京廣高鐵通信傳輸系統(tǒng)現(xiàn)狀及安全性分析

謝朋帥

中國鐵道科學研究院，河南鄭州 450052

安全、穩(wěn)定、可靠的通信手段，是保證鐵路運輸安全、提高效率和改進管理水平的重要基礎(chǔ)設(shè)施。加強高速鐵路通信傳輸系統(tǒng)安全問題的深入研究成為鐵路通信的重要課題。本文首先對京廣高鐵傳輸系統(tǒng)作了簡要的介紹，并針對幾個方面對京廣高鐵傳輸系統(tǒng)的安全性進行簡單的分析。

1 京廣高鐵傳輸系統(tǒng)簡介

根據(jù)高速鐵路運輸指揮信息安全要求，京廣高鐵傳輸系統(tǒng)采用MSTP（Multi-Service Transfer Platform，多業(yè)務(wù)傳送平臺）傳輸技術(shù)，按骨干層、接入層兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.1 骨干層

骨干層采用中興公司ZXMPS385 型STM-64 10Gb/s 傳輸設(shè)備組建MSTP 骨干匯聚層，完成各主干節(jié)點（車站和核心機房）間的各類業(yè)務(wù)連接，同時作為整個網(wǎng)絡(luò)與既有系統(tǒng)的互連層。

骨干層為鏈型網(wǎng)絡(luò)，在安陽東站、鶴壁東站、新鄉(xiāng)東站、鄭州東站、許昌東站設(shè)置節(jié)點，利用高速鐵路專線兩側(cè)不同物理徑路光纜中的各2 芯共4 芯構(gòu)成STM-64 MSP 1+1 保護鏈。同時在鄭州局通信站、鄭州局調(diào)度所、鄭州通信站也設(shè)置了節(jié)點，實現(xiàn)京廣高鐵傳輸系統(tǒng)與鄭州局既有傳輸網(wǎng)絡(luò)的互通。

1.2 接入層

接入傳輸層為環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，采用中興公司ZXMPS330 型STM-4 622Mb/s 傳輸設(shè)備，完成對車站、區(qū)間內(nèi)所有節(jié)點業(yè)務(wù)的接入、匯聚和轉(zhuǎn)接，將來自區(qū)間的業(yè)務(wù)匯聚到骨干層。

接入層傳輸設(shè)備與骨干層SDH10G 之間在骨干站點采用2X155M 光口互聯(lián)。

接入層由三個環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)節(jié)點類型不同，利用鐵路兩側(cè)光纜各2 芯，組成奇數(shù)通信基站環(huán)、偶數(shù)通信基站環(huán)以及信號電牽環(huán)（通信基站以外的各類機房）等3 個二纖通道保護環(huán)。

1.3 網(wǎng)管系統(tǒng)

傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)置在鄭州網(wǎng)管中心，采用ZXONM E3000 網(wǎng)管管理系統(tǒng)，系統(tǒng)具備多種設(shè)備管理能力，具備系統(tǒng)、性能、遠端配置、故障和安全等完善的管理功能。

2 系統(tǒng)硬件安全性分析

2.1 光纜線路的保護

在鐵路線兩側(cè)站前工程預留的電纜槽道內(nèi)分別敷設(shè)了1 條32 芯型號為GYTZA53-32B1 的干線光纜。其中“鐵路下行線一側(cè)的光纜”的光纜命名為“A 纜”，“鐵路上行線一側(cè)的光纜”的光纜命名為“B 纜”。

通信光纜除了為通信系統(tǒng)中的傳輸設(shè)備提供不同物理路由的光纖通道外，還為信號RBC、TCC 構(gòu)建了由兩條光纜中的光纖組成的雙層高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

在GSM-R 無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，黃河公鐵兩用橋上的光纖直放站也是分別通過兩側(cè)的兩條光纜從大橋兩端的基站獲取信號的。

光纜通道采用雙光纜線路的設(shè)計，可以實現(xiàn)在實際運營維護中任何一條光纜中斷，另一條光纜的正常使用可保證重要業(yè)務(wù)受到保護。，可以有效保證各系統(tǒng)正常運行，都不會造成業(yè)務(wù)的中斷。

2.2 設(shè)備硬件的保護

傳輸設(shè)備的所有重要控制板件如交叉板、電源板等功能核心板件采取1+1 熱備份的方式配置，當其中主用單板故障或不在位時，能夠自動倒換，備用單板將接替主用單板的所有工作，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和不中斷業(yè)務(wù)的日常維護需要。

接入業(yè)務(wù)層面的2M 接口板和以太網(wǎng)接口板采用了N+1 的保護方式，即通過一塊備用接口板和一塊倒換板，實現(xiàn)對多塊在用接口板的保護，能夠保證任何一塊接口板故障時各類業(yè)務(wù)不會中斷。

同時，一個傳輸環(huán)網(wǎng)的2 個方向線路光口分別設(shè)置于不同的光板，提高了傳輸網(wǎng)的安全性和可靠性。

3 系統(tǒng)軟件安全性分析

3.1 接入業(yè)務(wù)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的保護

各專業(yè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)都采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行保護，任何一個點的中斷都不影響業(yè)務(wù)功能。采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)有：GSM-R 無線子系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)信號專業(yè)的RBC、TCC、CTC、微機監(jiān)測、道岔融雪；工務(wù)專業(yè)的防災安全監(jiān)控；供電專業(yè)的牽引供電和電SCADA；車務(wù)專業(yè)的客票、旅客服務(wù)等。

3.2 接入業(yè)務(wù)物理雙路徑的保護

京廣高鐵的通信系統(tǒng)是相對獨立的，為了實現(xiàn)主要業(yè)務(wù)的絕對安全，我們通過對各類業(yè)務(wù)環(huán)形通道的環(huán)頭、環(huán)尾分別接入至傳輸設(shè)備的核心層、接入層，實現(xiàn)不同物理路由、不同傳輸系統(tǒng)的保護。也就是將主用或常用通道納入京廣高鐵通信系統(tǒng)的核心層設(shè)備中，將備用或迂回通道納入京廣高鐵通信系統(tǒng)的接入層設(shè)備中。

4 存在的安全風險和控制措施

1）京廣高鐵傳輸系統(tǒng)最大的安全風險是各車站的關(guān)鍵設(shè)備過度集中、高度集成。例如鄭州東站MSTP 10G 傳輸設(shè)備對新鄉(xiāng)東站、許昌東站、鄭州通信站、鄭州局通信站、鄭西客專滎陽南站和未來鄭徐客專的新開封站等六個方向的所有10G 光板全部集中在一個S385 機框內(nèi)，一旦這個機框的公共控制部分或者電源部分發(fā)生故障，將會造成京廣高鐵傳輸系統(tǒng)的全網(wǎng)癱瘓、所有行車業(yè)務(wù)全部中斷。但是如果將這些光板分開，又將大大削弱各條線的互通性，降低系統(tǒng)效率，因此，這個風險隱患在目前的技術(shù)層面是無法排除的，需要通過加強網(wǎng)管監(jiān)控、定期測試各類指標、將重要業(yè)務(wù)的電路承載在其它傳輸系統(tǒng)中等措施來進行防范和控制。

2）京廣高鐵傳輸網(wǎng)絡(luò)只有骨干層、接入層兩層結(jié)構(gòu)，缺少一層骨干中繼層，對重要業(yè)務(wù)的保護還有一定的安全風險。例如承載GSM-R 分組域業(yè)務(wù)、旅服業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)網(wǎng)電路采用的是POS155 電路，只能承載在骨干層10G 傳輸系統(tǒng)中，無法通過接入層承載。一旦10G 傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)故障將造成這些業(yè)務(wù)的中斷。這個安全風險，從根本上需要通過增加一層傳輸網(wǎng)絡(luò)來予以徹底消除，但是短時間內(nèi)無法實現(xiàn)。因此，目前可以的采取控制措施有：直接用光纖給POS155 電路提供保護、開通既有線電路給重要2M 業(yè)務(wù)電路提供保護等。

總之，在日常維護實踐中，維護人員必須結(jié)合現(xiàn)場實際，不斷對現(xiàn)行高鐵通信傳輸系統(tǒng)進行全面了解和綜合分析，理清通信傳輸系統(tǒng)安全設(shè)計及構(gòu)建的基本思路，圍繞網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、接入業(yè)務(wù)組網(wǎng)、設(shè)備維護等方面入手，進一步改進高鐵通信傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。降低各種通信故障發(fā)生的可能性，確保高鐵通信傳輸系統(tǒng)為鐵路運輸?shù)陌踩\行提供可靠保障。

[1]謝桂月，等.有線傳輸通信工程設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]鄭東鳴.傳輸網(wǎng)建設(shè)中安全生存性問題的分析和研究[J].電信工程技術(shù)與標準化，2003，10：61-63.