鄭西高鐵通信系統的業務保護分析

王 宏

鄭州鐵路局鄭州通信段，河南 鄭州 450052

鄭西高鐵通信系統包括傳輸系統、電話交換與接入系統、數據網系統、專用移動通信系統、調度通信系統、會議電視系統、應急通信系統、同步及時鐘分配系統、電源系統、綜合視頻監控系統、通信線路系統、車站段（所）綜合布線系統、通信電源及通信信號機房環境監控系統等13個子系統。為鄭西高鐵列車控制、運營調度、旅客服務、經營管理、防災安全監控等業務應用系統提供網絡服務，并為運輸生產提供高質量的語音、數據及圖像通信業務。

為了確保提供的各類業務網絡整體具備高可靠性、高可用性，通信系統采用了多重的保護措施。

1 通信網絡結構的保護

1.1 通信光纜的保護

在鄭西高鐵鐵路線的南北兩側分別敷設了1條32芯干線光纜，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無線系統中，隧道內的光纖直放站也是分別通過鐵路線南北兩側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計，可以保證任何一條光纜中斷，都不會造成任何業務的中斷。

1.2 傳輸網絡的保護

鄭西高鐵傳輸網絡按骨干層、接入層兩層網絡設計。

骨干層為鏈型網絡，由鄭州調度所、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、華山北等節點組成。骨干層傳輸系統分別使用兩條干線光纜中2根光纖，組成了1+1的保護網絡，如圖1。

圖1 骨干層網絡示意圖

接入層按照區間組成環型網絡，在每個區間內接入通信基站、牽引供電及電力配電所、信號中繼站等節點。接入層傳輸系統按節點類型的不同組成3個不同的傳輸環，分別使用兩條干線光纜中2根光纖，組成了二纖復用段保護網絡。

1.3 GSM-R網絡覆蓋的保護

GSM-R網絡覆蓋是通過基站來實現的。鄭西高鐵采用單網交織冗余覆蓋技術，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生故障時，全線的無線場強覆蓋電平仍然能夠達到系統規定的性能要求。

在隧道等弱場區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的光纖直放站近端機的信號，按照“主、備、從”3種分類實現保護功能。同時每個遠端機的信號能夠覆蓋到兩端相鄰的遠端機，實現冗余覆蓋。

圖2 基站單網交織冗余覆蓋示意圖

圖3 直放站冗余覆蓋示意圖

2 通信系統內部的保護

2.1 硬件配置

所有通信子系統主設備的主要板件全部按照1+1熱備份的方式配置，能夠保證各系統的安全穩定運行和不中斷業務的日常維護需要。

傳輸設備的2M接口板和以太網接口板首次采用了N+1的保護方式，即通過一塊備用接口板和一塊倒換板，實現對多塊在用接口板的保護。

2.2 組網方式

除了網絡支撐層面的傳輸網絡的保護以外，各子系統在組網方式上還盡量完善了自身的保護能力。

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

數據網系統采用雙層網絡結構的保護，即匯聚和核心設備全部設置兩套，以網狀連接。沿線車站設備以鏈狀方式分別接入不同的匯聚層設備。

用于連接信號CTC、用于傳送調度命令和進路預告的GRIS系統也采用雙網結構，主備兩套設備和兩個網絡同時運行。

3 業務層面的保護

3.1 環網結構保護

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通道的暢通。采用環網結構的主要業務網絡有：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力SCADA；車務專業的客票、旅客服務等。

3.2 物理雙徑路保護

鄭西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，我們還利用既有線的鐵路國干傳輸系統，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鄭西高鐵通信系統中，將備用或迂回通道納入既有線的鐵路傳輸系統中。

3.3 劃分VLAN進行保護

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

劃分VLAN的作用：一方面可以限制不同的業務之間的互通，實現各個業務網之間的隔離，確保業務網絡的安全；另一方面可以降低廣播風暴的影響，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數字移動通信系統[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]鐘章隊.鐵路數字移動通信系統(GSM-R)應用基礎理論[M].北京：清華大學出版社，2009.