簡談鐵路數據通信業務故障維修和相關維護建議

臧賀宇

(中國鐵路武漢局集團有限公司，武漢 430071)

1 概述

2 鐵路數據通信業務的種類

鐵路數據通信系統是采用各種新技術與鐵路生產中數據業務需求的特點相融合，是充分利用了計算機通信技術來實現和擴展鐵路各種數據業務的功能。近幾年在武漢局管內鐵路數據通信業務故障率時有發生，故障現象也從前幾年的純通信通道中斷硬性故障發展到通信掉包、網絡堵塞等軟性故障，鐵路數據通信業務的故障處理也是復雜多變的，現針對現場出現的一些故障做簡單的概括，重點對軟性丟包故障進行分析，并對現場管理提出一些建議。

行車專用：包括TDCS/CTC行車調度系統、FAS調度系統、GSM-R系統、自然災害及異物侵線防災系統。

資金結算和安全保密專用：客票系統、公安信息網。

各類行車設備監控：包括用于車輛監控的5T系統（即TADS、TPDS、TFDS、TCDS、THDS）；動車TEDS監控系統；用于電務監控的信號微機監控、道岔視頻缺口監控及LKJ系統；用于機務的綜合信息網專用系統；用于供電的電力AT遠動、電力AT故標系統、電力/電牽SCADA系統；用于車務的站場視頻監控系統、綜合信息網、電子貨票系統、編組站及客站視頻監控網、綜合視頻監控網。

綜合信息辦公業務：包括路局辦公網、旅服系統、路局電視電話會議網。以上所有數據通信業務都承載在通信基礎承載網上。

3 鐵路數據通信業務故障的分類

鐵路數據通信業務故障分為以純通信通道中斷為主的硬性故障，及以網絡堵塞、丟包故障為主的軟性故障。

3.1 硬性故障

硬性故障主要包括光電纜中斷故障、通信設備故障、服務器、采集機、交換機（用戶側）、路由器（用戶側）故障。以上故障可直接通過監控各系統的網管終端、查看設備狀態指示燈、利用儀器儀表檢測、更換設備檢測等手段進行判斷。通常對產生故障的設備及設施進行更換，或通過本地及遠程方式重啟設備，就能排除硬性故障。

3.2 軟性故障

軟性故障就是通過測試手段已經判斷通信的設備工作正常，而網管監測數據業務還是出現網絡堵塞、通信丟包現象。因軟性故障存在隨機性及不確定性，經常會出現通信與鐵路相關單位組織人員聯合查找時，故障現象消失，設備自動恢復等情況。

由于軟性故障排查難度大，處理耗時長，需要針對現場故障處理的實際情況進行分析，因此本文主要針對軟性故障的產生原因進行分析。

4 軟性故障原因

4.1 設備安裝環境問題

管內部分數據通信設備安裝環境差，使得設備的各項性能指標嚴重下降，大大減少設備的使用年限，而且容易產生大量誤碼、丟包現象而造成端口數據堵塞。如設備安裝在密閉鐵皮柜，柜內設備多、散熱空間不足，在發生丟包軟故障后通過對設備物理降溫后能恢復正常工作。

4.2 音頻電纜通道傳輸不穩定問題

管內紅外檢測系統通道均采用音頻通道傳輸，下部通道為電纜通道，因天氣原因造成電纜特性指標發生變化，造成通道傳輸數據不穩定，出現故障后會因環境變化自動恢復，不便于維修人員鎖定故障點。當紅外機房設置在雷區，還容易發生設備被雷擊的情況。

4. 3 設備間的電位差問題

此類問題主要集中在下部2 M通道接點間。下部2 M線的傳送電壓最大在3.5 V左右，由于MSAP、協議轉換器接電源、地線位置不同，造成有電位差情況發生。因電位差存在不確定性，容易造成通道誤碼、丟包等軟故障現象。

4.4 設備使用年限問題

管內部分MSAP、協議轉換器設備均已超過規定使用年限，由于設備老化使其設備性能指標下降造成通信丟包等故障。

4.5 設備電源保護問題

此類問題主要集中在沒有直流電源供電的地點，如鐵路站段會議室、辦公網機房內。

4.6 業務組網方式缺陷問題

紅外系統業務：采用樹型組網方式，無法做保護通道。

下部2 M通道：主要是PDH光端機的數據業務，通常都是敷設單條光纜，點對點開通2 M通道，主要在設有傳輸室的站場和編組場內應用，存在重大的通信安全隱患。

傳輸網和數據網混合組網方式：產生故障后需對通過傳輸網和數據網的網管進行綜合分析判斷，既占用了傳輸網資源帶寬，還存在帶寬不足的問題。

4.7 視頻傳輸帶寬不足問題

主要是使用單位自身設備數據設置的問題，也有因同時調看多路視頻，超出限定網絡帶寬，造成帶寬嚴重不足的情況。

5 改進措施

1）針對設備安裝環境問題，建議與路局各站段加強協調溝通，配合改善設備的工作環境。

2）音頻電纜通道傳輸不穩定問題，建議與車輛部門溝通協調，將車輛監測采集設備升級為帶光口的采集設備，將音頻電纜通道更新改造為光纜通道。

3）針對設備間的電位差問題，建議用戶單位側將設備改造帶光口的設備，對通信機房傳輸設備側改造，增加光口用戶板，為用戶側提供光纖通道，從而徹底解決電位差問題。

4）針對設備使用年限問題，建議逐步更新且統一光端機設備的廠家及型號；采用帶有協議轉換功能的路由器，替換現有的V.35協議轉換器。

5）針對設備電源保護問題，建議與各站段單位協調，在站段信息機房加裝UPS電源設備并加強日常維護管理。

6）針對業務組網方式缺陷問題：紅外系統業務，建議與車輛部門協議溝通，利用數據網提供網絡通道，重新優化組網，形成一個混合型多路由保護網絡；下部2 M通道，建議另外增加光纜及PDH光端機或直接更換為SDH設備；傳輸網和數據網混合組網問題，建議同相關業務部門對接聯系，由業務使用部門牽頭，通信配合，對各種數據業務全面規劃，盡量利用數據網提供網絡通道，簡化網絡結構。

7）針對視頻傳輸帶寬不足問題。建議同相關業務部門多宣傳、多交流，加強技術層面的溝通，理解“共享帶寬”的概念，并下發相關管理辦法加強日常使用管理，針對各單位的實際業務帶寬需求，優化數據配置及調整帶寬，滿足應用。

8）網絡接入方式

為了有效的改善目前網絡組網結構上的不足，現提出幾種典型的網絡接入方式以供參考借鑒。

a.中間站交換機接入

如圖1所示，三層交換機以“口”字型上連接入路由器?；ヂ摼€路配置鏈路聚合，以達到互聯端口的冗余保護。接入路由器和三層交換機互聯端口類型配置成Trunk類型，并且啟用MSTP協議防止二層環路。接入路由器上配置多個vlan，對應不同的業務系統。

圖1 中間站數據網交換機接入網絡拓撲圖Fig.1 Access network topological graph of data network switch in intermediate station

b.站段交換機接入

如圖2所示，三層交換機以交叉互聯的方式上連接入路由器?；ヂ摼€路配置鏈路捆綁，以達到互聯端口的冗余保護，且可以通過跨設備的鏈路聚合實現鏈路冗余備份。接入路由器和三層交換機互聯端口類型配置成Trunk類型，且不需要啟用生成樹協議來防止二層環路。三層交換機啟用iStack虛擬化功能進行堆疊，堆疊可擴展核心的接口數量，增加背板帶寬和數據處理能力。

圖2 站段數據網交換機接入網絡拓撲圖Fig.2 Access network topological graph ofdata network switch in station and depot

c. CE路由器接入

如圖3所示，CE路由器采用“口”字型上連至PE路由器，信息交換機的網關指向CE路由器，業務流量以雙平面互為備份冗余。CE路由器與PE路由器，配置EBGP路由。

圖3 CE路由器接入網絡拓撲圖Fig.3 Access network topological graph of CE router

d. OLT接入

如圖4所示，OLT雙上行至PE路由器,不需要運行動態路由協議；接入路由器下聯接口配置為Trunk接口； OLT業務網關指向接入路由器的VRRP虛地址。

圖4 OLT接入網絡拓撲圖Fig.4 Access network topological graph of OLT

e. ONU接入

如圖5所示，未設置OLT的節點，ONU單鏈路旁掛于三層接入交換機。在交換機上建立ONU管理網關，ONU上配置同一網段管理IP進行管理，業務數據作法不變，將業務VLAN二層透傳到交換機即可。ONU業務網關指向接入路由器的VRRP虛地址，接入路由器上只需要將直連路由引入至BGP。

6 對今后維修的一些建議

進一步提高現場維護人員的綜合素質。必須結合現場實際情況，有針對性的培訓，理論和實際相結合，理論和實做并重，重視培訓效果，并形成人才梯隊，防止發生人才斷層，造成青黃不接的問題發生。

圖5 ONU接入網絡拓撲圖Fig.5 Access network topological graph of ONU

建立定期聯系機制，互通有無。通信維護人員要積極主動的同局TDCS/CTC中心、車輛監測中心、信息所等各種鐵路數據業務的網管龍頭單位建立聯系，并建立雙方都認同的判斷自身設備是否工作正常的測試方法和手段，當出現故障后，雙方能積極配合，盡少出現推諉扯皮的現象發生，從而能更快捷查找、排除故障。

加強數據業務備品、備件和測試儀表的管理。定期測試和維護并登記造冊，更換下來的設備要及時返廠修，以便保證備品充足。

優化既有鐵路數據業務網絡。針對部分鐵路數據通信業務在組網方式上存在的不足，要同鐵路局相關主管部門、站段單位協商，合理優化數據業務的組網方式，從而確保鐵路數據通信業務的安全、暢通。

把好工程源頭關。積極、主動介入到鐵路各項信息化建設工程中，結合自身通信網的優勢、特點，主動提出新技術、新運用的合理化建議，今后新開通的數據業務，原則上除行車業務和涉及到資金結算的業務走傳輸網專線通道外，其他業務都以走數據網通道為主，各業務系統同通信專業結合部以光口和網口直連為最優選擇。

加強對通信網絡自身安全的管理，最大限度的為中國鐵路武漢局集團有限公司的安全生產提供優質、暢通、可靠的通信服務保障。