高速鐵路數(shù)字承載網(wǎng)組網(wǎng)及調試方案研究

馮云龍

（中鐵十一局集團電務工程有限公司 湖北武漢 430074）

0 引言

隨著我國科技水平的不斷提高，通信信息技術在各個領域中都有應用，人們對通信服務的要求也不斷提升，傳統(tǒng)鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)絡已經(jīng)不適應當今社會發(fā)展的需求，逐步顯現(xiàn)出一定的問題。主要表現(xiàn)在通信系統(tǒng)間缺乏關聯(lián)性，固定帶寬應對突發(fā)數(shù)據(jù)傳送時質量較差且效率低，網(wǎng)絡故障頻發(fā)和響應速度慢等，這些問題極大地制約我國高鐵通信行業(yè)的發(fā)展。如果仍然利用傳統(tǒng)的方式對帶寬進行改變，則需要改變業(yè)務類型或物理端口，甚至需要對通信電路進行重新設計，造成通信的長時間中斷或進行設備終端的更換。以上問題極大地影響了我國鐵路通信的質量，不滿足目前鐵路專用通信網(wǎng)絡的需求，因此對于鐵路專用網(wǎng)絡來說，需要重新構建專用數(shù)據(jù)網(wǎng)和改變組網(wǎng)方式。

1 鐵路專用數(shù)據(jù)網(wǎng)的組網(wǎng)方式

（1）IP over ATM組網(wǎng)方式。該種方法屬于異步傳輸模式，具體來說就是在鐵路一等車站的通信室中安裝交換設備，因為鐵路二等、三等車站或線路不具備的通信的基本條件，所以這種組網(wǎng)的方式并不符合實際情況，存在一定的缺點。

（2）TP over Optical組網(wǎng)方式。該種組網(wǎng)方式是通過光纖直連的方法建設鐵路專用數(shù)據(jù)網(wǎng)，該方法對于光纖資源較為豐富的地區(qū)較為適用。對于新建的鐵路客運專線通常都具備豐富的光纖資源，但對于部分光纖資源不足的線路則無法使用該組網(wǎng)方式。

（3）MSTP組網(wǎng)方式。該種方式的基礎是MSTP設備，對于新建的鐵路客運專線都具備相關設備，該方式對于組建專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡較為適合。但是對于既有線路來說，其缺乏MSTP設備則不適用該方式，但隨著高鐵建設的不斷加快，該種組網(wǎng)方式會廣泛采用。

（4）互聯(lián)網(wǎng)VPM組網(wǎng)方式。這種組網(wǎng)方式具有較多的優(yōu)點：門檻低、成本低和便利性強，適合廣泛的采用。但是該種方式從安全角度分析，存在一定的問題，隨著人們對互聯(lián)網(wǎng)認識的加深，對互聯(lián)網(wǎng)信任卻不斷降低，因此該種組網(wǎng)方式對于辦公網(wǎng)絡及場所較為適用，對于安全性需求較高的場所并不適用。

（5）IP over SDH組網(wǎng)方式。對于全路一等或以上的車站來說，其具備了較為豐富的資源，包括E1STM-1STM-4等。該種組網(wǎng)方式基本可以對二等、三等車站及線路進行覆蓋。同時，鐵路中間車站支持E1通道?？紤]該種方式的安全性，由于SDH傳輸網(wǎng)具有較強的自愈保護功能，因此人們較為信任。

通過以上對鐵路專用數(shù)據(jù)網(wǎng)不同組網(wǎng)方式的介紹，在組建鐵路專用數(shù)據(jù)網(wǎng)時通常會選擇IPoverSDH方式，并利用多種方式一同組成鐵路數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡。

2 數(shù)據(jù)網(wǎng)承載業(yè)務的優(yōu)勢

（1）路由器屬于三層IP設備，可以對不同子網(wǎng)進行隔離，為了有效避免環(huán)路對網(wǎng)絡的不利影響，也可以對不同子網(wǎng)的環(huán)路進行隔離，從而避免各子網(wǎng)間相互影響。同時，交換機可以設置VLAN來劃分不同的業(yè)務，為每個業(yè)務設置一個VLAN，使其進行二層隔離。

（2）帶寬的復用。多種業(yè)務可以通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的每條鏈路來承載。各業(yè)務可以按照自身流量情況利用實時帶寬，不用為每項業(yè)務都分配固定的帶寬，從而極大地提高了帶寬的利用率。

（3）完全隔離不同業(yè)務，重復利用地址空間。數(shù)據(jù)網(wǎng)對業(yè)務的隔離可以應用BGP／MPLS VPN三層技術來實現(xiàn)，使不同業(yè)務間不能互訪。VPN地址空間不同，其是相對獨立的，因此該地址空間可以重復的利用，從而避免本地地址出現(xiàn)沖突。

（4）QoS機制完善，可以對網(wǎng)絡進行科學的管理和控制，監(jiān)控流量和限速。如果網(wǎng)絡出現(xiàn)堵塞問題，QoS還可以避免重要業(yè)務量延遲情況，確保網(wǎng)絡運行的穩(wěn)定。

3 數(shù)據(jù)網(wǎng)接入、匯聚、核心組網(wǎng)方式分析

3.1 組網(wǎng)方式一

接入層的各站點采取單臺設備互聯(lián)的方式。各車站利用鏈組成閉合環(huán)，匯聚與核心之間互聯(lián)方式為口字型，其組網(wǎng)特點：①由于接入層采用單臺設備，出現(xiàn)單點故障。當站點出現(xiàn)設備故障時，則該站點的全部接入業(yè)務都受到影響。②鐵通專用數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)采取SDH層承載，有助于組網(wǎng)融合。③匯聚、核心兩個層次不存在單點故障。

3.2 組網(wǎng)方式二

接入層的各站點存在兩臺設備，各業(yè)務可接入到不同的設備上，每個站點兩臺設備進行互聯(lián)，匯聚與核心層互聯(lián)方式為口字型，其組網(wǎng)特點：①兩臺設備組網(wǎng)，可以有效保護設備和鏈路等，各站點互不影響。②該組網(wǎng)方式由于需在各站點與匯聚之間建立SDH通道用來承載數(shù)據(jù)，因此占用SDH層時隙較多。③成本高。

3.3 組網(wǎng)方式三

接入層各站點存在兩臺設備，各業(yè)務可接入到不同的設備上，所有接入設備通過鏈型互聯(lián)最終在匯聚層形成閉合環(huán)，匯聚層與核心層互聯(lián)方式為口字型，其組網(wǎng)特點：①雖然兩臺設備組網(wǎng)，可以有效保護設備和鏈路等，但站點間存在影響。②可以適應在SDH上進行承載，同SDH組網(wǎng)相統(tǒng)一。③可靠性低。

4 系統(tǒng)接入調試方案

以漢十高鐵項目為例，武漢局漢十線新建數(shù)據(jù)網(wǎng)全線287個接入站點。其中車站SR6608路由器22臺，車站S7503E交換機22臺，基站S5560交換機243臺；漢十線此次數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設備涉及數(shù)量較多，規(guī)模較大，原既定基站交換機、車站交換機、車站路由器設備組網(wǎng)全部以AR（接入）層次納入現(xiàn)網(wǎng)，現(xiàn)就存在兩種接入方案進行分析如下：

4.1 方案一（見圖1）

圖1

組網(wǎng)規(guī)劃：①數(shù)據(jù)網(wǎng)采用IS-IS路由協(xié)議作為IGP路由協(xié)議，匯聚路由器、車站路由器交換機、基站交換機設備“路由級別為Level-2”。②此次數(shù)據(jù)網(wǎng)新設SR6608、S7503E、S5560均為接入層AR設備，接入設備與既有DR匯聚孝感東，新增DR匯聚東津共同建立二級反射器。

優(yōu)缺分析：①此種架構全網(wǎng)設備均為level-2核心區(qū)域設備，所有接入側設備將學習到全網(wǎng)IS-IS路由條目，而維護龐大路由表。②接入側單鏈路中斷將會導致全網(wǎng)路由刷新，如出現(xiàn)多點單鏈路故障會造成路由震蕩。上述兩點都會大幅度占用設備內(nèi)存及CPU性能，且不便于后期維護。

4.2 方案二（見圖2）

圖2

組網(wǎng)規(guī)劃：①本次數(shù)據(jù)網(wǎng)采用IS-IS路由協(xié)議作為IGP路由協(xié)議，使用分層網(wǎng)絡結構來規(guī)劃數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。②匯聚設備孝感東AR6616-X、東津SR6616路由器設備“路由級別全為Level1-2”。③接入設備：車站路由器SR6608、車站交換機S7503E、基站交換機S5560設備“路由級別全為Level-1”。④此次數(shù)據(jù)網(wǎng)新設接入設備，與既有匯聚孝感東，新增匯聚東津共同建立二級反射器。⑤接入設備全部以AR層級存于現(xiàn)網(wǎng)，全部配置ISIS、BGP、MPLS、VPN等技術來實現(xiàn)各業(yè)務及系統(tǒng)接入，具體配置要求按照鐵總369號文規(guī)定執(zhí)行。

優(yōu)缺分析：①此種架構大大簡化了網(wǎng)絡架構，使網(wǎng)絡更加扁平化，便于后期管理維護。②接入側全部使用level-1此種架構可避免基站交換機學習到全網(wǎng)路由，而維護龐大路由表問題，且基站交換機單鏈路故障不會導致全網(wǎng)路由刷新震蕩，此架構可大幅度降低設備性能使用情況。③接入設備與既有匯聚孝感東，新增匯聚東津共同建立二級反射器。此架構可減少IBGP對等體數(shù)目，降低設備網(wǎng)絡資源和CPU資源。

4.3 方案對比拓撲變動

方案二與方案一對比架構需變動拓撲結構，如：既孝感東AR-云夢東AR互聯(lián)斷開、云夢東AR-孝感東DR互聯(lián)、基站交換機-車站路由器互聯(lián)。

（1）既有孝感東AR-云夢東AR互聯(lián)斷開原因：既有孝感東AR設備為leve-2級別，云夢東AR設備為leve-1級別，不可直接對接。故而提議將既孝感東AR-云夢東AR互聯(lián)斷開，換做云夢東AR-孝感東DR互聯(lián)。

（2）基站交換機-車站交換機互聯(lián)斷開原因：現(xiàn)目前規(guī)劃為所有業(yè)務全部通過車站交換機、基站交換機接入數(shù)據(jù)網(wǎng)，極大浪費了AR路由器的資源，通信段要求所有車站業(yè)務系統(tǒng)均接入路由器。故而提議將基站交換機—車站交換機互聯(lián)斷開，改為基站交換機-車站路由器互聯(lián)。

（3）通信段提議此變動后車站7503交換機，將作為AR路由器擴展設備使用。

5 結束語

高速鐵路通信系統(tǒng)是鐵路的重要基礎設施，目的是保障鐵路的高效穩(wěn)定運行。高速鐵路專用數(shù)據(jù)網(wǎng)是通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的平臺，負責將各類信息進行傳送和交換，因此需要保障其安全性。對于數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務組網(wǎng)方式和安裝調試方案需要我們不斷學習和探究，為高速鐵路的順利開通運營及通信安全暢通打下扎實的基礎。