信號(hào)CTCCTC數(shù)據(jù)網(wǎng)優(yōu)化探討

謝衡元（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

謝衡元，女，畢業(yè)于上海鐵道學(xué)院，高級(jí)工程師，北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)院總工。主要研究方向?yàn)橛芯€(xiàn)通信。曾擔(dān)任“鐵通西南環(huán)基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)”、“北京軌道交通指揮中心”等工程的總體設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人；參與京滬、廣深四線(xiàn)、大秦線(xiàn)2億t擴(kuò)能改造、京津客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)等鐵路工程的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和北京地鐵5號(hào)線(xiàn)、10號(hào)線(xiàn)等城市軌道交通工程設(shè)計(jì)，以及合武、武廣、滬寧、滬杭、京滬、哈大等客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)系統(tǒng)集成項(xiàng)目，多次獲設(shè)計(jì)院優(yōu)秀設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。

信號(hào)調(diào)度集中（CTC）系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸安全及調(diào)度指揮的重要手段，是提高鐵路調(diào)度指揮效率、保證行車(chē)安全的重要系統(tǒng)。信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)是為調(diào)度指揮中心與車(chē)站之間提供CTC信息的傳送，網(wǎng)絡(luò)涉及列車(chē)運(yùn)營(yíng)指揮的安全、可靠，要求獨(dú)立組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)需要安全可靠、具備集中監(jiān)測(cè)、維護(hù)管理等。

1 信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)概述

鐵路信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)主要由廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)組成。其中CTC系統(tǒng)的局域網(wǎng)包括鐵道部調(diào)度中心CTC局域網(wǎng)、鐵路局調(diào)度所CTC中心局域網(wǎng)、車(chē)站CTC局域網(wǎng)；各節(jié)點(diǎn)的局域網(wǎng)采用雙套設(shè)備冗余構(gòu)成。

各節(jié)點(diǎn)間的局域網(wǎng)通過(guò)廣域網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)實(shí)現(xiàn)信息的傳送。廣域網(wǎng)在鐵道部調(diào)度中心、鐵路局調(diào)度所、車(chē)站均設(shè)置雙套數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備，采用通信傳輸系統(tǒng)設(shè)備提供的通道構(gòu)成雙網(wǎng)。

目前，信號(hào)CTC系統(tǒng)鐵路調(diào)度所與車(chē)站間的廣域網(wǎng)主要由中心數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備與車(chē)站數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備通過(guò)傳輸網(wǎng)提供的2 M通道連接組成。在鐵路局調(diào)度中心節(jié)點(diǎn)、車(chē)站節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置數(shù)據(jù)網(wǎng)2套設(shè)備（路由器、交換機(jī)），通過(guò)通信傳輸系統(tǒng)提供的2條2 M通道將車(chē)站的路由器與調(diào)度所中心路由器環(huán)形串接，并且客專(zhuān)線(xiàn)每隔5～10個(gè)車(chē)站（普速線(xiàn)每隔8～15個(gè)站），另外采用1個(gè)2 M通道與調(diào)度所中心路由器連接構(gòu)成CTC系統(tǒng)的信息傳送的數(shù)據(jù)廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)調(diào)度所與車(chē)站間的廣域網(wǎng)構(gòu)成如圖1所示。

2 現(xiàn)狀組網(wǎng)方案問(wèn)題分析

20世紀(jì)90年代，通信傳輸網(wǎng)主要采用同步數(shù)字體系（SDH）設(shè)備構(gòu)成，當(dāng)時(shí)的傳輸設(shè)備只能提供2 M、155 M、622 M電接口，以及155 M、622 M、2.5 G光接口。信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)采用傳輸2 M接口通道組網(wǎng)是基于當(dāng)時(shí)傳輸設(shè)備功能和能力的情況下可行的組網(wǎng)方案，此種組網(wǎng)方案至今還在被應(yīng)用。

隨著鐵路建設(shè)發(fā)展，對(duì)信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全可靠逐步受到重視，迫使鐵路通信信號(hào)建設(shè)者和工程設(shè)計(jì)人員，應(yīng)結(jié)合通信信號(hào)技術(shù)發(fā)展，及時(shí)對(duì)既有組網(wǎng)方案和接口進(jìn)行優(yōu)化，逐漸優(yōu)化完善現(xiàn)有的組網(wǎng)方案中存在的不足。

目前，采用通信傳輸系統(tǒng)提供的2 M電接口通道組建信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)調(diào)度所與車(chē)站間的廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)存在以下問(wèn)題。

1）傳輸系統(tǒng)設(shè)備提供的2 M電接口是ITU-T G.703接口，而CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器設(shè)備只支持2 M V.35接口，接口協(xié)議不匹配。在工程實(shí)施中需要信號(hào)專(zhuān)業(yè)配置協(xié)議轉(zhuǎn)換，2 M接口通道通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器后與CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器設(shè)備連接，增加了可能發(fā)生的故障點(diǎn)。同時(shí)，由于協(xié)議轉(zhuǎn)換器很難實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)管理，在系統(tǒng)運(yùn)行中很難判斷預(yù)防協(xié)議轉(zhuǎn)換器的故障。設(shè)備連接方式如圖2所示。

2）在未設(shè)置貫通地線(xiàn)的鐵路線(xiàn)上，若信號(hào)機(jī)房與通信機(jī)房接地體電阻值不一致時(shí)，則會(huì)造成2 M接口通道的同軸電纜在設(shè)備端側(cè)接地時(shí)存在電位差，致使通信傳輸系統(tǒng)提供的2 M接口在連接設(shè)備終端側(cè)產(chǎn)生誤碼，會(huì)產(chǎn)生2 M通道中斷。

3)運(yùn)基信號(hào)[2009]676號(hào)文規(guī)定，車(chē)站通信機(jī)械室與信號(hào)機(jī)械室間采用光纖通道和光接口設(shè)備連接，此方案主要用于解決通信機(jī)房與信號(hào)機(jī)房間的電氣隔離問(wèn)題。近期工程實(shí)施中，在通信機(jī)房與信號(hào)機(jī)房間敷設(shè)光纜，通過(guò)2 M （或FE）M odem光端機(jī)（或光電轉(zhuǎn)換器設(shè)備），實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光傳輸。Modem光端機(jī)是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊緣特殊用戶(hù)環(huán)境而研發(fā)的一種光纖傳輸設(shè)備，很難實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)管理，該設(shè)備的可靠性和網(wǎng)管功能不如SDH、MSTP設(shè)備完善。設(shè)備連接方式如圖3所示。

3 信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)優(yōu)化

目前，信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)采用TCP/IP技術(shù)組網(wǎng)，傳送IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備選用電信級(jí)的數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備（路由器、交換機(jī)），組網(wǎng)承載方式選擇IP over SDH或IP over MSTP。

近幾年來(lái)，在新建鐵路和更新改造鐵路傳輸網(wǎng)建設(shè)中均采用M STP設(shè)備組網(wǎng)，能提供2 M、FE/GE等多業(yè)務(wù)類(lèi)型接口承載方式，而CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)方案和設(shè)備配置還基于早期的SDH設(shè)備單一的2 M接口之上，組網(wǎng)繁雜，不易故障監(jiān)測(cè)和診斷。因此，現(xiàn)有的組網(wǎng)方案需要結(jié)合鐵路通信傳輸網(wǎng)承載接入能力的提高和數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備配置的增強(qiáng)等方面考慮優(yōu)化。

3.1 傳輸網(wǎng)承載接入業(yè)務(wù)接口優(yōu)化

隨著通信傳輸技術(shù)發(fā)展，目前SDH傳輸系統(tǒng)設(shè)備功能和性能均比90年代的早期SDH設(shè)備具有較高的提高，基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)（M STP）應(yīng)運(yùn)而生，是SDH在多業(yè)務(wù)接入應(yīng)用方面的發(fā)展，在電信領(lǐng)域和鐵路傳輸網(wǎng)建設(shè)中M STP設(shè)備逐步替代SDH設(shè)備。

M STP就是對(duì)所支持的以太網(wǎng)、A TM等多種業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)處理后按一定的格式（或協(xié)議）封裝在一個(gè)或多個(gè)SDH VC中進(jìn)行傳輸；能提供2 M、155 M、FE電接口和155 M、622 M、2.5 G、10 G、FE、GE光接口；根據(jù)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬需求，可采用N×2 M捆綁封裝，一個(gè)100 M FE接口最小帶寬為2 M，最大帶寬可為48×2 M，可根據(jù)業(yè)務(wù)的需要配置1～48個(gè)2 M帶寬通道組網(wǎng)。

由于SDH標(biāo)準(zhǔn)本身具有很好的兼容性，不同體系、不同速率的信號(hào)都可以在SDH（或M STP）信道上復(fù)用和解復(fù)用；SDH（或M STP）網(wǎng)絡(luò)一般采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)承載的業(yè)務(wù)能提供通道自愈保護(hù)。因此，信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)承載方式選擇IP over SDH或IP over MSTP是比較安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的方式。

為了滿(mǎn)足運(yùn)基信號(hào)[2009]676號(hào)文規(guī)定要求，在選擇IP over MSTP承載方式時(shí)，建議MSTP設(shè)備提供FE或GE光接口，CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備配置FE或GE光接口，通過(guò)通信機(jī)房至信號(hào)機(jī)房間的光纜連接設(shè)備接口互通，連接方式如圖4所示。其組網(wǎng)方案如圖5所示。

此方式可減少通信與信號(hào)接口間的故障點(diǎn)，并且使網(wǎng)絡(luò)便于監(jiān)測(cè)和維護(hù)。

當(dāng)路由器選擇電信級(jí)高性能設(shè)備時(shí)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)業(yè)務(wù)信息的傳送，通過(guò)M PLS VPN方式實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的信息安全隔離；而且，當(dāng)業(yè)務(wù)帶寬需求增加較大時(shí)，可采用155 M POS光接口和通道組網(wǎng)。該組網(wǎng)方案是信號(hào)專(zhuān)業(yè)CTC系統(tǒng)、集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等多個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)融合可行的信號(hào)數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)方案。

3.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備配置的優(yōu)化

信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)廣域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備一般選用電信級(jí)的接入路由器和二層以太網(wǎng)交換機(jī)，路由器主要實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)的路由選擇，與SDH（或M STP）承載網(wǎng)設(shè)備提供的通道接口連接；二層以太網(wǎng)交換機(jī)主要實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)信息的透?jìng)鳌⒔粨Q和匯聚，與局域網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備連接。

由于信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)廣域網(wǎng)主要是根據(jù)各線(xiàn)工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)車(chē)站與路局調(diào)度所間和站間的IP數(shù)據(jù)信息傳送，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載業(yè)務(wù)單一，路由選擇單一。因此，車(chē)站設(shè)置的路由器設(shè)備和二層以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備可選擇三層以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備替代，可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備連接關(guān)系。

在選擇IP ov er M STP承載方式時(shí)，建議M STP設(shè)備提供FE或GE光接口，CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備三層交換機(jī)配置FE或GE光接口，通過(guò)通信機(jī)房至信號(hào)機(jī)房間的光纜連接設(shè)備接口互通，連接方式如圖6所示。其組網(wǎng)方案如圖7所示。

此方式可減少通信與信號(hào)接口間的故障點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于監(jiān)測(cè)、維護(hù)和管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文章的優(yōu)化方案僅供近期新建鐵路線(xiàn)和更新改造鐵路線(xiàn)的工程建設(shè)和設(shè)計(jì)參考。上述探討的優(yōu)化方案是基于現(xiàn)有的組網(wǎng)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳輸MSTP技術(shù)的應(yīng)用和特點(diǎn)，以及數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備性能特點(diǎn)等方面考慮提出的。優(yōu)化方案使信號(hào)CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)方案適應(yīng)傳輸新技術(shù)應(yīng)用，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的連接關(guān)系，減少網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)，提高了網(wǎng)絡(luò)安全可靠，而且可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)測(cè)，易于運(yùn)營(yíng)維護(hù)和管理。然而，傳輸設(shè)備FE或GE接口相對(duì)2 M接口的投資有所增加，CTC數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備的性能需要相應(yīng)提高。

信號(hào)專(zhuān)業(yè)涉及鐵路運(yùn)輸安全，信號(hào)專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)網(wǎng)需要獨(dú)立建設(shè)是必要的。但是，信號(hào)專(zhuān)業(yè)的每個(gè)系統(tǒng)是否都需要建設(shè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)網(wǎng)，還是建設(shè)一個(gè)信號(hào)專(zhuān)業(yè)各系統(tǒng)共用獨(dú)立的數(shù)據(jù)網(wǎng)，有待通信信號(hào)專(zhuān)業(yè)的建設(shè)者、運(yùn)營(yíng)者、設(shè)計(jì)者共同探討的技術(shù)運(yùn)用、運(yùn)營(yíng)管理、故障安全間的問(wèn)題。