù)，信息專業(yè)的防災(zāi)、票務(wù)、辦公等業(yè)務(wù)，但接入類型卻只有幾種，常見的業(yè)務(wù)接入類型有E1、POS155(STM－1)、FE/GE。

3.1 E1業(yè)務(wù)板

E1是2M專用數(shù)字通道，傳輸設(shè)備一般提供專用E1業(yè)務(wù)接入的業(yè)務(wù)板，相對比較簡單。對于E1接入業(yè)務(wù)板，需要考慮的主要是業(yè)務(wù)數(shù)量:一般來說1條點到點的E1業(yè)務(wù)通道在每個站點需要1個E1接口，如接入系統(tǒng)業(yè)務(wù);在客運專線業(yè)務(wù)中為了確保業(yè)務(wù)通道可靠性，業(yè)務(wù)需求通常為E1數(shù)字通道環(huán)的形式，這種業(yè)務(wù)需求，每個站點則需要不同業(yè)務(wù)板上的2個E1接口，比如GSM－R業(yè)務(wù)。E1業(yè)務(wù)通道環(huán)還有2種特殊情況:如哈大客運專線四電集成中信號專業(yè)的CTC業(yè)務(wù)，其組網(wǎng)形式參見圖1，其組網(wǎng)原理是CTC業(yè)務(wù)用E1接口實現(xiàn)FE功能，這樣在環(huán)切點的需求為3個E1接口，類似的還有微機監(jiān)測業(yè)務(wù)。

式中：F為巖石的屈服函數(shù)；G1為黏彈性體剪切模量；G0、K分別為剪切模量和體積模量；σ1為軸向應(yīng)力；σij為不同方向應(yīng)力。

另外一種特殊情況是2個業(yè)務(wù)環(huán)相切，第1個業(yè)務(wù)環(huán)的環(huán)尾是第2個環(huán)的環(huán)頭，以哈大客運專線四電集成通信專業(yè)的調(diào)度業(yè)務(wù)為例:從圖2中環(huán)切點既是前一個業(yè)務(wù)環(huán)的環(huán)尾，又是下一個業(yè)務(wù)環(huán)的環(huán)頭，在環(huán)切點需要4個E1接口。

圖1 CTC業(yè)務(wù)環(huán)切點示意

圖2 調(diào)度系統(tǒng)組網(wǎng)示意

為了消除因E1業(yè)務(wù)單板損壞而造成業(yè)務(wù)中斷的隱患，在配置業(yè)務(wù)單板還需考慮配置相應(yīng)的熱備板。

小結(jié):E1業(yè)務(wù)板的配置原則:詳細統(tǒng)計站點業(yè)務(wù)需求，根據(jù)具體設(shè)備性能進行配置即可。

3.2 POS155業(yè)務(wù)板

POS155接口就是STM－1接口，既可作為2臺傳輸設(shè)備之間互聯(lián)(在第2部分介紹)作為“最后一公里”接入，也可直接作為業(yè)務(wù)接入類型。在客運專線項目中，POS155接口一般應(yīng)用為數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)以光口形式接入傳輸。在數(shù)據(jù)網(wǎng)接入層的區(qū)間站點，為了滿足數(shù)據(jù)網(wǎng)的接入需求，需不同板卡上的2個POS155接口。在匯聚層和核心層站點，根據(jù)實際的光口數(shù)進行配置，但同一業(yè)務(wù)環(huán)不能接入同一塊POS155業(yè)務(wù)板。POS155接口占用帶寬資源多，所以還要考慮配置的傳輸設(shè)備對于POS155M業(yè)務(wù)的最大接入能力。

小結(jié):先統(tǒng)計各站點對POS155接口需求，再根據(jù)傳輸設(shè)備類型選擇合適的POS155接口板。

3.3 FE/GE業(yè)務(wù)板

FE/GE接口非常靈活多變，進行設(shè)備配置時需要考慮的問題較多。下面以FE業(yè)務(wù)板進行討論。

目前傳輸主流設(shè)備FE業(yè)務(wù)板除了基本的點對點透傳功能，都具備二層交換功能。高端的傳輸設(shè)備業(yè)務(wù)板卡可以針對FE業(yè)務(wù)板上的每一個FE口應(yīng)用不同模式配置數(shù)據(jù)，支持多種組網(wǎng)方式;但對于低端的傳輸設(shè)備，同一塊FE業(yè)務(wù)板的所有端口只能配置1種模式，也只能支持1種組網(wǎng)方式。

FE業(yè)務(wù)板有2種:FE(O)(光接口)和FE(E)(電接口)。

在客運專線項目中，大部分業(yè)務(wù)是通過FE接口接入傳輸系統(tǒng)。在設(shè)備配置階段需要詳細了解各站點FE接口需求:需要接入幾種業(yè)務(wù)、組網(wǎng)方式如何、接口類型是FE(O)還是FE(E)、是否為主備業(yè)務(wù)等。FE接口的主備業(yè)務(wù)和E1接口類似，需要不同板卡上的2個FE口。

將需求歸類，根據(jù)所選設(shè)備特點進行配置。在實際應(yīng)用中FE業(yè)務(wù)板一般都配有熱備板。在工程實施中，有可能FE口業(yè)務(wù)可能增加，在考慮配置中應(yīng)考慮適當(dāng)預(yù)留。

GE接口和FE接口類似，僅僅是支持的最大帶寬不同，F(xiàn)E為10 M/100 M以太網(wǎng)接口，GE為1 000 M以太網(wǎng)接口。GE口實際應(yīng)用較少，加之單價很貴，所以傳輸設(shè)備配置選型中很少單獨選用GE口業(yè)務(wù)板。高端FE業(yè)務(wù)板一般都附帶1～2個GE口備用，基本可以滿足需求。

小結(jié):詳細了解需求、詳細了解設(shè)備性能，綜合考慮配置。

4 交叉容量板配置原則

交叉容量板是傳輸系統(tǒng)功能的核心，實現(xiàn)多方向業(yè)務(wù)的分插復(fù)用，實現(xiàn)單板倒換、保護等功能。合理配置交叉容量板，不僅能保證傳輸系統(tǒng)順利穩(wěn)定運行，而且大幅降低成本。

交叉容量板中的業(yè)務(wù)交叉單元分為低階交叉單元、高階交叉單元2部分。低階交叉單元可以處理SDH中VC12級業(yè)務(wù)。在客運專線工程中，絕大部分業(yè)務(wù)都是應(yīng)用低階交叉能力。低階交叉能力估算時，綜合本站所有落地業(yè)務(wù)及串通業(yè)務(wù)，以VC4作為單位進行估算，對于復(fù)雜龐大的網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化時隙可明顯降低對低階交叉能力的需求。高階交叉單元主要處理SDH中VC4級業(yè)務(wù)。由于低階交叉能力是高階交叉能力的一部分，估算高階交叉能力應(yīng)該是低階交叉能力與VC4級業(yè)務(wù)交叉能力之和。

分別對高階、低階交叉能力估算后，適當(dāng)預(yù)留，根據(jù)交叉容量板性能進行配置，還應(yīng)考慮熱備份。

5 傳輸設(shè)備其他配置原則

主控板、時鐘板、電源板等關(guān)鍵單板需滿足1+1配置，其余單板如有需要可以參考設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置。

6 結(jié)語

對傳輸設(shè)備進行合理科學(xué)的配置選型，是整個通信系統(tǒng)集成中重要的準(zhǔn)備工作，既要考慮滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)的需求，還要考慮今后新業(yè)務(wù)的發(fā)展，節(jié)約資源、配置合理，符合設(shè)計規(guī)范和鐵道部有關(guān)文件規(guī)定，為工程順利實施打下堅實的基礎(chǔ)。

［1］中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)［2007］47號 新建時速300～350公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定［S］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［2］TB 10006—2005 鐵路運輸通信設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］TB 10026—2000 鐵路光(電)纜傳輸工程設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］YD/T 1267—2003 基于SDH傳送網(wǎng)的同步網(wǎng)技術(shù)要求［S］.

［5］YD 5102—2003—I長途通信干線光纜傳輸系統(tǒng)線路工程設(shè)計規(guī)范［S］.

［6］YD/T 5095—2000 同步數(shù)字系列(SDH)長途光纜傳輸工程設(shè)計規(guī)范［S］.