铁路通信现状问题分析与措施探讨

王登明 上海铁路局上海通信段

铁路通信现状问题分析与措施探讨

王登明 上海铁路局上海通信段

铁路通信基础网和业务网是保障整个铁路运输安全、提高效率的重要工具，铁路列车正向高速化与准高速化发展，为了保证行车的安全，进一步实现有效的人机控制和提高运输期间的信息交流效率，就要求建立一个功能更加完善、技术构成更加先进的铁路通信网络。结合工作实践介绍铁路通信网的现状，对存在的主要问题进行初步分析，同时对通信传输网和铁路移动通信网存在的问题进一步分析并对采取措施进行初步探讨。

铁路通信；现状；问题；措施

1 铁路通信现状

铁路通信网由基础网、移动通网、业务网构成的通信网络架构，能提供基本的语音、数据、图像通信，满足铁路运输生产及运营指挥必要的通信需求。铁路通信有关业务包括电报网、调度通信、站车广播、同步网、专用电话接入、铁路专用数据通信等。

1.1 基础网

基础网主要包括通信线路（光缆、电缆）、传输网、数据通信网。传输网网络由骨干层、汇聚层、接入层组成，基本采用光数字同步传输技术。

1.2 铁路移动通信网

铁路移动通信网主要由铁路移动通信GSM-R系统和无线列调系统组成，铁路移动通信GSM-R系统主要提供语音通信和数据通信业务,可以实现调度通信、车次号传输与列车停稳信息的传送、调度命令传送、列尾装置信息传送、无线机车信号和调车监控信息传输、机车同步操作信息传输、列车控制数据传输、区间移动公务通信、应急指挥通信话音和数据业务、旅客列车移动信息服务等功能。无线列调系统主要是普通铁路线使用；大的站场、编组场基本实现移动通信覆盖。

1.3 铁路通信业务网

铁路通信业务网主要包括调度通信网、电报网、电话交换网、会议电视网、应急通信网、视频监控系统。铁路调度通信网基本实现了数字调度通信。会议电视网、视频监控是铁路近期发展较快的业务，随着高速铁路建设，铁路局在各站段自行建设了部分既有线视频监控系统和会议电视网；目前会议电视网能够召开部-路局-站段之间二级会议电视，视频监控系统尚未实现互联互通、路局资源共享。随着高速铁路建设和新建普通铁路建设及改造，应急通信可提供现场话音和静图接入，客专线路还可提供现场动态图像接入。

1.4 铁路通信网存在问题分析

（1）铁路通信网保护和集中维护管理方面存在不足。

铁路通信网一直是铁路安全运营必不可少的重要保障手段，虽然铁路通信网经过多年的建设和发展，但是铁路通信网现网中，基础网、业务网在既有线改造、新建高速铁路线和普速线中各线单独建设的通信系统在汇聚层保护、网络互联互通、资源共享、系统容量、集中维护管理等方面存在缺陷，设备技术落后老化与中国移动公司共用机房及设备，设备维护界面不清晰等问题。

（2）铁路通信不能适应新业务发展需要。

随着铁路发展，铁路通信网建设需要适应铁路新增业务和行车安全要求，以及铁路经营目标、服务目标的确立，新的业务需求不断增加，综合视频监控、互联网售票、实名制售票等，对铁路通信光传送网的带宽、大颗粒业务需求量急剧增加；特别是高速铁路和客运专线铁路安全、快速、高效的运营模式对铁路通信网提出了越来越高的要求。因此迫切需要铁路通信跟上通信技术发展趋势应用新的通信技术解决铁路通信传输网和移动网等主要问题，适应铁路的发展。

2 铁路通信传输网现状及采取OTN光传送网建设铁路传输网

2.1 铁路通信传输网现状及存在问题分析

（1）设备陈旧，部分厂家产品停产，维护困难。

骨干层许多设备在网运行时间已近10年，且设备生产厂家已经破产或设备型号停产。随着设备供应及技术服务支持中断，系统无法扩容，板卡返修无法解决，购买备品备件非常困难，在网设备老化，故障率呈不断上涨趋势，网络维护运营成本增加。

（2）系统可靠性不适应铁路安全运营需要。

现有骨干层DWDM系统采用点对点方式组网，业务调度、故障定位、网络管理、自愈能力均较弱；汇聚层和接入层

未形成有效的传输系统自愈保护；客运专线两条光缆加单节点设备的组网方式，在无其他路由迂回保护的情况下，仍会存在单点设备故障影响业务运用的问题。

（3）铁路和中国移动共用网络资源，存在安全管理隐患。

目前铁路和中国移动共用传输网络通道、机房及设备，在运营管理及网络维护过程中存在安全管理隐患。部分机房面积和环境无法满足需求。

（4）设备制式陈旧，接口种类单一，多种业务接入的支持能力差。

现有很多设备不具备综合接入能力，仅配置了2 M和155 M接口，未配置以太网等数据接口，不能适应多业务接入的使用要求。

2.2 采取OTN光传送网建设铁路传输网

2.2.1 OTN产生的背景

随着国内外通信技术的不断发展，OTN设备传送带宽容量大、具备智能化、能承载大颗粒的TDM、IP通信业务，OTN光传送网技术在骨干网建设中逐渐取代DWDM密集波分复用技术。其网络容量、传送能力、网管功能等均能满足光传输网络业务传送的需求，且其技术成熟，多厂家支持，商用化程度高，技术成熟可靠，并可持续发展。

2.2.2 OTN的基本概念

OTN，通常也称为 OTH(Optical Transport Hierarchy)，是通过 G．872、G．709、G．798等一系列ITu-T的建议所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”。从居于核心地位的G．709协议中可以看出，OTN跨越了传统的电域(数字传送)和光域(模拟传送)，成为管理电域和光域的统一标准。从技术本质上而言，OTN技术是对已有的SDH和WDM的传统优势进行了更为有效的继承和组合，同时扩展了与业务传送需求相适应的组网功能，而从设备类型上来看，OTN设备相当于SDH和WDM设备融合为一种设备，同时拓展了原有设备类型的优势功能。

2.2.3 OTN的主要功能

（1）多种客户信号封装和透明传输。

基于ITU-TG.709的OTN帧结构可以支持多种客户信号的映射和透明传输，如SDH、ATM、以太网等，目前对SDH和ATM可实现标准封装和透明传送。

（2）大颗粒调度和保护恢复。

OTN技术提供3种交叉颗粒，即ODU1（2.5 Gbit/s）、ODU2（10Gbit/s）和 ODU3（40 Gbit/s）。高速率的交叉颗粒具有更高的交叉效率，使得设备更容易实现大的交叉连接能力，降低设备成本。在OTN大容量交叉的基础上，通过引入ASON智能控制平面，可以提高光传送网的保护恢复能力，改善网络调度能力。

（3）大颗粒的带宽复用、交叉和配置。

OTN目前定义的电层带宽颗粒为光通路数据单元(ODUk,k=1,2,3)，即ODU1 (2.5 Gbit/s)、ODU2(10Gbit/s)和 ODU3 (40 Gbit/s)，光层的带宽颗粒为波长，相对于SDH的VC-12/VC-4的调度颗粒，OTN复用、交叉和配置的颗粒明显要大很多，对高带宽数据客户业务的适配和传送效率显著提升。

（4）完善的性能和故障监测能力。

OTN引入了丰富的开销，具备完善的性能和故障监测机制。OTN还可以提供6级连接监视功能（TCM），对于多运营商/多设备商/多子网环境，可以实现分级和分段管理。适当配置各级TCM，可以为端到端通道的性能和故障监测提供有效的监视手段，实现故障的快速定位。因此在WDM系统中引入OTN接口，可以实现对波长通道端到端的性能和故障监测，而不需要依赖于所承载的业务信号（SDH/10GE等）的OAM机制。从而使基于OTN的WDM网络成为一个具备OAM功能的独立传送网。

（5）增强了组网和保护能力。

通过OTN帧结构、ODUk交叉和多维度可重构光分插复用器(ROADM)的引入，大大增强了光传送网的组网能力，改变了目前基于SDHVC-12/VC-4调度带宽和WDM点到点提供大容量传送带宽的现状。而采用前向纠错(FEC)技术，显著增加了光层传输的距离。另外，OTN将提供更为灵活的基于电层和光层的业务保护功能。

3 铁路移动通信网现状及采取措施探讨

3.1 铁路移动通信网现状及存在问题

（1）GSM-R无线网覆盖路线较少。

铁路移动通信网主要由铁路移动通信GSM-R系统和无线列调系统组成，GSM-R无线网覆盖铁路线1万多公里；无线列调系统覆盖铁路线约7万公里，主要是普通铁路线；大的站场、编组场基本实现移动通信覆盖，大部分站场无线通信系统采用400 MHz频段无线通信系统或常规无线对讲系统。

（2）设备冗余备份不足，保护较差。

在网络方面，随着网络规模的扩大，GSM-R系统现有汇接和本地合一的网络结构不适应网络发展；移动交换网尚未建立冗余备份机制，只有MSC设备本身的单板备份和端口备份；在单网交织和普通单网组网结构下，采用单套BSC设备提供服务，设备级的冗余备份未作考虑。

（3）系统制式繁多干扰严重。

站场通信系统分散建设，制式繁多，缺乏统一的规划和技术导向。此外，由于编组场业务量大，频率资源占用较多，有些站场已经出现频率资源匮乏、干扰严重的现象。

（4）无线列调系统设备老化可靠性低。

无线列调系统是模拟的单信道系统，存在功能单一、频率利用率低、数据传输能力差、传输可靠性低、干扰严重等缺点，且制式不统一，既有线使用400 MHz系统设备，普遍存设备老化问题，且通信方式简单，不能满足现场使用需求。

（5）GSM-R系统核心节点分散且不足。

在网络建设方面。由于GSM-R系统已建核心节点建设分散，一方面造成了

全核心网组网工作不系统，相对离散，效率较低；另一方面，部分GSM-R线路先于核心网建设，需先接入其他核心网节点作为工程过渡，待规划节点具备条件后需倒回，这也增加了跨局指挥、跨局协调的难度，增加了对在线运营网络的影响。

（6）网管系统功能不完善。

网管运维与支撑系统功能不完善。无法进行全网7号信令监测、话务统计、GPRS数据监测、无线频率监测、无线网优、运行维护、资源管理等；网管分散，功能单一，工作效率低。影响网络通信网络运营管理部门的协调运作，影响相关信息的上传下达，自动化程度低，当前进行质量统计和分析，应用业务的统计仍然采取人工方式，速度慢且容易出错。

3.2 铁路无线通信网可采取措施探讨

（1）结合高速铁路等新线建设和既有线改造继续推进GSM-R网络建设，建设安全可靠、结构清晰、功能完善的GSM-R核心网，加强干线的网络覆盖和服务质量，不断完善机车综合无线通信装备；对普通线路的无线列调系统进行改造；采用适宜的无线通信制式构建站场通信系统。

（2）GSM-R移动交换网仍采用二级网络结构（移动汇接网和移动本地网）；本地交换节点MSC全部实现1+1备份。

（3）增建GSM-R核心网节点，完成全路核心网节点的建设及互联互通，使移动交换网向整网软交换的演进。

（4）无线列调系统，无线列调C制式设备采用同频单工通信方式，无法实现同一区段内不同机车司机间及手持台与司机间的异频转信，不支持二者间通信联络，因此以后的无线列调系统改造应主要采用450 MHz频段B制式。

（5）结合路网性繁忙干线及干线改造、CTC系统运用改造、无线列调更新改造建设GSM-R无线网。优化枢纽地区GSM-R无线网络，减少网内干扰。

（6）建设铁总和铁路局两级网管及监测系统，包括专业网管、话务统计及质量分析、接口监测、无线频率监测、综合测试、无线网优、运行维护、资源管理、数据管理等，便于运行维护。

4 结束语

铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具，我国铁路引入现代通信技术还不久，铁路运输生产对铁路通信要求进一步提高，各种铁路通信业务的发展对铁路通信传输和交换网络提出了更高需求，因此分析铁路通信现状，发现存在的问题，采取相应措施不断予以解决尤为重要，移动网进一步建设和功能拓展对传输网要求也越来越高，我们铁路人只有不断思考和努力才能为铁路通信现代化提高运输生产效率作出更大贡献。

[1]刘江浩，丁荣泽，陈辉.中国移动本地传输网PTN+OTN组网策略探讨 [J].电信网技术.2010（04）.

[2]刘联会.漏泄移动通信系统实现方法的研究.现代电子技术.2001.24-26.

[3]钟章队.铁路GSM-R数字移动通信系统[M].北京：中国铁道出版社.2007.

责任编辑：万宝安 窦国栋

来稿日期：2015-02-06