鐵路通信現狀問題分析與措施探討

王登明 上海鐵路局上海通信段

鐵路通信現狀問題分析與措施探討

王登明 上海鐵路局上海通信段

鐵路通信基礎網和業務網是保障整個鐵路運輸安全、提高效率的重要工具，鐵路列車正向高速化與準高速化發展，為了保證行車的安全，進一步實現有效的人機控制和提高運輸期間的信息交流效率，就要求建立一個功能更加完善、技術構成更加先進的鐵路通信網絡。結合工作實踐介紹鐵路通信網的現狀，對存在的主要問題進行初步分析，同時對通信傳輸網和鐵路移動通信網存在的問題進一步分析并對采取措施進行初步探討。

鐵路通信；現狀；問題；措施

1 鐵路通信現狀

鐵路通信網由基礎網、移動通網、業務網構成的通信網絡架構，能提供基本的語音、數據、圖像通信，滿足鐵路運輸生產及運營指揮必要的通信需求。鐵路通信有關業務包括電報網、調度通信、站車廣播、同步網、專用電話接入、鐵路專用數據通信等。

1.1 基礎網

基礎網主要包括通信線路（光纜、電纜）、傳輸網、數據通信網。傳輸網網絡由骨干層、匯聚層、接入層組成，基本采用光數字同步傳輸技術。

1.2 鐵路移動通信網

鐵路移動通信網主要由鐵路移動通信GSM-R系統和無線列調系統組成，鐵路移動通信GSM-R系統主要提供語音通信和數據通信業務,可以實現調度通信、車次號傳輸與列車停穩信息的傳送、調度命令傳送、列尾裝置信息傳送、無線機車信號和調車監控信息傳輸、機車同步操作信息傳輸、列車控制數據傳輸、區間移動公務通信、應急指揮通信話音和數據業務、旅客列車移動信息服務等功能。無線列調系統主要是普通鐵路線使用；大的站場、編組場基本實現移動通信覆蓋。

1.3 鐵路通信業務網

鐵路通信業務網主要包括調度通信網、電報網、電話交換網、會議電視網、應急通信網、視頻監控系統。鐵路調度通信網基本實現了數字調度通信。會議電視網、視頻監控是鐵路近期發展較快的業務，隨著高速鐵路建設，鐵路局在各站段自行建設了部分既有線視頻監控系統和會議電視網；目前會議電視網能夠召開部-路局-站段之間二級會議電視，視頻監控系統尚未實現互聯互通、路局資源共享。隨著高速鐵路建設和新建普通鐵路建設及改造，應急通信可提供現場話音和靜圖接入，客專線路還可提供現場動態圖像接入。

1.4 鐵路通信網存在問題分析

（1）鐵路通信網保護和集中維護管理方面存在不足。

鐵路通信網一直是鐵路安全運營必不可少的重要保障手段，雖然鐵路通信網經過多年的建設和發展，但是鐵路通信網現網中，基礎網、業務網在既有線改造、新建高速鐵路線和普速線中各線單獨建設的通信系統在匯聚層保護、網絡互聯互通、資源共享、系統容量、集中維護管理等方面存在缺陷，設備技術落后老化與中國移動公司共用機房及設備，設備維護界面不清晰等問題。

（2）鐵路通信不能適應新業務發展需要。

隨著鐵路發展，鐵路通信網建設需要適應鐵路新增業務和行車安全要求，以及鐵路經營目標、服務目標的確立，新的業務需求不斷增加，綜合視頻監控、互聯網售票、實名制售票等，對鐵路通信光傳送網的帶寬、大顆粒業務需求量急劇增加；特別是高速鐵路和客運專線鐵路安全、快速、高效的運營模式對鐵路通信網提出了越來越高的要求。因此迫切需要鐵路通信跟上通信技術發展趨勢應用新的通信技術解決鐵路通信傳輸網和移動網等主要問題，適應鐵路的發展。

2 鐵路通信傳輸網現狀及采取OTN光傳送網建設鐵路傳輸網

2.1 鐵路通信傳輸網現狀及存在問題分析

（1）設備陳舊，部分廠家產品停產，維護困難。

骨干層許多設備在網運行時間已近10年，且設備生產廠家已經破產或設備型號停產。隨著設備供應及技術服務支持中斷，系統無法擴容，板卡返修無法解決，購買備品備件非常困難，在網設備老化，故障率呈不斷上漲趨勢，網絡維護運營成本增加。

（2）系統可靠性不適應鐵路安全運營需要。

現有骨干層DWDM系統采用點對點方式組網，業務調度、故障定位、網絡管理、自愈能力均較弱；匯聚層和接入層

未形成有效的傳輸系統自愈保護；客運專線兩條光纜加單節點設備的組網方式，在無其他路由迂回保護的情況下，仍會存在單點設備故障影響業務運用的問題。

（3）鐵路和中國移動共用網絡資源，存在安全管理隱患。

目前鐵路和中國移動共用傳輸網絡通道、機房及設備，在運營管理及網絡維護過程中存在安全管理隱患。部分機房面積和環境無法滿足需求。

（4）設備制式陳舊，接口種類單一，多種業務接入的支持能力差。

現有很多設備不具備綜合接入能力，僅配置了2 M和155 M接口，未配置以太網等數據接口，不能適應多業務接入的使用要求。

2.2 采取OTN光傳送網建設鐵路傳輸網

2.2.1 OTN產生的背景

隨著國內外通信技術的不斷發展，OTN設備傳送帶寬容量大、具備智能化、能承載大顆粒的TDM、IP通信業務，OTN光傳送網技術在骨干網建設中逐漸取代DWDM密集波分復用技術。其網絡容量、傳送能力、網管功能等均能滿足光傳輸網絡業務傳送的需求，且其技術成熟，多廠家支持，商用化程度高，技術成熟可靠，并可持續發展。

2.2.2 OTN的基本概念

OTN，通常也稱為 OTH(Optical Transport Hierarchy)，是通過 G．872、G．709、G．798等一系列ITu-T的建議所規范的新一代“數字傳送體系”和“光傳送體系”。從居于核心地位的G．709協議中可以看出，OTN跨越了傳統的電域(數字傳送)和光域(模擬傳送)，成為管理電域和光域的統一標準。從技術本質上而言，OTN技術是對已有的SDH和WDM的傳統優勢進行了更為有效的繼承和組合，同時擴展了與業務傳送需求相適應的組網功能，而從設備類型上來看，OTN設備相當于SDH和WDM設備融合為一種設備，同時拓展了原有設備類型的優勢功能。

2.2.3 OTN的主要功能

（1）多種客戶信號封裝和透明傳輸。

基于ITU-TG.709的OTN幀結構可以支持多種客戶信號的映射和透明傳輸，如SDH、ATM、以太網等，目前對SDH和ATM可實現標準封裝和透明傳送。

（2）大顆粒調度和保護恢復。

OTN技術提供3種交叉顆粒，即ODU1（2.5 Gbit/s）、ODU2（10Gbit/s）和 ODU3（40 Gbit/s）。高速率的交叉顆粒具有更高的交叉效率，使得設備更容易實現大的交叉連接能力，降低設備成本。在OTN大容量交叉的基礎上，通過引入ASON智能控制平面，可以提高光傳送網的保護恢復能力，改善網絡調度能力。

（3）大顆粒的帶寬復用、交叉和配置。

OTN目前定義的電層帶寬顆粒為光通路數據單元(ODUk,k=1,2,3)，即ODU1 (2.5 Gbit/s)、ODU2(10Gbit/s)和 ODU3 (40 Gbit/s)，光層的帶寬顆粒為波長，相對于SDH的VC-12/VC-4的調度顆粒，OTN復用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，對高帶寬數據客戶業務的適配和傳送效率顯著提升。

（4）完善的性能和故障監測能力。

OTN引入了豐富的開銷，具備完善的性能和故障監測機制。OTN還可以提供6級連接監視功能（TCM），對于多運營商/多設備商/多子網環境，可以實現分級和分段管理。適當配置各級TCM，可以為端到端通道的性能和故障監測提供有效的監視手段，實現故障的快速定位。因此在WDM系統中引入OTN接口，可以實現對波長通道端到端的性能和故障監測，而不需要依賴于所承載的業務信號（SDH/10GE等）的OAM機制。從而使基于OTN的WDM網絡成為一個具備OAM功能的獨立傳送網。

（5）增強了組網和保護能力。

通過OTN幀結構、ODUk交叉和多維度可重構光分插復用器(ROADM)的引入，大大增強了光傳送網的組網能力，改變了目前基于SDHVC-12/VC-4調度帶寬和WDM點到點提供大容量傳送帶寬的現狀。而采用前向糾錯(FEC)技術，顯著增加了光層傳輸的距離。另外，OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業務保護功能。

3 鐵路移動通信網現狀及采取措施探討

3.1 鐵路移動通信網現狀及存在問題

（1）GSM-R無線網覆蓋路線較少。

鐵路移動通信網主要由鐵路移動通信GSM-R系統和無線列調系統組成，GSM-R無線網覆蓋鐵路線1萬多公里；無線列調系統覆蓋鐵路線約7萬公里，主要是普通鐵路線；大的站場、編組場基本實現移動通信覆蓋，大部分站場無線通信系統采用400 MHz頻段無線通信系統或常規無線對講系統。

（2）設備冗余備份不足，保護較差。

在網絡方面，隨著網絡規模的擴大，GSM-R系統現有匯接和本地合一的網絡結構不適應網絡發展；移動交換網尚未建立冗余備份機制，只有MSC設備本身的單板備份和端口備份；在單網交織和普通單網組網結構下，采用單套BSC設備提供服務，設備級的冗余備份未作考慮。

（3）系統制式繁多干擾嚴重。

站場通信系統分散建設，制式繁多，缺乏統一的規劃和技術導向。此外，由于編組場業務量大，頻率資源占用較多，有些站場已經出現頻率資源匱乏、干擾嚴重的現象。

（4）無線列調系統設備老化可靠性低。

無線列調系統是模擬的單信道系統，存在功能單一、頻率利用率低、數據傳輸能力差、傳輸可靠性低、干擾嚴重等缺點，且制式不統一，既有線使用400 MHz系統設備，普遍存設備老化問題，且通信方式簡單，不能滿足現場使用需求。

（5）GSM-R系統核心節點分散且不足。

在網絡建設方面。由于GSM-R系統已建核心節點建設分散，一方面造成了

全核心網組網工作不系統，相對離散，效率較低；另一方面，部分GSM-R線路先于核心網建設，需先接入其他核心網節點作為工程過渡，待規劃節點具備條件后需倒回，這也增加了跨局指揮、跨局協調的難度，增加了對在線運營網絡的影響。

（6）網管系統功能不完善。

網管運維與支撐系統功能不完善。無法進行全網7號信令監測、話務統計、GPRS數據監測、無線頻率監測、無線網優、運行維護、資源管理等；網管分散，功能單一，工作效率低。影響網絡通信網絡運營管理部門的協調運作，影響相關信息的上傳下達，自動化程度低，當前進行質量統計和分析，應用業務的統計仍然采取人工方式，速度慢且容易出錯。

3.2 鐵路無線通信網可采取措施探討

（1）結合高速鐵路等新線建設和既有線改造繼續推進GSM-R網絡建設，建設安全可靠、結構清晰、功能完善的GSM-R核心網，加強干線的網絡覆蓋和服務質量，不斷完善機車綜合無線通信裝備；對普通線路的無線列調系統進行改造；采用適宜的無線通信制式構建站場通信系統。

（2）GSM-R移動交換網仍采用二級網絡結構（移動匯接網和移動本地網）；本地交換節點MSC全部實現1+1備份。

（3）增建GSM-R核心網節點，完成全路核心網節點的建設及互聯互通，使移動交換網向整網軟交換的演進。

（4）無線列調系統，無線列調C制式設備采用同頻單工通信方式，無法實現同一區段內不同機車司機間及手持臺與司機間的異頻轉信，不支持二者間通信聯絡，因此以后的無線列調系統改造應主要采用450 MHz頻段B制式。

（5）結合路網性繁忙干線及干線改造、CTC系統運用改造、無線列調更新改造建設GSM-R無線網。優化樞紐地區GSM-R無線網絡，減少網內干擾。

（6）建設鐵總和鐵路局兩級網管及監測系統，包括專業網管、話務統計及質量分析、接口監測、無線頻率監測、綜合測試、無線網優、運行維護、資源管理、數據管理等，便于運行維護。

4 結束語

鐵路通信網是保證行車安全、提高運輸效率的有力工具，我國鐵路引入現代通信技術還不久，鐵路運輸生產對鐵路通信要求進一步提高，各種鐵路通信業務的發展對鐵路通信傳輸和交換網絡提出了更高需求，因此分析鐵路通信現狀，發現存在的問題，采取相應措施不斷予以解決尤為重要，移動網進一步建設和功能拓展對傳輸網要求也越來越高，我們鐵路人只有不斷思考和努力才能為鐵路通信現代化提高運輸生產效率作出更大貢獻。

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責任編輯：萬寶安 竇國棟

來稿日期：2015-02-06