客专调度所CTC系统网络及综合布线实施方案研究

2012-10-25武长海管建华

铁路技术创新 2012年6期

■ 武长海管建华

“六所一中心”工程定义了我国铁路运输调度指挥网络的大格局，其中客专调度所调度集中系统（CTC）及铁道部调度指挥中心CTC/列车调度指挥系统（TDCS）作为系统核心，能否顺利实施将起到关键作用。由于客专调度所CTC系统结构、规模及硬件配置等均与以往CTC系统有较大差别，尤其是系统的广域网及局域网方面，因此有必要对系统网络实施方案进行深入分析研究，以使工程顺利实施，并为后续CTC系统建设提供借鉴。

1 客专调度所CTC系统网络总体技术方案

1.1 CTC系统广域网方案

客专调度所CTC系统与铁道部调度指挥中心CTC/TDCS系统和车站CTC系统采用广域网连接。广域网分为骨干网和基层网，骨干网由铁道部调度指挥中心与各客专调度所等节点组成，基层网由客专/铁路局调度所及基层站段等节点组成。

客专调度所CTC系统广域网需求至少包含3个层次的广域网：

（1）客专调度所至车站级的广域网；

（2）铁道部中心与各客专CTC中心间、各客专CTC中心相互间及与各相关铁路局TDCS中心间广域网；

（3）客专调度所与无线闭塞控制系统（RBC）、临时限速服务器（TSRS）等其他系统的广域网。

客专调度所CTC系统广域网结构见图1。

图1 客专调度所CTC系统广域网拓朴图

1.2 CTC系统局域网方案

客专调度所CTC中心局域网由核心层及用户层组成，核心层采用10 000 Mb/s的高速网络，用户层采用1 000 Mb/s交换式以太网。局域网应采用双网结构，各级局域网应能实现集中监测，分权管理，并应支持远程管理。

核心层网络是整个局域网的核心设备，主要提供与各个接入层网络之间、与广域网之间的高可靠性连接。CTC核心层网络与各接入层网络之间通过万兆链路互联。

2 客专调度所CTC系统广域网实施方案研究

2.1 客专调度所至车站级别的广域网

客专调度所CTC系统需设置2台核心路由器，以实现调度所与车站设备的连接。

原则上按每400 km左右设1个调度台、5～7个车站通道环回中心考虑，按照主备通道＋迂回通道的方式构建基层广域网，在此提出车站通道汇聚后通过信道化155M CPOS（相当于63个2 Mb/s）接入调度所CTC中心，取代以往的2M数字同轴通道接入方式，避免了采用大量2M同轴通道及相关协议转换器、防雷、通道质量监督等设备。

按照客专调度所规划年度内接入的客运专线及车站数量，通过计算，客专调度所CTC系统每台核心路由器需配置4个信道化155M模块（相当于252个2M端口，2个端口初期启用，另2个预留扩展）、2个千兆局域网上连接口。每个客专调度所要求通信专业从通信机房至信号客专CTC机房提供8个155M CPOS光通道，初期应用4个，预留4个。

2.2 与铁道部中心、邻局、邻客专中心间的广域网

对于客专CTC系统与铁道部中心、邻局TDCS、邻客专中心CTC间的广域网接入方式提出以下2种实施方案。

2.2.1 方案一

客专调度所客专CTC系统、普速TDCS/CTC系统分别各配置1套外部连接路由器实现与铁道部中心、邻局TDCS、客专所CTC网络接入（见图2）。普速TDCS系统同样配置一套类似的接入网络。

优点：客专CTC中心与普速TDCS中心分别按需与铁道部中心、邻客专中心、邻普速中心网络连接，使本客专调度所客专CTC系统与普速TDCS/CTC系统间关联度最小，综合布线方便，系统设计、施工、维护界面均清晰。

缺点：若单独设置1套路由器与铁道部中心、邻局客专中心、邻普速中心网络连接，经初步测算，此方案单个路由器2M端口不少于64个，路由器设备档次提升，系统投资较多。

2.2.2 方案二

客专CTC系统、普速TDCS/CTC系统共用2对外部连接路由器，一对实现与铁道部中心、邻客专中心CTC系统网络接入；另一对实现与相邻普速TDCS系统网络接入（见图3）。

优点：各铁路局至客专CTC系统、普速TDCS系统间的通道可共用（前提是使用同一通道传递与2个系统的接口信息），通道总量上可减少部分2M数字通道接入数量。

图2 客专CTC系统、普速TDCS系统外部连接路由器分设方案

缺点：客专CTC系统、普速TDCS系统界面不清晰，系统维护界面不清晰；依据铁道部有关文件要求：客专CTC系统、普速TDCS/CTC系统需独立组网，共用1套对外通信局域网后，还需考虑2个系统间的网络安全隔离，需增设网闸等设备用于2个中心的安全隔离。同时，此方案增加了客专机房与普速机房间综合布线量，系统间接口复杂。

2.2.3 推荐方案

客专CTC系统、普速TDCS系统应独立组网，并最大限度减少2个系统网络的耦合度，确保系统界面清晰，保证网络安全。此外，在铁道部中心、邻局等各外部中心与客专CTC系统及普速TDCS/CTC系统通信中，通道容量也需一定预留，通信通道也应独立，统筹考虑上述因素，认为方案一较好。

2.3 客专调度所与GSM-R、RBC、TSRS等其他系统的广域网

2.3.1 与GSM-R系统的广域网

原则上每个客专C T C系统与所在地GSM-R中心间设置1对接口服务器，双方通过专用的2M数字通道进行通信，并在本侧设置网闸/防火墙，保证网络的安全性（见图4）。

2.3.2 与TSRS、RBC系统的广域网

客专CTC系统与TSRS、RBC间的广域网接口方式相似，以与TSRS的广域网接口为例进行分析。

客专CTC系统与TSRS接口设于客专调度所，TSRS可能设于RBC中心，也可能设于某个车站。CTC-TSRS接口通信服务器实现与TSRS接口，要求采用高可靠专用接口服务器，冗余配置。目前，各客运专线并不是采用同一厂商的列控系统，列控系统一侧一般是每条客专线都配置1套/多套TSRS服务器，多套TSRS服务器情况下，应要求列控系统通过1套TSRS-CTC对外接口服务器实现与CTC系统接口。目前CTC一侧一般对应1套TSRSCTC接口服务器，均配置1套CTC-TSRS接口服务器，即接口服务器间是一一对应关系，同时按照铁道部要求需单独配置网闸设备。

客专CTC系统与TSRS系统间的广域网接口方式有2种方案，方案一为目前已开通项目应用的接口方式，方案二为新提出的解决方案。

图3 客专CTC系统、普速TDCS系统外部连接路由器合设方案

图4 客专CTC与GSM-R接口

（1）方案一：1套CTC-TSRS接口服务器对应1套TSRS-CTC接口服务器（见图5）。

优点：每套TSRS-CTC接口服务器与CTC-TSRS接口服务器一一接口，各接口服务器接入网络间相互独立，各外部接入系统间相互独立，系统界面清晰，各线接入时对既有系统影响较小。

缺点：每套TSRS-CTC接口服务器需与CTC-TSRS接口服务器接口，需单独设置网络设备，系统维护不便，且需要按接口服务器数量设置网闸，系统综合布线相对复杂，线缆量大。

（2）方案二：多个TSRS-CTC接口服务器通过共用接口路由器与CTC-TSRS接口服务器接口（见图6）。

优点：各系统共用外部接入局域网，系统设备配置简单，网络安全设备配置较少，系统布线结构清晰，布线量少。

缺点：不同项目、不同厂商的TSRS与CTC间接口通过1套路由器和交换机组成的接入局域网，网络上未实现相互隔离，因此存在系统故障等情况下责任不清的问题。CTC-TSRS接口服务器属于实时控制接口设备，每500 ms需与TSRS侧保持通信，多个TSRS接口共用网络后，将导致系统通信量增大，可能影响实时通信。此外，接入网络路由器、交换机的配置档次较高，投资也不比方案一节省。

综合考虑已实施线路的技术成熟程度，以及系统网络间安全隔离的需求等因素，认为方案一较优。

3 客专调度所CTC系统局域网实施方案研究

客专调度所CTC系统局域网采用双网结构，分为核心局域网和接入局域网。核心层网络是整个局域网的核心设备，主要提供与各接入层网络之间、与广域网之间的高可靠性连接；接入层网络按照设备分布区域及功能分别设置，包括服务器接入层、调度大厅接入层、维修及复示终端接入层等，提供接入层和核心层网络之间的可靠性连接。客专调度所CTC系统局域网结构见图7。

3.1 核心层

CTC中心机房设置核心层局域网设备，设双套冗余核心交换机，负责各配线间交换机、各中心机房列头柜交换机、各中心机房各工作站接入交换机的汇接，以及与核心路由器的连接。每个客专CTC中心设置双套核心交换机，每台交换机至少提供64个万兆光端口。

3.2 接入层

接入层网络交换机采用带万兆端口的交换机，实现与核心网络的可靠连接。

图5 CTC与TSRS接口方案一

图6 CTC与TSRS接口方案二

图7 调度所CTC系统局域网构成

（1）中心机房接入层（服务器、后置工作站）。服务器、后置工作站是中心整个系统的数据核心，部署于中心机房内，分列部署，每列设置2台带万兆端口的千兆列头接入交换机，构建该层的局域网，实现该层服务器间及该层与核心层、其他接入层设备间安全可靠、高速的连接。

（2）中心机房周边，维护、管理、复示终端接入层。中心机房周边接入层设置带万兆端口的1 000M网络交换机，实现该层设备间及该层与核心层、其他接入层设备间安全可靠、高速的连接。

（3）调度大厅接入层。调度大厅设置带万兆端口的1 000M网络交换机，分别部署在调度大厅内，负责该层设备间及该层与核心层、其他接入层设备间安全可靠、高速的连接。

（4）其他楼层接入层。其他楼层接入层设置带万兆端口的1 000M网络交换机，实现该层设备间及该层与核心层、其他接入层设备间安全可靠、高速的连接。

4 系统综合布线实施原则探讨

4.1 系统综合布线实施原则

客专调度所CTC系统机柜种类、数量众多，布线种类、数量大，在此提出由CTC系统总配线柜、列头网络柜等构成光纤网络骨架，由机柜至列头网络柜超六类线/光纤接入构成的光纤/超六类局域网综合布线系统。提出综合布线原则如下：

（1）机房内综合布线采用下走线方式；机房间布线采用上走线（楼道吊顶内）方式。

（2）机房内数据线、电源线不同径路引入机柜；机柜内数据线、电源线分侧引入设备。

（3）各类数据线按照初期设备配置预留50%～100%；

（4）核心网络交换机的端口布线应按照满配考虑，其他各接入交换机的配线可按照设计端口数量配置。

（5）机柜内设备一般允许布置4台PC服务器，最多不超过6台，设备高度不超过机柜高度的60%。

（6）原则上机房内部的光缆布线采用多模光缆；机房间、楼层间的光缆采用单模光缆。

（7）原则上机房内设备与核心网络间的配线需先汇聚至总配线区；所有与通信、RBC、TSRS、GSM-R、调度大厅等外部系统接口的线缆需先经过总配线区汇接。

（8）原则上应用服务器、通信服务器、局间接口服务器、TSRS/RBC接口服务器等各类服务器尽量分类设于同一列，以保证各柜配线需求基本相当。

（9）原则上多计算机切换器（KVM）系统的配线经过刀片机箱自配的交换机直接与核心交换机互连。

（10）电源工业连接器开关数量及容量不小于机柜设备最大配置时的标称功率。

（11）电源线缆的规格应满足机柜设备最大配置时的标称功率。

4.2 系统综合布线结构

客专调度所CTC系统综合布线结构见图8和图9。

5 结束语

通过对客专调度所CTC系统网络总体技术方案、各类广域网、局域网的实施方案进行分析比选，提出建议方案：客专调度所CTC系统、普速TDCS系统与铁道部、邻客专中心、邻铁路局TDCS中心广域网建议采用各配置1套外部连接路由器实现接入的方式；CTC系统与TSRS、RBC系统的广域网建议采用CTC侧1套接口服务器对应TSRS/RBC侧1套接口服务器方案。同时，对系统网络综合布线（包括同轴、光缆、超六类线）提出实施原则。