摘要：為保障鐵路客運專線安全、穩(wěn)定、高效、舒適運營,通過分析石太客運專線鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶需求及具體的案例實施,闡述了鐵路客運專線數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、設備類型、路由協(xié)議、IP地址規(guī)劃以及組網(wǎng)特點。
　　關鍵詞：客運專線；數(shù)據(jù)網(wǎng)；組網(wǎng)
　　1引言
　　隨著我國鐵路的大發(fā)展，在繁忙干線建設客運專線，實現(xiàn)客運分運，能夠大幅度提高鐵路運輸能力，滿足全面建設小康社會的運力需要。客運專線可以提升城市的集聚功能和輻射能力，加快我國城市化的整體進程，使鐵路速度和服務實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。客運專線的運行必須安全、快捷、方便、舒適，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是保證客運專線運營的重要基礎設施之一。
　　客運專線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是一個保障客運專線安全、穩(wěn)定、高效、舒適運營的信息承載網(wǎng)絡，為客運專線各站點提供數(shù)據(jù)運載服務及信息服務，保證客運專線各專業(yè)用戶進行數(shù)據(jù)、語音、視頻等多業(yè)務在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上的綜合承載，滿足其對帶寬利用率、網(wǎng)絡融合、服務質(zhì)量(QoS)保障及安全性等方面的高標準要求。
　　2數(shù)據(jù)網(wǎng)建設需求
　　石太客運數(shù)據(jù)網(wǎng)近期業(yè)務需求為綜合視頻監(jiān)控、應急通信，遠期業(yè)務將會有動力環(huán)境監(jiān)控、會議電視、票務旅服等新興數(shù)據(jù)業(yè)務，所以應滿足以下要求：
　　1、網(wǎng)絡在物理上和互聯(lián)網(wǎng)隔絕,主設備處理、接口能力方面適度超前,且留有余量。
　　2、為鐵路信息系統(tǒng)及GSM-R的GPRS業(yè)務、鐵路圖像等通信系統(tǒng)提供承載平臺。
　　3、網(wǎng)絡組織應遵循開放、安全、可靠、可用、可擴充和高效的原則。
　　3數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)方案
　　3.1網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
　　由于客運信息源點分布、業(yè)務的流向、管理體制及上下級的隸屬關系的特點，決定了客運專線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡是一個典型的星型網(wǎng)絡，結(jié)合本線數(shù)據(jù)網(wǎng)承載業(yè)務及各業(yè)務系統(tǒng)的帶寬需求,以本線MSTP主干鏈路上數(shù)據(jù)網(wǎng)絡節(jié)點為例,石太客專數(shù)據(jù)網(wǎng)按核心層、匯聚層和接入層三層架構(gòu)設計，采用混合型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，MPLSVPN技術提供業(yè)務系統(tǒng)隔離和QoS保證。
　　3.1.1核心層
　　核心層的石家莊通信站NE80通過2個POS155口分別接入既有西北環(huán)和京滬穗環(huán)雙路徑和北京客專調(diào)度所既有數(shù)據(jù)網(wǎng)設備思科7609相連,負責處理石太客專管內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務的高速匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)。
　　3.1.2匯聚層
　　在匯聚層節(jié)點石家莊站、陽泉北站設置華為NE40，分別通過1個POS155口連到石家莊通信站NE80，提供就近各接入節(jié)點數(shù)據(jù)流量的上行匯聚和下行分發(fā)。
　　3.1.3接入層
　　出于經(jīng)濟合理的原則，在沿線石家莊站、井陘北站、陽泉北站、東凌井站設置三層交換機，三層交換機本質(zhì)上是非常快速的路由，能夠把整個網(wǎng)絡環(huán)境分割成多個廣播域來提升網(wǎng)絡性能，并且，當使用VLAN時，它允許使用交換機在VLAN之間進行路由，這樣不僅可以顯著降低配置的復雜性，也節(jié)省了昂貴的路由器資源。4個三層交換機分別采用FE和GE上連到匯聚層NE40，區(qū)間基站及變電所等信息接入點利用MSTP接入網(wǎng)提供的專線透傳和匯聚功能實現(xiàn)點對點/共享帶寬的互連功能，實現(xiàn)未設置數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設備節(jié)點的數(shù)據(jù)業(yè)務的匯聚和接入。
　　POS電路和2Mb/s電路均有復用段保護環(huán)或者通道保護，避免傳輸系統(tǒng)故障而造成的通信中斷。
　　數(shù)據(jù)網(wǎng)接入層數(shù)據(jù)流遵循就近接入鄰近接入層節(jié)點、跨區(qū)域數(shù)據(jù)流由下一層向上一層匯聚的原則。
　　3.2網(wǎng)絡管理
　　核心層節(jié)點石家莊通信站配置華為公司的iManag2erN2000DMS綜合網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，為本線數(shù)據(jù)網(wǎng)提供配置管理、性能管理、故障管理、安全管理，并預留接入終點既有綜合網(wǎng)關的條件。
　　3.3路由協(xié)議
　　本線數(shù)據(jù)網(wǎng)采用TCP/IPOSPF三層動態(tài)路由協(xié)議,并將本線所有節(jié)點作為一個自治域。即石家莊NE80與石家莊NE40和陽泉NE40建立OSPF協(xié)議，運行的AREA0區(qū)域，以保證路由快速運算與鏈路保護的快速保護與收斂。NE80與北京客專調(diào)度所間路徑簡單，采用靜態(tài)路由協(xié)議，以保證網(wǎng)絡安全和高保密性。
　　3.4IP地址規(guī)劃
　　客運專線IP數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是一個多個網(wǎng)段互聯(lián)的IP網(wǎng)絡，為保證整個網(wǎng)絡的互通性、完整性和可管理性，應嚴格遵照鐵道部關于IP地址分配的相關規(guī)定，對全網(wǎng)IP地址需要做出統(tǒng)一規(guī)劃。各節(jié)點IP地址分配遵循以下原則：
　　3.4.1設備管理地址，即通常說的lookback地址的規(guī)劃：
　　為方便管理，給每一臺路由器創(chuàng)建一個loopback地址接口，并在該接口上單獨指定一個IP地址作為管理地址，管理員會使用該地址對路由器遠程登錄（telnet），該地址實際上起到了類似設備名稱一類的功能。同時各種上層協(xié)議需要使用TCP或UDP來建立連接時也需要使用該地址作為源地址，還可以作為OSPF的Routerid、MPLSVPN的MPLSLsrid。
　　Loopback地址規(guī)劃技巧：務必使用32位掩碼的地址；采用連續(xù)的一段地址，便于維護管理；越是核心的設備，地址越小。
　　3.4.2設備互聯(lián)地址規(guī)劃：
　　為節(jié)省IP地址，同時方便今后設備擴容時（特別是鏈路擴容），盡量不對IP地址做改動，在設備互聯(lián)地之間，創(chuàng)建邏輯接口IP-TRUNK來互相連接；即路由器之間不管是2X155M還是1X155M，我們均先在設備上創(chuàng)建IP-TRUNK，然后將實際的物理鏈路加入IP-TRUNK；設備互聯(lián)地址使用30位的掩碼。
　　另外，IP地址必須具有唯一性，全網(wǎng)沒有任何IP網(wǎng)段、IP地址重復；地址分配具有連續(xù)性。同一節(jié)點局域網(wǎng)分配地址時，盡量采用連續(xù)地址塊，以方便路由聚合，并要留出一段備用地址。
　　4組網(wǎng)的特點
　　針對石太客專數(shù)據(jù)網(wǎng)所承載的業(yè)務類型和業(yè)務需求，充分考慮目前業(yè)務和以后的發(fā)展方向，利用SDH技術為傳輸平臺，采用大容量、高可靠性的路由器組網(wǎng)，完全滿足高速鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)基于MPLS的多VPN的要求，為各種不同的業(yè)務提供安全、可靠的保障。
　　4.1安全性
　　網(wǎng)絡安全是應用和業(yè)務部署的根本，MSTP網(wǎng)均有復用段保護環(huán)或者通道保護，避免傳輸系統(tǒng)故障而造成的通信中斷。再者通過VLAN、VPN、訪問控制列表等方式,隔離承載的各信息業(yè)務接入系統(tǒng)，更高級別的網(wǎng)絡防護由各信息業(yè)務接入系統(tǒng)根據(jù)需要進行設置。
　　4.2可靠性
　　通過設備、網(wǎng)絡架構(gòu)和業(yè)務部署來保證網(wǎng)絡的整體高可靠性。設備級可靠性包括中高端設備主控單元、交換網(wǎng)、管理總線、電源及風扇關鍵部件冗余、熱拔插、設備間冗余備份,匯聚/接入設備智能和環(huán)境適應能力(溫度、濕度、抗雷擊)等；網(wǎng)絡級可靠性包括備份網(wǎng)設計、雙歸屬設計、VRRP(虛擬路由冗余)、動態(tài)路由收斂、MPLSTE保護等；業(yè)務級可靠性包括報告上報、流分類控制、流分發(fā)規(guī)則、VPNQoS保證等。
　　4.3實時性
　　通過處理架構(gòu)和深度業(yè)務感知,確保業(yè)務能夠被準確識別和高效轉(zhuǎn)發(fā)；通過廣域封裝協(xié)議、廣域高速鏈路和MPLSTE流量調(diào)度,實現(xiàn)業(yè)務的高效傳遞；配合全網(wǎng)業(yè)務專用VPN的保障和全程QoS的保障,確保各種業(yè)務端到端的實時傳遞。
　　4.4網(wǎng)絡的自成長性
　　網(wǎng)絡的自成長性是適應未來需求和變化的必要條件,也是網(wǎng)絡能夠融合通信發(fā)展的關鍵,網(wǎng)絡的擴展能力包括帶寬的擴展、網(wǎng)絡規(guī)模化、接口擴展、管理擴展和IPv6支持。
　　4.5接入靈活性
　　大中型服務器、計算機終端等主機系統(tǒng),通過以太網(wǎng)(MSTP)、專線、等多種方式接入,提供的基本接口有10/100/1000Mb/s電接口、1000Mb/s光接口、E1接口、POS接口、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)加密卡等。
　　4.6可管理性
　　網(wǎng)絡模型可以方便地進行網(wǎng)絡管理的邊界劃分,管理責任明晰,而且網(wǎng)絡管理操作也容易掌握。只需要了解簡單的技術原理和具有基本的邏輯能力,就可以通過網(wǎng)管系統(tǒng)進行運維管理。
　　在實際應用中該組網(wǎng)不足在于核心層節(jié)點石家莊通信站路由器未采用雙機冗余結(jié)構(gòu)，存在單點故障隱患，不過隨著京石客專的開通及其數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設，此隱患將會解決。
　　5結(jié)束語
　　鐵路跨越式發(fā)展特別是信息化建設,大量的數(shù)據(jù)業(yè)務以分組傳送的形式出現(xiàn)。客運專線數(shù)據(jù)網(wǎng)為綜合調(diào)度系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、圖像監(jiān)視系統(tǒng)等提供數(shù)據(jù)傳輸平臺,對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的可靠性和實時性提出靈活、易于擴展、高帶寬等要求,為了實現(xiàn)用戶的需求，客運專線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的總體建設思想是以層次化、簡單化、高性能、高可靠、多業(yè)務為指導，力求建立一個先進、靈活、可靠、基于標準的多業(yè)務平臺，整個網(wǎng)絡將以用戶需求為中心，強調(diào)系統(tǒng)的多業(yè)務的承載、靈活的業(yè)務接入、各類業(yè)務的管理控制、高可靠、高QoS、安全性等原則，為客運專線各專業(yè)用戶提供端到端的服務。
　　參考文獻
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