基于EPON技術的鐵路區間通話系統研究

摘要：以鐵路區間通信的需求和EPON技術的分析為基礎，引入了下一代鐵路區間通信系統的構架設想。通過分析基于EPON的鐵路區間通話系統的組成和鐵路區間呼叫流程的設計實現，論證了基于EPON技術構建鐵路區間通話系統的可能性。

關鍵詞：EPON 鐵路區間通話

一、鐵路區間通信系統的現狀

隨著我國經濟的迅速發展，鐵路運力逐年提高，老化的鐵路沿線通信設備與鐵路專網信息化的高標準形成了鮮明反差。既有鐵路沿線的區間通信仍采用銅線作為傳輸介質，存在著數據傳輸帶寬窄、電磁干擾防護能力差和維護成本高等缺點，且由于線路建設較早老化嚴重，及電氣化鐵路的干擾影響，數據傳輸質量極不穩定，根本無法滿足通訊需求，急需一項新的通訊技術來改變目前鐵路區間通信的現狀。

隨著鐵路基于光傳輸介質的EPON技術，具有低成本、高帶寬、距離長、維護簡便及抗電氣化鐵路干擾能力強等優點。在這種形勢下，結合鐵路的沿線實際情況，利用EPON技術通過改造即有光纜作為傳輸信息的載體，進行區間語音、視頻、應急通訊等多方面的數據傳輸，來滿足鐵路運輸應用的需求。

二、EPON技術簡介

EPON（以太無源光網絡）是一種新型的光纖接入網技術，它采用點到多點結構、無源光纖傳輸，在以太網之上提供多種業務。它在物理層采用了PON技術，在鏈路層使用以太網協議，利用PON的拓撲結構實現了以太網的接入。

EPON是基于波分復用技術的一項技術（下行1490nm，上行1310nm），僅需一根主干光纖和一個OLT，傳輸距離可達20公里

在數據鏈路層，多點MAC控制協議(MPCP)的功能是在一個點到多點的EPON系統中實現點到點的仿真，支持點到多點網絡中多個MAC客戶層實體，并支持對額外MAC的控制功能。MPCP主要處理ONU的發現和注冊，多個ONU之間上行傳輸資源的分配、動態帶寬分配，統計復用的ONU本地擁塞狀態的匯報等。

利用其下行廣播的傳輸方式，EPON定義了廣播LLID(LLID=0xFF)作為單拷貝廣播(SCB)信道，用于高效傳輸下行視頻廣播/組播業務。EPON還提供了一種可選的OAM功能，提供一種諸如遠端故障指示和遠端環回控制等管理鏈路的運行機制，用于管理、測試和診斷已激活OAM功能的鏈路。此外，IEEE 802.3-2005還定義了特定的機構擴展機制，以實現對OAM功能的擴展，并用于其他鏈路層或高層應用1的遠程管理和控制。

三、系統構架

基于EPON的區間通話系統圖

基于EPON的鐵路區間通信系統由站內設備、區間設備、用戶終端以及監控維護終端組成。

站內設備由EPON、以太網交換、VoIP交換、協議轉換等4個主要功能模塊組成，通常設置于鐵路車站。

區間設備由EPON、網絡交換、語音處理等3個主要功能模塊組成，設置于兩站之間的區間光通信柱內。區間設備通過2根光纖分別與兩站的站內設備相連接，形成一主一備的兩條通路。

用戶終端接區間設備實現各種功能。

維護終端由計算機及相關功能軟件組成，通常設置于相關電務段或車間。站內設備與維護終端之間通過鐵路數據通信網相連接，或者由多個站內設備通過E1接口串接成環后，再接到維護終端。

站內設備的環路接口通過車站ONU將自動電話網業務接入區間光通信系統。站內設備通過環路接口連接數字調度分系統實現區間與上下行車站值班臺之間的呼叫，實現區間與電調臺之間的呼叫。站內設備通過環路接口或2線音頻接口接入既有搶險專線（由數調提供或接入網ONU提供），以實現區間與人工臺之間的呼叫。站內設備通過Z接口連接區間防護專用話機，以實現區間與上下行兩站區間防護人員之間的呼叫。

區間設備的自動電話接口由用戶終端來連接，專供自動電話業務使用。其區間電話接口由用戶終端連接，通過撥打不同號碼分別實現區間自振鈴呼叫、上下行站呼叫、行調臺呼叫、電調臺呼叫、搶險應急呼叫、工務施工防護呼叫等業務。

四、系統工作流程

4.1 與自動電話網呼叫

用戶終端連接區間設備的自動電話接口，摘機聽撥號音，按自動電話網的撥號規則撥號，視區間設備與上下行站之間的連接關系，呼叫到上或下行站的站內設備，由其通過自動電話的環路接口連接至自動電話網，實現區間對自動電話網用戶的呼叫。當自動電話網用戶呼叫區間時，站內設備的自動電話環路接口接受振鈴信號后，所有連接該站內設備的區間設備的自動電話接口振鈴（持續振鈴5秒鐘），接在區間設備的自動電話接口的用戶終端響鈴，用戶終端摘機后通話，如有多個用戶終端摘機，則都能與自動電話網用戶通話。

4.2 區間自振鈴呼叫

用戶終端接入到區間設備的區間電話接口，摘機后撥1，視區間設備與上下行站之間的連接關系，呼叫到上或下行站的站內設備，向所有連接該站內設備的區間設備的區間電話接口振鈴（持續振鈴5秒鐘），視其上下行區間，再由此站內設備將呼叫通知到另一個站的站內設備，由這個站的站內設備向其連接的所有區間設備的區間電話接口振鈴（持續振鈴5秒鐘），接在區間設備（兩段內的所有區間設備）的區間電話接口的用戶終端響鈴，用戶終端摘機后通話，如有多個用戶終端摘機，則都能與起呼的區間用戶通話。

4.3 與上下行站值班臺呼叫

用戶終端連接區間設備的區間電話接口，摘機后撥2（上行站）或3（下行站），視區間設備與上下行站之間的連接關系，呼叫到上或下行站的站內設備，再視其呼叫的是上行站還是下行站，決定是否由站內設備轉接至另一個站內設備，再由此站內設備通過上或下行區間的環路接口，轉接至數調系統的車站值班臺，實現區間對車站值班臺的呼叫。當車站值班臺呼叫區間時，站內設備的上或下行區間的環路接口接受振鈴后，向所有連接該站內設備的區間設備的區間電話接口振鈴（持續振鈴5秒鐘），視其上下行區間，再由此站內設備將呼叫通知到另一個站的站內設備，由這個站的站內設備向其連接的所有區間設備的區間電話接口振鈴（持續振鈴5秒鐘），接在區間設備（兩段內的所有區間設備）的區間電話接口的用戶終端響鈴，用戶終端摘機后通話，如有多個用戶終端摘機，則都能與上或下行值班臺通話。

4.4與行調臺、電調臺呼叫

用戶終端接入到區間設備的區間電話接口，摘機后撥4（行調臺）或5（電調臺），之后的工作過程與區間呼叫自動電話網用戶過程相類似。區間光通信系統內不考慮行調臺或電調臺對區間用戶的呼叫。

4.5與人工臺應急搶險呼叫

用戶終端連接區間設備的區間電話接口，摘機后撥6，視區間設備與上下行站之間的連接關系，呼叫到上或下行站的站內設備，由其通過搶險專用的環路接口連接至搶險專線，實現區間對人工臺的呼叫。區間光通信系統內不考慮人工臺對區間用戶的呼叫。

4.6與區間防護電話呼叫

用戶終端連接區間設備的區間電話接口，摘機后撥7，視區間設備與上下行站之間的連接關系，呼叫到上或下行站的站內設備，再由此站內設備通過Z接口，轉接至此站區間防護電話，然后再由此站內設備將呼叫通知到另一個站的站內設備，由這個站的站內設備通過Z接口，轉接至此站區間防護電話，兩個車站的區間防護電話可同時振鈴接聽，都能與區間用戶通話。當車站區間防護電話呼叫區間時，站內設備的區間防護Z接口接受振鈴后，向所有連接該站內設備的區間設備的區間電話接口振鈴（持續振鈴5秒鐘），視其上下行區間，再由此站內設備將呼叫通知到另一個站的站內設備，由這個站的站內設備向其連接的所有區間設備的區間電話接口振鈴（持續振鈴5秒鐘），接在區間設備（兩段內的所有區間設備）的區間電話接口的用戶終端響鈴，用戶終端摘機后通話，如有多個用戶終端摘機，則都能與上或下行區間防護電話通話。

參考文獻：

1.沈堯星 鐵路數字調度通信 中國鐵道出版社 2004年

2.YD/T 1475-2006 接入網技術要求──基于以太網方式的無源光網絡（EPON）