鄭西高鐵通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)保護分析

王 宏

鄭州鐵路局鄭州通信段，河南 鄭州 450052

鄭西高鐵通信系統(tǒng)包括傳輸系統(tǒng)、電話交換與接入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)、專用移動通信系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)、應(yīng)急通信系統(tǒng)、同步及時鐘分配系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、通信線路系統(tǒng)、車站段（所）綜合布線系統(tǒng)、通信電源及通信信號機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等13個子系統(tǒng)。為鄭西高鐵列車控制、運營調(diào)度、旅客服務(wù)、經(jīng)營管理、防災(zāi)安全監(jiān)控等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并為運輸生產(chǎn)提供高質(zhì)量的語音、數(shù)據(jù)及圖像通信業(yè)務(wù)。

為了確保提供的各類業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)整體具備高可靠性、高可用性，通信系統(tǒng)采用了多重的保護措施。

1 通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的保護

1.1 通信光纜的保護

在鄭西高鐵鐵路線的南北兩側(cè)分別敷設(shè)了1條32芯干線光纜，除了為通信系統(tǒng)中的傳輸設(shè)備提供不同物理路由的光纖通道外，還為信號RBC、TCC構(gòu)建了由兩條光纜中的光纖組成的雙層高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

在GSM-R無線系統(tǒng)中，隧道內(nèi)的光纖直放站也是分別通過鐵路線南北兩側(cè)的兩條光纜從上下行方向的基站獲取信號的。

這種雙光纜線路的設(shè)計，可以保證任何一條光纜中斷，都不會造成任何業(yè)務(wù)的中斷。

1.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)的保護

鄭西高鐵傳輸網(wǎng)絡(luò)按骨干層、接入層兩層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。

骨干層為鏈型網(wǎng)絡(luò)，由鄭州調(diào)度所、鄭州通信站、滎陽南、鞏義南、洛陽龍門、澠池南、三門峽南、靈寶西、華山北等節(jié)點組成。骨干層傳輸系統(tǒng)分別使用兩條干線光纜中2根光纖，組成了1+1的保護網(wǎng)絡(luò)，如圖1。

圖1 骨干層網(wǎng)絡(luò)示意圖

接入層按照區(qū)間組成環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，在每個區(qū)間內(nèi)接入通信基站、牽引供電及電力配電所、信號中繼站等節(jié)點。接入層傳輸系統(tǒng)按節(jié)點類型的不同組成3個不同的傳輸環(huán)，分別使用兩條干線光纜中2根光纖，組成了二纖復(fù)用段保護網(wǎng)絡(luò)。

1.3 GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋的保護

GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋是通過基站來實現(xiàn)的。鄭西高鐵采用單網(wǎng)交織冗余覆蓋技術(shù)，任何一個基站的場強都能夠覆蓋到相鄰的兩個基站。這樣就可以保證單個基站發(fā)生故障時，全線的無線場強覆蓋電平仍然能夠達到系統(tǒng)規(guī)定的性能要求。

在隧道等弱場區(qū)域采用光纖直放站冗余覆蓋，每個光纖直放站遠端機都接收兩端兩個基站內(nèi)的光纖直放站近端機的信號，按照“主、備、從”3種分類實現(xiàn)保護功能。同時每個遠端機的信號能夠覆蓋到兩端相鄰的遠端機，實現(xiàn)冗余覆蓋。

圖2 基站單網(wǎng)交織冗余覆蓋示意圖

圖3 直放站冗余覆蓋示意圖

2 通信系統(tǒng)內(nèi)部的保護

2.1 硬件配置

所有通信子系統(tǒng)主設(shè)備的主要板件全部按照1+1熱備份的方式配置，能夠保證各系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和不中斷業(yè)務(wù)的日常維護需要。

傳輸設(shè)備的2M接口板和以太網(wǎng)接口板首次采用了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(xiàn)對多塊在用接口板的保護。

2.2 組網(wǎng)方式

除了網(wǎng)絡(luò)支撐層面的傳輸網(wǎng)絡(luò)的保護以外，各子系統(tǒng)在組網(wǎng)方式上還盡量完善了自身的保護能力。

調(diào)度通信系統(tǒng)（FAS）采用了異地冗災(zāi)方式的保護，即在鄭州和西安分別設(shè)置了一套主系統(tǒng)設(shè)備、分別作為對方的熱備主機，所有調(diào)度臺也同時接入這兩套主系統(tǒng)，任何一套設(shè)備故障都不影響調(diào)度通信系統(tǒng)的正常運行。

數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)采用雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的保護，即匯聚和核心設(shè)備全部設(shè)置兩套，以網(wǎng)狀連接。沿線車站設(shè)備以鏈狀方式分別接入不同的匯聚層設(shè)備。

用于連接信號CTC、用于傳送調(diào)度命令和進路預(yù)告的GRIS系統(tǒng)也采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主備兩套設(shè)備和兩個網(wǎng)絡(luò)同時運行。

3 業(yè)務(wù)層面的保護

3.1 環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)保護

各專業(yè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)都采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行保護，任何一個點的中斷都不影響業(yè)務(wù)通道的暢通。采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)有：信號專業(yè)的RBC、TCC、CTC、微機監(jiān)測、道岔融雪；工務(wù)專業(yè)的防災(zāi)安全監(jiān)控；供電專業(yè)的牽引供電和電力SCADA；車務(wù)專業(yè)的客票、旅客服務(wù)等。

3.2 物理雙徑路保護

鄭西高鐵的通信系統(tǒng)是相對獨立的，為了實現(xiàn)主要業(yè)務(wù)的絕對安全，我們還利用既有線的鐵路國干傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)不同物理路由、不同傳輸系統(tǒng)的保護。也就是將主用或常用通道納入鄭西高鐵通信系統(tǒng)中，將備用或迂回通道納入既有線的鐵路傳輸系統(tǒng)中。

3.3 劃分VLAN進行保護

VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名為"虛擬局域網(wǎng)"。按照業(yè)務(wù)類別的不同，鄭西高鐵傳輸設(shè)備可以通過在以太網(wǎng)端口上劃分不同的VLAN，將每一類業(yè)務(wù)分別組建成一個虛擬局域網(wǎng)。

劃分VLAN的作用：一方面可以限制不同的業(yè)務(wù)之間的互通，實現(xiàn)各個業(yè)務(wù)網(wǎng)之間的隔離，確保業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的安全；另一方面可以降低廣播風(fēng)暴的影響，有效保障通道帶寬。

通過以上各種保護方式，鄭西高鐵的通信通道始終保持了安全暢通，確保了行車的安全。

[1]鐘章隊，李旭，等.鐵路GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]鐘章隊.鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)(GSM-R)應(yīng)用基礎(chǔ)理論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.