鐵路區(qū)間光纖通信系統(tǒng)分析

摘 要：在我國(guó)，面對(duì)發(fā)展腳步越來越快的鐵路運(yùn)輸能力，使得過去的相關(guān)鐵路配套通訊體系已經(jīng)很難繼續(xù)支持鐵路運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)需求，而鐵路區(qū)間光纖化則可以在很大程度上滿足鐵路運(yùn)營(yíng)中對(duì)于通信能力的需求，本文就將從鐵路區(qū)間光纖化過程中出現(xiàn)的問題入手，綜合分析出通信升級(jí)的好處，并對(duì)現(xiàn)如今鐵路區(qū)間通信出現(xiàn)的問題提出若干實(shí)質(zhì)性的方案。

關(guān)鍵詞：鐵路區(qū)間通信；光纖通信；時(shí)分多址接入

中圖分類號(hào)：N929.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 24-0000-01

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的日益提高，各行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作與居民戶外出行的需求也是越來越大，而這種極大的需求促使了我國(guó)鐵路行業(yè)的飛速發(fā)展，而伴隨鐵路行業(yè)突飛猛進(jìn)的，同時(shí)還有對(duì)于鐵路沿線的各類配置體系。現(xiàn)階段較為理想的方式是利益先進(jìn)的光纖化手段來替換銅芯電纜，這種方案不但可以有效地降低鐵路沿線的配置成本，同時(shí)還可以大幅提高鐵路區(qū)間通話柱之間的數(shù)字帶寬接入量，這就能輕易滿足鐵路沿線日常寬帶業(yè)務(wù)傳輸能力的需求。因此，對(duì)鐵路區(qū)間光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究，對(duì)于我國(guó)電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)區(qū)段的未來發(fā)展有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響意義。

一、當(dāng)前鐵路區(qū)間通信系統(tǒng)存在的問題

鐵路區(qū)間光纖通信系統(tǒng)在其信息交流的實(shí)質(zhì)上屬于一種分布式多地址接入的通信方式，而這類通信手段之所以可以有效取代銅芯電纜，是因其具有更為低廉的成本，清晰的通話質(zhì)量，寬裕的寬帶接入能力。因此，在滿足鐵路通信系統(tǒng)在日常運(yùn)作中的實(shí)際需求，才是本項(xiàng)目研究的關(guān)鍵所在。而從實(shí)際的運(yùn)作需求中可以發(fā)現(xiàn)，鐵路區(qū)間通信系統(tǒng)光纖數(shù)字化如今依舊面臨的技術(shù)問題主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（一）在相關(guān)設(shè)計(jì)方案做出過一些配置要求，即在相鄰兩車站之間的原有通話柱處必須設(shè)置無源光接口以用來滿足新型光纖通信的需求，從而替代原有區(qū)間通話柱的功能，但是鐵路里程巨大的歷程長(zhǎng)度與沿途眾多的通話柱，如果都要按照這一方案實(shí)施變動(dòng)那所帶來的成本將是一筆巨大的開銷，而這也恰恰成為制約區(qū)間光纖通信系統(tǒng)接入與組網(wǎng)方式的重要原因。因此，若想將這一方案付諸實(shí)施，就要進(jìn)一步對(duì)光纖的傳導(dǎo)接口做出細(xì)致的優(yōu)化處理，盡量降低接入口替代更換的成本。

（二）鐵路區(qū)間信息傳導(dǎo)設(shè)備屬于即插即用類型，所以在接入的過程中就會(huì)出現(xiàn)很多的不穩(wěn)定因素，而如何通過技術(shù)升級(jí)保證來自不同無源光接口信號(hào)不會(huì)對(duì)設(shè)備原有信號(hào)產(chǎn)生干擾，就顯得至關(guān)重要。關(guān)于這類技術(shù)升級(jí)現(xiàn)階段已經(jīng)可以通過技術(shù)集成來得以實(shí)現(xiàn)，但是依舊由于過高的成本而難以進(jìn)行大規(guī)模投產(chǎn)。

二、鐵路區(qū)間光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成

通過對(duì)現(xiàn)階段鐵路區(qū)間通信體系特點(diǎn)的分析，可以將整個(gè)傳導(dǎo)系統(tǒng)分為兩大類：端站設(shè)備和區(qū)間設(shè)備，雙設(shè)備間光纖鏈路的傳輸系統(tǒng)。所謂端站設(shè)備就是指放置于鐵路車站的一類集光電轉(zhuǎn)換、業(yè)務(wù)功能、控制處理等單元模塊為一體的系統(tǒng)主控設(shè)備，其主要功能就是負(fù)責(zé)接入車站內(nèi)各區(qū)段之間的聯(lián)系業(yè)務(wù)，并對(duì)區(qū)間內(nèi)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制管理。而區(qū)間設(shè)備同樣屬于即用即插類型，由眾多相關(guān)元件組成，其主要功能便是實(shí)現(xiàn)鐵路區(qū)間語(yǔ)音通信、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)的交流與傳輸。而光纖鏈路則是所有業(yè)務(wù)進(jìn)行交流傳輸?shù)妮d體通道，可以滿足不同業(yè)務(wù)種類，包括不同柱間互通、呼叫值班員、區(qū)間直通、傳送區(qū)間的數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務(wù)，并且可以做到不同業(yè)務(wù)的同步進(jìn)行且實(shí)現(xiàn)互不干擾。

三、鐵路區(qū)間光纖端站設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）端站設(shè)備與區(qū)間終端的通信實(shí)現(xiàn)。端站設(shè)備與區(qū)間接入點(diǎn)終端之間的通信主要依靠協(xié)議通道來得以實(shí)現(xiàn)，而主控設(shè)備與區(qū)間接入點(diǎn)終端之間的協(xié)議通信則可以在單獨(dú)劃分出的協(xié)議通道內(nèi)得以完成。主控設(shè)備是協(xié)議通道內(nèi)最為重要的主機(jī)設(shè)備，其主要職能在于負(fù)責(zé)分配信息通道，而各終端處的從機(jī)設(shè)備，則由主機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行信息廣播或輪詢，之后再由從機(jī)進(jìn)行分類應(yīng)答。端站設(shè)備的終端接口可以隨時(shí)在接入和斷開之間進(jìn)行相應(yīng)的切換。一旦有終端接入主機(jī)，主機(jī)就會(huì)為其隨機(jī)生成并分配一個(gè)ID號(hào)，用來對(duì)終端狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢。

（二）端站設(shè)備的主控制板與業(yè)務(wù)板間的通信實(shí)現(xiàn)。端站設(shè)備一般由一個(gè)功能主控板和一個(gè)備用主控板以及多個(gè)業(yè)務(wù)板整合組成，而針對(duì)不同業(yè)務(wù)需求時(shí)，可以隨時(shí)對(duì)業(yè)務(wù)板進(jìn)行擴(kuò)展或縮減（最多可擴(kuò)展15個(gè)不同類型的業(yè)務(wù)板），在端站設(shè)備內(nèi)部主控板與多塊業(yè)務(wù)板一起構(gòu)成多機(jī)收發(fā)網(wǎng)絡(luò)。主控設(shè)備板通過特殊的設(shè)備接口對(duì)業(yè)務(wù)板進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)查詢、線路設(shè)置、信道選擇及呼叫輪詢等相關(guān)功能操作，監(jiān)控各業(yè)務(wù)板的工作狀態(tài)及呼叫請(qǐng)求，一旦業(yè)務(wù)板發(fā)出的呼叫請(qǐng)求被主控板檢測(cè)到，就會(huì)馬上對(duì)全體系統(tǒng)中的信道占用比例進(jìn)行評(píng)估分析，若其他信道較為空閑，則即刻分配給目標(biāo)業(yè)務(wù)板進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖，如果沒有空閑信道，就會(huì)讓業(yè)務(wù)板保持待機(jī)狀態(tài)，直到信道恢復(fù)空閑在讓其進(jìn)行工作。

（三）業(yè)務(wù)板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)谝魂P(guān)的業(yè)務(wù)板，在對(duì)其設(shè)計(jì)上應(yīng)該從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，一是保證其與主控板可以實(shí)現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)通信；二是保證自身業(yè)務(wù)功能完整和外部接口暢通的要求。就拿POTS口業(yè)務(wù)板為例，這種業(yè)務(wù)板的核心系統(tǒng)主要由POTS口模塊、PCM音頻編解碼、音頻AD和DA變換等幾部分組成。POTS口模塊對(duì)外與電話線實(shí)現(xiàn)連接，對(duì)內(nèi)與內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)交互。當(dāng)電話線中有語(yǔ)音信號(hào)傳入時(shí)，該信號(hào)就會(huì)經(jīng)過POTS口模塊進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)處理，同理當(dāng)業(yè)務(wù)板產(chǎn)生語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，同樣也必須交由POTS口模塊才能進(jìn)一步地送上電話線。當(dāng)通過POTS口模塊處理過后的語(yǔ)音信號(hào)還需要進(jìn)行AD變換、PCM音頻編碼后經(jīng)總線才可以送入數(shù)字通道；相反的當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)來自數(shù)字通道時(shí)，同樣需要經(jīng)過PCM音頻解碼、DA變換后還原為模擬音頻后再送入POTS口模塊。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過在某鐵路局的實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)證明，采用本文提供的解決方案，在功能上完全可以滿足我國(guó)目前在鐵路區(qū)間上的通信要求，并且還進(jìn)一步證實(shí)了光通信的通話質(zhì)量?jī)?yōu)于銅芯電纜的通信質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張小舟.鐵路區(qū)間光纖通信系統(tǒng)研究[J].光通信技術(shù)，2011（35）：39-41.

[2]張樂意.鐵路區(qū)間光纖通信系統(tǒng)分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（01）.

[3]胡祖翰，羅斌，潘煒.OTDM在鐵路區(qū)間光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].鐵道學(xué)報(bào)，2013（35）：48-52.

[作者簡(jiǎn)介]高志堅(jiān)（1977-），男，遼寧錦州人，講師，現(xiàn)就職于學(xué)生處，本科，研究方向：通信技術(shù)。