铁路通信传输网的组网方式与常见故障分析

任永甜 上海铁路局上海通信段

铁路通信网是现代铁路系统不可缺少的组成部分。组成铁路通信系统的各部分，通常都是铁路沿线地区，不同于其他的行业的集中分部。为保证安全、防止事故的产生，就要求集中管理，统一调度。因此，铁路通信必须要有一个能够提供特殊保障性服务的通信系统做支持。优质可靠的通信手段是铁路安全稳定运行的基础。即：必须采用先进的、现代化的有线和无线通信的传输和接入方式。本文所涉及的传输网，又是铁路通信的大动脉。传输网的稳定运行和畅通是实现铁路系统现代化管理的重要前提。

由于铁路列车具有高速运动的特点。虽然近几年来，无线(移动通信)接入网在铁路通信网中占有相当大的比重。固定位置的车站(场)、单位以及各种固定设施之间的通信方式，首选方案仍是采用SDH光同步数字传输设备进行组建，同时应考虑采用ATM交换以及网络IP通信等先进技术来构成通信主干网及光纤用户接入网。另外，采用远端用户单元(RSU)和数字环路载波(DLC)设备。组网更灵活、方便。并且还需具备便于扩容的功能。

1 常见传输网的组网类型

SDH网是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，网络节点（网元）和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性（信道的利用率）、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。

网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形。如图1所示。

1.1 链形网

此种网络拓扑是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放。这种拓扑的特点是较经济，在SDH网的早期用得较多。

1.2 星形网

此种网络拓扑是将网中一网元做为特殊节点与其他各网元节点相连，其他各网元节点互不相连，网元节点的业务都要经过这个特殊节点转接。这种网络拓扑的特点是可通过特殊节点来统一管理其它网络节点，利于分配带宽，节约成本，但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。特殊节点的作用类似交换网的汇接局，此种拓扑多用于本地网（接入网和用户网）。

图1 网络拓扑的基本结构图

1.3 树形网

此种网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合，也存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈。

1.4 环形网

环形拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。这是当前使用最多的网络拓扑形式，主要是因为它具有很强的生存性，即自愈功能较强。环形网常用于本地网（接入网和用户网）、局间中继网。

1.5 网孔形网

将所有网元节点两两相连，就形成了网孔形网络拓扑。这种网络拓扑为两网元节点间提供多个传输路由，使网络的可靠更强，不存在瓶颈问题和失效问题。但是由于系统的冗余度高，必会使系统有效性降低，成本高且结构复杂。网孔形网主要用于长途网中，以提供网络的高可靠性。

当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合，可构成更加复杂的网络。

本文主要介绍链形网和环形网（自愈环）。

2 链形网

链网的特点是具有时隙复用功能，即线路STM-N信号中某一序号的VC可在不同的传输光缆段上重复利用。如图2所示。

图2 链形网

其中A-B、B-C、C-D以及A-D之间通有业务，这时可将A-B之间的业务占用A-B光缆段X时隙 ，将B-C的业务占用B-C光缆段的X时隙，将C-D的业务占用C-D光缆段的X时隙，这种情况就是时隙重复利用。这时A-D的业务因为光缆的X时隙已被占用，所以只能占用光路上的其它时隙Y时隙。

例如：第3VC4的第49VC12或者第7VC4的第48个VC12。

链网的这种时隙重复利用功能，使网络的业务容量较大。网络的业务容量指能在网上传输的业务总量。网络的业务容量和网络拓扑，网络的自愈方式和网元节点间业务分布关系有关。

链网的最小业务量发生在链网的端站为业务主站的情况下，所谓业务主站是指各网元都与主站互通业务，其余网元间无业务互通。若A为业务主站，那么B、C、D之间无业务互通。此时，C、B、D分别与网元A通信。这时由于A-B光缆段上的最大容量为STM-N（因系统的速率级别为STM-N），则网络的业务容量为STM-N。

链网达到业务容量最大的条件是链网中只存在相邻网元间的业务。此时网络中只有A-B、B-C、C-D的业务不存在A-D的业务。这时可时隙重复利用，那么在每一个光缆段上业务都可占用整个STM-N的所有时隙，若链网有M个网元，此时网上的业务最大容量为（M-1）×STM-N，M-1为光缆段数。

常见的链网有二纤链--不提供业务的保护功能（不提供自愈功能）；四纤链--一般提供业务的1+1或1∶1保护。四纤链中两根光纤收/发作主用信道，另外两根收/发作备用信道。链网的自愈功能为：1+1、1∶1、1∶n，可以对链路起到保护作用。

3 环型网--自愈环

当今社会各行各业对信息的依赖愈来愈大，要求通信网络能及时准确的传递信息。随着网上传输的信息越来越多，传输信号的速率越来越快，一旦网络出现故障（这是难以避免的，例如土建施工中将光缆挖断），将对整个社会造成极大的损坏。因此网络的生存能力即网络的安全性是当今第一要考虑的问题。

传输网上的业务按流向可分为单向业务和双向业务。以环网为例说明单向业务和双向业务的区别（如图3所示）。

图3 环形网

若A和C之间互通业务，A到C的业务路由假定是A→B→C，若此时C到A的业务路由是C→B→A，则业务从A到C和从C到A的路由相同，称为一致路由。若此时C到A的路由是C→D→A，那么业务从A到C和业务从C到A的路由不同，称为分离路由。

所谓自愈是指在网络发生故障（例如光纤断）时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内（ITU-T规定为50 ms以内），使业务自动从故障中恢复传输，使用户几乎感觉不到网络出了故障。其基本原理是网络要具备发现替代传输路由并重新建立通信的能力。替代路由可采用备用设备或利用现有设备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的恢复。由上可知网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能。

值得一提的是："自愈"仅是通过备用信道将失效的业务恢复，而不涉及具体故障的部件和线路的修复或更换，所以故障点的修复仍需人工干预才能完成。但是毫无疑问，传输网络自愈的这一特性便于人工排除故障、缩短故障延时，为保障铁路通信信息的安全畅通赢得了宝贵的时间。

4 常见故障案例分析

4.1 网管见某端口T-ALOS(E1接口模拟信号丢失)告警

例如，网管上报某网元该端口有T-ALOS主要告警。告警内容是：XX网元第X槽位2 M支路板第X端口E1接口模拟信号丢失。

一般处理流程：

（1）首先同步网元告警。并进行告警核对，查看该告警是否仍存在，是否是由于延时导致告警未消除。

（2）若仍上报T_ALOS告警，通知当地传输室。让对方在传输网管里看一下该站传输有没有问题。让通信维护人员去现场看一下传输以及DDF架的2M端口是否正常。可要求通信维护人员在DDF架该端口做硬件环回，我室查看该端口T_ALOS告警是否消除。若告警消除，说明该DDF架端口正常。可要求通信维护人员在连接用户侧设备2 M线上做硬环，查看网管告警是否消除。若消除，则说明2 M线正常，用户侧设备故障。

也可在网管上对该端口做软件外环回，要求通信维护人员用误码仪测试，若能测到环回，也说明该DDF架端口正常。

4.2 网管见某网元某光板上报IN_PWR_ABN（输入光功率异常）告警

一般处理流程：

（1）在网管上查询该网元的接收光功率是否正常。

（2）检查该网元的的法兰盘是否连接正确，并清洁法兰盘。

（3）在网管上查看对端站的发射光功率是否正常。

将该光口硬件自环（需加合适衰耗），之后查看光功率异常告警是否消除。若消除，说明为对端发光口故障或该线路故障，若未消除，则为该收光口故障，更换备板。

5 结束语

铁路通信网是为铁路运输服务的专用网。有其特有的服务性质和运营机制。作为行业性的专用通信网，为了适应现代通信网发展的需要，铁路通信正不断随着铁路系统的发展而更新。它主要用于铁路沿线小站与小站，小站与枢纽站，任意一处到枢纽指挥中心之间的信息传递。随着沪宁城际。沪杭客专、京沪高铁等铁路线的运营。铁路传输网上承载了越来越多的专用通信电路。如：数字调度、DMIS、电力远动、电力视频监控、各种环境监控、微机监测、办公OA网、TMIS、视频会议、红外线轴温监控、动态图像应急救援电路等，满足了不同种类的铁路专用通信需求，保证了铁路通信电路稳定、高效地运行。从而保障了铁路生产运输的安全。促使整个国民经济的高速发展。