淺談鐵路通信傳輸系統(tǒng)方案

汪小武

（朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司，山西 原平034100）

1 研究前提

鐵路的通信系統(tǒng)任務(wù)是成立一個視聽的鏈路網(wǎng)，保證提供傳輸服務(wù)，給乘客提供各類信息，且確保對車站和車上的旅客進行高層次的控制。通訊系統(tǒng)可以對管理、運營及維修人員和其他的系統(tǒng)設(shè)備采用傳輸比如數(shù)據(jù)、語音、圖像等等的電信號，在適當?shù)木嚯x進行通信，所屬通信服務(wù)范圍包括運營的控制中心、車輛段、站內(nèi)、車站及沿線。通信系統(tǒng)不是一個單一的子系統(tǒng)，它是多個獨立的子系統(tǒng)組合。子系統(tǒng)在設(shè)計上能夠協(xié)調(diào)的工作，不使用的環(huán)境下可以正確相互的作用；可以對各個子系統(tǒng)內(nèi)故障進行的檢測和報警，可以確保整個通信的系統(tǒng)可靠性。通信的系統(tǒng)主要包括電話、無限、線廣播、閉路電視、有傳輸、時鐘、不間斷電源等等子系統(tǒng)。其中傳輸系統(tǒng)在通信系統(tǒng)所有系統(tǒng)中占據(jù)最主要地位，是鐵路通信系統(tǒng)的核心，它的技術(shù)發(fā)展也比較迅速，本文就其方案進行簡單地探討。

2 方案討論

通信系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)當中，傳輸系統(tǒng)是最為重要的一個小系統(tǒng)，它的作用是指揮列車行進，運營的管理，公務(wù)的聯(lián)絡(luò)和傳送各種信息的獨立從而完整的內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)，同時也構(gòu)成鐵路運輸各部門之間的聯(lián)系，完成了運輸?shù)慕y(tǒng)一指揮，行車調(diào)度的自動化、列車運行的自動化，提高了運輸?shù)男?，是必備的工具手段?/p>

從實現(xiàn)鐵路運輸綜合自動化角度去看，傳輸系統(tǒng)應(yīng)該按照智能化、綜合化和數(shù)字化為基礎(chǔ)，具有功能齊全、可靠性高、擴展方便、檢測監(jiān)控和維護管理和組網(wǎng)靈活的特點。這不單為通信專業(yè)的其他系統(tǒng)提供了圖像、音頻、語音、數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，而且為了信號給防災(zāi)報警系統(tǒng)（FAS）、電力監(jiān)控自動化系統(tǒng)（SCADA）、機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）、自動列車監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）和自動售檢票系統(tǒng)（AFC）等等提供了靈活、可靠的通信信道，是鐵路運輸系統(tǒng)運行必備的信息傳輸媒體。根據(jù)目前通信技術(shù)發(fā)展的情況，相對適合鐵路運輸?shù)耐ㄐ艂鬏敿夹g(shù)有SDH（光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)）、OTN（開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)）及ATM（異步傳輸模式）三種制式，已經(jīng)在鐵路建設(shè)中有應(yīng)用的實例。本文根據(jù)三種制式進行一些簡單探討。

2.1 OTN傳輸網(wǎng)方案

OTN是西門子的成員公司——比利時的ATEA公司生產(chǎn)開發(fā)的面向?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開放式的傳輸設(shè)備，針對很多在延伸網(wǎng)中混合的環(huán)境，如汽車高速公路、鐵路、輕軌、地鐵系統(tǒng)、礦井和機場以及輸水管線、天然氣或石油等傳輸?shù)沫h(huán)境，石化和化學行業(yè)以及電力傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)沫h(huán)境，OTN一直是一個比較理想解決方案?，F(xiàn)在產(chǎn)品系列中有三個主要成員，即2500Mbit/s、600Mbit/s和150Mbit/s，可以滿足不同帶寬的需求，而且可從一個版本升級到另一個版本。

OTN源自于TDM的傳輸體制（但結(jié)構(gòu)是非標準的），具有多樣的的接口，如局域網(wǎng)（如快速以太網(wǎng)）、廣播（15HZ高品質(zhì)語音卡） 、音頻（如模擬和數(shù)字的2線和4線音頻連接，E1、T1）、視頻（視頻分配和視頻監(jiān)視，CCTV）、數(shù)據(jù)傳輸（如RS232，RS422，RS485）等，它可以把視頻、數(shù)據(jù)、音頻、寬帶數(shù)據(jù)和話音等集中綜合傳輸，目前在國內(nèi)鐵路運輸中應(yīng)用較多。

2.2 SDH綜合業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)方案

SDH傳輸技術(shù)是20世紀九十年代初逐步商用的同步數(shù)字傳輸體制標準，它源自于TDM原理，有及其成熟的ITU-T標準和產(chǎn)品，其通用性、可靠性、可用性都很強，其是近代電信傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)，目前廣泛應(yīng)用于石油和鐵路、公用電信網(wǎng)、高速公路、電力等專用網(wǎng)絡(luò)。使用SDH組建的網(wǎng)是一組高度統(tǒng)一的、智能化、標準化的的網(wǎng)絡(luò)，它使用全球統(tǒng)一的接口從而實現(xiàn)多個廠家設(shè)備的兼容，在全段全網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)實現(xiàn)協(xié)調(diào)一致管理和操作，進而實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)與業(yè)務(wù)調(diào)度，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自愈功能，從而提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，故在我國各行業(yè)獲得了廣泛使用。按照電的時分復用的方式進行光纖通信，它的傳輸速率一直陸續(xù)提高，過去二十多年來速率從8Mbit/s增長到10Gbit/s。目前40Gbit/s的系統(tǒng)已經(jīng)開始投入到商用，而更高速率傳輸系統(tǒng)的試驗也已經(jīng)獲成功。這些高速系統(tǒng)的成功，為各種各樣的新行業(yè)、業(yè)務(wù)尤其是寬帶業(yè)務(wù)及多媒體的業(yè)務(wù)，供應(yīng)了實現(xiàn)的可能性。

SDH傳輸網(wǎng)方案有以下的優(yōu)點：

（1）符合現(xiàn)行國際規(guī)范，可以提供統(tǒng)一的光數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)滿足不同傳輸設(shè)備之間互通連接。信息結(jié)構(gòu)等級STM-1、STM-4、STM-16之間間具有平滑升級的能力。

（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常簡單，傳輸與接入的一體化讓設(shè)備變得簡單，配置更加靈活，電路調(diào)度極為方便。

（3）包含豐富的開銷，可以提供強大網(wǎng)絡(luò)的管理功能。

（4）修改了PDH（準同步系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)可靠性較低、設(shè)備比較冗余和故障點比較多等缺點，具有簡單復用的過程，可以對既有的PDH網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)兼容，從而降低聯(lián)網(wǎng)成本。

（5）大面積采用軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置和管理。

（6）各類產(chǎn)品選擇面廣，其設(shè)備技術(shù)國產(chǎn)化有巨大優(yōu)勢、備品備件供應(yīng)有保證。

SDH網(wǎng)絡(luò)通信方案的局限性在于它源自于電話的點對點的固定速率傳輸，不便于計算機的圖像、數(shù)據(jù)等隨時隨地變化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。目前，可以提供符合SDH標準的較為成熟產(chǎn)品的廠家比較多，國內(nèi)、國際都有著名的廠商進行開發(fā)生產(chǎn)。SDH產(chǎn)品在國內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展得已經(jīng)十分成熟，設(shè)備可擴展性比較強，設(shè)備選型時同時有較大的選擇余地，可以通過競爭選用性能價格比更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，降低工程的投資。

2.3 ATM傳輸網(wǎng)方案

ATM（異步傳輸模式）是ITU-T提出滿足寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)核心的技術(shù)，它是在分析、總結(jié)傳統(tǒng)電話網(wǎng)電路交換和數(shù)據(jù)網(wǎng)分組交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是兼具面對連結(jié)和數(shù)據(jù)包交換特點的一種較成熟的技術(shù)。ATM異步傳遞方式作為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）標準傳送方式，具有以下特點：

（1）信元的長度是固定的，只有53bit，信元頭的功能同時也非常簡單；

（2）使用異步時分復用的方式；

（3）動態(tài)分配帶寬，網(wǎng)絡(luò)資源利用率較高；

（4）支持網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務(wù)、多媒體的應(yīng)用，提供端到端接入的解決方案，支持網(wǎng)絡(luò)寬帶高速的交換；

（5）網(wǎng)絡(luò)窄帶和寬帶業(yè)務(wù)源自于同一網(wǎng)絡(luò)平臺，擁有寬帶音頻接口和窄、寬帶視頻接口，特別適用于圖像的傳送；

（6）整個系統(tǒng)具有較強網(wǎng)絡(luò)管理的能力，可靠性很高。

截止目前，國內(nèi)ATM設(shè)備的開發(fā)和生產(chǎn)還處于起步階段，技術(shù)復雜，網(wǎng)絡(luò)升級擴容能力有限（目前使用速率最高為622Mbit/s），話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用的經(jīng)驗較少，高端ATM產(chǎn)品的價格也較高。

3 結(jié)語

OTN、SDH、ATM三種傳輸制式均比較適合構(gòu)建鐵路運輸?shù)耐ㄐ艂鬏斁W(wǎng)，基本上都能夠滿足目前鐵路運輸通信傳輸業(yè)務(wù)的要求，在一定時期內(nèi)都將是鐵路運輸通信傳輸系統(tǒng)的首選技術(shù)方案。但隨著通信技術(shù)的發(fā)展、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長，由彈性分組環(huán)（RPR）、IP方式構(gòu)成鐵路運輸?shù)膫鬏斁W(wǎng)絡(luò)方案也將會在鐵路通信傳輸網(wǎng)中得到應(yīng)用。通信技術(shù)發(fā)展迅速，可應(yīng)用的技術(shù)及方案很多，可選擇的產(chǎn)品也很豐富，各鐵路公司應(yīng)根據(jù)投資預算資金、已有線路采用的技術(shù)方案情況、技術(shù)發(fā)展的全瞻性等因素，選擇適合自身需要的方案及產(chǎn)品。

［1］徐明杰，蔡昌俊.廣州地鐵1號線通信傳輸系統(tǒng)—OTN傳輸網(wǎng)絡(luò)[J].地鐵與輕軌，2001（1）：41-46.

［2］韋樂平.光同步數(shù)字傳遞網(wǎng)[M].北京：人民郵電出版社，1998.

［3］李琦.OTN—開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)[J].地鐵與輕軌，2001(2)：47-51.