■ 趙運(yùn)海

因高速鐵路具有高安全性、高速度、高計(jì)劃性、集中調(diào)度的特點(diǎn)，相比普速鐵路來(lái)講，對(duì)通信通道種類、數(shù)量的需求越來(lái)越多，如高速鐵路調(diào)度指揮、應(yīng)急處理、運(yùn)行監(jiān)測(cè)和控制等各項(xiàng)信息傳送均需通過(guò)通信傳輸網(wǎng)進(jìn)行傳輸，通信傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)方案直接決定各項(xiàng)信息傳送的可靠性和穩(wěn)定性。我國(guó)高速鐵路通信傳輸網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計(jì)源頭和相對(duì)普速鐵路相比，比較完善且具有較高的穩(wěn)定可靠性，也為高速鐵路調(diào)度指揮、信息化需求等提供了穩(wěn)定可靠的通信通道。通過(guò)總結(jié)近幾年來(lái)高速鐵路通信傳輸網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和運(yùn)用的問(wèn)題，高速鐵路通信傳輸網(wǎng)絡(luò)仍具有一定的優(yōu)化空間。通過(guò)對(duì)相關(guān)高速鐵路傳輸網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、承載業(yè)務(wù)和存在問(wèn)題的研究分析，提出了高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)優(yōu)化的思路和方案。

1 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

某高鐵線路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)見(jiàn)圖1。

1.1 骨干及中繼層分析

骨干及本地中繼層采用10 Gb/s的傳輸系統(tǒng)，在部分車站（部分車站和線路所未設(shè)）設(shè)有1臺(tái)10 Gb/s的傳輸設(shè)備，構(gòu)成兩纖“1+1”復(fù)用段保護(hù)環(huán)。主要承載跨局骨干通道和局管內(nèi)較大車站間的局內(nèi)通道。同時(shí)承載了鐵路局、站段至各接入層網(wǎng)元的保護(hù)通道。

1.2 接入層組網(wǎng)分析

接入層采用622 Mb/s的傳輸系統(tǒng)，在車站、基站、牽引變電等處所各設(shè)1臺(tái)622 Mb/s的傳輸設(shè)備。接入層在任兩個(gè)車站間都組成三個(gè)兩纖復(fù)用段622M保護(hù)環(huán)，分別為奇數(shù)基站環(huán)、偶數(shù)基站環(huán)、牽引電力環(huán)。因接入層在各網(wǎng)元間有大量的業(yè)務(wù)落上下，因此復(fù)用段保護(hù)環(huán)更加適合接入層承載的業(yè)務(wù)需求。這樣不僅提高了接入層的資源利用率，同時(shí)也便于業(yè)務(wù)的配置和管理。

2 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)承載業(yè)務(wù)分析

高速鐵路通信傳輸網(wǎng)直接承載主要包括通信、信號(hào)、供電、信息、公安、工務(wù)等專業(yè)將近20項(xiàng)業(yè)務(wù)，可靠性均要求較高，具體見(jiàn)表1。

通過(guò)對(duì)以上承載的業(yè)務(wù)進(jìn)行分析，將承載業(yè)務(wù)組網(wǎng)的類型分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)匯聚型、串聯(lián)匯聚型、串聯(lián)抽頭環(huán)型、串聯(lián)環(huán)回型4種。

圖1 某高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)示意

表1 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)

（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)匯聚型。主要包括通信專業(yè)的接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)（核心節(jié)點(diǎn)至匯聚節(jié)點(diǎn)），信息專業(yè)的鐵路計(jì)算機(jī)網(wǎng)、客票，信號(hào)專業(yè)的RBC，公安專業(yè)的公安信息聯(lián)網(wǎng)（派出所至公安處）等系統(tǒng)的組網(wǎng)（見(jiàn)圖2）。

此類業(yè)務(wù)要求的可靠性高，一般為2M接口和155M以上的POS接口，局端至各現(xiàn)場(chǎng)至少兩條以上電路。要求兩條電路為不同徑路，在具備條件的同時(shí)應(yīng)為不同設(shè)備的傳輸系統(tǒng)承載。

（2）串聯(lián)匯聚型。主要包括供電專業(yè)的電力SCADA、牽引SCADA、故標(biāo)，工務(wù)專業(yè)的防災(zāi)安全監(jiān)控等系統(tǒng)的組網(wǎng)（見(jiàn)圖3）。

圖2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)匯聚型

此類業(yè)務(wù)要求的可靠性高，一般為2個(gè)FE接口，且在中心起匯聚功能，節(jié)約局端FE端口。要求現(xiàn)場(chǎng)至局端為不同徑路，在局端為不同傳輸設(shè)備承載，在現(xiàn)場(chǎng)車站或基站為不同傳輸設(shè)備板卡承載。

（3）串聯(lián)抽頭環(huán)型。主要包括信號(hào)專業(yè)的CTC、微機(jī)監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)（見(jiàn)圖4）。

此類業(yè)務(wù)要求的可靠性高，一般為2M接口，在數(shù)量大的車站增加至局端電路。要求局端至車站或基站的電路為不同徑路，局端為不同傳輸設(shè)備承載，在現(xiàn)場(chǎng)車站或基站具備條件時(shí)由不同傳輸設(shè)備承載。

（4）串聯(lián)環(huán)回型。主要包括通信專業(yè)的調(diào)度通信、應(yīng)急通信、GSM-R（BSC至BTS間）、動(dòng)環(huán)監(jiān)控，信號(hào)專業(yè)的道岔融雪，公安專業(yè)的公安信息聯(lián)網(wǎng)（派出所至警務(wù)區(qū)及警務(wù)區(qū)間）等系統(tǒng)的組網(wǎng)（見(jiàn)圖5）。

此類電路要求的可靠性高，局端至環(huán)首尾站兩條電路必須為不同徑路。在局端為不同傳輸設(shè)備承載，有條件的處所還應(yīng)使某站至上、下行站的兩條電路分擔(dān)在不同傳輸系統(tǒng)承載。

3 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)分析

3.1 承載業(yè)務(wù)的流向分析

通過(guò)以上的業(yè)務(wù)分析，不管匯聚型還是環(huán)回型的業(yè)務(wù)，均使用兩條以上通道，且業(yè)務(wù)源點(diǎn)均為各基站、車站或牽引處所，業(yè)務(wù)宿點(diǎn)均為鐵路局所在地或較大車站所在地。為確保傳輸電路的可靠性，特別是杜絕單點(diǎn)傳輸設(shè)備障礙，造成大面積傳輸通道中斷，要求業(yè)務(wù)宿點(diǎn)至各業(yè)務(wù)源點(diǎn)的業(yè)務(wù)承載在不同徑路、不同傳輸設(shè)備（承載業(yè)務(wù)的源點(diǎn)為接入層設(shè)備除外）提供的傳輸通道上。

以A站至基站17的業(yè)務(wù)為例，A站至基站17的兩條路徑分別為（見(jiàn)圖6）：第一條徑路：A站622M—B站622M—基站11—基站13—基站15—基站17；第二條徑路（為保護(hù)電路或迂回電路）：A站10G—B站10G—C站10G—C站622M—基站19—基站17。

3.2 通信傳輸組網(wǎng)存在問(wèn)題分析

圖3 串聯(lián)匯聚型

圖4 串聯(lián)抽頭環(huán)型

圖5 串聯(lián)環(huán)回型

圖6 承載的業(yè)務(wù)流向示意

高速鐵路通信傳輸系統(tǒng)按以上所述組網(wǎng)和電路的配置，極大提高了其承載電路的可靠性，杜絕了單站傳輸設(shè)備故障引起傳輸系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)面積性中斷的現(xiàn)象。但是仍存在以下幾個(gè)需考慮的問(wèn)題。

（1）骨干及本地中繼層除承載骨干電路外，承載了大量接入層至較大車站的傳輸通道；接入層不僅承載了接入層電路，同時(shí)也承擔(dān)了中繼層的功能，使接入層通道占用率大大提高且不同區(qū)段極不平衡。如距離鐵路局（落地業(yè)務(wù)較多處所）越近的接入層利用率越高，反之越低；以北京鐵路局京廣高鐵為例，假設(shè)A站為北京，按3個(gè)接入層622M保護(hù)環(huán)平均利用率統(tǒng)計(jì)，AB站間利用率52%，EF站利用率39.7%，MN站利用率19.9%。

（2）在有的車站或線路所僅安裝1套接入層622M設(shè)備，無(wú)骨干層或中繼層的10G傳輸設(shè)備。車站622M設(shè)備如果出現(xiàn)故障，會(huì)引起本站調(diào)度、CTC通道全部中斷，直接影響行車（見(jiàn)圖7）。

（3）數(shù)據(jù)網(wǎng)使用的電路一般為155M以上顆粒，接入層無(wú)法滿足，只能在骨干及中繼層上的1套傳輸系統(tǒng)上承載，降低了數(shù)據(jù)網(wǎng)所用電路的安全系數(shù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)所承載業(yè)務(wù)的可靠性。

（4）各車站的高頻開關(guān)電源為單套，如果某車站高頻開關(guān)電源故障，依舊會(huì)造成整條線路承載的通信業(yè)務(wù)中斷。如圖6中的B站電源障礙，影響設(shè)備用電時(shí)，C站及以后的傳輸系統(tǒng)上承載的所有業(yè)務(wù)均中斷。

4 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)和優(yōu)化的思考

通過(guò)對(duì)既有高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)和承載業(yè)務(wù)的分析，在高速鐵路傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、保護(hù)機(jī)制比較完善的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高高速鐵路通信傳輸網(wǎng)的可靠性，以防止某車站全部業(yè)務(wù)通道中斷、部分區(qū)段業(yè)務(wù)通道中斷、某項(xiàng)業(yè)務(wù)通道全部中斷等方面為出發(fā)點(diǎn)，為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)提供穩(wěn)定、可靠、暢通的通信手段，對(duì)高速鐵路通信傳輸網(wǎng)，建議在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步開展優(yōu)化工作。

（1）根據(jù)業(yè)務(wù)量的需要，在骨干層和接入層間增加中繼層（見(jiàn)圖8），或提高接入層的鏈路帶寬（見(jiàn)圖9）。優(yōu)化后雖然增加了投資，但是達(dá)到了如下效果：①接入層、中繼層、骨干層承載的業(yè)務(wù)流向更加清晰，更加便于維護(hù)管理，車站級(jí)以上的電路均承載在中繼層2.5G和骨干層10G中的1個(gè)2.5G帶寬中，接入層只承載車站級(jí)以下的電路；②提高了整條線傳輸資源的容量，可將車站級(jí)以上包括數(shù)據(jù)網(wǎng)電路的所有業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)異網(wǎng)元級(jí)保護(hù)，進(jìn)一步提高傳輸系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)的可靠性；③釋放了接入層的資源，解決了瓶頸處資源緊張的問(wèn)題。

圖7 單臺(tái)設(shè)備承載業(yè)務(wù)示意

圖8 增加中繼層后傳輸網(wǎng)示意

（2）在高速鐵路車站所在地均要設(shè)置獨(dú)立的中繼層和接入層傳輸設(shè)備，以使車站使用的重要行車通信業(yè)務(wù)等所用電路分擔(dān)在不同的傳輸設(shè)備，環(huán)回通道由其他傳輸系統(tǒng)承載，確保業(yè)務(wù)通道雙網(wǎng)元、雙徑路承載，提高相關(guān)重要業(yè)務(wù)的可靠性。如以CTC通道為例，A站—B站CTC通道由骨干層10G系統(tǒng)承載，B站—C站的CTC通道由接入層622M系統(tǒng)承載，C站—D站CTC通道再由10G系統(tǒng)承載，在D站—A站的環(huán)回通道由非本條線的其他傳輸系統(tǒng)承載（見(jiàn)圖10）。

（3）充分利用局干傳輸網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。在局干所在處所，將原經(jīng)過(guò)接入層至業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)的徑路調(diào)整至由局干環(huán)至業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)（見(jiàn)圖11），取得了以下效果：①充分利用局干網(wǎng)既有資源，節(jié)約了設(shè)備投資；②提高了傳輸系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)的可靠性，能夠避免高鐵線上車站斷電影響面積性中斷的隱患，如在B站接入局干環(huán)，可避免A站、B站電源障礙后影響B(tài)站以后所有傳輸通道中斷現(xiàn)象；③釋放了接入層資源，解決了瓶頸處資源緊張的問(wèn)題。

（4）結(jié)合骨干傳輸網(wǎng)的改造，充分利用骨干傳輸網(wǎng)提供迂回保護(hù)通道，進(jìn)一步提高高速鐵路傳輸網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)的安全可靠性（見(jiàn)圖12）。

利用骨干環(huán)或局干環(huán)為高速鐵路傳輸網(wǎng)提供622M以上保護(hù)通道，對(duì)數(shù)字調(diào)度、GSM-R、CTC、MSC至RBC、牽引供電、防災(zāi)安全監(jiān)控等行車通信業(yè)務(wù)使用通道做SNCP保護(hù)（具備條件時(shí)可全部進(jìn)行保護(hù)），以使高速鐵路傳輸系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)在實(shí)現(xiàn)不同徑路光纜承載和不同網(wǎng)元的基礎(chǔ)上，又增加了一條路由，實(shí)現(xiàn)高速鐵路傳輸網(wǎng)上承載的通道電路經(jīng)第三路由的自動(dòng)保護(hù)，達(dá)到高速鐵路上車站通信機(jī)械室電源供電和雙條光纜中斷業(yè)務(wù)不受影響的效果。且此種方式簡(jiǎn)單靈活，特別適合對(duì)已開通的傳輸網(wǎng)實(shí)施保護(hù)工作。

如以AB站奇數(shù)基站環(huán)為例，BSC設(shè)在H站，基站1、3、5、7、9為一個(gè)基站環(huán)。

圖9 增加接入層帶寬后傳輸網(wǎng)示意

圖10 在D站—A站的環(huán)回通道由非本條線傳輸系統(tǒng)承載示意

圖11 業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)由局干環(huán)承載后示意

未利用骨干環(huán)保護(hù)通道前，H站至基站環(huán)2M電路徑路見(jiàn)圖13。如果B站—H站間的任何一車站電源供電或兩條光纜中斷，BSC至此基站環(huán)的電路全部中斷，此基站環(huán)的GSM-R業(yè)務(wù)全部中斷。

利用骨干環(huán)保護(hù)通道后（將BSC至基站環(huán)頭的2M電路或BSC至基站環(huán)尾的2M電路中任何一條進(jìn)行SNCP保護(hù)即可，以將BSC至基站環(huán)尾的2M電路保護(hù)），H站至基站環(huán)2M電路徑路見(jiàn)圖14。

圖12 利用骨干傳輸網(wǎng)提供迂回保護(hù)通道示意

圖13 未利用骨干環(huán)保護(hù)通道前H站至基站環(huán)2M電路徑路

圖14 利用骨干環(huán)保護(hù)通道后H站至基站環(huán)2M電路徑路

如果B站—H站間（不含H站）的任何一車站的電源供電或兩條光纜中斷，可自動(dòng)切換至骨干環(huán)的保護(hù)通道中，使BSC至基站1的2M電路不會(huì)中斷，保證GSM-R業(yè)務(wù)的暢通。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)相關(guān)高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、承載業(yè)務(wù)和存在問(wèn)題的研究，以防止某車站全部業(yè)務(wù)通道中斷、部分區(qū)段業(yè)務(wù)通道中斷、某項(xiàng)業(yè)務(wù)通道全部中斷等方面為主要出發(fā)點(diǎn)，提出高速鐵路通信傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的思路和方案。通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一項(xiàng)長(zhǎng)期的維護(hù)工作，優(yōu)化的內(nèi)容和方案應(yīng)結(jié)合各類實(shí)際運(yùn)用條件確定，并應(yīng)隨著通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的變化而變化，最大條件地確保通信傳輸網(wǎng)和承載的業(yè)務(wù)具備多路由傳輸，以使通信網(wǎng)絡(luò)以“通”為目標(biāo)，為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)提供穩(wěn)定、可靠、暢通的通信手段。