高铁传输系统组网与应用的探讨

卜爱琴

（天津铁道职业技术学院，天津 300240）

高铁传输系统组网与应用的探讨

卜爱琴

（天津铁道职业技术学院，天津 300240）

高铁传输系统作为高铁系统各业务的承载网络，是高铁系统安全畅通、快速、高效运行的重要保障。本文对高铁传输系统的组成、网络结构、组网保护及业务应用进行了分析与探讨。

传输系统；MSTP；1+1 MSP保护；二纤双向复用段保护环

一、概述

随着2014年12月26日开通的津秦高铁实现了东北至华东全程高铁化，同时也标志着中国高铁里程突破15000公里。高铁通信系统作为高铁运输行车指挥的中枢神经，在保障高铁运营安全性、可靠性、高效性中发挥着重要的作用。而传输系统作为高铁通信系统的承载网络，不仅为高铁通信的其他子系统，而且还为信号、电力供电、牵引供电、信息、防灾等其他专业提供安全可靠的传输平台，能够迅速、准确、可靠地传输调度通信、GSM-R无线通信、客票及旅客服务、列车自动监控、公安管理、车站设备监控和办公自动化，以及其他列车运营管理所需要的信息。

鉴于高铁传输系统承载着众多与行车安全有关的信息，要求高铁传输系统有完善的保护机制，即当线路或传输系统、设备出现故障时仍能保障高铁系统的安全畅通与高效运行。本文对高铁传输系统的组网保护、业务应用进行了分析与探讨，有助于提高高铁传输系统的运行与维护效率，确保高铁通信稳定、可靠运行，从而保证的铁路行车安全。

二、高铁传输系统的网络结构

高铁传输系统一般按骨干（汇聚层）、接入层2层组网，采用基于SDH的多业务传送平台MSTP技术，实现语音、数据、图像等多业务的接入与传输。骨干（汇聚层）负责完成各主干节点间的各类业务连接、调度，骨干（汇聚层）的传输速率为2.5Gbit/s或10Gbit/s；接入层负责完成对接入节点业务的接入、汇聚和转接，将来自站间接入层的业务汇聚到骨干（汇聚层），接入层的传输速率为622Mbit/s。

高铁传输系统一般在各主干节点设置骨干（汇聚层）2.5 Gbit/s 或10 Gbit/s MSTP传输设备，而在沿线各车站（线路所）、区间GSM-R无线基站、信号中继站、牵引变电所、AT所、分区所、开闭所、综合保养点新设MSTP 622Mbit/s传输设备。在每个车站的骨干（汇聚层）传输设备与接入层传输设备通过2个622Mbit/s光口进行互联，实现骨干（汇聚层）传输系统与接入层传输系统间传送的业务调度，以及实现双系统间通道迂回保护。

三、高铁传输系统的组网保护

目前的铁路运营模式分为普速铁路和高速铁路，传输系统不论在普速铁路还是高速铁路都发挥着它的重要作用，对于普速铁路而言，通信系统为铁路提供必要的调度电话、自动电话、红外线轴温监测、铁路应急救援等业务需求，传输系统所承载的业务网络显得较为简单。而高速铁路的传输系统不但是各通信子系统的承载网络，还为CTC系统、旅客服务、客票系统、列车运行控制信息、电力/电牵SCADA系统、安全防灾监控等系统提供所需要的信息通道。因此对传输系统传递信息的及时性、准确性、可靠性的要求也越来越高，要求有完善的保护机制。

（一）路由保护

为保证信息传输的安全性与可靠性，高铁干线光缆沿铁路两侧槽道分别敷设一条32芯光缆，即上、下行光缆。沿线的大站根据需要采用上、下行光缆部分成端在机械室内，以实现组网时光缆资源的灵活调度，以及不同径路的光缆保护。同样，将干线光缆引入沿线基站、信号中继站、牵引变电所、电力变配电所等通信机房，引入光缆也按上、下行光缆两个不同径路引入。

图1 干线光缆成端及引入方式示意图

（二）组网保护

高铁传输系统不仅提供了光缆线路的路由保护，并且在传输系统组网设计上也充分考虑到系统的安全性与可靠性，在高速铁路线采用双传输系统，承载的沿线各业务信息能在双传输系统中传送，对于重要业务能实现双系统互为保护传送；在重要节点和通道采用双设备，利用不同径路的光缆光纤构成双系统或自愈环网；骨干（汇聚层）采用链形1+1 MSP保护，接入层采用二纤双向复用段自愈环保护，如图2所示。

图2 高铁组网保护示意图

1.骨干（汇聚层）复用段保护

高铁传输系统的骨干层采用链形1+1MSP保护，分别利用铁路上、下行两侧光缆中的4芯光纤组网。这种组网充分考虑了由于光缆线路故障给系统带来的影响。以图中车站1站与车站2站之间组网为例，车站1的MSTP 10Gbit/s系统与车站2的MSTP 10Gbit/s系统要实现1+1 MSP保护组网方式，需要光纤资源2对共计4芯，在调度光纤资源时要考虑尽量不使用同一侧的光缆资源组建1+1 MSP保护，即调度2芯上行光纤资源，再调度2芯下行光纤资源，其中上行的2芯光纤用来组建主用10Gbit/s系统，下行的2芯光纤用来组建备用10Gbit/s系统。这样当车站1至车站2的上行光缆中断时，业务会自动倒换至下行2芯光纤，保证车站1和车站2之间10Gbit/s系统承载的业务不受影响，防止由于光缆故障而造成对传输系统的影响。

2.接入层自愈环保护

高铁客专接入层传输系统主要由铁路沿线的车站、GSM-R基站、信号中继站、电力供电等节点设置的622Mbit/s传输设备构成并采用二纤双向复用段自愈环保护。由于高铁采用CTCS-3级的高速铁路，为了保证列控信息传送可靠，要求GSM-R移动通信系统沿线场强覆盖采用单网交织无线覆盖，其基站分为奇数基站和偶数基站，铁路沿线区间接入层传输系统按奇数基站、偶数基站节点分别组一个二纤双向复用段自愈环，即奇数基站与信号中继站组成二纤双向复用段自愈环、偶数基站与信号中继站组成2纤双向复用段自愈环。沿线区间的牵引及供电等其他业务节点组一个二纤双向复用段自愈环。因此，区间接入层传输系统在相邻车站间共组建3个自愈环。3个自愈环利用铁路上、下行干线光缆各6芯光纤组成。

3.设备的保护

对于铁路重要业务，明确规定实现双设备、双径路提供传输通道。如CTC、客票、公安、办公信息化等业务分别在10Gbit/s、622Mbit/s传输系统中传送，实现了同一种业务双系统、双传输设备分担接入，保证铁路重要业务安全可靠。

传输设备的重要板件也实现了备份，如骨干（汇聚层）、接入层设备中具备主控、交叉、时钟、电源等影响业务功能的核心板件采取1+1热备；同一环内的2个光方向应设置于不同的光线路板上；2M支路接口处理板采取N：1热备，2M支路接口出线板、FE以太网接口处理板、FE以太网接口出线板、155M POS板均应不少于2块，支路板的配备符合关键业务分布在不同的支路板上的要求。

四、高铁传输系统的业务应用

高铁传输系统主要为本线通信各子系统、信号CTC、CTCS、微机监测系统、电力SCADA、旅客服务、客票系统、防灾等信息提供承载信道，成为保证铁路运行所必须信息的承载网络。

（一）在本线通信各子系统的应用

为适应现代高速铁路的快速发展，高铁通信系统采用各通信子系统为高速铁路提供服务。各通信子系统分别是：传输系统、电话交换及接入网系统、数据网系统、调度通信系统、专用移动通信系统、会议电视系统、应急救援指挥通信系统、综合网管系统、时间同步及时钟系统、综合视频监控系统、电源系统、电源及环境监控系统、通信线路等。其中，通信线路为传输系统提供光缆资源，而传输系统则为数据网系统、调度通信系统、专用移动通信系统等其他子系统提供传输通道。

1.GSM-R无线通信系统

高铁采用GSM-R铁路数字移动通信系统，实现车地之间的语音和数据传输，满足最高时速350km、最小间隔3min的运行控制要求。GSM-R移动通信系统中的基站BTS与BSC的互联、BSC与核心网交换网络的互联、MSC与FAS数字调度交换机之间互联等都需要传输系统来承载，即提供2M通道资源。

2.数据网系统

数据网是为铁路运输组织、客货营销、经营管理领域的信息应用系统。高铁数据网承载综合视频监控、会议电视、通信电源及环境监控系统的业务，并承载铁路办公网、旅客服务信息等业务。高铁数据网由核心节点、汇聚节点、接入节点组成。接入节点与汇聚节点路由器、汇聚路由器与归属的核心路由器的互联均是利用传输系统提供155Mbit/s POS通道实现。

3.FAS系统

FAS系统提供用于运输指挥的行调、电调等调度电话，满足运营维护的各种专用电话通信。传输系统为FAS主系统与分系统的组网提供2M传输通道，并为FAS主系统与路局GSM-R交换机的相连提供2M传输通道，实现调度电话与GSM-R移动终端的互通。

4.电源及机房环境监控系统

电源及机房环境监控系统对全线通信电源及通信、信号、牵引变等房屋的机房环境进行统一的集中监测。传输系统为沿线通信、信号、牵引变等机房的动力环境监控站点的监控信息汇聚至相关大站通信机房提供FE以太网通道，车站至监控中心采用数据网传送，没有数据网设备的节点也可采用传输系统传送。

5.接入网系统

铁路接入网系统可以为沿线铁路供电维护部门、信号维护部门、工务维护等部门提供音频自动电话和音频电力调度电话等需求。传输系统为接入网系统OLT与ONU之间的互联以及OLT与程控交换机之间的互联提供2M通道接入，实现程控交换机下挂自动电话用户的延伸。而车站的FAS分系统的音频电调用户可以通过ONU设备实现调度电话的远距离延伸。

6.应急通信系统

应急通信系统是当铁路事故发生时，迅速建立突发事件救援现场与救援指挥中心之间的通信。应急通信系统由铁道部、调度所及事故现场应急通信系统构成。传输系统为事故现场接入调度所应急通信系统中心设备提供2Mbit/s传输通道，为应急现场语音、数据及动图上传提供传输手段。

（二）在信号系统的应用

在高速铁路线上，传输系统需要为信号CTC、信号微机监测、CTCS-3系统提供组网及通道信息的传送。

1.为CTC组网提供2M通道

调度集中CTC系统是我国铁路保证行车安全、提高运输效率的基础装备。CTC系统的主要功能是控制中心（调度员）对所辖区段内的信号设备进行集中控制，对列车运行进行直接指挥、管理。传输系统为CTC系统组网即车站与CTC中心之间的信息传输提供2Mbit/s传输通道。

2.为信号微机监测提供2M通道

信号微机监测系统能在信号设备运行的全部时间内，全天候反映设备运用状态，能发现潜伏性故障，排除故障隐患。传输系统为信号微机监测提供车站和中继站及线路所至维修段2Mbit/s数字通道。

3.为CTCS-3系统提供2M通道

高铁采用CTCS-3高速列车运行控制系统。CTCS-3列控系统数据传输需要RBC与GSM-R移动交换机MSC互联实现，互联通道同样需要传输系统承载互联电路。

此外，传输系统还为信号系统提供安全数据网的光纤接入。

（三）在电力系统的应用

数据采集与监视控制系统SCADA在保证供电设备安全可靠运行、故障及时快速处理、提高铁路运输的调度管理水平方面起到了很大的作用。在高铁沿线，传输系统为牵引变电及电力供电SCADA系统、运营维护及管理系统提供FE以太网通道组网。此外，传输系统为电力调度电话提供2M通道接入。

（四）在信息系统中的应用

传输系统需为客票系统提供2M通道组网及信息传送。为办公网自动化系统OA提供2M通道接入，还为铁路公安实名制售票系统2M通道接入。

（五）在工务系统中的应用

高速铁路线在沿线设置有防灾监测点，传输系统需要为防灾安全监控系统传送信息。铁路沿线区间监控采集点至就近通信机房的通道接入由防灾安全监控专业完成，通过传输系统提供的2M通道环将采集信息传送至防灾监控系统信息汇聚处理中心。

见表1示出了传输系统承载的业务类型与相应的接口类型。

表1 传输系统承载的业务类型与相应的接口类型

五、结束语

随着我国高速铁路的快速发展，高速铁路传输系统要为本线通信各子系统、信号、电力供电、牵引供电、信息、防灾等系统提供承载信道，成为保证铁路运行所必须信息的承载网络。面对高铁各系统业务需求的多样化和复杂化，需要高铁传输系统提供更完善的、高可靠性的通道资源。高铁传输系统通过采用路由保护、汇聚层的1+1 MSP 保护、接入层的二纤双向复用段保护，以及对重要业务的双系统、双设备、双路由的保护，为铁路业务提供良好的传送平台，保障铁路的行车安全。

[1]中国铁路总公司.高速铁路通信技术[M]．北京：中国铁道出版社，2013.

[2]崔晶晶.铁路既有线传输系统方案研究[J]．中国铁路，2012，（07）.

[3]王立春.合蚌高铁通信系统与四电等系统接口设计分工[J]．铁路技术创新，2013，（03）.

Discussion on Networking and Application of Transmission System of High Speed Rail

BU Ai-qin

（TianjinRailwayTechnicalandVocationalCollege,Tianjin, 300240）

As the hosted network of various services of the high-speed rail system, the high-speed transmission system is an important guarantee for safe, smooth, fast and efficient running of the high-speed rail system. This paper analyzes and explores the constitution, network structure, networking protection and service application of the high-speed transmission system.

transmission system; MSTP; 1+1 MSP protection; two-fiber bidirectional multiplex section protection ring

2014-09-02

卜爱琴（1964-），女，天津市人，天津铁道职业技术学院，硕士研究生，副教授，主要从事光传输技术与光纤网络的研究。

U213

A

1673-582X（2015）05-0068-05