铁路区间综合通信解决方案

    传统区间通信系统的主要业务为话音业务，然而随着我国铁路的迅速发展和铁路专网信息化程度的提高，区间通信系统除提供话音服务外，数据、图像及视频等多媒体业务将有更多需求，需要作为一个统一的通信平台为区间话音电话、应急抢险求援电话（117）、应急抢险图像传输、视频监控等多业务提供不同层次、不同要求的通信网络服务，这使区间通信系统面临着新的挑战和发展机遇。
    在“光进铜退”的背景下，基于光传输介质的通信系统越来越受到关注，其具有成本低、传输距离长、带宽高、维护简易及抗电气干扰等优点，能够很好地满足铁路沿线对宽带业务传输能力和质量的需求，并有利于降低建造和维护费用。因此，结合铁路沿线实际情况和特点，采用光通信取代既有电缆模拟通信的区间通信系统具有十分重要的意义。

一、背景与挑战

    中国普速铁路区间通信为通话柱方式，主要业务为话音业务，然而随着我国铁路的迅速发展和铁路专网信息化程度的提高，既有线区间通信方式存在着越来越多的挑战：年久失修、不支持数据视频业务、可靠性低、传输距离受限、维护困难、铜缆建设维护成本高等，限制了区间通信的进一步应用和发展。

    既有区间通信存在如下的一些问题：

1）年久失修，线路老化，易受干扰，通话体验差

a  既有通话柱主要在上世纪80-90年代建设，按照铁路通信设备的维修周期，已到大修周期（20年），待整体改造；

b  电缆绝缘性差，漏气受潮等现象普遍存在，电气特性指标严重下降，大部分仅能勉强维持语音通话；

c  干扰严重：电气化铁路使用电缆容易受到电气干扰，电气化铁路在7米高处有25kv高压电，在车辆通过时对电子设备将引起电场强度0.1V/m的电磁干扰，进而产生噪声，影响通信质量；

d  通信段每个月会对区间通话柱进行检修，作为区间“有事”时最后的通讯手段。实地考察发现，主要是自动电话功能的保障，其他端口已无法使用。

2）传输带宽受限，支持业务少，不支持数据、视频等新业务接入

a  现有的区间通话柱所涉及的主要业务是进行区间维护、防护等语音通信，由于有其它无线通信方式等，通话柱的语音使用率极低，新改造单纯满足区间语音通信意义不大。

b  传输带宽受限：随着用于应急救援的视频传输及与安全行车相关的车-地通信等新型多业务接入的提出，以电缆为基础的模拟通信系统根本不能满足上述多业务的传输带宽；

3）单一通话通道，无备用链路，单点故障易导致业务瘫痪，可靠性低

a  既有通话柱采用单通道电话线方式，线路故障后，业务中断

b  无备用链路，出现故障后无法自动切换到备用工作状态正常工作

4）长途电缆传输距离受限，不支持长大区间通信

a  区间距离增大。随着行车方式体制改革及运输布局的调整，既有中小客运站业务减少或取消、部分货物装卸线停用等原因，需要封闭既有铁路车站，这就导致车站间距增加，现已出现超过30 km的长大区间。

b  传输距离受限：随着传输距离的增大，长途电缆电气性能也会显著下降，使得语音通话质量也随之下降。根据电气化铁路的实地测量，0.9mm芯径的低频电缆线路在敷设、接续、接地和环阻等测试项目均良好的条件下，15 km以内能够提供话音业务，12 km以内能够提供视频业务。但现在的站间距离经常超过30 km，使用电缆很难保障通信质量。

5）区间电缆故障后人工问题排查难，不便远程管理，维护难

a  电缆的绝缘性能下降后很难查，出现故障需人工定位问题，逐个电缆检查，耗费时间长，人工成本高，维护效率低。

b  铁总正在逐渐取消铜缆，逐渐过渡到光纤时代。

c  设备维护不能远程管理，出问题后人工排查难。

6）铜缆较贵， 建设和维护成本越来越高

a  沿线电缆一般采用铜缆，制造电缆需要使用大量的金属资源，建造和维护成本较高，也不利于防盗。

b  对于铜缆，铁路系统一般每周都需要检查一次，整个铁路线的铜缆维护耗费大量的人工工作量，维护成本高，成为铁路部门亟待解决的问题。

    针对既有通话柱存在的问题，客户对铁路区间通信有如下的应用需求：

1）光进铜退，实现区间光通信

a  区间光纤通信，由于光纤中无电流通过，可以消除电磁干扰对语音的影响

b  需用PON组网，一根光纤实现全线通信，可以节省大量光纤资源

c  用光缆代替铜缆铺设，降低建设和维护成本

2）继承语音，满足现有区间语音通信场景

a  既有区间通信主要进行语音通信业务，包括自动电话、区间电话、防护电话、应急抢险电话业务，区间通信系统需要支持这四种区间主要语音通信业务。

3）高速带宽，实现区间数据、视频新业务接入

    在区间通信柱配置以太网接口，需要提供从区间到其它区间、沿线各车站的数据通道，作为区间数据、视频监控等新业务的接入平台。目前应急抢险、平交道口视频监控、安防监控业务等对数据、视频接入的需求较高：

a  应急抢险业务：应急抢险业务是铁路区间遇到险情需要紧急抢险时，区间用户通过通话柱与车站的自动电话网、调度网、117话务台、市话/长话的语音通信，以及与紧急救援中心等进行的数据通信，不仅应用到紧急抢险电话，同时还需要应用到数据、视频终端实现现场数据、视频回传。

b  平交道口视频监控业务：铁路平交道口是事故多发地段，一直是铁路行车安全的隐患。为了加强对平交道口的管理和职守人员的责任心，对已发事故进行科学的分析，有必要在铁路平交道口进行实时图像监控。

c  安防监控业务：在险情易发点布置传感器、摄像机，采集监控数据和视频数据，通过区间综合通信系统向监控中心回传数据进行分析、查看视频。

4）长大区间，支持30km以上区间组网场景

a  可实现长大区间组网要求。既有线区间一般小于20km，也有少部分区间长度大于30km，区间组网需要支持30km以上的大区间。

b  区间组网要考虑可靠性，能否防护通信链路单点故障，单点故障时可自动切换到备用链路工作，倒换时间要小于10s。

c  根据可靠性要求可支持多种组网方式，使用不同项目需求。

二、解决方案

    华为综合EPON、PBX、太阳能、IP、企业网管优势自研产品，携手行业TOP级产品集成供应商，为铁路行业客户提供铁路区间综合通信解决方案，协助其实现大带宽、综合业务接入、抗干扰、高可靠、大区间、可演进的区间综合通信系统。

    支持区间多种语音、数据、视频业务接入，满足新业务接入需求

a  支持区间自动电话、区间电话、防护电话、抢险电话，满足区间多场景语音通信需求

b  区间设备提供多LAN接口，支持区间数据、视频业务接入，满足新业务发展需求 

c  区间设备提供串口，支持区间监测数据业务实时接入回传

    提供大带宽数据通道，满足大数据业务发展需求

a  在区间内上下行方向分别支持1G带宽，保障区间数据业务带宽的增长需求 

b  站内设备支持GE/10GE上行端口，保障1G甚至10G的出口带宽，解决数据上行出口瓶颈 

c  对业务支持动态带宽分配（DBA）策略，提高PON端口的上行线路带宽利用率，使用户可以享受到更高带宽的服务，特别是那些对带宽突变比较大的业务

    区间设备提供多样化供电方式，满足项目不同场景供电需求

a  区间设备支持4种供电方式（蓄电池、直流远供、本地交流、太阳能） 

b  针对区间不同供电特点需求，提供多种供电方式灵活配置，选择最优供电方案，适应不同的供电场景需求

c  主推一体化太阳能供电方案，内置蓄电池不需要定期更换充电，免维护，降低维护成本 

d  太阳能供电与蓄电池供电共平台设计，只需裁剪光伏板即可成为蓄电池供电方案

   集中网管，远程统一管理，直观体验，支持分域、分权、分时专业化管理

a   上层OSS网管集中管理所有设备，具有配置管理、故障管理、安全管理、性能管理、拓扑管理等功能 

b   OSS界面拓扑参照现场设备布局，界面直观、简单易用

c   分权：基于设备、业务为不同用户分配不同权限 

d   分域：指派用户管理指定区域，限定用户管理范围 

e   分时：可设定设备有效的工作/休眠时间范围、周期

    良好的维护管理功能，提高工人维护效率，降低维护成本

a   集中网管，远程监控、配置、管理站内、区间设备，大大提高维护便捷性。 

b   当采用PON上行时，支持一站部署，即插即用。可以自动从网管获取配置、配置自动生效，ONU上线自动上报网管。 

c   远程批量升级：支持自动批量升级、升级失败后能回滚以及提供软件与补丁合一包，升级只需一步加载完成。 

d   网络性能监控：支持网络优化和用户监控。

e  太阳能供电方式，消除单蓄电池供电需要定期更换的维护成本，解放可观人力

    多方位可靠性设计，对通信链路进行全方位单点故障防护

a   区间手拉手冗余保护组网，保障整个通信链路中出现单点故障时业务不中断

b   手拉手保护出现故障时业务自动倒换，时间仅50ms，做到用户无感知故障

c   区间语音接入支持双备份注册，主车站语音设备故障时，可自动切换到备车站语音设备。

e   站内设备主要单板提供主备1+1冗余热备，单板实现热插拔，提高维护效率

    工业级区间ONU接入设备，适应铁路沿线恶劣环境

a   周密的可靠性设计，MA5621具备宽温域、低功耗、静音设计、耐严寒和酷暑的特点，并具备防烟雾及腐蚀、防盗、抗震动等特性

b   专业的自然散热设计，MA5621通过多种技术实现了设备无需风扇散热，耐70℃高温（2小时内，可耐85℃高温）。

c   高标准防雷等级，交流电源接口实现共模6kV，差模6kV；用户接口的FE/GE自适应口共模6kV；串口共模4kV，远高于技术条件规定的基本标准

d   对电子设备的元器件进行降额设计，提高使用的可靠性

e   提供防腐蚀设计，减少单板表面走线，合理的热设计布局（形成温差，避免结露）。

     提供系统级、应用级、MAC地址安全防护，全方位保障网络安全

a   系统级安全防护手段，提供防御DoS攻击、防御用户侧ICMP攻击、防御用户侧IP攻击、源路由过滤、防火墙防护

b   应用安全防护手段，保证接入数据的安全机制，包括HWTACACS、RAIO、PITP、DHCP Option82、802.1x、防御MAC Spoofing、防御IP Spoofing、用户隔离和线路安全（EPON采用三重搅动）等特性。

c   MAC地址安全防护，提供防御MAC地址欺骗、静态源MAC地址绑定、静态源MAC地址过滤、防御MAC地址漂移、VMAC多种防护手段，在不同场景下防御恶意用户对MAC地址发起的攻击。

     提供完备的QoS功能，保证在网络通信过程中，用户业务在带宽、时延、抖动和丢包率等方面获得可预期的服务水平

a   支持带宽控制（基于端口、MAC地址、IP地址和TCP、UDP端口号），控制粒度64kbit/s，充分满足技术标准规定256kbps控制粒度。 

b   支持基于流规则的QoS能力：包过滤 、重定向、流镜像、流量统计、流量整形、带宽控制、优先级标记

c   支持HQoS（Hierarchical Quality of Service），解决多用户的多业务带宽保证：第一级完成对用户带宽的保证，第二级完成对每个用户内部各业务的带宽保证。实现保证带宽绝对通过，突发带宽公平通过。

三、为什么选择华为

     铁路区间综合通信解决方案作为区间语音、数据、视频业务的承载平台，对数据接入能力、接入方式、网络可靠性、供电多样性、设备远程管理、区间长度都提出了挑战性需求。在通信行业耕耘数十载，华为公司凭借丰富的接入、语音产品开发能力、网络设计、交付和运维经验，深入理解铁路行业客户建设诉求，并基于与通号院的联合创新中心，充分汲取了华为ICT产品开发能力和通号铁路行业系统集成经验，开发了满足铁路区间通信多样化需求的解决方案，为铁路客户解决区间通信问题，提高区间通信能力和效率。同时实现了：

1、集成化：针对铁路区间通信特点提出的端到端解决方案，满足不同类型区间通信建设项目（区间通话、安防监控、紧急救援、平交道口监控等）建设需求。区间业务接入统一集成在通信柱内，可根据接入点需求快速部署和开通，节省部署时间，提高部署效率，同时保证更高的网络性能。

2、标准化：满足《铁路区间光通信系统暂行技术条件》的区间通信系统要求，提供标准接口，实现与既有、新建的自动电话网、调度交换网、117紧急救援中心、防护电话互通。保证生命周期内，与周边系统的良好融合。乃至在新技术变革来临时，实现系统的平滑演进。

3、行业化：华为与铁路行业专家通号进行联合开发，充分发挥通号在铁路领域的集成设计经验、及对铁路行业属性需求的理解能力，通过对网管、供电等多方面的行业特性定制，使方案满足铁路区间环境需求、以及铁路设备操作维护的易用性需求。

4、扩展化：业务接入设备采用模块化设计，可通过更换单板的方式将区间带宽GE平滑升级到10GE，甚至更大带宽；业务上立足区间既有语音通信，扩展各种数据、视频业务，将铁路区间紧急救援、平交道口视频监控、安防监控等业务都可以通过区间通信系统进行承载。

    从选择华为公司的一刻起，我们倾力为您提供最佳解决方案，实现高可靠、高灵活、可演进的铁路区间通信承载网络。