CN201947273U - 铁路通信光纤直放站系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铁路通信光纤直放站系统，包括近端机、远端机、环境监测传感器；所述近端机与基站相连接，所述远端机与天线相连接，所述近端机通过光纤与所述远端机相连接；且所述近端机还通过以太网与外部的监控中心相连接；所述环境监测传感器与所述近端机或远端机相连接，所述近端机或远端机根据所述环境监测传感器检测到的环境参数控制电源开关或射频开关的工作状态。本实用新型能够对直放站所处的环境参数进行监控，避免环境变化而导致直放站发生故障，保证铁路通信正常。

Description

铁路通信光纤直放站系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种铁路通信光纤直放站系统。

背景技术

近年来我国铁路的连续提速，给国民经济发展带来了强劲动力，大大加快了地区之间的人力流动和物品流通速度。长期以来，铁路通信作为我国最大的通信专网，以其独特的网络优势，以确保国民经济大动脉――铁路安全畅通为天职，与公用通信网相辅相成、相互支持、互为补充，在铁路运输和现代化建设中发挥了重要的作用。但是随着列车时速的不断加快和铁路建设线路的增加，铁路无线网络覆盖也面临着越来越多的挑战，铁路通信的安全可靠性日趋重要。由于铁路覆盖面大，沿线地理地质情况复杂，在山区弯道、隧道、路堑，在铁路并线区域、交叉线路、大型车站、隧道桥梁沟堑等弱场区域，以及铁路编组场等铁路汇集点，容易受到障碍物的遮挡面形成通信弱场区和盲区，给列车运行造成安全隐患。采用传统通信基站无法为这些重点、难点区域提供可靠覆盖，铁路通信直放站、天线及馈电设备、监控设备网络应用产品就应运而生。

一般铁路通信直放站也包括无线直放站和光纤直放站。由于铁路属于线状，距离长，沿线一般铺设有光缆，最适合用光纤直放站进行覆盖（特别是铁路隧道覆盖）。为了动态监控设备的工作状态，目前光纤直放站都具备远程监控功能。

考虑到设备安全性，铁路通信光纤直放站一般安装在铁路通信机房内，且大部分通信机房为无人值守全封闭的机房。而通信机房环境参数（包括温湿度、烟雾、水浸、非法入侵（门禁）等）是否正常是保障机房内通讯设备安全正常运行的基本条件，一旦机房内环境变化，可能危及机房内通讯设备的安全正常运行，严重时会造成通信机房内的设备故障和通信瘫痪，给铁路通信造成不可估量损失。因此，对通信机房环境参数进行自动化实时监视和有效管理是非常必要的。

然而，传统铁路通信直放站虽然具备远程监控功能，但远程监控结构简单，主要监控直放站各功能模块参数（主要是下行或上行射频参数），没有对直放站所处的通信机房环境参数同时进行监控，不能保障直放站的安全正常运行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种铁路通信光纤直放站系统，能够对直放站所处的环境参数进行监控，避免环境变化而导致直放站发生故障，影响铁路通信。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供了一种铁路通信光纤直放站系统，包括近端机、远端机、环境监测传感器；

所述近端机与基站相连接，所述远端机与天线相连接，所述近端机通过光纤与所述远端机相连接；且所述近端机还通过以太网与外部的监控中心相连接；

所述环境监测传感器与所述近端机或远端机相连接，所述近端机或远端机根据所述环境监测传感器检测到的环境参数控制电源开关或射频开关的工作状态。

其中，所述近端机包括近端机控制单元、第一双工器、自动电平控制器、第一光模块；所述第一双工器分别与基站、自动电平控制器、第一光模块相连接；所述自动电平控制器还与所述第一光模块、近端机控制单元相连接；所述第一光模块还与所述近端机控制单元相连接。

所述远端机包括远端机控制单元、第二光模块、下行功率放大器、第二双工器、上行低噪声放大器；所述第二光模块分别与所述下行功率放大器、上行低噪声放大器、远端机控制单元相连接；所述上行低噪声放大器、下行功率放大器还与所述第二双工器、远端机控制单元相连接；所述第二双工器还与所述天线相连接；所述近端机的第一光模块通过光纤与所述远端机的第二光模块相连接。

进一步的，所述近端机控制单元包括中央处理器、以太网媒体访问控制器、存储器、晶振电路、通信口，以及A/D采样、I/O检测控制电路；所述A/D采样、I/O检测控制电路与所述自动电平控制器、电源、第一光模块相连接。

所述远端机控制单元包括中央处理器、存储器、晶振电路、通信口，以及A/D采样、I/O检测控制电路；所述A/D采样、I/O检测控制电路与所述上行低噪声放大器、下行功率放大器、电源、第二光模块相连接。

所述环境监测传感器与所述近端机控制单元的A/D采样、I/O检测控制电路相连接，或者与所述远端机控制单元的A/D采样、I/O检测控制电路相连接。

本实用新型实施例提供的铁路通信光纤直放站系统，同时集成直放站功能模块参数监控和通信机房环境参数监控功能，共用一套监控传输资源，既可解决直放站功能模块参数监控问题，也可解决通信机房环境参数监控问题。更重要的是，通过对直放站所在环境参数进行识别处理后，如果该环境参数影响设备安全，本实用新型直放站会启动自动保护功能，通过关闭整机电源开关或模块射频开关方式保护直放站，进一步保护了直放站设备安全。此外，本铁路通信光纤直放站系统与监控中心的数据传输主要采用铁路通信有线传输方式（即通过IP以太网方式传输），比传统的无线传输方式更加可靠，实时性更强。

附图说明

图1是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的第一实施例的结构示意图；

图2是图1所示的近端机的一个实施例的结构示意图；

图3是图1所示的远端机的一个实施例的结构示意图；

图4是图2所示的近端机控制单元的一个实施例的结构示意图；

图5是图3所示的远端机控制单元的一个实施例的结构示意图；

图6是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的第二实施例的结构示意图；

图7是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的近端机的下行链路工作流程示意图；

图8是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的远端机的下行链路工作流程示意图；

图9是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的上行链路工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的第一实施例的结构示意图；本实施例提供的铁路通信光纤直放站系统，包括近端机1、远端机2、环境监测传感器3；具体如下：

近端机1与基站相连接，远端机2与天线相连接，近端机1通过光纤与远端机2相连接；且近端机1还通过以太网与外部的监控中心4相连接。

环境监测传感器3与近端机1或远端机2相连接，近端机1或远端机2根据环境监测传感器3检测到的环境参数控制电源开关或射频开关的工作状态。例如，当检测到环境参数达到预置的参数阀值时，断开电源开关或射频开关，或者发出其他的告警信号。

如图2所示，是图1所示的近端机的一个实施例的结构示意图。近端机1包括近端机控制单元10、第一双工器11、自动电平控制器12（以下简称ALC控制器）、第一光模块13；

其中，第一双工器11分别与基站、ALC控制器12、第一光模块13相连接；ALC控制器12还与第一光模块13、近端机控制单元10相连接；第一光模块13还与近端机控制单元10相连接。

如图3所示，是图1所示的远端机的一个实施例的结构示意图。远端机2包括远端机控制单元20、第二光模块21、下行功率放大器22、第二双工器23、上行低噪声放大器24；

其中，第二光模块21分别与下行功率放大器22、上行低噪声放大器24、远端机控制单元20相连接；上行低噪声放大器24、下行功率放大器22还与第二双工器23、远端机控制单元20相连接；第二双工器23还与天线相连接。

近端机1的第一光模块13通过光纤与远端机2的第二光模块21相连接。

环境监测传感器3与近端机控制单元10相连接，或者与远端机控制单元20相连接。

本实施例提供的铁路通信光纤直放站系统是一种双向射频放大设备，包括上行链路和下行链路两部分。近端机1直接由基站耦合的下行射频信号，经过第一双工器11传输到ALC控制器12进行信号控制，再进入第一光模块13进行电光转换。转换后的光信号通过光纤传输到远端机2的第二光模块21，经光电转换后变换为射频电信号，经过下行功率放大器22进行放大，最后经第二双工器23传送到天线端，覆盖用户设备。同时，远端机2的天线端接收用户的上行信号，经过第二双工器23后输入到上行低噪声放大器24中进行增幅，后输入到远端机2的第二光模块21，经过电光转换为光信号，该光信号通过光纤传输到近端机1的第一光模块13，该光信号经过光电转换为射频电信号，最后经第一双工器1传送给基站。

此外，本实施例提供的铁路通信光纤直放站系统还配置一种环境监控系统，由环境监测传感器3直接采集直放站所在环境的各种参数，包括温度、湿度、烟雾、水浸、非法入侵（门禁）等参数，经过近端机1或远端机2的控制单元处理后，再通过IP以太网传输到外部的监控中心。同时，近端机1或远端机2的控制单元通过对环境参数进行识别处理后，如果该环境参数影响直放站设备安全，则直放站启动自动保护功能，通过关闭模块电源开关或射频开关的方式保护直放站。

环境监测传感器3包括门禁传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和水浸传感器。当然，环境监测传感器3还可以包括其他的用于检测环境参数的传感器。

在本实用新型的其中一个实施例当中，环境监测传感器3与近端机控制单元10相连接。参见图4，是近端机控制单元10的结构示意图。近端机控制单元10包括中央处理器（即图4所示的CPU）、以太网媒体访问控制器（即图4所示的MAC）、存储器、晶振电路、通信口，以及A/D采样、I/O检测控制电路；A/D采样、I/O检测控制电路与环境监测传感器3、ALC控制器12、电源、第一光模块13相连接；具体如下：

中央处理器（CPU）：由CPU完成采集数据的处理及控制功能，采用内部485总线形式与各功能模块实现各种功能，并通过通信组网模块（如MAC）与监控中心进行数据交换；

A/D 采样、I/O检测控制电路：实现对直放站所在环境的温度、湿度、烟雾、水浸、非法入侵（门禁）等环境参数，以及近端机功能模块（ALC控制器、电源、第一光模块等）参数的A/D采样处理、I/O检测控制；

以太网媒体访问控制器（MAC）：设计为10/100M以太网接口，作为监控中心通信接口；

通信口：设备提供RS232或RS485接口，可方便接入便携式移动维护终端，进行现场数据采集并控制设备；

存储器：存储系统参数信息；

晶振电路：为CPU提供基准频率。

在本实用新型的另一个实施例当中，环境监测传感器3与远端机控制单元20相连接。参见图5，是远端机控制单元20的结构示意图。远端机控制单元20包括中央处理器（即图5所示的CPU）、存储器、晶振电路、通信口，以及A/D采样、I/O检测控制电路；A/D采样、I/O检测控制电路与环境监测传感器3、上行低噪声放大器24、下行功率放大器22、电源、第二光模块21相连接；具体如下：

中央处理器（CPU）：由CPU完成采集数据的处理及控制功能，采用内部485总线形式与各功能模块实现各种功能，并通过通信组网模块与监控中心进行数据交换；

A/D 采样、I/O检测控制电路：实现对直放站所在环境的温度、湿度、烟雾、水浸、非法入侵（门禁）等环境参数，以及近端机功能模块（下行功率放大器、上行低噪声放大器、电源、第二光模块等）参数的A/D采样处理、I/O检测控制；

通信口：设备提供RS232或RS485接口，可方便接入便携式移动维护终端，进行现场数据采集并控制设备；

存储器：存储系统参数信息；

晶振电路：为CPU提供基准频率。

此外，近端机控制单元10和远端机控制单元20还设有后备电池，保证外部电源掉电后继续保持近端机控制单元10和远端机控制单元20正常工作。

本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统，同时集成直放站功能模块参数监控和环境参数监控功能，共用一套监控传输资源向监控中心传送数据。并且，该直放站通过对环境参数进行识别处理后，如果该环境参数影响设备安全，可通过关闭整机电源开关或模块射频开关方式保护直放站。

参见图6，是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的第二实施例的结构示意图；第二实施例提供的铁路通信光纤直放站系统，与上述第一实施例的直放站系统的结构、工作原理基本相同。不同点在于：第二实施例将铁路通信光纤直放站系统拆分为直放站射频控制系统、环境监控系统两部分，分别安装，并通过不同的监控中心进行监控。

如图6所示，近端机控制单元包括近端机射频控制单元、近端机环境监控单元；如下：

近端机射频控制单元分别与自动电平控制器、第一光模块相连接；近端机环境监控单元与环境监测传感器相连接；近端机射频控制单元还通过以太网与外部的直放站工作状态监控中心（即图6所示的监控中心A）相连接；近端机环境监控单元还通过以太网与外部的直放站环境监控中心（即图6所示的监控中心B）相连接。

如图6所示，远端机控制单元包括远端机射频控制单元、远端机环境监控单元；如下：

远端机射频控制单元分别与下行功率放大器、第二光模块、上行低噪声放大器相连接；远端机环境监控单元与环境监测传感器相连接；远端机环境监控单元通过光纤与近端机环境监控单元相连接；远端机环境监控单元通过光纤将采集到的环境参数传送至所述近端机环境监控单元，再由所述近端机环境监控单元通过以太网传送至外部的直放站环境监控中心（即图6所示的监控中心B）。

下面结构图7、图8、图9，对本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的工作流程进行详细描述。

参见图7，是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的近端机的下行链路工作流程示意图，具体如下：

首先初始化各功能模块，随后近端机控制单元对电源进行采样处理，判断电源是否工作正常；如不正常则通过CPU处理后上传至监控中心要求维护。如正常，机房传感器检测通信机房环境参数（温湿度、烟雾、水浸、门禁参数），经A/D采样、I/O检测控制电路处理后，判断环境参数是否符合设定要求。如发生温湿度过高、发生火灾、遭遇水浸等问题，则按设定程序判断是否关闭ALC控制器或整机电源开关以保护直放站设备。

对近端机射频信号传输，近端机的第一双工器接收由基站耦合的下行射频电信号，传输到ALC控制器进行信号控制，符合要求的下行射频电信号进入第一光模块进行电光转换，转换后的光信号通过光纤传输到远端机的第二光模块。在此过程中，近端机控制单元采样下行输入功率，判断输入射频功率是否满足要求，如不满足要求，则通过CPU处理后上传至监控中心要求维护。另外近端机控制单元采样光收发信号，判断光路是否正常，如不正常，则通过CPU处理后上传至监控中心要求维护。

参见图8，是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的远端机的下行链路工作流程示意图，具体如下：

首先初始化各功能模块，随后远端机控制单元对电源进行采样处理，判断电源是否工作正常；如不正常则通过CPU处理后上传至监控中心要求维护。如正常，机房传感器检测通信机房环境参数（温湿度、烟雾、水浸、门禁参数），经A/D采样、I/O检测控制电路处理后，判断环境参数是否符合设定要求。如发生温湿度过高、发生火灾、遭遇水浸等问题，则按设定程序判断是否关闭下行功率放大器射频开关或整机电源开关以保护直放站设备。

对远端机射频信号传输，远端机的第二光模块接收近端机传输过来的光信号并进行光电转换，输出射频率电信号，此时远端机控制单元采样光收发信号，判断光路是否正常，如不正常，则通过CPU处理后送至第二光模块，通过光传输到近端机，并通过近端机控制单元上传至监控中心要求维护。第二光模块转换后的射频电信号进入到下行功率放大器进行放大，远端机控制单元采样下行输出功率，判断下行输出功率是否正常，如不正常，则通过CPU处理后送至第二光模块，通过光传输到近端机，并通过近端机控制单元上传至监控中心要求信息维护。

参见图9，是本实用新型提供的铁路通信光纤直放站系统的上行链路工作流程示意图，具体如下：

首先初始化各功能模块，随后远端机控制单元对电源进行采样处理，判断电源是否工作正常；如不正常则通过CPU处理后上传至监控中心要求维护。

对射频信号传输，远端机的第二双工器接收远端机天线传输过来的射频电信号进入到上行低噪声放大器进行放大，远端机控制单元采样上行低噪声放大器工作参数，判断上行低噪声放大器是否正常工作，如不正常，则通过CPU处理后送至第二光模块，通过光传输到近端机，并通过近端机控制单元上传至监控中心要求信息维护。如上行低噪声放大器正常则将射频信号传输至远端机第二光模块，此时远端机控制单元采样光收发信号，判断光路是否正常，如不正常，则通过CPU处理后送至第二光模块，通过光传输到近端机，并通过近端机控制单元上传至监控中心要求维护。如光路正常，则远端机第二光模块将转换后的光信号传输至近端机第一光模块，第一光模块转换后的射频电信号进入到近端机第一双工器，并传输到基站。

本实用新型实施例提供的铁路通信光纤直放站系统，同时集成直放站功能模块参数监控和通信机房环境参数监控功能，共用一套监控传输资源，既可解决直放站功能模块参数监控问题，也可解决通信机房环境参数监控问题。更重要的是，通过对直放站所在环境参数进行识别处理后，如果该环境参数影响设备安全，本实用新型直放站会启动自动保护功能，通过关闭整机电源开关或模块射频开关方式保护直放站，进一步保护了直放站设备安全。此外，本铁路通信光纤直放站系统与监控中心的数据传输主要采用铁路通信有线传输方式（即通过IP以太网方式传输），比传统的无线传输方式更加可靠，实时性更强。本实用新型可根据实际需求灵活选择环境监控参数（即传感器自由配置），方便实用，控制单元实现模块化设计，便于生产、加工和现场安装。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种铁路通信光纤直放站系统，其特征在于，包括近端机、远端机、环境监测传感器；

所述近端机与基站相连接，所述远端机与天线相连接，所述近端机通过光纤与所述远端机相连接；且所述近端机还通过以太网与外部的监控中心相连接；

所述环境监测传感器与所述近端机或远端机相连接，所述近端机或远端机根据所述环境监测传感器检测到的环境参数控制电源开关或射频开关的工作状态。

2.如权利要求1所述的铁路通信光纤直放站系统，其特征在于，所述近端机包括近端机控制单元、第一双工器、自动电平控制器、第一光模块；

所述第一双工器分别与基站、自动电平控制器、第一光模块相连接；

所述自动电平控制器还与所述第一光模块、近端机控制单元相连接；

所述第一光模块还与所述近端机控制单元相连接。

3.如权利要求2所述的铁路通信光纤直放站系统，其特征在于，所述远端机包括远端机控制单元、第二光模块、下行功率放大器、第二双工器、上行低噪声放大器；

所述第二光模块分别与所述下行功率放大器、上行低噪声放大器、远端机控制单元相连接；

所述上行低噪声放大器、下行功率放大器还与所述第二双工器、远端机控制单元相连接；

所述第二双工器还与所述天线相连接；

所述近端机的第一光模块通过光纤与所述远端机的第二光模块相连接。

4.如权利要求3所述的铁路通信光纤直放站系统，其特征在于，所述近端机控制单元包括中央处理器、以太网媒体访问控制器、存储器、晶振电路、通信口，以及A/D采样、I/O检测控制电路；

所述A/D采样、I/O检测控制电路与所述自动电平控制器、电源、第一光模块相连接。

5.如权利要求4所述的铁路通信光纤直放站系统，其特征在于，所述远端机控制单元包括中央处理器、存储器、晶振电路、通信口，以及A/D采样、I/O检测控制电路；

所述A/D采样、I/O检测控制电路与所述上行低噪声放大器、下行功率放大器、电源、第二光模块相连接。

6.如权利要求5所述的铁路通信光纤直放站系统，所述环境监测传感器与所述近端机控制单元的A/D采样、I/O检测控制电路相连接；或者所述环境监测传感器与所述远端机控制单元的A/D采样、I/O检测控制电路相连接。

7.如权利要求3所述的铁路通信光纤直放站系统，其特征在于，所述近端机控制单元包括近端机射频控制单元、近端机环境监控单元；

所述近端机射频控制单元分别与所述自动电平控制器、第一光模块相连接；

所述近端机环境监控单元与环境监测传感器相连接；

所述近端机射频控制单元还通过以太网与外部的直放站工作状态监控中心相连接；

所述近端机环境监控单元还通过以太网与外部的直放站环境监控中心相连接。

8.如权利要求7所述的铁路通信光纤直放站系统，其特征在于，所述远端机控制单元包括远端机射频控制单元、远端机环境监控单元；

所述远端机射频控制单元分别与所述下行功率放大器、上行低噪声放大器、第二光模块相连接；

所述远端机环境监控单元与环境监测传感器相连接；

所述远端机环境监控单元通过光纤与所述近端机环境监控单元相连接，所述远端机环境监控单元通过光纤将采集到的环境参数传送至所述近端机环境监控单元，再由所述近端机环境监控单元通过以太网传送至外部的直放站环境监控中心。

9.如权利要求1～8任一项所述的铁路通信光纤直放站系统，其特征在于，所述环境监测传感器包括门禁传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和水浸传感器。

10.如权利要求9所述的铁路通信光纤直放站系统，所述近端机控制单元和远端机控制单元还设有后备电池。

Images