■ 王國(guó)雨

隨著鐵路信息化的發(fā)展，越來(lái)越多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備接口類(lèi)型由原來(lái)的音頻專(zhuān)線接口（VF2/4W）、DDN專(zhuān)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口（N×2 Mb/s的G.703接口和N×64 kb/s的V.35、RS232接口等）向以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口（10 Mb/s、100 Mb/s、1 000 Mb/s等接口）發(fā)展，這就需要通信的承載網(wǎng)能夠提供以太網(wǎng)接口來(lái)接入各種業(yè)務(wù)，并能針對(duì)不同業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，提供與其相適應(yīng)的組網(wǎng)方案。鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)一般僅在車(chē)站及通信站部署，因此站內(nèi)及區(qū)間節(jié)點(diǎn)就需要通過(guò)MSTP系統(tǒng)接入。

1 以太網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的特點(diǎn)及通信需求

目前采用以太網(wǎng)接口的鐵路業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要有鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)、紅外線軸溫探測(cè)系統(tǒng)、電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

1.1 鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)

鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、供電維護(hù)管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流向要求如下：

（1）遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)控制站與被控站之間存在數(shù)據(jù)交互，被控站之間不進(jìn)行通信。

當(dāng)牽引供電系統(tǒng)采用AT供電方式時(shí)，牽引變電所故標(biāo)裝置需要分別與其相鄰的上下行分區(qū)所、AT所故標(biāo)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信。

（2）安全監(jiān)控系統(tǒng)控制站與被控站之間有數(shù)據(jù)交互，被控站之間不進(jìn)行通信。

（3）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主站、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端設(shè)備之間有數(shù)據(jù)交互，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端設(shè)備之間不進(jìn)行通信。

（4）在供電調(diào)度系統(tǒng)中，對(duì)于控制站與被控站之間承載直接參與生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)動(dòng)通道要求設(shè)置2條互為備用的通信通道。

鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)對(duì)通道的需求如下：

（1）帶寬要求。遠(yuǎn)動(dòng)通道一個(gè)2 Mb/s帶寬掛接被控站的數(shù)量宜不大于10個(gè)。維護(hù)通道一個(gè)2 Mb/s的帶寬掛接的站點(diǎn)數(shù)量宜不大于10個(gè)，特殊情況下應(yīng)不大于15個(gè)。對(duì)于調(diào)度所至供電段的專(zhuān)用復(fù)示通道帶寬要求宜不小于10 Mb/s，特殊情況下應(yīng)不小于2 Mb/s。

（2）時(shí)延要求。通信通道的端到端平均時(shí)延應(yīng)小于500 ms。

（3）時(shí)延抖動(dòng)要求。通信通道的端到端時(shí)延抖動(dòng)應(yīng)小于500 ms。

（4）丟包率要求。通信通道的端到端丟包率應(yīng)小于10-3。

1.2 綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)

（1）TB 10085—2009《鐵路圖像通信設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：視頻采集點(diǎn)-視頻接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)帶寬應(yīng)按照三種原則進(jìn)行計(jì)算：①圖像分辨率為CIF時(shí)，一路視頻所需占用的平均網(wǎng)絡(luò)帶寬不應(yīng)小于512 kb/s，②圖像分辨率為2CIF時(shí)，一路視頻所需占用的平均網(wǎng)絡(luò)帶寬不應(yīng)小于1 Mb/s，③圖像分辨率為CIF時(shí)，一路視頻所需占用的平均網(wǎng)絡(luò)帶寬不應(yīng)小于2 Mb/s 。為保證圖像的清晰程度，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中，圖像分辨率通常要求達(dá)到4CIF或更高標(biāo)準(zhǔn)。

（2）TB 10085—2009《鐵路圖像通信設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：視頻系統(tǒng)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量要求見(jiàn)表1。

1.3 信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

（1）運(yùn)基信號(hào)［2011］709號(hào)《鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)條件》要求：各車(chē)站局域網(wǎng)之間通道帶寬不低于2 Mb/s，采用環(huán)形組網(wǎng)方式連接，每5～12個(gè)車(chē)站形成一個(gè)環(huán)路，并以不低于2 Mb/s通道抽頭方式與電務(wù)段星型連接；

表1 視頻系統(tǒng)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量要求

（2）運(yùn)基信號(hào)［2011］709號(hào)《鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)條件》要求：當(dāng)使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)端到端的主要性能指標(biāo)符合YD/T 1171—2001《IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求——網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)與指標(biāo)》中QoS 1級(jí)（交互式級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)，即IPTD（IP包傳輸時(shí)延）不大于400 ms、IPDV（IP包時(shí)延變化，IPTD的1～10-3百分位值減去IPTD的最小值）不大于50 ms、IPER（IP包誤差率）不大于1×10-3；

（3）車(chē)站設(shè)備配置有路由器，可通過(guò)路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)路由保護(hù)。

1.4 防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)

（1）與MSTP設(shè)備互聯(lián)的接口設(shè)備為2套并行工作，其中1套中斷，不影響另1套正常運(yùn)行；

（2）帶寬尚無(wú)明確要求，實(shí)際帶寬需求不足100 kb/s；

（3）時(shí)延要求暫無(wú)明確規(guī)定，由于防災(zāi)系統(tǒng)直接關(guān)系行車(chē)安全，因此網(wǎng)絡(luò)端到端的主要性能指標(biāo)按符合YD/T 1171—2001《IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求——網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)與指標(biāo)》中QoS 0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)考慮，即IPTD（IP包傳輸時(shí)延）不大于150 ms、IPDV（IP包時(shí)延變化，IPTD的1～10-3百分位值減去IPTD的最小值）不大于50 ms、IPER（IP包誤差率）不大于1×10-3；

（4）業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)較多。

1.5 紅外線軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

（1）帶寬和時(shí)延尚無(wú)明確要求；

（2）業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)不多。

1.6 電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

（1）帶寬尚無(wú)明確要求，實(shí)際帶寬需求在100 kb/s左右；

（2）《鐵路無(wú)人值守機(jī)房環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求：從告警時(shí)間發(fā)生至反映到監(jiān)控中心的時(shí)間不應(yīng)大于10 s；

（3）業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)多。

2 MSTP系統(tǒng)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)類(lèi)型及特點(diǎn)

MSTP的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)類(lèi)型按照ITU-T的定義，可分為EPL、EVPL、EPLAN、EVPLAN、EPTREE、EVPTREE6種業(yè)務(wù)類(lèi)型。EPL分為點(diǎn)到點(diǎn)透?jìng)鞯腅PL和星型（多點(diǎn)到點(diǎn)）匯聚的EPL。EVPL又分為點(diǎn)到點(diǎn)共享的EVPL、星型匯聚的EVPL、先共享再匯聚的EVPL和逐級(jí)匯聚共享帶寬的EVPL。EVPLAN有兩種特殊的應(yīng)用為以太總線和以太共享環(huán)網(wǎng)。

在鐵路MSTP系統(tǒng)中，主要采用點(diǎn)到點(diǎn)透?jìng)鞯腅PL/EVPL、星型匯聚的EPL/EVPL、以太總線、以太共享環(huán)網(wǎng)4種類(lèi)型。

2.1 點(diǎn)到點(diǎn)透?jìng)鞯腅PL/EVPL

優(yōu)點(diǎn)是時(shí)延小，一般在毫秒級(jí)，邏輯關(guān)系簡(jiǎn)單、故障判斷容易，便于維護(hù)。

缺點(diǎn)是由于每條業(yè)務(wù)均需占用獨(dú)立的帶寬。

2.2 星型匯聚的EPL/EVPL

優(yōu)點(diǎn)是時(shí)延小，每級(jí)匯聚的時(shí)延一般在毫秒級(jí)，邏輯關(guān)系簡(jiǎn)單、故障判斷容易，便于維護(hù)，通過(guò)多級(jí)匯聚可節(jié)約設(shè)備的EOS端口和共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。

缺點(diǎn)是匯聚節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，除影響本節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)，還影響下游節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)。

2.3 以太總線

優(yōu)點(diǎn)是各業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)可共享總線帶寬，總線上的數(shù)據(jù)傳輸具有單向性，故障點(diǎn)定位較容易。

缺點(diǎn)是每個(gè)節(jié)點(diǎn)均通過(guò)二層尋址，時(shí)延較專(zhuān)線業(yè)務(wù)（包括EPL和EVPL）大，一般每級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延在10 ms級(jí)；無(wú)保護(hù)恢復(fù)機(jī)制，某一節(jié)點(diǎn)故障，經(jīng)由該節(jié)點(diǎn)接入或轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)通信全部中斷。

2.4 以太共享環(huán)網(wǎng)

以太共享環(huán)網(wǎng)本質(zhì)上是承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的VC通道配置成環(huán)形，通過(guò)生成樹(shù)協(xié)議將環(huán)網(wǎng)斷開(kāi)為兩條以太總線。其優(yōu)點(diǎn)是各業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)可共享總線帶寬，且當(dāng)環(huán)中某個(gè)中間節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，可通過(guò)RSTP協(xié)議的收斂重構(gòu)，使其他節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。

缺點(diǎn)是每個(gè)節(jié)點(diǎn)均通過(guò)二層尋址，時(shí)延較專(zhuān)線業(yè)務(wù)（包括EPL和EVPL）大，一般每級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延在10 ms級(jí)；RSTP的收斂重構(gòu)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在秒級(jí)；MSTP系統(tǒng)的網(wǎng)管對(duì)二層的管理能力較弱，維護(hù)難度大，故障判斷較難。

3 MSTP系統(tǒng)組網(wǎng)原則

從可靠性、可用性和可維護(hù)性的角度出發(fā)，MSTP系統(tǒng)的組網(wǎng)宜遵循以下原則：

（1）MSTP系統(tǒng)需組成基于不同光纜物理徑路的SDH自愈環(huán)（PP、MSP或SNCP），利用SDH的自愈環(huán)為以太網(wǎng)業(yè)務(wù)提供保護(hù)。

（2）MSTP的以太網(wǎng)通道的端到端帶寬、時(shí)延必須滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求。

（3）對(duì)于沒(méi)有明確時(shí)延的業(yè)務(wù)，MSTP的以太網(wǎng)通道的端到端時(shí)延按《IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求——網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)與指標(biāo)》（YD/T 1171—2001）中QoS 1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（4）業(yè)務(wù)系統(tǒng)有2個(gè)接口與傳輸設(shè)備互連時(shí)，應(yīng)分別接入兩塊不同的以太網(wǎng)板。

4 業(yè)務(wù)系統(tǒng)在MSTP系統(tǒng)上的承載方案

根據(jù)上述的MSTP系統(tǒng)組網(wǎng)原則，結(jié)合各業(yè)務(wù)系統(tǒng)及MSTP系統(tǒng)的特點(diǎn)，總結(jié)得出各業(yè)務(wù)系統(tǒng)在MSTP系統(tǒng)上的承載方案。

4.1 鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)宜通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的星型匯聚的EPL/EVPL通道將數(shù)據(jù)分別傳輸至上、下行車(chē)站或通信站，車(chē)站或通信站再通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)或MSTP系統(tǒng)的EPL/EVPL傳輸至調(diào)度所，該方案可最大限度的保證遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求。當(dāng)通道資源相對(duì)較少的條件下，可采用兩條獨(dú)立的以太總線將數(shù)據(jù)分別傳輸至上、下行車(chē)站或通信站，車(chē)站或通信站再通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)或MSTP系統(tǒng)的EPL/EVPL傳輸至調(diào)度所。

故標(biāo)、在線監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)控業(yè)務(wù)接入點(diǎn)宜采用以太共享環(huán)網(wǎng)通道，為滿足故標(biāo)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流向，在相鄰兩個(gè)牽引變電所之間的電力、電氣化所亭和臨近的車(chē)站（或通信站）組建以太共享環(huán)網(wǎng)。

專(zhuān)用復(fù)示業(yè)務(wù)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的EPL/EVPL方案。

4.2 防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)

防災(zāi)安全監(jiān)控業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)宜通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的星型匯聚的EPL/EVPL通道將數(shù)據(jù)分別傳輸至上、下行車(chē)站或通信站，車(chē)站或通信站再通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)或MSTP系統(tǒng)的EPL/EVPL傳輸至防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站節(jié)點(diǎn)，該方案可最大限度的保證遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求。當(dāng)通道資源相對(duì)較少的條件下，可采用兩條獨(dú)立的以太總線將數(shù)據(jù)分別傳輸至上、下行車(chē)站或通信站，車(chē)站或通信站再通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)或MSTP系統(tǒng)的EPL/EVPL傳輸至防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站節(jié)點(diǎn)。

4.3 綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)

綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的Ⅱ類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)至I類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)之間一般通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)承載，視頻采集點(diǎn)至Ⅱ類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)之間一般通過(guò)MSTP系統(tǒng)承載。由于視頻采集點(diǎn)至Ⅱ類(lèi)視頻接入節(jié)點(diǎn)之間的帶寬需求一般在2 Mb/s及以上，因此宜采用星型匯聚的EPL/EVPL方案，該方案既不額外占用帶寬資源，又可最大限度的保證承載網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量指標(biāo)。當(dāng)車(chē)站MSTP設(shè)備EOS端口資源不足時(shí)，可采用兩級(jí)或多級(jí)匯聚，在區(qū)間適當(dāng)增加匯聚節(jié)點(diǎn)。

4.4 信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

由于信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通道需求為在相鄰站點(diǎn)之間設(shè)置直達(dá)通道和在抽頭站點(diǎn)至電務(wù)段之間設(shè)置直達(dá)通道，因此信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的承載方案宜采用點(diǎn)到點(diǎn)的EPL/EVPL方案。

4.5 電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具有節(jié)點(diǎn)多、帶寬需求小、對(duì)響應(yīng)時(shí)間及故障恢復(fù)時(shí)間要求不高等特點(diǎn)，宜采用以太共享環(huán)網(wǎng)承載。

4.6 紅外線軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

紅外線軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的時(shí)延和帶寬尚無(wú)明確要求，節(jié)點(diǎn)數(shù)量也不多，工程中可根據(jù)實(shí)際情況，選擇星型匯聚的EPL或以太共享環(huán)網(wǎng)方案承載。

5 結(jié)束語(yǔ)

MSTP系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在車(chē)站、段所的延伸接入手段，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，供電調(diào)度系統(tǒng)、防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)等關(guān)系行車(chē)安全的業(yè)務(wù)系統(tǒng)也通過(guò)MSTP系統(tǒng)承載。只有選擇適合的承載方案才能保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行、帶寬資源利用合理、維護(hù)方便。