高速铁路通信系统技术浅谈
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摘要:从高速铁路通信系统的各种需求出发，通过对系统的技术浅谈，全面了解高速铁路通信系统所采用的高新技术，掌握高速铁路专用通信系统的特点，对高铁路通信工程的施工起到理论指导作用。
关键词：高速铁路 通信系统 高新技术 浅谈
随着中国铁路的跨越式发展，八纵八横的客运专线和高速铁路正在紧锣密鼓地建设之中，现代高速铁路专用通信系统的各种需求出发，通过对系统的技术分析，全面掌握高速铁路通信系统所采用的高新技术，了解高速铁路专用通信系统的特点，以指导高速铁路通信工程的施工。
一、高速铁路对通信系统的要求
1.1 信息管理要求
高速铁路要求与沿线行车、旅客服务相关的数据与信息，采用计算机网络相连的方式输送和交换，保证运营的高效，使高速铁路的运营纳入信息化管理。
1.2 调度控制要求
传统铁路的运营调度方式，是以下达话音指令为主实施行车指挥的。随着列车运行速度的提高，要求行车指挥采用计算机管理、传输指令数据为主的调度方式，在区间控制列车运行的系统也采用计算机和数据控制。
1.3 通信技术要求
高速铁路系统中，要求以数字网络技术对综合调度系统进行技术支撑；较大的站间距需要引入区间接入技术；列车运行控制系统的信息要通过光纤网络传输；车上和地面之间采用综合无线通信系统，且传递信息从运营调度指挥扩大到客运服务、动车组数据与信息；无线通信系统要适应300公里/小时的运营速度。
1.4 通信业务需求
高速铁路通信系统业务需求体系在：一是为高速铁路信号、综合调度、信息化系统等专业的业务应用系统提供安全、可靠、高效的通信网网络服务；二是为高速铁路运输提供高质量的调度通信、旅客服务信息、会议电视、移动通信业务。
二、高速铁路通信系统技术分析
根据高速铁路对通信系统的要求，对通信系统技术进行分析如下：
2.1 通信传输及线路
现代高速铁路通信传输系统一般由骨干层传输和接入层传输组成，利用铁路正线线路两侧不同物理径路的两条光缆中的各两芯光纤组成链型MSTP 1+1复用段骨干层多业务传输系统。一般情况下沿铁路正线两侧各敷设1条32芯光缆，基本满足业务量需求。利用两条光缆中的各两芯，开通10G骨干光同步数字传输系统，利用两条光缆中的各四芯组成环状光纤局域网，传送列控信息。
接入层传输系统的构成主要由车站汇聚设备、站内接入设备、站间接入设备等组成接入层传输系统。通常情况在车站汇聚节点设MSTP STM-16 ADM的汇聚设备。
站间接入层节点主要完成各基站、信号、牵引及供电等节点的业务接入。根据整个通信系统的容量估算，在站间接入层节点一般采用STM-4 ADM或者STM-16 ADM设备，并按节点类型不同组成不同的通道保护环实现对接入业务的保护，利用铁路两侧光纤组成环实现各接入层站点的保护，比如可组建基站环、信号电牵环等，实现对各接入节点的环路保护。
2.2综合业务接入系统
高速铁路的传输系统除了提供标准的业务接口以外，还要为高速车站旅客服务、电话接入等系统提供专用的音频、监视图像等接口，以将各个旅客服务业务系统纳入到传输系统中。在沿线区间中的信息采集点，其所采集的信息应为低速数据。沿线利用2芯光纤及设在区间适当地点的622Mb/s光接入传输设备，构成区间信息接入系统，将信息从区间传送到车站，再通过MSTP系统传送到综合调度中心。为满足高速铁路站内及区间多种用户的综合业务接入需要，工程建设光接入网，在站内、动车段、综合维修段以及沿线区间信息接入点等地设置具备多种业务接口的光网络单元（ONU），在部分车站设置局端OLT设备，构成一体化的综合业务接入网络。
工程中采用MSTP+ONU方式组成光纤接入网，组织区间用户接入网和站内通信网，统称为多业务接入网系统。区间采用链形组网，同时用铁路两侧光缆中的2芯光纤在两个车站间作环回保护，组成通道保护环或复用段保护环，提高系统可靠性。
2.3专用调度通信系统
高速铁路专用调度通信系统是全线专用通信网和承载综合调度信息系统的组成部分，是供高速铁路调度、车站运营部门及维修单位进行行车指挥和业务联系的专用通信系统。鉴于高速铁路采用综合调度系统对全线进行高可靠、高安全的行车控制及统一调度指挥，根据行车及维修业务的需要，它的各子系统均要求性能可靠、功能先进。因此高速铁路综合调度系统除具有话音功能外，还应具有数据和图像等多媒体通信功能，以满足多种调度信息可靠传送的需要。
高速铁路专用调度通信系统采用调度专用交换机统一组织高速铁路综合调度系统通信业务，提供综合调度各子系统内部及系统间的语音、数据和图像等各种业务功能。解决高速铁路沿线各车站内、车站间的话音通信功能，综合造价较经济。接入调度专用交换机的可以有数字话机、G4传真机，基于PC的多功能终端，可以在一台终端上提供话音、数据、图象等多种业务。采用G4传真，用数字信号传输，速度快（小于10秒），不仅满足电话业务而且也满足数据（传真）通信、调度通信等功能，也是高速铁路现代化通信的重要保证。
2.4数据通信系统
高速铁路数据通信网采用分层结构，网络划分为两层：
核心层：核心交换层主要任务是高速交换，提供高速路由及交换功能，并作为区域层之间的连接和网间出口，核心层构成网络信息交换和传输的平台。
接入层：为所在车站提供接入业务，根据实际链路情况，采用双星或环形方式连接到区域层节点。接入层与骨干层之间采用Nx2M中继速率。
高速数据通信网设立独立的OSPF 自治域，在整个骨干承载网上使用独立的路由设备，路由器间形成部分网状连接，兼顾路由冗余与合理利用传输带宽，管理区（NOC）直接接入核心路由器。
2.5综合无线通信GSM-R系统
现代铁路构建地面调度中心与移动体之间的信息交换与传输通道。采用传统的无线通信技术难以满足这一需求，因此采用现代通信技术GSM-R作为铁路无线通信平台成为一种必然的选择，现代高速铁路一般采用交叉冗余覆盖方案对铁路沿线进行GSM-R组网及信号覆盖。
高速铁路GSM-R系统由下列六个子系统组成：交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、通用分组无线业务系统（GPRS）、移动智能网系统（IN）、运行与维护子系统（OMC）、移动终端子系统。
三、结论
高速铁路专用通信网为高速铁路运输服务，能够提供话音、数据、图像等多种媒体的通信手段。根据以上分析，高速铁路专用通信网具有以下主要特点：
3.1服务内容及对象多元化
既有铁路通信网主要为既有铁路运输提供基本的话音、低速数据服务，高速铁路通信网除了为高速铁路运输提供话音、数据、图像等多种媒体的通信手段，还将作为统一的通信平台为信号、综合调度系统、信息化系统等专业提供不同层次、不同要求的通信网络服务。
3.2 网络安全可靠性高
由于高速铁路专用通信网将为信号、综合调度中心、信息化等专业服务，已成为与高速铁路行车安全密切相关的不可或缺的基础设施，其安全可靠性较既有线高。同时，高速铁路的站距长，维修机构综合高效率而统一设置，因此高速铁路专用通信网的可靠性较既有线更高。
3.3 网络专用性强
高速铁路专用通信网专为高速铁路运输服务，不考虑与高速铁路无关的其它方面的需求。同时，高速铁路专用通信网的建设目标追求的是高安全可靠的效益，反映到通信网的技术选择上，就是在技术运用成熟、具备高安全可靠措施的前提下积极稳妥的采用高新技术。
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