时间:2023-03-30 11:35:56
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1.1SDH传输技术
SDH是取代PDH的新数字传输网体制,主要针对光纤传输,是在SONET的标准基础上形成的。它把信号固定在帧结构中,复用后以一定的速率在光纤上传送。SDH是在电路层上对信号进行复用和上下。当带着信号的光纤通ODF(光纤分配架)进入ADM时,信号必须通过O/E转换和设备上的支路卡才能下成2Mb/s的基本电信号,并经过通信电缆和DDF(数字配线架)接到用户接口或基站BTS(基站收发信机)。
1.2ATM网络传输技术
ATM是一种基于信元的交换和复用技术,即一种转换模式,在这一模式中信息被组织成信元。它采用固定长度的信元传输声音、数据和视频信号。每个信元有53个字节,开头的五个字节为信头,用以传输信元的地址和其他一些控制信息,后面的48个字节用以传输信息。利用标准长度的这种数据包,通过硬件实现数据转换,这比软件更快速、经济、便宜。同时,ATM工作速度有很大的伸缩性,在光缆上可以超过2.5Gbps。
在网络传输中,为了使多个用户共享高速线路,通常采用时分复用方式。时分复用方式又可分为同步传输模式和异步传输模式。在数字通信中通常采用同步传输模式,这种传输模式把时间划分为一个个相等的片段,成为时隙,一定量的时隙组成一个帧,一个信道在一个帧里占用一个时隙,一个用户占用一个或多个信道。而在异步传输模式中,各终端之间不存在共同的时间参考,各个时隙没有固定的占用者。在ATM中时隙有固定的长度而且比较短,一个时隙传输一个信元,每一个信元相当一个分组。各信道根据业务量的大小和排列规则来占用时隙,信息量大的信道占用的时隙多。
1.3MSTP传输技术
MSTP依托于SDH平台,可基于SDH多种线路速率实现,包括l55Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了SDH固有的交叉能力和传统的PDH业务接口与低速SDH业务接口,继续满足TDM业务的需求;另一方面,MSTP提供ATM处理、以太网透传、以太网二层交换、RPR处理、MPLS处理等功能来满足对数据业务的汇聚、梳理和整合的需求。
1.4RTKGPS网络传输技术
随着GPS无验潮测深技术应用的不断深入,传统电台数据链的传输模式已不能满足长距离RTK作业的需要。而网络RTK技术则是利用网络来取代UHF电台进行数据传输,它传输距离远,信号稳定,抗干扰性强,已成为数据链传输的新宠。
通用分组无线业务GPRS,是在GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务,GSM是一种使用拨号方式连接的电路交换数据传送方式。GPRS利用现有通信网的设备,通过在GSM网络上增加一些硬件和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。
1.5WDM传输技术
WDM(或DWDM)是在光纤上同时传输不同波长信号的技术。其主要过程是将各种波长的信号用光发射机发送后,复用在一根光纤上,在节点处再对耦合的信号进行解复用。WDM(或DWDM)系统在信号的上下上既可以使用ADM、DXC,也可以使用全光的OADM和0XC,WDM(或DWDM)是基于光层上的复用,它和SDH在电层上的复用有着很大的区别。同时,通过OADM进行光信号的直接上下,无需经过O/E转换,而拥有EDFA的WDM(或DWDM)可以进行较长距离的光传输而不需要光中继。
2接入网技术
随着通信技术的快速发展,人们对铁路通信技术提出了更高的要求,铁路部门必须采用先进的、现代化的有线和无线通信的传输和接入方式,实现铁路通信网的升级,发挥铁路通信网在国民经济中的社会效益和经济效益。
接入网技术是铁路通信中一项关键技术,由于原有用户铜缆接入的普遍性和现在光纤技术的发展,接入网建设就必须考虑通信网络的现状与发展,这就决定了接入网技术的多样化。接入网从接入方式上可分为有线接入和无线接入。
2.1有线接入技术
(1)高速率数字用户环路技术。
通过2-3对双绞线双向对称传送基群数字速率信号,传送距离为3km-5km,上行速率与下行速率相等。通过回波抵消技术实现在一对双绞线上全双工传输,通过特定的编码和调制方式提高传输质量,用多线对并行传输,以降低每对双绞线上的传输速率,增加无中继传输距离。
(2)非对称数字用户环路技术。
它的上行速率和下行速率不相等,下行速率可高达(9-10)Mbit/s,上行速率只有数十或数百kbit/s,此技术适用于视频点播VOD系统;其高速下行信道可向家庭用户提供多路的数字图像信号及低速语音信号,而上行信道用于传送用户控制信号。ADSL的优势在于它几乎不需要对现有的对1双绞线作任何改动就可获得高传输速率。
(3)混合光纤同轴电缆接入技术。
它是基于有线电视系统CATV发展起来的。在有线电视中心与地区中心、地区中心与光节点之间采用光纤连接,光节点与用户设备之间采用同轴电缆连接。其主要是使用副载波调制,将CATV原有的单向传输系统改造成双向传输系统。HFC可以充分利用现有的CATV网络,进行少量投资,就可形成一个支持多种业务的宽带综合业务网。
(4)光纤用户环路技术。
以光纤为主要传输媒介,根据光纤向用户延伸的距离,可以分为FTTC(光纤到路边),FTTB(光纤到大楼),FTTH(光纤到家)等。FTTB是用户接入信息高速公路的最终理想目标,但根据现有通信发展的实际,FTTC、FTTB与铜缆相结合的用户接入,虽然是有过渡性质的折衷方案,但价格相对经济,并且在时机成熟时易扩展到FTTH,所以是现实并且可行的。
2.2无线接入技术
无线接入网是在接入网中部分或全部引人无线传输媒介,为用户提供固定终端业务和移动终端业务。无线接入可分为固定接入和移动接入两大类。其基本结构由控制器、基站和用户终端设备构成。应用技术主要包括微波1点多址技术、蜂窝技术和微蜂窝技术等。无线接人由于其灵活方便易于建设,目前已得到极大的重视。
集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统,是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。它集交换、控制、通信于一体,通过无线拨号的方式把一组信道自动最优地动态分配给系统内部用户,最大限度地利用系统资源和频率资源,降低系统内呼损,提高服务质量。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能,特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合,并较好地解决了通信频率合理分配的问题,因而倍受专业运营管理部门的青睐,被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。
3结语
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,对铁路通信工程建设还需要一段时间对其了解、分析和试验,对其中所要注意的问题,特别是技术问题要认真对待,只有这样才能为铁路通信现代化作出贡献。
参考文献
[1]梁培超.浅析铁路通信工程应用接入网技术[J].科技资讯,2008.
[2]毛文铎.浅析铁路通信工程应用接入网技术[J].信息科学,2008.
[3]廖旭波.论传输技术在通信工程中的应用及发展方向[J].科技资讯,2009.
1.1PDH光纤通信在铁路通信系统中的应用
光纤通信技术之所以在铁路通信系统里发挥重要作用,是因为当前对光纤通信技术的划分十分精细,在各个铁路通信系统里都会使用相应的光纤通信技术,达到最理想的通信效果。PDH光纤通信作为十分重要和关键的方面,能有效清除铁路通信系统里存在的隐患以及漏洞,确保铁路通信系统的正常与稳定。但PDH存在标准不一、复用结构过于复杂以及网络管理功能较弱的问题,所以其难以得到长远、有效的发展。
1.2SDH光纤通信在铁路通信系统中的应用
SDH光纤通信在铁路通信系统里的使用解决了PDH光纤通信使用存在的问题,并在此基础上有所突破,让铁路通信系统更加稳定和流畅。借助SDH设备构成的具备自愈保护作用的环网形式,能在传输媒体主要信号中断的时候自动利用自愈网及时恢复正常的通信状态。相较于与PDH技术,SDH技术有四个显著优点:一是网络管理能力更强;二是比特率和接口标准均统一,让各个厂家设备间的互联成为了可能;三是提出“自愈网”这一新理论,能在传输媒体主要信号中断时及时恢复正常;四是运用字节复接技术,简化网络各个支路信号。鉴于SDH光纤通信技术有诸多优点,所以在铁路通信网发展规划里,已经明确提出了要着重发展基于同步数字系列(SDH)基础上的传送网。就以xx铁路为例,该铁路基于新敷设20芯光缆里的其中4芯光纤基础上,开设SDH2.5Gb/s(1+1)光同步传输系统为长途传输网,在铁路的相应经过点均设置了SDH2.5Gb/sADM设备,并借助622Mb/s光口同接入层传输设备相连,发挥上联和保护作用。此外,还借助2芯光纤开设了SDH622Mb/s(1+0)光同步传输系统,将其作为当地的中继网,并在铁路相应经过点以及新开设的各个中间站和线路新设置了SDH622Mb/s设备。
1.3DWDM光纤通信在铁路通信系统中的应用
DWDM光纤通信技术是借助单模光纤宽带与损耗低的特点,由多个波长构成载波,许可各个载波信道能同时在同一条光纤里传输,如此一来,在给定信息传输容量的情况西夏,就能降低所需光纤的总量。使用DWDM技术,单根光纤能传输的最大数据流量可以高达400Gb/s。DWDM技术最显著的优点就是其协议与传输速度是没有关联的,以DWDM技术为基础的网络可以使用IP协议、以太网协议、ATM等进行数据传输,每秒处理数据流量在100Mb~2.5Gb之间。也就是说,以DWDM技术为基础的网络能在同一个激光信道上以各种传输速度传输各种类型的数据流量。当前,在国内铁路通信网里DWDM技术得到了广泛应用,其中沪杭-浙赣铁路干线就是国内第一条使用DWDM光纤传输系统的铁路。此外,京九、武广等铁路的DWDM光纤传输系统也在建设与使用中。就拿京九铁路来说,京九铁路线使用的是具有开放性的DWDM系统和设备,能兼容各种工作波长以及厂商的SDH设备。波道数量为16,波道速率基础为每秒2.5Gb,借助京九线20芯光缆里的2芯G.652单模光纤,使用单纤单向传输的方式,也就是说相同波长在两个方向上都能多次使用,光接口满足ITU-TG.692协议的标准。
2结语
1现状及问题
传统车载通信设备主要是无线列调机车电台,设备组成简单,承载业务单一,机车交路一般在本铁路局管内进行运用,为了动态掌握机车电台运用信息,维护单位使用“机车电台运用揭示牌”进行运用管理,基本能够满足运用管理要求。
随着铁路无线技术发展,GSM-R、CIR、客列尾、货列尾、列车接近预警、列车防护报警等新技术、新设备、新业务的大量应用,车载通信设备的装备数量快速增长。以南昌铁路局为例,全局1274台机车、58列动车组和323台自轮运转设备均加装了CIR设备,投入使用的CIR设备近2000台。CIR设备结构复杂,承载业务多,是当前铁路最主要的车载通信设备,其关键组成部件达10余种,有主控单元、G网语音和数据单元、450MHz列调单元、防护报警单元(LBJ)、操作显示终端(MMI)、存储记录单元、合路器和多频段天线等。目前车载通信设备运维管理中存在的主要问题:①传统车载通信设备动态运用揭示牌更新不及时,数据不准确,与实际运用存在较大偏差;②设备或板件故障修复后,难以换回至原车使用,定机、定台(板件)实现困难;③设备软硬件版本靠人工台账记录,管理手段落后;④机车、动车组频繁调整配属,车载通信设备随车调整配属,车载通信设备的技术履历管理困难;⑤现场无线检测作业与无线检修作业之间检修信息未能实现共享,信息交互困难,同时对车载无线设备的故障或状态跟踪困难;⑥设备到期按整机报废处理,管理粗放,部分未到使用寿命的板件也一并报废,整机和关键部件的使用寿命不能按实际寿命区别管理,造成投资浪费。
随着机车交路不断延长,车载通信设备的运用管理和动态质量依靠传统的管理手段和模式,难以实现设备的精细化管理。
2解决方案
采用物联网、计算机网络、互联网应用、无线局域网、RFID、条形码、数据库等现有成熟技术,结合车载通信设备出入库自动检测系统平台及既有运维管理模式,构建车载通信设备动态运用管理系统,解决无线车载通信设备运维管理过程中存在的主要难题,实现设备整机和关键部件的智能化、精细化、寿命化、定机定台(板件)管理目标,最终达到充分挖掘设备潜力,降低设备更新改造成本。车载通信设备的动态运用管理系统主要包括后台数据库处理服务器、现场客户终端、现场手持终端和RFID扫描检测设备等,网络结构如图1所示。
系统采用B/S与C/S混合工作模式,在铁路局(或通信段)设置服务器,铁路局、通信段、车间、工区用户按分层分权管理,分配操作权限,操作相关功能模块。系统功能模块如图2所示。系统界面简洁、操作简便,符合现场快捷要求,尽量在无输入或较少输入的情况下,完成数据采集、记录、上传,系统关联、分析、统计现场碎片化作业行为和内容,实现设备维护管理、运用管理等生产过程控制,充分体现自动化、网络化的管理模式。
3系统功能
3.1设备基础台账管理
针对机车、CIR主机、LBJ、MMI,设置RFID身份识别标签;针对主控板、语音模块、数据模块、GIS单元等板件,设置身份识别条形码;人工输入软、硬件版本信息数据,以无线出入库检测点为最小管理单元,将各出入库检测点管理范围内的运用设备、备品备件等设备的基础信息、状态信息录入或导入系统服务器,形成全局的无线车载设备基础台账。条件具备情况下,无线出入库自动检测系统和动态运用管理系统之间开放数据交互接口,无线出入库检测系统可获取归属该出入库检测点的相关基础数据,动态运用管理系统可获取出入库自动检测系统检测结果、质量分析等相关数据。
3.2电子无线车载设备动态运用揭示牌
现场操作终端使用专用账户登录后,弹出电子揭示牌,揭示牌信息根据权限从数据服务器提取与出入库检测点配属相对应的设备信息,定期刷新。揭示牌分三个功能区:①当前机车入库到达信息;②设备运用揭示,一般情况显示机车型号、机车号、设备厂家、设备型号、设备编号等,当鼠标移动至该机车时,弹出悬停窗进一步显示主机设备、软硬件版本等详细信息;③该出入库检测点的备品备件、故障修设备等信息。
3.3机车入库到达提示
在机车入库咽喉位置设置RFID读取设备,当机车入库时,自动读取机车上RFID卡片并反馈至后台,系统将机车的到达信息及搭载的无线设备信息推送到无线出入库检测点现场操作终端,例如显示:2014年7月21日7:37HXD3C-0037机车入库,CIR厂家世纪东方,WTTJ-I。另外,根据实际情况提示前期故障修的设备(板件)是否需要执行归位操作,供作业人员参考。
3.4板件级动态运用管理
车载通信设备或板件因故障等原因需倒换时,或设备或板件入所修(含返厂修)时,使用现场手持终端扫描RFID或条形码并选取相应操作即可完成。设备(板件)的状态、位置发生变化时,手持终端将相关信息进行记录并上传至数据服务器。根据系统记录运用日志信息,当维修板件位置信息已经到达对应无线出入检测点时,系统根据机车入库到达信息,判断并声光提示在出入库检测点进行设备(板件)归位操作。现场对设备(板件)进行故障倒换时,输入故障现象等信息(为了减少输入繁琐,可预制常用故障信息供选择),信息自动跟随故障件至无线检修所。无线检修所对故障件进行维修后,检修记录终身跟随故障件,供各级技术人员查询。
3.5全寿命跟踪管理
运用RFID及条形码技术,结合手持终端的使用,系统对无线车载设备(板件)从上道开始,至报废或调拨出局,对其运用状态发生变化的行为及原因进行跟踪,记录运用日志。系统可设置无线车载设备或板件使用寿命年限,根据上道时间自动计算到期时间,在运用揭示牌界面可根据要求自动提示到期剩余时间。系统还可设置运用日志组合查询、智能分析功能,对设备运用情况自动进行统计分析,对即将到更新改造周期或经常使用不良的设备进行智能分析、提示,也可人工手动定向查询、分析,实现对设备全寿命动态跟踪管理。
3.6机车或设备调拨管理
机车或设备的调拨由通信段级管理人员发起,选择机车或设备、输入/导入调拨原因和依据,发起调拨程序。局内调拨时,调出的出入库检测点在确认机车下线并进入整备状态后,确认调出,调入的出入库检测点在确认机车到达后确认调入,完成调拨工作。出局调拨时,调出出入库检测点在确认机车下线并完成整备后确认即可完成。
3.7报废管理
针对车载通信设备(或板件)进行报废操作,报废界面应显示设备的主要构成,如CIR主机、LBJ、MMI、主控板、语音模块、数据模块、GIS单元等,以及上道时间、障碍信息。选择已到报废年限的部件进行报废操作,对于还未到报废年限的部件进行转备品操作,可实现精细化管理,节约投资和成本,减少投资浪费。
3.8软硬件版本管理
车载设备或板件的软、硬件版本及GIS数据版本发生变化时,可选择软硬件版本管理界面,采用人工手动操作方式进行修改。具备条件时,可通过出入检测系统或无线车载设备开放的数据接口,在出入库检测时,自动获取并自动更新软、硬件版本等相关信息。3.9履历管理
根据总公司车载设备履历簿管理要求,系统提取设备基础台账信息、运用日志信息,自动生成实时履历簿。3.10信息共享
各级用户可根据权限查阅设备(板件)全寿命范围内的基础数据、检修记录、运用日志等相关数据。如:无线检修所可以查询现场设备运用情况、机车入库检测记录、设备故障现象、倒换原因、处理人员等信息;无线检修工区可查询设备(板件)的入所修测试记录、状态、检修人员,上次机车入库情况等信息;各级管理人员可根据需要进行查询。技术管理文件、设备技术资料、作业指导书、故障案例、数据分析软件、维护软件、GIS数据、各次软件升级补丁等资料的共享,通过、浏览、下载方式实现。充分利用办公局域网覆盖通信各管理环节,以及系统基础数据、检修记录、运用日志等,可根据不同管理需求进行功能扩展。如:工作任务管理,具备任务下达通知、签认、闭环管理;年、月度检修计划及进度管理;无线检修所设备轮修过程管理及检修记录电子化;设备运用质量报表统计、分析;故障、障碍登记簿管理等,最终实现无线车载设备维护管理无纸化。
4系统构建建议
物联网、计算机网络、互联网应用、无线局域网、RFID、条形码、数据库等均为现有成熟技术,不存在技术上难点。系统涉及面广、作业环节较多,有专业交叉,管理较复杂,而且通信管理人员与系统开发人员彼此专业了解不够,这些都对双方参与人员的综合素质提出较高要求。通信管理人员要参与并协助系统开发人员充分了解车载通信设备维护管理体系及特点,现场作业流程和各环节要点,设备的编号规则,设备主要构成、关联关系;机务部门相关的机车管理体系及特点;通信与机务部门结合部的关联关系;通信部门的需求等,这些需求对接清楚是系统构建的一个难点,需要双方充分交流。而且系统覆盖全局,点多面广,现场维修人员接受和使用信息系统的能力参差不齐,因此,现场维修人员与信息系统的衔接是否顺利成为了构建车载通信设备动态运用管理系统的又一个难点,需在系统启用前,在试用期间对员工加强培训。
1.1在铁路中建设无线通信光纤直放站可以大大提高无线网在整个列车中的使用
与传统的信号发射装置不同,铁路无线通信光纤直放站与以往最大的优点就是在信号的传输途径上,铁路无线通信光纤直放站中装置了WCMD3G/4G信号,使信号的传输速度更为快捷,信号的质量更加稳定,可以实现对整个列车进行无线网的覆盖。作者为了让文章更为实际,亲自体验过在建设多座铁路无线通信光纤直放站的列车,经过作者的测试,在有铁路无线通信光纤直放站的网络信号覆盖的地区,移动通讯设备的信号是满格,与普通的列车上移动通讯设备信号时断时续有着相当大优势。
1.2作者通过对张集(张家口至集宁)铁路内蒙古段为调查对象
对光纤直放站在解决弱场覆盖和位置定位的问题上做过一部分分析,得出了以下结果。张集铁路内蒙古段共有5个中间站:友谊水库、兴和、庙梁、西土城、古营盘,线路地形虽没有高山、隧道,但沿线路段有部分丘陵及小山包,多处有挖方地段,路堑最高有近50米,站间距一般在20公里以上,其中庙梁至西土城站间距离28.6公里,线路存在弯道。安照铁路无线列调场强覆盖的要求,车站信号传输距离应达到站间距的一半,为达到这一要求,并根据以上地形特点,在区间增设光纤直放站以加强信号覆盖,这无疑是一个非常明智的选择。
1.3光纤直放站由近端机和远端机组成
近端机设在通信机房内,远端机设在区间,在近端机和远端机之间利用有线通信沿线敷设的20芯光缆中的11芯、12芯光纤,将车站无线信号转换成光信号传输到光纤直放站远端机,再由远端机天线继续进行发射已增强信号覆盖。
2进行铁路无线通信光纤直放站建设的最佳位置选址工作
2.1铁路无线通信光纤直放站与交通运输总站之间一定要有传输介质的存在
这样才能确保铁路无线通信光纤直放站能及时获取运输总站发出的信息,从而根据铁路无线通信光纤直放站所处的地段,运用信息放大器来增加信息量的发射功率,让列车接收到电讯号更加准确。
2.2在列车形式在云贵山区这样崎岖的山谷里的时候
由于回音而可能造成对铁路无线通信光纤直放站发出信号的干扰,在列车行驶在这样的路线中时,可能由于回音与无线网络信号混杂而产生电磁波。电磁波对铁路无线通信光纤直放站发出的无线信号有着极大的干扰作用,从而使得全车的信号覆盖率降低。就是因为这样,在这种山谷地区,应该加大对这铁路无线通信光纤直放站的建设,通过建设成功的多座铁路无线通信光纤直放站之间的联系作用,才能抵抗电磁波的冲击。因此,在设置铁路无线通信光纤直放站的位置时应该考虑:远端机覆盖相互独立,不会因为一台设备而使其它设备中断。
2.3在选择建设铁路无线通信光纤直放站车站的地址时
应当避免噪音对铁路无线通信光纤直放站的影响。铁路无线通信光纤直放站在接收电台接收端接收列出发出的信号时,也会收到其他噪音的影响,使得信息质量存在严重问题。这些杂音会混杂在铁路无线通信光纤直放站发出的信号里,破坏铁路无线通信光纤直放与列车的有效平衡。因此,选址的时候要充分考虑植物的优势,植物会对噪音有吸收作用,对铁路无线通信光纤直放站的功能有所提升。
2.4在选址的时候要考虑电力系统供应方便的地方作为铁路无线通信光纤直放站的建设地点
由于铁路无线通信光纤直放站需要可靠的电源,在铁路系统一般选择沿铁路两边架设的10kV自闭和贯通电源,两路电源一主一备,因此,要考虑电力电缆方便过轨的地方。如果电力供应不可靠,会严重影响铁路无线通信光纤直放站与列车之间的实时交流,造成列车驾驶员无法对前方路段进行了解。
3对铁路光纤直放站位的建设位置做出恰当的调整
3.1直放站附近地势起伏较大时
应选择高地段进行立塔,这样可以减少铁塔高度以降低成本及延长传输距离。
3.2在建设铁路光纤直放站位时
应考虑发射塔与电气化铁路回流线的安全距离,一般选择塔身最近处距回流线不小于3.5米。
3.3电力系统的供应对铁路光纤直放站的影响
铁路光纤直放站也需要电力的供应。如果,在铁路光纤直放站的电力系统时断时续会对网络信号的传输起到阻碍的作用。因此,有铁路光纤直放站应该建设在电力系统供应充足的电线杆附近,能源源不断的获得电力的供应,从而保证铁路光纤直放站发出的网络讯号的完整性。
3.4铁路光纤直放站位置一般有设计定位
设计定位时分析地形,并进行场强测试,但由于设计进行场强测试时,一般路基还没有成效,特别是无法测出高挖方地段的场强,而且设计进行场强测试时发射及接收和线路竣工后车站电台发射及列车台接收还有误差,因此要根据需要进行调整。
4结束语
某运站处于国家铁路运输网和城市运输网的枢纽位置,决定着该城市交通业的发展,是经济发展最迅速的区域。因此,该客运站的存在使得这一城市成为了经济发达、城市化水平高的国际化大都市,这便又反过来促进了运输业的发展。但这一现状的存在,也使得城市用地十分紧张,并且环境污染也比较严重。这便需要我们发展绿色、环保、占地面积小、运输效率高的铁路干线。
2客运专线通信技术介绍
现今,应用范围较广的数据通信网技术包括纯IP技术、IP/ATMoverSDH技术、纯ATM技术等。2.1纯ATM技术这一技术发展的基础是光纤网络的成熟,在光纤基础上设立的ATM数据网可以承载多项业务,并且能促进QOS的发展,在我国发展的也比较成熟。可是,这一技术的协议存在很大的缺点,比如IP传输效率过低、成本高、推广性差等。2.2纯IP技术这一技术是在前兆以太网路由器的基础上发展起来的,所建成的纯IP数据网,有着端口容量大、传输方便、协议便捷等多方面的优势,不过它所产生的QOS不够严谨,很多协议也不够科学,所以安全性低、管理难度也很高。2.3IP/ATMoverSDH技术这一技术是在MSTP的基础上发展进步的,借助光纤产生数据传输平台后,再制造出IP/ATM接口,并将其联系起来组成数据网,以完成数据的传输工作。IP/ATMoverSDH技术现今已经十分完善和健全,并且可调动性很强,管理水平也比较高,发展前景良好。
3客运专线通信技术的应用方案
3.1传输网的架构
在设立传输组网时,要将工作分为三层逐步开展,这三层是汇聚层、骨干层和接入层。这三者中的重点是骨干层,其中的多个传输核心节点主要是为了进行多业务处理以及大颗粒业务的调度工作,骨干层对于安全性和稳定性的要求是很高的,通常用10Gb/s的网络来完成传输工作。传输设施中存在很多核心节点和汇聚节点,它们可以完成业务的疏导以及聚集工作。接入层中的各个网络可以通过汇聚节点来聚集到一处,这样便能够使接入节点有运输通道。汇聚层必须具有很强的汇聚性能和处理交叉业务的功能,并且需要有很好的扩展性,通常将622Mb/s的网络作为传输设施。接入层包括多个业务节点,因此接入方式也十分多样,可以处理好多种业务,必须在接入层安装多种多样的接口。现今,网络传输业务的发展趋势是由语音传输转变为数字传输,因此,要结合数字传输的各项要求要对整体网络结构进行完善,并结合业务的流向以及流量来开展组织工作,不断提高传输水平。最重要的是,要增加大颗粒组织管理的比重,实现高速度下的通道连接工作。需跨环的业务多或者是调度大时,通常选择多光口的SDH设施作为节点。
3.2汇聚层的组网设计
顾名思义,汇聚层的组成就是汇聚节点,它主要是梳理、聚集该范围中的各种业务,以增强业务的调度能力,并且该层次能够避免接入点直接引入核心层而产生的主干光纤消耗、跨度增大等问题。建设汇聚层的网络是多采取分波工艺、RPR以及MSTP工艺,尤其是MSTP工艺的应用,能够促进TDM性能的发挥,并且使数据业务传输的效率提高,保证宽带良好的工作性能。借助MSTP的汇聚以及交换性能,能够减少汇聚节点的数量,降低建设成本。今后铁路的发展进步中,将广泛地应用TDM业务,为了顺应这一发展趋势,我们便会将MSTP作为重要工作传输工艺。在处理IP数据业务时,便会应用到RPR技术,这样能够使数据业务的传输效率显著提高,并且能够产生不同级别的业务类型,能够更好地满足用户的多样化要求。
3.3骨干层的组网设计
骨干层网络的组成为核心节点,它的功能是联系铁路枢纽区域以及容量较大的中继电路,所以要求其工作时有很高的稳定性,并且对于安全等级的要求也很高。在建设骨干层时我们大多使用MSTP或者是波分工艺,但是核心设施的节点不多时,它的收敛度便会增强,这时便可应用40G设施来完成10G大颗粒业务的传输。我国的SDH设施起步较早,在这一前提下,MSTP的建设成本也大大减小,并且有着很完善的网络宽带和网络保护功能,可承载POS端口、IP端口和传统的SDH端口。若地区的业务量很多,则使用波分技术建设骨干层较为适宜。这种技术能够把传输层的骨干层和组网IP宽带聚集到一个波分物理平台内,然后借助这个平台内的波长完成MSTP业务、SDH业务、IP宽带业务的承载工作。这样的工作方式不仅能够最大化地利用资源,还能提升宽带的效率。另外,波分技术能够产生一个具有保护作用的波长通道,并借助QOS来完成业务的传输,保证IP网络的安全工作。使用波分技术构件的骨干层可以保证以后物理平台进化工作的顺利进行,避免各种融合问题的产生。骨干层网络的分布式控制方式,可以使用OXC技术完成组网的工作。但这一业务还不够完善,所以要不断提高其工作质量。结合该客运站的运行状况,分别在A、B、C三个区域各设置一套10G传输设备,共同构成两个STM-641+1自愈性链性传输系统。在建设骨干层的传输系统时要用到OPtixOSN7500设施,它不仅有着MSTP技术的优势,还能够和之前的MSTP、SDH网络很好地融合,所以在现今的工作过程中应用广泛。
3.4接入层的组网设计
建设接入层时使用的传输设施是OPTIXOSN2000,这一设施属于较先进的传输设施,有着噪音小、耗能小、环境友好等许多优势,能够为PDH、SDH、Ethernet等设施的工作提供保障,且该设施具备5Gbit/s的低阶交叉能力、10Gbit/s的高阶交叉能力以及4Gbit/s(26*26VC-4)的接入能力。在本客运系统的牵引变电所、通信基站、AT所、分区所、信号中继站等节点均安装了健全的622Mb/s的传输设备,组成了18个STM-4环形传输系统,且相邻信号中继站及站间奇数基站都设立了STM-4复用段保护环,在牵引变电所、AT所、分区所和偶数基站之间建立了STM-4复用段保护环。
4结语
1.1运营商IP数据网
中国移动、中国电信、中国联通三大运营商IP数据骨干网,基本覆盖了所有省会节点和大部分地市节点,采用核心、汇聚和接入3层结构。它们基本都采用BGPMPLSVPN承载业务,建立了服务质量保证(QoS)体系,在全网部署了IGP/LDP快速收敛功能,并部署了MPLSTEFRR链路保护功能,域内路由协议采用IS-IS,并通过MP-iBGP传播MPLSVPN路由信息。
1.2铁路既有IP数据网
铁路数据通信网由建设于不同时期的客运专线数据网、铁通公司划转的专用数据网及铁路综合计算机网(TMIS数据网)3个相对独立的网络构成。客运专线数据网目前已经覆盖了铁路总公司,各铁路局的调度中心,京沪、京石武、武广、甬台温、温福、郑西、沪宁、沪杭等已建成的客运专线沿线站段、动车所等业务节点。铁路局区域网络由核心节点、汇聚节点、接入节点构成。骨干网络暂采用北京、武汉、西安、上海局区域网络的核心节点路由器作为临时域间数据转发节点,满足各铁路局对总公司区域网络间,以及各铁路局区域网络间数据路由转发需求。客运专线数据网采用MPLSVPN实现对业务的承载。既有普速线数据网大部分为铁通公司划转铁路之前的铁通建设,目前各铁路局网进行基础通信网改造工程,在改造完成后基本实现了对既有普速线所有车站的覆盖,并实现了与客运专线数据网的整合。铁路综合计算机网为2层网络结构,覆盖铁路总公司、铁路局及部分车站。随着网络安全工程的实施,铁路总公司、铁路局机关局域网实行三网分离,即局域网被分割成内部服务网、安全生产网、外部服务网3个逻辑子网,分属于不同的安全域。TMIS网络以路局为分界点,路局以上是骨干网,路局以下是基层网,总公司至各路局为星形组网。目前TMIS数据网与客运专线数据网(即铁路数据通信网)未实现整合。
2铁路数据通信网网络建设
铁路数据通信网建设的目标为以既有数据网为基础,整合成一张综合的IP数据网,实现对不涉及行车安全及资金往来的铁路信息系统和通信数据业务的承载,采用适合铁路需求的技术策略,提高数据网络运行效率。
2.1骨干网建设方案
骨干网络由汇接节点、转发节点和接入节点组成。骨干网汇接节点设置在铁路总公司;转发节点设置在北京、西安、武汉、上海、成都;接入节点设置在各铁路局。每个节点设置2台路由器。骨干网为一个独立自治域。北京、武汉、西安转发节点间构成半网状连接方式,相邻骨干网转发节点间互联,每个转发节点与总公司节点间直联,实现全网流量在骨干网层面转发;骨干网接入节点同时与2个大区转发节点互联。骨干网节点间采用10GEWAN接口互联。
2.2区域网络建设方案
每个铁路局区域网络均作为一个独立的自治域,区域网络间的互访通过骨干网络实现。铁路局区域网络由铁路局所在地的核心节点、业务相对集中的汇聚节点和接入节点组成。接入节点到汇聚节点间、汇聚节点到核心节点间的连接,在城市范围内或有需求的节点,采用星形或环形方式接入上层节点,在铁路沿线范围,接入节点采用链型双归方式接入汇聚节点。对于接入节点,采用分层PE技术,在大型车站部署SPE节点,小型站段或工区部署UPE节点。
2.3既有数据网整合方案
由于TMIS数据网承载着货票、确报、调度、车号自动识别、行车安全监控(5T)、铁路办公自动化、统计、工务、财务核算等多个应用系统,因此,铁路数据网与TMIS网络的整合要分步骤实施。第一步:TMIS数据网业务之间存在大量互通需求,因此没有对承载业务做严格的访问隔离,而铁路数据通信网采用VPN方式实现业务接入,为避免对TDMS广域网承载业务造成影响,第一步将承载的全部业务以一个统一VPN接入铁路数据网。第二步:新的信息业务直接接入铁路数据网,TMIS既有业务逐步向铁路数据网割接,业务割接后TMIS网络设备根据性能及配置情况,融入铁路数据网各类节点中,实现一张统一的数据网,实现信息资源共享。
2.4技术策略
铁路数据通信网采用骨干网络及区域网络二级构建,在区域网络接入节点,采用分层PE构建。铁路数据通信网骨干网络链路由OTN承载,采用10GE接口;铁路局区域网络核心、汇聚节点间的链路及接入节点到汇聚节点间的链路,主要由OTN承载,采用GE接口;接入节点间的链路主要由光纤承载,采用GE接口。为保证数据网对业务承载的可靠性,数据网要求OTN承载网启用保护机制,并利用传输网络保护机制、数据网故障检测恢复机制及两者的协调配合,来共同保证数据网的可靠性。数据网通过lay-er3MPLSVPN实现对业务的承载,保证不同业务组的安全隔离,采用OptionB方式实现VPN跨域互通;将layer2MPLSVPN作为补充,提供基于MartiniVLL业务。采用区分业务(DiffServ)同时结合CBQ以及CAR等多种技术方式,来保证各类业务的QoS。骨干网络依靠高带宽的设计提供网络的轻载来保证SLA,采用IPDSCP、IPTOS和MPLSEXP字段标识QoS等级;在PE路由器实现QoS的等级化标记,根据初始业务类型提供6类服务等级对应6种队列;部分关键业务,如GSM-R/GPGS、会议电视、软交换等,考虑直接在区域网核心节点下设置独立的PE接入设备,基于物理端口进行分类和标识。在全网部署路由快速收敛功能,启用BFD完成快速链路故障探测,先期在骨干网络转发节点间对重要业务(如GSM-R/GPRS业务)进行MPLS-TEFRR的部署。域内路由协议采用IS-IS,并通过MP-iBGP传播MPLSVPN路由信息,域间协议采用E-BGP。骨干网络及各区域网络均为独立AS。在骨干网接入路由器部署流量采集设备,在铁路总公司节点设置流量分析与统计服务器,对各铁路局引入骨干网流量进行统计分析,并对异常流量进行告警。数据网为铁路专网综合IP网,与公众互联网采用物理隔离;全网通过实施MPLSVPN,完成各业务系统的隔离;网络支持分域、分权管理;对于网络设备的服务配置,遵循最小化服务原则,关闭网络设备不需要的物理端口及服务;对网络设备实行交互式访问安全措施;支持对接入业务限速处理;在IS-IS、BGP等协议中启用校验和认证功能;网管区域的防火墙具有入侵检测功能;在网络互联端口开启I-SISHello的MD5认证;在区域网出口限制BGP对等体(peer)以外IP地址对179端口的访问。在MPLS环境下向IPv6演进,在所有IPv6业务不需隔离时,可采用6PE技术实现;在IPv6业务需隔离的情况下,可采用6VPE技术实现。
3结束语
LTE是一项宽带无线通信技术,具有数据速率更高、成本更低、时延更短以及覆盖质量、系统容量更好的特点。LTE是铁路更早使用的GSM-R数字通信技术升级版的系统技术,与未来无线通信系统宽带化、移动化以及IP化等发展趋势相一致,可以为铁路提供更加好的业务承载平台。LTE技术可分为TD-LTE时分系统与FDD-LTE频分系统,其中TD-LTE时分系统在国内占据主导地位,不但有知识产权,还具有配置比较灵活、频谱利用率比较高的特点。
1.1TD-LTE网络结构
TD-LTE网络结构具有扁平化的特点,其组成部分即为eUTRAN演进无线接入网与eCN核心网。其中eCN核心网的组成部分就是服务网关和移动管理,其主要工作内容就是对用户信息和数据安全性进行管理,还负责用户鉴权、移动信令和软交换等内容。而eUTRAN演进无线接入网的组成部分则是eNodeB基站,具有无线承载控制、无线资源管理和移动性管理以及数据寻址等功能。
1.2TD-LTE的技术特点
TD-LTE可以为核心网、具有增强功能的IP多媒体子系统、多媒体广播多播技术等提供技术支持。同时还能够对处于1.25~20MHz的带宽单一频段提供支持,而且并不需要进行上下行对称频谱。TD-LTE采用的技术包括正交频分复用技术、多入多出技术、混合自动重传技术以及AMC自适应调制编码技术等,上、下行峰值的相关数据速率分别可以达到75Mbit/s、150Mbit/s。TD-LTE技术的频谱利用率比较高,在进行数据传输时,其时延用户面小于10ms(双向),控制面小于100ms,而且还能支持具有非对称性的上下行数据传输、多种方式的同频组网、高速达到350km/h的移动用户。另外,TD-LTE技术还为GSM-R系统升级提供技术支持,而且网络建设成本比较低,比3G无线通信网络低两倍。TD-LTE技术还能够通过VOIP协议开展承载话音等服务,为femto等微基站连接提供技术支持,具有比较灵活的覆盖模式。
1.3TD-LTE频率资源
国家分配给国内三大运营商的频段分别为中国移动共获得130MHz,分别为1880~1900MHz、2320~2370MHz、2575~2635MHz;中国联通获得40MHz,分别为2300~2320MHz、2555~2575MHz;中国电信获得40MHz,分别为2370~2390MHz、2635~2655MHz。而较早使用在铁路上的GSM-R技术则使用900MHz频段,无法满足TD-LTE宽带通信数据移动业务的开展要求,因此可以考虑申请使用1785~1805MHz的TDD行业用户频段以及1447~1467MHz的固定移动用户频段等。
1.4TD-LTE系统容量
TD-LTE系统主要对通信的最大吞吐量这个要素进行考量,而且还会实现对最大用户数的支持。在铁路通信系统中,用户数量和链状覆盖模式一般都比较有限,通常会用承载业务的质量与数量来表示吞吐量。而吞吐量的重要表征则是用户峰值速率,一般都会受到控制信道开销、时隙配比和调制方式等方面的因素影响。
1.5TD-LTE系统组网技术
TD-LTE为异频、同频以及混合等形式的组网提供技术支持。其中频谱利用率最高的就是同频组网,但是小区的同频干扰会极大地影响到通信速率。而频谱利用率较低的则是异频组网,和同频组网相反,不会对小区边缘的通信速率产生太大影响。而混合组网虽然将同频对控制信道的干扰减少了,也对边缘通信质量与频谱利用率进行了改善,但是却仍然需要其他设备来为这项功能提供支持。因此,可以采用混合组网或者同频来解决,将小区扩大,还要将小区边缘重叠的区域进行压缩并且减小,再结合ICIC小区干扰协调技术以实现对小区整体数据吞吐量的提高。LTE切换与GSM-R相似,其过程都是硬切换,由源eNodeB发起,再由UE进行辅助。当切换过程失败之后,可以返回源小区。在切换的过程中,数据传输的时延至多只能是50ms。如果是二次连续进行切换,则其间隔最多为200ms。在对切换区进行设计时,列车经过的信号重叠区所用到的时间应该比切换间隔还要大。如果高铁速度为350km/h,切换区长度至多只能是20m。而常规切换机制都要基于业务负荷控制、覆盖功率预算、移动速度与移动位置,还需要对其进行强制切换。LTE在定位上精度要求比较高,一般可以达到10m量级。铁路用户的使用轨迹以及区域一般都具有固定性,采取的混合切换机制可以建立在功率预算以及位置之上。这样,就可以将切换时间尽可能地减少,同时也能够将切换的成功率切实提高起来。另外,减少切换时间,对小区边缘的地方进行压缩,还能够实现对小区数据吞吐率的有效提高。
1.6隧道覆盖技术
根据隧道漏缆覆盖要求可以将允许路径损耗值计算出来,如上行100.6dB,下行111.27dB。而当泄漏电缆频段为1.8GHz,覆盖长度为上行730m,下行为880m时,按照铁路业务量的相关需求,每个射频拉远单元小区范围可以达到4km。隧道内两侧都可以分别敷设一根漏缆,从而实现双流多入多出。而通过RRU、直放站和TD-LTE数字射频拉远等中继设备,可以将隧道LTE的覆盖范围进行有效扩大。
2TD-LTE在铁路上的应用
由于IP具有连接特性以及LTE的高速宽带等特点,LTE被广泛应用于铁路领域之中。其应用形式一般有列车视频监控、列控车地传输、旅客多媒体业务服务、列车无线调度通信以及应急通信等等。如今LTE无线宽带通信系统已经逐渐被应用于朔黄铁路列控系统以及地铁车地通信之中。而在铁路中,TD-LTE网络的主要业务组成有eCNS核心网和eUTRAN无线接入网、高速IP传输网、移动终端以及业务应用层。其中业务应用层包括RBC列控业务、TDCS业务、应急通信业务、视频监控业务以及防灾预警业务等等。
2.1无线调度系统
到目前为止,铁路无线列调提供的业务只有两种,包括窄带数据业务和语音业务。通过VOIP技术,LTE可以使得一个eNB小区在同一时间满足600个用户的语音通信需求。另外,LTE技术还具备宽带集群调度的功能,比GSM-R的系统容量更加大、时延也更加短,而且具有语音数据融合调度的特点。LTE还可以为视频调度提供技术支持,有利于使用车辆的人进行精确定位,从而将列车调度的可靠性以及安全性有效提高起来。
2.2车载数据与视频监控
车载数据具有五种类型:第一是列车设备运行监控数据,它可以对机车的电力与动力等相关设备状态进行实时监控;第二是列车控制数据,其数据内容包括车机联控、ATO、ATP以及列控等,具有较高的可靠性;第三是列车多媒体视频广播,能够根据旅客的相关类型与地域的特点而播放高清视频广播,为旅客提供比较舒适的环境;第四是车厢视频监控,可以对车厢以及乘客的状态进行了解,从而为列车与乘客的安全提供保证;第五是列车外部视频监控数据,能够对司机的工作状态进行监督以及了解,确保列车的驾驶安全。而调度中心也可以通过视频而对车厢内外的实际情况随时进行了解,从而掌握列车与乘客的状态,确保列车与乘客安全。车载数据会通过数据而实现与单元之间的接入,然后再通过LTE把车内的IP局域网数据传输到地面上。TD-LTE列车与单元TAU相接入,可以支持多种专网频段。而且在高速移动的前提下,TAU单元还能够满足其性能要求。在TAU单元中,可以将双天线接口外置,而且能够支持双流以及多集。同时还可以内置NAT、DNS以及DNCPServer等多种功能,提供EEE802.3/3u的以太网接入。其管理界面以WEB方式建立,具有方便而且非常直观的特点。TAU单元还对远程维护功能提供支持,包括软件升级、状态管理以及配置管理三个方面。除此之外,还能够与车厢内湿热、高温以及严酷电磁环境的相关使用要求相适应。
2.3LTE安全网络
LTE网络需要通过对容灾进行备份而为铁路安全数据提供可靠性的保证。首先就要采用双层网络与双网冗余实现对核心网的连接,eNodeB板卡要进行冗余配备,然后再采用双频和双网对其进行交织与覆盖,必须要在系统安全冗余有保证的前提下,避免同频干扰,从而为网络的性能及其安全提供保证。
2.4旅客信息服务系统
如今社会经济发展快速,信息化程度日渐提高,网络越来越成为社会生活非常重要的一部分。而其中LTE可以通过单元TAU提供质量较优的多媒体信息服务,如网络等。另外,还有高清视频广播服务以及乘客互联网服务。其中高清视频广播服务采用的技术一般都是MPEG4或者H.264流媒体技术,乘客可以在车上观看高清或者标清电视节目。其采用的技术码率一般都是1.5~3Mbit/s。另外,还可以在实时性与数据丢包矛盾发生时,通过HARP重传机制进行解决,从而使得图像和视频都能够保持流畅以及稳定。而在乘客互联网服务中,如果根据每辆列车有100个用户来进行相关估计,当每个用户都上网时,那么LTE网络能够提供的连接速率不会低于100kbit/s,能够为乘客提供良好的互联网服务,提高乘客舒适度以及满意度。
3结语
铁路用户接入网应当为铁路部门下属各类用户以及路外用户提供综合性业务的接入服务(包括话音接入,数据接入,传真接入,图像接入,以及调度接入等内容在内)。系统建设初期,需要支持包括铁路专用通信电话调度电话,专用数据业务铁路运输管理信息系统,计算机联网售票预订系统,铁路调度管理信息系统下所涉及到的全部多媒体业务。伴随着近年来通信技术的发展与完善,铁路通信网传输通道建设过程当中的基本要求为:满足建立在SDH光同步数字传输通道基础之上的接入网系统,同时尝试通过引入ATM交换技术以及网络IP通信技术的方式,形成通信主干网以及光线用户接入网相配合的通信系统。我国当前铁路通信工程建设过程当中已经形成了一个稳定的铁路传输网络系统,共三个层级。第一层为长途干线网,第二层为局间中继网,第三层为区段接入网。其中,区段接入网的构成比例最大,可以进一步按照接入方式的不同,划分为两个部分,第一部分为有线接入,第二部分为无线接入。对于铁路通信工程中所涉及到的有线接入网而言,其接入情况与电信系统中的接入情况是基本一致,通过接入的方式,实现绝大部分城市与地区铁路通信系统的互联。而从无线接入的角度上来说,当前多表现为建立在无线通信基础之上的列车调度系统。该系统的主要功能是:支持列车司机与列车行驶至对应管辖区段内列车车长的交互通话。在实际工作中,若无特殊情况,一般不进行通话连接,以避免发生同频干扰的问题,同时使频率资源能够得到合理的节约。
2接入网技术
结合铁路通信工程的发展现状来看,受到传统用户终端铜缆接入以及光纤通信技术快速发展的双重影响,在接入网建设过程当中,必须以整个通信网络的发展现状为出发点。从这一角度上来说,当前可作用于实践的接入网技术有多种类型。根据接入方式的不同,可以划分为以下两个大类:
(1)有线接入技术:这种接入技术的主要代表包括以下几个方面:HDSL技术,即高速率数字用户环路技术;ADSL技术,即非对称数字用户环路技术;HFC技术,即混合光纤同轴电缆接入技术。首先,从HDSL技术的角度上来说,其依赖于2~3对双绞线,在双向对称的原则下对基群数字速率信号进行传送,信号传输中的速率取值大多在3.0~5.0km范围内,且上行与下行速率基本一致。具体到铁路通信的角度上来说,可以通过引入回拨抵消技术的方式,满足在一对双绞线上进行全双工传输的要求。同时,可借助于编码调试的方式,促进其信号传输质量的提升,也可通过多线对并行传输的方式,增加无中继传输距离。其次,从ADSL技术的角度上来说,其与HDSL技术最大的差异就在于数据传输中上行速率与下行速率有比较大的偏差,上行速率往往不足千kbit/s,而下行速率可达到9~10Mbit/s。由于这一特点,使该技术对于视频点播等功能的支持效果较佳。在将其作用于铁路通信工程的过程当中,不需要对现有的双绞线做特殊处理,即可确保传输的高速性。最后,从HFC技术的角度上来说,这一技术方案是建立在有线电视系统基础之上发展起来的,通过同轴电缆实现用户设备与光节点之间的连接,而光节点与地区中心之间的连接则通过光纤线路实现。该技术方案对现有的有线电视系统进行了充分地应用,在将其作用于铁路通信工程的条件下,投资少,且可构成一个具有综合业务特性的宽带业务网。
(2)无线接入技术:在铁路通信工程建设过程当中,应用无线接入技术的核心在于:在接入网中部分或全部引入基于无线技术的传输媒介,从而为用户终端提供固定的业务以及移动终端业务。在无线接入的基础之上,可进一步将其划分为固定接入与移动接入这两种类型。整个系统的构成包括控制器、基站、以及移动设备这三个方面。当前,铁路通信工程中可供采纳的无线接入技术主要包括以下几个方面:蜂窝技术,微蜂窝技术,微波一点多址技术。以上技术均具有建设方便,操作灵活的特点,故而备受重视。
3发展建议
以上多种接入网技术均可尝试引入铁路通信工程的建设中。针对当前铁路通信网络存在的滞后性问题,新业务的出现会导致原通信系统无法满足新的要求。因此,应用各种现代化的接入网技术势在必行。在此过程当中,需要特别重视以下几个方面的问题:
(1)在铁路调度通信网的运行过程当中,如何确保接入网的安全性是值得各方人员深入思考的问题之一。数字式调度交换机代替目前采用的Dc27模拟调度总机是铁路通信发展方向,但其正处于起步阶段。其使用过程中或许不可避免地出现一些问题。因此在铁路新线建设中,采用数字式调度交换机通过接入网提供调度主用系统,另用接入网提供的音频专线加干缆中的实回线和传统DC27调度总机提供调度备用系统。从而提高了调度系统的可靠性,保证行车安全。
(2)可尝试在接入网系统中纳入有线电视传输技术。我国幅员面积广阔,因此部分铁路点多线长,各小站地处偏僻山区,荒无人烟,文化生活贫乏,电视信号不易接收。为解决这一问题。从分局所在地发送节目源通过OLT中的CATV模块传送,在传送中使用单独的一根光纤,小站的光分路器设在0NU中,便于统一维护。同单独建设CATV工程相比大大节省工程投资,综合经济效益确切。
4结语
摘要:随着铁路列车向高速化与准高速化方向的迈进,为保证有效的人机控制和提高运输效率,要求建立一个功能完善的、技术构成先进的铁路通信网。主要介绍了在现实的铁路通信工程建设中,我们应该注意的问题。
一、铁路传输技术
1.1SDH传输技术
SDH是取代PDH的新数字传输网体制,主要针对光纤传输,是在SONET的标准基础上形成的。它把信号固定在帧结构中,复用后以一定的速率在光纤上传送。SDH是在电路层上对信号进行复用和上下。当带着信号的光纤通ODF(光纤分配架)进入ADM时,信号必须通过O/E转换和设备上的支路卡才能下成2Mb/s的基本电信号,并经过通信电缆和DDF(数字配线架)接到用户接口或基站BTS(基站收发信机)。
1.2ATM网络传输技术
ATM是一种基于信元的交换和复用技术,即一种转换模式,在这一模式中信息被组织成信元。它采用固定长度的信元传输声音、数据和视频信号。每个信元有53个字节,开头的五个字节为信头,用以传输信元的地址和其他一些控制信息,后面的48个字节用以传输信息。利用标准长度的这种数据包,通过硬件实现数据转换,这比软件更快速、经济、便宜。同时,ATM工作速度有很大的伸缩性,在光缆上可以超过2.5Gbps。
在网络传输中,为了使多个用户共享高速线路,通常采用时分复用方式。时分复用方式又可分为同步传输模式和异步传输模式。在数字通信中通常采用同步传输模式,这种传输模式把时间划分为一个个相等的片段,成为时隙,一定量的时隙组成一个帧,一个信道在一个帧里占用一个时隙,一个用户占用一个或多个信道。而在异步传输模式中,各终端之间不存在共同的时间参考,各个时隙没有固定的占用者。在ATM中时隙有固定的长度而且比较短,一个时隙传输一个信元,每一个信元相当一个分组。各信道根据业务量的大小和排列规则来占用时隙,信息量大的信道占用的时隙多。
1.3MSTP传输技术
MSTP依托于SDH平台,可基于SDH多种线路速率实现,包括l55Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了SDH固有的交叉能力和传统的PDH业务接口与低速SDH业务接口,继续满足TDM业务的需求;另一方面,MSTP提供ATM处理、以太网透传、以太网二层交换、RPR处理、MPLS处理等功能来满足对数据业务的汇聚、梳理和整合的需求。
1.4RTKGPS网络传输技术
随着GPS无验潮测深技术应用的不断深入,传统电台数据链的传输模式已不能满足长距离RTK作业的需要。而网络RTK技术则是利用网络来取代UHF电台进行数据传输,它传输距离远,信号稳定,抗干扰性强,已成为数据链传输的新宠。
通用分组无线业务GPRS,是在GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务,GSM是一种使用拨号方式连接的电路交换数据传送方式。GPRS利用现有通信网的设备,通过在GSM网络上增加一些硬件和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。
1.5WDM传输技术
WDM(或DWDM)是在光纤上同时传输不同波长信号的技术。其主要过程是将各种波长的信号用光发射机发送后,复用在一根光纤上,在节点处再对耦合的信号进行解复用。WDM(或DWDM)系统在信号的上下上既可以使用ADM、DXC,也可以使用全光的OADM和0XC,WDM(或DWDM)是基于光层上的复用,它和SDH在电层上的复用有着很大的区别。同时,通过OADM进行光信号的直接上下,无需经过O/E转换,而拥有EDFA的WDM(或DWDM)可以进行较长距离的光传输而不需要光中继。
二、接入网技术
随着通信技术的快速发展,人们对铁路通信技术提出了更高的要求,铁路部门必须采用先进的、现代化的有线和无线通信的传输和接入方式,实现铁路通信网的升级,发挥铁路通信网在国民经济中的社会效益和经济效益。接入网技术是铁路通信中一项关键技术,由于原有用户铜缆接入的普遍性和现在光纤技术的发展,接入网建设就必须考虑通信网络的现状与发展,这就决定了接入网技术的多样化。接入网从接入方式上可分为有线接入和无线接入。
2.1有线接入技术
(1)高速率数字用户环路技术。
通过2-3对双绞线双向对称传送基群数字速率信号,传送距离为3km-5km,上行速率与下行速率相等。通过回波抵消技术实现在一对双绞线上全双工传输,通过特定的编码和调制方式提高传输质量,用多线对并行传输,以降低每对双绞线上的传输速率,增加无中继传输距离。
(2)非对称数字用户环路技术。
它的上行速率和下行速率不相等,下行速率可高达(9-10)Mbit/s,上行速率只有数十或数百kbit/s,此技术适用于视频点播VOD系统;其高速下行信道可向家庭用户提供多路的数字图像信号及低速语音信号,而上行信道用于传送用户控制信号。ADSL的优势在于它几乎不需要对现有的对1双绞线作任何改动就可获得高传输速率。
(3)混合光纤同轴电缆接入技术。
它是基于有线电视系统CATV发展起来的。在有线电视中心与地区中心、地区中心与光节点之间采用光纤连接,光节点与用户设备之间采用同轴电缆连接。其主要是使用副载波调制,将CATV原有的单向传输系统改造成双向传输系统。HFC可以充分利用现有的CATV网络,进行少量投资,就可形成一个支持多种业务的宽带综合业务网。
(4)光纤用户环路技术。
以光纤为主要传输媒介,根据光纤向用户延伸的距离,可以分为FTTC(光纤到路边),FTTB(光纤到大楼),FTTH(光纤到家)等。FTTB是用户接入信息高速公路的最终理想目标,但根据现有通信发展的实际,FTTC、FTTB与铜缆相结合的用户接入,虽然是有过渡性质的折衷方案,但价格相对经济,并且在时机成熟时易扩展到FTTH,所以是现实并且可行的。
2.2无线接入技术
无线接入网是在接入网中部分或全部引人无线传输媒介,为用户提供固定终端业务和移动终端业务。无线接入可分为固定接入和移动接入两大类。其基本结构由控制器、基站和用户终端设备构成。应用技术主要包括微波1点多址技术、蜂窝技术和微蜂窝技术等。无线接人由于其灵活方便易于建设,目前已得到极大的重视。
集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统,是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。它集交换、控制、通信于一体,通过无线拨号的方式把一组信道自动最优地动态分配给系统内部用户,最大限度地利用系统资源和频率资源,降低系统内呼损,提高服务质量。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能,特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合,并较好地解决了通信频率合理分配的问题,因而倍受专业运营管理部门的青睐,被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。
三、结语
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,对铁路通信工程建设还需要一段时间对其了解、分析和试验,对其中所要注意的问题,特别是技术问题要认真对待,只有这样才能为铁路通信现代化作出贡献。
参考文献:
梁培超.浅析铁路通信工程应用接入网技术[J].科技资讯,2008.