鐵路通信網可靠性探討

周勇

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司通號處，陜西 西安 710043）

一、鐵路通信網現狀

傳統的鐵路通信傳送網沿著鐵路線建設，往往以鏈型為主。但隨著網絡規模的不斷擴展，原有的鏈型網絡拓撲難以在容量、可靠性、可擴展性等方面滿足新時期鐵路通信網的需求，鐵路通信傳送網的網格化是一個必然趨勢。目前網絡的集中化、自動化維護管理成為鐵路通信網的網絡運營管理最主要的、也是最迫切的任務。另一方面，網絡結構日益復雜化，綜合的、大規模的故障的定位和潛在故障的探測成為主要難題，這也是提高網絡可靠性的主要障礙。例如"傳輸網絡的通道自動恢復、迂回和端到端業務監視、配置與質量監測等都是當前亟待解決的問題。因此，應盡快發展建立完善的網絡管理系統，采用集中化維護管理來保證網絡可靠性、改善服務質量。

二、通信網可靠性的方案

提高通信網可靠性可以基于PTN技術、MSTP技術、光纖應用以及網絡管理優化幾方面來實現。

1、PTN是一種基于分組的多業務傳送網絡，代表了傳送網的發展方向。PTN不但能實現基于IP的多業務的傳送、靈活的QoS策略、豐富的廣播/組播業務，而且能夠實現端到端的管理、端到端的運行、管理與維護（OAM）、提供基于IEEE 1588v2的高質量同步與定時，以及快速的業務保護與恢復，這些特點使得PTN能夠很好地契合新時代鐵路系統對傳送網可靠性的需求。傳送網的高可靠性和快速的保護/恢復能力，是支撐高質量的鐵路通信業務的關鍵。PTN的核心思路是通過硬件化的OAM和保護倒換的狀態機制，實現快速的網絡故障定位、準確的業務性能統計，同時提升分組網絡的保護能力。PTN通過1+1、1:1的線性路徑保護，以及未來的環形網絡保護方案，達到在大規模組網和大業務量情況下的50ms的網絡保護與恢復，從而保障鐵路通信傳送網的業務高可靠性、安全性。

2、MSTP技術

根據鐵道部運基通信【2010】35號文的要求，目前客運專線和高速鐵路的通信傳輸網絡采用基于SDH的MSTP多業務傳輸平臺，MSTP在傳統SDH的基礎上，通過支持IP/ATM等多業務處理，正逐漸成為網絡建設的主流技術，MSTP的應用成為業內新的重要討論話題。應用MSTP技術不但保護了現有SDH網絡投資，延續了已有的SDH設備運營經驗。一方面，MSTP在傳送上仍然采用的是SDH技術，這使得它能和現有的SDH網絡融合，同時在對上層業務的承載上，通過采用多種新技術，如 GFP、LCAS、VCAT等，使得數據業務可以通過SDH網絡來傳送，而且通過引入數據二層交換功能和RPR技術，可以對數據業務進行有效的處理，為IP電話、電視會議、高速互聯網、專線/VPN及語音等多媒體業務提供高安全、高可靠、有SLA保障的承載。RPR自身的特點如雙環結構、環保護、帶寬公平共享、拓撲自動發現、嚴格COS等，再加上MSTP自身的特點多業務傳送、TDM良好支持、嚴格的時延抖動控制、成熟的管理、規模的應用等，兩者優勢的組合，可以針對不同業務應用需求形成不同的網絡解決方案。

3、光纖應用

目前，鐵路沿線光纜線路常會受到外力的作用而阻斷。各種有規劃的、無規劃的、或預定的、或突發的外在施工不分白天黑夜地在進行，每時每刻都在威脅著鐵路沿線內的光纜線路的安全，光纜損傷和阻斷事故難以避免。光纖通信傳輸系統本身雖然有保護功能，但在實際中，只采用傳輸設備自身的保護管理系統，在光纜線路發生全阻斷障礙時，很難真正保證傳輸的安全和暢通。例如具有環路自愈功能的SDH傳輸系統，如果光纖傳輸環不是真實的物理光纜環，在某處的光纜線路阻斷也可能造成SDH傳輸環的通信中斷。近年來興起的光纜線路自動監測系統雖然能完成對光纜的實時自動監測，但不能預防預測外力作用造成的光纜突發阻斷障礙，也不能在光纜線路發生故障時使其中的光傳輸系統得到保護。一條光纜發生全阻斷或其中部分纖芯阻斷，對于那些沒有通過另一條物理光纜傳輸路由保護的光系統會造成較長時間的業務傳輸中斷。目前，運營線路的主干光纜大都在24芯左右，大多數光纜中的大多數纖芯在占用中，光纜阻斷時，在比較好的現場條件下，從阻斷到完全修復一般需要6～10h。這對于影響鐵路行車安全的光纖傳輸所造成的通信損失是嚴重的，尤其是對于傳輸系統多、中斷時間長的重大光纜阻斷障礙，不僅會給鐵路部門造成嚴重的經濟損失，更嚴重的是可能會導致不可彌補的嚴重的行車事故。

而今，鐵路干線傳輸系統光纜采用物理雙路由保護已經非常重要而且必要。激烈的市場競爭以及鐵路行車安全對通信的依賴，確保通信的安全暢通已經成為鐵路市場運營與生產必不可少的重要先決條件。

4、網絡管理優化

鐵路通信網綜合維護管理系統對網絡進行統一的、一體化的管理，它是收集、傳輸、處理和存儲有關網絡維護、運營和管理信息的一個綜合管理平臺。系統涵蓋了通信網各個層面，實現了對傳輸網、交換網、接入網、光纜電纜網等網絡資源的集中管理、優化配置和統一調度。通過結合地理信息系統技術和大型數據庫，系統以地理信息方式直觀地管理各種網絡資源。鐵路通信傳送網絡如采取整網統一的網絡管理系統，有利于實現業務的端到端調度，以及對資源的整合利用。網絡中普遍存在的設備"七國八制"現象可以通過綜合管理平臺來解決。同時，網絡將采取分權分域的管理模式，以解決鐵道部與各分局的管理與協調問題。

三、提高鐵路通信網可靠性方面的建議

1、堅持把安全可靠性作為鐵路通信網的重要基礎。確保通信網的安全可靠性，就鐵路調度通信網而言，顯得十分重要。數字式調度交換機的投入使用是鐵路通信發展方向，但其正處于起步階段，其使用過程中或許不可避免地出現一些問題。在鐵路新線建設中，采用數字式調度交換機通過接入網提供調度主用系統，從而提高了調度系統的可靠性，保證行車安全。

2、小站電源不可靠對通信網的可靠性影響極大，各鐵路小站電源穩定性不高，且無人值守，機房內溫度、濕度變化較大，門窗防盜功能較差，這些都直接影響到通信網系統的正常運行。因此對無人值守的通信機房，在網管終端所在地進行集中監控十分必要。

3、鐵路通信網的管理體系是一個立體、分層的管理構架，由網元管理層、網絡管理層、服務管理層和事物管理層構成，不同的管理層次基于不同的管理目標，從不同層面實現對鐵路通信網的管理工程，因此從根本上優化通信網管，建立綜合的網絡管理平臺是提高網絡管理的可靠性有效途徑。

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