通信传输技术在金山铁路中的应用及思考

鲁海涛 上海铁路局上海金山铁路有限责任公司

1 通信网的基本结构

任何通信网络都具有信息传输、信息处理、信令机制、网络管理功能。因此从功能角度看，一个完整的通信网可分为相互依存的三部分：业务网、传输网、支撑网。

1.1 业务网

业务网负责向用户提供各种通信业务，如基本语音、数据、多媒体、VPN等，在铁路通信系统中，业务网主要分为TDM业务网（自动电话、GSM-R无线通信、铁路专用调度通信）和数据网两大类。构成一个业务网的主要技术要素包括网络拓扑结构、交换节点设备、编号规划、信令技术、路由选择、业务类型、计费方式、服务性能保证机制等，其中交换节点设备是构成业务网的核心要素。采用不同交换技术的交换节点设备通过传输网互连在一起就构成了不同类型的业务网。

1.2 传输网

传输网独立于具体业务网，负责按需为交换节点/业务节点之间的互连分配通道，实现节点之间信息透明传输，同时具备通道调度、网络性能监视、故障切换等相应的管理功能。构成传输网的主要技术要素包括：传输介质、复用体制、传输网节点技术等。以铁路广泛使用的SDH传输网络为例，其传输网节点设备主要有分插复用设备（ADM）和交叉连接设备（DXC）两种类型，是构成传输网的核心要素。

1.3 支撑网

支撑网负责提供业务网正常运行所需的信令、同步、网络管理、业务管理、运营管理等功能，已保证提供的业务质量和整个通信系统的可维护性和可靠性。支撑网包括同步网、信令网、管理网三部分。

（1）同步网处于数字通信网的最底层，负责实现网络节点设备之间和节点设备与传输设备之间的始终同步、帧同步以及全网的网同步，保证地理位置分散的物理设备之间数字信号的正确接收和发送。

（2）信令网在逻辑上独立于业务网，负责在网络节点间传送业务相关或无关的控制信息流。

（3）管理网的主要目标是通过实时和近实时监视业务网的运行情况，采用各种控制和管理手段，充分利用网络资源，保证通信服务质量。

2 金山铁路通信网建设方式及其提供的服务

2.1 金山铁路工程概况

金山铁路改建工程从上海南站引出至金山卫站，全长56.4 km，途经上海市徐汇、闵行、松江、金山四个区，共设上海南、莘庄、春申、新桥、车墩、叶谢、亭林、金山园区、金山卫等9个车站。线路最高时速160 km/h，全线电气化，全封闭。本项目由铁道部和上海市共同出资，是铁道部和上海市探索快速城区铁路交通建设、提高城市综合交通能力的重要举措，对加强金山铁路沿线与中心城区之间的交通联系，完善城市轨道交通布局，满足居民出行需求以及城市集约化和一体化发展有着重要意义。工程自2009年12月9日正式开工，于2012年9月28日建成。列车全线运行时间最短32 min。

2.2 金山铁路通信网络构成

金山铁路通信系统包括传输系统、业务网范畴的电话交换及接入系统、无线列调系统、调度通信系统，隶属于支撑网的同步及时钟分配系统等。

2.2.1 通信传输系统

利用工程内新设的20芯光缆以及既有浦东铁路12芯光缆中的其中2芯，开通新桥至金卫西1+1 622 M/s传输系统。接入层车站节点包括春申、新桥、车墩、大桥管理所、叶榭、亭林、金山园区、金山卫站8个节点设置MSTP的622 M设备（采用华为OSN2500设备）。扩容既有金山卫站SDH 622 M/s传输设备。各电气化所亭站点均在相关所亭内新设STM-4 ADM设备（采用华为OSN1500设备），并接入就近车站内。利用上海路局沪昆2.5G传输系统以及上海枢纽既有传输通道引入上海调度所。利用新桥信号楼、新桥通信站既有沪昆2.5G传输设备，并对其进行扩容。系统组成见图1。

2.2.2 电话交换及接入系统

金山铁路不新设程控交换设备，全线纳入既有铁路电话交换网统一编号组网，实现与既有铁路电话专网的互通。

公务通信系统纳入既有铁路专网。对新桥通信楼既有程控电话交换机扩容至2×2M V5.2接口，自动电话用户通过接入网系统接至在新桥信号楼新设置的OLT设备，新桥信号楼OLT设备通过V5.2接口接入既有程控电话交换机。

沿线车站、电气化所亭、电力配电所等区间接入点等站内接入点新设ONU设备（华为F02AV-U），分段接入新设OLT设备。车站ONU至OLT采用2×2 M直连，区间ONU至OLT采用1×2 M直连，相邻ONU间采用1×2 M互连。

图1 金山铁路传输系统拓扑图（简图）

2.2.3 无线列调系统

无线通信系统采用450 MHz无线列调C制式，并设置无线车次号校核和调度命令传送系统。

（1）列车无线调度通信系统系统采用有线、无线相结合的链状网结构，在新增加的车站设置车站电台，对新建信号楼的既有车站设置车站电台，所有车站电台通过有线通道连接接入到既有无线调度总机和监测总机内。其中，上海南（含）～新桥（含）的车站电台接入到既有沪杭台管辖、新桥（不含）～金山的车站电台接入到既有上海枢纽调度台管辖。

（2）为保证相邻车站电台的场强连续覆盖，对于铁路区间弱场地段采用光纤直放站+天线的方式解决场强覆盖问题，并新设光纤直放站网管。

2.2.4 调度通信系统

全线铁路调度通信系统由数字调度系统构成，按1个调度区划分纳入上海调度所统一管辖。新增上海枢纽支线台，管辖车墩、叶榭、亭林、金山园区、金山卫、金卫西6个站。

车墩、叶榭、亭林、金山卫4个车站新设数调分系统，与车站调度交换机同址设置数字录音仪，通过录音接口与车站调度交换机相连。其余车站利用既有数调分系统。由于既有上海调度所内既有上海枢纽调度主系统均无法扩容，且无空余时隙进行组环交换，因此在上海调度所内新设一套数调主系统。在沿线各车站设置车站值班台，通过2B+D接口接入车站型调度交换机，车站值班台预留2 M口，调度台处设置应急电话分机。

沿线牵引变电所、分区所、开闭所的调度分机以2 M接口接入各牵引变电所亭的ONU设备，再通过车站的ONU设备以环路中继口接入车站调度交换机分系统中。

2.2.5 同步及时钟分配系统

（1）同步分配系统

利用新桥通信站既有BITS设备扩容，全线按一个同步区设置，采用主从同步方式，为全线通信传输设备提供同步时钟信号。SDH时钟传送节点数不大于20个，并建立合理的时钟传递链路，防止形成时钟环。

（2）时间分配系统

利用上海调度所既有设置的二级时间同步设备（即二级母钟及时间信号分配设备），完成时间同步信号的分配，同时设有GPS作为时间同步源。并对上海调度所二级时间同步设备的分配单元进行扩容。

二级时间同步设备和车站三级时间同步设备（信息系统专业设置）之间，采用64k专线链路（RS422接口）将上海局调度所主时钟设备的时间同步信号传送到车站通信机房，为车站三级时间同步设备提供时间同步信号源。

2.3 通信系统与各信息系统的接口

金山铁路传输系统采用基于SDH的多业务传送平台MSTP（Multi-Service－TransferPlatform），同时实现 TDM、以太网等多种业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。传输系统为信息系统提供的通道见表1。

表1 通信系统与各信息系统典型接口形式

3 工程实施建议

3.1 光进铜退原则

由于电气化铁路电磁干扰环境较为复杂，同时出于防雷考虑，各级通信、信息终端连接时优先采用光缆，并合理选择光电转换设备以实现设备的连接。如金山铁路春申站、新桥站信息箱及大桥管理所通信专用箱变、无线通信直放站箱变处的电力远动系统均采用光缆加光猫的方式就近接入通信传输系统，设备开通以来工作较为稳定。

3.2 合理划分承载业务等级

目前铁路通信系统信息业务及信息系统业务主要由两种IP数据通信网来承载，即独立IP数据通信网和综合数据通信网。根据国家政策及铁路有关规定，对于涉及铁路运输安全控制、资金往来等系统的业务（包括CTC/TDCS、列车控制及联锁、客票、公安等系统），使用独立IP数据通信网承载；铁路其他信息系统业务及通信系统数据业务，使用综合IP数据网承载。

3.3 MSTP与既有SDH的互联互通

因铁路既有通信系统广泛采用SDH传输系统，工程中不可避免的遇到新建MSTP系统与既有的SDH互联互通问题。MSTP与现有SDH的互通是指MSTP承载的FE数据业务穿越SDH网络的互通，两者之间实现互通的条件是：MSTP承载的FE数据业务所经路由任何节点不能有E1或非STM-N接口转接。

现有铁路SDH网络主要服务于TDM业务及专线业务，以2Mb/S电路为主，各SDH网络间的转接电路大多采用DDF跳线方式，无法形成端到端的VC-3/VC-4/VC-12全程通过，造成MSTP承载的FE数据业务无法穿越SDH。为此，需对相应SDH网络节点增设STM-N支路板卡，将转接电路由DDF跳线方式改为STM-N中继方式。该改造方式在实现FE数据业务透传的同时，实现了电路调度由人工DDF跳线转变为网管数据配置，大大提高网络管理效率。

4 结束语

铁路通信系统在提供语音业务的同时还为众多信息系统提供业务承载通道。新的需求催生新的应用，按照铁路信息化总体规划，将逐步建设运输组织、客货营销、经营管理等领域共计38个信息系统。如何在一张通信网中更好的承载众多数据业务是通信专业今后需要着重研究和探讨的问题。