■ 趙運海

因高速鐵路具有高安全性、高速度、高計劃性、集中調(diào)度的特點，相比普速鐵路來講，對通信通道種類、數(shù)量的需求越來越多，如高速鐵路調(diào)度指揮、應急處理、運行監(jiān)測和控制等各項信息傳送均需通過通信傳輸網(wǎng)進行傳輸，通信傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)方案直接決定各項信息傳送的可靠性和穩(wěn)定性。我國高速鐵路通信傳輸網(wǎng)絡從設計源頭和相對普速鐵路相比，比較完善且具有較高的穩(wěn)定可靠性，也為高速鐵路調(diào)度指揮、信息化需求等提供了穩(wěn)定可靠的通信通道。通過總結(jié)近幾年來高速鐵路通信傳輸網(wǎng)絡維護和運用的問題，高速鐵路通信傳輸網(wǎng)絡仍具有一定的優(yōu)化空間。通過對相關高速鐵路傳輸網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、承載業(yè)務和存在問題的研究分析，提出了高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)優(yōu)化的思路和方案。

1 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

某高鐵線路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)見圖1。

1.1 骨干及中繼層分析

骨干及本地中繼層采用10 Gb/s的傳輸系統(tǒng)，在部分車站（部分車站和線路所未設）設有1臺10 Gb/s的傳輸設備，構(gòu)成兩纖“1+1”復用段保護環(huán)。主要承載跨局骨干通道和局管內(nèi)較大車站間的局內(nèi)通道。同時承載了鐵路局、站段至各接入層網(wǎng)元的保護通道。

1.2 接入層組網(wǎng)分析

接入層采用622 Mb/s的傳輸系統(tǒng)，在車站、基站、牽引變電等處所各設1臺622 Mb/s的傳輸設備。接入層在任兩個車站間都組成三個兩纖復用段622M保護環(huán)，分別為奇數(shù)基站環(huán)、偶數(shù)基站環(huán)、牽引電力環(huán)。因接入層在各網(wǎng)元間有大量的業(yè)務落上下，因此復用段保護環(huán)更加適合接入層承載的業(yè)務需求。這樣不僅提高了接入層的資源利用率，同時也便于業(yè)務的配置和管理。

2 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)承載業(yè)務分析

高速鐵路通信傳輸網(wǎng)直接承載主要包括通信、信號、供電、信息、公安、工務等專業(yè)將近20項業(yè)務，可靠性均要求較高，具體見表1。

通過對以上承載的業(yè)務進行分析，將承載業(yè)務組網(wǎng)的類型分為點對點匯聚型、串聯(lián)匯聚型、串聯(lián)抽頭環(huán)型、串聯(lián)環(huán)回型4種。

圖1 某高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)示意

表1 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)承載的業(yè)務

（1）點對點匯聚型。主要包括通信專業(yè)的接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)（核心節(jié)點至匯聚節(jié)點），信息專業(yè)的鐵路計算機網(wǎng)、客票，信號專業(yè)的RBC，公安專業(yè)的公安信息聯(lián)網(wǎng)（派出所至公安處）等系統(tǒng)的組網(wǎng)（見圖2）。

此類業(yè)務要求的可靠性高，一般為2M接口和155M以上的POS接口，局端至各現(xiàn)場至少兩條以上電路。要求兩條電路為不同徑路，在具備條件的同時應為不同設備的傳輸系統(tǒng)承載。

（2）串聯(lián)匯聚型。主要包括供電專業(yè)的電力SCADA、牽引SCADA、故標，工務專業(yè)的防災安全監(jiān)控等系統(tǒng)的組網(wǎng)（見圖3）。

圖2 點對點匯聚型

此類業(yè)務要求的可靠性高，一般為2個FE接口，且在中心起匯聚功能，節(jié)約局端FE端口。要求現(xiàn)場至局端為不同徑路，在局端為不同傳輸設備承載，在現(xiàn)場車站或基站為不同傳輸設備板卡承載。

（3）串聯(lián)抽頭環(huán)型。主要包括信號專業(yè)的CTC、微機監(jiān)測等系統(tǒng)（見圖4）。

此類業(yè)務要求的可靠性高，一般為2M接口，在數(shù)量大的車站增加至局端電路。要求局端至車站或基站的電路為不同徑路，局端為不同傳輸設備承載，在現(xiàn)場車站或基站具備條件時由不同傳輸設備承載。

（4）串聯(lián)環(huán)回型。主要包括通信專業(yè)的調(diào)度通信、應急通信、GSM-R（BSC至BTS間）、動環(huán)監(jiān)控，信號專業(yè)的道岔融雪，公安專業(yè)的公安信息聯(lián)網(wǎng)（派出所至警務區(qū)及警務區(qū)間）等系統(tǒng)的組網(wǎng)（見圖5）。

此類電路要求的可靠性高，局端至環(huán)首尾站兩條電路必須為不同徑路。在局端為不同傳輸設備承載，有條件的處所還應使某站至上、下行站的兩條電路分擔在不同傳輸系統(tǒng)承載。

3 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)分析

3.1 承載業(yè)務的流向分析

通過以上的業(yè)務分析，不管匯聚型還是環(huán)回型的業(yè)務，均使用兩條以上通道，且業(yè)務源點均為各基站、車站或牽引處所，業(yè)務宿點均為鐵路局所在地或較大車站所在地。為確保傳輸電路的可靠性，特別是杜絕單點傳輸設備障礙，造成大面積傳輸通道中斷，要求業(yè)務宿點至各業(yè)務源點的業(yè)務承載在不同徑路、不同傳輸設備（承載業(yè)務的源點為接入層設備除外）提供的傳輸通道上。

以A站至基站17的業(yè)務為例，A站至基站17的兩條路徑分別為（見圖6）：第一條徑路：A站622M—B站622M—基站11—基站13—基站15—基站17；第二條徑路（為保護電路或迂回電路）：A站10G—B站10G—C站10G—C站622M—基站19—基站17。

3.2 通信傳輸組網(wǎng)存在問題分析

圖3 串聯(lián)匯聚型

圖4 串聯(lián)抽頭環(huán)型

圖5 串聯(lián)環(huán)回型

圖6 承載的業(yè)務流向示意

高速鐵路通信傳輸系統(tǒng)按以上所述組網(wǎng)和電路的配置，極大提高了其承載電路的可靠性，杜絕了單站傳輸設備故障引起傳輸系統(tǒng)承載的業(yè)務面積性中斷的現(xiàn)象。但是仍存在以下幾個需考慮的問題。

（1）骨干及本地中繼層除承載骨干電路外，承載了大量接入層至較大車站的傳輸通道；接入層不僅承載了接入層電路，同時也承擔了中繼層的功能，使接入層通道占用率大大提高且不同區(qū)段極不平衡。如距離鐵路局（落地業(yè)務較多處所）越近的接入層利用率越高，反之越低；以北京鐵路局京廣高鐵為例，假設A站為北京，按3個接入層622M保護環(huán)平均利用率統(tǒng)計，AB站間利用率52%，EF站利用率39.7%，MN站利用率19.9%。

（2）在有的車站或線路所僅安裝1套接入層622M設備，無骨干層或中繼層的10G傳輸設備。車站622M設備如果出現(xiàn)故障，會引起本站調(diào)度、CTC通道全部中斷，直接影響行車（見圖7）。

（3）數(shù)據(jù)網(wǎng)使用的電路一般為155M以上顆粒，接入層無法滿足，只能在骨干及中繼層上的1套傳輸系統(tǒng)上承載，降低了數(shù)據(jù)網(wǎng)所用電路的安全系數(shù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)所承載業(yè)務的可靠性。

（4）各車站的高頻開關電源為單套，如果某車站高頻開關電源故障，依舊會造成整條線路承載的通信業(yè)務中斷。如圖6中的B站電源障礙，影響設備用電時，C站及以后的傳輸系統(tǒng)上承載的所有業(yè)務均中斷。

4 高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)和優(yōu)化的思考

通過對既有高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)和承載業(yè)務的分析，在高速鐵路傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、保護機制比較完善的基礎上，為進一步提高高速鐵路通信傳輸網(wǎng)的可靠性，以防止某車站全部業(yè)務通道中斷、部分區(qū)段業(yè)務通道中斷、某項業(yè)務通道全部中斷等方面為出發(fā)點，為鐵路運輸生產(chǎn)提供穩(wěn)定、可靠、暢通的通信手段，對高速鐵路通信傳輸網(wǎng)，建議在以下幾個方面進一步開展優(yōu)化工作。

（1）根據(jù)業(yè)務量的需要，在骨干層和接入層間增加中繼層（見圖8），或提高接入層的鏈路帶寬（見圖9）。優(yōu)化后雖然增加了投資，但是達到了如下效果：①接入層、中繼層、骨干層承載的業(yè)務流向更加清晰，更加便于維護管理，車站級以上的電路均承載在中繼層2.5G和骨干層10G中的1個2.5G帶寬中，接入層只承載車站級以下的電路；②提高了整條線傳輸資源的容量，可將車站級以上包括數(shù)據(jù)網(wǎng)電路的所有業(yè)務實現(xiàn)異網(wǎng)元級保護，進一步提高傳輸系統(tǒng)承載業(yè)務的可靠性；③釋放了接入層的資源，解決了瓶頸處資源緊張的問題。

圖7 單臺設備承載業(yè)務示意

圖8 增加中繼層后傳輸網(wǎng)示意

（2）在高速鐵路車站所在地均要設置獨立的中繼層和接入層傳輸設備，以使車站使用的重要行車通信業(yè)務等所用電路分擔在不同的傳輸設備，環(huán)回通道由其他傳輸系統(tǒng)承載，確保業(yè)務通道雙網(wǎng)元、雙徑路承載，提高相關重要業(yè)務的可靠性。如以CTC通道為例，A站—B站CTC通道由骨干層10G系統(tǒng)承載，B站—C站的CTC通道由接入層622M系統(tǒng)承載，C站—D站CTC通道再由10G系統(tǒng)承載，在D站—A站的環(huán)回通道由非本條線的其他傳輸系統(tǒng)承載（見圖10）。

（3）充分利用局干傳輸網(wǎng)進行調(diào)整優(yōu)化。在局干所在處所，將原經(jīng)過接入層至業(yè)務匯聚點的徑路調(diào)整至由局干環(huán)至業(yè)務匯聚點（見圖11），取得了以下效果：①充分利用局干網(wǎng)既有資源，節(jié)約了設備投資；②提高了傳輸系統(tǒng)承載業(yè)務的可靠性，能夠避免高鐵線上車站斷電影響面積性中斷的隱患，如在B站接入局干環(huán)，可避免A站、B站電源障礙后影響B(tài)站以后所有傳輸通道中斷現(xiàn)象；③釋放了接入層資源，解決了瓶頸處資源緊張的問題。

（4）結(jié)合骨干傳輸網(wǎng)的改造，充分利用骨干傳輸網(wǎng)提供迂回保護通道，進一步提高高速鐵路傳輸網(wǎng)絡承載業(yè)務的安全可靠性（見圖12）。

利用骨干環(huán)或局干環(huán)為高速鐵路傳輸網(wǎng)提供622M以上保護通道，對數(shù)字調(diào)度、GSM-R、CTC、MSC至RBC、牽引供電、防災安全監(jiān)控等行車通信業(yè)務使用通道做SNCP保護（具備條件時可全部進行保護），以使高速鐵路傳輸系統(tǒng)承載的業(yè)務在實現(xiàn)不同徑路光纜承載和不同網(wǎng)元的基礎上，又增加了一條路由，實現(xiàn)高速鐵路傳輸網(wǎng)上承載的通道電路經(jīng)第三路由的自動保護，達到高速鐵路上車站通信機械室電源供電和雙條光纜中斷業(yè)務不受影響的效果。且此種方式簡單靈活，特別適合對已開通的傳輸網(wǎng)實施保護工作。

如以AB站奇數(shù)基站環(huán)為例，BSC設在H站，基站1、3、5、7、9為一個基站環(huán)。

圖9 增加接入層帶寬后傳輸網(wǎng)示意

圖10 在D站—A站的環(huán)回通道由非本條線傳輸系統(tǒng)承載示意

圖11 業(yè)務匯聚點由局干環(huán)承載后示意

未利用骨干環(huán)保護通道前，H站至基站環(huán)2M電路徑路見圖13。如果B站—H站間的任何一車站電源供電或兩條光纜中斷，BSC至此基站環(huán)的電路全部中斷，此基站環(huán)的GSM-R業(yè)務全部中斷。

利用骨干環(huán)保護通道后（將BSC至基站環(huán)頭的2M電路或BSC至基站環(huán)尾的2M電路中任何一條進行SNCP保護即可，以將BSC至基站環(huán)尾的2M電路保護），H站至基站環(huán)2M電路徑路見圖14。

圖12 利用骨干傳輸網(wǎng)提供迂回保護通道示意

圖13 未利用骨干環(huán)保護通道前H站至基站環(huán)2M電路徑路

圖14 利用骨干環(huán)保護通道后H站至基站環(huán)2M電路徑路

如果B站—H站間（不含H站）的任何一車站的電源供電或兩條光纜中斷，可自動切換至骨干環(huán)的保護通道中，使BSC至基站1的2M電路不會中斷，保證GSM-R業(yè)務的暢通。

5 結(jié)束語

通過以上對相關高速鐵路通信傳輸網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、承載業(yè)務和存在問題的研究，以防止某車站全部業(yè)務通道中斷、部分區(qū)段業(yè)務通道中斷、某項業(yè)務通道全部中斷等方面為主要出發(fā)點，提出高速鐵路通信傳輸網(wǎng)絡優(yōu)化的思路和方案。通信網(wǎng)絡優(yōu)化是一項長期的維護工作，優(yōu)化的內(nèi)容和方案應結(jié)合各類實際運用條件確定，并應隨著通信傳輸網(wǎng)絡的變化而變化，最大條件地確保通信傳輸網(wǎng)和承載的業(yè)務具備多路由傳輸，以使通信網(wǎng)絡以“通”為目標，為鐵路運輸生產(chǎn)提供穩(wěn)定、可靠、暢通的通信手段。