淺談鐵路通信傳輸系統方案

汪小武

（朔黃鐵路發展有限責任公司，山西 原平034100）

1 研究前提

鐵路的通信系統任務是成立一個視聽的鏈路網，保證提供傳輸服務，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。通訊系統可以對管理、運營及維修人員和其他的系統設備采用傳輸比如數據、語音、圖像等等的電信號，在適當的距離進行通信，所屬通信服務范圍包括運營的控制中心、車輛段、站內、車站及沿線。通信系統不是一個單一的子系統，它是多個獨立的子系統組合。子系統在設計上能夠協調的工作，不使用的環境下可以正確相互的作用；可以對各個子系統內故障進行的檢測和報警，可以確保整個通信的系統可靠性。通信的系統主要包括電話、無限、線廣播、閉路電視、有傳輸、時鐘、不間斷電源等等子系統。其中傳輸系統在通信系統所有系統中占據最主要地位，是鐵路通信系統的核心，它的技術發展也比較迅速，本文就其方案進行簡單地探討。

2 方案討論

通信系統的各個子系統當中，傳輸系統是最為重要的一個小系統，它的作用是指揮列車行進，運營的管理，公務的聯絡和傳送各種信息的獨立從而完整的內部通信網絡，同時也構成鐵路運輸各部門之間的聯系，完成了運輸的統一指揮，行車調度的自動化、列車運行的自動化，提高了運輸的效率，是必備的工具手段。

從實現鐵路運輸綜合自動化角度去看，傳輸系統應該按照智能化、綜合化和數字化為基礎，具有功能齊全、可靠性高、擴展方便、檢測監控和維護管理和組網靈活的特點。這不單為通信專業的其他系統提供了圖像、音頻、語音、數據傳輸的通道，而且為了信號給防災報警系統（FAS）、電力監控自動化系統（SCADA）、機電設備監控系統（EMCS）、自動列車監控系統（ATS）和自動售檢票系統（AFC）等等提供了靈活、可靠的通信信道，是鐵路運輸系統運行必備的信息傳輸媒體。根據目前通信技術發展的情況，相對適合鐵路運輸的通信傳輸技術有SDH（光同步數字傳輸網）、OTN（開放式傳輸網絡）及ATM（異步傳輸模式）三種制式，已經在鐵路建設中有應用的實例。本文根據三種制式進行一些簡單探討。

2.1 OTN傳輸網方案

OTN是西門子的成員公司——比利時的ATEA公司生產開發的面向專用網絡應用開放式的傳輸設備，針對很多在延伸網中混合的環境，如汽車高速公路、鐵路、輕軌、地鐵系統、礦井和機場以及輸水管線、天然氣或石油等傳輸的環境，石化和化學行業以及電力傳輸網絡傳輸的環境，OTN一直是一個比較理想解決方案。現在產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（但結構是非標準的），具有多樣的的接口，如局域網（如快速以太網）、廣播（15HZ高品質語音卡） 、音頻（如模擬和數字的2線和4線音頻連接，E1、T1）、視頻（視頻分配和視頻監視，CCTV）、數據傳輸（如RS232，RS422，RS485）等，它可以把視頻、數據、音頻、寬帶數據和話音等集中綜合傳輸，目前在國內鐵路運輸中應用較多。

2.2 SDH綜合業務傳輸網方案

SDH傳輸技術是20世紀九十年代初逐步商用的同步數字傳輸體制標準，它源自于TDM原理，有及其成熟的ITU-T標準和產品，其通用性、可靠性、可用性都很強，其是近代電信傳輸網的基礎，目前廣泛應用于石油和鐵路、公用電信網、高速公路、電力等專用網絡。使用SDH組建的網是一組高度統一的、智能化、標準化的的網絡，它使用全球統一的接口從而實現多個廠家設備的兼容，在全段全網絡范圍內實現協調一致管理和操作，進而實現靈活的組網與業務調度，可以實現網絡自愈功能，從而提高網絡資源的利用率，故在我國各行業獲得了廣泛使用。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的系統已經開始投入到商用，而更高速率傳輸系統的試驗也已經獲成功。這些高速系統的成功，為各種各樣的新行業、業務尤其是寬帶業務及多媒體的業務，供應了實現的可能性。

SDH傳輸網方案有以下的優點：

（1）符合現行國際規范，可以提供統一的光數據接口，實現滿足不同傳輸設備之間互通連接。信息結構等級STM-1、STM-4、STM-16之間間具有平滑升級的能力。

（2）網絡結構非常簡單，傳輸與接入的一體化讓設備變得簡單，配置更加靈活，電路調度極為方便。

（3）包含豐富的開銷，可以提供強大網絡的管理功能。

（4）修改了PDH（準同步系統）網絡可靠性較低、設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網絡實現兼容，從而降低聯網成本。

（5）大面積采用軟件實現網絡配置和管理。

（6）各類產品選擇面廣，其設備技術國產化有巨大優勢、備品備件供應有保證。

SDH網絡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、數據等隨時隨地變化業務數據傳輸。目前，可以提供符合SDH標準的較為成熟產品的廠家比較多，國內、國際都有著名的廠商進行開發生產。SDH產品在國內外已得到廣泛應用，技術發展得已經十分成熟，設備可擴展性比較強，設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質的產品，降低工程的投資。

2.3 ATM傳輸網方案

ATM（異步傳輸模式）是ITU-T提出滿足寬帶綜合業務數字網核心的技術，它是在分析、總結傳統電話網電路交換和數據網分組交換基礎上發展起來的，是兼具面對連結和數據包交換特點的一種較成熟的技術。ATM異步傳遞方式作為寬帶綜合業務數字網（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）動態分配帶寬，網絡資源利用率較高；

（4）支持網絡多業務、多媒體的應用，提供端到端接入的解決方案，支持網絡寬帶高速的交換；

（5）網絡窄帶和寬帶業務源自于同一網絡平臺，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）整個系統具有較強網絡管理的能力，可靠性很高。

截止目前，國內ATM設備的開發和生產還處于起步階段，技術復雜，網絡升級擴容能力有限（目前使用速率最高為622Mbit/s），話音、數據業務綜合應用的經驗較少，高端ATM產品的價格也較高。

3 結語

OTN、SDH、ATM三種傳輸制式均比較適合構建鐵路運輸的通信傳輸網，基本上都能夠滿足目前鐵路運輸通信傳輸業務的要求，在一定時期內都將是鐵路運輸通信傳輸系統的首選技術方案。但隨著通信技術的發展、數據業務需求的增長，由彈性分組環（RPR）、IP方式構成鐵路運輸的傳輸網絡方案也將會在鐵路通信傳輸網中得到應用。通信技術發展迅速，可應用的技術及方案很多，可選擇的產品也很豐富，各鐵路公司應根據投資預算資金、已有線路采用的技術方案情況、技術發展的全瞻性等因素，選擇適合自身需要的方案及產品。

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

［2］韋樂平.光同步數字傳遞網[M].北京：人民郵電出版社，1998.

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