郑西高铁通信系统的业务保护分析
2011-04-13王宏
王 宏
郑州铁路局郑州通信段，河南 郑州 450052
郑西高铁通信系统包括传输系统、电话交换与接入系统、数据网系统、专用移动通信系统、调度通信系统、会议电视系统、应急通信系统、同步及时钟分配系统、电源系统、综合视频监控系统、通信线路系统、车站段（所）综合布线系统、通信电源及通信信号机房环境监控系统等13个子系统。为郑西高铁列车控制、运营调度、旅客服务、经营管理、防灾安全监控等业务应用系统提供网络服务，并为运输生产提供高质量的语音、数据及图像通信业务。
为了确保提供的各类业务网络整体具备高可靠性、高可用性，通信系统采用了多重的保护措施。
1 通信网络结构的保护
1.1 通信光缆的保护
在郑西高铁铁路线的南北两侧分别敷设了1条32芯干线光缆，除了为通信系统中的传输设备提供不同物理路由的光纤通道外，还为信号RBC、TCC构建了由两条光缆中的光纤组成的双层高速数据网络。
在GSM-R无线系统中，隧道内的光纤直放站也是分别通过铁路线南北两侧的两条光缆从上下行方向的基站获取信号的。
这种双光缆线路的设计，可以保证任何一条光缆中断，都不会造成任何业务的中断。
1.2 传输网络的保护
郑西高铁传输网络按骨干层、接入层两层网络设计。
骨干层为链型网络，由郑州调度所、郑州通信站、荥阳南、巩义南、洛阳龙门、渑池南、三门峡南、灵宝西、华山北等节点组成。骨干层传输系统分别使用两条干线光缆中2根光纤，组成了1+1的保护网络，如图1。
图1 骨干层网络示意图
接入层按照区间组成环型网络，在每个区间内接入通信基站、牵引供电及电力配电所、信号中继站等节点。接入层传输系统按节点类型的不同组成3个不同的传输环，分别使用两条干线光缆中2根光纤，组成了二纤复用段保护网络。
1.3 GSM-R网络覆盖的保护
GSM-R网络覆盖是通过基站来实现的。郑西高铁采用单网交织冗余覆盖技术，任何一个基站的场强都能够覆盖到相邻的两个基站。这样就可以保证单个基站发生故障时，全线的无线场强覆盖电平仍然能够达到系统规定的性能要求。
在隧道等弱场区域采用光纤直放站冗余覆盖，每个光纤直放站远端机都接收两端两个基站内的光纤直放站近端机的信号，按照“主、备、从”3种分类实现保护功能。同时每个远端机的信号能够覆盖到两端相邻的远端机，实现冗余覆盖。
图2 基站单网交织冗余覆盖示意图
图3 直放站冗余覆盖示意图
2 通信系统内部的保护
2.1 硬件配置
所有通信子系统主设备的主要板件全部按照1+1热备份的方式配置，能够保证各系统的安全稳定运行和不中断业务的日常维护需要。
传输设备的2M接口板和以太网接口板首次采用了N+1的保护方式，即通过一块备用接口板和一块倒换板，实现对多块在用接口板的保护。
2.2 组网方式
除了网络支撑层面的传输网络的保护以外，各子系统在组网方式上还尽量完善了自身的保护能力。
调度通信系统（FAS）采用了异地冗灾方式的保护，即在郑州和西安分别设置了一套主系统设备、分别作为对方的热备主机，所有调度台也同时接入这两套主系统，任何一套设备故障都不影响调度通信系统的正常运行。
数据网系统采用双层网络结构的保护，即汇聚和核心设备全部设置两套，以网状连接。沿线车站设备以链状方式分别接入不同的汇聚层设备。
用于连接信号CTC、用于传送调度命令和进路预告的GRIS系统也采用双网结构，主备两套设备和两个网络同时运行。
3 业务层面的保护
3.1 环网结构保护
各专业的业务应用网络都采用环网结构进行保护，任何一个点的中断都不影响业务通道的畅通。采用环网结构的主要业务网络有：信号专业的RBC、TCC、CTC、微机监测、道岔融雪；工务专业的防灾安全监控；供电专业的牵引供电和电力SCADA；车务专业的客票、旅客服务等。
3.2 物理双径路保护
郑西高铁的通信系统是相对独立的，为了实现主要业务的绝对安全，我们还利用既有线的铁路国干传输系统，实现不同物理路由、不同传输系统的保护。也就是将主用或常用通道纳入郑西高铁通信系统中，将备用或迂回通道纳入既有线的铁路传输系统中。
3.3 划分VLAN进行保护
VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为"虚拟局域网"。按照业务类别的不同，郑西高铁传输设备可以通过在以太网端口上划分不同的VLAN，将每一类业务分别组建成一个虚拟局域网。
划分VLAN的作用：一方面可以限制不同的业务之间的互通，实现各个业务网之间的隔离，确保业务网络的安全；另一方面可以降低广播风暴的影响，有效保障通道带宽。
通过以上各种保护方式，郑西高铁的通信通道始终保持了安全畅通，确保了行车的安全。
[1]钟章队，李旭，等.铁路GSM-R数字移动通信系统[M].北京：中国铁道出版社，2007.
[2]钟章队.铁路数字移动通信系统(GSM-R)应用基础理论[M].北京：清华大学出版社，2009.
