基于EPON技术的铁路区间通话系统研究
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作者: 庄俊密
摘要：以铁路区间通信的需求和EPON技术的分析为基础，引入了下一代铁路区间通信系统的构架设想。通过分析基于EPON的铁路区间通话系统的组成和铁路区间呼叫流程的设计实现，论证了基于EPON技术构建铁路区间通话系统的可能性。
关键词：EPON 铁路区间通话
一、铁路区间通信系统的现状
随着我国经济的迅速发展，铁路运力逐年提高，老化的铁路沿线通信设备与铁路专网信息化的高标准形成了鲜明反差。既有铁路沿线的区间通信仍采用铜线作为传输介质，存在着数据传输带宽窄、电磁干扰防护能力差和维护成本高等缺点，且由于线路建设较早老化严重，及电气化铁路的干扰影响，数据传输质量极不稳定，根本无法满足通讯需求，急需一项新的通讯技术来改变目前铁路区间通信的现状。
随着铁路基于光传输介质的EPON技术，具有低成本、高带宽、距离长、维护简便及抗电气化铁路干扰能力强等优点。在这种形势下，结合铁路的沿线实际情况，利用EPON技术通过改造即有光缆作为传输信息的载体，进行区间语音、视频、应急通讯等多方面的数据传输，来满足铁路运输应用的需求。
二、EPON技术简介
EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。
EPON是基于波分复用技术的一项技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里
在数据链路层，多点MAC控制协议(MPCP)的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配，统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等。
利用其下行广播的传输方式，EPON定义了广播LLID(LLID=0xFF)作为单拷贝广播(SCB)信道，用于高效传输下行视频广播/组播业务。EPON还提供了一种可选的OAM功能，提供一种诸如远端故障指示和远端环回控制等管理链路的运行机制，用于管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路。此外，IEEE 802.3-2005还定义了特定的机构扩展机制，以实现对OAM功能的扩展，并用于其他链路层或高层应用1的远程管理和控制。
三、系统构架
基于EPON的区间通话系统图
基于EPON的铁路区间通信系统由站内设备、区间设备、用户终端以及监控维护终端组成。
站内设备由EPON、以太网交换、VoIP交换、协议转换等4个主要功能模块组成，通常设置于铁路车站。
区间设备由EPON、网络交换、语音处理等3个主要功能模块组成，设置于两站之间的区间光通信柱内。区间设备通过2根光纤分别与两站的站内设备相连接，形成一主一备的两条通路。
用户终端接区间设备实现各种功能。
维护终端由计算机及相关功能软件组成，通常设置于相关电务段或车间。站内设备与维护终端之间通过铁路数据通信网相连接，或者由多个站内设备通过E1接口串接成环后，再接到维护终端。
站内设备的环路接口通过车站ONU将自动电话网业务接入区间光通信系统。站内设备通过环路接口连接数字调度分系统实现区间与上下行车站值班台之间的呼叫，实现区间与电调台之间的呼叫。站内设备通过环路接口或2线音频接口接入既有抢险专线（由数调提供或接入网ONU提供），以实现区间与人工台之间的呼叫。站内设备通过Z接口连接区间防护专用话机，以实现区间与上下行两站区间防护人员之间的呼叫。
区间设备的自动电话接口由用户终端来连接，专供自动电话业务使用。其区间电话接口由用户终端连接，通过拨打不同号码分别实现区间自振铃呼叫、上下行站呼叫、行调台呼叫、电调台呼叫、抢险应急呼叫、工务施工防护呼叫等业务。
四、系统工作流程
4.1 与自动电话网呼叫
用户终端连接区间设备的自动电话接口，摘机听拨号音，按自动电话网的拨号规则拨号，视区间设备与上下行站之间的连接关系，呼叫到上或下行站的站内设备，由其通过自动电话的环路接口连接至自动电话网，实现区间对自动电话网用户的呼叫。当自动电话网用户呼叫区间时，站内设备的自动电话环路接口接受振铃信号后，所有连接该站内设备的区间设备的自动电话接口振铃（持续振铃5秒钟），接在区间设备的自动电话接口的用户终端响铃，用户终端摘机后通话，如有多个用户终端摘机，则都能与自动电话网用户通话。
4.2 区间自振铃呼叫
用户终端接入到区间设备的区间电话接口，摘机后拨1，视区间设备与上下行站之间的连接关系，呼叫到上或下行站的站内设备，向所有连接该站内设备的区间设备的区间电话接口振铃（持续振铃5秒钟），视其上下行区间，再由此站内设备将呼叫通知到另一个站的站内设备，由这个站的站内设备向其连接的所有区间设备的区间电话接口振铃（持续振铃5秒钟），接在区间设备（两段内的所有区间设备）的区间电话接口的用户终端响铃，用户终端摘机后通话，如有多个用户终端摘机，则都能与起呼的区间用户通话。
4.3 与上下行站值班台呼叫
用户终端连接区间设备的区间电话接口，摘机后拨2（上行站）或3（下行站），视区间设备与上下行站之间的连接关系，呼叫到上或下行站的站内设备，再视其呼叫的是上行站还是下行站，决定是否由站内设备转接至另一个站内设备，再由此站内设备通过上或下行区间的环路接口，转接至数调系统的车站值班台，实现区间对车站值班台的呼叫。当车站值班台呼叫区间时，站内设备的上或下行区间的环路接口接受振铃后，向所有连接该站内设备的区间设备的区间电话接口振铃（持续振铃5秒钟），视其上下行区间，再由此站内设备将呼叫通知到另一个站的站内设备，由这个站的站内设备向其连接的所有区间设备的区间电话接口振铃（持续振铃5秒钟），接在区间设备（两段内的所有区间设备）的区间电话接口的用户终端响铃，用户终端摘机后通话，如有多个用户终端摘机，则都能与上或下行值班台通话。
4.4与行调台、电调台呼叫
用户终端接入到区间设备的区间电话接口，摘机后拨4（行调台）或5（电调台），之后的工作过程与区间呼叫自动电话网用户过程相类似。区间光通信系统内不考虑行调台或电调台对区间用户的呼叫。
4.5与人工台应急抢险呼叫
用户终端连接区间设备的区间电话接口，摘机后拨6，视区间设备与上下行站之间的连接关系，呼叫到上或下行站的站内设备，由其通过抢险专用的环路接口连接至抢险专线，实现区间对人工台的呼叫。区间光通信系统内不考虑人工台对区间用户的呼叫。
4.6与区间防护电话呼叫
用户终端连接区间设备的区间电话接口，摘机后拨7，视区间设备与上下行站之间的连接关系，呼叫到上或下行站的站内设备，再由此站内设备通过Z接口，转接至此站区间防护电话，然后再由此站内设备将呼叫通知到另一个站的站内设备，由这个站的站内设备通过Z接口，转接至此站区间防护电话，两个车站的区间防护电话可同时振铃接听，都能与区间用户通话。当车站区间防护电话呼叫区间时，站内设备的区间防护Z接口接受振铃后，向所有连接该站内设备的区间设备的区间电话接口振铃（持续振铃5秒钟），视其上下行区间，再由此站内设备将呼叫通知到另一个站的站内设备，由这个站的站内设备向其连接的所有区间设备的区间电话接口振铃（持续振铃5秒钟），接在区间设备（两段内的所有区间设备）的区间电话接口的用户终端响铃，用户终端摘机后通话，如有多个用户终端摘机，则都能与上或下行区间防护电话通话。
参考文献：
1.沈尧星 铁路数字调度通信 中国铁道出版社 2004年
2.YD/T 1475-2006 接入网技术要求──基于以太网方式的无源光网络（EPON）
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