鐵路區間光通信系統構成及組網運用方式

張樂軍 劉 凡 王州龍

鐵路區間光通信系統構成及組網運用方式

張樂軍 劉 凡 王州龍

摘 要：介紹了鐵路區間光通信系統的系統構成，提出針對現場不同通信資源條件下的組網運用方式，分析了各種組網方式的特點和具備條件后的改進措施建議，以最大程度減少投資、充分利用既有通信資源、確保區間光通信系統的運行安全。

關鍵詞：光通信系統;構成;組網方式

鐵路區間通信是鐵路行車通信系統的重要組成部分，承擔區間電話、應急搶險電話和自動電話等語音業務，以及應急通信靜態/動態圖像和視頻監控等數據傳送業務。目前鐵路區間通信主要采用電纜+模擬通信方式，依靠電纜實現區間語音和數據業務傳送。由于電纜線路投資大、帶寬窄、穩定性差、承載業務單一，已不適應鐵路信息化和安全監控發展的需求;而且大部分既有電纜超期使用，電氣特性劣化，嚴重影響區間通信質量。因此鐵路既有線和新線建設項目均大量采用光纖傳輸和數字通信等新技術，基本不再新建通信電纜線路，鐵路區間光通信系統的應用會越來越多。

鐵路區間光通信系統的組網關系到系統運用的穩定可靠，但是既有線通信資源情況復雜，不一定能滿足理想的組網條件，需要科學合理地制定組網方案。濟南鐵路局從2011年開始在泰肥線進行驗證性運用試驗，在實施過程中充分利用既有通信系統資源，靈活組網，最大程度地節約投資，確保區間光通信系統的運行穩定。現對區間光通信系統的構成和組網方式進行介紹。

1 系統構成

鐵路區間光通信系統由站內設備、區間設備、用戶終端及網管設備組成，采用以太無源光網絡(EPON)技術，系統構成圖如圖1所示。

站內設備，由EPON局端OLT、以太網交換、VoIP交換、E1/以太網橋等4個主要功能模塊組成，可選配直流遠供升壓模塊，為區間設備供電。站內設備實現對區間設備上傳的各種業務數據的接入，并根據不同業務類型將數據信息接入至相關系統中。同時提供調度交換機及自動網的音頻接口，支持搶險專線和外接區間防護電話。站內設備之間通過鐵路現有承載網絡連接 (最好采用雙歸屬或環形連接)，并接入應急搶險或程控交換機等中心系統，形成完整的區間通信系統。站內設備提供LAN、E1等接口，可根據既有承載網情況選擇數據網或SDH傳輸系統，SDH傳輸系統具備MSTP功能時宜優先選用FE接口方式。

圖1 系統構成圖

區間設備，主要由EPON用戶端ONU、光分路耦合器、語音模塊、內置通話裝置等4個功能模塊，以及電源和外部接口組成。區間設備設置在站間的區間通話柱內，理想的組網方式是區間設備分別通過1芯光纖與上、下行的站內設備相連接，形成主、備通道。在站內設備或光纖資源不充分的情況下，也可以靈活確定區間組網方式。

網管設備，實現對區間光通信系統的設備配置及日常維護管理功能，與站內設備之間既可采用LAN接口通過數據通信網連接，也可通過既有傳輸系統連接。

用戶終端，指用戶通話/數據設備，與區間設備連接，實現話音/數據功能。

2 組網方式

鐵路區間光通信系統在站間光纜平均衰耗不大于0.35 dB/km時，區間通話柱設置間距為1.2 km，可靠傳輸距離應不小于20 km。鐵路區間大部分在20 km以內，也有超過20 km的長大區間，區間兩側車站不一定都有站內設備，目前鐵路既有線通信光纜資源較為緊張，既有通信資源情況復雜，需要認真調查核實。

站內設備基本配置2個PON接口，最多可擴展至16個PON口，區間設備也能夠提供2個PON接口，應充分利用PON接口和現場通信資源靈活選擇組網方式。

一般來說，為保證區間光通信系統運行安全，在區間距離、設備及光纖資源滿足要求的情況下，應盡量采取具備主、備通道的區間組網方式。而對于不具備光纖資源、鐵路等級較低，以及區間只有一側車站具備站內設備的情況，暫時采用無保護組網方式。總之應根據區間距離、設備、現場光纖資源及區間通信可靠性等要求綜合考慮。下面結合現場實際，分別介紹幾種區間組網方式。

1．區間小于20 km，上下行車站均具備站內設備，且能夠提供2芯光纖，應采用雙PON口雙向保護組網方式，俗稱手拉手保護，如圖2所示。

圖2 雙PON口雙向保護組網示意圖

區間設備提供雙PON口，通過2芯光纖分別與上、下行的站內設備連接。當某一光纖故障、某PON口故障或上、下行某站內設備故障時，系統自動切換到另一方向進行通信，不會中斷通信，實現了站內設備和區間設備之間的光纖連接保護。如果2芯光纖在不同物理徑路上，安全性更好。

2．區間小于20 km，只有一側車站有站內設備，且能夠提供2芯光纖，應采用單側雙PON口保護組網，如圖3所示。

站內設備和區間設備均提供雙PON口接入2芯光纖，當某一光纖故障或某PON口故障時，系統均會自動切換到另一PON口進行通信，但站內設備發生故障時會中斷通信。該組網方式在區間只有一側車站具備站內設備時才采用。2芯光纖分別在不同物理徑路上，安全性更好。

圖3 單側雙PON口保護組網示意圖

3．長大區間20～40 km，兩端車站均具備站內設備，光纖資源豐富，采用多PON口雙向保護組網方式，如圖4所示。

圖4 多PON口雙向保護組網示意圖

由于區間超過20 km，區間設備可分為幾組通過不同的光纖同時接入上、下行車站。站內設備提供雙PON口或更多PON口接入不同的光纖，區間設備提供雙PON口通過區間光纖同時接入上、下行車站。當某一光纖故障、某區間設備PON口故障或上、下行的某站內設備故障時，系統自動切換到另一方向進行通信。此組網方式可用于長大區間的設備部署，提供光纖連接保護，是長大區間理想組網方式。如果能夠提供不同物理徑路的光纖，安全性會更好。

4．長大區間20～40 km，兩端車站均安裝有站內設備，只能夠提供2芯光纖的，可以采用多PON口單向保護組網方式，如圖5所示。

采取分段組網方式，將區間設備分兩端采用雙PON口分別接入上、下行車站。站內設備和區間設備均提供雙PON口接入區間光纖，用于站內設備和區間設備之間的光纖連接保護，但站內設備發生故障時會出現一段區間中斷通信，因此當光纖資源改善后應改用多PON口雙向保護組網方式。

圖5 多PON單向保護組網示意圖

5．鐵路等級較低、光纖資源緊張、小于20 km的區間，可以選用無保護功能的單PON口單向覆蓋組網方式，如圖6所示。

圖6 單PON口單向覆蓋組網示意圖

采用此組網接入方式，站內設備和區間設備均提供單PON口接入區間單光纖。該組網方式在站內設備PON接口故障時會中斷全部區間的通信;在區間設備PON接口故障時會造成該區間設備通信中斷;在光纖發生故障時會造成區間中某一段通信中斷。對于鐵路干線，在具備光纖資源后應改用單側雙PON保護組網方式，同時具備光纖和兩側站內設備時改用雙PON口手拉手保護組網方式。

6．鐵路等級較低，光纖資源緊張且兩側車站都有站內設備的長大區間 (20～40 km)，可以采用單PON口雙向覆蓋組網方式，如圖7所示。

圖7 單PON口雙向覆蓋組網示意圖

區間較長超過20 km，且光纖資源緊張、兩側車站都有站內設備時，可以采用區間設備分兩端接入上、下行車站的組網接入方式。采用此接入方式，站內設備和區間設備均提供單PON口接入區間光纖。該組網方式在PON接口或光纖發生故障時均會造成部分區間通信中斷，對于鐵路干線在具備光纖資源后應改用多PON口雙向保護組網方式。

圖8 多PON口單向覆蓋組網示意圖

7．只有一側車站有站內設備的長大區間 (20～40 km)，可以采用分段組網方式，即多PON口單向覆蓋組網方式，如圖8所示。

由于區間超過20 km，且只有一側車站有站內設備，區間設備可分為幾組通過不同的光纖接入一側車站，站內設備提供雙PON口或更多PON口接入不同的區間光纖，區間設備提供單PON口接入區間光纖。采用該組網方式在站內設備PON接口發生故障時會造成區域內區間通信中斷，區間設備PON接口或光纖故障時會造成單臺區間設備或某一段區間設備不能使用。

3 總結

通過以上分析介紹可以看到，雖然現場傳輸、區間設備、光纖資源等情況較為復雜，但是站內設備可以通過充分利用既有的承載網，實現站內設備之間的雙歸屬或環形組網;站內設備和區間設備應根據EPON系統的組網原則，采用靈活的組網運用方式。這樣既可以充分利用既有通信資源，不需對既有通信系統進行調整，節約投資，又能確保區間光通信系統的正常實施。隨著現場通信系統狀況的不斷升級改善，應及時調整完善區間光通信系統的組網運用方式，滿足區間通信安全穩定的要求。

［1］YD/T1475-2006.接入網技術要求—基于以太網方式的無源無網絡(EPON)［S］.2006.

［2］TB/T1693-1995.鐵路電話交換網自動電話交換機的信號接口［S］.1995.

［3］TB/T3160-2007.鐵路調度通信系統技術條件和試驗方法［S］.2007.

［4］TB/T3204-2008.鐵路應急通信接入技術條件［S］.2008.

［5］TB/T3232-2010.鐵路應急中心通信設備技術條件［S］.2010.

Abstract:We describe the composition of the optical communication systems between railway stations，propose the networking mode under the conditions of different spot communication resources，and give an analysis of a variety of networking features and recommendations for improvement when the requirement is met in order to minimize the investment，to take full advantage of existing communication resources，and to ensure the operation safety of the optical communication systems．

Key words:Optical communication system;Composition;Networking mode

張樂軍：濟南鐵路局電務處 工程師 250000 濟南

劉 凡：北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司 工程師 100095 北京

王州龍：中國鐵道科學研究院通信信號研究所 助理研究員100081 北京

2013-06-04

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