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浅谈接入网技术在铁路通信网中的应用

  引言
  随着通信技术的飞速发展,对铁路通信网络的建设也有了更高的要求,不仅要求铁路通信网具有更强的保障铁路安全运营的通信功能,以适应高速列车通信的需求,而且要发挥铁路通信网的优势全力发展电信增值服务,使网络覆盖区的广大用户方便地享受先进的信息服务。
  1铁路接入网业务构成和组网
  1.1铁路接入网的系统组成
  接入网是通信网的底层部分,直接面向用户,目前常采用光纤接入。铁路接入网所涉及的系统技术与传输网基本相同,主要有数字技术(STM/ATM)、光纤传输技术、铜缆传输技术(ADSL/HDSL)等。
  1.2接入网的拓扑结构
  光纤接入网的组网方式有环型结构、星型结构、总线结构。
  1.2.1环型结构
  环型结构,特别是SDH自愈环型网结构,以其出色的质量结合较高的成本适合于带宽需求大,质量要求高的用户和接入网馈线段应用。铁路通信对安全的要求非常高,所以大多采用环型结构。
  1.2.2星型结构
  星型结构具有优质服务和成本高的特点,适合于传输成本相对交换成本较低的场合应用。
  1.2.3总线结构
  总线结构与星型结构恰好相反,全部传输设施可以为用户共享,从局端发出的信号可以为所有用户接受。
  1.3铁路接入网承载的主要业务
  铁路接入网的业务主要可分为公用和专用两方面,专用业务主要有:
  (1)铁路专用通信:调度电话、专用电话、区间电话、站间电话和闭塞电话。
  (2)专用数据业务:铁路运输管理信息系统TMIS、铁路客票发售和定系统、铁路运输调度指挥管理信息系统TDCS、调度集中CTC、红外轴温远程监测、电力远程监测与控制、中间站电源设备及环境远程监测与控制等。
  (3)其它多媒体业务:电视会议系统、电缆电视(CATV)等。
  2接入网在铁路应用中的实际状况
  2.1共线电话调度系统
  铁路调度电话系统,由调度总机、传输通道(包括配套设备)和分机组成。
  在传统的铁路通信系统中,总机和所有分机并接在一对共用回线上,是集中式多点专用系统,即多点共线系统,总机和分机之间能进行通话,分机之间不允许通话。
  列车、货运、电力调度每种都有各自的传输回线,都采用共线汇接方式。
  传统的共线电话系统是在一对实回线上挂多个终端,所以必须使用高阻话机(或集中机选号盘)。因高阻话机种类较多,端口特性也不完全相同,均采用模拟技术、分立元件设计,技术落后,端口为高阻,阻抗随音频频率的变化而变化,摘机和挂机时阻抗变化范围大,阻抗不好匹配,会产生较大的回波,造成通话话音量小、音质差、容易自激(振鸣)等问题。当采用光纤通信以后,数字通信代替实回线实现了共线电话业务的要求,在FA16共线电话系统中,采用分级叠加方式,也称为数字共线,每个ONU具有64K交叉能力,可以将音频叠加分散到多个ONU上完成,同时,FA16还提供对共线电话的保护。
  2.2闭塞电话/热线电话
  闭塞电话也叫站间行车电话,是铁路调度系统中仅此于共线电话的第二大业务。主要完成相邻站之间的点到点通信。传统的方式一般上行站和下行站的集中机之间采用共总盘-共分盘或磁石盘-磁石盘实回线通信方式,并以前者为主,共总盘能产生铃流,共分盘有铃流检测电路和振铃电路,两站间共总盘和共分盘需要成对使用。
  2.3音频专线的接入
  2.3.1VFB板具体功能如下:
  (1)每块VFB板提供16路二线端口或者八路四线端口,VFB板可同时提供二线和四线端口,一个四线端口是由两个二线端口组成的。每块VFB板上两线和四线端口可以混合配置,即一块VFB板上可以某几路是两线,某几路是四线。
  (2)接口阻抗可调
  VFB板目前支持两种接口阻抗,一种为600欧姆,另一种为1650欧姆。接口阻抗通过数管台的音频接口描述表来配置。在软件改变接口阻抗的同时,单板上的拨码开关也要相应改动,VFB板上每两路间有一个双路拨码开关,共有8个双路拨码开关,控制16路的接口阻抗。拨码开关“ON”态为600欧姆阻抗,“OFF”态为1650欧姆阻抗。
  (3)单板接收、发送电平软件可调
  由于铁路上的特殊需求,VFB板的接收、发送增益与模拟用户板有很大差异,调节范围必较大。可调节范围具体如下:
  二线发送电平:-5dB-0dB缺省:0dB、二线接收电平:-7dB-2dB缺省:-3.5dB
  四线发送电平:-14dB-+1dB缺省:-14dB、四线接收电平-11dB-+4dB缺省:+4dB
  软件调节步距为1dB、电平的调节也是由数管台中的音频接口描述表来设定。其中,二线电平必须要设定在合法范围内,否则对所设数据单板将不予执行。
  2.3.2VFB板应用
  (1)VFB板在设计上与模拟用户板槽位兼容,插于ONU中的用户框内,所引用户线与ASL板相同。
  (2)VFB板主要用于点到点的音频专线。
  (3)VFB板与ASL板主要区别是接口阻抗不同(VFB的接口阻抗是600欧姆和1650欧姆两档可选),VFB板没有馈电,接口电平可以调节,调节的范围比较大,可以提供四线接口。具体应用是,在用户使用的终端设备不固定(可以带馈电,也可以不带馈电)的情况下,首先考虑使用ASL板,ASL板通过做半永久连接也可以实现专线功能。除非是用户所使用的终端设备不需要馈电,接口阻抗是600欧姆的情况下,方考虑使用VFB板。
  3接入网在铁路通信中的重要性和发展趋势
  3.1铁路有线接入网的技术现状
  铁路原有的列调、货调及电力调度系统均采用传统的共线调度原理,通过电缆实回线构成。数字调度总机可以单独使用,也可以与现有的程控交换机结合使用。调度分机将变为普通的自动电话用户,通过接入网从每个小站引出,实现分机与总机之间的点对点通信。车站光纤接入网将每个站的调度分机接口与自动电话用户分机合在一起,从用户板上引出。
  3.2铁路无线接入网的技术现状
  由于铁路列车具有高速运动的特点,因而无线(移动通信)接入网将在铁路通信网中占有相当大的比重,可以采用固定无线接入和移动无线接入。当然,固定位置的车站(场)、单位以及各种固定设施之间的通信方式,首选方案仍是采用SDH光同步数字传输设备进行组建,同时应考虑采用ATM交换以及网络IP通信等先进技术来构成通信主干网及光纤用户接入网。比如采用“双纤单向环”接入方式,其不仅具有高速、安全、传输质量高、价格合理等光纤通信特有的优点,而且还具有路由迂回、设备备用等特点,从而具备自愈合功能,并使系统的可靠性大大提高。
  铁路通信的无线接入部分目前仅有的是400MHz的无线列调系统,它完成车站值班员与进入其管辖区段的列车车长以及列车司机之间的通话联系。当列车即将进站或即将出站时,这些通话才进行,否则如果没有特殊的情况,则在列车运行于区间时,通话一般不进行,这主要是从节约频率资源,减少同频干扰的角度出发的。但是,随着铁路现代化改造进程的迅速推进,从前单一的无线列调系统已经远远不能满足铁路无线通信的需要,这样就迫切需要建设一套适合于铁路现代化运营指挥需要的先进的无线通信系统。这一系统应该采用小区制,并完成大三角功能。也就是说,系统必须可以实现调度中心与车站值班员之间、车站值班员与列车司机之间、列车司机与调度中心之间的通话功能,必须可以实现线路管理区间的公务移动通信功能,同时还必须能够实现调度中心与列车司机室之间实时的双向数据通信功能。基于这一想法,构成铁路无线通信接入网的方式可以采用无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统(3G)业务。
  3.3接入网在铁路通信中的特点和发展趋势
  铁路接入网系统能为铁路各专业的远程监控系统和各单位信息管理系统提供2M、64K数据、ISDN、自动电话和音频等主要业务。主要有四个特点;(1)是组网方式灵活,保证了铁路现代通信的高可靠性;(2)是在电路和接口配置上可以根据铁路业务的不同而做到按需配置,在同类业务可以在OLT处做到交叉整合向上一级传输,节约电路和投资;(3)在自动电话业务中以V5接口提供高集成比用户接入,为铁路通信在自动电话业务需求上有足够的支持且投资较低;(4)在各种低、高速数据节点、视频业务节点和租用线等多业务节点方面铁路接入网系统适合现有我国铁路各车站的信息管理和文化传播。
  结束语
  铁路通信接入网应该在满足高速铁路通信指挥能力的同时,应向着与公用网相融合的方向发展,建立先进的有线和无线通信接入方式,逐步达到同公用网的统一,从而参与同其它电信部门的竞争,实现列车的实时定位、追踪,让列车上和列车下的公务人员都能够随时随地了解整个路况信息,实现列车运行、调度等自动控制,使广大用户无论是在运行的列车上,还是在铁路网的覆盖区域,均能够通过铁路通信网如同在办公室一样方便地进行信息交流,提供包括网页浏览、电话会议,电子商务、图像处理、多媒体等多种服务。