馮 旭

（國(guó)能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，越來(lái)越多的高新技術(shù)裝備運(yùn)用于鐵路通信，為我國(guó)的鐵路發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。光纖綜合接入設(shè)備是一種基于SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）技術(shù)的MSTP 平臺(tái)（Multi-Service Transfer Platform，多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）。MSTP 是指基于SDH 的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，并能夠提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。本文以常見綜合接入設(shè)備為例，對(duì)綜合接入設(shè)備在鐵路站場(chǎng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用探索實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和NGN 網(wǎng)絡(luò)的融合。

1 設(shè)備功能分析

1.1 設(shè)備概述

光纖綜合接入設(shè)備，是改進(jìn)型SDH/IP 雙平臺(tái)接入設(shè)備。有大容量的6U 設(shè)備、中容量的2U 設(shè)備和小容量的1U 設(shè)備。

光纖綜合接入設(shè)備支持MSTP 2.5 G 接口和IP 10 G 接口，系統(tǒng)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(gè)，單臺(tái)設(shè)備的交換容量為256 G，系統(tǒng)最多支持24 個(gè)10 G的光接口；系統(tǒng)的以太網(wǎng)支持IEEE 1588v2 的精準(zhǔn)時(shí)鐘協(xié)議；系統(tǒng)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(dòng)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(shè)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(shè)備在鐵路站場(chǎng)的通信系統(tǒng)中，可以滿足大多數(shù)接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，并滿足部分傳輸業(yè)務(wù)的需求。

1.2 板件介紹

1.2.1 電源板（PWR AC/DC）

用于向設(shè)備各板卡提供工作電源和風(fēng)扇電源。任一塊電源板都可以提供光纖綜合接入設(shè)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(wǎng)網(wǎng)管接口，通過(guò)定時(shí)主動(dòng)、實(shí)時(shí)掃描，可自動(dòng)識(shí)別插入機(jī)框的板件或功能模塊類型，能夠在應(yīng)用軟件功能表中自動(dòng)配置插入機(jī)框的板卡的數(shù)據(jù)及通信權(quán)限。光口板（OXP）為了便于和其他業(yè)務(wù)接口板通信，通過(guò)軟件、硬件結(jié)合擴(kuò)展了一些通用控制接口，如I2C、SPI、RS232、網(wǎng)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(yè)務(wù)接口板，實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能。

1.2.3 EF8 以太網(wǎng)板

構(gòu)建8 路FE 百兆以太網(wǎng)交換模塊，通過(guò)配置以太網(wǎng)電路，實(shí)現(xiàn)百兆級(jí)以太網(wǎng)鏈路信號(hào)傳輸。通過(guò)使用FPGA 硬件編程技術(shù)設(shè)計(jì)SPI 接口，實(shí)現(xiàn)與光口板進(jìn)行通信管理。提供以太網(wǎng)時(shí)鐘同步接口，能夠支持IEEE 1588v2 以太網(wǎng)時(shí)鐘同步協(xié)議，并能夠接收傳輸網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的IEEE 1588v2 報(bào)文給網(wǎng)內(nèi)的其他設(shè)備。設(shè)備具備環(huán)形組網(wǎng)、備份鏈路、故障快速自恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)）

使用硬件接口編程技術(shù)，構(gòu)建了4×4 E1 的交叉容錯(cuò)連接業(yè)務(wù)芯片，實(shí)現(xiàn)64 K 語(yǔ)音業(yè)務(wù)的時(shí)隙交叉，復(fù)用與解復(fù)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(yǔ)音信號(hào)和1 路2B＋D 信號(hào)轉(zhuǎn)換為E1 信號(hào)，可根據(jù)需要二選一連接到背板或前面板CC4 接口。

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

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

2 系統(tǒng)軟件

2.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括：①系統(tǒng)啟動(dòng)管理，包括內(nèi)存管理、數(shù)據(jù)加載、任務(wù)進(jìn)程管理等；②配置維護(hù)管理，提供對(duì)設(shè)備的參數(shù)配置、參數(shù)門限修改、參數(shù)修改、參數(shù)查詢，查看系統(tǒng)狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)和資源狀態(tài)等功能；③系統(tǒng)監(jiān)控，通過(guò)密鑰實(shí)現(xiàn)軟件狀態(tài)的監(jiān)控和各任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控；④網(wǎng)管服務(wù)，采用SNMP 協(xié)議實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提供設(shè)備狀態(tài)指示、告警及處理等功能；⑤跟蹤打印，其他模塊的跟蹤調(diào)試信息均從該模塊打印到串口輸出。

2.2 呼叫處理

通過(guò)呼叫狀態(tài)機(jī)協(xié)調(diào)控制呼叫流程，完成接續(xù)過(guò)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(hào)流程、呼叫監(jiān)督轉(zhuǎn)移、呼叫保持和呼叫等待業(yè)務(wù)流程、四方預(yù)置會(huì)議功能、查詢分機(jī)號(hào)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(guò)備驅(qū)動(dòng)可以完成對(duì)芯片的控制，完成子板初始化；定時(shí)掃描SLIC 芯片狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)模擬接口、呼叫處理之間的映射。

2.4 語(yǔ)音處理部分

語(yǔ)音處理部分完成DSP 芯片初始化，編解碼調(diào)制、回聲印制和靜音解壓縮等參數(shù)的配置、語(yǔ)音包的收發(fā)、信號(hào)音檢測(cè)及產(chǎn)生等，實(shí)現(xiàn)媒體流之間的轉(zhuǎn)換。

2.5 SIP-UA

為呼叫處理模塊解析SIP 消息、發(fā)送SIP 消息，完成呼叫流程。

3 設(shè)備組網(wǎng)分析

光纖綜合接入設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)組建相對(duì)靈活，既用于較為簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)連接，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接，也可以構(gòu)成自愈式環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或鏈形網(wǎng)絡(luò)。用于鐵路站場(chǎng)的業(yè)務(wù)承載設(shè)備，組網(wǎng)靈活是必備條件，不同的站點(diǎn)有不同的業(yè)務(wù)承載需求，同時(shí)能提供的用于組網(wǎng)的光纖資源也是不同的。在資源充足的條件下，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)是最佳選擇，但如果光纖資源不充足或業(yè)務(wù)需求特殊，那么組自愈環(huán)形網(wǎng)絡(luò)或鏈形網(wǎng)絡(luò)是最優(yōu)選擇。

3.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)（圖1）采用光纖連接兩臺(tái)光纖綜合接入設(shè)備，用于遠(yuǎn)距離連接?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離跨區(qū)域?qū)νㄟB接，采用SDH 標(biāo)準(zhǔn)光接口，接口速率STM-1/4，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)、E1 業(yè)務(wù)、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通。

圖1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)

3.2 一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)

一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（圖2）采用光纖連接多臺(tái)光纖綜合接入設(shè)備，用于站房、檢修作業(yè)房之間的遠(yuǎn)距離連接，可以由一臺(tái)局端帶多臺(tái)遠(yuǎn)端，從而實(shí)現(xiàn)局端設(shè)備資源利用的最大化：可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離跨區(qū)域?qū)νㄟB接，采用SDH 標(biāo)準(zhǔn)光接口，接口速率STM-1/4；可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)、E1 業(yè)務(wù)、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通。

圖2 一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)

3.3 鏈形組網(wǎng)

鏈形組網(wǎng)（圖3）采用光纖鏈形連接多臺(tái)綜合光接入設(shè)備，用于站房之間的遠(yuǎn)距離連接，從而實(shí)現(xiàn)光纖資源利用的最大化：可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離跨區(qū)域?qū)νㄟB接，采用SDH 標(biāo)準(zhǔn)光接口，接口速率STM-1/4；可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)、E1 業(yè)務(wù)、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通。

圖3 鏈形組網(wǎng)

4 設(shè)備應(yīng)用探討

4.1 鐵路視頻會(huì)議應(yīng)用

鐵路沿線各站點(diǎn)均有傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，傳輸設(shè)備上需提供STM-1/4 光口，每站最少提供一個(gè)STM-1/4 光口。通信機(jī)械室光纖綜合接入設(shè)備，提供104個(gè)E1 信道承載在1～2 個(gè)STM-1/4光口與傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)接（1 個(gè)業(yè)務(wù)承載，1 個(gè)保護(hù)）。各站E1接口沿著鐵路沿線的用戶端接入既有通信傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的STM-1/4 光口，每個(gè)STM1/4 光口承載8 路E1 的業(yè)務(wù)。傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)STM-1/4 光口與光纖綜合接入設(shè)備對(duì)接，轉(zhuǎn)換為FE接口對(duì)接到視頻會(huì)議終端（圖4）。

圖4 鐵路視頻會(huì)議系統(tǒng)

4.2 鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)應(yīng)用

各鐵路站點(diǎn)內(nèi)，業(yè)務(wù)信號(hào)由既有傳輸設(shè)備光口落地，接入局端光纖綜合接入設(shè)備，再接入放置于各個(gè)紅外監(jiān)測(cè)機(jī)房的遠(yuǎn)端設(shè)備，呈鏈形組網(wǎng)方式對(duì)接。遠(yuǎn)端紅外設(shè)備及外環(huán)設(shè)備業(yè)務(wù)由FE 接口傳輸至遠(yuǎn)端光纖綜合接入設(shè)備，接入局端設(shè)備后由網(wǎng)管統(tǒng)一管理（圖5）。

圖5 鐵路紅外軸溫監(jiān)測(cè)

4.3 鐵路信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

將沿線各站網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)按照3 個(gè)層次進(jìn)行規(guī)劃：

（1）接入層：沿線各樓宇、作業(yè)房設(shè)置光纖綜合接入設(shè)備。負(fù)責(zé)用戶接入自動(dòng)電話、共電電話以及1～4 個(gè)不同業(yè)務(wù)的以太網(wǎng)接入（以太網(wǎng)接口8 個(gè)），數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式為純傳輸，主要通過(guò)SDH 傳輸技術(shù)隔離應(yīng)用和接入用戶。

（2）匯聚層：沿線各站光纖綜合接入設(shè)備設(shè)置在通信機(jī)械室內(nèi)，匯聚站內(nèi)各點(diǎn)上來(lái)的語(yǔ)音和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)與既有傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上聯(lián)。二層匯聚，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式為傳輸，主要對(duì)接入層網(wǎng)絡(luò)流量起到集中匯聚接入傳輸?shù)淖饔?。匯聚層從物理和地域上對(duì)分散的接入流量進(jìn)行集中接收和中轉(zhuǎn)處理。

（3）網(wǎng)管層：部署光纖綜合接入網(wǎng)管系統(tǒng)。

4.3.1 鏈形組網(wǎng)方式應(yīng)用

若鐵路信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)各站點(diǎn)內(nèi)接入層設(shè)備采用鏈形組網(wǎng)（圖6、圖7），可利用光纖綜合接入設(shè)備的保護(hù)倒換功能保護(hù)傳輸業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)通道傳輸故障時(shí)由網(wǎng)管切換主備用通道來(lái)保護(hù)業(yè)務(wù)傳輸。

圖6 鐵路信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（鏈形組網(wǎng)）

圖7 局部業(yè)務(wù)接入示意（鏈形組網(wǎng)）

如圖8 所示的鏈形網(wǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)中，各設(shè)備正常工作時(shí)業(yè)務(wù)信號(hào)由發(fā)端節(jié)點(diǎn)向工作信道和保護(hù)信道發(fā)出，兩條信道傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)一模一樣，收端擇優(yōu)選收。當(dāng)主信道損壞時(shí)通過(guò)選收備用信道，使主用業(yè)務(wù)得以恢復(fù)。

圖8 鏈形網(wǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)

4.3.2 環(huán)形組網(wǎng)方式應(yīng)用

如果鐵路信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)各站點(diǎn)內(nèi)接入層設(shè)備采用環(huán)形組網(wǎng)（圖9、圖10），多了一層對(duì)傳輸業(yè)務(wù)的保護(hù)機(jī)制，業(yè)務(wù)信息的安全性和完整性得到了多重保護(hù)，對(duì)于安全度較高的應(yīng)用需求中推薦使用環(huán)形組網(wǎng)。

圖9 鐵路信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（環(huán)形組網(wǎng)）

圖10 局部業(yè)務(wù)接入示意（環(huán)形組網(wǎng)）

環(huán)形網(wǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)如圖11 所示，各設(shè)備正常工作時(shí)，主用（工作）信道傳輸主信號(hào),備用（保護(hù)）信道傳輸額外信號(hào)，假設(shè)節(jié)點(diǎn)B 和節(jié)點(diǎn)C 之間的工作路徑中斷，則節(jié)點(diǎn)B 和節(jié)點(diǎn)C 將業(yè)務(wù)流進(jìn)行保護(hù)切換。B 負(fù)責(zé)將業(yè)務(wù)流切換到保護(hù)路徑，向相反方向傳輸（經(jīng)A、D），傳輸?shù)紺，以保證業(yè)務(wù)的傳輸。

圖11 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護(hù)結(jié)構(gòu)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)綜合接入設(shè)備的功能、組網(wǎng)方式等分析，綜合接入設(shè)備具有語(yǔ)音、呼叫處理、資源在線管理和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程維護(hù)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(jī)、分機(jī)端口。結(jié)合鐵路站場(chǎng)的業(yè)務(wù)需求，光纖綜合接入設(shè)備能夠靈活多樣的滿足組網(wǎng)要求，適應(yīng)不同鐵路站場(chǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的融合。