西安至商州铁路通信传输系统组网设计.docx
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西安至商州铁路通信传输系统组网设计
西安至商州铁路通信传输系统组网设计（光缆部分）
西安至商州铁路通信传输系统组网设计（光缆部分）
摘 要：
本设计为西安至商州段铁路通信组网设计,根据铁路对通信的需求，研究了光传输系统、铁路专用通信、铁路通信网的结构组成，结合任务书的要求，给出了西安至商州铁路通信系统的容量、通信线路、网络结构及保护方式等工程建设方案，并介绍了SDH设备在西安至商州铁路网中各站点的具体配置，光中继距离计算。
根据铁路通信网的组成原则，本设计利用四芯光纤构成西安至南京方向SDH2.5G（1+1）干线网；利用两芯光纤构成西安、新丰镇、蔡家河、商州站的SDH622M本地传送网；底层利用两芯光纤构成OLT和多个级联的ONU区段通信接入网。
各网络层之间考虑了保护措施。
本组网设计层次分明，安全可靠。
关键词：
SDH;铁路;通信网;组网
目 录
1 绪论...1
2 铁路通信网概述...3
2.1 铁路通信网的主要内容...3
2.2 铁路长途通信系统介绍...3
2.3 铁路专用通信系统介绍...4
2.4 铁路长途通信传输系统组网方式...6
2.5 铁路专用通信接入网组网方式...8
3 西安至商州铁路通信网设计方案...12
3.1 西安至商州铁路通信网设计依据...12
3.2 通信组网设计...14
4 光传输设备选型和配置...26
4.1 干线网设备配置方案...26
4.2 本地传送网设备配置方案...28
4.3 本地接入网设备配置方案...30
5 光通信线路设计...35
5.1 光缆类型的选定...35
5.2 光纤类型的选定...37
5.3 中继距离的计算...38
结 论...41
致 谢...42
参考文献...43
附录：
...44
1 绪论
铁路是国家经济的大动脉，铁路运输是关系着国家经济发展的重要因素，铁路通信网历来有铁路运输的耳目之称。
通信技术在今天已向着数字化、宽带化、智能化、高速化及个人化的方向发展。
未来的通信要彻底克服时间与空间的限制，能够使用户在任何时间、任何地点与任何人进行包括语音、数据和视频等信息的交流。
铁路通信网应满足铁路通信的需要，提供包括话音、数据、图像等各种信息的通信业务。
铁路通信的发展方向应为数字化、宽带化、智能化、综合化。
现代铁路通信系统主要体现了如下特点：
服务对象多元化：
铁路通信网将体现通信信号一体化，作为统一的通信平台为信号、综合调度系统、旅客服务信息系统、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。
服务手段多样化：
现代铁路通信网为铁路提供全覆盖的有线双路由光纤网络；为旅客服务提供高质量、人性化的全方位通信、信息服务；业务包扩话音、数据、图像的多媒体化。
高安全可靠性：
由于铁路专用通信是为信号、综合调度中心、信息化等提供专业服务，已成为与铁路行车安全密切相关的不可或缺的基础设施，其安全可靠性要求与信号系统同样的等级。
专用性：
专网专用，专为铁路运输服务，同时纳入铁路通信网，成为其有机组成部分。
铁路通信网作为整个铁路信息化体系的重要载体，它由传输网、接入网、数据通信网和无线通信系统组成，是一个集成了有线和无线、窄带和宽带、话音和数据等各种通信技术的复杂网络。
西安至商州铁路位于西安至南京铁路线上，其通信传输系统由三层网构成，最上层为干线长途传输网（STM-16），主要提供西安方向至南京方向的长途通信传输通道；第二层为本地中继网及部分区段遥控回路传输网（STM-4），主要提供西安至商州方向的传输道路；底层为区段及地区传输网（STM-1），承担铁路本地网的传输业务。
前2层可归结到铁路核心网中，接入网需解决的是第3层的业务，即采用用户接入网系统，构成铁路的区段通信及地区通信系统。
长途传输网的传输通道应以光纤数字通信为主，综合利用数字微波和卫星通信等传输手段共同构成。
接入网应采用同步数字传输（SDH）或基于SDH的多业务平台（MSTP）等光纤接入技术。
区间用户可采用光纤、电缆或无线等接入方式。
各通信枢纽间和铁路区段的通道数量根据通信总业务的需要及发展确定，应符合铁路运输通信网规划；并满足调度通信、电话交换网、区段通信、数据通信、电报、应急通信、会议电视（电话）、移动通信、各种管理信息系统及新业务等对传输通道的要求。
2 铁路通信网概述
2.1 铁路通信网的主要内容
2.1.1 铁路干、局线网内容
铁路传送网分为长途（干、局线）传送网、本地传送网及本地接入网。
长途干线传送网为铁道部至各铁路局、铁路局之间以及铁道部指定的重要地段的信息传送网络，组织长途干线传送网的线路为一级干线，在各路局通信节点及一级干线交叉点处设置数字交叉连接设备（DXC），建成格状DXC网。
这些DXC由铁道部网管中心统一控制，进行节点间路由调度，以保证干线的畅通。
长途局线传送网为连接铁路局与本局管辖内的分局之间的信息传送网络，组织长途局线传送网的线路为二级干线，在路局及分局的通信节点及局线交叉点设置DXC，建成格状DXC或SDH环形自愈网，边远地区可利用卫星通信作为迂回信道。
2.1.2 铁路本地网、接入网内容
本地传送网为连接分局通信节点以下各节点间的传送网络，应建立铁路分局范围内的SDH自愈环网或相邻分局相互保护的SDH自愈环网。
接入网解决分布在铁路局、铁路分局、段级单位所在地和区段站及编组站等用户集中的地点的用户接入。
接入网是将分布在铁路沿线中各车站等地的用户纳入其范围,利用本地传输网中的SDH传输信道，在发展用户的地区设置带V5接口的光纤网络终端（OLT）和光纤网络单元（ONU），可向用户提供多种业务。
2.2 铁路长途通信系统介绍
2.2.1 铁路通信及长途通信网
（1）铁路通信应满足指挥列车运行、组织运输生产及进行公务联络等要求，做到迅速、准确、安全、可靠[3]。
（2）铁路长途通信网是传递长途电话、电报、数据、传真、图像等话音业务和非话音业务信息的专用通信网[3]。
2.2.2 铁路长途通信网的特点
（1）铁路长途通信网是一个独立和完整的专用通信网，具备铁路需求的结构与标准[3]。
（2）铁路长途通信网与公用长途通信网相比，具备点多线长、话路分下插入频繁、长短系统兼容及专用子系统多等突出特点[3]。
（3）为确保运输安全、正点，铁路长途通信网必须具备高可靠性[3]。
2.2.3 长途通信网的分级及设置地点
（1）铁路长途通信网由局间枢纽（含总枢纽）、局枢纽、分枢纽和端站四级以及期间的通路组成[3]。
（2）设置地点
①总枢纽设于铁道部所在地，在通信网中与局间枢纽同为一级[3]。
②局间枢纽是长途通信网中东北、西北、西南、华东、华北、华中和华南各大区的通信枢纽，设于铁道部所指定的地点[3]。
③局枢纽是铁路管理局的通信枢纽，设于铁路管理局所在地或铁道部指定的地点[3]。
④分枢纽是铁路分局的通信枢纽，设于铁路分局所在地或通路转接适中的汇接点[3]。
⑤端站是铁路长途通信网的末端，设于分枢纽以下的长途通路与地区交换网接续的地点[3]。
2.2.4 干、局线通信网的划分原则
（1）干线长途通信网包括：
①局间枢纽（含总枢纽）相互间；
②总枢纽至各局枢纽间；
③局间枢纽至本区各局枢纽间；
④相邻局枢纽间以及业务通话较多的不相邻局枢纽间。
（2）局线长途通信网包括：
①局枢纽至本局各分枢纽间；
②分枢纽至本分局各端站间；
③局枢纽至所辖主要大站间；
④相邻分枢纽间和相邻端站间。
为了保证通信网的可靠性，枢纽间通信应尽量采用两个或两个以上的路由构成，避免或减少孤立点。
在困难区段，可考虑采用微波中继或卫星通道作为第二路由[3]。
2.3 铁路专用通信系统介绍
铁路区段通信是直接为铁路运输生产服务的。
为了保证铁路运输生产的安全、准确、迅速和协调，沿线各车站、工区的工作人员需要进行各种公务通信联系，区段通信就是为此而设置的。
它是铁路通信的一个重要组成部分。
随着铁路技术现代化进程的加速，铁路信号显示、牵引供电远动系统、车辆故障检测系统等的信息传递，也要求纳入到区段通信系统中，因此，铁路区段通信系统的服务内容更加重要、更加广泛。
铁路区段通信系统主要包括调度电话、专用电话、公用电话以及区间电话和站间电话等。
此外，还为铁路调度集中系统（CTC）、牵引供电远动系统、车辆故障检测系统、自动闭塞电力远动系统和低速数传系统提供传输信道。
2.3.1 调度电话系统
铁路调度电话系统分为列车调度电话系统、电力调度电话系统、货运调度电话系统和列车无线调度电话系统。
在区段有线通信系统中，包括前三个调度电话系统，并为列车无线调度电话系统提供传输信道[3]。
（1）列车调度电话系统
列车调度电话供列车调度员与其管辖区段内所有的分机进行有关列车运行通话之用。
在列车调度电话回线上，只允许接入与列车运行直接有关的车站（场）值班员、车站调度员、机务段（或折返段）值班员，以及列车段（或车务段）值班员、机车调度员及电力牵引变电所值班员处。
列车调度电话必须满足的基本条件是：
容易和迅速地呼叫任何一个车站（单呼）、一批车站（组呼）或同时呼叫该调度区段内的全部车站（全呼），并与他们互相通话；任何车站也可以对列车调度员呼叫并进行通话。
（2）电力调度电话系统
电力调度电话供铁路电气化区段管理接触网供电之用。
与供电直接联系和组织列车运行的。
如牵引变电所值班员、开闭所、接触网工区、分区亭、AT所、电力机车段及折返段的值班员、供电段调度员、无接触网工区的中间站的车站值班员室。
（3）货运调度电话系统
货运调度电话供调度货运车辆用。
货运调度电话应与中间站货运员及区段站、编组站、货运站的货运调度员室连接。
2.3.2 专用电话系统
铁路专用电话系统目前包括:
电务专用电话系统、工务专用电话系统、车务专用电话系统、水电专用电话系统、电力专用电话系统、站间行车电话系统、道口电话和桥隧守护电话等系统[3]。
（1）电务专用电话系统
电务专用电话供电务段技术人员调度指挥工作用,以保证在车站和区间内的信号设备和通信设备可靠的工作。
电务专用电话分机一般安装在通信工区、信号工区、电缆工区和领工区，当总机设在通信站时，在电务段调度室亦应设置专用电话分机。
（2）工务专用电话系统
工务电话供工务段技术人员调度管理工作、维护线路设备和建筑物之用。
养路电话一般设置在养路工区、路基工区、桥隧工区和领工区。
根据需要，在桥梁和隧道的巡守工值班室、特殊看守的地点也可设置。
当总机不在电务段调度室时，调度室亦应设置专用电话分机。
（3）车务专用电话
车务专用电话供本务段技术人员进行调度管理之用。
车务电话一般设置在中间站的车站值班员室，中间站其它必要的地点和本务段调度室。
（4）水电专用电话
水电专用电话供水电段技术人员进行生产调度管理之用。
水电电话一般设置在水电段变电所值班员室、电力工区及领工区、自动闭塞电力工区及领工区、给水所及领工区及水电段值班室。
（5）电力专用电话系统
电力专用电话系统供交流电气化铁路区段的牵引供电段的技术人员进行生产管理之用。
电力专用电话设在沿线的接触网工区、牵引变电所、分区亭、AT所及领工区。
（6）站间行车电话系统
站间行车电话又称闭塞电话，是供相邻的车站值班员联系办理行车业务的专用电话。
在自动和半自动闭塞区段，一般接入车站电话集中机。
站间行车电话设备大部分采用磁石电话机。
站间行车电话回线上不允许连接其他设备和电话，以保证迅速、准确地联系和行车安全。
（7）道口电话系统
有人看守的区间道口和站内道口应设道口电话系统，可接入车站值班员室的电话集中机内。
道口电话设备可采用共电式或磁石式。
（8）桥隧守护电话系统
根据《铁路通信设计规范》的规定,铁路桥隧、隧道无井由部队守护时，应装设守护电话。
直接指挥桥梁、隧道守护部队的连、营部亦应装设守护电话。
2.3.3 区间电话
在长途电缆或长缆区段,应设置区间电话。
区间电话能构成与车站值班员的联系，并能接通该段区段内的列车调度、电力调度、工务、电务、水电、电力和车务电话回线,并应能通过有关回线接通长途台。
2.3.4 其它区段通信业务
铁路区段通信系统，除了包括上述的调度电话系统和专用电话系统外，还应给其它为铁路运输服务的信息提供通道，如铁路调度集中系统的信号、牵引供电远动系统和自动闭塞电力远动系统的控制信号、车辆故障检测系统的信息、列车电报信号等，均可使用铁路区段通信系统的信道。
2.3.5 中间站自动电话系统
在铁路沿线各中间站为各种用户设置自动电话，将其纳入临近大站的数字程控交换机中,以实现各中间站的非公务通话。
2.4 铁路长途通信传输系统组网方式
铁路长途通信传输系统组网应遵循以下原则[3]：
（1）铁路长途通信网由网形和星形相结合的复合型网络结构。
（2）局间枢纽（含总枢纽）相互间按网形构成，以减少各大区之间通信时的转接次数，提高通话质量，同时便于通路转接和迂回、增强抗御自然灾害与减少故障的能力。
（3）总枢纽除与其他局间枢纽均设直达通路构成星形，以提高总枢纽在长途通信网中的灵活性。
（4）居间枢纽对本区各局枢纽间、局枢纽对本局各分枢纽间、分枢纽对本分局各端站间，原则上按星形构成。
（5）下述情况应设直达通路
①相邻局枢纽间以及业务通话较多的不相邻局枢纽；
②局枢纽至所辖主要大站间；
③相邻分枢纽间和相邻端站间。
铁路长途通信传输系统在组网设计中应根据SDH网的基本拓扑结构特点,合理地选择,做出符合要求的通信传输网络。
SDH网的基本拓扑结构有以下5种类型，即线形、星形、树形、环形、格形，如图2-1所示。
图2-1SDH基本网络拓扑图
（1）链形网
此种网络拓扑是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放。
这种拓扑的特点是简单经济，主要用于专网（如铁路网）中。
（2）星形网
此种网络拓扑是将网中一网元做为特殊节点与其他各网元节点相连，其他各网元节点互不相连，网元节点的业务都要经过这个特殊节点转接。
这种网络拓扑的特点是可通过特殊节点来统一管理其它网络节点，利于分配带宽，节约成本，但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。
特殊节点的作用类似交换网的汇接局，此种拓扑多用于本地网（接入网和用户网）。
（3）树形网
此种网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合，也存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈。
（4）环形网
环形拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。
这是当前使用最多的网络拓扑形式，主要是因为它具有很强的生存性，即自愈功能较强。
环形网常用于本地网（接入网和用户网）、局间中继网。
（5）网孔形网
将所有网元节点两两相连，就形成了网孔形网络拓扑。
这种网络拓扑为两网元节点间提供多个传输路由，使网络的可靠更强，不存在瓶颈问题和失效问题。
但是由于系统的冗余度高，必会使系统有效性降低，成本高且结构复杂。
网孔形网主要用于长途网中，以提供网络的高可靠性。
当前用得最多的网络拓扑是链形和环形，通过它们的灵活组合，可构成更加复杂的网络。
设计中不同层面的网络拓扑结构应统筹考虑，注重远近结合，选择适合目标网络要求、有利于远期发展的网络结构。
根据具体情况，可采用多种类型相结合的复合网结构。
2.5 铁路专用通信接入网组网方式
铁路专用通信网接入网有链型网、环型网、T型网、星型网、综合网5种方式[15]。
2.5.1 链型网
链型网也称为线型网。
其传输线路采用2芯光纤，线路设备采用HO方式，每个有业务需求的点（一般为中间站）都设ONU并接ADM方式配置。
OLT设在集中提供业务源的地方，一般TM方式配置。
由于以总线方式构成的网络可靠性较差，因此在干局线传输网中需提供保护通道，使接入网在一些适当地点（一般为通信站或规模较大的中间站）与干局线传输网沟通，形成通道保护，组网结构如图2-2所示。
链型网的应用范围较广，可以用在新建铁路的通信网中，也可用在具有光传输系统的现在铁路通信网改造中。
该网型干局线传输网与区段通信网间的业务互通能力强，业务分配灵活，不足之处是接入网本身的独立性较差，其保护通道要由核心网提供。
图2-2链型结构
2.5.2 环型网
环型网传输线路采用2芯光纤，线路设备采用（1+0）保护方式，OLT、ONU的设置地点和应用方式与链形网相同，其网络形式是将OLT所有的ONU“首尾”相连，构成一个具有自愈能力的保护环，其网络结构如图2-3所示。
这种网络结构主要用于一些铁路支线专用线或铁路大地区等。
由于在一些铁路支线和专用线上，一般不设干局线通信。
采用这种组网方式，既可以保证网络的可靠性，又可节省建设干局线传输系统的投资。
其最大的特点是具有自愈环保护功能。
如果在干线铁路中应用，可在干局线传输网中为其提供保护通道。
这种网型可靠性比较高，缺点是需要4根传输光纤，光纤利用率不如链形网结构。
图2-3环形结构
2.5.3 T型网
T型网的基本结构是在链型网中间某一ONU处引出一个分支结构，该分支结构也按链型网结构组网，这种由干线链型网和分支链型网共同构成的网络形式称为T型网。
其传输线路干线和分支线均采用2芯光纤，线路设备采用（1+0）保护方式，其结构如图2-4所示。
这种结构适合于铁路干线与支线（或专用线）统一构网的情况，网络中的干线部分用于铁路干线。
T型网利用干局线通道进行通道保护，以提高网络的可靠性。
分支部分用于铁路支线（或专用线），以提供与干线一样的通信业务，进而实现统一管理，提高效益。
T型网的可靠性相对较差，尤其是分支部分。
其优点是可将铁路干线上的支线及专用通信业务，采用同一网管，实现业务共享。
图2-4 T形结构
2.5.4 星型网
星型网的基本结构如图2-5所示。
网络中的光网络单元（ONU）分散分布，均与光纤线路终端（OLT）以2芯光纤（HO）或4芯光纤（H1）的方式相连接。
网络运用方式与前几种网络相似，OLT集中提供用户所需的各种通信业务，通过ONU将这些业务分发至用户。
这种网络的一个明显特点是，各个支路间故障的相关性很小，即1个ONU与OLT之间出现通信故障时，基本不影响其它ONU与OLT以及相互间的通信。
如果OLT与ONU间均接通道（1+1）方式设置，整个网络的可靠性比较高，但网络成本也较高。
这种网络的组网灵活性较差，OLT的业务负载繁重，一旦OLT出现传输故障，全网络就会瘫痪，所以一般只用在地区及站场通信，不在铁路区段通信中应用。
其优点是适用于处于网络边缘地带的接入网环境，能够有效地实现窄带业务向宽带业务的平滑过渡，这对于支持未来灵活多变的多媒体通信很有价值。
图2-5星形结构
2.5.5 综合网
综合网是既有铁路通信网的改造、新建铁路与既有铁路相结合统一组建的通信网，以及位于路网纵横交错的长大干线铁路通信网的建设中，其接入网往往需要采用几种网络结构相结合的方式，形成一个综合型的接入网络，故称为综合网。
采用这种组网方式，以便更合理、更有效地满足铁路运输需要。
综合网具有网络结构比较复杂、可靠性高等特点。
3 西安至商州铁路通信网设计方案
3.1 西安至商州铁路通信网设计依据
本课题为西安至商州铁路长途通信传输系统组网设计（光缆部分），采用SDH传输技术。
根据设计任务书给定的设计范围、行政区划分及对传输系统的要求进行组网设计。
3.1.1 设计范围：
本段工程的设计范围为西安至商州铁路，全长153.1公里。
中间分布有新丰镇、零口等12个中间站，各站间距离如表3-1所示。
表3-1站间距离表
站名
西安-新丰镇
新丰镇-零口
零口-良山
良山-渭南南
渭南南-花园
花园-桥南镇
桥南镇-涧峪
涧峪-蔡家河
蔡家河-灞源
灞源-砚川
砚川-两岔河
两岔河-商北
商北-商州
站间距离
8.2
8.1
8.1
10.2
9.3
10.5
8.9
10.9
23.5
24.8
11
10.8
8.8
西安至商州段的铁路地理位置见图3-1。
图3-1西安至商州段铁路地形图
3.1.2 行政区划分:
（1）新丰镇（含）至商南（含）段由郑州铁路局西安铁路分局管辖，在商州设车务段，管理本线良山（含）至商南（含）各车站；零口车站由新丰镇车站管辖。
（2）调度区划：
新丰镇（含）至商南（含）由西安铁路分局调度所统一指挥，其中：
新丰镇（含）至零口（含）归西安铁路分局调度所既有东二台；零口（不含）至商州（不含）归行调一台；商州（含）至商南（含）归行调二台。
货调纳入西安分局调度所既有的西安地区台。
（3）工务行政区划分：
西安工务段管辖新丰镇--渭南南（含）；商州工务段管辖渭南南（不含）--商南（含），西安、商州公务段属西安分局管辖。
（4）西安至商州电务系统由西安电务段管辖。
（5）西安至商州水电系统由西安水电段管辖，供电系统由西安供电段管辖。
3.1.3 传输系统要求：
（1）分别利用两芯光纤（采用1550nm波长）开设干线与局线通信系统;两系统的ADM、TM设备用STM-1电口互相连接，构成系统环路保护。
（2）利用两芯光纤（1310nm波长）开设接入网系统，西安、商州、设OLT，其余各站分别设ONU。
接入网与本地网的ADM以2Mbps连路部分相互连接，构成系统环路保护。
3.1.4 各站间通道数量如下：
西安至南京方向：
350×2MB
西安至商州：
80×2MB
西安至新丰镇：
20×2MB
西安、商州、新丰镇设程控交换机。
零口、良山、渭南南、花园、桥南镇、涧峪、蔡家河站的自动电话纳入新丰镇交换机；灞源、砚川、两岔河、商北站的自动电话纳入商州交换机，各战自动电话数量按10部考虑。
3.1.5 干、局线电报和电话会议
根据规范要求设置会议电话及电报，在西安分局会议机械室新设会议电话总机，西安分局电报所设普报设备终端。
在商州通信站设普报终端、在商州车务段、商州工务段设会议电话分机。
3.1.6 专用通信
（1）调度电话：
列调、货调、电调（牵引供电调度）、供电调度（电力贯通线调度）采用数字式共线调度综合通信系统，数字调度通信系统具备环路保护功能，车站运转室另配应急专用自动电话一台作为列调电话的备用手段。
（2）车务、工务、电务、水电（给水用）、供电（电力用）专用电话纳入数字式共线调度综合通信系统。
（3）根据行车业务需求，接入网系统中考虑提供红外线轴温测试通道、电力远动通道到、DMIS通道、公安通信通道、微机检测通道、电源监控通道、货运管理信息及机务管理信息通道等。
（4）接入网系统在每个中间站根据业务需求提供音频、数据、自动电话的接口。
3.1.7 设计规程
TB-10006-2005铁路运输通信设计规范
TB-10006-2009铁路通信传输及接入网工程设计规范
YD-T5095-2005SDH长途光缆传输系统工程设计规范
YD-T5024－2005SDH本地网光缆传输工程设计规范
3.2 通信组网设计
西安至商州段铁路属于一级干线铁路，由于业务繁忙，宜将干、局线长途传送网、本地接入网分别设置光传输系统。
网络结构以链形为主要传递信息方式，各层传输系统传输设备可考虑用STM-1电口互相连接，构成系统环路保护。
3.2.1 长途通信组网方案
（1）干、局
升级会员 