接入網(wǎng)技術(shù)在鐵路通信網(wǎng)中的有效性探討

鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 董心雨

隨著中國鐵路列車不斷提速，鐵路通信服務(wù)需要滿足更高的要求，通信業(yè)務(wù)要做到精細化、專業(yè)化，才能有效地發(fā)揮作用。在鐵路通信網(wǎng)中引入接入網(wǎng)技術(shù)，不但可以解決因鐵路自身站點分散，支線多、路網(wǎng)復(fù)雜等特點導(dǎo)致的信息管理困難問題，還可以確保鐵路列車運營安全，促進鐵路通信網(wǎng)升級加速，對于鐵路運輸事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。本文著重于研究接入網(wǎng)技術(shù)在鐵路通信網(wǎng)中的有效性，并展望下階段接入網(wǎng)技術(shù)在鐵路通信網(wǎng)中的應(yīng)用。

鐵路是人們普遍應(yīng)用的交通運輸工具，其運輸?shù)木嚯x長，而且有較高的安全穩(wěn)定性，在近年來迎來了發(fā)展機遇的同時，也面臨各種挑戰(zhàn)。鐵路技術(shù)不斷升級，通過合理運用，給人民提供了交通便利，特別是鐵路運行速度的不斷加快，縮短了運行時間，給人們的出行帶來諸多的便利。鐵路通信網(wǎng)中應(yīng)用接入網(wǎng)技術(shù)，一方面對于鐵路系統(tǒng)的安全運營是一個有力保障，另一方面使得鐵路的運輸管理更加便捷高效，鐵路系統(tǒng)的相關(guān)人員可以第一時間獲取鐵路運行產(chǎn)生的各種信息并作出有效判斷和及時處理，因此，接入網(wǎng)技術(shù)對于保障鐵路交通事業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著舉足輕重的作用。

1 鐵路通信網(wǎng)中接入網(wǎng)技術(shù)的特點及優(yōu)勢

將接入網(wǎng)技術(shù)合理地應(yīng)用于鐵路通信網(wǎng)中，需要充分了解其自身特點，突出其明顯優(yōu)勢，這樣才能在鐵路通信網(wǎng)中充分發(fā)揮作用，提供可靠服務(wù)。鐵路通信網(wǎng)中的接入網(wǎng)技術(shù)主要有四個明顯優(yōu)勢：其一，接入網(wǎng)技術(shù)形式多樣，適應(yīng)性強。將接入網(wǎng)技術(shù)用于通信網(wǎng)中，可以根據(jù)鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的實際運行情況以及具體發(fā)展情況以不同的形式接入，使得接入網(wǎng)技術(shù)效果充分體現(xiàn)出來。通過明確接入網(wǎng)技術(shù)的不同形式特點，對技術(shù)合理運用，使其更好地為鐵路通信提供高質(zhì)量服務(wù)。其二，接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展空間大。從當(dāng)前該技術(shù)的應(yīng)用情況來看，由于技術(shù)上還不夠成熟，使其優(yōu)勢難以充分發(fā)揮。但是，中國正在對接入網(wǎng)技術(shù)不斷改進，不僅擴展了該技術(shù)的應(yīng)用范圍，應(yīng)用方法也進一步擴展。其三，接入網(wǎng)技術(shù)有良好的兼容性。當(dāng)前鐵路事業(yè)迅猛發(fā)展，在建立鐵路通信網(wǎng)的時候，僅僅一項技術(shù)是不夠的，只有將多項技術(shù)融合起來才能更好地完成工作。使用接入網(wǎng)技術(shù)，由于其兼容性，使其使用并不會受到應(yīng)用條件的限制。其四，接入網(wǎng)技術(shù)有較高的準(zhǔn)確性。從當(dāng)前鐵路交通運行情況來看，不斷提升運行速度依賴于鐵路通信網(wǎng)更高的準(zhǔn)確性。應(yīng)用接入網(wǎng)技術(shù)可以將這方面的問題有效解決，該技術(shù)可以更好地適應(yīng)鐵路通信網(wǎng)環(huán)境，滿足鐵路運行需要。

2 現(xiàn)階段接入網(wǎng)技術(shù)在鐵路通信中應(yīng)用

從現(xiàn)階段鐵路通信采用的主要接入技術(shù)及接入網(wǎng)負責(zé)的主要業(yè)務(wù)內(nèi)容說明接入網(wǎng)技術(shù)在鐵路通信當(dāng)中的應(yīng)用，具體如下：

2.1 光纖接入技術(shù)

光纖接入技術(shù)作為一種寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，是基于網(wǎng)絡(luò)的光纖到路邊（Fiber-To-The-Curb）技術(shù)和光纖到戶技術(shù)的接入技術(shù)。光纖到路邊技術(shù)是以中心局作為起始點安裝和使用光纜，涉及的距離范圍是1000ft半徑以內(nèi)，也就是說，家庭或者辦公室要獲得網(wǎng)絡(luò)信息，距離路邊光纜之間的距離要控制在這個范圍內(nèi)，才能正常使用網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)階段鐵路通信系統(tǒng)中基本采用發(fā)展最為快速的光接入網(wǎng)（OAN），這種接入網(wǎng)以光傳輸?shù)姆绞皆跇I(yè)務(wù)節(jié)點、交換設(shè)備與用戶之間傳輸信息。該網(wǎng)絡(luò)通過光線路終端（0LT）與各個業(yè)務(wù)節(jié)點相連，通過光網(wǎng)絡(luò)單元（0NU）與不同用戶相連。0AN的信息傳輸速度非?？欤丝梢詫㈦娫挼日瓗I(yè)務(wù)的接入有效解決，還可以解決其他寬帶業(yè)務(wù)問題，諸如調(diào)整數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)問題、解決多媒體圖像問題等等。在業(yè)務(wù)領(lǐng)域，OAN主要負責(zé)公用業(yè)務(wù)和專用業(yè)務(wù)兩個方面，其中公用業(yè)務(wù)的服務(wù)對象是大眾，該類業(yè)務(wù)承擔(dān)大眾鐵路的各項信息通信工作，為大眾提供準(zhǔn)確可靠的鐵路相關(guān)信息；專用業(yè)務(wù)即對鐵路專用通信工作予以承擔(dān)，使得在鐵路運營的過程中，給予不同領(lǐng)域間的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)快速、有效、安全地傳輸，滿足鐵路通信需求。

2.2 鐵路接入業(yè)務(wù)

鐵路通信網(wǎng)作為一個綜合系統(tǒng)，不僅涉及面非常廣，而且需要承擔(dān)很大的業(yè)務(wù)量，有多種業(yè)務(wù)類別。工作人員選擇接入網(wǎng)系統(tǒng)的時候，需要考慮到不同工作內(nèi)容對于接入網(wǎng)的需求的差異性來選擇相應(yīng)的接入網(wǎng)技術(shù)，以滿足通信網(wǎng)業(yè)務(wù)需求，只有與通信網(wǎng)業(yè)務(wù)特點相符合，才能使得鐵路通信網(wǎng)質(zhì)量有所保證。鐵路接入業(yè)務(wù)主要承擔(dān)調(diào)度及交換兩個方面的工作。

一方面需要配合完成相關(guān)的調(diào)度工作。由于鐵路系統(tǒng)有著龐大的運行體系、復(fù)雜的運行機構(gòu)、多部門人員配置等，這些因素都會不同程度地影響接入網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用效果。在調(diào)度通信中應(yīng)用接入網(wǎng)技術(shù)，使得調(diào)度工作簡單化，調(diào)度通信更加安全高效，從而使得鐵路交通運輸以及生產(chǎn)有所保證。另一方面需要完成相關(guān)的交換工作，鐵路通信網(wǎng)中信息類別多樣且復(fù)雜，不同部門需要快速獲取各自所需的相關(guān)信息，因此接入網(wǎng)需要承擔(dān)起自動交換的工作，將不同門類的信息傳輸?shù)街付ǖ牟块T中去，方便工作人員的工作開展以及大眾對信息的精確獲取。

3 下階段接入網(wǎng)技術(shù)在鐵路通信網(wǎng)中的發(fā)展與展望

3.1 由有源接入向無源接入發(fā)展

目前，鐵路接入網(wǎng)主要基于同步數(shù)字體系（SDH）及多業(yè)務(wù)接入平臺（MASP）等有源方式，主要服務(wù)于用戶之間的語音業(yè)務(wù)、低速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)等。但是這種有源網(wǎng)絡(luò)存在著自身的局限性，如對電源的依賴及對環(huán)境條件的要求限制了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝范圍，僅能安裝于機房內(nèi)部。此外，該網(wǎng)絡(luò)的容量及接口數(shù)量已逐漸無法滿足迅速增長的業(yè)務(wù)帶寬需求，網(wǎng)絡(luò)的維護也相對復(fù)雜。因此，無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）成為了各個鐵路局采用的新型接入網(wǎng)。

3.2 GPON技術(shù)具有更優(yōu)的發(fā)展空間

目前無源光網(wǎng)絡(luò)主要分為兩種，即以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）及吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）。其中GPON具有更高的帶寬能力，其下行速率是以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)的2倍。接入網(wǎng)技術(shù)的安全性是衡量接入網(wǎng)技術(shù)的一項重要指標(biāo)，GPON在數(shù)據(jù)包傳輸過程中采用了AES加密算法，而EPON并沒有對安全性問題進行定義，因此在安全性方面遠不如GPON。

GPON是基于支持全業(yè)務(wù)的接入網(wǎng)，且追求更高的效率和比特率，而EPON在全業(yè)務(wù)服務(wù)方面的有效性未得以驗證。除此之外，EPON的經(jīng)濟效益及可管理性也明顯優(yōu)于GPON。在鐵路通信網(wǎng)中不同用戶的服務(wù)內(nèi)容也不同，而GPON可以很好地適應(yīng)這種差異性，成為一種更優(yōu)選擇。

3.3 新一代無線接入技術(shù)的引入

目前，我國鐵路系統(tǒng)主要采用的無線接入技術(shù)是GSM-R，這項技術(shù)可以實現(xiàn)多種無線通信功能，服務(wù)于鐵路調(diào)度、應(yīng)急指揮等方面，可以顯著提升鐵路通信的運行效率。然而隨著鐵路運輸?shù)倪M一步發(fā)展，窄帶網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)越來越難以滿足鐵路通信的需求，LTE-R技術(shù)逐漸得到關(guān)注及研究。LTE-R應(yīng)用OFDM、MIMO等技術(shù)，可以顯著降低鐵路通信系統(tǒng)時延，增加小區(qū)吞吐量，擴大覆蓋范圍。然而目前對于LTE-R研究與應(yīng)用尚未成熟，在抗干擾性以及響應(yīng)速度等方面仍未趕上傳統(tǒng)的GSM-R網(wǎng)絡(luò)。因此，在GSM-R向LTE-R發(fā)展的過程中，應(yīng)當(dāng)循序漸進，而非迅速將新技術(shù)替代傳統(tǒng)技術(shù)，對于某些對安全性要求不高的業(yè)務(wù)，可以優(yōu)先嘗試使用LTE-R技術(shù)。

3.4 多技術(shù)融合

多技術(shù)融合可以有效提升鐵路通信系統(tǒng)性能，例如將寬帶集群系統(tǒng)與LTE-R系統(tǒng)相融合。寬帶集群系統(tǒng)由高速互聯(lián)的一組計算機組成，它們相互獨立，但是通過單一系統(tǒng)模式統(tǒng)一管理。一旦系統(tǒng)中某個部件發(fā)生故障，集群軟件可以將正在執(zhí)行的業(yè)務(wù)迅速分配給其他正常運行的系統(tǒng)進行傳輸而不停止工作，可以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、節(jié)約成本。此外，寬帶集群系統(tǒng)還具有傳輸速度快、保密性高、可承載多種業(yè)務(wù)等優(yōu)點在。如果將寬帶集群系統(tǒng)與LTE-R通信系統(tǒng)相融合，可以顯著提升鐵路通信網(wǎng)的調(diào)度能力、安全性、管理水平及效率，在各種突發(fā)情況下保持網(wǎng)絡(luò)暢通。多技術(shù)融合可以使每一項技術(shù)都能夠充分發(fā)揮作用，整合資源可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補，更好地為鐵路通信系統(tǒng)服務(wù)。

結(jié)束語：接入網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對于鐵路交通系統(tǒng)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，它憑借著自身形式多樣、兼容性強、發(fā)展空間大等特點保障了鐵路通信系統(tǒng)承擔(dān)多業(yè)務(wù)的功能。光纖接入技術(shù)有效解決了各種寬帶業(yè)務(wù)問題、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)問題及多媒體圖像問題等。鐵路接入網(wǎng)由有源向無源發(fā)展，LTE-R作為下一代無線接入技術(shù)有很大的發(fā)展空間，技術(shù)水平尚未成熟，可應(yīng)用于對安全性要求不高的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。多技術(shù)融合也是鐵路系統(tǒng)的一個發(fā)展方向，促進鐵路通信系統(tǒng)性能的提升。