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2有线传输技术——OTN技术
2.1采用有线传输——OTN技术的必要性
铁路通信网作为铁路运行的技术支撑,需要对铁路的运营状况,实时数据进行传送,目前我国铁路通信网主要依靠无线传输技术和有线传输技术来完成数据的传送。然而,无线传输技术由于受到平台限制,具有一定的弊端,不能很好地完成传输任务。此外,传统的铁路通信网也存在很多问题。例如,在铁路部门采购通信网络设备时,是通过招投标但是形式进行的。在这一过程中容易出现通信设备不配套的问题。各厂商的产品都有自己的一套网管系统,而这些网管系统在开发之前没有定义统一的信息交换和信息管理协议与格式,而是采用各自的管理协议、互不兼容。这就导致了信息不能共享局面的出现,每个网络系统只能对本网络系统的资源进行传输,极大地影响了铁路通信的效率;另一方面,传统的铁路通信网无法实现跨系统的调度,当然也就不能保证信息传输业务的完成。而有线传输技术能够恰到好处的完成这一任务。通过有线传输技术能够时时监测与管理铁路运营所反馈回来的信息,促进了铁路网络系统的优化。以上这些原因都是采用有线传输——ONT技术的必要性。
2.2ONT技术的概念及发展
ONT技术是一种结合了数字传送和模拟传送技术的新概念,它最大的优势就是能够提供巨大的传送容量,并且给予一定级别的保护,能够传送宽带大颗粒业务。正因为其具有如此大的优势,在现代通信领域才会被广泛应用。除此之外,ONT还在SDH的基础上加以继承,其内容包括了光层与电层。客户通过使用OTN技术能够提高信息的传输效率,同时一开OTN技术的监测,为跨运营商传输提供了合适的管理手段。OTN技术虽说是一项较为先进的有线传输技术,但是其发展的历史却并不短暂。早在上个世纪九十年代,国际电信联盟就提出了OTN这一概念,当时这一概念的提出在业界引起来巨大的反响。在随后几年的发展中OTN技术可以看作是传送网络向全光网演化过程中的一个过渡应用。随着人们对通信技术要求越来越高,OTN技术也在不断发展之中。更多的电信产品制造商开始亲赖于OTN技术,这也使得这一技术在本世纪初得到了长足的发展。同时,系统制造商们也推出具有更多OTN功能的产品来支持下一代传送网络的构建。
2.3ONT技术下的铁路通信网组成部分
OTN技术下的铁路通信网主要由传输子系统,通信子系统,闭路电视监视子系统,数字专用电话调度子系统,广播子系统和程控电话子系统组成。其中传输子系统主要是起到为其他系统提供信息传输通道的作用。而通信子系统则为车站、列车、维修以及安保等部门提供通信联系,以完成整个铁路运行。闭路电视监视子系统主要是为列车调度员,司机,站台人员提供图像信息的,以便于铁路工作人员处置突发状况。数字专用电话子系统则是为了列车的正常运行调度而设立的,主要分为数字调度主系统、分系统、前台及分机组成。广播子系统则是为了实现列车广播,以及车站广播的目的。以上这些子系统共同构成了OTN技术下的铁路通信网,实现了铁路通信跨时代的转变。
2无线PBX和Wi-Fi实现方式
2.1无线PBX实现方式无线PBX设备包含主机和手机,每个主机可带1-90部手机。无线PBX设备采用跳频(FHSS)技术,每秒在100个频道内采用伪随机方式跳变100次。另外,系统采用码分多址的寻址方式,每个手机和主机都会被赋予1个单独的编码,编码容量可达6万多个,具有很高的安全性和保密性。PBX跳频实现原理如图2所示。整个无线PBX系统覆盖范围广,空旷地带可达1km以上。手机可设置群组,手机间可以脱离主机通话,并具有单呼、组呼和群呼等现场无线调度功能,通过与应急中心的通信主设备连接,还可以由应急指挥台发起从中心到现场的二级调度通信和电话会议,非常适合在应急通信中使用。参考实验室近年来对应急通信接入设备测试的结果,无线PBX技术实现方式具有以下优势:非视距通信范围可达1km以上;使用900MHz频率,具备一定的绕射能力;全双工双向通话、半双工多路呼叫;群组呼叫功能;手机具备一定的防尘、防雨能力。虽然无线PBX技术在使用中有诸多优势,但也有先天不足:频段非自由频段,使用需到国家无线电管理委员会备案;主机和手机因购买渠道特殊,成本比较高。
2.2Wi-Fi实现方式采用无线局域网络接入的Wi-Fi手机通过直接接入与增加中继相结合也能满足铁路应急现场的无线话音通信要求。Wi-Fi手机即无线方式的VoIP电话,只要通过现场或中心提供的注册服务器设备与AP(接入点)相连,Wi-Fi手机就可以通过AP注册到服务器,实现手机之间以及手机与固定电话的通话功能。铁路应急通信系统中话音通信的Wi-Fi实现方式,如图3所示。Wi-Fi全称为WirelessFidelity,即802.11b空中接口协议。Wi-Fi使用的2.4GHz频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的免费频段,用户可以在Wi-Fi覆盖区域内随时随地接听拨打电话。而且其他基于WLAN的宽带数据应用,也能与Wi-Fi方式同时使用。其最大优点就是传输速度较高,最高可达11Mbps,且有效距离也接近使用要求,室外开阔地带可以达到300m以上,虽然不能达到铁道行业标准规定的500m距离,但在适当位置增加AP设备进行中继,同样能实现良好的语音通话。与无线PBX技术一样,利用Wi-Fi实现方式来实现铁路应急现场的话音通信同样既有优势也有不足。其优势在于使用频率属于自由频段,AP模块可以兼容话音、数据通信,且Wi-Fi手机属于通用产品,成本较低。但相较无线PBX技术在应用场景上也有明显劣势。首先,AP与Wi-Fi手机的功率比较低,一般不超过400mW,覆盖距离不足,若要达到500m距离,需要增加中继装置,使现场实现复杂度增加;其次,其使用的2.4GHz频段的波长较短,约为12.5cm,绕射能力较差,在隧道、山区和站场等多障碍物的复杂环境中,其通话质量难以保证。
传统车载通信设备主要是无线列调机车电台,设备组成简单,承载业务单一,机车交路一般在本铁路局管内进行运用,为了动态掌握机车电台运用信息,维护单位使用“机车电台运用揭示牌”进行运用管理,基本能够满足运用管理要求。
随着铁路无线技术发展,GSM-R、CIR、客列尾、货列尾、列车接近预警、列车防护报警等新技术、新设备、新业务的大量应用,车载通信设备的装备数量快速增长。以南昌铁路局为例,全局1274台机车、58列动车组和323台自轮运转设备均加装了CIR设备,投入使用的CIR设备近2000台。CIR设备结构复杂,承载业务多,是当前铁路最主要的车载通信设备,其关键组成部件达10余种,有主控单元、G网语音和数据单元、450MHz列调单元、防护报警单元(LBJ)、操作显示终端(MMI)、存储记录单元、合路器和多频段天线等。目前车载通信设备运维管理中存在的主要问题:①传统车载通信设备动态运用揭示牌更新不及时,数据不准确,与实际运用存在较大偏差;②设备或板件故障修复后,难以换回至原车使用,定机、定台(板件)实现困难;③设备软硬件版本靠人工台账记录,管理手段落后;④机车、动车组频繁调整配属,车载通信设备随车调整配属,车载通信设备的技术履历管理困难;⑤现场无线检测作业与无线检修作业之间检修信息未能实现共享,信息交互困难,同时对车载无线设备的故障或状态跟踪困难;⑥设备到期按整机报废处理,管理粗放,部分未到使用寿命的板件也一并报废,整机和关键部件的使用寿命不能按实际寿命区别管理,造成投资浪费。
随着机车交路不断延长,车载通信设备的运用管理和动态质量依靠传统的管理手段和模式,难以实现设备的精细化管理。
2解决方案
采用物联网、计算机网络、互联网应用、无线局域网、RFID、条形码、数据库等现有成熟技术,结合车载通信设备出入库自动检测系统平台及既有运维管理模式,构建车载通信设备动态运用管理系统,解决无线车载通信设备运维管理过程中存在的主要难题,实现设备整机和关键部件的智能化、精细化、寿命化、定机定台(板件)管理目标,最终达到充分挖掘设备潜力,降低设备更新改造成本。车载通信设备的动态运用管理系统主要包括后台数据库处理服务器、现场客户终端、现场手持终端和RFID扫描检测设备等,网络结构如图1所示。
系统采用B/S与C/S混合工作模式,在铁路局(或通信段)设置服务器,铁路局、通信段、车间、工区用户按分层分权管理,分配操作权限,操作相关功能模块。系统功能模块如图2所示。系统界面简洁、操作简便,符合现场快捷要求,尽量在无输入或较少输入的情况下,完成数据采集、记录、上传,系统关联、分析、统计现场碎片化作业行为和内容,实现设备维护管理、运用管理等生产过程控制,充分体现自动化、网络化的管理模式。
3系统功能
3.1设备基础台账管理
针对机车、CIR主机、LBJ、MMI,设置RFID身份识别标签;针对主控板、语音模块、数据模块、GIS单元等板件,设置身份识别条形码;人工输入软、硬件版本信息数据,以无线出入库检测点为最小管理单元,将各出入库检测点管理范围内的运用设备、备品备件等设备的基础信息、状态信息录入或导入系统服务器,形成全局的无线车载设备基础台账。条件具备情况下,无线出入库自动检测系统和动态运用管理系统之间开放数据交互接口,无线出入库检测系统可获取归属该出入库检测点的相关基础数据,动态运用管理系统可获取出入库自动检测系统检测结果、质量分析等相关数据。
3.2电子无线车载设备动态运用揭示牌
现场操作终端使用专用账户登录后,弹出电子揭示牌,揭示牌信息根据权限从数据服务器提取与出入库检测点配属相对应的设备信息,定期刷新。揭示牌分三个功能区:①当前机车入库到达信息;②设备运用揭示,一般情况显示机车型号、机车号、设备厂家、设备型号、设备编号等,当鼠标移动至该机车时,弹出悬停窗进一步显示主机设备、软硬件版本等详细信息;③该出入库检测点的备品备件、故障修设备等信息。
3.3机车入库到达提示
在机车入库咽喉位置设置RFID读取设备,当机车入库时,自动读取机车上RFID卡片并反馈至后台,系统将机车的到达信息及搭载的无线设备信息推送到无线出入库检测点现场操作终端,例如显示:2014年7月21日7:37HXD3C-0037机车入库,CIR厂家世纪东方,WTTJ-I。另外,根据实际情况提示前期故障修的设备(板件)是否需要执行归位操作,供作业人员参考。
3.4板件级动态运用管理
车载通信设备或板件因故障等原因需倒换时,或设备或板件入所修(含返厂修)时,使用现场手持终端扫描RFID或条形码并选取相应操作即可完成。设备(板件)的状态、位置发生变化时,手持终端将相关信息进行记录并上传至数据服务器。根据系统记录运用日志信息,当维修板件位置信息已经到达对应无线出入检测点时,系统根据机车入库到达信息,判断并声光提示在出入库检测点进行设备(板件)归位操作。现场对设备(板件)进行故障倒换时,输入故障现象等信息(为了减少输入繁琐,可预制常用故障信息供选择),信息自动跟随故障件至无线检修所。无线检修所对故障件进行维修后,检修记录终身跟随故障件,供各级技术人员查询。
3.5全寿命跟踪管理
运用RFID及条形码技术,结合手持终端的使用,系统对无线车载设备(板件)从上道开始,至报废或调拨出局,对其运用状态发生变化的行为及原因进行跟踪,记录运用日志。系统可设置无线车载设备或板件使用寿命年限,根据上道时间自动计算到期时间,在运用揭示牌界面可根据要求自动提示到期剩余时间。系统还可设置运用日志组合查询、智能分析功能,对设备运用情况自动进行统计分析,对即将到更新改造周期或经常使用不良的设备进行智能分析、提示,也可人工手动定向查询、分析,实现对设备全寿命动态跟踪管理。
3.6机车或设备调拨管理
机车或设备的调拨由通信段级管理人员发起,选择机车或设备、输入/导入调拨原因和依据,发起调拨程序。局内调拨时,调出的出入库检测点在确认机车下线并进入整备状态后,确认调出,调入的出入库检测点在确认机车到达后确认调入,完成调拨工作。出局调拨时,调出出入库检测点在确认机车下线并完成整备后确认即可完成。
3.7报废管理
针对车载通信设备(或板件)进行报废操作,报废界面应显示设备的主要构成,如CIR主机、LBJ、MMI、主控板、语音模块、数据模块、GIS单元等,以及上道时间、障碍信息。选择已到报废年限的部件进行报废操作,对于还未到报废年限的部件进行转备品操作,可实现精细化管理,节约投资和成本,减少投资浪费。
3.8软硬件版本管理
车载设备或板件的软、硬件版本及GIS数据版本发生变化时,可选择软硬件版本管理界面,采用人工手动操作方式进行修改。具备条件时,可通过出入检测系统或无线车载设备开放的数据接口,在出入库检测时,自动获取并自动更新软、硬件版本等相关信息。3.9履历管理
根据总公司车载设备履历簿管理要求,系统提取设备基础台账信息、运用日志信息,自动生成实时履历簿。3.10信息共享
各级用户可根据权限查阅设备(板件)全寿命范围内的基础数据、检修记录、运用日志等相关数据。如:无线检修所可以查询现场设备运用情况、机车入库检测记录、设备故障现象、倒换原因、处理人员等信息;无线检修工区可查询设备(板件)的入所修测试记录、状态、检修人员,上次机车入库情况等信息;各级管理人员可根据需要进行查询。技术管理文件、设备技术资料、作业指导书、故障案例、数据分析软件、维护软件、GIS数据、各次软件升级补丁等资料的共享,通过、浏览、下载方式实现。充分利用办公局域网覆盖通信各管理环节,以及系统基础数据、检修记录、运用日志等,可根据不同管理需求进行功能扩展。如:工作任务管理,具备任务下达通知、签认、闭环管理;年、月度检修计划及进度管理;无线检修所设备轮修过程管理及检修记录电子化;设备运用质量报表统计、分析;故障、障碍登记簿管理等,最终实现无线车载设备维护管理无纸化。
4系统构建建议
随着我国铁路列车的速度不断提高,其对通信要求也越来越高,以往的铁路通信网基本采用的都是有线接入,这已经无法满足列车不断提速对通信网络的要求。为此,无线接入网必然会成为铁路通信工程的首选。但车站以及一些固定设施还会以有线接入网为主。同时,也可以考虑采用双纤单向环的接入方式,这种接入方式不仅高速、安全,而且价格合理、传输质量也能得到可靠保障。在组网的过程中,应当充分考虑经济型和实用性,并且还要考虑铁路未来的发展需要,这样才能达到一劳永逸的效果。目前,接入网在铁路通信工程中占有较大的比重,既有无线接入网,也有有线接入网,它们的应用为铁路通信带来了极大的便利。
二、通信技术在客运专线中应用措施分析
2.1通信传输网组网结构
铁路客运专线通信与信息公共基础平台,主要包括共用基础信息平台、通信网络基础平台、信息共享平台以及信息安全保障平台等,而铁路传输网主要包括三层结构,即骨干层、汇聚层以及接入层,其中骨干层主要承载各大站之间的信息通信,汇聚层主要承载一般车站通信站点之间的通信信息,接入层主要承载各铁路车站以及区间等站点之间的通信信息。一般情况下,客运专线可以选择用传输MSTP技术来完成骨干传输网与接入传输网的建设,为各业务系统提供组网通道。选择STM-4二纤通道建设建设环传输系统,而以STM-4或者STM-1传输设备完成接入系统建设,其中各节点包括客运专线公司、车站、维修段、调度所、维修工序、GSM-R基站以及信号线路所等,其中以车站作为汇聚点构成多个二纤自愈环。
2.2通信网络基础平台建设
通信网络基础平台主要包括数据网、通信网以及计算机网络基础平台,主要承载着各项通信业务系统信息的传递,同时还需要完成对安全性要求比较高的专业通道服务,以及IP数据互联服务。第一,对于数据网的建设,应完成组织构架的构架,即选择用2.5GB/s或者10Gb/s的传输系统提供的传输通道组网;对于汇聚层需要将路由器设置在枢纽位置,以2.5Gb/sSDH传输系统提供的传输通道组网;接入层设置而需要在各沿线车站站房、动车段以及通信站等设置路由器,利用622Mb/sSDH接入系统以星型方式接入汇聚层路由器,通过多业务接入网专线透传与汇聚层实现区间远端用户业务的汇聚以及接入。第二,对于通信网的建设,以数据业务对传送需求为依据,完成汇聚层录路由器之间的高速连接。一般情况下骨干层应选择用2.5Gb/sSDH传输系统,以两条光缆来构成保护环,在各沿线车站内设置ADM装置,整个系统采用环形拓扑设计方式,在铁路两边敷设光缆中分别拿出一对光纤,并将其两端连接成环。
2.3客运专线对ICT需求分析
将铁路通信技术应用到客运专线中,不仅要实现通信系统提供数据、语音、图像等多媒体手段,而且要为列车控制、信息系统以及运行调度系统等提供不同层次与需求的通信网络服务。基于此在对客运专线通信系统进行设计时,应构建一个以SDH为基础的多业务传输系统作为基础承载平台,以IP作为数据业务承载与交换平台,并组建SDH传输与IP数据网络作为承载固定通信业务网、工务移动通信以及救援指挥通信系统等组合的业务网。
2铁路计算机通信网络管理安全问题的解决对策
计算机通信网络的安全具体是指采用安全技术和防范措施来保护计算机通信网络系统的硬件、软件以及系统中的数据及信息,不受到那些人为的或非人为的攻击造成数据的损失、破坏、更改等,防止非授权人员窃取信息,确保网络服务正常运行。为保证计算机通信网络的安全,就必须采取相关的安全措施。
①加强内部管理。
内部管理的基石就是系统本身和人员,系统的高低级也代表了系统在使用过程中的安全性,高质量、高性能系统更能保证在使用过程中不会因为一些小差错或故障,导致数据及信息的破坏或销毁,还有在操作网络通信时出现安全问题的话,也可以采取相应的安全措施,逐步将潜在的安全隐患进行整改,强化系统的安全性,确保网络上或计算机上数据或信息安全性、保密性和完整性。同样的高素质、高技术人员也是安全的保障,人员不可靠,就算其它条件再好也没用,所以加强网络人员的管理和培养,是网络安全保障的一大对策,而且经过培养的人员更具备网络安全意识,网络技术更加精湛,如果以后网络安全问题再发生,能够更快速、更高效、更彻底的解决。
②利用密码技术为数据进行加密。
因为通过计算机通信网络传输数据和信息的过程中或储存时,亦可被窃取,导致信息泄露,所以为了防止这类事情的发生,可以在数据传输过程中以及储存时进行加密处理。密码技术的基本思想就是伪装信息,该技术是由明文、密文、算法以及密钥构成的,其中密钥尤为重要,无论是把明码状态转换成密码状态的加密过程,还是将密码状态转换成明码状态的解密过程,都是基于密钥进行的。基本上密码有三种即移位密码、代替密码和乘积密码,但如果加密时只使用其中一种密码,那样是很容易被破解的,所以在使用密码时不要一味的只使用单独一种密码,而是要将这三种密码结合在一起,经过多次变换在迭代生成一个新的密码,密码技术也是对数据进行安全防护的一种十分常见的措施。
③用户识别技术。
为保证网络系统内重要数据与信息不会被不允许或不被授权用户查看、复制、篡改及销毁等,网络需要采用识别技术。一般的用户识别技术有:口令、唯一标识符和标记识别等。在一般情况下,最常用的用户识别技术方法就是口令,而口令是由计算机系统随机产生的,由于它的随机性,所以产生的口令保密性强,口令字符也不容易猜测,但需要用户去记忆它。同样的,为了进一步增强数据安全性,可以对口令进行不定时的更改,修改口令的有效期限。对于一些安全性要求较高网络通信系统,一般会采用唯一标识符这类用户识别技术,用户的唯一标识符是在该网络通信系统建立用户时由该网络通信系统生成的,而且该用户的唯一标识符在一定的系统周期内是不会被其他用户再度使用的。标记识别是一种需要一个随机精确码卡片(如磁卡等)来实现的识别技术,该随机码卡片就是一个标记集合体,而一个标记就是一个口令,用户用这随机码卡片来代替系统打入一个口令。而且这种随机码卡片是每个用户必须具备的。④防火墙技术。防火墙就是相当在被保护计算机通信网络与外界不同网络之间设置一道防护墙,它可以通过鉴别、限制、检测、监测以及更改等技术跨越防火墙的数据流,来达到维护计算机通信网络的安全。可以说防火墙技术就是拦截计算机通信网络有害信息的防御技术。防火墙技术也有很多种,例如:网络级防火墙、应用层网关防火墙、规则检查防护墙等,合理的利用防火墙技术能够更好的防范计算机通信网络安全隐患。
⑤入侵检测技术。
入侵检测技术可以通过对入侵网络的行为进行检查和识别,判断其危害性,并能够快速的做出报警和记录以及及时采取相应安全措施将入侵行为防御住而且进行有限度的反击。该类技术在计算机通信网络安全防御中拥有非常强的效果,因为目前的计算机网络大都是基于单一的TCP/IP协议的,而TCP/IP协议非常脆弱,所以大部分的入侵行为都是围绕在这个TCP/IP协议下进行的,这样就形成了有一定规律的网络入侵模式,亦可根据这个特点设计一个专门的入侵检测系统。同样的,在目前常用的入侵检测技术也有很多种,如基于审计信息的入侵检测技术、基于神经网络的入侵检测技术等。⑥网络硬件设备采购。尽量采用国产设备或国家已安全认定的设备,确保网络的安全。
铁路移动通信系统介绍
GSM-R(GSMforRailway)为铁路专用数字移动通信系统,和GSM网络标准相似,是从欧洲引进的铁路通信专用系统。GSM-R是基于GSM技术平台,针对铁路无线通信的特点,专门为铁路设计的数字移动通信系统,提供特色的附能的高效综合无线通信系统,并增加铁路移动通信所需业务(组呼、群呼、强插、强拆、优先级别等功能),构成整体的解决方案。GSM-R同时还具备数字集群的功能,满足列车高速运行时的无线通信要求,可以提供应急通信、无线列调等语音通信功能,安全可靠。GSM-R还是一个信息化的平台,使得用户可以在这个信息平台上轻松开发各种各样的铁路应用。GSM-R通信系统主要由基站系统(BSS)、网络系统(NSS)、管理系统(OSS)三大部分和移动终端设备组成。其中网络系统包括移动交换系统、移动智能网系统、和分组交换无线业务系统,是GSM-R系统的核心组成部分,实现了与其他网络的有机结合。GSM-R系统网络结构图4GSM-R技术的应用GSM-R系统不仅可以提供语音业务,还可以提供数据业务、智能业务。针对铁路通信需求,GSM-R系统还提供了组呼叫、寻址、广播呼叫、紧急呼叫等特殊方面的要求。
1铁路通信的现状及问题
1.1铁路通信工程具体的发展现状。说到铁路工程的发展就必然要提到铁路通信工程的应用,铁路通信工程的发展和应用已经成为我们社会铁路发展和生活进步的一个很大部分,并且是一个小可缺少的部分,当前,通信工程已经成为了铁路通信中小可缺少重要的一环,通信工程的发展也影响着未来铁路交通的发展趋势,同时也决定了工程建设的最终收益。山于铁路列车长期处于高速运动的状态,因而在铁路通信中主要应用无线(移动通御接入网。接入网技术的应用使得我们铁路通信工程变得更加完善和全而,并且为我们提供了更加便利的方式和途径,使得铁路通信工程具体的实施过程有了一个技术的理念和研究。当然,在铁路通信中也存在着如固定位置的车站等各种固定设施,小同固定设施发挥的作用小一样,小同的固定设施作用的技术支持也小一样,我们对于固定设施的追求和完善有着一定的选择和理念选择,这也保证我们对于这类固定设施的这些固定设施之间的通信方式,现在仍首先考虑采用SDH光同步数字传输设备进行通信设备的组建,同时要采用网络IP通信和ATM交换等先进技术作为通信主十网。
1.2铁路通信工程发展的问题总结。D设计方而。设计方而的问题一自是我们对于铁路通信工程考虑到的主要问题,也是一个中心问题,我们在设计的过程中,很容易存在设计者在前期准备时准备小充分,在其设计铁路通信的建设方案时就缺少必要可靠的参考资料,其应用成效自然小理想。当然,设计方而的难题也是可以解决的,并且在一定程度上甚至可以避免。力模式方而。铁路通信工程的设计中使用的方法小对,小仅仅会导致其成本增加而且会使其经济效益大大降低。设计的方式小对也就导致了一些小好的后果,导致了我们发展模式的小完善,并且是在我们社会发展过程中遇到的一个全而问题,模式的改进和完善可以使得我们整个社会铁路通信工程的一个很大的改变,并且这种改变是越来越有利于铁路通信工程发展的改变。3)'险能方而。现在标准的设计流程可以帮助设计者有条理的完成规划任务,这样可以保证规划到位,使通信工程的功能可以全而发挥,整个全而的规划应该从收集资料、配件女装等各个细节方而考虑周全。从而也就使得社会的性能和发展方而有一个很好的保证,导致社会铁路通信工程的发展更加完善和全而。
2铁路通信工程接入网技术的应用
2.1我国铁路通信工程中传输网的分类。铁路通信工程的传输网是铁路通信工程发展的重要方而,也是一个占据重要地位的方而,具体可以分为长途十线网、区段接入网和无线接入网。接入网是其中一个最为重要的部分,小同的层次占据小同的方而,小同的方而也有小同的比例,其中接入网的应用占了很大比例,而其有包括了有线接入网和无线接入网两大部分。铁道部已基本建成可以覆盖我国大中型城市的铁路互联网,它是基于铁道电信网建成的。
2.2铁路接入网系统的基本特点。D组网方式极为灵活,极大的保障了其通信的可靠性,使得铁路接入网系统变得更加方便和女全,极大的满足了现代社会铁路接入网发展的需求,保证了铁路通信工程的顺利进行和完善。2)在电路与其接日配置上,根据其小同站点的实际情况选择小同的配置。在同类业务上可以在其OLT处采用整介向上一级传输,这要就可以节约电路和成本。电路和成本的要求是小一样的,电路的发展需要成本的支持,也是需要成本的保障。3)在自动电话业务中则可以采用VS接日提供高集成比用户接入,这样既可以满足其自动电话业务的需求,又可以降低其成本。使得自动电话业务有着一个很好的发展模式和方式,保证用户的需求和铁路通信工程的发展完善。
2.3后期管理方而的要求。D管理方而。在此方而要求严格规范化的管理,利用管理措施硬性的约束设计师的操作流程,严格要求其务必遵循行业的标准完成小同的信息操作处理。管理方而的规范和作用对于铁路通信工程的实施有着很大的作用,管理是一个重要的方式和保证工程继续进行的关键。2)工作人员方而。在通信单位规范其管理确立其标准之后,实施对参与通信工程的工作人员进行规范化管理是实现规范化管理的第一步。工作人员方而的管理和规范是对具体工程实施的保证,也是管理工程指导性方而。
3接入网在铁路通信中的应用趋势
3.1铁路接入网增值业务的发展。铁路部门必须满足市场需求,小仅要求其通信网可以保障其铁路交通的女全运营,而且要以铁路电信网为基础建立出与中国电信业务范围一样的增值业务。这就要求其使用先进的移动通信技术,对铁路通信网进行全而的改革,使其可以完成铁路通信全而升级,使其可以适应人们的需求,为工作人员提供及时且可靠的通信,提高服务质量和运输效率。
3.2数字化网络的应用。从有线接入部分来考虑,客运专线正在我国蓬勃发展,这样高数铁路综介调度系统就要求应用到数字网络技术。数字化网络的实施和运用是铁路通信工程的发展的重要方而,也是接入网技术的一个重要体现方而,从无线接入网来看,要想发展铁路通信工程,要想更好的运用到接入网技术,就必须要结介数字化网络的应用和发展,也是社会进步的必然需求,这也就需要做出更好更快的移动通信系统以适应未来铁路发展对通信的要求。
一、铁路传输技术
1.1SDH传输技术
SDH是取代PDH的新数字传输网体制,主要针对光纤传输,是在SONET的标准基础上形成的。它把信号固定在帧结构中,复用后以一定的速率在光纤上传送。SDH是在电路层上对信号进行复用和上下。当带着信号的光纤通ODF(光纤分配架)进入ADM时,信号必须通过O/E转换和设备上的支路卡才能下成2Mb/s的基本电信号,并经过通信电缆和DDF(数字配线架)接到用户接口或基站BTS(基站收发信机)。
1.2ATM网络传输技术
ATM是一种基于信元的交换和复用技术,即一种转换模式,在这一模式中信息被组织成信元。它采用固定长度的信元传输声音、数据和视频信号。每个信元有53个字节,开头的五个字节为信头,用以传输信元的地址和其他一些控制信息,后面的48个字节用以传输信息。利用标准长度的这种数据包,通过硬件实现数据转换,这比软件更快速、经济、便宜。同时,ATM工作速度有很大的伸缩性,在光缆上可以超过2.5Gbps。
在网络传输中,为了使多个用户共享高速线路,通常采用时分复用方式。时分复用方式又可分为同步传输模式和异步传输模式。在数字通信中通常采用同步传输模式,这种传输模式把时间划分为一个个相等的片段,成为时隙,一定量的时隙组成一个帧,一个信道在一个帧里占用一个时隙,一个用户占用一个或多个信道。而在异步传输模式中,各终端之间不存在共同的时间参考,各个时隙没有固定的占用者。在ATM中时隙有固定的长度而且比较短,一个时隙传输一个信元,每一个信元相当一个分组。各信道根据业务量的大小和排列规则来占用时隙,信息量大的信道占用的时隙多。
1.3MSTP传输技术
MSTP依托于SDH平台,可基于SDH多种线路速率实现,包括l55Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了SDH固有的交叉能力和传统的PDH业务接口与低速SDH业务接口,继续满足TDM业务的需求;另一方面,MSTP提供ATM处理、以太网透传、以太网二层交换、RPR处理、MPLS处理等功能来满足对数据业务的汇聚、梳理和整合的需求。
1.4RTKGPS网络传输技术
随着GPS无验潮测深技术应用的不断深入,传统电台数据链的传输模式已不能满足长距离RTK作业的需要。而网络RTK技术则是利用网络来取代UHF电台进行数据传输,它传输距离远,信号稳定,抗干扰性强,已成为数据链传输的新宠。
通用分组无线业务GPRS,是在GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务,GSM是一种使用拨号方式连接的电路交换数据传送方式。GPRS利用现有通信网的设备,通过在GSM网络上增加一些硬件和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。
1.5WDM传输技术
WDM(或DWDM)是在光纤上同时传输不同波长信号的技术。其主要过程是将各种波长的信号用光发射机发送后,复用在一根光纤上,在节点处再对耦合的信号进行解复用。WDM(或DWDM)系统在信号的上下上既可以使用ADM、DXC,也可以使用全光的OADM和0XC,WDM(或DWDM)是基于光层上的复用,它和SDH在电层上的复用有着很大的区别。同时,通过OADM进行光信号的直接上下,无需经过O/E转换,而拥有EDFA的WDM(或DWDM)可以进行较长距离的光传输而不需要光中继。
二、接入网技术
随着通信技术的快速发展,人们对铁路通信技术提出了更高的要求,铁路部门必须采用先进的、现代化的有线和无线通信的传输和接入方式,实现铁路通信网的升级,发挥铁路通信网在国民经济中的社会效益和经济效益。接入网技术是铁路通信中一项关键技术,由于原有用户铜缆接入的普遍性和现在光纤技术的发展,接入网建设就必须考虑通信网络的现状与发展,这就决定了接入网技术的多样化。接入网从接入方式上可分为有线接入和无线接入。
2.1有线接入技术
(1)高速率数字用户环路技术。
通过2-3对双绞线双向对称传送基群数字速率信号,传送距离为3km-5km,上行速率与下行速率相等。通过回波抵消技术实现在一对双绞线上全双工传输,通过特定的编码和调制方式提高传输质量,用多线对并行传输,以降低每对双绞线上的传输速率,增加无中继传输距离。
(2)非对称数字用户环路技术。
它的上行速率和下行速率不相等,下行速率可高达(9-10)Mbit/s,上行速率只有数十或数百kbit/s,此技术适用于视频点播VOD系统;其高速下行信道可向家庭用户提供多路的数字图像信号及低速语音信号,而上行信道用于传送用户控制信号。ADSL的优势在于它几乎不需要对现有的对1双绞线作任何改动就可获得高传输速率。
(3)混合光纤同轴电缆接入技术。
它是基于有线电视系统CATV发展起来的。在有线电视中心与地区中心、地区中心与光节点之间采用光纤连接,光节点与用户设备之间采用同轴电缆连接。其主要是使用副载波调制,将CATV原有的单向传输系统改造成双向传输系统。HFC可以充分利用现有的CATV网络,进行少量投资,就可形成一个支持多种业务的宽带综合业务网。
(4)光纤用户环路技术。
以光纤为主要传输媒介,根据光纤向用户延伸的距离,可以分为FTTC(光纤到路边),FTTB(光纤到大楼),FTTH(光纤到家)等。FTTB是用户接入信息高速公路的最终理想目标,但根据现有通信发展的实际,FTTC、FTTB与铜缆相结合的用户接入,虽然是有过渡性质的折衷方案,但价格相对经济,并且在时机成熟时易扩展到FTTH,所以是现实并且可行的。
2.2无线接入技术
无线接入网是在接入网中部分或全部引人无线传输媒介,为用户提供固定终端业务和移动终端业务。无线接入可分为固定接入和移动接入两大类。其基本结构由控制器、基站和用户终端设备构成。应用技术主要包括微波1点多址技术、蜂窝技术和微蜂窝技术等。无线接人由于其灵活方便易于建设,目前已得到极大的重视。
集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统,是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。它集交换、控制、通信于一体,通过无线拨号的方式把一组信道自动最优地动态分配给系统内部用户,最大限度地利用系统资源和频率资源,降低系统内呼损,提高服务质量。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能,特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合,并较好地解决了通信频率合理分配的问题,因而倍受专业运营管理部门的青睐,被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。
三、结语
铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具,我国铁路引入现代通信技术还不久,对铁路通信工程建设还需要一段时间对其了解、分析和试验,对其中所要注意的问题,特别是技术问题要认真对待,只有这样才能为铁路通信现代化作出贡献。
参考文献:
由于我国铁路建设起步较晚,导致铁路计算机网络管理系统也只是在近些年初步成型。相比于发达国家,我国在铁路计算机通信网络管理运行中缺乏经验。完善的计算机网络管理可以大大提高铁路运行效率,保障列车安全。但是在实际运行中,由于计算机网络建设不够完善、尖端技术人员缺失、硬件软件达不到规范要求等诸多问题,是影响铁路管理正常运行的重要因素。
0.引言
随着铁路的发展,网络在铁路中的应用越来越广,比如TDCS、CTC、办公网、微机监测等设备。网络故障诊断是管好、用好这些设备,使网络发挥最大作用的重要技术工作之一。本文首先简单介绍网络在铁路设备中的应用,简述网络及路由器的基本概念,简术网络故障诊断及处理,结合讨论路由器2T模决故障诊断。
1.网络在铁路设备中的应用
铁路运输生产过程是在全国纵横交错的铁路网上进行的,铁路部门的庞大的作业网,必须贯彻高度集中、统一指挥的原则。随着铁路设备的发展,计算机网络的大量使用,从而提高铁路干线的运输能力和效率,全面提高行车安全程度。
2.网络与路由器概述
计算机网络是由计算机集合加通信设施组成的系统,即利用各种通信手段,把地理上分散的计算机连在一起,达到相互通信而且共享软件、硬件和数据等资源的系统。
路由器是一种网络设备,是用于网络连接、执行路由选择任务的专用计算机。路由器能够将使用不同技术的两个网络互连起来,能够在多种类型的网络之间(局域网或广域网)建立网络连接。它内部使用高档微处理器,用高速的内部总线连接适合各种网络协议的接口卡(铁路设备中一般使用2T模块)。
CISCO路由器是目前铁路设备中,网络建设使用最多的一种路由器,铁路设备目前常用的有1760、1721、2801等几个型号,本文以1760型号为例讨论。
CISCO用户界面中有两级访问模式:一般用户模式和特权模式。第一种模式只能查看路由器状态及各端口连接的情况,不能对路由器内部配置进行更改;第二种模式,访问允许查看路由器配置、打开和关闭路由器端口、清除配置、写入配置等功能。
3.网络故障诊断
3.1网络处理工具
我们在平时网络诊断中主要使用路由诊断命令和网络管理工具。CISCO提供的路由诊断命令可以方便快速的处理故障.所以利用TCP/IP协议中的trace、ping命令和Cisco的show命令是获取故障诊断有用信息的最有力的工具。论文参考网。我们最常用方法是使用ping命令,用ping命令Ping目标地址,如果成功的话,即可确定到那个目标IP之间,网络通讯正常。这用PING命令的时候配合打环可以更方便查找网络故障。如果在网络通讯正常后想了解它的运行情况,可以使用show interface命令查看路由器接口的通讯情况,这里主要看,路由器端口是否正常连接,看有无错误包,输入输出数据情况等。铁路设备连网方式上也有两种,一种用ADSL方式,另一种为OPPPE方式。ADSL方式比较常见,比如TDCS设备、微机监测设备、办公网设备等都使用这种方式;OPPPE方式用的比较少,只有CTC设备使用。如果为ADSL协议则可以使用PING命令;如果为OPPPE协议则不能用PING命令,只能在路由中用show int命令看网络运行情况
3.2网络故障处理步骤
由于铁路设备通讯的重要性,对铁路网络故障诊断必须达到以下两个要求:能快速准确的确定故障点,并能快速恢复网络的正常运行。所以我们一般排除故障时采用以下步骤可以快速判断故障:第一步,当判断故障时,首先要弄清楚故障现象,然后根据路由器工具确定造成这种故障现象的原因。例如,本站与邻站或网管通信中断,可能的故障原因是2T模块故障、路由器死机、协议转换器故障等。第二步,在网络中打环,然后用PING命令测试,直到找到故障点。第三步,找到故障点后,直接对故障设备进行更换,为了能快速处理故障,替换法是就快捷的方式。第四步,更换完后,使用PING命令或SHOW INT命令检查网络通信情况。第五步,处理完故障后,在模拟环境中对故障设备进行测试,检查设备是硬件故障还是软件故障。
4.路由器2T模块故障排除
铁路设备网络使用的路由器一般使用2T模块通讯,排除2T模块故障,一般使用showinterface serial 命令,根据它的输出内容,判断模块端口故障。该内容包括了端口状态及与网络协议状态。端口状态和与网络协议状态的组合有三种情况,①端口运行、网络协议状态正常,这是正常工作情况。说明数据通信正常。②端口运行、网络协议关闭,这说明路由器与转议转换器连接,但与远程网络通信中断,造成这种情况有以下几个原因:铁通线路故障、本地或远端协议转换器故障、远端路由器端口故障、本地线路故障等。论文参考网。③端口通信、网络协议都关闭,可能是本地协转故障、本地线路故障造成。
有时候端口运行、网络协议运行都正常,线路通信也正,但是不排除有丢包情况出现,所以处理完故障后,需要用ping命令对通信进行检查,确定没有丢包现象,排除潜在的故障。论文参考网。
5.结语
网络发生故障是不可避免的。网络建成运行后,网络故障诊断是网络管理的重要技术工作。搞好网络的运行管理和故障诊断工作,提高故障诊断水平是重中之重。
参考文献