鐵路數(shù)字通信中2M接口電路幀結(jié)構(gòu)及常見故障解析

張祖宏

摘 要：鐵路通信業(yè)務(wù)種類多樣化，為實現(xiàn)列車運行的安全指揮，為實現(xiàn)各車站、車輛段、工務(wù)段、電務(wù)段等部門與指揮調(diào)度中心的業(yè)務(wù)連接，需要提供與需求相適應(yīng)的傳輸通道，其中2M業(yè)務(wù)通道應(yīng)用最廣泛，重要性也最高，如：TDCS、PMIS、TMIS、公安網(wǎng)、視屏監(jiān)控、視頻會議、環(huán)監(jiān)、數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)、旅服等業(yè)務(wù)。本文將針對鐵路數(shù)字通信的特點進(jìn)行詳細(xì)的分析，其目的是探究出2M接口電路幀結(jié)構(gòu)以及2M接口電路常見故障。

關(guān)鍵詞：鐵路；數(shù)字通信；2M接口

中圖分類號：TN914.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）18-0017-02

2M接口電路是鐵路數(shù)字通信中常見的一種模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，作為一種脈沖編碼調(diào)制，能夠有效的將數(shù)字通信中的數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。同時2M作為一種高效的通信技術(shù)，也可以將以太網(wǎng)信號或V.35信號通過協(xié)轉(zhuǎn)在以E1形式在同步/準(zhǔn)同步數(shù)字網(wǎng)長距離透明傳送，在專網(wǎng)通信具備強(qiáng)大的優(yōu)勢。

1 鐵路數(shù)字通信的特點

1.1 數(shù)字通信通信接口豐富、數(shù)據(jù)擴(kuò)展性能好

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)字模擬系統(tǒng)接口非常豐富，并且主系統(tǒng)與分系統(tǒng)能夠有效的結(jié)合不同客戶的實際需求組成區(qū)別化的業(yè)務(wù)的鏈條。業(yè)務(wù)鏈條的類型主要有總線型、星型、樹型等多重網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)可以有效的保障多種業(yè)務(wù)鏈條的共同組合，形成區(qū)別化的數(shù)字調(diào)度形式。在支持模擬數(shù)字調(diào)度混合接入的過程中，往往會出現(xiàn)一條調(diào)度電路。其中數(shù)字分析和模擬調(diào)度分機(jī)，可以利用混合接入的手段，保障電信通信的流暢性。在實際開展數(shù)字通信系統(tǒng)運行的過程中，主要的數(shù)字接口和模擬接口有2M、2B+D、V.35、64K、二/四線音頻、半自動閉塞接口、環(huán)路等多種接口。不用接口能夠滿足不同需求的網(wǎng)路通信需求，這樣更加安全、順暢、便捷的在鐵路運行的過程中進(jìn)行通信。

1.2 數(shù)字通信處理、測試、警告功能強(qiáng)大

數(shù)字通信主控系統(tǒng)中包含主處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、時序等多種關(guān)鍵內(nèi)。主處理器能夠?qū)㈥P(guān)鍵的信號、會議、音頻、DTMF、MFC等多種資源進(jìn)行及時的處理。數(shù)字通信系統(tǒng)的主控功能具有強(qiáng)大的高效性與簡潔性，能夠?qū)⒍喾N資源信號進(jìn)行處理，并將資料處理的內(nèi)容集中打MPU單板中。MPU單板是當(dāng)如果進(jìn)行熱備份配置時，兩塊MPU一主一備同時運行。通過數(shù)字通信技術(shù)的配備，能夠有效的使系統(tǒng)MPU單板出現(xiàn)故障時，及時的進(jìn)行自動倒換。在數(shù)字通信設(shè)備進(jìn)行的自巡回檢測的過程中，必須積極的針對數(shù)字通信系統(tǒng)中的備用通道進(jìn)行定期的檢測。鐵路數(shù)字通信配置能夠最大程度上集中的鐵路通信中的硬件資源和數(shù)據(jù)資源，集中型管理的手段，滿足了我國當(dāng)期管理工作發(fā)展與進(jìn)步的需求，避免站間通信與占站內(nèi)通信的依賴關(guān)系。

1.3 數(shù)字通信應(yīng)用范圍廣泛、信號傳輸效率高

數(shù)字通信技術(shù)不僅滿足了鐵路日常的調(diào)度工作，而能夠在保障安全的范圍內(nèi)，實現(xiàn)覆蓋我國鐵路的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)只能依靠電話解決的問題，如今只需要簡單的操作、開展視頻會議，這樣便可以更好的幫助了廣大鐵路工作者的實際開展工作[1]。數(shù)字通信主系統(tǒng)能夠與多個頻道集中式的進(jìn)行語音、圖像傳輸。在數(shù)字電信系統(tǒng)中，存在專用的站間閉塞信號轉(zhuǎn)換板。能夠直接的將模擬站的閉塞信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且在數(shù)字通道上將信號進(jìn)行輸送。閉塞信號轉(zhuǎn)換板可以切實的保障數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)目煽啃裕ㄟ^HDLC通道，能夠自將信號分別傳輸并且進(jìn)行比較，這樣便可以在占據(jù)有利的模擬通道的基礎(chǔ)上，將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，切實的提升了信號的傳輸效率。

2 2M接口電路幀結(jié)構(gòu)

2M接口電路幀在實際開展傳輸編碼時，傳輸碼類型是HDB3碼。一條2M是2.048M的鏈路，用PCM編碼。一個2M的幀長為256個bit，分為32個時隙，一個時隙為8個bit，每個時隙在2M幀中占8bit，8*8k=64k，即一條2M中含有32個64K。由32個時隙組成了一個幀（F），16個幀組成一個復(fù)幀（MF）。2M接口電路幀的結(jié)構(gòu)一般有五種：分別是非幀結(jié)構(gòu)、PCM30、PCM30 CRC、PCM31、PCM31、CRC。

2.1 非幀結(jié)構(gòu)

非幀結(jié)構(gòu)在2M中主要的作用便是傳輸數(shù)據(jù)信息，非幀結(jié)構(gòu)的實際特點便是每一幀只有1個0時隙，并且其余的31個時隙并不進(jìn)行區(qū)分。

2.2 PCM30

在鐵路數(shù)字通訊實際的運用中PCM30一般是用于使用1號信令（隨路信令）的話務(wù)業(yè)務(wù)。主要特點是第16時隙傳送1號信令和復(fù)幀信號及復(fù)幀告警。

2.3 PCM31

PCM31 PCM31一般都是利用7號信令電路開展信息出書，也就是的共路信令。在實際信息傳輸?shù)倪^程中，31個時隙都可以運行信息業(yè)務(wù)。但是與PCM30不同的是，PCM31沒有復(fù)幀。在鐵路數(shù)字通信的過程中，2M的電路使用時，一般都是利用此種形式的電路。

2.4 PCM30 CRC

PCM30 CRC作為一種不用于PCM30的幀結(jié)構(gòu)，由于多了CRC的字節(jié)。

2.5 PCM31、CRC

PCM31、CRC與PCM30、CRC相同，是在PCM31的基礎(chǔ)上添加了CRC字節(jié)。PCM31、CRC在當(dāng)前數(shù)字通信中使用的層面也相對較為廣泛，會運用在鐵路通信中的2M電路中。PCM31、CRC一般都是專網(wǎng)，對數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)要求都相對較高。

3 關(guān)于2M的測試

2M測試最主要的就是2種方法，一種是在線測試，第二種是離線測試。

（1）在線測試法是在不中斷2M電路的情況下，對2M接口誤碼性能進(jìn)行監(jiān)測的測試方法。在線測試時用高阻旁接的方式跨接在2M電接口上在線測試碼型誤碼率，而不是比特誤碼率，只能用于判斷其2M的質(zhì)量是否有問題，如要精確判斷其質(zhì)量等級，還需進(jìn)行離線測試。

（2）離線測試是用萬用表檢查2M同軸頭是否有斷路或短路、線芯或屏蔽層是否有斷裂等。此方法簡單易行，適合在設(shè)備間跳接同軸電纜，制作好后安裝前測試。

環(huán)回測試法是通過誤碼測試儀自發(fā)自收，對2M電路傳輸性能進(jìn)行高準(zhǔn)確性的測試方法。環(huán)回測試法分為本端自環(huán)和遠(yuǎn)端自環(huán)。本端自環(huán)是指信號在接口自環(huán)，先用2M線在用戶基站端口配線架（如設(shè)備配線架）做環(huán)回測試。如果設(shè)備告警指示燈長亮，則是基站配線架與設(shè)備之間的跳線或接頭或設(shè)備的問題。若設(shè)備告警指滅，說明端口配線架至設(shè)備之間2M沒有問題，這時間我們就需要進(jìn)行遠(yuǎn)端環(huán)回測試。遠(yuǎn)端自環(huán)是指信號傳送給對端，由對端環(huán)路回來，若是遠(yuǎn)端信號不好，可請對端維護(hù)人員在對端的DDF架上傳輸2M的接口上向本端局做環(huán)路測試。如信號是好的，則一般認(rèn)為對端的2M接口的DDF架至對端的用戶設(shè)備之間有問題，可由對端與對端用戶配合處理。如果信號不好，可再用環(huán)路測試判斷，判斷是設(shè)備的故障還是線路的故障。環(huán)回法是測試2M電路誤碼性能的基本方法，逐段環(huán)回法迅速將故障定位到具體站點，故障定位到站點后，再利用配置數(shù)據(jù)檢查、配置錯誤、設(shè)備狀態(tài)異常等情況，最后通過更換板卡、重新配置、復(fù)位等方法將故障排除。

4 2M接口電路常見故障以及可能原因

在實際線路開通以及線路維護(hù)過程中，都會遇到不同程度的故障導(dǎo)致提供給2M通道不能正常連接或者數(shù)據(jù)收發(fā)不正常。這些故障中有些僅僅是因為某傳輸設(shè)備本身硬件故障，或者復(fù)接設(shè)備（比如采用小PDH延伸2M電路）的時鐘設(shè)置錯誤，也有可能是2M接頭脫落、虛焊、氧化，或則是地線連接不合理、電源、時鐘、及配線長度超標(biāo)都會造成2M對接不成功，這時候在使用誤碼測試儀進(jìn)行線路開通測試或者維護(hù)故障排查時就需要注意以下幾點：

第一：2M電路故障排除必須遵循先主后次、先急后緩、下級服從上級的原則。線路故障處理基本步驟按先本級自環(huán)，然后由近及遠(yuǎn)逐步環(huán)回判斷。

第二：選擇正確的測試參數(shù)（端接或則橋接、成幀形式、接口電阻設(shè)置等）。

第三：確定正確的測試步驟，在最短時間內(nèi)用最少的操作和連接進(jìn)行故障的判斷和定位。

下面介紹一些在誤碼測試過程中常見的故障現(xiàn)象，分析產(chǎn)生原因及解決步驟：

故障一：所有設(shè)備設(shè)置完畢并與實際傳輸線路連接好，開啟設(shè)備電源后，但發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)不能傳輸或傳輸過程中誤碼性能指標(biāo)不好，誤碼儀顯示LOS、AIS告警。

解決辦法：首先要排除傳輸通道的故障：重點檢查配線同軸電纜2M頭有無虛焊、氧化、脫焊、2M線纜長度是否過長、傳輸設(shè)備光纖的衰耗是否過大，然后再通過傳輸網(wǎng)管檢查傳輸設(shè)備單板有無故障及目測用戶業(yè)務(wù)側(cè)復(fù)接終端設(shè)備有無告警等。檢查所有設(shè)備之間的同軸線纜收發(fā)接入是否正確。

故障二：使用誤碼儀進(jìn)行測試時，檢測到出現(xiàn)2M的遠(yuǎn)端告警。

信號傳輸是2M接口是主要作用，但是在信號傳輸?shù)倪^程中，容易出現(xiàn)2M遠(yuǎn)端警報的現(xiàn)象，究其原因便是主要有幾點因素[2]。首先，便是通信線路出現(xiàn)了問題。在開展實際工作的過程中，往往會因為幀結(jié)構(gòu)故障，而導(dǎo)致此種現(xiàn)象的發(fā)生。其次，若檢測過程中，超過線路所允許的最低錯誤碼率在10-6時，那么便會生成警告。2M接口在實際開展工作的過程中，警告也是從遠(yuǎn)端到近端發(fā)射的，由于設(shè)備很難接收到2M信號，便導(dǎo)致了錯誤碼過大，發(fā)生警報現(xiàn)象。所以，想要避免此種現(xiàn)象的發(fā)生，就必須要按照一定的方向，改變環(huán)回的位置，及時的使用誤碼儀進(jìn)行排查測試。主要原因：（1）線路出現(xiàn)斷路；（2）幀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題；（3）線路誤碼性能指標(biāo)太差，超過線路所允許的最低誤碼率比如10-6時，也會造成告警。

故障三：信號傳輸中出現(xiàn)LOF告警。

LOF即幀失步告警，是對應(yīng)的2M輸入信號失步，在2M接口通信設(shè)備運行的過程中，要保證數(shù)字信號傳輸?shù)耐暾裕仨氁蕾囃骄W(wǎng)使網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字設(shè)備相互同步。若出現(xiàn)了LOF告警，最為主要的原因便是傳輸側(cè)的設(shè)備以及用戶側(cè)設(shè)備如PDH光纖收發(fā)器（也叫PDH光端機(jī)或E1光收發(fā)器）時鐘設(shè)置出現(xiàn)錯誤或者沖突。出現(xiàn)此種問題時，想要切實的保障鐵路數(shù)字通信中2M接口順利運行，就必須及時的檢查系統(tǒng)中的時鐘設(shè)置，通知網(wǎng)管檢查新增光板或時鐘交叉板有無時鐘告警，發(fā)現(xiàn)問題并配置時鐘解決告警，同時對采用復(fù)接設(shè)備PDH光纖收發(fā)器（也叫PDH光端機(jī)或E1光收發(fā)器）進(jìn)行時鐘設(shè)置（多采用撥碼方式）同步于傳輸側(cè)設(shè)備時鐘。同時檢查傳輸側(cè)及用戶側(cè)設(shè)備的輸入抖動容限和輸出抖動并檢查兩套設(shè)備的接地問題。

5 結(jié)語

總而言之，鐵路數(shù)字通信的質(zhì)量，關(guān)乎著鐵路的服務(wù)質(zhì)量與運行質(zhì)量。希望能夠啟發(fā)鐵路工作者通信建設(shè)及維護(hù)人員在2M線路測試和維護(hù)方面的更多創(chuàng)新方法以及誤碼測試儀更加靈活的使用。

參考文獻(xiàn)

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