TDCS/CTC系统网络优化改造探索

2021-12-23王晓桥陈延春

铁道通信信号 2021年11期

王晓桥，陈延春

网络是TDCS/CTC系统的重要组成部分,网络传输通道的稳定是系统可靠运行的重要保障。随着铁路信号装备的不断发展,第一代TDCS系统逐步改造成TDCS 3.0或CTC系统,原有的单通道网络同步改造为双通道网络,虽然提高了系统的可靠性和稳定性,但更加复杂的网络结构,也给日常维护和故障处理增加了难度。如何能在消除网络结构中存在安全隐患的同时,也便于日常维护和应急处置,是当前需要迫切解决的问题。

TDCS/CTC系统主要由调度中心子系统、车站子系统和网络子系统组成［1］。车站内部设备包括自律机、车务终端、信号员终端、维护终端、打印机等,设备之间通过网线与交换机组成内部局域网。车站与车站、车站与中心间通过路由器和通信通道相互连接组成广域网,并通过TCP/IP协议进行数据传输。路由器与交换机间设置防火墙,并采用入侵检测、防病毒、身份鉴别、安全接入等安全措施组成统一的网络安全防御体系［2］。下面通过几个实例介绍网络通道的优化方案。

1 广域网结构优化

如图1所示,其上部为原有TDCS网络。随着加入TDCS网络的车站数量逐渐增多,新增的车站设备直接就近接入既有网络节点,并未充分考虑网络干扰等因素的潜在影响。这就造成TDCS网络结构更加杂乱,极易造成环网交叉、路由迂回干扰等网络故障［3］。

图1 TDCS网络优化前后对比图

2018年泗杭线18个站实施改造,所有车站TDCS设备均更新成TDCS 3.0系统。为减少对既有TDCS网络造成的干扰,同时也为后续TDCS 3.0双网改造创造有利条件,首先将沪昆线、泗杭线既有的TDCS网络结构进行优化,拆除3个卫星站,增加1个中继站,将原有的38个车站优化为36个站,按线别以5～7个站单独成环的方式分成6个环网,并增加回TDCS调度中心的通道。

这种优化方式减少了网络间路由迂回干扰的可能性；同时,简化后的网络结构也更便于日常维护管理和故障应急排查。

2 局域网结构优化

2019年,杭州电务段发生多起网络通道故障,造成调度中心和车站TDCS/CTC界面显示出现闪断、“灰屏”等现象。现场应急处理时,将防火墙旁路后恢复了正常,但更换下来的防火墙返厂检测,并未发现问题。

深入分析后发现：既有车站网络结构中,路由器与防火墙为交叉互连［4］,交换机与防火墙之间为2根网线冗余连接［5］。为避免冗余网线之间产生网络风暴,交换机与防火墙之间通过生成树协议协商,选择其中一根网线为主用线路,另一根为备用线路。当主用线路故障时,自动切换到备用线路。

如图2所示的连接方式虽然从物理层面实现了冗余,但只有在主用线路完全中断的情况下,才能切换到备用通道,实际上同一时刻仅有单通道在用［6］。而且,如果防火墙与交换机之间出现生成树协议协商异常,则会出现2根网线“抢主”的情况,导致网络工作不稳定。

图2 拆除冗余网线前后对比

为避免类似故障再次发生,现场将交换机与防火墙之间的冗余网线拆除,成功消除了上述故障隐患,为TDCS/CTC系统稳定运行以及铁路行车安全提供了有力保障。

3 路由EIGRP区域优化

2020年,杭州电务段管内TDCS调度中心萧甬台控制的4个车站,发生TDCS信息“灰屏”故障,持续1 min后陆续自动恢复正常。

后经回放分析发现：各站路由器和TDCS分机均未发现中断和异常情况,且通信部门也未发现网络通道异常报警信息。

进一步查看调度中心萧甬台的核心交换机,发现EIGRP 100区域邻居中断的多次记录。其中某个IP地址的设备（位于某客技站的路由器）出现“卡在活跃状态”的报警,导致核心交换机大量发送查询请求。在此情况下,如果EIGRP 100区域内某个车站的路由器没有回复此项请求,则会发生该车站路由器的EIGRP 100区域邻居中断现象,进而影响TDCS/CTC系统部分功能。

由此确定引起此次故障的原因是：同属于EIGRP 100区域内的某客技站路由器通道出现频繁闪断。而此站路由器的联网方式类似于图1中的卫星站,仅有的单方向通道出现问题后,无环路迂回路径,进而出现端口反复重连现象；同时,由于萧甬台控制的这4个车站都在一个环网内,因此上述车站都受影响。后续,此客技站的路由器通道恢复稳定后,调度中心萧甬台信息恢复正常。

而普速既有TDCS/CTC网络的大部分车站,均采用EIGRP 100区域方式进行连接,如果其中某个网络设备不稳定,将可能影响该EIGRP区域内所有其他车站的网络状态［7］。故而该EIGRP区域分配方式,以及广泛存在的卫星车站,均潜藏较大的安全隐患和较大范围的影响,这将严重危及铁路行车安全。

为此,首先拆除TDCS/CTC系统环网内卫星站的连接,改为单独成网或加到环网中,以增加网络通道迂回路径［8］；其次,对EIGRP区域按调度中心调度台重新进行优化分配,减少同一EIGRP区域内车站的数量,以缩小故障影响范围。此外,对新建线路的车站规划新的EIGRP区域,以防止网络设备不稳定造成相互间的干扰。