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    光纤综合接入设备在铁路站场的应用探索

    时间：2023-06-29 19:50:09来源：百花范文网本文已影响人

    冯 旭

    （国能朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西忻州 034100）

    随着通信技术的高速发展，越来越多的高新技术装备运用于铁路通信，为我国的铁路发展做出积极的贡献。光纤综合接入设备是一种基于SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）技术的MSTP 平台（Multi-Service Transfer Platform，多业务传送平台）。MSTP 是指基于SDH 的多业务传送平台，同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，并能够提供统一网管的多业务节点。本文以常见综合接入设备为例，对综合接入设备在铁路站场业务的应用探索实现现有网络和NGN 网络的融合。

    1.1 设备概述

    光纤综合接入设备，是改进型SDH/IP 双平台接入设备。有大容量的6U 设备、中容量的2U 设备和小容量的1U 设备。

    光纤综合接入设备支持MSTP 2.5 G 接口和IP 10 G 接口，系统SDH 平面的交叉矩阵支持256×256 VC4 或4032×4032 VC12 的容量；
    IP 平面支持最大10 G 的光口，单板接口最大4 个，单台设备的交换容量为256 G，系统最多支持24 个10 G的光接口；
    系统的以太网支持IEEE 1588v2 的精准时钟协议；
    系统接口丰富，可以提供STM-16、STM-4、STM-1、E1 接口、FE/GE电口、FE/GE 光口、V5.2 接口、自动电话接口、磁石接口、音频2/4线接口、G.703 同向接口等，不同的接口可按模块板卡配备。

    综合接入设备可提供丰富的接口，常见通信接口都可以配备，且是模块化接入，可按需配置。STM-1/4/16、FE/GE、E1 接口及大部分电话接口等都可以接入传输，该设备在铁路站场的通信系统中，可以满足大多数接入网的业务需求，并满足部分传输业务的需求。

    1.2 板件介绍

    1.2.1 电源板（PWR AC/DC）

    用于向设备各板卡提供工作电源和风扇电源。任一块电源板都可以提供光纤综合接入设备电源需要。电源板支持交流、直流两种接入方式，可采用AC 220 V 或DC 48 V 供电模式。电源板支持交流、直流混合输入。

    1.2.2 OXP 光口板

    光口板（OXP）提供以太网网管接口，通过定时主动、实时扫描，可自动识别插入机框的板件或功能模块类型，能够在应用软件功能表中自动配置插入机框的板卡的数据及通信权限。光口板（OXP）为了便于和其他业务接口板通信，通过软件、硬件结合扩展了一些通用控制接口，如I2C、SPI、RS232、网管接口等。利用这些通用接口，使得光口板能够管理配置各种业务接口板，实现设备功能。

    1.2.3 EF8 以太网板

    构建8 路FE 百兆以太网交换模块，通过配置以太网电路，实现百兆级以太网链路信号传输。通过使用FPGA 硬件编程技术设计SPI 接口，实现与光口板进行通信管理。提供以太网时钟同步接口，能够支持IEEE 1588v2 以太网时钟同步协议，并能够接收传输网络下发的IEEE 1588v2 报文给网内的其他设备。设备具备环形组网、备份链路、故障快速自恢复、网络自诊断的能力，支持Web 界面配置管理。

    1.2.4 CHL 音频接口板（局）、CHR 音频接口板（远）

    使用硬件接口编程技术，构建了4×4 E1 的交叉容错连接业务芯片，实现64 K 语音业务的时隙交叉，复用与解复用，以及与光口板的通信。

    1.2.5 其他板件

    DSL 接口板（2B+D）把4 路语音信号和1 路2B＋D 信号转换为E1 信号，可根据需要二选一连接到背板或前面板CC4 接口。

    DSL 接口板通过2B+D 接口面板第2 个RJ45 连接，第1 对（1、2）双绞线为信号线。

    其中，2B＋D 接口有两个B 通道、1 个D 通道，2 个B 通道走话音，1 个D 通道走消息。

    2.1 系统管理

    系统管理包括：①系统启动管理，包括内存管理、数据加载、任务进程管理等；
    ②配置维护管理，提供对设备的参数配置、参数门限修改、参数修改、参数查询，查看系统状态、任务状态和资源状态等功能；
    ③系统监控，通过密钥实现软件状态的监控和各任务运行状态的监控；
    ④网管服务，采用SNMP 协议实时监测，提供设备状态指示、告警及处理等功能；
    ⑤跟踪打印，其他模块的跟踪调试信息均从该模块打印到串口输出。

    2.2 呼叫处理

    通过呼叫状态机协调控制呼叫流程，完成接续过程。除基本的呼叫外，还包括FXO 端口POTS2IP 方向和IP2POTS 方向二次拨号流程、呼叫监督转移、呼叫保持和呼叫等待业务流程、四方预置会议功能、查询分机号码及IP 地址信息功能及失败路由功能等。

    2.3 模拟接口信令接口适配

    此模块通过备驱动可以完成对芯片的控制，完成子板初始化；
    定时扫描SLIC 芯片状态；
    实现模拟接口、呼叫处理之间的映射。

    2.4 语音处理部分

    语音处理部分完成DSP 芯片初始化，编解码调制、回声印制和静音解压缩等参数的配置、语音包的收发、信号音检测及产生等，实现媒体流之间的转换。

    2.5 SIP-UA

    为呼叫处理模块解析SIP 消息、发送SIP 消息，完成呼叫流程。

    光纤综合接入设备的网络组建相对灵活，既用于较为简单的点到点连接，一点对多点的连接，也可以构成自愈式环形网络结构或链形网络。用于铁路站场的业务承载设备，组网灵活是必备条件，不同的站点有不同的业务承载需求，同时能提供的用于组网的光纤资源也是不同的。在资源充足的条件下，点对点、一点对多点是最佳选择，但如果光纤资源不充足或业务需求特殊，那么组自愈环形网络或链形网络是最优选择。

    3.1 点对点组网

    点对点组网（图1）采用光纤连接两台光纤综合接入设备，用于远距离连接。可实现远距离跨区域对通连接，采用SDH 标准光接口，接口速率STM-1/4，可实现语音业务、E1 业务、以太网业务的互联互通。

    图1 点对点组网

    3.2 一点对多点组网

    一点对多点（图2）采用光纤连接多台光纤综合接入设备，用于站房、检修作业房之间的远距离连接，可以由一台局端带多台远端，从而实现局端设备资源利用的最大化：可实现远距离跨区域对通连接，采用SDH 标准光接口，接口速率STM-1/4；
    可实现语音业务、E1 业务、以太网业务的互联互通。

    图2 一点对多点组网

    3.3 链形组网

    链形组网（图3）采用光纤链形连接多台综合光接入设备，用于站房之间的远距离连接，从而实现光纤资源利用的最大化：可实现远距离跨区域对通连接，采用SDH 标准光接口，接口速率STM-1/4；
    可实现语音业务、E1 业务、以太网业务的互联互通。

    图3 链形组网

    4.1 铁路视频会议应用

    铁路沿线各站点均有传输网络设备，传输设备上需提供STM-1/4 光口，每站最少提供一个STM-1/4 光口。通信机械室光纤综合接入设备，提供104个E1 信道承载在1～2 个STM-1/4光口与传输网络设备对接（1 个业务承载，1 个保护）。各站E1接口沿着铁路沿线的用户端接入既有通信传输网络设备的STM-1/4 光口，每个STM1/4 光口承载8 路E1 的业务。传输网络设备通过STM-1/4 光口与光纤综合接入设备对接，转换为FE接口对接到视频会议终端（图4）。

    图4 铁路视频会议系统

    4.2 铁路红外轴温监测应用

    各铁路站点内，业务信号由既有传输设备光口落地，接入局端光纤综合接入设备，再接入放置于各个红外监测机房的远端设备，呈链形组网方式对接。远端红外设备及外环设备业务由FE 接口传输至远端光纤综合接入设备，接入局端设备后由网管统一管理（图5）。

    图5 铁路红外轴温监测

    4.3 铁路信息化基础网络应用

    将沿线各站网络物理结构按照3 个层次进行规划：

    （1）接入层：沿线各楼宇、作业房设置光纤综合接入设备。负责用户接入自动电话、共电电话以及1～4 个不同业务的以太网接入（以太网接口8 个），数据转发模式为纯传输，主要通过SDH 传输技术隔离应用和接入用户。

    （2）汇聚层：沿线各站光纤综合接入设备设置在通信机械室内，汇聚站内各点上来的语音和以太网数据，同时与既有传输网络设备上联。二层汇聚，数据转发模式为传输，主要对接入层网络流量起到集中汇聚接入传输的作用。汇聚层从物理和地域上对分散的接入流量进行集中接收和中转处理。

    （3）网管层：部署光纤综合接入网管系统。

    4.3.1 链形组网方式应用

    若铁路信息化基础网络各站点内接入层设备采用链形组网（图6、图7），可利用光纤综合接入设备的保护倒换功能保护传输业务，在业务通道传输故障时由网管切换主备用通道来保护业务传输。

    图6 铁路信息化基础网络（链形组网）

    图7 局部业务接入示意（链形组网）

    如图8 所示的链形网保护结构中，各设备正常工作时业务信号由发端节点向工作信道和保护信道发出，两条信道传输的业务一模一样，收端择优选收。当主信道损坏时通过选收备用信道，使主用业务得以恢复。

    图8 链形网保护结构

    4.3.2 环形组网方式应用

    如果铁路信息化基础网络各站点内接入层设备采用环形组网（图9、图10），多了一层对传输业务的保护机制，业务信息的安全性和完整性得到了多重保护，对于安全度较高的应用需求中推荐使用环形组网。

    图9 铁路信息化基础网络（环形组网）

    图10 局部业务接入示意（环形组网）

    环形网保护结构如图11 所示，各设备正常工作时，主用（工作）信道传输主信号,备用（保护）信道传输额外信号，假设节点B 和节点C 之间的工作路径中断，则节点B 和节点C 将业务流进行保护切换。B 负责将业务流切换到保护路径，向相反方向传输（经A、D），传输到C，以保证业务的传输。

    图11 环形网络保护结构

    通过对综合接入设备的功能、组网方式等分析，综合接入设备具有语音、呼叫处理、资源在线管理和网络远程维护管理等功能，可以灵活提供各类传输端口，也可以模拟中继端口或连接普通电话机、分机端口。结合铁路站场的业务需求，光纤综合接入设备能够灵活多样的满足组网要求，适应不同铁路站场环境，实现与传统通信网络的融合。

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