鐵路數(shù)字通信中2M接口電路幀結(jié)構(gòu)及常見(jiàn)故障解析

張祖宏

摘 要：鐵路通信業(yè)務(wù)種類多樣化，為實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的安全指揮，為實(shí)現(xiàn)各車(chē)站、車(chē)輛段、工務(wù)段、電務(wù)段等部門(mén)與指揮調(diào)度中心的業(yè)務(wù)連接，需要提供與需求相適應(yīng)的傳輸通道，其中2M業(yè)務(wù)通道應(yīng)用最廣泛，重要性也最高，如：TDCS、PMIS、TMIS、公安網(wǎng)、視屏監(jiān)控、視頻會(huì)議、環(huán)監(jiān)、數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)、旅服等業(yè)務(wù)。本文將針對(duì)鐵路數(shù)字通信的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，其目的是探究出2M接口電路幀結(jié)構(gòu)以及2M接口電路常見(jiàn)故障。

關(guān)鍵詞：鐵路；數(shù)字通信；2M接口

中圖分類號(hào)：TN914.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）18-0017-02

2M接口電路是鐵路數(shù)字通信中常見(jiàn)的一種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，作為一種脈沖編碼調(diào)制，能夠有效的將數(shù)字通信中的數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。同時(shí)2M作為一種高效的通信技術(shù)，也可以將以太網(wǎng)信號(hào)或V.35信號(hào)通過(guò)協(xié)轉(zhuǎn)在以E1形式在同步/準(zhǔn)同步數(shù)字網(wǎng)長(zhǎng)距離透明傳送，在專網(wǎng)通信具備強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

1 鐵路數(shù)字通信的特點(diǎn)

1.1 數(shù)字通信通信接口豐富、數(shù)據(jù)擴(kuò)展性能好

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)字模擬系統(tǒng)接口非常豐富，并且主系統(tǒng)與分系統(tǒng)能夠有效的結(jié)合不同客戶的實(shí)際需求組成區(qū)別化的業(yè)務(wù)的鏈條。業(yè)務(wù)鏈條的類型主要有總線型、星型、樹(shù)型等多重網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)可以有效的保障多種業(yè)務(wù)鏈條的共同組合，形成區(qū)別化的數(shù)字調(diào)度形式。在支持模擬數(shù)字調(diào)度混合接入的過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)一條調(diào)度電路。其中數(shù)字分析和模擬調(diào)度分機(jī)，可以利用混合接入的手段，保障電信通信的流暢性。在實(shí)際開(kāi)展數(shù)字通信系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，主要的數(shù)字接口和模擬接口有2M、2B+D、V.35、64K、二/四線音頻、半自動(dòng)閉塞接口、環(huán)路等多種接口。不用接口能夠滿足不同需求的網(wǎng)路通信需求，這樣更加安全、順暢、便捷的在鐵路運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行通信。

1.2 數(shù)字通信處理、測(cè)試、警告功能強(qiáng)大

數(shù)字通信主控系統(tǒng)中包含主處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、時(shí)序等多種關(guān)鍵內(nèi)。主處理器能夠?qū)㈥P(guān)鍵的信號(hào)、會(huì)議、音頻、DTMF、MFC等多種資源進(jìn)行及時(shí)的處理。數(shù)字通信系統(tǒng)的主控功能具有強(qiáng)大的高效性與簡(jiǎn)潔性，能夠?qū)⒍喾N資源信號(hào)進(jìn)行處理，并將資料處理的內(nèi)容集中打MPU單板中。MPU單板是當(dāng)如果進(jìn)行熱備份配置時(shí)，兩塊MPU一主一備同時(shí)運(yùn)行。通過(guò)數(shù)字通信技術(shù)的配備，能夠有效的使系統(tǒng)MPU單板出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)的進(jìn)行自動(dòng)倒換。在數(shù)字通信設(shè)備進(jìn)行的自巡回檢測(cè)的過(guò)程中，必須積極的針對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)中的備用通道進(jìn)行定期的檢測(cè)。鐵路數(shù)字通信配置能夠最大程度上集中的鐵路通信中的硬件資源和數(shù)據(jù)資源，集中型管理的手段，滿足了我國(guó)當(dāng)期管理工作發(fā)展與進(jìn)步的需求，避免站間通信與占站內(nèi)通信的依賴關(guān)系。

1.3 數(shù)字通信應(yīng)用范圍廣泛、信號(hào)傳輸效率高

數(shù)字通信技術(shù)不僅滿足了鐵路日常的調(diào)度工作，而能夠在保障安全的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)覆蓋我國(guó)鐵路的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)只能依靠電話解決的問(wèn)題，如今只需要簡(jiǎn)單的操作、開(kāi)展視頻會(huì)議，這樣便可以更好的幫助了廣大鐵路工作者的實(shí)際開(kāi)展工作[1]。數(shù)字通信主系統(tǒng)能夠與多個(gè)頻道集中式的進(jìn)行語(yǔ)音、圖像傳輸。在數(shù)字電信系統(tǒng)中，存在專用的站間閉塞信號(hào)轉(zhuǎn)換板。能夠直接的將模擬站的閉塞信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且在數(shù)字通道上將信號(hào)進(jìn)行輸送。閉塞信號(hào)轉(zhuǎn)換板可以切實(shí)的保障數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，通過(guò)HDLC通道，能夠自將信號(hào)分別傳輸并且進(jìn)行比較，這樣便可以在占據(jù)有利的模擬通道的基礎(chǔ)上，將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，切實(shí)的提升了信號(hào)的傳輸效率。

2 2M接口電路幀結(jié)構(gòu)

2M接口電路幀在實(shí)際開(kāi)展傳輸編碼時(shí)，傳輸碼類型是HDB3碼。一條2M是2.048M的鏈路，用PCM編碼。一個(gè)2M的幀長(zhǎng)為256個(gè)bit，分為32個(gè)時(shí)隙，一個(gè)時(shí)隙為8個(gè)bit，每個(gè)時(shí)隙在2M幀中占8bit，8*8k=64k，即一條2M中含有32個(gè)64K。由32個(gè)時(shí)隙組成了一個(gè)幀（F），16個(gè)幀組成一個(gè)復(fù)幀（MF）。2M接口電路幀的結(jié)構(gòu)一般有五種：分別是非幀結(jié)構(gòu)、PCM30、PCM30 CRC、PCM31、PCM31、CRC。

2.1 非幀結(jié)構(gòu)

非幀結(jié)構(gòu)在2M中主要的作用便是傳輸數(shù)據(jù)信息，非幀結(jié)構(gòu)的實(shí)際特點(diǎn)便是每一幀只有1個(gè)0時(shí)隙，并且其余的31個(gè)時(shí)隙并不進(jìn)行區(qū)分。

2.2 PCM30

在鐵路數(shù)字通訊實(shí)際的運(yùn)用中PCM30一般是用于使用1號(hào)信令（隨路信令）的話務(wù)業(yè)務(wù)。主要特點(diǎn)是第16時(shí)隙傳送1號(hào)信令和復(fù)幀信號(hào)及復(fù)幀告警。

2.3 PCM31

PCM31 PCM31一般都是利用7號(hào)信令電路開(kāi)展信息出書(shū)，也就是的共路信令。在實(shí)際信息傳輸?shù)倪^(guò)程中，31個(gè)時(shí)隙都可以運(yùn)行信息業(yè)務(wù)。但是與PCM30不同的是，PCM31沒(méi)有復(fù)幀。在鐵路數(shù)字通信的過(guò)程中，2M的電路使用時(shí)，一般都是利用此種形式的電路。

2.4 PCM30 CRC

PCM30 CRC作為一種不用于PCM30的幀結(jié)構(gòu)，由于多了CRC的字節(jié)。

2.5 PCM31、CRC

PCM31、CRC與PCM30、CRC相同，是在PCM31的基礎(chǔ)上添加了CRC字節(jié)。PCM31、CRC在當(dāng)前數(shù)字通信中使用的層面也相對(duì)較為廣泛，會(huì)運(yùn)用在鐵路通信中的2M電路中。PCM31、CRC一般都是專網(wǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)要求都相對(duì)較高。

3 關(guān)于2M的測(cè)試

2M測(cè)試最主要的就是2種方法，一種是在線測(cè)試，第二種是離線測(cè)試。

（1）在線測(cè)試法是在不中斷2M電路的情況下，對(duì)2M接口誤碼性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)的測(cè)試方法。在線測(cè)試時(shí)用高阻旁接的方式跨接在2M電接口上在線測(cè)試碼型誤碼率，而不是比特誤碼率，只能用于判斷其2M的質(zhì)量是否有問(wèn)題，如要精確判斷其質(zhì)量等級(jí)，還需進(jìn)行離線測(cè)試。

（2）離線測(cè)試是用萬(wàn)用表檢查2M同軸頭是否有斷路或短路、線芯或屏蔽層是否有斷裂等。此方法簡(jiǎn)單易行，適合在設(shè)備間跳接同軸電纜，制作好后安裝前測(cè)試。

環(huán)回測(cè)試法是通過(guò)誤碼測(cè)試儀自發(fā)自收，對(duì)2M電路傳輸性能進(jìn)行高準(zhǔn)確性的測(cè)試方法。環(huán)回測(cè)試法分為本端自環(huán)和遠(yuǎn)端自環(huán)。本端自環(huán)是指信號(hào)在接口自環(huán)，先用2M線在用戶基站端口配線架（如設(shè)備配線架）做環(huán)回測(cè)試。如果設(shè)備告警指示燈長(zhǎng)亮，則是基站配線架與設(shè)備之間的跳線或接頭或設(shè)備的問(wèn)題。若設(shè)備告警指滅，說(shuō)明端口配線架至設(shè)備之間2M沒(méi)有問(wèn)題，這時(shí)間我們就需要進(jìn)行遠(yuǎn)端環(huán)回測(cè)試。遠(yuǎn)端自環(huán)是指信號(hào)傳送給對(duì)端，由對(duì)端環(huán)路回來(lái)，若是遠(yuǎn)端信號(hào)不好，可請(qǐng)對(duì)端維護(hù)人員在對(duì)端的DDF架上傳輸2M的接口上向本端局做環(huán)路測(cè)試。如信號(hào)是好的，則一般認(rèn)為對(duì)端的2M接口的DDF架至對(duì)端的用戶設(shè)備之間有問(wèn)題，可由對(duì)端與對(duì)端用戶配合處理。如果信號(hào)不好，可再用環(huán)路測(cè)試判斷，判斷是設(shè)備的故障還是線路的故障。環(huán)回法是測(cè)試2M電路誤碼性能的基本方法，逐段環(huán)回法迅速將故障定位到具體站點(diǎn)，故障定位到站點(diǎn)后，再利用配置數(shù)據(jù)檢查、配置錯(cuò)誤、設(shè)備狀態(tài)異常等情況，最后通過(guò)更換板卡、重新配置、復(fù)位等方法將故障排除。

4 2M接口電路常見(jiàn)故障以及可能原因

在實(shí)際線路開(kāi)通以及線路維護(hù)過(guò)程中，都會(huì)遇到不同程度的故障導(dǎo)致提供給2M通道不能正常連接或者數(shù)據(jù)收發(fā)不正常。這些故障中有些僅僅是因?yàn)槟硞鬏斣O(shè)備本身硬件故障，或者復(fù)接設(shè)備（比如采用小PDH延伸2M電路）的時(shí)鐘設(shè)置錯(cuò)誤，也有可能是2M接頭脫落、虛焊、氧化，或則是地線連接不合理、電源、時(shí)鐘、及配線長(zhǎng)度超標(biāo)都會(huì)造成2M對(duì)接不成功，這時(shí)候在使用誤碼測(cè)試儀進(jìn)行線路開(kāi)通測(cè)試或者維護(hù)故障排查時(shí)就需要注意以下幾點(diǎn)：

第一：2M電路故障排除必須遵循先主后次、先急后緩、下級(jí)服從上級(jí)的原則。線路故障處理基本步驟按先本級(jí)自環(huán)，然后由近及遠(yuǎn)逐步環(huán)回判斷。

第二：選擇正確的測(cè)試參數(shù)（端接或則橋接、成幀形式、接口電阻設(shè)置等）。

第三：確定正確的測(cè)試步驟，在最短時(shí)間內(nèi)用最少的操作和連接進(jìn)行故障的判斷和定位。

下面介紹一些在誤碼測(cè)試過(guò)程中常見(jiàn)的故障現(xiàn)象，分析產(chǎn)生原因及解決步驟：

故障一：所有設(shè)備設(shè)置完畢并與實(shí)際傳輸線路連接好，開(kāi)啟設(shè)備電源后，但發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)不能傳輸或傳輸過(guò)程中誤碼性能指標(biāo)不好，誤碼儀顯示LOS、AIS告警。

解決辦法：首先要排除傳輸通道的故障：重點(diǎn)檢查配線同軸電纜2M頭有無(wú)虛焊、氧化、脫焊、2M線纜長(zhǎng)度是否過(guò)長(zhǎng)、傳輸設(shè)備光纖的衰耗是否過(guò)大，然后再通過(guò)傳輸網(wǎng)管檢查傳輸設(shè)備單板有無(wú)故障及目測(cè)用戶業(yè)務(wù)側(cè)復(fù)接終端設(shè)備有無(wú)告警等。檢查所有設(shè)備之間的同軸線纜收發(fā)接入是否正確。

故障二：使用誤碼儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，檢測(cè)到出現(xiàn)2M的遠(yuǎn)端告警。

信號(hào)傳輸是2M接口是主要作用，但是在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，容易出現(xiàn)2M遠(yuǎn)端警報(bào)的現(xiàn)象，究其原因便是主要有幾點(diǎn)因素[2]。首先，便是通信線路出現(xiàn)了問(wèn)題。在開(kāi)展實(shí)際工作的過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)閹Y(jié)構(gòu)故障，而導(dǎo)致此種現(xiàn)象的發(fā)生。其次，若檢測(cè)過(guò)程中，超過(guò)線路所允許的最低錯(cuò)誤碼率在10-6時(shí)，那么便會(huì)生成警告。2M接口在實(shí)際開(kāi)展工作的過(guò)程中，警告也是從遠(yuǎn)端到近端發(fā)射的，由于設(shè)備很難接收到2M信號(hào)，便導(dǎo)致了錯(cuò)誤碼過(guò)大，發(fā)生警報(bào)現(xiàn)象。所以，想要避免此種現(xiàn)象的發(fā)生，就必須要按照一定的方向，改變環(huán)回的位置，及時(shí)的使用誤碼儀進(jìn)行排查測(cè)試。主要原因：（1）線路出現(xiàn)斷路；（2）幀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題；（3）線路誤碼性能指標(biāo)太差，超過(guò)線路所允許的最低誤碼率比如10-6時(shí)，也會(huì)造成告警。

故障三：信號(hào)傳輸中出現(xiàn)LOF告警。

LOF即幀失步告警，是對(duì)應(yīng)的2M輸入信號(hào)失步，在2M接口通信設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，要保證數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)耐暾?，必須依賴同步網(wǎng)使網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字設(shè)備相互同步。若出現(xiàn)了LOF告警，最為主要的原因便是傳輸側(cè)的設(shè)備以及用戶側(cè)設(shè)備如PDH光纖收發(fā)器（也叫PDH光端機(jī)或E1光收發(fā)器）時(shí)鐘設(shè)置出現(xiàn)錯(cuò)誤或者沖突。出現(xiàn)此種問(wèn)題時(shí)，想要切實(shí)的保障鐵路數(shù)字通信中2M接口順利運(yùn)行，就必須及時(shí)的檢查系統(tǒng)中的時(shí)鐘設(shè)置，通知網(wǎng)管檢查新增光板或時(shí)鐘交叉板有無(wú)時(shí)鐘告警，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并配置時(shí)鐘解決告警，同時(shí)對(duì)采用復(fù)接設(shè)備PDH光纖收發(fā)器（也叫PDH光端機(jī)或E1光收發(fā)器）進(jìn)行時(shí)鐘設(shè)置（多采用撥碼方式）同步于傳輸側(cè)設(shè)備時(shí)鐘。同時(shí)檢查傳輸側(cè)及用戶側(cè)設(shè)備的輸入抖動(dòng)容限和輸出抖動(dòng)并檢查兩套設(shè)備的接地問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，鐵路數(shù)字通信的質(zhì)量，關(guān)乎著鐵路的服務(wù)質(zhì)量與運(yùn)行質(zhì)量。希望能夠啟發(fā)鐵路工作者通信建設(shè)及維護(hù)人員在2M線路測(cè)試和維護(hù)方面的更多創(chuàng)新方法以及誤碼測(cè)試儀更加靈活的使用。

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