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[摘要] 多年来，铁路光纤接入网因为技术和经济的原因，发展情况并不理想，尽管计算机宽带业务等新技术已经广泛应用，但铜缆接入固有的高损耗、宽带窄的缺点限制了这些新业务的发展。笔者结合成渝铁路光纤接入网在组网中的特点对此类工程设计以及建设过程中跟踪调研，提出铁路接入网建设和铁路通信发展的建议。
[关键字] 铁路光纤接入网 拓扑结构 复用技术 成渝铁路
[中图分类号]TU96+8 [文献码]C [文章编号] 1000-405X（2013）-1-278-2
1 成渝铁路光纤接入网结构和运行数据
1.1 成渝铁路光纤接入网的网络结构、电路类型及配置等
自然情况：成渝铁路是一条连接四川省成都市与重庆市的线路，全长505公里，沿途经过简阳、资中、内江、永川、江津等地，共有车站60个，横穿四川盆地，共7个通信站点和57个一般中间站。
设备情况：自上个世纪90年代建成投入运营以来，全线均采用华为公司生产的内置式SDH系统光纤接入网，速率155MB/s，以V 5.2接口与程控自动交换机进行连接；交换机型号上海贝尔1240以及华为c&c 08交换机。将铁路沿线的语音、数据、生产指挥调度系统一纳入网络传输平台，为成渝铁路的运输生产和现代化管理提供服务。根据交换机组网、数据交换网以及调度网的分布构成，分别在铁路沿线五个主要站点设置了光线路终端OLT，分别为：成都、资阳、内江、永川及重庆，其它沿车站均设置了ONU网络单元[1]。
电路类型：网络有话务网络、信令网。采用技术有为汇接局异地建设汇接局采用分区汇接、成对配置、负荷分担的工作方式。中继电路采用"物理双路由，同路由双系统"传输方式。网络特点：网络规模大，结构复杂，全网部署新业务，需对每个端局升级改造[2]。
1.2 原有组网接入方式及接入业务状况
在光纤接入组同改造前，铁路专用通信网传输通常都是PDH或者SDH外加D/I分插设备组成。由于铁路的特殊性，铁路通信多呈"点多、线长"的链式网络结构特点，交换局、点设置较多，但周围电话、光纤普及率较低，成渝铁路在1998年改造前，全线共有12个交换局，其中，有的局与局之间间隔不足50公里，分布极为不合理。
2 建设接入网的可行性和必要性
接入网的数字化和宽带化是使通信网具有综合业务接入能力的基础。从全国范围看，接入网的数字化、光纤化已成为必然趋势。面对日益增长的业务需求，有必要对现有铁路线路网进行光纤化改造，为铁路运输提供优质、高效、可靠的服务。
普通电话业务接入的实现。普通电话用户主干层采用光纤，配线层采用电缆，在提高电话普及率的同时，及时满足用户对各种业务的需求。INTERNET业务接入的实现。OLT通过專线连至INTERNET服务器，用户可通过拨号、专线等多种方式接入INTERNET网，满足业务需求的同时提高了我们的服务质量ADSL业务接入的实现。该市光纤接入网系统通过在相应OLT、ONU单元配置DSL模块来实现ADSL业务接入。
3 成渝铁路接入网规划设计方案
3.1 接入方式的选择
传统的符合铁路特点的链状环形网并不适用，本地网和接入网较难形成环回功能，所以，应采用SDH同步传输设备。应建设地理位置上的大环网，如：重庆至成都、重庆至达县等，这样，可大大提高铁路通信的安全、可靠性。整个铁路沿线网络由核心层、边缘汇聚层、汇聚层、接入层组成。资阳、内江、永川、重庆的交换机以数字中续的方式通过V5接口连到接入网系统，数字中继传输以NO.7信令。以社区端到末端用户接入部分就是通常所说的最后一公里。在接入网中，目前可供选择的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、LAN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、PON和LMDS9种。
3.2 接入网网络结构的设计和设备
点到点应用：主要用于大容量的ONU和E1租用线多的点。链形网应用：用于业务量呈链形分布的通信网，以及链形分支网络。星形网应用：当用户分布在多个路由方向时，可以利用设备的多个STM-1光接口组成星形网结构。环形网应用：适于网元分布可以组建环形的网络。经过综合性价比较，选择华为设备。
3.3 ONU位置的设置及容量的计算
光纤接入网的建设网点应遵循"大容量、少局所"的原则，在即有交换局上进行扩容，优化网格结构，取消远端模块，安装ONU设备，形成环1、环2、环3、环4、环5的网络结构。其中：环1在装有装1架ONU设备，上4列ONU单元；其他网点安装1架ONU设备，上1列ONU单元；环2装1架ONU设备；上4列ONU单元；其他网点安装1架ONU设备，上1列ONU单元；环3在装1架ONU设备，上4列ONU单元，其他点上3列ONU单元；环4装1架ONU设备，上4列ONU单元安装1架ONU设备，其他网点上1列ONU单元。
3.4 接入网集线比及传输容量计算
在LTF中，1个区域控制器（LOC）最多可由4个初级复用器（PMUX）组成。每个PMUX又由次高速公共话路接口（SHWINTF）和扫描控制器（SCNCTIJ）组成，按主、备用方式配置，用户机架中的PMUX的SHW，输出数码流速率为8.192Mb/s，信道为120路，连接到交换子系统。根据爱尔兰表，120信道所能运载的话务量在呼损为5%时为99·38Erl。按此话务量，每条SHW当用户每线话务量为0.09Erl时，在理论上所能容纳的用户数可达约1000个。
3.5 光纤中继距离的计算
（1）最坏值设计法。光缆线路工程主要根据通路组织和沿线可设中继站的地理条件，结合各型设备光接口参数等因素，进行S-R光通道衰减和色散计算，通过优选做出中继段配置。其中通道衰减计算通常应用最坏值设计法，即所有参数均取最坏值，可以保证系统在寿命终结（20～25年）时仍能符合传输性能指标[4]。
（2）光接口模块最大传输距离。在622Mb/s传输系统中采用S4·1光接口模块时，其最小平均发送功率Ps≥-15dBm，最差灵敏度PR≤-28dBm。在1310nm窗口中衰减限制的最大传输距离25.6公里。传输系统最大传输距离622Mb/s为10·23km，小于Lmax，因此，所选用光接口模块满足传输衰减性能的要求。
（3）色散限制的光中继段设计。在数字通信系统中，由于信号的各频率成分或各模式成分的传输速度不同，在光纤中传输一段距离后，将互相散开，脉冲加宽。对于高比特率的传输系统，色散是限制中继段传输长度的主要因素。色散功率代价随传输距离、光谱宽度和色散系数这3个参数值的增加而迅速增加。为了防范由于色散功率代价的迅速增加而导致的系统性能恶化，应该使系统有足够的工作富余度，避开高功率代价区。
4 小结
铁路通信网建设有别于其它通信网，它有着铁路通信固有的特点，应当充分利用大通信网的特点，坚持建设"大环形同步网，少局所"的原则，逐步取消铁路专用系统，建立小站电源、监控以及小站交换模块的方式，引导铁路通信逐步同市场化接轨，最终，使得铁路通信网建设的面貌焕然一新。
参考文献
[1]张中荃，《接入网技术》[M] 北京：人民邮电出版社 2007.3.
[2]李转年，《接入网技术与系统》[M] 北京：北京邮电大学出版社 2004.5.
[3]毛京丽，《SDH技术》[M] 北京：人民邮电出版社，2002.5.
[4]李文海：《电信网》[M] 北京：人民邮电出版社2003年第一版.
[关键字] 铁路光纤接入网 拓扑结构 复用技术 成渝铁路
[中图分类号]TU96+8 [文献码]C [文章编号] 1000-405X（2013）-1-278-2
1 成渝铁路光纤接入网结构和运行数据
1.1 成渝铁路光纤接入网的网络结构、电路类型及配置等
自然情况：成渝铁路是一条连接四川省成都市与重庆市的线路，全长505公里，沿途经过简阳、资中、内江、永川、江津等地，共有车站60个，横穿四川盆地，共7个通信站点和57个一般中间站。
设备情况：自上个世纪90年代建成投入运营以来，全线均采用华为公司生产的内置式SDH系统光纤接入网，速率155MB/s，以V 5.2接口与程控自动交换机进行连接；交换机型号上海贝尔1240以及华为c&c 08交换机。将铁路沿线的语音、数据、生产指挥调度系统一纳入网络传输平台，为成渝铁路的运输生产和现代化管理提供服务。根据交换机组网、数据交换网以及调度网的分布构成，分别在铁路沿线五个主要站点设置了光线路终端OLT，分别为：成都、资阳、内江、永川及重庆，其它沿车站均设置了ONU网络单元[1]。
电路类型：网络有话务网络、信令网。采用技术有为汇接局异地建设汇接局采用分区汇接、成对配置、负荷分担的工作方式。中继电路采用"物理双路由，同路由双系统"传输方式。网络特点：网络规模大，结构复杂，全网部署新业务，需对每个端局升级改造[2]。
1.2 原有组网接入方式及接入业务状况
在光纤接入组同改造前，铁路专用通信网传输通常都是PDH或者SDH外加D/I分插设备组成。由于铁路的特殊性，铁路通信多呈"点多、线长"的链式网络结构特点，交换局、点设置较多，但周围电话、光纤普及率较低，成渝铁路在1998年改造前，全线共有12个交换局，其中，有的局与局之间间隔不足50公里，分布极为不合理。
2 建设接入网的可行性和必要性
接入网的数字化和宽带化是使通信网具有综合业务接入能力的基础。从全国范围看，接入网的数字化、光纤化已成为必然趋势。面对日益增长的业务需求，有必要对现有铁路线路网进行光纤化改造，为铁路运输提供优质、高效、可靠的服务。
普通电话业务接入的实现。普通电话用户主干层采用光纤，配线层采用电缆，在提高电话普及率的同时，及时满足用户对各种业务的需求。INTERNET业务接入的实现。OLT通过專线连至INTERNET服务器，用户可通过拨号、专线等多种方式接入INTERNET网，满足业务需求的同时提高了我们的服务质量ADSL业务接入的实现。该市光纤接入网系统通过在相应OLT、ONU单元配置DSL模块来实现ADSL业务接入。
3 成渝铁路接入网规划设计方案
3.1 接入方式的选择
传统的符合铁路特点的链状环形网并不适用，本地网和接入网较难形成环回功能，所以，应采用SDH同步传输设备。应建设地理位置上的大环网，如：重庆至成都、重庆至达县等，这样，可大大提高铁路通信的安全、可靠性。整个铁路沿线网络由核心层、边缘汇聚层、汇聚层、接入层组成。资阳、内江、永川、重庆的交换机以数字中续的方式通过V5接口连到接入网系统，数字中继传输以NO.7信令。以社区端到末端用户接入部分就是通常所说的最后一公里。在接入网中，目前可供选择的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、LAN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、PON和LMDS9种。
3.2 接入网网络结构的设计和设备
点到点应用：主要用于大容量的ONU和E1租用线多的点。链形网应用：用于业务量呈链形分布的通信网，以及链形分支网络。星形网应用：当用户分布在多个路由方向时，可以利用设备的多个STM-1光接口组成星形网结构。环形网应用：适于网元分布可以组建环形的网络。经过综合性价比较，选择华为设备。
3.3 ONU位置的设置及容量的计算
光纤接入网的建设网点应遵循"大容量、少局所"的原则，在即有交换局上进行扩容，优化网格结构，取消远端模块，安装ONU设备，形成环1、环2、环3、环4、环5的网络结构。其中：环1在装有装1架ONU设备，上4列ONU单元；其他网点安装1架ONU设备，上1列ONU单元；环2装1架ONU设备；上4列ONU单元；其他网点安装1架ONU设备，上1列ONU单元；环3在装1架ONU设备，上4列ONU单元，其他点上3列ONU单元；环4装1架ONU设备，上4列ONU单元安装1架ONU设备，其他网点上1列ONU单元。
3.4 接入网集线比及传输容量计算
在LTF中，1个区域控制器（LOC）最多可由4个初级复用器（PMUX）组成。每个PMUX又由次高速公共话路接口（SHWINTF）和扫描控制器（SCNCTIJ）组成，按主、备用方式配置，用户机架中的PMUX的SHW，输出数码流速率为8.192Mb/s，信道为120路，连接到交换子系统。根据爱尔兰表，120信道所能运载的话务量在呼损为5%时为99·38Erl。按此话务量，每条SHW当用户每线话务量为0.09Erl时，在理论上所能容纳的用户数可达约1000个。
3.5 光纤中继距离的计算
（1）最坏值设计法。光缆线路工程主要根据通路组织和沿线可设中继站的地理条件，结合各型设备光接口参数等因素，进行S-R光通道衰减和色散计算，通过优选做出中继段配置。其中通道衰减计算通常应用最坏值设计法，即所有参数均取最坏值，可以保证系统在寿命终结（20～25年）时仍能符合传输性能指标[4]。
（2）光接口模块最大传输距离。在622Mb/s传输系统中采用S4·1光接口模块时，其最小平均发送功率Ps≥-15dBm，最差灵敏度PR≤-28dBm。在1310nm窗口中衰减限制的最大传输距离25.6公里。传输系统最大传输距离622Mb/s为10·23km，小于Lmax，因此，所选用光接口模块满足传输衰减性能的要求。
（3）色散限制的光中继段设计。在数字通信系统中，由于信号的各频率成分或各模式成分的传输速度不同，在光纤中传输一段距离后，将互相散开，脉冲加宽。对于高比特率的传输系统，色散是限制中继段传输长度的主要因素。色散功率代价随传输距离、光谱宽度和色散系数这3个参数值的增加而迅速增加。为了防范由于色散功率代价的迅速增加而导致的系统性能恶化，应该使系统有足够的工作富余度，避开高功率代价区。
4 小结
铁路通信网建设有别于其它通信网，它有着铁路通信固有的特点，应当充分利用大通信网的特点，坚持建设"大环形同步网，少局所"的原则，逐步取消铁路专用系统，建立小站电源、监控以及小站交换模块的方式，引导铁路通信逐步同市场化接轨，最终，使得铁路通信网建设的面貌焕然一新。
参考文献
[1]张中荃，《接入网技术》[M] 北京：人民邮电出版社 2007.3.
[2]李转年，《接入网技术与系统》[M] 北京：北京邮电大学出版社 2004.5.
[3]毛京丽，《SDH技术》[M] 北京：人民邮电出版社，2002.5.
[4]李文海：《电信网》[M] 北京：人民邮电出版社2003年第一版.