光纖綜合接入設備在鐵路站場的應用探索

馮 旭

（國能朔黃鐵路發展有限責任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

隨著通信技術的高速發展，越來越多的高新技術裝備運用于鐵路通信，為我國的鐵路發展做出積極的貢獻。光纖綜合接入設備是一種基于SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數字體系）技術的MSTP 平臺（Multi-Service Transfer Platform，多業務傳送平臺）。MSTP 是指基于SDH 的多業務傳送平臺，同時實現TDM、ATM、以太網等業務的接入、處理和傳送，并能夠提供統一網管的多業務節點。本文以常見綜合接入設備為例，對綜合接入設備在鐵路站場業務的應用探索實現現有網絡和NGN 網絡的融合。

1 設備功能分析

1.1 設備概述

光纖綜合接入設備，是改進型SDH/IP 雙平臺接入設備。有大容量的6U 設備、中容量的2U 設備和小容量的1U 設備。

光纖綜合接入設備支持MSTP 2.5 G 接口和IP 10 G 接口，系統SDH 平面的交叉矩陣支持256×256 VC4 或4032×4032 VC12 的容量；IP 平面支持最大10 G 的光口，單板接口最大4 個，單臺設備的交換容量為256 G，系統最多支持24 個10 G的光接口；系統的以太網支持IEEE 1588v2 的精準時鐘協議；系統接口豐富，可以提供STM-16、STM-4、STM-1、E1 接口、FE/GE電口、FE/GE 光口、V5.2 接口、自動電話接口、磁石接口、音頻2/4線接口、G.703 同向接口等，不同的接口可按模塊板卡配備。

綜合接入設備可提供豐富的接口，常見通信接口都可以配備，且是模塊化接入，可按需配置。STM-1/4/16、FE/GE、E1 接口及大部分電話接口等都可以接入傳輸，該設備在鐵路站場的通信系統中，可以滿足大多數接入網的業務需求，并滿足部分傳輸業務的需求。

1.2 板件介紹

1.2.1 電源板（PWR AC/DC）

用于向設備各板卡提供工作電源和風扇電源。任一塊電源板都可以提供光纖綜合接入設備電源需要。電源板支持交流、直流兩種接入方式，可采用AC 220 V 或DC 48 V 供電模式。電源板支持交流、直流混合輸入。

1.2.2 OXP 光口板

光口板（OXP）提供以太網網管接口，通過定時主動、實時掃描，可自動識別插入機框的板件或功能模塊類型，能夠在應用軟件功能表中自動配置插入機框的板卡的數據及通信權限。光口板（OXP）為了便于和其他業務接口板通信，通過軟件、硬件結合擴展了一些通用控制接口，如I2C、SPI、RS232、網管接口等。利用這些通用接口，使得光口板能夠管理配置各種業務接口板，實現設備功能。

1.2.3 EF8 以太網板

構建8 路FE 百兆以太網交換模塊，通過配置以太網電路，實現百兆級以太網鏈路信號傳輸。通過使用FPGA 硬件編程技術設計SPI 接口，實現與光口板進行通信管理。提供以太網時鐘同步接口，能夠支持IEEE 1588v2 以太網時鐘同步協議，并能夠接收傳輸網絡下發的IEEE 1588v2 報文給網內的其他設備。設備具備環形組網、備份鏈路、故障快速自恢復、網絡自診斷的能力，支持Web 界面配置管理。

1.2.4 CHL 音頻接口板（局）、CHR 音頻接口板（遠）

使用硬件接口編程技術，構建了4×4 E1 的交叉容錯連接業務芯片，實現64 K 語音業務的時隙交叉，復用與解復用，以及與光口板的通信。

1.2.5 其他板件

DSL 接口板（2B+D）把4 路語音信號和1 路2B＋D 信號轉換為E1 信號，可根據需要二選一連接到背板或前面板CC4 接口。

DSL 接口板通過2B+D 接口面板第2 個RJ45 連接，第1 對（1、2）雙絞線為信號線。

其中，2B＋D 接口有兩個B 通道、1 個D 通道，2 個B 通道走話音，1 個D 通道走消息。

2 系統軟件

2.1 系統管理

系統管理包括：①系統啟動管理，包括內存管理、數據加載、任務進程管理等；②配置維護管理，提供對設備的參數配置、參數門限修改、參數修改、參數查詢，查看系統狀態、任務狀態和資源狀態等功能；③系統監控，通過密鑰實現軟件狀態的監控和各任務運行狀態的監控；④網管服務，采用SNMP 協議實時監測，提供設備狀態指示、告警及處理等功能；⑤跟蹤打印，其他模塊的跟蹤調試信息均從該模塊打印到串口輸出。

2.2 呼叫處理

通過呼叫狀態機協調控制呼叫流程，完成接續過程。除基本的呼叫外，還包括FXO 端口POTS2IP 方向和IP2POTS 方向二次撥號流程、呼叫監督轉移、呼叫保持和呼叫等待業務流程、四方預置會議功能、查詢分機號碼及IP 地址信息功能及失敗路由功能等。

2.3 模擬接口信令接口適配

此模塊通過備驅動可以完成對芯片的控制，完成子板初始化；定時掃描SLIC 芯片狀態；實現模擬接口、呼叫處理之間的映射。

2.4 語音處理部分

語音處理部分完成DSP 芯片初始化，編解碼調制、回聲印制和靜音解壓縮等參數的配置、語音包的收發、信號音檢測及產生等，實現媒體流之間的轉換。

2.5 SIP-UA

為呼叫處理模塊解析SIP 消息、發送SIP 消息，完成呼叫流程。

3 設備組網分析

光纖綜合接入設備的網絡組建相對靈活，既用于較為簡單的點到點連接，一點對多點的連接，也可以構成自愈式環形網絡結構或鏈形網絡。用于鐵路站場的業務承載設備，組網靈活是必備條件，不同的站點有不同的業務承載需求，同時能提供的用于組網的光纖資源也是不同的。在資源充足的條件下，點對點、一點對多點是最佳選擇，但如果光纖資源不充足或業務需求特殊，那么組自愈環形網絡或鏈形網絡是最優選擇。

3.1 點對點組網

點對點組網（圖1）采用光纖連接兩臺光纖綜合接入設備，用于遠距離連接。可實現遠距離跨區域對通連接，采用SDH 標準光接口，接口速率STM-1/4，可實現語音業務、E1 業務、以太網業務的互聯互通。

圖1 點對點組網

3.2 一點對多點組網

一點對多點（圖2）采用光纖連接多臺光纖綜合接入設備，用于站房、檢修作業房之間的遠距離連接，可以由一臺局端帶多臺遠端，從而實現局端設備資源利用的最大化：可實現遠距離跨區域對通連接，采用SDH 標準光接口，接口速率STM-1/4；可實現語音業務、E1 業務、以太網業務的互聯互通。

圖2 一點對多點組網

3.3 鏈形組網

鏈形組網（圖3）采用光纖鏈形連接多臺綜合光接入設備，用于站房之間的遠距離連接，從而實現光纖資源利用的最大化：可實現遠距離跨區域對通連接，采用SDH 標準光接口，接口速率STM-1/4；可實現語音業務、E1 業務、以太網業務的互聯互通。

圖3 鏈形組網

4 設備應用探討

4.1 鐵路視頻會議應用

鐵路沿線各站點均有傳輸網絡設備，傳輸設備上需提供STM-1/4 光口，每站最少提供一個STM-1/4 光口。通信機械室光纖綜合接入設備，提供104個E1 信道承載在1～2 個STM-1/4光口與傳輸網絡設備對接（1 個業務承載，1 個保護）。各站E1接口沿著鐵路沿線的用戶端接入既有通信傳輸網絡設備的STM-1/4 光口，每個STM1/4 光口承載8 路E1 的業務。傳輸網絡設備通過STM-1/4 光口與光纖綜合接入設備對接，轉換為FE接口對接到視頻會議終端（圖4）。

圖4 鐵路視頻會議系統

4.2 鐵路紅外軸溫監測應用

各鐵路站點內，業務信號由既有傳輸設備光口落地，接入局端光纖綜合接入設備，再接入放置于各個紅外監測機房的遠端設備，呈鏈形組網方式對接。遠端紅外設備及外環設備業務由FE 接口傳輸至遠端光纖綜合接入設備，接入局端設備后由網管統一管理（圖5）。

圖5 鐵路紅外軸溫監測

4.3 鐵路信息化基礎網絡應用

將沿線各站網絡物理結構按照3 個層次進行規劃：

（1）接入層：沿線各樓宇、作業房設置光纖綜合接入設備。負責用戶接入自動電話、共電電話以及1～4 個不同業務的以太網接入（以太網接口8 個），數據轉發模式為純傳輸，主要通過SDH 傳輸技術隔離應用和接入用戶。

（2）匯聚層：沿線各站光纖綜合接入設備設置在通信機械室內，匯聚站內各點上來的語音和以太網數據，同時與既有傳輸網絡設備上聯。二層匯聚，數據轉發模式為傳輸，主要對接入層網絡流量起到集中匯聚接入傳輸的作用。匯聚層從物理和地域上對分散的接入流量進行集中接收和中轉處理。

（3）網管層：部署光纖綜合接入網管系統。

4.3.1 鏈形組網方式應用

若鐵路信息化基礎網絡各站點內接入層設備采用鏈形組網（圖6、圖7），可利用光纖綜合接入設備的保護倒換功能保護傳輸業務，在業務通道傳輸故障時由網管切換主備用通道來保護業務傳輸。

圖6 鐵路信息化基礎網絡（鏈形組網）

圖7 局部業務接入示意（鏈形組網）

如圖8 所示的鏈形網保護結構中，各設備正常工作時業務信號由發端節點向工作信道和保護信道發出，兩條信道傳輸的業務一模一樣，收端擇優選收。當主信道損壞時通過選收備用信道，使主用業務得以恢復。

圖8 鏈形網保護結構

4.3.2 環形組網方式應用

如果鐵路信息化基礎網絡各站點內接入層設備采用環形組網（圖9、圖10），多了一層對傳輸業務的保護機制，業務信息的安全性和完整性得到了多重保護，對于安全度較高的應用需求中推薦使用環形組網。

圖9 鐵路信息化基礎網絡（環形組網）

圖10 局部業務接入示意（環形組網）

環形網保護結構如圖11 所示，各設備正常工作時，主用（工作）信道傳輸主信號,備用（保護）信道傳輸額外信號，假設節點B 和節點C 之間的工作路徑中斷，則節點B 和節點C 將業務流進行保護切換。B 負責將業務流切換到保護路徑，向相反方向傳輸（經A、D），傳輸到C，以保證業務的傳輸。

圖11 環形網絡保護結構

5 結束語

通過對綜合接入設備的功能、組網方式等分析，綜合接入設備具有語音、呼叫處理、資源在線管理和網絡遠程維護管理等功能，可以靈活提供各類傳輸端口，也可以模擬中繼端口或連接普通電話機、分機端口。結合鐵路站場的業務需求，光纖綜合接入設備能夠靈活多樣的滿足組網要求，適應不同鐵路站場環境，實現與傳統通信網絡的融合。