铁路通信数据网系统独立组网的研究

任 睿

近几年随着中国铁路的大力发展，数据网系统得到了越来越广泛的应用。早期只有客运专线才具备的数据网系统在目前的普速铁路也得到了应用。传统的数据网系统依托于SDH设备组网，然而随着高清视频监控等业务的高速发展，SDH设备容量有限，独立组网的数据网系统得到更多人的关注。

1 目前铁路通信系统组网关系及业务类型分析

1.1 传统铁路数据网组网方式

目前国内大部分客运专线的数据网组网方式如图1所示。

图1 依托于SDH设备的数据网接入层组网方式

传统的数据网组网方式中，车站接入层路由器通过GE接口（也可以是 POS 155/622接口）与车站接入层传输设备连接，通过车站与车站间的传输设备光纤环将数据传送至其他车站和汇聚层路由器所在地点。这样组网的好处是不占用干线光纤资源，但缺点也显而易见，即传输设备将承载所有的数据网业务。由于SDH的带宽有限，这在各种大颗粒的数据业务越来越多的今天显然会造成带宽资源的紧张。另外，由于共用一个传输设备，一旦某一个车站的SDH设备故障，会同时造成数据网业务的中断。

1.2 高速及普速铁路传输设备容量分析

目前国内新建高速及普速铁路传输设备的设置原则大致如表1所示。

表1 各时速下的传输设备容量设置情况

由于各种业务的交叉及汇聚主要集中在车站接入层，因此仅对车站接入层传输设备进行分析。从表1可以看出，通常情况下客运专线的车站接入层传输多为2.5Gb/s ADM设备，普速或城际铁路的车站接入层传输多为622Mb/s ADM设备。根据 《铁路客运专线通信技术标准》中3.3.9项的规定：接入层传输系统初期通道利用率不宜大于60%。但考虑一些帧的开销及复用段保护等实际可用大约只有30%～40%。

1.3 通信业务类型及带宽需求分析

铁路通信系统承载了铁路各个系统数据业务的传递，表2列举了通信系统主要承载的业务类型及所需带宽大小。

从表2可以看出，通信不同业务类型带宽普遍小于10Mb/s。然而随着这两年铁路对于视频监控的重视及高清视频业务的发展，综合视频监控业务带宽越来越大。目前对于多隧道的长区间，各基站汇聚到车站的视频业务总数大于100个摄像头，比如沪昆铁路湖南段中的娄底南至邵阳北。其次，近几年随着反恐防爆的需求，以后的铁路视频监控很可能会扩大到全线路监控，这样视频监控的布点会更加密集。另外，车辆专业一些探测站需要对列车的轮轴等进行实时连续拍摄并上传图像，以供车站及调度所相关人员分析列车信息，这也会占用大量的通信传输带宽。

从表2还可以看出，在之前普遍以E1接口的2Mb/s业务及10Mb/s带宽以下的FE接口为主的时代，带宽较为富裕，传输系统可以很好地承载数据网系统。随着时代发展，各种高清视频监控业务、车辆5T业务等所需带宽越来越大，尤其是在车站接入层设置622Mb/s ADM设备情况下已经不足以承载带宽要求越来越大的FE类型接口业务，一种不依托于SDH设备的数据网组网方式有待研究。

表2 通信各业务类型及带宽占用表

2 独立的数据网组网

2.1 组网方式

独立的数据网组网方式，主要指数据网不再依托于传输系统的SDH设备承载，而是依托于骨干层的OTN设备承载，或者直接由接入层路由器光纤直连组网。本文主要讨论第二种。

图2 独立的接入层数据网组网方式

从图2可以看出，独立组网的数据网与传统数据网最大的区别，在于舍弃了和SDH设备共用带宽和光纤，改为利用干线光纤直接互连。其组网理念与传输系统组网类似。在车站设置的接入层路由器通过光纤与其他车站的接入层路由器及汇聚层路由器互连。区间信号中继站、基站、牵引变电所、分区所等设置的三层交换机，与车站所设的三层交换机利用干线光纤互连。车站设三层交换机通过FE/GE接口与车站接入层路由器互连实现数据上传。目前，哈尔滨铁路局范围内新设哈牡客专、牡绥铁路工程等，已经使用了独立的接入层数据网组网形式。

2.2 与传统数据网系统对比分析

1.带宽利用对比。传统的数据网组网由于利用了传输的SDH设备承载，所以数据传送速率受SDH速率等级限制。独立的数据网组网将传输网与数据网分开，这样诸如视频业务、车辆5T业务等可由数据网单独承载，传输网不再承载这些大颗粒业务。这样，数据网不再受制于传输设备的带宽瓶颈，也可以应对将来数据网更高的带宽需求。

2.可靠性对比。由于传统的数据网系统依托于SDH设备承载，一旦SDH设备故障，将同时造成数据网业务的中断。而独立组网情况下，数据网不再受SDH设备限制，相反可以和SDH设备互为保护。

3.业务分类对比。目前通信主要业务类型已在1.3章节中进行列举，可以看出传统的数据网组网方式，传输网和数据网数据混在一起传输，业务类型及业务颗粒大小各式各样比较混乱。而独立的数据网组网，可以根据业务类型及业务颗粒大小进行分类。目前此方面并没有明确的规范和要求，按照牡绥线设置原则做参考，重要的及需要组建2Mb/s颗粒业务由传输专网承载，包括但不限于无线基站、调度通信、自动电话、信号、防灾、客票等。不需要组建2Mb/s颗粒业务，业务由数据网承载，包括但不限于远动、旅服、办公、动环、公安、网管等。这样，两张网独立运行互不干扰，且传输网不会受制于数据网，因为数据网遭受一些大颗粒数据网业务冲击会造成网络拥塞问题。

4.光纤利用对比。传统的数据网组网方式不占用干线光纤资源。独立的数据网组网方式将占用干线光纤资源，根据组网方式不同实际占用约2或4芯。由于，目前客专铁路均为两侧敷设干线光缆，且芯数大多为36或48芯，空余光纤较多，并不会造成投资的增加。

3 总结

由于SDH带宽的局限性，以及通信专业越来越多的需要承载各种大颗粒业务，可以看出数据网独立组网应该得到重视与更多的研究。本文对通信各业务类型及带宽进行了分析，提出了一种独立组网的数据网方式，并与传统数据网组网方式进行对比，为今后的数据网组网方式提供参考。

［1］ 中华人民共和国铁道部运输局.铁路客运专线通信技术标准［Z］.2010.

［2］ 中国铁路总公司.铁路综合视频监控系统技术规范［Z］.2013.

［3］ 江陵翔.铁路客运专线光传输设备的交叉及接入能力探讨［J］.中国铁路，2012，（09）：P70－73.