RSSP-I協(xié)議在城軌車地通信應用的探索

吳正中 郝耕華

摘要：目前在城市軌道交通中大部分廠商選擇RSSP-II協(xié)議作為車地通信協(xié)議，但由于RSSP-II協(xié)議協(xié)議建立鏈接復雜，目前車地通信問題大部分都是由于RSSP-II協(xié)議鏈接不成功引起，通過對RSSP-II協(xié)議與RSSP-I協(xié)議進行剖析對比，來進行RSSP-I協(xié)議在城軌車地通信應用的理論分析。

關鍵詞：RSSP-I;信號系統(tǒng);車地通信;RSSP-II

中圖分類號：U285 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0020-03

0 引言

城市軌道交通在中國以及世界范圍內的快速發(fā)展，業(yè)主及市民對地鐵系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求也越來越高。目前國內信號供應廠商絕大部分選擇RSSP-II協(xié)議作為車地通信協(xié)議，但RSSP-II協(xié)議建立鏈接過程復雜，并且調試過程中車地通信協(xié)議中斷為車地通信故障的主要問題，RSSP-I協(xié)議目前主要應用于地地通信當中，本文將探索RSSP-I在車地協(xié)議中應用。

1 車地協(xié)議現(xiàn)狀

目前國內信號供應廠商絕大部分選擇RSSP-II協(xié)議作為車地通信協(xié)議，部分廠商與外商合作，選擇外商的安全協(xié)議如SAHARA協(xié)議。但國內常用的RSSP-II協(xié)議是應用在TCP/IP協(xié)議之上，建立鏈接過程需要三次握手，而握手過程中通信延遲導致車地通信協(xié)議中斷是車地通信故障的主要問題。例如在實驗室測試階段列車進站停穩(wěn)停準后，屏蔽門與列車車門不進行聯(lián)動，經查日志后發(fā)現(xiàn)聯(lián)鎖與列車通信鏈接后中斷，列車繼續(xù)向前行駛，到本聯(lián)鎖區(qū)下一站，車門聯(lián)動正常。該測試問題在測試初期很常見，造成問題的原因是因為TCP/IP規(guī)定周期內握手不成功導致RSSP-II協(xié)議解析時間戳對不上，最后解決方案是放寬了應用鏈接周期，使車地通信協(xié)議可以在充足的時間里建立鏈接。而RSSP-I協(xié)議目前主要應用在地地通信中，但RSSP-I協(xié)議可以基于UDP協(xié)議實現(xiàn)，為了解決上述RSSP-II協(xié)議的鏈接問題，我們探索RSSP-I協(xié)議在車地協(xié)議中的適配。

2 RSSP-I協(xié)議與RSSP-II協(xié)議車地通信適用性對比

2.1 應用環(huán)境適用性

RSSP-I協(xié)議里明確適用于封閉式網絡，而RSSP-II協(xié)議可適用于開放式和封閉式網絡。

其中在EN50159-2中開放式網絡定義為：“連接設備數(shù)量未知的傳輸系統(tǒng)，它擁有未知的、可變的且非置信的特征，用于未知的通信服務，對此系統(tǒng)應評估未經授權的訪問。在EN50159-1中封閉式網絡定義為：“可連接設備的最大數(shù)量和拓撲結構已知的，傳輸系統(tǒng)的物理特征是固定的傳輸系統(tǒng)，并可以忽略未授權訪問的風險。”目前城軌車地通信網絡是基于LTE-M的專用網絡，其中可連接設備和拓撲結構是已經確定的，因為是專用網絡所以具備固定的傳輸系統(tǒng)，但忽略未授權訪問的風險，所以RSSP-I協(xié)議和RSSP-II協(xié)議都是可以應用在基于LTE-M的專用網絡環(huán)境中。

2.2 安全防護適用性

針對GB/T 24339.2中關于封閉式網絡防護說明，如表1所示RSSP-I采用以下具體防護措施[1]。

而RSSP-II協(xié)議針對封閉式和開放式環(huán)境防護矩陣[2]，如表2所示如下。

RSSP-I協(xié)議的主要技術特點是時間戳。時間戳計算采用線性反饋移位寄存器值（LFSR），以源標識為初始值T（0）=SID，按通信周期向左移位32位，且若最高位為1時須異或一個時間戳生成多項式作為附加干擾輸入，這樣就保證了時間戳的唯一性[3]。

RSSP-II協(xié)議通過序列號和TTS/ES技術對數(shù)據(jù)進行保護，如圖1所示。

當發(fā)送方發(fā)送第n-2消息后，接收方接收時要對此時間戳進行+1計算，發(fā)送的消息為n-1，而發(fā)送方發(fā)送的TTS字段要包括n、n-1，n-2這三個時間戳，才能對該信息起到保護的作用。

由上可知類比于RSSP-II的防護措施，可以得出RSSP-I的安全碼、序列號、時間戳、超時、源標識及反饋報文這六大措施保證了協(xié)議的實時性和準確性，這也滿足了城市軌道交通信號系統(tǒng)對于車地通信在封閉式網絡環(huán)境中的要求。

3 RSSP-I的應用

3.1 傳輸層協(xié)議的選擇

目前城軌信號系統(tǒng)中廣泛應用的RSSP-II協(xié)議是搭載于TCP/IP協(xié)議之上的，而TCP/IP協(xié)議需要三次握手才能建立成功，這可能會導致通信連接失敗的風險。而RSSP-I協(xié)議可以搭載于UDP協(xié)議之上，雖然UDP協(xié)議本身會有丟包的風險，但RSSP-I協(xié)議序列號和時間戳的校驗可以保證協(xié)議的準確性和時效性，可以避免UDP協(xié)議自身的缺陷而影響應用層。

3.2 車地通信方式的選擇

目前城軌信號系統(tǒng)中車地通信是由車載發(fā)起，地面進行握手后進行協(xié)議的互傳。而采用RSSP-I協(xié)議的話，地面設備在啟動之后直接向車載發(fā)送默認數(shù)值，這會增加通信網絡帶寬的消耗，因此我們可以在地面設備程序中設置再接收到車載設備信息中車載設備達到某種臨界值（例如列車定位）之后向車載設備發(fā)送計算結果，這樣即可避免帶寬的消耗。

4 采用RSSP-I協(xié)議后車地通信的優(yōu)化

城市軌道信號系統(tǒng)車地通信協(xié)議采用RSSP-I協(xié)議更有利于CBTC架構的改變。例如在車車通信架構中列車對通信的要求要比傳統(tǒng)CBTC架構高出許多，但采用RSSP-I之后避免了RSSP-II建立鏈接的繁瑣，即使兩個應用之間協(xié)議突然中斷，也可以迅速發(fā)送新的報文建立新的鏈接，整體提高了系統(tǒng)的可靠性。

由于RSSP-II協(xié)議是搭載在TCP/IP協(xié)議之上，在以太局域網中最大字節(jié)長度為1500字節(jié)（互聯(lián)互通協(xié)議里規(guī)定應用報文協(xié)議不超過1000字節(jié)）這就有了字節(jié)長度的要求，而采用RSSP-I協(xié)議則應用報文沒有字節(jié)長度的要求，這給車地數(shù)據(jù)大容量傳輸提供了支撐，并且可以打破車輛數(shù)據(jù)與地面設備不通的難題，為智慧地鐵的車載信號應用打下了基礎。

5 結語

通過分析RSSP-I與RSSP-II協(xié)議的適用性對比及對RSSP-I的應用分析，RSSP-I初步確定能夠滿足車地通信的要求，并且其實時性及報文長度優(yōu)于RSSP-II協(xié)議，建議RSSP-I協(xié)議試用于城市軌道交通車地通信。

參考文獻

[1] 中華人民共和國鐵道部.RSSP-I鐵路信號安全通信協(xié)議（V1.0）[S].鐵道部科學技術司，鐵路部運輸局，2010.

[2] 中華人民共和國鐵道部.RSSP-II鐵路信號安全通信協(xié)議（V1.0）[S].鐵道部科學技術司，鐵路部運輸局，2010.

[3] 岳朝鵬.RSSP-I、RSSP-II及SAHARA三種安全通信協(xié)議實現(xiàn)技術簡介[J].鐵路通信信號工程技術，2014（1）：56-58.