客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及綜合布線實施方案研究

■ 武長海 管建華

“六所一中心”工程定義了我國鐵路運輸調(diào)度指揮網(wǎng)絡(luò)的大格局，其中客專調(diào)度所調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）及鐵道部調(diào)度指揮中心CTC/列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）作為系統(tǒng)核心，能否順利實施將起到關(guān)鍵作用。由于客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、規(guī)模及硬件配置等均與以往CTC系統(tǒng)有較大差別，尤其是系統(tǒng)的廣域網(wǎng)及局域網(wǎng)方面，因此有必要對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實施方案進行深入分析研究，以使工程順利實施，并為后續(xù)CTC系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒。

1 客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)方案

1.1 CTC系統(tǒng)廣域網(wǎng)方案

客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)與鐵道部調(diào)度指揮中心CTC/TDCS系統(tǒng)和車站CTC系統(tǒng)采用廣域網(wǎng)連接。廣域網(wǎng)分為骨干網(wǎng)和基層網(wǎng)，骨干網(wǎng)由鐵道部調(diào)度指揮中心與各客專調(diào)度所等節(jié)點組成，基層網(wǎng)由客專/鐵路局調(diào)度所及基層站段等節(jié)點組成。

客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)廣域網(wǎng)需求至少包含3個層次的廣域網(wǎng)：

（1）客專調(diào)度所至車站級的廣域網(wǎng)；

（2）鐵道部中心與各客專CTC中心間、各客專CTC中心相互間及與各相關(guān)鐵路局TDCS中心間廣域網(wǎng)；

（3）客專調(diào)度所與無線閉塞控制系統(tǒng)（RBC）、臨時限速服務(wù)器（TSRS）等其他系統(tǒng)的廣域網(wǎng)。

客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)廣域網(wǎng)拓樸圖

1.2 CTC系統(tǒng)局域網(wǎng)方案

客專調(diào)度所CTC中心局域網(wǎng)由核心層及用戶層組成，核心層采用10 000 Mb/s的高速網(wǎng)絡(luò)，用戶層采用1 000 Mb/s交換式以太網(wǎng)。局域網(wǎng)應(yīng)采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，各級局域網(wǎng)應(yīng)能實現(xiàn)集中監(jiān)測，分權(quán)管理，并應(yīng)支持遠程管理。

核心層網(wǎng)絡(luò)是整個局域網(wǎng)的核心設(shè)備，主要提供與各個接入層網(wǎng)絡(luò)之間、與廣域網(wǎng)之間的高可靠性連接。CTC核心層網(wǎng)絡(luò)與各接入層網(wǎng)絡(luò)之間通過萬兆鏈路互聯(lián)。

2 客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)廣域網(wǎng)實施方案研究

2.1 客專調(diào)度所至車站級別的廣域網(wǎng)

客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)需設(shè)置2臺核心路由器，以實現(xiàn)調(diào)度所與車站設(shè)備的連接。

原則上按每400 km左右設(shè)1個調(diào)度臺、5～7個車站通道環(huán)回中心考慮，按照主備通道＋迂回通道的方式構(gòu)建基層廣域網(wǎng)，在此提出車站通道匯聚后通過信道化155M CPOS（相當(dāng)于63個2 Mb/s）接入調(diào)度所CTC中心，取代以往的2M數(shù)字同軸通道接入方式，避免了采用大量2M同軸通道及相關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換器、防雷、通道質(zhì)量監(jiān)督等設(shè)備。

按照客專調(diào)度所規(guī)劃年度內(nèi)接入的客運專線及車站數(shù)量，通過計算，客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)每臺核心路由器需配置4個信道化155M模塊（相當(dāng)于252個2M端口，2個端口初期啟用，另2個預(yù)留擴展）、2個千兆局域網(wǎng)上連接口。每個客專調(diào)度所要求通信專業(yè)從通信機房至信號客專CTC機房提供8個155M CPOS光通道，初期應(yīng)用4個，預(yù)留4個。

2.2 與鐵道部中心、鄰局、鄰客專中心間的廣域網(wǎng)

對于客專CTC系統(tǒng)與鐵道部中心、鄰局TDCS、鄰客專中心CTC間的廣域網(wǎng)接入方式提出以下2種實施方案。

2.2.1 方案一

客專調(diào)度所客專CTC系統(tǒng)、普速TDCS/CTC系統(tǒng)分別各配置1套外部連接路由器實現(xiàn)與鐵道部中心、鄰局TDCS、客專所CTC網(wǎng)絡(luò)接入（見圖2）。普速TDCS系統(tǒng)同樣配置一套類似的接入網(wǎng)絡(luò)。

優(yōu)點：客專CTC中心與普速TDCS中心分別按需與鐵道部中心、鄰客專中心、鄰普速中心網(wǎng)絡(luò)連接，使本客專調(diào)度所客專CTC系統(tǒng)與普速TDCS/CTC系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)度最小，綜合布線方便，系統(tǒng)設(shè)計、施工、維護界面均清晰。

缺點：若單獨設(shè)置1套路由器與鐵道部中心、鄰局客專中心、鄰普速中心網(wǎng)絡(luò)連接，經(jīng)初步測算，此方案單個路由器2M端口不少于64個，路由器設(shè)備檔次提升，系統(tǒng)投資較多。

2.2.2 方案二

客專CTC系統(tǒng)、普速TDCS/CTC系統(tǒng)共用2對外部連接路由器，一對實現(xiàn)與鐵道部中心、鄰客專中心CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入；另一對實現(xiàn)與相鄰普速TDCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入（見圖3）。

優(yōu)點：各鐵路局至客專CTC系統(tǒng)、普速TDCS系統(tǒng)間的通道可共用（前提是使用同一通道傳遞與2個系統(tǒng)的接口信息），通道總量上可減少部分2M數(shù)字通道接入數(shù)量。

圖2 客專CTC系統(tǒng)、普速TDCS系統(tǒng)外部連接路由器分設(shè)方案

缺點：客專CTC系統(tǒng)、普速TDCS系統(tǒng)界面不清晰，系統(tǒng)維護界面不清晰；依據(jù)鐵道部有關(guān)文件要求：客專CTC系統(tǒng)、普速TDCS/CTC系統(tǒng)需獨立組網(wǎng)，共用1套對外通信局域網(wǎng)后，還需考慮2個系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)安全隔離，需增設(shè)網(wǎng)閘等設(shè)備用于2個中心的安全隔離。同時，此方案增加了客專機房與普速機房間綜合布線量，系統(tǒng)間接口復(fù)雜。

2.2.3 推薦方案

客專CTC系統(tǒng)、普速TDCS系統(tǒng)應(yīng)獨立組網(wǎng)，并最大限度減少2個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的耦合度，確保系統(tǒng)界面清晰，保證網(wǎng)絡(luò)安全。此外，在鐵道部中心、鄰局等各外部中心與客專CTC系統(tǒng)及普速TDCS/CTC系統(tǒng)通信中，通道容量也需一定預(yù)留，通信通道也應(yīng)獨立，統(tǒng)籌考慮上述因素，認(rèn)為方案一較好。

2.3 客專調(diào)度所與GSM-R、RBC、TSRS等其他系統(tǒng)的廣域網(wǎng)

2.3.1 與GSM-R系統(tǒng)的廣域網(wǎng)

原則上每個客專C T C系統(tǒng)與所在地GSM-R中心間設(shè)置1對接口服務(wù)器，雙方通過專用的2M數(shù)字通道進行通信，并在本側(cè)設(shè)置網(wǎng)閘/防火墻，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性（見圖4）。

2.3.2 與TSRS、RBC系統(tǒng)的廣域網(wǎng)

客專CTC系統(tǒng)與TSRS、RBC間的廣域網(wǎng)接口方式相似，以與TSRS的廣域網(wǎng)接口為例進行分析。

客專CTC系統(tǒng)與TSRS接口設(shè)于客專調(diào)度所，TSRS可能設(shè)于RBC中心，也可能設(shè)于某個車站。CTC-TSRS接口通信服務(wù)器實現(xiàn)與TSRS接口，要求采用高可靠專用接口服務(wù)器，冗余配置。目前，各客運專線并不是采用同一廠商的列控系統(tǒng)，列控系統(tǒng)一側(cè)一般是每條客專線都配置1套/多套TSRS服務(wù)器，多套TSRS服務(wù)器情況下，應(yīng)要求列控系統(tǒng)通過1套TSRS-CTC對外接口服務(wù)器實現(xiàn)與CTC系統(tǒng)接口。目前CTC一側(cè)一般對應(yīng)1套TSRSCTC接口服務(wù)器，均配置1套CTC-TSRS接口服務(wù)器，即接口服務(wù)器間是一一對應(yīng)關(guān)系，同時按照鐵道部要求需單獨配置網(wǎng)閘設(shè)備。

客專CTC系統(tǒng)與TSRS系統(tǒng)間的廣域網(wǎng)接口方式有2種方案，方案一為目前已開通項目應(yīng)用的接口方式，方案二為新提出的解決方案。

圖3 客專CTC系統(tǒng)、普速TDCS系統(tǒng)外部連接路由器合設(shè)方案

圖4 客專CTC與GSM-R接口

（1）方案一：1套CTC-TSRS接口服務(wù)器對應(yīng)1套TSRS-CTC接口服務(wù)器（見圖5）。

優(yōu)點：每套TSRS-CTC接口服務(wù)器與CTC-TSRS接口服務(wù)器一一接口，各接口服務(wù)器接入網(wǎng)絡(luò)間相互獨立，各外部接入系統(tǒng)間相互獨立，系統(tǒng)界面清晰，各線接入時對既有系統(tǒng)影響較小。

缺點：每套TSRS-CTC接口服務(wù)器需與CTC-TSRS接口服務(wù)器接口，需單獨設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，系統(tǒng)維護不便，且需要按接口服務(wù)器數(shù)量設(shè)置網(wǎng)閘，系統(tǒng)綜合布線相對復(fù)雜，線纜量大。

（2）方案二：多個TSRS-CTC接口服務(wù)器通過共用接口路由器與CTC-TSRS接口服務(wù)器接口（見圖6）。

優(yōu)點：各系統(tǒng)共用外部接入局域網(wǎng)，系統(tǒng)設(shè)備配置簡單，網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備配置較少，系統(tǒng)布線結(jié)構(gòu)清晰，布線量少。

缺點：不同項目、不同廠商的TSRS與CTC間接口通過1套路由器和交換機組成的接入局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)上未實現(xiàn)相互隔離，因此存在系統(tǒng)故障等情況下責(zé)任不清的問題。CTC-TSRS接口服務(wù)器屬于實時控制接口設(shè)備，每500 ms需與TSRS側(cè)保持通信，多個TSRS接口共用網(wǎng)絡(luò)后，將導(dǎo)致系統(tǒng)通信量增大，可能影響實時通信。此外，接入網(wǎng)絡(luò)路由器、交換機的配置檔次較高，投資也不比方案一節(jié)省。

綜合考慮已實施線路的技術(shù)成熟程度，以及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間安全隔離的需求等因素，認(rèn)為方案一較優(yōu)。

3 客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)局域網(wǎng)實施方案研究

客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)局域網(wǎng)采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為核心局域網(wǎng)和接入局域網(wǎng)。核心層網(wǎng)絡(luò)是整個局域網(wǎng)的核心設(shè)備，主要提供與各接入層網(wǎng)絡(luò)之間、與廣域網(wǎng)之間的高可靠性連接；接入層網(wǎng)絡(luò)按照設(shè)備分布區(qū)域及功能分別設(shè)置，包括服務(wù)器接入層、調(diào)度大廳接入層、維修及復(fù)示終端接入層等，提供接入層和核心層網(wǎng)絡(luò)之間的可靠性連接。客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖7。

3.1 核心層

CTC中心機房設(shè)置核心層局域網(wǎng)設(shè)備，設(shè)雙套冗余核心交換機，負(fù)責(zé)各配線間交換機、各中心機房列頭柜交換機、各中心機房各工作站接入交換機的匯接，以及與核心路由器的連接。每個客專CTC中心設(shè)置雙套核心交換機，每臺交換機至少提供64個萬兆光端口。

3.2 接入層

接入層網(wǎng)絡(luò)交換機采用帶萬兆端口的交換機，實現(xiàn)與核心網(wǎng)絡(luò)的可靠連接。

圖5 CTC與TSRS接口方案一

圖6 CTC與TSRS接口方案二

圖7 調(diào)度所CTC系統(tǒng)局域網(wǎng)構(gòu)成

（1）中心機房接入層（服務(wù)器、后置工作站）。服務(wù)器、后置工作站是中心整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心，部署于中心機房內(nèi)，分列部署，每列設(shè)置2臺帶萬兆端口的千兆列頭接入交換機，構(gòu)建該層的局域網(wǎng)，實現(xiàn)該層服務(wù)器間及該層與核心層、其他接入層設(shè)備間安全可靠、高速的連接。

（2）中心機房周邊，維護、管理、復(fù)示終端接入層。中心機房周邊接入層設(shè)置帶萬兆端口的1 000M網(wǎng)絡(luò)交換機，實現(xiàn)該層設(shè)備間及該層與核心層、其他接入層設(shè)備間安全可靠、高速的連接。

（3）調(diào)度大廳接入層。調(diào)度大廳設(shè)置帶萬兆端口的1 000M網(wǎng)絡(luò)交換機，分別部署在調(diào)度大廳內(nèi)，負(fù)責(zé)該層設(shè)備間及該層與核心層、其他接入層設(shè)備間安全可靠、高速的連接。

（4）其他樓層接入層。其他樓層接入層設(shè)置帶萬兆端口的1 000M網(wǎng)絡(luò)交換機，實現(xiàn)該層設(shè)備間及該層與核心層、其他接入層設(shè)備間安全可靠、高速的連接。

4 系統(tǒng)綜合布線實施原則探討

4.1 系統(tǒng)綜合布線實施原則

客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)機柜種類、數(shù)量眾多，布線種類、數(shù)量大，在此提出由CTC系統(tǒng)總配線柜、列頭網(wǎng)絡(luò)柜等構(gòu)成光纖網(wǎng)絡(luò)骨架，由機柜至列頭網(wǎng)絡(luò)柜超六類線/光纖接入構(gòu)成的光纖/超六類局域網(wǎng)綜合布線系統(tǒng)。提出綜合布線原則如下：

（1）機房內(nèi)綜合布線采用下走線方式；機房間布線采用上走線（樓道吊頂內(nèi)）方式。

（2）機房內(nèi)數(shù)據(jù)線、電源線不同徑路引入機柜；機柜內(nèi)數(shù)據(jù)線、電源線分側(cè)引入設(shè)備。

（3）各類數(shù)據(jù)線按照初期設(shè)備配置預(yù)留50%～100%；

（4）核心網(wǎng)絡(luò)交換機的端口布線應(yīng)按照滿配考慮，其他各接入交換機的配線可按照設(shè)計端口數(shù)量配置。

（5）機柜內(nèi)設(shè)備一般允許布置4臺PC服務(wù)器，最多不超過6臺，設(shè)備高度不超過機柜高度的60%。

（6）原則上機房內(nèi)部的光纜布線采用多模光纜；機房間、樓層間的光纜采用單模光纜。

（7）原則上機房內(nèi)設(shè)備與核心網(wǎng)絡(luò)間的配線需先匯聚至總配線區(qū)；所有與通信、RBC、TSRS、GSM-R、調(diào)度大廳等外部系統(tǒng)接口的線纜需先經(jīng)過總配線區(qū)匯接。

（8）原則上應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、局間接口服務(wù)器、TSRS/RBC接口服務(wù)器等各類服務(wù)器盡量分類設(shè)于同一列，以保證各柜配線需求基本相當(dāng)。

（9）原則上多計算機切換器（KVM）系統(tǒng)的配線經(jīng)過刀片機箱自配的交換機直接與核心交換機互連。

（10）電源工業(yè)連接器開關(guān)數(shù)量及容量不小于機柜設(shè)備最大配置時的標(biāo)稱功率。

（11）電源線纜的規(guī)格應(yīng)滿足機柜設(shè)備最大配置時的標(biāo)稱功率。

4.2 系統(tǒng)綜合布線結(jié)構(gòu)

客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)綜合布線結(jié)構(gòu)見圖8和圖9。

5 結(jié)束語

通過對客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)方案、各類廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)的實施方案進行分析比選，提出建議方案：客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)、普速TDCS系統(tǒng)與鐵道部、鄰客專中心、鄰鐵路局TDCS中心廣域網(wǎng)建議采用各配置1套外部連接路由器實現(xiàn)接入的方式；CTC系統(tǒng)與TSRS、RBC系統(tǒng)的廣域網(wǎng)建議采用CTC側(cè)1套接口服務(wù)器對應(yīng)TSRS/RBC側(cè)1套接口服務(wù)器方案。同時，對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)綜合布線（包括同軸、光纜、超六類線）提出實施原則。

圖8 CTC系統(tǒng)電源線、網(wǎng)絡(luò)線布線

圖9 CTC系統(tǒng)強電、弱電布線

[1] 運基信號［2009］676號 列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）組網(wǎng)方案和硬件配置標(biāo)準(zhǔn)（暫行）[S]

[2] 鐵建設(shè)［2007］205號 鐵路列車調(diào)度指揮及調(diào)度集中系統(tǒng)設(shè)計暫行規(guī)定[S]