鐵路通信傳輸網的組網方式與常見故障分析

任永甜 上海鐵路局上海通信段

鐵路通信網是現代鐵路系統不可缺少的組成部分。組成鐵路通信系統的各部分，通常都是鐵路沿線地區，不同于其他的行業的集中分部。為保證安全、防止事故的產生，就要求集中管理，統一調度。因此，鐵路通信必須要有一個能夠提供特殊保障性服務的通信系統做支持。優質可靠的通信手段是鐵路安全穩定運行的基礎。即：必須采用先進的、現代化的有線和無線通信的傳輸和接入方式。本文所涉及的傳輸網，又是鐵路通信的大動脈。傳輸網的穩定運行和暢通是實現鐵路系統現代化管理的重要前提。

由于鐵路列車具有高速運動的特點。雖然近幾年來，無線(移動通信)接入網在鐵路通信網中占有相當大的比重。固定位置的車站(場)、單位以及各種固定設施之間的通信方式，首選方案仍是采用SDH光同步數字傳輸設備進行組建，同時應考慮采用ATM交換以及網絡IP通信等先進技術來構成通信主干網及光纖用戶接入網。另外，采用遠端用戶單元(RSU)和數字環路載波(DLC)設備。組網更靈活、方便。并且還需具備便于擴容的功能。

1 常見傳輸網的組網類型

SDH網是由SDH網元設備通過光纜互連而成的，網絡節點（網元）和傳輸線路的幾何排列就構成了網絡的拓撲結構。網絡的有效性（信道的利用率）、可靠性和經濟性在很大程度上與其拓撲結構有關。

網絡拓撲的基本結構有鏈形、星形、樹形、環形和網孔形。如圖1所示。

1.1 鏈形網

此種網絡拓撲是將網中的所有節點一一串聯，而首尾兩端開放。這種拓撲的特點是較經濟，在SDH網的早期用得較多。

1.2 星形網

此種網絡拓撲是將網中一網元做為特殊節點與其他各網元節點相連，其他各網元節點互不相連，網元節點的業務都要經過這個特殊節點轉接。這種網絡拓撲的特點是可通過特殊節點來統一管理其它網絡節點，利于分配帶寬，節約成本，但存在特殊節點的安全保障和處理能力的潛在瓶頸問題。特殊節點的作用類似交換網的匯接局，此種拓撲多用于本地網（接入網和用戶網）。

圖1 網絡拓撲的基本結構圖

1.3 樹形網

此種網絡拓撲可看成是鏈形拓撲和星形拓撲的結合，也存在特殊節點的安全保障和處理能力的潛在瓶頸。

1.4 環形網

環形拓撲實際上是指將鏈形拓撲首尾相連，從而使網上任何一個網元節點都不對外開放的網絡拓撲形式。這是當前使用最多的網絡拓撲形式，主要是因為它具有很強的生存性，即自愈功能較強。環形網常用于本地網（接入網和用戶網）、局間中繼網。

1.5 網孔形網

將所有網元節點兩兩相連，就形成了網孔形網絡拓撲。這種網絡拓撲為兩網元節點間提供多個傳輸路由，使網絡的可靠更強，不存在瓶頸問題和失效問題。但是由于系統的冗余度高，必會使系統有效性降低，成本高且結構復雜。網孔形網主要用于長途網中，以提供網絡的高可靠性。

當前用得最多的網絡拓撲是鏈形和環形，通過它們的靈活組合，可構成更加復雜的網絡。

本文主要介紹鏈形網和環形網（自愈環）。

2 鏈形網

鏈網的特點是具有時隙復用功能，即線路STM-N信號中某一序號的VC可在不同的傳輸光纜段上重復利用。如圖2所示。

圖2 鏈形網

其中A-B、B-C、C-D以及A-D之間通有業務，這時可將A-B之間的業務占用A-B光纜段X時隙 ，將B-C的業務占用B-C光纜段的X時隙，將C-D的業務占用C-D光纜段的X時隙，這種情況就是時隙重復利用。這時A-D的業務因為光纜的X時隙已被占用，所以只能占用光路上的其它時隙Y時隙。

例如：第3VC4的第49VC12或者第7VC4的第48個VC12。

鏈網的這種時隙重復利用功能，使網絡的業務容量較大。網絡的業務容量指能在網上傳輸的業務總量。網絡的業務容量和網絡拓撲，網絡的自愈方式和網元節點間業務分布關系有關。

鏈網的最小業務量發生在鏈網的端站為業務主站的情況下，所謂業務主站是指各網元都與主站互通業務，其余網元間無業務互通。若A為業務主站，那么B、C、D之間無業務互通。此時，C、B、D分別與網元A通信。這時由于A-B光纜段上的最大容量為STM-N（因系統的速率級別為STM-N），則網絡的業務容量為STM-N。

鏈網達到業務容量最大的條件是鏈網中只存在相鄰網元間的業務。此時網絡中只有A-B、B-C、C-D的業務不存在A-D的業務。這時可時隙重復利用，那么在每一個光纜段上業務都可占用整個STM-N的所有時隙，若鏈網有M個網元，此時網上的業務最大容量為（M-1）×STM-N，M-1為光纜段數。

常見的鏈網有二纖鏈--不提供業務的保護功能（不提供自愈功能）；四纖鏈--一般提供業務的1+1或1∶1保護。四纖鏈中兩根光纖收/發作主用信道，另外兩根收/發作備用信道。鏈網的自愈功能為：1+1、1∶1、1∶n，可以對鏈路起到保護作用。

3 環型網--自愈環

當今社會各行各業對信息的依賴愈來愈大，要求通信網絡能及時準確的傳遞信息。隨著網上傳輸的信息越來越多，傳輸信號的速率越來越快，一旦網絡出現故障（這是難以避免的，例如土建施工中將光纜挖斷），將對整個社會造成極大的損壞。因此網絡的生存能力即網絡的安全性是當今第一要考慮的問題。

傳輸網上的業務按流向可分為單向業務和雙向業務。以環網為例說明單向業務和雙向業務的區別（如圖3所示）。

圖3 環形網

若A和C之間互通業務，A到C的業務路由假定是A→B→C，若此時C到A的業務路由是C→B→A，則業務從A到C和從C到A的路由相同，稱為一致路由。若此時C到A的路由是C→D→A，那么業務從A到C和業務從C到A的路由不同，稱為分離路由。

所謂自愈是指在網絡發生故障（例如光纖斷）時，無需人為干預，網絡自動地在極短的時間內（ITU-T規定為50 ms以內），使業務自動從故障中恢復傳輸，使用戶幾乎感覺不到網絡出了故障。其基本原理是網絡要具備發現替代傳輸路由并重新建立通信的能力。替代路由可采用備用設備或利用現有設備中的冗余能力，以滿足全部或指定優先級業務的恢復。由上可知網絡具有自愈能力的先決條件是有冗余的路由、網元強大的交叉能力以及網元一定的智能。

值得一提的是："自愈"僅是通過備用信道將失效的業務恢復，而不涉及具體故障的部件和線路的修復或更換，所以故障點的修復仍需人工干預才能完成。但是毫無疑問，傳輸網絡自愈的這一特性便于人工排除故障、縮短故障延時，為保障鐵路通信信息的安全暢通贏得了寶貴的時間。

4 常見故障案例分析

4.1 網管見某端口T-ALOS(E1接口模擬信號丟失)告警

例如，網管上報某網元該端口有T-ALOS主要告警。告警內容是：XX網元第X槽位2 M支路板第X端口E1接口模擬信號丟失。

一般處理流程：

（1）首先同步網元告警。并進行告警核對，查看該告警是否仍存在，是否是由于延時導致告警未消除。

（2）若仍上報T_ALOS告警，通知當地傳輸室。讓對方在傳輸網管里看一下該站傳輸有沒有問題。讓通信維護人員去現場看一下傳輸以及DDF架的2M端口是否正常?？梢笸ㄐ啪S護人員在DDF架該端口做硬件環回，我室查看該端口T_ALOS告警是否消除。若告警消除，說明該DDF架端口正常?？梢笸ㄐ啪S護人員在連接用戶側設備2 M線上做硬環，查看網管告警是否消除。若消除，則說明2 M線正常，用戶側設備故障。

也可在網管上對該端口做軟件外環回，要求通信維護人員用誤碼儀測試，若能測到環回，也說明該DDF架端口正常。

4.2 網管見某網元某光板上報IN_PWR_ABN（輸入光功率異常）告警

一般處理流程：

（1）在網管上查詢該網元的接收光功率是否正常。

（2）檢查該網元的的法蘭盤是否連接正確，并清潔法蘭盤。

（3）在網管上查看對端站的發射光功率是否正常。

將該光口硬件自環（需加合適衰耗），之后查看光功率異常告警是否消除。若消除，說明為對端發光口故障或該線路故障，若未消除，則為該收光口故障，更換備板。

5 結束語

鐵路通信網是為鐵路運輸服務的專用網。有其特有的服務性質和運營機制。作為行業性的專用通信網，為了適應現代通信網發展的需要，鐵路通信正不斷隨著鐵路系統的發展而更新。它主要用于鐵路沿線小站與小站，小站與樞紐站，任意一處到樞紐指揮中心之間的信息傳遞。隨著滬寧城際。滬杭客專、京滬高鐵等鐵路線的運營。鐵路傳輸網上承載了越來越多的專用通信電路。如：數字調度、DMIS、電力遠動、電力視頻監控、各種環境監控、微機監測、辦公OA網、TMIS、視頻會議、紅外線軸溫監控、動態圖像應急救援電路等，滿足了不同種類的鐵路專用通信需求，保證了鐵路通信電路穩定、高效地運行。從而保障了鐵路生產運輸的安全。促使整個國民經濟的高速發展。