【正文】 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設(shè)計（論文）1 緒論鐵路是國家經(jīng)濟的大動脈，鐵路運輸是關(guān)系著國家經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，鐵路通信網(wǎng)歷來有鐵路運輸?shù)亩恐Q。通信技術(shù)在今天已向著數(shù)字化、寬帶化、智能化、高速化及個人化的方向發(fā)展。未來的通信要徹底克服時間與空間的限制，能夠使用戶在任何時間、任何地點與任何人進行包括語音、數(shù)據(jù)和視頻等信息的交流。鐵路通信網(wǎng)應(yīng)滿足鐵路通信的需要，提供包括話音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息的通信業(yè)務(wù)。鐵路通信的發(fā)展方向應(yīng)為數(shù)字化、寬帶化、智能化、綜合化?，F(xiàn)代鐵路通信系統(tǒng)主要體現(xiàn)了如下特點：一是服務(wù)對象多元化：鐵路通信網(wǎng)將體現(xiàn)通信信號一體化，作為統(tǒng)一的通信平臺為信號、綜合調(diào)度系統(tǒng)、旅客服務(wù)信息系統(tǒng)、信息化系統(tǒng)等專業(yè)提供不同層次、不同要求的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。二是服務(wù)手段多樣化：現(xiàn)代鐵路通信網(wǎng)為鐵路提供全覆蓋的有線雙路由光纖網(wǎng)絡(luò)；為旅客服務(wù)提供高質(zhì)量、人性化的全方位通信、信息服務(wù)；業(yè)務(wù)包擴話音、數(shù)據(jù)、圖像的多媒體化。三是高安全可靠性：由于鐵路專用通信是為信號、綜合調(diào)度中心、信息化等提供專業(yè)服務(wù)，已成為與鐵路行車安全密切相關(guān)的不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，其安全可靠性要求與信號系統(tǒng)同樣的等級。四是專用性：專網(wǎng)專用，專為鐵路運輸服務(wù)，同時納入鐵路通信網(wǎng)，成為其有機組成部分。鐵路通信網(wǎng)作為整個鐵路信息化體系的重要載體，它由傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和無線通信系統(tǒng)組成，是一個集成了有線和無線、窄帶和寬帶、話音和數(shù)據(jù)等各種通信技術(shù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。長途傳輸網(wǎng)的傳輸通道應(yīng)以光纖數(shù)字通信為主，綜合利用數(shù)字微波和衛(wèi)星通信等傳輸手段共同構(gòu)成。接入網(wǎng)應(yīng)采用同步數(shù)字傳輸(SDH)或基于SDH的多業(yè)務(wù)平臺(MSTP)等光纖接入技術(shù)。區(qū)間用戶可采用光纖、電纜或無線等接入方式。各通信樞紐間和鐵路區(qū)段的通道數(shù)量根據(jù)通信總業(yè)務(wù)的需要及發(fā)展確定，應(yīng)符合鐵路運輸通信網(wǎng)規(guī)劃；并滿足調(diào)度通信、電話交換網(wǎng)、區(qū)段通信、數(shù)據(jù)通信、電報、應(yīng)用通信、會議電視(電話)、移動通信、各種管理信息系統(tǒng)及新業(yè)務(wù)等對傳輸通道的要求。我國鐵路傳輸網(wǎng)分為3層：長途干線網(wǎng)、局間中繼網(wǎng)、區(qū)段接入網(wǎng)。其中接入網(wǎng)占有相當大的比重，包括有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)兩大部分。鐵路有線接入網(wǎng)的情況與電信的接入通信網(wǎng)相似，鐵道部基本建成可覆蓋全國大中城市的鐵路互聯(lián)網(wǎng)，它是由鐵路部門依托于基礎(chǔ)鐵路電信網(wǎng)。鐵路通信的無線接入部分目前僅有的是無線列調(diào)系統(tǒng)，它完成車站值班員與進入其管轄區(qū)段的列車車長以及列車司機之間的通話。鐵路接入網(wǎng)系統(tǒng)能為鐵路各專業(yè)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)和各單位信息管理系統(tǒng)提供2M、64K數(shù)據(jù)、ISDN、自動電話和音頻等主要業(yè)務(wù)。主要有四個特點：一是組網(wǎng)方式靈活，保證了鐵路現(xiàn)代通信的高可靠性要求；二是在電路和接口配置上可以根據(jù)鐵路每站業(yè)務(wù)的不同而做到按需配置，在同類業(yè)務(wù)可以在OLT處做到交叉整合向上一級傳輸，節(jié)約電路和投資；在自動電話業(yè)務(wù)中以V5接口提供高集成比用戶接入，為鐵路及鐵通在自動電話業(yè)務(wù)需求上有足夠的支持且投資較低；三是在各種低、高速數(shù)據(jù)節(jié)點、視頻業(yè)務(wù)節(jié)點和租用線等多業(yè)務(wù)節(jié)點方面鐵路光接入網(wǎng)系統(tǒng)適合現(xiàn)有我國鐵路各車站的信息管理和文化傳播。 隨著改革的進一步深入和社會信息化的進展，不僅要求鐵路通信網(wǎng)具有更強的保障鐵路安全運營的通信功能，以適應(yīng)高速列車通信的需求，而且要以鐵道部的全程全網(wǎng)的優(yōu)勢全力發(fā)展電信增值服務(wù)及經(jīng)營與中國電信業(yè)務(wù)范圍一樣的電信業(yè)務(wù)。這就要求應(yīng)用先進的移動通信技術(shù)，對鐵路通信網(wǎng)進行改造，建立新的通信系統(tǒng)。一方面，從有線接入部分來看，客運專線正在我國蓬勃發(fā)展，高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)需要數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持；較大的站間距需區(qū)間接人技術(shù)；列車運行控制系統(tǒng)的信息要通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸。通信的實時性和各種非通話信息的快速發(fā)展都要求更大的光纖容量。多波長光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面支持全光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)正在飛速發(fā)展，可以為鐵路通信網(wǎng)絡(luò)提供很好的技術(shù)參考。另一方面，從無線接人部分來看，需要做出更好更快的移動通信系統(tǒng)?？紤]到未來鐵路發(fā)展對通信的需求，認為在通信系統(tǒng)壽命期內(nèi)，運輸會出現(xiàn)明顯的增加，作為用戶聯(lián)絡(luò)手段的通信系統(tǒng)，在規(guī)劃其指標構(gòu)成時，必須計算一定的彈性需求。還要考慮通信系統(tǒng)的容量擴充性問題，選擇便于擴容的通信方式。從系統(tǒng)高可靠性的要求出發(fā)，還必須與別的系統(tǒng)(如微波／租用線路等)結(jié)合起來構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體，以此提供必要的備份。2 鐵路通信網(wǎng)概述及現(xiàn)狀把鐵路各級指揮、管理機構(gòu)和車站、車場、工區(qū)以及機車司機、車長及沿線作業(yè)人員等用戶溝通起來，根據(jù)需要相互間靈活地傳輸、交換、處理各種信息的綜合性專用通信網(wǎng)絡(luò)。 　　鐵路通信網(wǎng)一般是以電話通信網(wǎng)為主，在電話通道的基礎(chǔ)上構(gòu)成電報通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。其結(jié)構(gòu)方式一般是以星狀網(wǎng)為主并與網(wǎng)狀網(wǎng)相結(jié)合。鐵路通信網(wǎng)按運輸管理體制和通信業(yè)務(wù)要求，一般采用三級匯接或二級匯接。在一級交換中心（中國鐵路稱為局間通信樞紐）間往往以網(wǎng)狀相連，在二級交換中心及其以下以星狀聯(lián)結(jié)為主。 　　中國鐵路通信網(wǎng)采用三級樞紐匯接構(gòu)成。鐵道部所在地的通信樞紐稱為總通信樞紐(簡稱總樞紐),若干個路局組成一個區(qū)域，其匯接中心稱局間通信樞紐（簡稱局間樞紐）,總樞紐和局間樞紐屬于同一等級；鐵路局所在地的通信樞紐稱局通信樞紐（簡稱局樞紐）,鐵路分局所在地或某些特定匯接點稱分通信樞紐（簡稱分樞紐）。分樞紐以下，基干路由的終端站稱端站。總樞紐和局間樞紐的通路以網(wǎng)狀相互溝通，局間樞紐至局樞紐、分樞紐、端站的基干路由是按照鐵路局、鐵路分局管轄區(qū)域以星狀方式逐級匯接。各通信樞紐、端站相互間根據(jù)信息傳輸?shù)男枰€有一些直達路由和高效路由溝通，作為直通和優(yōu)先接通的通路。此外，尚有經(jīng)過不同路由轉(zhuǎn)接構(gòu)成的迂回通路。這些都是為了保證通信網(wǎng)接續(xù)的靈活性和可靠性。 　　中國鐵路通信網(wǎng)的全程從端站經(jīng)分樞紐、 局樞紐、局間樞紐又經(jīng)局間樞紐等各級到端站按7個音頻轉(zhuǎn)接段組成,傳輸距離按7000公里安排。長途線路與地區(qū)線路經(jīng)交換設(shè)備連接構(gòu)成兩地的用戶間（不包括終端設(shè)備）的通信,對于800赫的總衰耗，自動交換制不得超過27分貝；人工交換制不得超過30分貝。、局線網(wǎng)、本地網(wǎng)、接入網(wǎng)鐵路傳送網(wǎng)分為長途(干、局線)傳送網(wǎng)、本地傳送網(wǎng)及本地接入網(wǎng)。長途干線傳送網(wǎng)為鐵道部至各鐵路局、鐵路局之間以及鐵道部指定的重要地段的信息傳送網(wǎng)絡(luò)，組織長途干線傳送網(wǎng)的線路為一級干線，在各路局通信節(jié)點及一級干線交叉點處設(shè)置數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)，建成格狀DXC網(wǎng)。這些DXC由鐵道部網(wǎng)管中心統(tǒng)一控制，進行節(jié)點間路由調(diào)度，以保證干線的暢通。長途局線傳送網(wǎng)為連接鐵路局與本局管轄內(nèi)的分局之間的信息傳送網(wǎng)絡(luò)，組織長途局線傳送網(wǎng)的線路為二級干線，在路局及分局的通信節(jié)點及局線交叉點設(shè)置DXC，建成格狀DXC或SDH環(huán)形自愈網(wǎng)，邊遠地區(qū)可利用衛(wèi)星通信作為迂回信道。本地傳送網(wǎng)為連接分局通信節(jié)點以下各節(jié)點間的傳送網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)建立鐵路分局范圍內(nèi)的SDH自愈環(huán)網(wǎng)或相鄰分局相互保護的SDH自愈環(huán)網(wǎng)。接入網(wǎng)解決分布在鐵路局、鐵路分局、段級單位所在地和區(qū)段站及編組站等用戶集中的地點的用戶接入。接入網(wǎng)是將分布在鐵路沿線中各車站等地的用戶納入其范圍,利用本地傳輸網(wǎng)中的SDH傳輸信道，在發(fā)展用戶的地區(qū)設(shè)置帶V5接口的光纖網(wǎng)絡(luò)終端(OLT)和光纖網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，可向用戶提供多種業(yè)務(wù)。(1)鐵路通信應(yīng)滿足指揮列車運行、組織運輸生產(chǎn)及進行公務(wù)聯(lián)絡(luò)等要求，做到迅速、準確、安全、可靠。(2)鐵路長途通信網(wǎng)是傳遞長途電話、電報、數(shù)據(jù)、傳真、圖像等話音業(yè)務(wù)和非話音業(yè)務(wù)信息的專用通信網(wǎng)。(3)鐵路長途通信網(wǎng)是一個獨立和完整的專用通信網(wǎng)，具備鐵路需求的結(jié)構(gòu)與標準。(4)鐵路長途通信網(wǎng)與公用長途通信網(wǎng)相比，具備點多線長、話路分下插入頻繁、長短系統(tǒng)兼容及專用子系統(tǒng)多等突出特點。(5)為確保運輸安全、正點，鐵路長途通信網(wǎng)必須具備高可靠性。(1)鐵路長途通信網(wǎng)由局間樞紐（含總樞紐）、局樞紐、分樞紐和端站四級以及期間的通路組成。(2)設(shè)置地點1總樞紐設(shè)于鐵道部所在地，在通信網(wǎng)中與局間樞紐同為一級。、西北、西南、華東、華北、華中和華南各大區(qū)的通信樞紐，設(shè)于鐵道部所指定的地點。，設(shè)于鐵路管理局所在地或鐵道部指定的地。，設(shè)于鐵路分局所在地或通路轉(zhuǎn)接適中的匯接點。，設(shè)于分樞紐以下的長途通路與地區(qū)交換網(wǎng)接續(xù)的地點。鐵路區(qū)段通信是直接為鐵路運輸生產(chǎn)服務(wù)的。為了保證鐵路運輸生產(chǎn)的安全、準確、迅速和協(xié)調(diào)，沿線各車站、工區(qū)的工作人員需要進行各種公務(wù)通信聯(lián)系，區(qū)段通信就是為此而設(shè)置的。它是鐵路通信的一個重要組成部分。隨著鐵路技術(shù)現(xiàn)代化進程的加速，鐵路信號顯示、牽引供電遠動系統(tǒng)、車輛故障檢測系統(tǒng)等的信息傳遞，也要求納入到區(qū)段通信系統(tǒng)中，因此，鐵路區(qū)段通信系統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容更加重要、更加廣泛。鐵路區(qū)段通信系統(tǒng)主要包括調(diào)度電話、專用電話、公用電話以及區(qū)間電話和站間電話等。此外，還為鐵路調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC) 、牽引供電遠動系統(tǒng)、車輛故障檢測系統(tǒng)、自動閉塞電力遠動系統(tǒng)和低速數(shù)傳系統(tǒng)提供傳輸信道。調(diào)度電話系統(tǒng)鐵路調(diào)度電話系統(tǒng)分為列車調(diào)度電話系統(tǒng)、電力調(diào)度電話系統(tǒng)、貨運調(diào)度電話系統(tǒng)和列車無線調(diào)度電話系統(tǒng)。在區(qū)段有線通信系統(tǒng)中，包括前三個調(diào)度電話系統(tǒng)，并為列車無線調(diào)度電話系統(tǒng)提供傳輸信道。由于鐵路列車具有高速運動的特點，因而無線（移動通信）接入網(wǎng)在鐵路通信網(wǎng)中占有相當大的比重。當然，固定位置的車站（場）、單位以及各種固定設(shè)施之間的通信方式，首選方案仍是采用SDH光同步數(shù)字傳輸設(shè)備進行組建，同時應(yīng)考慮采用ATM交換以及網(wǎng)絡(luò)IP通信等先進技術(shù)來構(gòu)成通信主干網(wǎng)及光纖用戶接入網(wǎng)。比如采用“雙纖單向環(huán)”接入方式，不僅具有高速、安全、傳輸質(zhì)量高、價格合理等光纖通信特有的優(yōu)點，而且還具有路由迂回、設(shè)備備用等特點，從而具備自愈合功能，并使系統(tǒng)的可靠性大大提高。另外，采用遠端用戶單元（RSU）和數(shù)字環(huán)路載波（DLC）設(shè)備，組網(wǎng)更靈活、方便。組網(wǎng)的過程中要把投資與效益綜合統(tǒng)籌來考慮，使系統(tǒng)不僅滿足現(xiàn)在乃至幾年內(nèi)鐵路通信的需求，而且還能夠為出行的旅客及地面用戶提供先進的電信業(yè)務(wù)，并且還需具備便于擴大容量的功能。按照通信網(wǎng)被分為主干網(wǎng)，局域網(wǎng)和接入網(wǎng)等三部分的構(gòu)思來看，鐵路通信網(wǎng)也可以通過上述劃分方法進行。就鐵路的通信網(wǎng)來看，接入網(wǎng)占有相當大的比重，包括有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)兩大部分。鐵路有線接入網(wǎng)的情況與電信的接入通信網(wǎng)相似，鐵道部將在未來的數(shù)年內(nèi)建成可覆蓋全國大中城市的鐵路互聯(lián)網(wǎng)，它是由鐵路部門依托于基礎(chǔ)鐵路電信網(wǎng)，組織建設(shè)的可以支持眾多信息服務(wù)的、具有多媒體通信能力的全國范圍的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。鐵路通信網(wǎng)是為旅客和鐵路公務(wù)、應(yīng)急搶險、行車維修等人員提供及時可靠的通信，以提高服務(wù)等級和運輸效率。保證列車的安全，達到高效運營而建立的，它是一種集列車公務(wù)通信和區(qū)間移動作業(yè)通信為一體的列車移動通信系統(tǒng)。但是鐵路結(jié)構(gòu)自身的特點，決定了該系統(tǒng)與公用移動通信網(wǎng)和區(qū)域性的專業(yè)移動通信網(wǎng)的差別，它是一種屬于線面結(jié)合、以線為主的鏈狀網(wǎng)。鐵路通信的無線接入部分目前僅有的是400MHz的無線列調(diào)系統(tǒng)，它完成車站值班員與進入其管轄區(qū)段的列車車長以及列車司機之間的通話聯(lián)系。當列車即將進站或即將出站時，這些通話才進行，否則如果沒有特殊的情況，在列車運行于區(qū)間時，通話一般不進行，這是從節(jié)約頻率資源，減少同頻干擾的角度出發(fā)的。但是，隨著鐵路現(xiàn)代化改造進程的迅速推進，從前單一的無線列調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)遠遠不能滿足鐵路無線通信的需要，這樣就迫切需要建設(shè)一套適合于鐵路現(xiàn)代化運營指揮需要的先進的無線通信系統(tǒng)。這一系統(tǒng)應(yīng)該采用小區(qū)制，并完成大三角功能。也就是說，系統(tǒng)必須可以實現(xiàn)調(diào)度中心與車站值班員之間、車站值班員與列車司機之間、列車司機與調(diào)度中心之間的通話功能，必須可以實現(xiàn)線路管理區(qū)間的公務(wù)移動通信功能，同時還必須能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度中心與列車司機室之間實時的雙向數(shù)據(jù)通信功能?；谶@一想法，構(gòu)成鐵路無線通信接入網(wǎng)的方式可以采用現(xiàn)有的無線通信方式的集群通信、GSM（全球移動通信系統(tǒng)）移動通信、CDMA移動通信。 集群移動通信系統(tǒng)是把若干各自獨立的單獨頻率的單工工作系統(tǒng)集合到一個基臺工作。它是一種功能強大的專用移動通信系統(tǒng)，是通信與微處理機技術(shù)、程控交換技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它集交換、控制、通信于一體，通過無線撥號的方式把一組信道自動最優(yōu)地動態(tài)分配給系統(tǒng)內(nèi)部用戶，最大限度地利用系統(tǒng)資源和頻率資源，降低系統(tǒng)內(nèi)呼損，提高服務(wù)質(zhì)量。由于它具有群呼、組呼、強插、強拆等功能，特別適合于調(diào)度指揮以及應(yīng)急、搶險等場合，并較好地解決了通信頻率合理分配的問題。但是這一系統(tǒng)還具有一定的缺點，主要包括采用動態(tài)的頻率分配，沒有考慮與周圍公用網(wǎng)的有效融合問題，沒有先進的路由合理選擇功能，并且在建立通路和自動過網(wǎng)時存在信息丟失現(xiàn)象，保密性不強，容易受干擾等，這些缺點對于話音通信的影響不大，但是會對列車與調(diào)度指揮中心之間的實時雙向數(shù)據(jù)通信造成較大的誤碼，因而對于要求較高數(shù)據(jù)通信誤碼率的場合并不適合。例如剛建成的秦皇島至沈陽的高鐵客運專線就是采用的移動通信系統(tǒng)包括400MHz的無線列調(diào)系統(tǒng)和800MHz的集群移動通信系統(tǒng)，考慮到集群移動通信系統(tǒng)在越區(qū)切換過程中會存在信息的流失，因此將數(shù)據(jù)通信部分交由無線列調(diào)系統(tǒng)來完成，集群移動通信系統(tǒng)僅進行區(qū)間通信（如大三角功能的話音通信，公務(wù)通信以及應(yīng)急搶險通信等），并留有調(diào)度電話進入的余地和接入公用通信網(wǎng)的功能。 3 接入網(wǎng)技術(shù)簡介所謂接入網(wǎng)是指骨干網(wǎng)絡(luò)到用戶終端之間的所有設(shè)備。其長度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱為最后一公里。由于骨干網(wǎng)一般采用光纖結(jié)構(gòu)，傳輸速度快，因此，接入網(wǎng)便成為了整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的瓶頸。接入網(wǎng)的接入方式包括銅線（普通電話線）接入、光纖接入、光纖同軸電纜（有線電視電纜）混合接入、無線接入和以太網(wǎng)接入等幾種方式。　 根據(jù)國際電聯(lián)關(guān)于接入網(wǎng)框架建議（），接入網(wǎng)是有業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）和相關(guān)用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）組成的，為傳送電信業(yè)務(wù)提供所需承載能力的系統(tǒng)，經(jīng)Q接口進行配置和管理。因此，接入網(wǎng)可由三個接口界定，即網(wǎng)絡(luò)側(cè)經(jīng)由SNI與業(yè)務(wù)節(jié)點相連，用戶側(cè)由UNI與用戶相連，管理方面則經(jīng)Q接口與電信