通信、信息技术在大准铁路的应用

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  摘要: 随着铁路的快速发展与铁路信息化建设的不断推进,通信、信息技术越来越多的被应用于运输组织与日常事务的管理中,通信、信息技术的巨大进步为铁路实现跨越式发展提供了广阔的平台与全新的运营模式。专用铁路作为铁路系统的重要组成部分,在自身不断发展的过程中,为保持与国家铁路的顺利接轨,大力提高运输效率,实现现代化的运营管理,同样大量的采用了先进的通信、信息技术并保持了良好的发展趋势。
  关键词:通信、信息技术;光传送网络(OTN);LTE-R;发展趋势
  中图分类号:U284.93
  铁路通信、信息技术是开展铁路运输组织、生产指挥的重要支柱。通信、信息技术的飞速发展,不仅为铁路的现代化建设提供了广阔的发展平台,同时也为铁路的跨越式发展提供了有力的技术支撑和保障,是铁路现代化建设的基础和关键。
  神华集团重要运输干线之一的大准铁路公司,在建设初期,就采用了国内较为先进的光通信技术建成了具备语音、数据和电话交换等功能的通信网,满足了公司运输组织、生产指挥的需求。
  在公司迅速发展的背景下,通信、信息业务的需求也大量增加,通信网经过近年来的升级和扩容改造后,满足了公司近年来通信业务的使用需求。随着公司全面开始信息化建设的进程,各业务部门、职能部门在运输组织、生产管理等方面陆续采用和应用了基于信息技术的信息系统。
  一、大准铁路通信网、信息技术应用现状
  1、传输网
  大准铁路主干传输网采用基于SDH技术的2.5Gbit/s 光传输通道,并利用两条不同敷设方式的光缆,构建了具有自愈保护功能的环形传输网络,为公司提供通信与信息业务的资源需求。
  2、专用通信网
  大准铁路专用通信网采用佳讯飞鸿98数字调度设备,通过传输网提供的传输通道,形成了以薛家湾为中心、全线30个正线车站首尾相接的环形专用通信网,为调度中心和各站以及各站站内行车组织提供了所需的各种通信业务。
  3、电话交换与接入网系统
  大准铁路的电话交换系统采用传统的数字程控交换机与融合了2/4线音频通道、共线电话、自动电话等多种业务功能的铁路专用接入网系统,为全线提供自动电话业务及部分特殊业务的传输通道。
  4、电源系统
  全线采用先进的高频智能开关电源作为通信设备的供电电源,并于近年来实现了设备型号的统一,有效降低了维护的复杂度与维护成本。
  5、无线通信系统
  目前采用C制式400K+400M二合一电台,除满足了管内无线通信的需求,同時实现了与大同口国铁直接进行车机联控业务的目标。列车尾部安全装置采用400K+400M二合一双向数传主机,同时满足了开行常规列车与开行万吨列车的安全性需求。
  在消除弱场区方面,建设成了覆盖车站3公里范围的400M区间光纤直放站,有效解决了部分困难地段无线列调弱场区的问题。
  6、通信线路及附属设施
  长途干线电缆全线使用14×4长途通信电缆,长途干线光缆由2条不同径路的光缆构成,区间电话采用传统的区间通话柱配合数字调度系统实现区间通信功能。
  为解决近年来扩能改造、增二线等施工引起的埋压长途干线电缆,导致电缆故障时不能及时修复而影响信号闭塞的问题,公司在全线范围内增加了64D闭塞自动转换装置,使闭塞信号具备了可通过光缆和电缆两种通道进行传输的条件。64D闭塞自动转换装置的引入,在近几年来发挥了极为重要的作用,多次在被埋压电缆故障后,将闭塞信号转换到光缆通道进行传输,大大缩短了因信号闭塞通道故障引起的延误列车运行的时间。
  7、信息技术应用状况
  公司于2006年初开始规划实施大准铁路信息化建设项目,依托既有通信网,陆续构建了多个基于IP的数据通信网,采用基于现代信息技术的软、硬件产品,建成了包括列车调度指挥系统(TDCS)、计划调度子系统、机车调度子系统、货运调度等子系统的综合调度信息系统与包括车站综合管理信息子系统、货运制票子系统、车号自动识别子系统、十八点统计分析等子系统的铁路运输管理信息系统(TMIS)。
  在信息化建设期间同时建成了基于IP通信、采用信息技术研制的集视频监控、环境量监测、实时数据查询等功能于一体的通信集中监控系统,开通了供电电力远动系统与车辆红外轴温智能探测系统的信息传输网络,进一步完善了信号微机监测系统的数据传输通道,并将公司分期建设的行车远程监控搭载于TMIS数据传输网络。同时,利用IP网络技术组建了公司视频会议数据传输网络以及全线办公网络,在此基础上又开通了全线机务折返段的运用安全管理系统与机车动态监测分析系统。
  二、大准铁路现有通信、信息网络存在的突出问题
  1、通信网存在的问题
  在传输网升级改造期间,为了有效节约资金,仅对全线业务量较大站点的传输设备升级为2.5Gbit/s等级,其余站点仍使用速率等级较低的622Mbit/s设备与2.5Gbit/s设备混合组网,一定程度上降低了有效通道资源的利用率,增加了传输网管理、维护的复杂性。
  电话交换与接入系统采用的较为传统的数字程控交换机与FA-16接入网系统,在目前其所依托的技术已处于逐渐淡出通信市场的趋势,设备厂商针对该系列设备的硬件技术支持和业务技术支持正在逐年减弱,而且已基本停止了基于这一技术基础的新设备研发,给设备的维护、维修带来一定的困难。
  专用通信系统的采用的飞鸿98数字调度设备正在被佳讯公司新推出的MDS3400调度指挥系统逐步取代,既有飞鸿98系列设备同样面临着生产厂商在硬件技术支持和业务技术支持方面逐步缩减规模和投入的局面。
  无线通信方面,大准铁路既有无线通信系统仍然采用的是传统单信道400M Hz+400KHz无线列调系统,该系统存在着传输距离短、场强覆盖盲点多、易受同频干扰、频带利用率低等缺陷。   近期,由于增二线工程的逐步竣工,列车运行长区间数量不断增加,部分新建线路地理位置偏离了场强有效覆盖范围,既有无线通信系统受传输距离的限制和弱场覆盖的影响,增加了较多盲区。
  2、信息系统与网络存在的问题
  公司及各部门陆续建设的多个基于IP网络与数据通信技术的信息系统,由于分期、分批建设的特点,信息终端采用的技术与开发平台差别较大,因此基本上都是独立成网,统一规划难度较高,不仅耗费了大量的传输网资源,在维护、管理方面也带来了前所未有的挑战。
  三、大准铁路通信、信息技术应用发展趋势分析
  无论国内还是国外,通信行业与信息行业在技术发展与用户需求的驱动下,都在向着业务IP化、“三网融合”的方向发展。在通信技术与信息技术相互渗透、相互影响的前提下,铁路通信与信息化建设也必然向着这一方向发展。
  原铁道部于2005年发布了《信息化建设总体规划》,明确了信息化建设的指导思想、建设原则、总体目标、体系结构和实施策略,提出了以運输组织、客货营销、经营管理为重点的建设目标,集团公司也于2011年启动了数字铁路项目建设。
  不管是《信息化建设总体规划》的实施还是集团公司数字铁路项目的建设,都离不开通信网与信息技术的支撑,都是通信技术与信息技术相结合产物的实际应用。
  1、大准铁路通信网发展趋势展望
  大准铁路现有主干传输网的升级改造规划始于2008年,当时是按照公司未来五年的发展需求进行了规划。目前资源使用率已接近了设备制造商建议的不超过有效资源80%的上限,而数字铁路项目建设与公司及各段新建信息系统对通道资源需求仍然巨大,加之既有传输网混合组网存在的弊端,使主干传输网的再次升级改造工作势在必行。
  大准铁路的传输网采用基于SDH技术的光传输设备搭建,SDH传输网在90年代中后期到2000年初期,是国内外使用的主流传输网,在当时基本满足了各行业建设“信息高速公路”这一基础信息设施的目标。
  到2003年,由于语音、数据、图像、实时视频等业务的大量使用,使基于SDH的光传输网络已经逐渐不能满足需求,人们开始把目光转向了可以提供更高速率和带宽的DWDM(密集波分复用技术)。目前,多数运营商已将主干传输网升级改造为采用基于波分技术的光传送网络OTN。
  在技术层面,OTN基于ITU—T制定的G709、G798、G872、G873.1、G959.1等建议,在光层和电层有完整的体系结构,集传送和交换能力于一体,对已有的SDH和WDM的传统优势进行了更为有效的继承和组合,支持多种上层业务或协议、对客户信号进行完全透明的传输,同时扩展了与业务传送需求相适应的组网功能。
  在业务功能层面,OTN提供标准的接口,支持40Gbit/s和未来的1 00Gbit/s线路传送能力,具有较强的组网能力和良好的可扩展性,具有密集波分系统的高带宽,兼容SDH、ATM业务,能承载IP/MPLS、SAN、Video等大颗粒业务,是承载宽带IP业务的理想平台,也是传输网的必然发展方向。
  大准铁路传输网的下一次升级改造不仅需充分考虑资源的利用率与维护、管理的便捷,同时还必须按照通信技术的发展趋势来统筹考虑,建设采用基于波分复用技术、已进入实用化阶段并即将成为主流应用的光传送网(即OTN),主干传输网不再使用技术相对落后的低速率等级的SDH设备。
  电话与接入网系统目前向着全IP的软交换方向发展,随着 传输网的下一次升级,必将引起大准铁路电话与接入网系统的升级改造,电话与接入网系统的升级改造将采用基于软交换技术和PON技术的电话交换与接入系统,实现语音、数据、多媒体等多种高带宽业务的接入与传送的目标。
  单纯的软交换技术是指利用把呼叫控制功能与媒体网关分开的方法来沟通公用电话交换网(PSTN)与IP电话(VoIP)的一种交换技术。传统的数字程控交换技术是将“呼叫控制”功能和业务结合在一起的,不同的业务所需要的呼叫控制功能不同,而软交换的呼叫控制功能与业务无关的。软交换是一种功能实体,其主要的功能是完成呼叫处理控制功能、接入协议适配功能、业务接口提供功能、互连互通功能、应用支持系统功能等。
  采用基于软交换技术和产品构建可接入多种业务的电话接入网系统在运营商和许多大中型企业已成为主流应用,公司在未来对电话接入网系统的升级改造过程中,也必然使用这一主流技术来建设具备可接入多种业务的电话接入网系统,一方面满足公司发展进程中不断增加的多种业务接入需求,另一方面也摆脱因技术落后和产品淘汰带来的维护、维修以及寻求技术支持困难的困境。
  电话交换和接入网系统改造的同时,由于信息的传输方式和传输介质发生了较大的改变,还必须对现有站场的通信光电缆和房屋内部的布线系统进行改造。
  无线通信系统方面,尽管对铁路业务有着良好适配能力的GSM-R系统是目前铁路行业广泛采用的无线通信手段,但GSM-R系统采用的是二代窄带技术,仅能承载流量要求较小的专用列控数据,同时满足部分铁路工作人员使用无线通信系统的需要,无法满足诸如视频监控、天气预报、路况信息等高带宽信息的承载与多元用户以宽带方式接入的需求。随着铁路运输业务的不断发展,铁路无线通信领域的需求也开始从系统稳定、可靠、全线高质量无线覆盖等通信需求向着无线宽带接入、视频监控、信息共享等方面发展,GSM-R系统无法克服的带宽技术瓶颈限制了这一技术在铁路行业的深入发展。
  在这样的背景下,国际铁路联盟(UIC)已基本确认了把LTE-R(铁路专用宽带移动通信系统)作为铁路无线通信技术的长期演进方向。
  大准铁路公司在进行无线通信系统整体升级改造规划时,同样应该按照这一发展趋势,去考虑建设LTE-R,以满足公司重载运输、信息化化建设的需求,为大准铁路现代化建设奠定坚实的基础和提供良好的平台。   2、大准铁路信息技术应用前景分析
  信息技术(Information Technology,简称IT)普遍狭义的理解为计算机应用、计算机网络、计算机科学与技术、信息管理、软件开发等技术的总称。或者说是用于事务管理和处理信息以及承载信息技术的传送平台所采用的各种技术的总称。信息技术在企业的应用主要表现为运用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件等一系列活动的总称。
  铁路信息化建设的实质就是利用信息技术来完成对各种事务的管理和对相关信息的处理。
  大准铁路近年来利用信息技术建设了多个信息系统,在公司的运力提升、安全管理、日常活动等方面发挥了无可替代的作用。
  信息技术的发展非常之快,采用各种信息技术构建的大多数信息系统其更新或变革周期总体来说不超过24个月,每一次变革不仅引起信息终端软硬件平台的变革,伴随而来的还有疯狂增长的带宽需求与传输质量、业务种类等方面的变革。为了适应变革而引起的变化,相关的信息系统(包括承载信息流转的数据传输网络、系统软硬件等)必须实时的进行调整。
  就大准铁路而言,在信息数据承载平台方面的发展趋势,应按照既有数据通信网络现状(各段承载信息的数据通信网络多数独立成网、资源利用率较低,带宽小、维护难度大等)结合集团公司数字铁路项目的进展,考虑建设一个高带宽、高可靠性、可满足基于IP技术的不同业务接入的数据通信网,并建立先进的数据中心,对各种信息系统进行有效和规模化的进行数据共享整合,实现资源共享、统一平台、统一管理和维护等目标。
  在信息系统应用軟件方面的发展趋势,应使用或升级采用最新技术开发、具备通用接口协议、具有灵活扩展性与兼容性和满足实际需求的的软件系统,来搭建公司的各种信息系统,保证系统能够满足数字铁路项目建设的各种接入、处理、传送等需求。
  四、结语
  通信、信息技术在各行各业甚至每个人的日常活动和行为中,都成为了不可缺少的工具和手段,甚至演变为从事生产活动和日常行为的固有一种方式。无论是个人还是企业、团体,不断的发展和进步都离不开通信、信息技术的支撑。
  相信在不远的将来,大准铁路将建成功能强大的、具有承载多种业务能力的、具备广义NGN网络特征和功能的通信、信息系统,实现“三网融合”的目标,为公司成为国内外一流铁路企业提供良好的发展平台和契机。
  参考文献:
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