? 西安铁路枢纽通信骨干传输网的建设研究蹇 峡 (中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043) 摘 要：根据西安铁路枢纽通信网络存在的问题分析，结合通信传输技术的发展，确立采用OTN技术搭建枢纽骨干传输网。通过分析枢纽内的传输系统容量，确定了骨干网的系统规模。结合枢纽现状确定骨干节点设置，根据传输业务内容确定保护方式、波道分配。调查既有光缆资源，明确统光纤运用，构建起西安枢纽的骨干传输网，改善了枢纽内的传输条件，提高了通信网运行的可靠性。 关键词：铁路枢纽；OTN；保护方式；波道；资源 1 概述西安铁路局地处全国路网中心地带，现有陇海、宁西、宝中、宝成、西康等20余条营业线，线路覆盖陕西全省，辐射甘肃、宁夏、内蒙古、山西等8个省区市，是承东启西、连接南北的咽喉要道，在全国铁路网中具有十分重要的战略地位。 随着郑西客专、西宝客专、大西客专、西平线、西康二线的开通运营，以及西成客专、宁西、侯西线改建工程的快速建设和银西线、西铜城际的规划引入后，西安铁路枢纽将逐步成为衔接4条客运专线、8条干线、1条支线、6条城际铁路的大型环形铁路枢纽[1-5]，见图1。  图1 西安铁路枢纽总布置 2 西安铁路枢纽通信现状[6-9]西安铁路枢纽内，现有新丰镇、渭南北、张桥、阎良、茂陵、西安北站、灞桥、西安南郊等多个通信汇聚点，其中，东端新丰镇站汇入了宁西线，渭南北站汇入了郑西客专和大西客专；张桥站汇入了包西线和候西线；咸铜线经阎良引入肖家村；茂陵站汇入了西平线和货北环；西宝客专由咸阳西站引入西安北；西成客专由阿房宫站引入西安北；西康线由灞桥引入西安。 然而，枢纽内各通信汇聚点之间仅依靠各条铁路线的传输网络，没有专用传输网络，传输带宽受制于铁路线的传输带宽，无法体现通信汇聚点的作用，跨局业务多数要经过骨干传输网迂回，无法满足铁路枢纽内通信网络的带宽要求。既有传输设备基于传输容量饱和、设备老化、维护备件匮乏、不支持网络扩展等因素，已不能满足通信业务发展的需要。 西安南郊通信楼作为西安局传统的通信枢纽，汇入了多条普速及客专线路的传输系统，同时还是铁路骨干传输网西北环的重要节点，但是南郊通信楼的局通信枢纽作用正在逐步弱化。随着西安铁路枢纽的建设和全路骨干传输网的改造，西安局将逐步建成西安局调度所和西安北站的局内通信双中心，局内各条铁路的传输网络通过枢纽内各汇聚点分别引入西安局调度所和西安北站。然而枢纽内的传输网络存在着多种问题。 (1)光缆资源不足。光缆覆盖面不够，容量不足。特别是枢纽内骨干光缆线路资源非常紧张，如西安局调度所至西安北站、枢纽内其他节点汇至南郊通信楼等光缆数量少、容量小。各条线引入到调度所时，光缆容量及其物理通道往往成为瓶颈。 (2)传输系统容量小。枢纽内没有局干传输系统，客专汇聚层传输系统为10 G系统，普速铁路汇聚层传输系统多为2.5 G系统。各条铁路线引入时，多为就近接引，通道受限，在骨干传输系统的覆盖面和迂回保护能力上还远远不够。 (3)网络结构、层次不清。各线仅局限于本工程的引入，通信网络功能得不到应有的发挥，业务调度不灵活。由于缺少规划，使得部分设备、网络资源重复建设；或者利用既有的通信线路或设备，使得资源更加紧张。 3 传输技术选择面对大量的新业务增长，铁路枢纽对传输网络的高带宽和大颗粒通道的需求持续增加，新增的业务要求网络可以进行快速灵活的配置和调度，对网络保护及安全性、可靠性要求不断提高。目前主流的光传送网技术可以分为3类：基于时分复用的光传输技术，如SDH和MSTP；基于包交换的PTN传送技术；基于波分复用的光传送技术，如DWDM和OTN。其中OTN技术凭借智能光交换功能、大颗粒带宽复用、维护管理便捷、组网灵活等优势，成为当前通信骨干传送网的主流技术。OTN既符合通信网络发展的趋势，又能满足铁路通信网的特点，同时为将来OTN网络预留加载ASON智能控制平面的能力，为光传送网全面智能化打下基础[8]。 采用OTN技术搭建西安铁路枢纽的骨干传输网络后，枢纽骨干传输网主要完成以下功能。 (1)实现枢纽内主要通信节点之间大容量通道的连接，满足西安局内各铁路线汇入西安局调度所和西安北站的通道需求。 (2)结合局内的骨干传输网和相邻路局间的光缆资源，构建西安局至相邻路局间的干线传输通道。 (3)与铁路骨干层传输网相结合，为大颗粒业务传送提供迂回和保护通道。 4 系统容量分析枢纽骨干传输网络所承载的业务主要包括3类：局内通信业务通道，包括传输系统和数据通信网的汇聚通道，电话、调度、GSM-R、应急、会议及视频监控等系统业务；局内其他业务通道，包括运营调度系统、票务系统、公安管理信息系统及与运输安全关系密切的其他信息系统；跨局业务通道和骨干网的迂回保护通道[10]。 (1)局内通信业务通道 各铁路线传输系统汇至枢纽的业务，包括IP业务和TDM业务。其中IP业务容量巨大，承载了综合视频监控统、会议电视、动环监控等多个系统，还承载了西安局数据网区域网络汇聚节点至核心节点的通道，同时分担相邻路局至西安大区节点的互联通道，主要业务通道为GE。TDM业务包括西安局内所有的站点，通过枢纽内汇集点汇入局调度所和西安北站的调度通信、应急通信、电话业务、GSM-R业务等，大部分业务通道需求为2 Mb/s颗粒。考虑到既有传输系统中的倒接业务与新规划业务网中业务的整合，计算汇总后，局内通信业务通道共计占用带宽约4个10 Gb/s。 (2)局内其他业务通道 局内其他业务包括由传输系统承载的专用通道业务，如CTC、微机监测系统、运营调度系统、票务系统、公安管理信息系统等；以及数据网承载的数据业务通道，如SCADA、旅客服务信息系统、其他与生产相关的信息系统。考虑到传输系统承载的通道容量已纳入局内业务通道汇总，局内其他通信业务通道预计占用带宽约1个10 Gb/s。 (3)跨局业务通道和骨干网的迂回保护通道 目前新建铁路一般采用10 Gb/s(+2.5 Gb/s)+622 Mb/s多层网络，局骨干网若为跨局业务通道和局内线路传输系统提供不同径路的迂回保护通道最多为n个10 Gb/s。 5 系统方案研究[12-15](1)节点设置 西安局枢纽骨干传输网设备设置地点主要考虑3个因素：①设置地点之间、设置点与路局调度所间有大颗粒通道传送的需要，同时设置地点有大颗粒业务落地的需要，如西安局数据网汇聚节点所在地；②设备设置地点应能满足附近铁路线汇入枢纽的需要；③设置地点之间、设置点与路局调度所间有足够的光缆资源。 综合上述因素，西安枢纽内设置五处节点设备，即西安局调度所、西安北站、新丰镇、阎良和茂陵。其中西安局调度所和西安北站作为西安局通信双中心，同时西安北站还兼做客运专线的通信通道汇集点；新丰镇用于汇集陇海线东段、包西线和宁西线的通信通道；阎良用于汇集咸铜线、候西线的通信通道；茂陵用于汇集陇海线西段、西平线和货北环的通信通道。 (2)系统容量 根据前面的系统容量分析，西安铁路枢纽内骨干传输网业务的总容量约为8个10 G。目前市场上主流的OTN系统容量为40×40 G系统及40×10 G系统，由于10 G系统对光缆线路的色散容限要求比40 G系统低，虽然40 G系统可采用不同的编码方案，但技术相对复杂，成本偏高。结合西安铁路枢纽骨干传输网的实际需求，综合考虑工程造价及后期系统扩容的可能性，西安铁路枢纽骨干传输网络采用40×10 G系统。 (3)系统保护 OTN系统的保护分为设备级保护和网络级保护，本次将同时采用两种保护方式，以提高西安铁路枢纽骨干传输网络的可靠性。 系统采用的设备级保护主要为板件级保护，即指单个板件失效后，备用板件即可投入工作，从而不中断业务。所有OTN网元均采用板件级保护，关键板件(如主控板、交叉板、电源板等)采用1+1热备。 考虑西安北站—西安局调度所段骨干传输网络的重要性，该段利用不同径路的两条光缆作光线路1+1保护，在光传输段双发选收，实现相邻站点间的光纤保护，对相邻站点间的光纤进行保护。 对于骨干传输网络中的MSTP的业务，由于MSTP系统本身按自愈环方式组网，利用MSTP自身的保护机制进行保护，本次对MSTP业务波道不作ODUk SNCP保护。对骨干传输网络承载的IP业务波道采用ODUk SNCP保护[11]。 (4)波道分配 系统波道分配按以下原则进行：根据TDM业务和IP业务采取的保护方式的不同，TDM业务和IP业务分别分配在不同的波道。并且考虑预留沿线各条铁路的骨干中继SDH系统保护波道、相邻OTN环的保护波道及穿透波道、预留维修倒接用的波道。OTN系统近期开通12个10G波道，其中6个波道用于传送SDH业务，6个波道用于传送IP数据业务。 (5)设备配置 考虑西安枢纽骨干传输网络的实际需求，西安北和阎良设置二维OADM设备；由于茂陵也是西安局西宝阳安骨干传输环上的节点，茂陵设置四维OADM设备；新丰镇同时与华山开通OTN系统，新丰镇设置四维OADM设备；西安局调度所作为西安局通信枢纽，设置六维OADM设备。 系统采用具备电交叉能力的OTN设备，采用支线路分离的体系架构，要求能够支持ODU0、ODU1、ODU2、ODU2e、ODU3、ODU4、ODUflex信号的交叉调度，单波可支持2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s等速率，支持标准的G.709接口的FEC。西安局调度所OADM设备要求支持单子架3.2T或以上电交叉容量，其余站点要求支持单子架1.6T或以上电交叉容量。 (6)线路资源 由于西安铁路局通信网改造工程在局内主干线路上均敷设有48芯光缆，利用新设光缆光纤及既有缆置换的光纤，能满足西安枢纽骨干传输网的光缆线路资源需求，见表1。 表1 西安枢纽骨干传输网的光缆线路资源情况分析  线路区间光缆情况光纤使用备注西安北—西安局调度所大西客专32芯(西安北—临潼东)、郑西客专64芯(临潼东—西安局调度所)大西客专32芯的第27、第28芯,郑西客专64芯的第5、第6芯径路一西安北—西安局调度所郑西客专32芯第7、第8芯径路二西安局调度所—新丰镇陇海线既有48芯第9、第10芯新丰镇—阎良候西线既有8芯第1、第2芯阎良—三原咸铜线既有24芯第7、第8芯三原—茂陵咸铜线既有24芯(三原—长陵)、北环线既有12芯(长陵—茂陵)咸铜线既有24芯的第7、第8芯,北环线既有12芯的第3、第4芯茂陵—西安局调度所西平线20芯第11、第12芯 (7)西安铁路枢纽骨干传输网络结构(图2)  图2 西安铁路枢纽骨干传输网络结构 6 结语通过对西安铁路枢纽通信现状的研究分析，找到了枢纽传输系统的不足，采用OTN技术构建西安枢纽的骨干传输网络，改善了枢纽内的传输条件，优化了枢纽传输网的组网结构，提高了通信网运行的可靠性。随着铁路通信业务的不断发展，各种业务需求、带宽及可靠性也在不断变化，“十三五”期间，全路通信基础网改造陆续完成，西南环、西北环等骨干网的改造逐步实施，必须推进枢纽通信传输网与五大骨干环网的互联与整合，以保证为铁路安全运营提供更可靠的优质服务。 参考文献： [1]刘海芳.银西线引入西安枢纽货运系统方案研究[J].铁道标准设计，2015，59(3)：17-21. 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Research on Backbone Communication Transmission Network Construction of Xi’an Railway HubJIAN Xia (China Railway First Surveying and Design Institute Group Ltd.，Xi’an 710043，China) Abstract：According to the problems existing in the Xi’an Railway Hub of communication network analysis and based on the development of the communication transmission technology，it is determined to use OTN technology to establish the hub backbone transmission network.Through the analysis of the transmission system capacity within the hub，the size of the backbone system is defined.In combination with the node setting of the hub status and according to the transmission business content，the protection method and the channel allocation are finalized.The survey of the cable resources and the identification of optical fiber system application serve to build up the hub of Xi’an backbone transmission network，and improve the transmission within the hub and the reliability of communication network operation. Key words：Railway hub; OTN; Protect method; Channel; Resource 收稿日期：2016-03-03； 修回日期：2016-04-07 作者简介：蹇 峡(1977—)，男，高级工程师，1999年毕业于兰州交通大学通信工程专业，E-mail：jxtx@163.com。 文章编号：1004-2954(2016)10-0122-04 中图分类号：U285 文献标识码：A DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.2016.10.027 |
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