铁路区间光通信系统构成及组网运用方式

张乐军 刘 凡 王州龙

铁路区间光通信系统构成及组网运用方式

张乐军 刘 凡 王州龙

摘 要：介绍了铁路区间光通信系统的系统构成，提出针对现场不同通信资源条件下的组网运用方式，分析了各种组网方式的特点和具备条件后的改进措施建议，以最大程度减少投资、充分利用既有通信资源、确保区间光通信系统的运行安全。

关键词：光通信系统;构成;组网方式

铁路区间通信是铁路行车通信系统的重要组成部分，承担区间电话、应急抢险电话和自动电话等语音业务，以及应急通信静态/动态图像和视频监控等数据传送业务。目前铁路区间通信主要采用电缆+模拟通信方式，依靠电缆实现区间语音和数据业务传送。由于电缆线路投资大、带宽窄、稳定性差、承载业务单一，已不适应铁路信息化和安全监控发展的需求;而且大部分既有电缆超期使用，电气特性劣化，严重影响区间通信质量。因此铁路既有线和新线建设项目均大量采用光纤传输和数字通信等新技术，基本不再新建通信电缆线路，铁路区间光通信系统的应用会越来越多。

铁路区间光通信系统的组网关系到系统运用的稳定可靠，但是既有线通信资源情况复杂，不一定能满足理想的组网条件，需要科学合理地制定组网方案。济南铁路局从2011年开始在泰肥线进行验证性运用试验，在实施过程中充分利用既有通信系统资源，灵活组网，最大程度地节约投资，确保区间光通信系统的运行稳定。现对区间光通信系统的构成和组网方式进行介绍。

1 系统构成

铁路区间光通信系统由站内设备、区间设备、用户终端及网管设备组成，采用以太无源光网络(EPON)技术，系统构成图如图1所示。

站内设备，由EPON局端OLT、以太网交换、VoIP交换、E1/以太网桥等4个主要功能模块组成，可选配直流远供升压模块，为区间设备供电。站内设备实现对区间设备上传的各种业务数据的接入，并根据不同业务类型将数据信息接入至相关系统中。同时提供调度交换机及自动网的音频接口，支持抢险专线和外接区间防护电话。站内设备之间通过铁路现有承载网络连接 (最好采用双归属或环形连接)，并接入应急抢险或程控交换机等中心系统，形成完整的区间通信系统。站内设备提供LAN、E1等接口，可根据既有承载网情况选择数据网或SDH传输系统，SDH传输系统具备MSTP功能时宜优先选用FE接口方式。

图1 系统构成图

区间设备，主要由EPON用户端ONU、光分路耦合器、语音模块、内置通话装置等4个功能模块，以及电源和外部接口组成。区间设备设置在站间的区间通话柱内，理想的组网方式是区间设备分别通过1芯光纤与上、下行的站内设备相连接，形成主、备通道。在站内设备或光纤资源不充分的情况下，也可以灵活确定区间组网方式。

网管设备，实现对区间光通信系统的设备配置及日常维护管理功能，与站内设备之间既可采用LAN接口通过数据通信网连接，也可通过既有传输系统连接。

用户终端，指用户通话/数据设备，与区间设备连接，实现话音/数据功能。

2 组网方式

铁路区间光通信系统在站间光缆平均衰耗不大于0.35 dB/km时，区间通话柱设置间距为1.2 km，可靠传输距离应不小于20 km。铁路区间大部分在20 km以内，也有超过20 km的长大区间，区间两侧车站不一定都有站内设备，目前铁路既有线通信光缆资源较为紧张，既有通信资源情况复杂，需要认真调查核实。

站内设备基本配置2个PON接口，最多可扩展至16个PON口，区间设备也能够提供2个PON接口，应充分利用PON接口和现场通信资源灵活选择组网方式。

一般来说，为保证区间光通信系统运行安全，在区间距离、设备及光纤资源满足要求的情况下，应尽量采取具备主、备通道的区间组网方式。而对于不具备光纤资源、铁路等级较低，以及区间只有一侧车站具备站内设备的情况，暂时采用无保护组网方式。总之应根据区间距离、设备、现场光纤资源及区间通信可靠性等要求综合考虑。下面结合现场实际，分别介绍几种区间组网方式。

1．区间小于20 km，上下行车站均具备站内设备，且能够提供2芯光纤，应采用双PON口双向保护组网方式，俗称手拉手保护，如图2所示。

图2 双PON口双向保护组网示意图

区间设备提供双PON口，通过2芯光纤分别与上、下行的站内设备连接。当某一光纤故障、某PON口故障或上、下行某站内设备故障时，系统自动切换到另一方向进行通信，不会中断通信，实现了站内设备和区间设备之间的光纤连接保护。如果2芯光纤在不同物理径路上，安全性更好。

2．区间小于20 km，只有一侧车站有站内设备，且能够提供2芯光纤，应采用单侧双PON口保护组网，如图3所示。

站内设备和区间设备均提供双PON口接入2芯光纤，当某一光纤故障或某PON口故障时，系统均会自动切换到另一PON口进行通信，但站内设备发生故障时会中断通信。该组网方式在区间只有一侧车站具备站内设备时才采用。2芯光纤分别在不同物理径路上，安全性更好。

图3 单侧双PON口保护组网示意图

3．长大区间20～40 km，两端车站均具备站内设备，光纤资源丰富，采用多PON口双向保护组网方式，如图4所示。

图4 多PON口双向保护组网示意图

由于区间超过20 km，区间设备可分为几组通过不同的光纤同时接入上、下行车站。站内设备提供双PON口或更多PON口接入不同的光纤，区间设备提供双PON口通过区间光纤同时接入上、下行车站。当某一光纤故障、某区间设备PON口故障或上、下行的某站内设备故障时，系统自动切换到另一方向进行通信。此组网方式可用于长大区间的设备部署，提供光纤连接保护，是长大区间理想组网方式。如果能够提供不同物理径路的光纤，安全性会更好。

4．长大区间20～40 km，两端车站均安装有站内设备，只能够提供2芯光纤的，可以采用多PON口单向保护组网方式，如图5所示。

采取分段组网方式，将区间设备分两端采用双PON口分别接入上、下行车站。站内设备和区间设备均提供双PON口接入区间光纤，用于站内设备和区间设备之间的光纤连接保护，但站内设备发生故障时会出现一段区间中断通信，因此当光纤资源改善后应改用多PON口双向保护组网方式。

图5 多PON单向保护组网示意图

5．铁路等级较低、光纤资源紧张、小于20 km的区间，可以选用无保护功能的单PON口单向覆盖组网方式，如图6所示。

图6 单PON口单向覆盖组网示意图

采用此组网接入方式，站内设备和区间设备均提供单PON口接入区间单光纤。该组网方式在站内设备PON接口故障时会中断全部区间的通信;在区间设备PON接口故障时会造成该区间设备通信中断;在光纤发生故障时会造成区间中某一段通信中断。对于铁路干线，在具备光纤资源后应改用单侧双PON保护组网方式，同时具备光纤和两侧站内设备时改用双PON口手拉手保护组网方式。

6．铁路等级较低，光纤资源紧张且两侧车站都有站内设备的长大区间 (20～40 km)，可以采用单PON口双向覆盖组网方式，如图7所示。

图7 单PON口双向覆盖组网示意图

区间较长超过20 km，且光纤资源紧张、两侧车站都有站内设备时，可以采用区间设备分两端接入上、下行车站的组网接入方式。采用此接入方式，站内设备和区间设备均提供单PON口接入区间光纤。该组网方式在PON接口或光纤发生故障时均会造成部分区间通信中断，对于铁路干线在具备光纤资源后应改用多PON口双向保护组网方式。

图8 多PON口单向覆盖组网示意图

7．只有一侧车站有站内设备的长大区间 (20～40 km)，可以采用分段组网方式，即多PON口单向覆盖组网方式，如图8所示。

由于区间超过20 km，且只有一侧车站有站内设备，区间设备可分为几组通过不同的光纤接入一侧车站，站内设备提供双PON口或更多PON口接入不同的区间光纤，区间设备提供单PON口接入区间光纤。采用该组网方式在站内设备PON接口发生故障时会造成区域内区间通信中断，区间设备PON接口或光纤故障时会造成单台区间设备或某一段区间设备不能使用。

3 总结

通过以上分析介绍可以看到，虽然现场传输、区间设备、光纤资源等情况较为复杂，但是站内设备可以通过充分利用既有的承载网，实现站内设备之间的双归属或环形组网;站内设备和区间设备应根据EPON系统的组网原则，采用灵活的组网运用方式。这样既可以充分利用既有通信资源，不需对既有通信系统进行调整，节约投资，又能确保区间光通信系统的正常实施。随着现场通信系统状况的不断升级改善，应及时调整完善区间光通信系统的组网运用方式，满足区间通信安全稳定的要求。

［1］YD/T1475-2006.接入网技术要求—基于以太网方式的无源无网络(EPON)［S］.2006.

［2］TB/T1693-1995.铁路电话交换网自动电话交换机的信号接口［S］.1995.

［3］TB/T3160-2007.铁路调度通信系统技术条件和试验方法［S］.2007.

［4］TB/T3204-2008.铁路应急通信接入技术条件［S］.2008.

［5］TB/T3232-2010.铁路应急中心通信设备技术条件［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

张乐军：济南铁路局电务处 工程师 250000 济南

刘 凡：北京佳讯飞鸿电气股份有限公司 工程师 100095 北京

王州龙：中国铁道科学研究院通信信号研究所 助理研究员100081 北京

2013-06-04

诸 红)