京廣高鐵通信傳輸系統現狀及安全性分析

謝朋帥

中國鐵道科學研究院，河南鄭州 450052

安全、穩定、可靠的通信手段，是保證鐵路運輸安全、提高效率和改進管理水平的重要基礎設施。加強高速鐵路通信傳輸系統安全問題的深入研究成為鐵路通信的重要課題。本文首先對京廣高鐵傳輸系統作了簡要的介紹，并針對幾個方面對京廣高鐵傳輸系統的安全性進行簡單的分析。

1 京廣高鐵傳輸系統簡介

根據高速鐵路運輸指揮信息安全要求，京廣高鐵傳輸系統采用MSTP（Multi-Service Transfer Platform，多業務傳送平臺）傳輸技術，按骨干層、接入層兩層網絡結構。

1.1 骨干層

骨干層采用中興公司ZXMPS385 型STM-64 10Gb/s 傳輸設備組建MSTP 骨干匯聚層，完成各主干節點（車站和核心機房）間的各類業務連接，同時作為整個網絡與既有系統的互連層。

骨干層為鏈型網絡，在安陽東站、鶴壁東站、新鄉東站、鄭州東站、許昌東站設置節點，利用高速鐵路專線兩側不同物理徑路光纜中的各2 芯共4 芯構成STM-64 MSP 1+1 保護鏈。同時在鄭州局通信站、鄭州局調度所、鄭州通信站也設置了節點，實現京廣高鐵傳輸系統與鄭州局既有傳輸網絡的互通。

1.2 接入層

接入傳輸層為環形網絡，采用中興公司ZXMPS330 型STM-4 622Mb/s 傳輸設備，完成對車站、區間內所有節點業務的接入、匯聚和轉接，將來自區間的業務匯聚到骨干層。

接入層傳輸設備與骨干層SDH10G 之間在骨干站點采用2X155M 光口互聯。

接入層由三個環狀網絡組成。根據節點類型不同，利用鐵路兩側光纜各2 芯，組成奇數通信基站環、偶數通信基站環以及信號電牽環（通信基站以外的各類機房）等3 個二纖通道保護環。

1.3 網管系統

傳輸網管系統設置在鄭州網管中心，采用ZXONM E3000 網管管理系統，系統具備多種設備管理能力，具備系統、性能、遠端配置、故障和安全等完善的管理功能。

2 系統硬件安全性分析

2.1 光纜線路的保護

在鐵路線兩側站前工程預留的電纜槽道內分別敷設了1 條32 芯型號為GYTZA53-32B1 的干線光纜。其中“鐵路下行線一側的光纜”的光纜命名為“A 纜”，“鐵路上行線一側的光纜”的光纜命名為“B 纜”。

通信光纜除了為通信系統中的傳輸設備提供不同物理路由的光纖通道外，還為信號RBC、TCC 構建了由兩條光纜中的光纖組成的雙層高速數據網絡。

在GSM-R 無線網絡系統中，黃河公鐵兩用橋上的光纖直放站也是分別通過兩側的兩條光纜從大橋兩端的基站獲取信號的。

光纜通道采用雙光纜線路的設計，可以實現在實際運營維護中任何一條光纜中斷，另一條光纜的正常使用可保證重要業務受到保護。，可以有效保證各系統正常運行，都不會造成業務的中斷。

2.2 設備硬件的保護

傳輸設備的所有重要控制板件如交叉板、電源板等功能核心板件采取1+1 熱備份的方式配置，當其中主用單板故障或不在位時，能夠自動倒換，備用單板將接替主用單板的所有工作，保證系統的安全穩定運行和不中斷業務的日常維護需要。

接入業務層面的2M 接口板和以太網接口板采用了N+1 的保護方式，即通過一塊備用接口板和一塊倒換板，實現對多塊在用接口板的保護，能夠保證任何一塊接口板故障時各類業務不會中斷。

同時，一個傳輸環網的2 個方向線路光口分別設置于不同的光板，提高了傳輸網的安全性和可靠性。

3 系統軟件安全性分析

3.1 接入業務環網結構的保護

各專業的業務應用網絡都采用環網結構進行保護，任何一個點的中斷都不影響業務功能。采用環網結構的主要業務網絡有：GSM-R 無線子系統、調度通信系統信號專業的RBC、TCC、CTC、微機監測、道岔融雪；工務專業的防災安全監控；供電專業的牽引供電和電SCADA；車務專業的客票、旅客服務等。

3.2 接入業務物理雙路徑的保護

京廣高鐵的通信系統是相對獨立的，為了實現主要業務的絕對安全，我們通過對各類業務環形通道的環頭、環尾分別接入至傳輸設備的核心層、接入層，實現不同物理路由、不同傳輸系統的保護。也就是將主用或常用通道納入京廣高鐵通信系統的核心層設備中，將備用或迂回通道納入京廣高鐵通信系統的接入層設備中。

4 存在的安全風險和控制措施

1）京廣高鐵傳輸系統最大的安全風險是各車站的關鍵設備過度集中、高度集成。例如鄭州東站MSTP 10G 傳輸設備對新鄉東站、許昌東站、鄭州通信站、鄭州局通信站、鄭西客專滎陽南站和未來鄭徐客專的新開封站等六個方向的所有10G 光板全部集中在一個S385 機框內，一旦這個機框的公共控制部分或者電源部分發生故障，將會造成京廣高鐵傳輸系統的全網癱瘓、所有行車業務全部中斷。但是如果將這些光板分開，又將大大削弱各條線的互通性，降低系統效率，因此，這個風險隱患在目前的技術層面是無法排除的，需要通過加強網管監控、定期測試各類指標、將重要業務的電路承載在其它傳輸系統中等措施來進行防范和控制。

2）京廣高鐵傳輸網絡只有骨干層、接入層兩層結構，缺少一層骨干中繼層，對重要業務的保護還有一定的安全風險。例如承載GSM-R 分組域業務、旅服業務的數據網電路采用的是POS155 電路，只能承載在骨干層10G 傳輸系統中，無法通過接入層承載。一旦10G 傳輸系統出現故障將造成這些業務的中斷。這個安全風險，從根本上需要通過增加一層傳輸網絡來予以徹底消除，但是短時間內無法實現。因此，目前可以的采取控制措施有：直接用光纖給POS155 電路提供保護、開通既有線電路給重要2M 業務電路提供保護等。

總之，在日常維護實踐中，維護人員必須結合現場實際，不斷對現行高鐵通信傳輸系統進行全面了解和綜合分析，理清通信傳輸系統安全設計及構建的基本思路，圍繞網絡優化、接入業務組網、設備維護等方面入手，進一步改進高鐵通信傳輸系統的穩定性和安全性。降低各種通信故障發生的可能性，確保高鐵通信傳輸系統為鐵路運輸的安全運行提供可靠保障。

[1]謝桂月，等.有線傳輸通信工程設計[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]鄭東鳴.傳輸網建設中安全生存性問題的分析和研究[J].電信工程技術與標準化，2003，10：61-63.