鄭州鐵路職業(yè)技術學院 董心雨
隨著中國鐵路列車不斷提速,鐵路通信服務需要滿足更高的要求,通信業(yè)務要做到精細化、專業(yè)化,才能有效地發(fā)揮作用。在鐵路通信網中引入接入網技術,不但可以解決因鐵路自身站點分散,支線多、路網復雜等特點導致的信息管理困難問題,還可以確保鐵路列車運營安全,促進鐵路通信網升級加速,對于鐵路運輸事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。本文著重于研究接入網技術在鐵路通信網中的有效性,并展望下階段接入網技術在鐵路通信網中的應用。
鐵路是人們普遍應用的交通運輸工具,其運輸的距離長,而且有較高的安全穩(wěn)定性,在近年來迎來了發(fā)展機遇的同時,也面臨各種挑戰(zhàn)。鐵路技術不斷升級,通過合理運用,給人民提供了交通便利,特別是鐵路運行速度的不斷加快,縮短了運行時間,給人們的出行帶來諸多的便利。鐵路通信網中應用接入網技術,一方面對于鐵路系統(tǒng)的安全運營是一個有力保障,另一方面使得鐵路的運輸管理更加便捷高效,鐵路系統(tǒng)的相關人員可以第一時間獲取鐵路運行產生的各種信息并作出有效判斷和及時處理,因此,接入網技術對于保障鐵路交通事業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著舉足輕重的作用。
將接入網技術合理地應用于鐵路通信網中,需要充分了解其自身特點,突出其明顯優(yōu)勢,這樣才能在鐵路通信網中充分發(fā)揮作用,提供可靠服務。鐵路通信網中的接入網技術主要有四個明顯優(yōu)勢:其一,接入網技術形式多樣,適應性強。將接入網技術用于通信網中,可以根據鐵路通信網絡的實際運行情況以及具體發(fā)展情況以不同的形式接入,使得接入網技術效果充分體現出來。通過明確接入網技術的不同形式特點,對技術合理運用,使其更好地為鐵路通信提供高質量服務。其二,接入網技術的發(fā)展空間大。從當前該技術的應用情況來看,由于技術上還不夠成熟,使其優(yōu)勢難以充分發(fā)揮。但是,中國正在對接入網技術不斷改進,不僅擴展了該技術的應用范圍,應用方法也進一步擴展。其三,接入網技術有良好的兼容性。當前鐵路事業(yè)迅猛發(fā)展,在建立鐵路通信網的時候,僅僅一項技術是不夠的,只有將多項技術融合起來才能更好地完成工作。使用接入網技術,由于其兼容性,使其使用并不會受到應用條件的限制。其四,接入網技術有較高的準確性。從當前鐵路交通運行情況來看,不斷提升運行速度依賴于鐵路通信網更高的準確性。應用接入網技術可以將這方面的問題有效解決,該技術可以更好地適應鐵路通信網環(huán)境,滿足鐵路運行需要。
從現階段鐵路通信采用的主要接入技術及接入網負責的主要業(yè)務內容說明接入網技術在鐵路通信當中的應用,具體如下:
光纖接入技術作為一種寬帶網絡接入技術,是基于網絡的光纖到路邊(Fiber-To-The-Curb)技術和光纖到戶技術的接入技術。光纖到路邊技術是以中心局作為起始點安裝和使用光纜,涉及的距離范圍是1000ft半徑以內,也就是說,家庭或者辦公室要獲得網絡信息,距離路邊光纜之間的距離要控制在這個范圍內,才能正常使用網絡。
現階段鐵路通信系統(tǒng)中基本采用發(fā)展最為快速的光接入網(OAN),這種接入網以光傳輸的方式在業(yè)務節(jié)點、交換設備與用戶之間傳輸信息。該網絡通過光線路終端(0LT)與各個業(yè)務節(jié)點相連,通過光網絡單元(0NU)與不同用戶相連。0AN的信息傳輸速度非???,除了可以將電話等窄帶業(yè)務的接入有效解決,還可以解決其他寬帶業(yè)務問題,諸如調整數據業(yè)務問題、解決多媒體圖像問題等等。在業(yè)務領域,OAN主要負責公用業(yè)務和專用業(yè)務兩個方面,其中公用業(yè)務的服務對象是大眾,該類業(yè)務承擔大眾鐵路的各項信息通信工作,為大眾提供準確可靠的鐵路相關信息;專用業(yè)務即對鐵路專用通信工作予以承擔,使得在鐵路運營的過程中,給予不同領域間的各類業(yè)務數據快速、有效、安全地傳輸,滿足鐵路通信需求。
鐵路通信網作為一個綜合系統(tǒng),不僅涉及面非常廣,而且需要承擔很大的業(yè)務量,有多種業(yè)務類別。工作人員選擇接入網系統(tǒng)的時候,需要考慮到不同工作內容對于接入網的需求的差異性來選擇相應的接入網技術,以滿足通信網業(yè)務需求,只有與通信網業(yè)務特點相符合,才能使得鐵路通信網質量有所保證。鐵路接入業(yè)務主要承擔調度及交換兩個方面的工作。
一方面需要配合完成相關的調度工作。由于鐵路系統(tǒng)有著龐大的運行體系、復雜的運行機構、多部門人員配置等,這些因素都會不同程度地影響接入網技術的應用效果。在調度通信中應用接入網技術,使得調度工作簡單化,調度通信更加安全高效,從而使得鐵路交通運輸以及生產有所保證。另一方面需要完成相關的交換工作,鐵路通信網中信息類別多樣且復雜,不同部門需要快速獲取各自所需的相關信息,因此接入網需要承擔起自動交換的工作,將不同門類的信息傳輸到指定的部門中去,方便工作人員的工作開展以及大眾對信息的精確獲取。
目前,鐵路接入網主要基于同步數字體系(SDH)及多業(yè)務接入平臺(MASP)等有源方式,主要服務于用戶之間的語音業(yè)務、低速率數據傳輸業(yè)務等。但是這種有源網絡存在著自身的局限性,如對電源的依賴及對環(huán)境條件的要求限制了網絡設備的安裝范圍,僅能安裝于機房內部。此外,該網絡的容量及接口數量已逐漸無法滿足迅速增長的業(yè)務帶寬需求,網絡的維護也相對復雜。因此,無源光網絡(PON)成為了各個鐵路局采用的新型接入網。
目前無源光網絡主要分為兩種,即以太網無源光網絡(EPON)及吉比特無源光網絡(GPON)。其中GPON具有更高的帶寬能力,其下行速率是以太網無源光網絡的2倍。接入網技術的安全性是衡量接入網技術的一項重要指標,GPON在數據包傳輸過程中采用了AES加密算法,而EPON并沒有對安全性問題進行定義,因此在安全性方面遠不如GPON。
GPON是基于支持全業(yè)務的接入網,且追求更高的效率和比特率,而EPON在全業(yè)務服務方面的有效性未得以驗證。除此之外,EPON的經濟效益及可管理性也明顯優(yōu)于GPON。在鐵路通信網中不同用戶的服務內容也不同,而GPON可以很好地適應這種差異性,成為一種更優(yōu)選擇。
目前,我國鐵路系統(tǒng)主要采用的無線接入技術是GSM-R,這項技術可以實現多種無線通信功能,服務于鐵路調度、應急指揮等方面,可以顯著提升鐵路通信的運行效率。然而隨著鐵路運輸的進一步發(fā)展,窄帶網絡已經越來越難以滿足鐵路通信的需求,LTE-R技術逐漸得到關注及研究。LTE-R應用OFDM、MIMO等技術,可以顯著降低鐵路通信系統(tǒng)時延,增加小區(qū)吞吐量,擴大覆蓋范圍。然而目前對于LTE-R研究與應用尚未成熟,在抗干擾性以及響應速度等方面仍未趕上傳統(tǒng)的GSM-R網絡。因此,在GSM-R向LTE-R發(fā)展的過程中,應當循序漸進,而非迅速將新技術替代傳統(tǒng)技術,對于某些對安全性要求不高的業(yè)務,可以優(yōu)先嘗試使用LTE-R技術。
多技術融合可以有效提升鐵路通信系統(tǒng)性能,例如將寬帶集群系統(tǒng)與LTE-R系統(tǒng)相融合。寬帶集群系統(tǒng)由高速互聯的一組計算機組成,它們相互獨立,但是通過單一系統(tǒng)模式統(tǒng)一管理。一旦系統(tǒng)中某個部件發(fā)生故障,集群軟件可以將正在執(zhí)行的業(yè)務迅速分配給其他正常運行的系統(tǒng)進行傳輸而不停止工作,可以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、節(jié)約成本。此外,寬帶集群系統(tǒng)還具有傳輸速度快、保密性高、可承載多種業(yè)務等優(yōu)點在。如果將寬帶集群系統(tǒng)與LTE-R通信系統(tǒng)相融合,可以顯著提升鐵路通信網的調度能力、安全性、管理水平及效率,在各種突發(fā)情況下保持網絡暢通。多技術融合可以使每一項技術都能夠充分發(fā)揮作用,整合資源可以實現優(yōu)勢互補,更好地為鐵路通信系統(tǒng)服務。
結束語:接入網技術的應用對于鐵路交通系統(tǒng)的發(fā)展起到了至關重要的作用,它憑借著自身形式多樣、兼容性強、發(fā)展空間大等特點保障了鐵路通信系統(tǒng)承擔多業(yè)務的功能。光纖接入技術有效解決了各種寬帶業(yè)務問題、數據業(yè)務問題及多媒體圖像問題等。鐵路接入網由有源向無源發(fā)展,LTE-R作為下一代無線接入技術有很大的發(fā)展空間,技術水平尚未成熟,可應用于對安全性要求不高的業(yè)務領域。多技術融合也是鐵路系統(tǒng)的一個發(fā)展方向,促進鐵路通信系統(tǒng)性能的提升。