鐵路通信傳送網(wǎng)現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展

楊健 胡博宇 韓波

摘 要：鐵路通信網(wǎng)是保證鐵路運(yùn)輸正常、安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和基本通信手段，是支撐鐵路信息化的重要載體。鐵路傳送網(wǎng)是通信網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，為鐵路各專(zhuān)業(yè)提供承載通道和網(wǎng)絡(luò)接入。鐵路傳送網(wǎng)經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和完善，已經(jīng)形成了覆蓋鐵路的統(tǒng)一、完整的專(zhuān)用傳送網(wǎng)，同時(shí)采用了通信領(lǐng)域最先進(jìn)、成熟的傳送技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鐵路傳送網(wǎng);傳送技術(shù);通信

引 言

地鐵通信系統(tǒng)將運(yùn)營(yíng)商的地面通信服務(wù)引入到地鐵范圍內(nèi)，使乘客即使在地下空間也可以享受到無(wú)差異的服務(wù)。傳輸系統(tǒng)作為其基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，不但為基站、各系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)提供傳輸通道，還為后續(xù)新增的業(yè)務(wù)預(yù)留了資源。近年來(lái)，5G、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)和新業(yè)務(wù)方興未艾，各運(yùn)營(yíng)商通信業(yè)務(wù)量也出現(xiàn)了爆發(fā)式的增長(zhǎng)，對(duì)傳輸系統(tǒng)的可用性提出了更高要求，一些運(yùn)營(yíng)較早的線路也將面對(duì)升級(jí)改造的問(wèn)題。

一、鐵路通信傳送網(wǎng)現(xiàn)狀

鐵路傳送網(wǎng)以光傳送技術(shù)為主體，全路光傳送網(wǎng)分為骨干層、匯聚層和接入層3層結(jié)構(gòu)，全面覆蓋業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)、樞紐節(jié)點(diǎn)、鐵路交匯點(diǎn)、車(chē)站等各類(lèi)節(jié)點(diǎn)。

采用成熟、先進(jìn)的光傳送技術(shù)，選擇光傳送網(wǎng)（OTN）+基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)（MSTP）或MSTP技術(shù)，OTN采用40波100G/10G混傳平臺(tái)，MSTP采用10 Gbit/s、2.5 Gbit/s、 622 Mbit/s設(shè)備組網(wǎng)，個(gè)別區(qū)段還使用155 Mbit/s設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一般為環(huán)型網(wǎng)，條件允許時(shí)采用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，條件不具備時(shí)采用線型結(jié)構(gòu);按層級(jí)和業(yè)務(wù)需求的不同，系統(tǒng)容量從155 M到4 000 Gbit/s不等;充分利用系統(tǒng)冗余保護(hù)、傳送技術(shù)自身的保護(hù)機(jī)制、設(shè)備的冗余保護(hù)，為各類(lèi)鐵路業(yè)務(wù)提供高可靠性的承載網(wǎng);建立集中網(wǎng)管系統(tǒng)，提供靈活便捷的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理能力。骨干層、匯聚層傳輸網(wǎng)總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完善，網(wǎng)絡(luò)冗余保護(hù)能力不足，智能化水平不高，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理信息化手段不足。接入層技術(shù)應(yīng)用不適合寬帶數(shù)據(jù)綜合接入需要;系統(tǒng)容量不足，帶寬小，不能滿足多種應(yīng)用的需求;無(wú)法傳送高精度的時(shí)間同步信號(hào)。

二、鐵路通信傳送網(wǎng)現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展

（一）光纖接入網(wǎng)安裝。鐵路通信光纖接入網(wǎng)安裝要經(jīng)過(guò)四個(gè)步驟，首先是配線裝備，在進(jìn)行機(jī)架裝備前需要根據(jù)原來(lái)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖和線路為機(jī)架側(cè)門(mén)預(yù)留一定空間，在配線設(shè)計(jì)時(shí)用卡接鉗卡線，在做隔離配線裝備時(shí)在外線各端口采用設(shè)置單元格的方式完成配線裝備隔離。其次，配線完成后要給設(shè)備充電，設(shè)備充電前，工作人員要檢查配線是否能正常操作、性能是否良好，設(shè)備安裝的位置是否和設(shè)計(jì)位置相同，確認(rèn)系統(tǒng)電源需與預(yù)期設(shè)計(jì)相同，在檢查無(wú)誤后才能給設(shè)備充電。第三，充電半小時(shí)后開(kāi)始調(diào)試設(shè)備，調(diào)試主要針對(duì)單機(jī)的數(shù)據(jù)接收口、數(shù)據(jù)端口和音頻接入口三個(gè)部分，調(diào)試的結(jié)果將會(huì)直接影響鐵路列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中信息傳輸是否及時(shí)、準(zhǔn)確，所以調(diào)試人員務(wù)必要準(zhǔn)確記錄測(cè)試結(jié)果。最后一步就是綜合測(cè)試，單機(jī)測(cè)試完成后進(jìn)入光纖接入網(wǎng)安裝的，首先要對(duì)光纖通道測(cè)試，檢測(cè)是否能達(dá)到預(yù)先的設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，然后在系統(tǒng)完成設(shè)置后對(duì)系統(tǒng)信息能否順利傳輸、接受是否完整、準(zhǔn)確、及時(shí)，性能是否達(dá)標(biāo)等一系列指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)還要對(duì)傳輸終端的接收設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。另外對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理中心的性能也要測(cè)試，管理中心性能是否達(dá)標(biāo)直接影響整個(gè)光纖接入網(wǎng)信息傳輸和整合的效率。由于相關(guān)設(shè)備的站址是系統(tǒng)配合的關(guān)鍵，所以端點(diǎn)檢測(cè)是整個(gè)測(cè)試的重點(diǎn)。

（二）2OTN技術(shù)在鐵路通信網(wǎng)中的具體應(yīng)用。骨干層、匯聚層以及接入層是鐵路通信網(wǎng)的主要技術(shù)層，骨干層就是將鐵路總局與各個(gè)鐵路局的信息以及各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳送，保證整個(gè)通信網(wǎng)的準(zhǔn)確正常運(yùn)行;匯聚層則是將每段鐵路的信息進(jìn)行相互傳送，同時(shí)對(duì)工作完善的信息進(jìn)行整理匯總;接入層是指每個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳送端口，隨時(shí)進(jìn)行端口準(zhǔn)確組合，能保證各項(xiàng)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行整理收集，保證鐵路內(nèi)部信息傳送的準(zhǔn)確性。這三個(gè)技術(shù)層相互結(jié)合、相互工作組成完整的通信網(wǎng)，能妥善將客戶(hù)和鐵路局以及各項(xiàng)業(yè)務(wù)間的信息進(jìn)行準(zhǔn)確快速傳遞。

隨著社會(huì)發(fā)展，各類(lèi)圖文、音頻、視頻文件的大量應(yīng)用，中國(guó)鐵路行業(yè)信息化技術(shù)的需求日益增加，因此鐵路通信網(wǎng)技術(shù)也要符合發(fā)展的要求?，F(xiàn)如今我國(guó)的主要鐵路都是由全國(guó)的幾大骨干網(wǎng)進(jìn)行鐵路信息傳送工作，通過(guò)OTN傳輸技術(shù)升級(jí)改造之后有效緩解了信息傳輸瓶頸。這篇文章主要利用近年來(lái)我國(guó)鐵路管理建設(shè)單位在對(duì)鐵路進(jìn)行擴(kuò)建、新建以及通信設(shè)備更換時(shí)應(yīng)用的基礎(chǔ)供電系統(tǒng)、光纖電纜以及機(jī)房等設(shè)備，同時(shí)使用比較先進(jìn)并有完整結(jié)構(gòu)的OTN技術(shù)，打造一個(gè)全新的技術(shù)先進(jìn)的、信息傳送快速的鐵路通信網(wǎng)，徹底改變之前較為落后的鐵路通信網(wǎng)，盡可能擴(kuò)大其鐵路通信網(wǎng)的傳輸容量，進(jìn)一步保證鐵路通信網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)固，為鐵路行業(yè)各級(jí)決策者提供更多、更有價(jià)值的各類(lèi)數(shù)據(jù)。

（三）PTN在鐵路通信網(wǎng)中的應(yīng)用

（1）線傳輸網(wǎng)絡(luò)。在新時(shí)期背景下，要想促進(jìn)鐵路事業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)中不斷地發(fā)展，就要將PTN有效地應(yīng)用到鐵路通信網(wǎng)過(guò)程中去。其中干線傳輸網(wǎng)作為鐵路通信網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中重要的內(nèi)容之一，它主要的功能是完成從片區(qū)/管理處/路段各通信分中心到省通信中心的傳輸，所以一般是各省都會(huì)根據(jù)路網(wǎng)的分布情況對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。其傳輸技術(shù)主要為SDH等。由于PTN繼承了MSTP的保護(hù)性能，所以它能有效地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接通道保護(hù)切換等項(xiàng)目，它可以在50ms內(nèi)完成，然后實(shí)現(xiàn)傳輸級(jí)別的業(yè)務(wù)保護(hù)，它的這項(xiàng)特點(diǎn)不僅能繼承了SDH技術(shù)維護(hù)機(jī)制，還能保護(hù)切換，從而不斷地提高鐵路通信網(wǎng)的通道監(jiān)控能力。所以，相關(guān)的技術(shù)人員要對(duì)干線傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不斷地分析，進(jìn)而不斷地提高PTN技術(shù)在鐵路通信網(wǎng)中應(yīng)用的效率。

（2）對(duì)鐵路通信業(yè)務(wù)類(lèi)別進(jìn)行分析。由于在鐵路實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，新增了一些新的通信網(wǎng)業(yè)務(wù)，所以鐵路通信網(wǎng)系統(tǒng)要想適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，加強(qiáng)PTN在鐵路通信網(wǎng)中應(yīng)用，就要對(duì)鐵路通信業(yè)務(wù)的類(lèi)別進(jìn)行分析。同時(shí)，由于鐵路電信業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)二大類(lèi)，其中鐵路電信業(yè)務(wù)主要有自動(dòng)電話、移動(dòng)通信、通信電話以及視頻監(jiān)控等，所涉及到的業(yè)務(wù)復(fù)雜，所以相關(guān)的技術(shù)人員要先對(duì)其進(jìn)行分析，從而加強(qiáng)PTN在鐵路通信網(wǎng)中應(yīng)用。此外，承載業(yè)務(wù)主要包括辦公自動(dòng)化、客服系統(tǒng)以及牽引變電等，對(duì)承載類(lèi)業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，各種信息系統(tǒng)組網(wǎng)都已經(jīng)進(jìn)行了IP化，所以在這些承載類(lèi)業(yè)務(wù)中，對(duì)安全性要求低的業(yè)務(wù)，都可以由鐵路公共IP網(wǎng)承載，這樣不僅節(jié)省了一定的運(yùn)行空間，還加強(qiáng)了對(duì)相關(guān)信息的保護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)

OTN、MSTP等光傳送技術(shù)在鐵路通信網(wǎng)已經(jīng)得到了成熟、大規(guī)模的應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)計(jì)算、云端業(yè)務(wù)等新的智能鐵路需求的廣泛應(yīng)用，大帶寬接口、大容量需求將是常態(tài)。傳送網(wǎng)面臨巨大的數(shù)據(jù)流、密集接入、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化和不可預(yù)知性的沖擊，目前光傳送網(wǎng)絡(luò)固定速率的接口、固定帶寬、光層的固定頻譜間隔、逐層分離式管控、靜態(tài)連接等特性在這種狀況下顯得效率低下。因此鐵路下一代傳送網(wǎng)應(yīng)向著業(yè)務(wù)自動(dòng)部署、瞬時(shí)帶寬調(diào)整、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、彈性管道、按需分配帶寬、扁平化、管控分離、高安全可靠性的方向發(fā)展。其價(jià)值體現(xiàn)在運(yùn)維“易”，運(yùn)營(yíng)“細(xì)”，帶寬資源“零浪費(fèi)”，帶寬價(jià)值“零殘留”，流量、距離自適應(yīng)等方面。

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