■ 楊愛勇 袁長龍

1 SDH自愈環(huán)概述

1.1 自愈環(huán)原理

自愈是指在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障（如光纖中斷）時，無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)自動地在極短的時間內(nèi)（ITU-T規(guī)定為50 ms以內(nèi)），業(yè)務(wù)自動從故障中恢復(fù)傳輸，使用戶幾乎感覺不到網(wǎng)絡(luò)出了故障。其基本原理是網(wǎng)絡(luò)要具備發(fā)現(xiàn)替代傳輸路由并重新建立通信的能力。替代路由可采用備用設(shè)備或利用現(xiàn)有設(shè)備中的冗余能力，以滿足全部或指定優(yōu)先級業(yè)務(wù)的恢復(fù)。網(wǎng)絡(luò)具有自愈能力的先決條件是有冗余的路由、網(wǎng)元強大的交叉能力以及網(wǎng)元智能。自愈僅是通過備用信道將失效的業(yè)務(wù)恢復(fù)，而不涉及具體故障的部件和線路的修復(fù)或更換，所以故障點的修復(fù)仍需人工干預(yù)才能完成。

1.2 自愈環(huán)類型特點

SDH自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可以劃分為兩大類，即通道保護環(huán)和復(fù)用段保護環(huán)。對于通道保護環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護是以通道為基礎(chǔ)，倒換與否按保護環(huán)的個別通道信號質(zhì)量的優(yōu)劣決定，通常利用簡單的通道告警指示AIS信號來決定是否應(yīng)進行倒換。而對于復(fù)用段倒換環(huán)，業(yè)務(wù)量的保護是以復(fù)用段為基礎(chǔ)，倒換與否按每一對節(jié)點間的復(fù)用段信號質(zhì)量的優(yōu)劣而定。兩者的重要區(qū)別：前者往往使用專用保護，即正常情況下保護段也在傳業(yè)務(wù)信號，保護時隙為整個環(huán)專用；后者往往使用公用保護，即正常情況下保護段是空閑的，保護時隙由每對節(jié)點共享。

1.3 自愈環(huán)類型

常用有4種保護環(huán)：2纖單向通道倒換環(huán)、2纖單向復(fù)用段倒換環(huán)、4纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)、2纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)。只有單向路徑保護環(huán)應(yīng)用了通道保護，其他均應(yīng)用復(fù)用段保護。4纖雙向環(huán)具有段保護功能，因而可靠性較高，光纖和光纖雙向環(huán)有帶寬再使用功能，廣泛的應(yīng)用于局間環(huán)路。單向環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，運用于中繼網(wǎng)。

2 鐵路傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

鐵路通信網(wǎng)是獨特的鏈狀結(jié)構(gòu)，典型的鐵路通信網(wǎng)由上下兩層組網(wǎng)。上層為骨干層，目前速率為2.5 Gb/s或10 Gb/s，主要是提供大通道業(yè)務(wù)、跨局業(yè)務(wù)；下層為中繼層，包括了車站環(huán)、電牽環(huán)、基站環(huán)，速率一般為622 Mb/s或155 Mb/s，主要用于匯聚沿線基站業(yè)務(wù)和開通各車站應(yīng)用業(yè)務(wù)。

2.1 具備2條及以上不同路由光纜傳輸系統(tǒng)

在客運專線及鐵路重要干線，沿鐵路兩側(cè)各布放了1條不同路由光纜，傳輸系統(tǒng)骨干層應(yīng)采用1+1線性復(fù)用段保護環(huán)或2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)，接入層采用通道保護環(huán)或2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)。

2.1.1 骨干層傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

對于1+1線性復(fù)用段保護環(huán)或2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)，二者比較而言，采用2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)更安全。因為在1+1線性復(fù)用段保護環(huán)中（見圖1），假設(shè)B節(jié)點出現(xiàn)掉電等節(jié)點癱瘓故障，A網(wǎng)元至B、C、D網(wǎng)元業(yè)務(wù)全部中斷，整個傳輸系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)。在鐵路實際組網(wǎng)中，實現(xiàn)2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)十分困難，基本采用1+1線性復(fù)用段，為克服出現(xiàn)中間節(jié)點癱瘓故障情況，可待日后全路OTN網(wǎng)絡(luò)建成后，利用骨干OTN網(wǎng)絡(luò)的不同路由波道，構(gòu)建4纖雙向復(fù)用段保護環(huán)（見圖2）。因此，在工程設(shè)計階段，應(yīng)預(yù)留構(gòu)建4纖雙向復(fù)用段保護環(huán)的條件（主要是線路板）。

圖1 SDH系統(tǒng)1+1線性復(fù)用段保護環(huán)示意

圖2 SDH系統(tǒng)4纖雙向復(fù)用段保護環(huán)示意

2.1.2 接入層傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

鐵路接入層傳輸系統(tǒng)采用2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)更適合鐵路應(yīng)用。因為從容量方面考慮，2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)的容量是隨環(huán)內(nèi)節(jié)點數(shù)量的增加而增加，且復(fù)用段環(huán)適合站間業(yè)務(wù)較多情況，鐵路業(yè)務(wù)大部分都是站間業(yè)務(wù)，如CTC、FAS、信號微機監(jiān)測、動力環(huán)境監(jiān)控等業(yè)務(wù)。另一方面從維護角度出發(fā)，通道環(huán)保護的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)配置較復(fù)用段保護更為復(fù)雜，不利于傳輸網(wǎng)管維護。因此在施工建設(shè)或網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，建議接入層傳輸系統(tǒng)考慮復(fù)用段環(huán)保護。

2.2 只有1條光纜傳輸系統(tǒng)

在普速鐵路及其他鐵路，沿鐵路一側(cè)只布放了1條光纜，因此在鐵路施工建設(shè)中，骨干層傳輸系統(tǒng)建設(shè)為無保護鏈或同纜1+1線性復(fù)用段，接入層基本為無保護鏈或同纜保護環(huán)。

2.2.1 骨干層網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化思路

（1）采用租用、置換其他電信運營商纖芯方式，構(gòu)建不同路由的1+1線性復(fù)用段或2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)。如南昌鐵路局管內(nèi)贛龍線贛州—瑞金區(qū)段，工程建設(shè)為同纜1+1線性復(fù)用段保護環(huán)，優(yōu)化后利用移動置換纖芯，構(gòu)建了不同纜2纖雙向2.5G復(fù)用段保護環(huán)。

（2）利用鐵路線路自身成環(huán)條件，構(gòu)建不同路由的2纖雙向復(fù)用段保護環(huán)。南昌鐵路局滬昆線鷹潭—上饒、峰福線上饒—來舟、鷹廈線鷹潭—來舟本身就是一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，但上述區(qū)段的傳輸系統(tǒng)在不同時期建設(shè)，滬昆線上饒—鷹潭1+1 2.5G線性復(fù)用段（華為傳輸系統(tǒng)），上饒—來舟1+1 2.5G線性復(fù)用段（中興傳輸系統(tǒng)），鷹潭—來舟為2.5G無保護鏈（中興傳輸系統(tǒng)）。通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，在上饒、鷹潭、來舟中興2.5G傳輸設(shè)備只需增加（或?qū)⒃?+1的備用光板進行調(diào)配）少量光板，即可實現(xiàn)不同路由的2.5G復(fù)用段保護環(huán)。

2.2.2 接入層網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化思路

（1）在骨干層已實現(xiàn)保護的條件下，接入層分區(qū)段與骨干層構(gòu)建2纖單向或雙向通道保護環(huán)。二者相比較而言，雙向通道保護環(huán)更適合鐵路通信，因為單向通道環(huán)采用分離路由，即環(huán)上所有業(yè)務(wù)均遍歷全網(wǎng)，一旦環(huán)網(wǎng)中出現(xiàn)光路中斷，環(huán)中所有業(yè)務(wù)均發(fā)生倒換，對于業(yè)務(wù)使用單位而言（如CTC、數(shù)字調(diào)度等）可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。尤其是環(huán)中某個區(qū)段發(fā)生誤碼不構(gòu)成倒換條件時，環(huán)中所有業(yè)務(wù)均產(chǎn)生誤碼，對鐵路業(yè)務(wù)使用單位影響面更大。如果采用雙向通道保護環(huán)，某個區(qū)段出現(xiàn)誤碼時，只影響本區(qū)段相鄰2個站間業(yè)務(wù)（相對站站間業(yè)務(wù)而言），不會出現(xiàn)大面積業(yè)務(wù)影響情況。南昌鐵路局滬昆線傳輸系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，骨干層已實現(xiàn)不同路由的1+1線性復(fù)用段，接入層622M傳輸系統(tǒng)利用骨干層10G系統(tǒng)中的622M通道，夠建2纖通道保護環(huán)。

（2）在骨干層無法實現(xiàn)不同路由保護條件下，通過租用其他電信運營商或骨干網(wǎng)的保護通道，以極小的代價構(gòu)建低速率的通道保護環(huán)，實現(xiàn)對環(huán)中重要業(yè)務(wù)的保護，主要是針對點對點的重要業(yè)務(wù)，如會議、PMIS、紅外PCM、綜合IT網(wǎng)等。滬昆線株洲—萍鄉(xiāng)622M傳輸系統(tǒng)，利用京滬穗中的155M通道，構(gòu)建155M通道保護環(huán)；皖贛線鷹潭—景德鎮(zhèn)區(qū)段，利用租用鐵通155M通道，構(gòu)建155M通道保護環(huán)，實現(xiàn)對鐵路重要業(yè)務(wù)的保護。

2.3 路局樞紐網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化

在線路建設(shè)中，為滿足工程需要，在調(diào)度工區(qū)、GSM-R機房、南昌通信站、信息中心、CTC中心安裝很多小容量的傳輸設(shè)備，造成路局各樞紐機房設(shè)備類型繁多、機房面積緊張等現(xiàn)象，沒有統(tǒng)一的規(guī)劃，增加了維護工作量。鐵路通信回歸后，開始規(guī)劃建設(shè)2個路局樞紐10G環(huán)網(wǎng)。目前通過與建設(shè)單位協(xié)商，利用廈深、向莆鐵路工程，已經(jīng)分別建設(shè)了華為、中興10G環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)各1套，整合了其他小容量傳輸設(shè)備，并預(yù)留了接入其他新建線路的能力。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰、維護簡單、機房可用面積大幅度增加。路局樞紐網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前后拓?fù)湟妶D3和圖4。

3 鐵路業(yè)務(wù)電路優(yōu)化

鐵路通信業(yè)務(wù)中行車電路的好壞影響列車的安全監(jiān)控和準(zhǔn)點運行。行車電路有列車控制系統(tǒng)（CTC）、調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）、防災(zāi)系統(tǒng)、數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)（FAS）、電氣化牽引遠動（SCADA）等，如何利用現(xiàn)有資源，保證這些行車業(yè)務(wù)的安全，是電路優(yōu)化的主要目標(biāo)。

3.1 雙網(wǎng)電路的優(yōu)化

目前鐵路業(yè)務(wù)采用雙網(wǎng)保護方式的業(yè)務(wù)有CTC、防災(zāi)、電力電化SCADA系統(tǒng)。

圖3 路局樞紐網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前示意

圖4 路局樞紐網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后示意

3.1.1 具備2套傳輸系統(tǒng)雙網(wǎng)電路的優(yōu)化思路

以京九線吉安—贛州區(qū)段CTC電路為例說明。（1）A、B網(wǎng)要分開走不同的傳輸系統(tǒng)，如京九線CTC電路，A網(wǎng)走京九電氣化622M系統(tǒng)，B網(wǎng)走京九數(shù)字調(diào)度622M系統(tǒng)。（2）CTC環(huán)頭和環(huán)尾電路要分開走不同的光纜徑路，接入不同的傳輸系統(tǒng)，A、B網(wǎng)環(huán)頭電路接入中興10G傳輸系統(tǒng)，從本線直接引入，環(huán)尾電路接入華為10G傳輸系統(tǒng)，通過東南環(huán)系統(tǒng)從廣州鐵路（集團）公司傳輸系統(tǒng)（簡稱廣鐵傳輸系統(tǒng)）迂回。（3）在傳輸網(wǎng)元對不同方向的電路分別配置不同的支路板。

3.1.2 不具備2套傳輸系統(tǒng)雙網(wǎng)電路的優(yōu)化思路

以京九線南昌—吉安區(qū)段為例說明。（1）CTC環(huán)頭和環(huán)尾電路要分開走不同的光纜徑路，接入不同的傳輸系統(tǒng)， A、B網(wǎng)環(huán)頭電路接入中興10G傳輸系統(tǒng)，從本線直接引入，環(huán)尾電路接入華為10G傳輸系統(tǒng)，通過東南環(huán)系統(tǒng)從廣鐵傳輸系統(tǒng)迂回。（2）在該站點對不同方向的電路分別配置不同的支路板。（3）在部分存在骨干層和接入層2套設(shè)備的站點，該站點對相鄰站點間的4條電路必須有1條電路在骨干層設(shè)備下端口，且電路徑路不能經(jīng)過本站接入層設(shè)備，確保本站在單套設(shè)備癱瘓后不會影響本站及其他站點的CTC業(yè)務(wù)。新干站點有2.5G骨干層和622M接入層2套設(shè)備，新干至鄰近站點大洋洲A、B網(wǎng)、八都A網(wǎng)走京九622M傳輸系統(tǒng)，在622M設(shè)備下端口，至八都B網(wǎng)的徑路為：新干—吉安走2.5G系統(tǒng)，新干在2.5G設(shè)備下端口，吉安轉(zhuǎn)接至八都走622M系統(tǒng)（見圖5）。

3.2 單環(huán)網(wǎng)電路優(yōu)化

目前鐵路業(yè)務(wù)采用單環(huán)網(wǎng)保護方式的業(yè)務(wù)有FAS、TDCS、信號微機監(jiān)測等系統(tǒng)。

3.2.1 具備2套傳輸系統(tǒng)單環(huán)網(wǎng)電路的優(yōu)化思路

圖5 京九線CTC系統(tǒng)電路優(yōu)化示意

以龍漳線馬坑—草坂區(qū)段FAS電路為例說明。（1）各站點上下行電路要分開走不同的傳輸系統(tǒng)，如馬坑—南昌調(diào)度工區(qū)FAS電路走2.5G系統(tǒng)，馬坑—龍山走622M系統(tǒng)，龍山—南靖走2.5G系統(tǒng)，南靖—草坂走622M系統(tǒng)，草坂—南昌調(diào)度工區(qū)走2.5G系統(tǒng)。（2）環(huán)頭和環(huán)尾電路要分開走不同的光纜徑路，接入不同的傳輸系統(tǒng)，環(huán)頭電路接入中興10G傳輸系統(tǒng)，從京九、贛龍、龍漳引入，環(huán)尾電路從廈深、福廈、峰福、滬昆接入華為10G傳輸系統(tǒng)（見圖6）。

3.2.2 不具備2套傳輸系統(tǒng)單環(huán)網(wǎng)電路的優(yōu)化思路

以京九線南昌—吉安區(qū)段FAS電路為例說明。（1）環(huán)頭和環(huán)尾電路要分開走不同的光纜徑路，接入不同的傳輸系統(tǒng)，環(huán)頭電路接入中興10G傳輸系統(tǒng)，從本線直接引入，環(huán)尾電路接入華為10G傳輸系統(tǒng)，通過東南環(huán)系統(tǒng)從廣鐵傳輸系統(tǒng)迂回。（2）在該站點對不同方向的電路分別接到不同的支路板。（3）在部分存在骨干層和接入層雙套設(shè)備的站點，如該站點正好處于環(huán)頭和環(huán)尾的位置，應(yīng)該將環(huán)頭或環(huán)尾電路接2.5G系統(tǒng)，確保本站在單套設(shè)備癱瘓后不會影響本站及其他站點的FAS業(yè)務(wù)。新干站有2.5G骨干層和622M接入層2套設(shè)備，新干—樟樹FAS接入京九622M傳輸系統(tǒng)，在622M設(shè)備下端口，新干—廣州接入2.5G系統(tǒng)，新干站在2.5G設(shè)備下端口，通過東南環(huán)系統(tǒng)從廣鐵傳輸系統(tǒng)迂回至南昌調(diào)度工區(qū)。

3.3 單環(huán)具備多條徑路電路優(yōu)化

目前鐵路業(yè)務(wù)采用單網(wǎng)多徑路保護方式的業(yè)務(wù)有路局可視、PMIS、綜合IT網(wǎng)、ONU等系統(tǒng)。

（1）具備2套傳輸系統(tǒng)單網(wǎng)多徑路電路的優(yōu)化思路：各站點分一半業(yè)務(wù)走不同的傳輸系統(tǒng)，并且走不同的傳輸徑路，如龍漳線南靖—南昌信息處PMIS 01、02電路接入2.5G系統(tǒng)，從龍漳、贛龍、京九引入路局樞紐中興10G環(huán)網(wǎng)，PMIS03、04電路從廈深、福廈、峰福、滬昆接入華為10G傳輸系統(tǒng)。

（2）不具備2套傳輸系統(tǒng)單網(wǎng)多徑路電路的優(yōu)化思路：在該站點分一半電路分別下在不同的支路板，并且走不同的傳輸徑路。

4 結(jié)束語

鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性及穩(wěn)定性直接影響鐵路行車的安全運行。針對目前傳輸網(wǎng)絡(luò)存在的問題，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化整合顯得十分必要。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作是一項長遠系統(tǒng)工程，它涉及的環(huán)節(jié)很多，如傳輸設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光電纜線路、電路業(yè)務(wù)以及與其他單位業(yè)務(wù)對接等。建設(shè)一個行車安全可靠，結(jié)構(gòu)更清晰、支持業(yè)務(wù)更豐富、維護管理更方便、資源調(diào)度更高效、設(shè)備環(huán)境更合理、擴容升級更平滑的傳輸網(wǎng)絡(luò)，是所有鐵路通信工作者需要思考和探索的問題。

圖6 龍漳線FAS系統(tǒng)電路優(yōu)化示意