专用数字通信系统在高铁通信中的应用

【摘 要】主要介绍专用数字通信系统组成及关键技术,并对专用数字通信系统在高铁通信中的应用加以探讨。

【关键词】铁路;专用数字通信;应用

铁路专用通信系统是铁路运输调度指挥的神经中枢,是为运输生产一线服务的。它包括调度电话、各站(养路)电话、站场电话和区间电话等。既有的专用通信设备大部分由分立元件构成,模拟方式传输,维修量大,故障率高,不具备集中监控和管理的条件。铁路光通信的发展,为专用通信的数字化提供了良好的基础,实现了调度、站场、各站、区间电话的数字化、统一化。

１．系统的组成、结构及关键技术

专用数字通信系统由调度所交换机(FAS)、车站调度交换机和网管系统3部分组成。调度所交换机设在铁路局调度指挥中心或局调度所。车站调度交换机设在各车站,它们之间通过2 Mb/s光数字传输通道组成区段调度指挥系统。根据需要可在调度工区或车站通信工区设置网管终端,接入相应的调度交换机,对全线或部分系统设备进行管理和维护。

1.1灵活的组网方式

专用数字通信系统具有灵活的组网功能，可支持多种组网方式，组网方式可以根据用户的实际情况和业务需求灵活采用链形方式、数字环方式、星形方式、树形方式和双中心网状方式等。系统支持通过2M接口级联功能，支持DSS1信令、NO.7信令、NO.1信令或私有专用信令。

同时系统为不具备数字接入通道的站场提供了通过2B+D接口级联的功能，使车站调度交换机在没有光接入的情况下可以延长接入距离至5.5公里。

1.2自愈环技术和断电保护技术

在一般情况下，通信使用下行E1通道，系统实时监测2M口的通信状态，当检测到数字环下行E1通道的某处断开时，立刻切换至上行E1通道方向进行通信，从而保证数字环的任何一处断开都不会影响系统的正常通信，切换时间为毫秒级。有些情况下，某个车站由于一些特殊原因系统出现断电的情况，调度系统的上、下行E1口将自动对接起来，还构成一个封闭的数字环从而不会影响系统正常通信。

1.3时隙分配

一个2M数字环中共有32个时隙，其中Ts0和Ts16时隙为帧同步时隙和信令时隙，剩余的30个时隙中的3个时隙作为调度系统的内部通信时隙使用，其余的27个时隙可作为话音时隙使用。系统采用通话占用时隙的方式，每一组通话动态的占用一个空闲时隙，当通话结束时，该时隙通道被释放；在进行组呼或召开会议时，只占用数字环中的一个共线时隙。

数字环组网时一次出局（出站，非站内）呼叫需要占用环中一个时隙，其中组呼和会议可以看作是一次呼叫，总共只占用一个数字环时隙。一个2M数字环共有27个中继时隙可作为话音时隙使用，为保证呼叫成功，一个数字环通常情况下可按6－10个车站设计。

1.4统一编号方案功能

系统支持对固定用户终端进行统一编号，分配唯一的ISDN号码。编号方案符合《铁路GSM-R数字移动通信网络编号计划》的要求。

当调度台（车站值班台）发起紧急呼叫时，调度员（车站值班员）先按紧急呼叫键再按相应的按键即可提高此次呼叫的级别。此时，对于级别低的呼叫即可实现强插、强拆。

2.系统在高铁通信中的应用

2.1在局线调度系统中的应用

通过各铁路局调度所汇接调度交换机连接实现干线调度。还可在紧急模式下，接管北京、上海、广州、西安、成都、武汉客专调度所的客专调度业务功能。

设置调度所调度交换机3套，铁道部交换机一（主用）和铁道部交换机二（备用）用于干线调度业务，铁道部交换机三用于接管模式下的客专调度业务。调度所调度交换机间采用网状网连接。

铁道部的战时外部指挥所，设有调度所调度交换机，平时与铁道部运输调度指挥中心的调度所调度交换机相连，战时与各铁路局汇接调度所调度交换机相连。

在武汉客专调度所建立备份中心，一旦铁道部运输调度指挥中心瘫痪，武汉客专调度所可以接管其基本职能，继续进行调度组织工作。因此北京、上海、广州、西安、成都客专调度所的汇接交换机需设置保护通道，与武汉客专调度所的汇接交换机连通。

2.2在区段专用调度系统中的应用

专用数字通信系统已在太焦线、宝成线、襄石线、哈大线、盘西线、广深线、徐沪线、朔黄线等开通使用,下面以成灌线为例加以讨论。

成灌线调度通信系统采用中软CTT4000调度通信系统。成都局调度所一楼通信机械室和六楼GSM-R设置FAS主系统各一套，实现冗余备份保护；设成灌列车调度台、成都枢纽列车调度台、成灌电调台，调度台主用2M接口接入主用FAS主系统，备用2M接口接入冗余FAS主系统。

成都、安靖、犀浦东、犀浦、红光镇、郫县东、郫县、郫县西、安德、聚源、都江堰、青城山、迎宾路、李冰广场、漓堆公园车站通信机械室分别设FAS车站设备一套。成都牵引变电所、安靖开闭所、郫县东分区所、崇义牵引变电所、石马村开闭所、青城山分区所设电调分机。

利用本线干线层传输系统（STM-16）和接入层传输系统(STM-4)中的2M通道构成4个数字环。其中A环:成都站至安靖站；B环：安靖站至郫县西站；C环：郫县西站至青城山站；D环：都江堰至漓堆公园站。

与GSM-R系统的连接：主用FAS主系统与成灌MSC间有2×2M中继线，为保证固定用户与移动用户间的呼叫，冗余FAS主系统与成灌MSC间开设2×2M中继线，采用DSS1信令，实现有线无线调度一体化。调度台通过无线直接呼叫机车，调度命令通过GPRS传到机车上。

与应急通信系统的连接：成灌FAS主系统通过2个30B+D接口与成都铁路局应急通信中心相连。

与既有数调系统的连接：成灌FAS主系统与既有集成数字主系统采用一个2M接口互联。实现与既有枢纽调度之间的通信。

冗余FAS主系统网管设在调度工区，和主用FAS主系统网管设在一起，便于维护管理。采用两条不同路由的以太网通道连接冗余FAS主系统，一条成都调度工区至成都传输室：成都调度工区2.5G，成都传输室至成都GSM-R核心网中心：成都G网中心2.5G（I）；另一条成都调度工区至成都G网中心：G网中心2.5G（Ⅱ）。

3.应用中的问题及处理

3.1地线的连接

地线对数字通信设备能否正常工作有着重要的作用,专用数字通信系统要求主机工作地线电阻≤5Ω,保护地线电阻≤8Ω。根据工程开通经验,工作地线接地良好,而保护地线接地不良时,会出现设备运行不稳和错码现象。因此,机箱的接地不仅起保护作用,还起电磁屏敝作用。尤其在电气化区段,良好的地线系统对设备的稳定起着重要的作用。

3.2调度前台与主机的连接

调度前台与主机的连接采用2B+D数字通道,并且采用实回线连接。传输线线径不同传输距离也不同,一般情况下0.5mm线传送500 m,0.9mm传送2 km,1.2mm传送4km。超过4km,需采用2B+D数字话机代替调度前台,这样1.2mm线路传输距离可提高到8km,这种情况一般在机务段、车务段和供电段设专用调度前台。

而车站调度前台使用双端口2M接入车站调度交换机，实现双路由保护，保证了应用安全，必将对我国高铁通信现代化起到更大的推动作用。

【参考文献】

［１］吴春可.数字调度通信系统在铁路专网中的应用[J].通信管理与技术,2004,(05).

［２］张晓斌.铁路专用数字通信系统及组网方式[J].电信工程技术与标准化,2005,(12).