徐 華，任貿城

（1.中國鐵路上海局集團有限公司，上海 200071；2.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

1 概述

TDCS/CTC 系統(tǒng)在鐵路運輸行業(yè)應用越來越廣泛，作為直面運輸指揮人員的系統(tǒng)，TDCS/CTC 系統(tǒng)實效性以及穩(wěn)定性越發(fā)重要。TDCS/CTC 系統(tǒng)在同一鐵路局內往往采用同一廠家設備，穩(wěn)定性有一定保障。而在局間接口處，不同廠家系統(tǒng)采用基于MQ 組件的方式進行信息交互，出現(xiàn)故障時需要協(xié)同不同設備管理單位及不同廠家進行問題分析及應急處置，處置時效往往存在滯后性。所以TDCS/CTC 系統(tǒng)在局間接口處的穩(wěn)定性就顯得尤為重要。

2 當前局間交互模式

現(xiàn)有局間接口按照原中國鐵路總公司技術標準《列車調度指揮（TDCS）數(shù)據(jù)通信規(guī)程（V3.0）》要求，局間建立兩條MQ 通道，一條傳輸實時信息，一條傳輸非實時信息，結構如圖1所示。

圖1 局接口結構Fig.1 Structure of Bureau interfaces

在基于MQ 進行信息交互時，對于MQ 通道穩(wěn)定性有較高要求，在MQ 通道發(fā)生中斷時需人工重新連接。

3 優(yōu)化方式探究

優(yōu)化局間交互方式，第一點是摒棄MQ，采用一種更為穩(wěn)定的交互方式；第二點是從系統(tǒng)結構出發(fā)，在MQ 通道只支持單網(wǎng)通信的局限下增加交互的冗余性。

3.1 采用TCP/IP協(xié)議進行交互

摒棄MQ 的交互方式，在當前階段下并不符合總公司對于局間信息交互規(guī)范，僅從理論層面進行可行性以及可用性分析。

新的方式采用TCP/IP 協(xié)議進行局間交互，理想的系統(tǒng)結構如圖2 所示。

圖2 TCP/IP系統(tǒng)理想結構Fig.2 Ideal structure of TCP/IP system

采用TCP/IP 協(xié)議與采用MQ 通道進行數(shù)據(jù)通信的對比分析如下。

1）對比MQ 單個傳輸隊列只支持單IP 及單端口，使用TCP/IP 協(xié)議可以最有效的利用局間雙網(wǎng)條件，從數(shù)據(jù)傳輸層面實現(xiàn)冗余，局間網(wǎng)絡單通道故障時對系統(tǒng)功能不產生影響。

2）采用MQ 是基于MQ 通信對于時序能很好的把控，而TCP/IP 協(xié)議在信息交互時也會使用序列號SEQ 與應答號ACK 來進行時序確認，交互時需檢查SEQ 與ACK 順序對應，從而保證雙方交互信息的時序一致性。而在發(fā)生故障時則會SEQ 與ACK 不能相互對應，此時會主動中斷TCP 連接保證接口連接的實時性。

3）使用MQ 時，接口服務器亦作為MQ 服務器承擔MQ 搭建以及MQ 通道建立的職責，在接口服務器存在故障需要切換時，備用接口服務器MQ需要重新與對端建立通道。而采用TCP/IP 協(xié)議后，雙系接口服務器均可與對端接口服務器建立TCP 連接，在服務器硬件故障時，不存在還需人工介入的過程。從系統(tǒng)結構上實現(xiàn)結構冗余。

4）對比MQ 通信，TCP/IP 協(xié)議對網(wǎng)絡通信要求會更高，在局間網(wǎng)絡通信不佳時，MQ 可以極大的降低數(shù)據(jù)包丟失概率，而TCP/IP 協(xié)議在發(fā)生心跳包丟失，連接中斷時，數(shù)據(jù)存在丟失風險，所以使用TCP/IP 協(xié)議對局間通道質量要求更高。

總的來說，摒棄MQ 而使用TCP/IP 協(xié)議進行交互，傳輸冗余性及系統(tǒng)結構冗余性均優(yōu)于MQ，隨著局間FE 光通道的推廣，通道質量相較于之前已有很大改善，局間交互摒棄MQ 通信方式而采用TCP/IP 協(xié)議有著很大的發(fā)展前景。

3.2 基于MQ交互的優(yōu)化

基于MQ 通信的交互優(yōu)化方式，是考慮在MQ傳輸隊列只支持單IP 及單端口的情況下進行優(yōu)化，主要優(yōu)化方式可以從MQ 增加冗余傳輸隊列，局間通道增加網(wǎng)絡通信冗余這兩個方面考慮。

3.2.1 MQ增加傳輸隊列冗余

目前局間傳輸隊列只設置實時（R）與非實時（NR）兩條通道，結構如圖1 所示。可以根據(jù)冗余性考慮進行傳輸隊列新增，針對MQ 單IP 及單端口的情況，建議使用如圖3 所示結構。

圖3 MQ冗余系統(tǒng)結構Fig.3 Structure of redundant MQ system

采用這種結構，局間接口服務器需分別建立2個MQ 隊列做到交叉冗余，以上海局與南昌局接口為例，各服務器隊列如表1 所示。

表1 MQ的隊列連接對應Tab.1 Connections between corresponding MQ queues

對應MQ 隊列連接如圖4 所示。

圖4 MQ隊列連接示意Fig.4 Schematic diagram of MQ queue connections

采用MQ 交叉冗余后，可以確保信息均會通過兩條通道分別向對端接口服務器A/B 傳輸，以局間表示信息為例，上海局內CTC 系統(tǒng)將表示信息包發(fā)送至接口服務器主機（假設此時A 機為主機），此時接口服務器A 通過R_SH_NC_A 與R_SH_NC_B 兩條MQ 通道分別發(fā)送至南昌局接口服務器A 機與B 機（假設此時A 機為主機），接口服務器A 機可將該信息傳送至南昌局內CTC 系統(tǒng)，B 機由于為備機，可以將收到的信息做拋棄處理。

在這種結構下，局間接口可以做到MQ 冗余，在出現(xiàn)接口服務器宕機或者故障情況時，可以由人工或自動切換至備機運行。

3.2.2 局間網(wǎng)絡通信冗余

隨著通信技術發(fā)展，現(xiàn)在越來越多的局間通道已由原來的2 M 單通道慢慢改造為FE 雙通道，但由于MQ 的單IP 局限性，對于雙網(wǎng)通道利用往往還停留在人工倒切通道線層面。局間通信通過靜態(tài)路由方式實現(xiàn)通信， 可以通過靜態(tài)路由關聯(lián)track來提升雙通道的利用。理想的結構模型如圖5 所示。

圖5 網(wǎng)絡冗余理想結構模型Fig.5 Model of the ideal structure of network redundancy

采用圖5 所示的結構可以在物理鏈路上保證通信正常，而局接口采用的靜態(tài)路由方式則需要增加配置提高AB 通道的利用，以思科路由器為例，假設對端分界口服務器為192.168.104.1；本局路由器A 物理地址192.168.1.1，對端路由器光卡地址為10.10.10.1；本局路由器B 物理地址為192.168.1.2，對端路由器光卡地址為10.10.11.1；standby 地址為192.168.1.3；默認A 路由standby優(yōu)先級更高。

局間服務器通過配置靜態(tài)路由，先將靜態(tài)路由跳至局間路由器A，如圖6 所示。

圖6 服務器增加靜態(tài)路由Fig.6 Static routing added to the server

再通過局間A 路由器中的靜態(tài)路由尋址至對端服務器，如圖7 所示。

圖7 路由器增加靜態(tài)路由Fig.7 Static routing added to the router

此時如果出現(xiàn)局間A 通道傳輸故障，則會導致靜態(tài)路由無法跳至對端路由器，從而引發(fā)網(wǎng)絡通信故障。而采用FE 通道后傳輸故障往往是路由器端口不會down，只是鏈路上不通，從而無法達到通過監(jiān)控端口狀態(tài)來進行靜態(tài)路由自動倒切的效果。那么就可以通過增加備份路由以及關聯(lián)track 監(jiān)控IP 來進行實現(xiàn)局間B 通道利用。增加配置如圖8所示。

圖8 路由器track關聯(lián)靜態(tài)路由Fig.8 Router “track” associated with static routing

使用圖8 所示配置，當track 狀態(tài)為down，即與對端路由器間傳輸故障時，會啟用備份路由，下一跳為接口路由器B，此時鏈路轉由局間B 通道通信。

在這種結構下，利用路由器standby 與track增加路由器對傳輸鏈路的監(jiān)測，可以做到傳輸通道中斷時，靜態(tài)路由自動切換至局間B 通道通信，實現(xiàn)局間B 通道的利用。

4 結論

局間交互優(yōu)化方式分別從摒棄原有結構，構建交互方式、對既有MQ 單IP 特點對MQ 隊列進行冗余、對于網(wǎng)絡通道自動利用等3 方面進行探究。其中以TCP/IP 方式取代MQ 是實施最為簡便且最穩(wěn)定的結構，但是由于技術條件的限制，此方式只能在后續(xù)技術條件更改后才能現(xiàn)場實施應用。MQ增加隊列冗余可以讓局接口部分實現(xiàn)理想的雙機熱備。網(wǎng)絡通信優(yōu)化，可以在MQ 使用單IP 通信的情況下更大程度的利用局間傳輸雙通道的冗余，從而提高設備的穩(wěn)定性。