趙曉輝

摘要：文章闡述了傳統(tǒng)光纖型緊急電話及廣播系統(tǒng)的組網(wǎng)方式及構(gòu)成以及存在的弊端和缺陷，提出采用基于 EPON 組網(wǎng)技術(shù)的緊急電話系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)方案，并分析了采用這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)。目前，該技術(shù)改進(jìn)方案已經(jīng)在寶天高速（陜西段）隧道投入運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可為今后的緊急電話系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：緊急電話及廣播系統(tǒng);光收發(fā)模塊;EPON;分光器

This article describes the networking mode and composition of traditional opticalfiber emergency telephone and broadcasting system as well as the shortcomings and defects of traditional opticalfiber emergency telephone system，proposes an emergency telephone system technology improvement plan based on EPON networking technology，and analyzes the advantage of adopting this networking method.At present，this technical improvement program has been put into operation in Baotian Expressway（Shaanxi Section）tunnel，and the system operation is stable and reliable，which can provide reference for the design and construction of future emergency telephone systems.

Emergency telephone and broadcasting system;Optical transceiver module;EPON;Optical splitter

0 引言

緊急電話及隧道廣播系統(tǒng)是沿著高速公路隧道布設(shè)的應(yīng)急電話和廣播系統(tǒng)，在高速公路隧道內(nèi)發(fā)生交通事故、車輛出現(xiàn)故障或遇到其他緊急情況時(shí)，能提供緊急呼叫和應(yīng)急廣播服務(wù)。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生緊急情況時(shí)，司乘人員可以通過緊急電話向高速公路管理部門求助，高速公路管理部門可直接通過應(yīng)急廣播對(duì)隧道內(nèi)的人員進(jìn)行廣播，以幫助和指揮隧道內(nèi)人員疏散和撤離。

寶天高速公路（陜西段）所轄隧道有15座，其中在1 km以上的長(zhǎng)隧道（王家梁隧道、姚家山隧道、槐樹嶺隧道、羅家山隧道、霍灣山隧道、韓家山隧道、南嶺隧道及下灣隧道）內(nèi)上下行共設(shè)置156套隧道內(nèi)緊急電話分機(jī)，隧道內(nèi)廣播共312部;在位于寶雞西互通的陳倉所和陳倉主線站內(nèi)的隧道管理站共設(shè)置有緊急電話廣播系統(tǒng)一體化主機(jī)2套。

1 現(xiàn)狀及分析

該套緊急電話及廣播系統(tǒng)于2009年投入運(yùn)行，雖然整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行初期還比較穩(wěn)定，但隨著使用年限的增加，部分設(shè)備自然老化嚴(yán)重，特別是緊急電話分機(jī)控制板光收發(fā)模塊衰減故障率增加，因此導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行極不穩(wěn)定。

該套緊急電話及廣播系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)光纖緊急電話組網(wǎng)方式進(jìn)行組網(wǎng)（如圖1所示），此種組網(wǎng)方式在緊急電話系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下，系統(tǒng)中每個(gè)端點(diǎn)的設(shè)備都是可靠連通的。由圖1中可以看出，此種組網(wǎng)方式是將隧道內(nèi)緊急電話分機(jī)通過1芯光纜（另留1芯備用）和緊急電話分機(jī)控制板的光收發(fā)模塊互聯(lián)起來，從而組成一個(gè)基于光纖傳輸?shù)沫h(huán)網(wǎng)。雖然這種傳統(tǒng)組網(wǎng)方式具有比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、施工周期較短等優(yōu)點(diǎn)，但是采用這種組網(wǎng)方式，系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)下列故障：（1）某點(diǎn)斷纖;（2）某端點(diǎn)的光收發(fā)模塊光衰減較大;（3）某端點(diǎn)的設(shè)備出現(xiàn)故障中斷。對(duì)于對(duì)可靠性要求很高的高速公路緊急電話系統(tǒng)來說，應(yīng)盡量避免在這三種情況下緊急電話分機(jī)與監(jiān)控中心主機(jī)的通訊出現(xiàn)中斷。如果上下行同時(shí)出現(xiàn)某個(gè)設(shè)備的光收發(fā)模塊光衰較大、某點(diǎn)斷纖或者設(shè)備故障，由于設(shè)備連接方式是單環(huán)網(wǎng)連接，往往會(huì)出現(xiàn)后面多部緊急電話通訊中斷的情況，從而導(dǎo)致多個(gè)緊急電話分機(jī)與監(jiān)控中心主機(jī)通訊中斷（此種現(xiàn)象頻繁發(fā)生），因此會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

雖經(jīng)該套系統(tǒng)經(jīng)歷多次中修，但仍然故障頻發(fā)。此外，設(shè)備原型號(hào)已停產(chǎn)，備品備件價(jià)格較高，后期再次損壞的設(shè)備仍需要繼續(xù)更換，目前處于大面積癱瘓狀態(tài)。因此急需對(duì)原系統(tǒng)組網(wǎng)方式進(jìn)行技術(shù)研究和改進(jìn)，以保證該套系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2 優(yōu)化技術(shù)研究

2.1 緊急電話系統(tǒng)組網(wǎng)方法

目前，高速公路隧道緊急電話系統(tǒng)主要采用的組網(wǎng)方式有傳統(tǒng)光纖緊急電話、IP緊急電話和無源光網(wǎng)絡(luò)的光纖緊急電話三種形式，這三種組網(wǎng)方式具有以下特點(diǎn)：

（1）傳統(tǒng)光纖緊急電話：故障率高，由于電話分機(jī)采用環(huán)形或者鏈形，一旦某一個(gè)分機(jī)故障，其它與之相連的電話都不能正常工作。

（2）IP緊急電話：改造費(fèi)用較高。

（3）無源光網(wǎng)絡(luò)的光纖緊急電話：屬于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，不會(huì)因?yàn)槟承┓謾C(jī)故障影響其他分機(jī)工作。

2.2 技術(shù)方案研究及比較

通過對(duì)原緊急電話及廣播系統(tǒng)存在的缺陷和不足之處進(jìn)行分析，我們主要從組網(wǎng)方式、可靠性、穩(wěn)定性等方面來考慮技術(shù)改進(jìn)優(yōu)化方案，并對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行仔細(xì)研究比較，從而提出一個(gè)穩(wěn)定性、可靠性較高的技術(shù)方案，以保證后期整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）方案一：基于EPON組網(wǎng)技術(shù)的緊急電話系統(tǒng)

EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)），是基于以太網(wǎng)的PON技術(shù)。它采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)上提供多種業(yè)務(wù)。PON替代了原來模擬組網(wǎng)方案中的二/三層交換機(jī)，同時(shí)還節(jié)省大量的光纖收發(fā)器，而且不需要視頻光端機(jī)設(shè)備。

該技術(shù)方案中隧道內(nèi)緊急電話分機(jī)之間采用PON-ONU組網(wǎng)方式，用光纖將相隔的分機(jī)PON-ONU通過分光器串接起來，單芯光纖可連接多臺(tái)分機(jī)。ONU與隧道變電所內(nèi)的PON-OLT連接，每臺(tái)PON-OLT最多可連接8條PON-ONU鏈路。PON-OLT設(shè)備通過設(shè)置在以太網(wǎng)交換機(jī)上傳緊急電話和有線廣播音頻信號(hào)。

（2）方案二：基于工業(yè)以太網(wǎng)的緊急電話系統(tǒng)

工業(yè)以太網(wǎng)是應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)，在技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但是工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性、本質(zhì)安全性等方面可以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。

該方案中隧道內(nèi)緊急電話分機(jī)之間采用2光4電的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)方式，用光纖將相隔的電話分機(jī)用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)串接起來，隧道口的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與隧道管理站交換機(jī)通過光口或者以太網(wǎng)光纖收發(fā)器相連，與隧道管理站的緊急電話廣播系統(tǒng)主控設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。

（3）方案比選

基于EPON的緊急電話系統(tǒng)，利用無源光分路器組網(wǎng)傳輸，在以太網(wǎng)上提供語音和數(shù)據(jù)信號(hào)，在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。PON—ONU和PON—OLT搭配使用，PON—ONU在每個(gè)緊急電話廣播系統(tǒng)設(shè)備處都要使用，但PON—ONU的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)價(jià)格。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：低成本，高寬帶，擴(kuò)展性強(qiáng)，靈活快速的服務(wù)重組與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性好。

通過技術(shù)方案比較，我們可以得出以下結(jié)論：采用基于EPON組網(wǎng)技術(shù)的緊急電話系統(tǒng)（該系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示），該系統(tǒng)最大的好處是在組網(wǎng)時(shí)對(duì)每個(gè)隧道緊急電話分機(jī)組成一個(gè)獨(dú)立環(huán)網(wǎng)，各個(gè)隧道環(huán)網(wǎng)相互獨(dú)立運(yùn)行、互不干擾、互不影響，即使某個(gè)隧道設(shè)備或光纖通訊出現(xiàn)中斷，但總體上來說不影響別的隧道緊急電話系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而大大減少了設(shè)備故障率，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠運(yùn)行。

2.3 緊急電話系統(tǒng)信號(hào)傳輸

在各隧道變電所內(nèi)配置一臺(tái)PON-OLT設(shè)備，隧道內(nèi)每個(gè)緊急電話分機(jī)位置各配置一臺(tái)PON-ONU設(shè)備，用光纖將相隔的分機(jī)PON-ONU設(shè)備通過分光器串接起來，并與PONT-OLT之間組成光纖網(wǎng)絡(luò)呼叫，PON-OLT的GE光口通過光纖直接上聯(lián)至隧道管理站三層交換機(jī)。

3 結(jié)語

雖然傳統(tǒng)光纖型緊急電話系統(tǒng)具有施工簡(jiǎn)單、投資較少的特點(diǎn)，但由于在組網(wǎng)方式方面存在的一些弊端和缺陷，往往會(huì)出現(xiàn)環(huán)形或者鏈形網(wǎng)中因某一個(gè)分機(jī)故障，而導(dǎo)致其它與之相連的電話都不能正常工作的情況，所以運(yùn)行故障率較高，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。經(jīng)過對(duì)原有技術(shù)方案的研究比較，提出采用基于EPON組網(wǎng)技術(shù)的緊急電話系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有低成本、高寬帶、擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活快速的服務(wù)重組與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性好等特點(diǎn)。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于組網(wǎng)方式采用各個(gè)隧道獨(dú)立組成環(huán)網(wǎng)，各個(gè)隧道環(huán)網(wǎng)之間相互獨(dú)立、互不影響、互不干擾，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，保證了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

目前該套緊急電話及廣播系統(tǒng)的改進(jìn)方案已經(jīng)成功應(yīng)用于寶天高速公路隧道中，并且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期目的，為今后高速公路隧道緊急電話的設(shè)計(jì)和施工提供了成功應(yīng)用實(shí)例，具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳 潔.光纖型緊急電話在高速公路中的應(yīng)用[J].公路交通科技，2003，20（Z1）：90-92.

[2]李天華.安徽六潛高速光纖隧道電話及廣播優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)交通信息產(chǎn)業(yè)，2009（7）：107-109.

[3]張永躍.光纖自愈環(huán)在緊急電話系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2006（3）：86-87.

[4]葉劍謀.高速公路隧道緊急電話及有線廣播系統(tǒng)優(yōu)化策略分析[J].江西建材，2017（20）：159-160.

[5]陳 靜.隧道緊急電話、廣播系統(tǒng)方案探討[J].公路隧道，2007（1）：39-41.

[6]戴少波，許德勝，范成發(fā)，等.WDM自愈環(huán)在光纖緊急電話系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2004（12）：114-115.