構(gòu)建鐵路數(shù)據(jù)通信論文

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1運(yùn)營(yíng)商IP數(shù)據(jù)網(wǎng)及鐵路既有IP數(shù)據(jù)網(wǎng)

1．1運(yùn)營(yíng)商IP數(shù)據(jù)網(wǎng)

中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商IP數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)，基本覆蓋了所有省會(huì)節(jié)點(diǎn)和大部分地市節(jié)點(diǎn)，采用核心、匯聚和接入3層結(jié)構(gòu)。它們基本都采用BGPMPLSVPN承載業(yè)務(wù)，建立了服務(wù)質(zhì)量保證（QoS）體系，在全網(wǎng)部署了IGP／LDP快速收斂功能，并部署了MPLSTEFRR鏈路保護(hù)功能，域內(nèi)路由協(xié)議采用IS－IS，并通過(guò)MP－iBGP傳播MPLSVPN路由信息。

1．2鐵路既有IP數(shù)據(jù)網(wǎng)

鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)由建設(shè)于不同時(shí)期的客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)、鐵通公司劃轉(zhuǎn)的專(zhuān)用數(shù)據(jù)網(wǎng)及鐵路綜合計(jì)算機(jī)網(wǎng)（TMIS數(shù)據(jù)網(wǎng)）3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)目前已經(jīng)覆蓋了鐵路總公司，各鐵路局的調(diào)度中心，京滬、京石武、武廣、甬臺(tái)溫、溫福、鄭西、滬寧、滬杭等已建成的客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)沿線(xiàn)站段、動(dòng)車(chē)所等業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。鐵路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)由核心節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、接入節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。骨干網(wǎng)絡(luò)暫采用北京、武漢、西安、上海局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)路由器作為臨時(shí)域間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，滿(mǎn)足各鐵路局對(duì)總公司區(qū)域網(wǎng)絡(luò)間，以及各鐵路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)需求。客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)采用MPLSVPN實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的承載。既有普速線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)大部分為鐵通公司劃轉(zhuǎn)鐵路之前的鐵通建設(shè)，目前各鐵路局網(wǎng)進(jìn)行基礎(chǔ)通信網(wǎng)改造工程，在改造完成后基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)既有普速線(xiàn)所有車(chē)站的覆蓋，并實(shí)現(xiàn)了與客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)的整合。鐵路綜合計(jì)算機(jī)網(wǎng)為2層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，覆蓋鐵路總公司、鐵路局及部分車(chē)站。隨著網(wǎng)絡(luò)安全工程的實(shí)施，鐵路總公司、鐵路局機(jī)關(guān)局域網(wǎng)實(shí)行三網(wǎng)分離，即局域網(wǎng)被分割成內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)、安全生產(chǎn)網(wǎng)、外部服務(wù)網(wǎng)3個(gè)邏輯子網(wǎng)，分屬于不同的安全域。TMIS網(wǎng)絡(luò)以路局為分界點(diǎn)，路局以上是骨干網(wǎng)，路局以下是基層網(wǎng)，總公司至各路局為星形組網(wǎng)。目前TMIS數(shù)據(jù)網(wǎng)與客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)（即鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)）未實(shí)現(xiàn)整合。

2鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)為以既有數(shù)據(jù)網(wǎng)為基礎(chǔ)，整合成一張綜合的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不涉及行車(chē)安全及資金往來(lái)的鐵路信息系統(tǒng)和通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載，采用適合鐵路需求的技術(shù)策略，提高數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。

2．1骨干網(wǎng)建設(shè)方案

骨干網(wǎng)絡(luò)由匯接節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn)組成。骨干網(wǎng)匯接節(jié)點(diǎn)設(shè)置在鐵路總公司；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)設(shè)置在北京、西安、武漢、上海、成都；接入節(jié)點(diǎn)設(shè)置在各鐵路局。每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置2臺(tái)路由器。骨干網(wǎng)為一個(gè)獨(dú)立自治域。北京、武漢、西安轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)間構(gòu)成半網(wǎng)狀連接方式，相鄰骨干網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)與總公司節(jié)點(diǎn)間直聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)流量在骨干網(wǎng)層面轉(zhuǎn)發(fā)；骨干網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)同時(shí)與2個(gè)大區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間采用10GEWAN接口互聯(lián)。

2．2區(qū)域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

每個(gè)鐵路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)均作為一個(gè)獨(dú)立的自治域，區(qū)域網(wǎng)絡(luò)間的互訪(fǎng)通過(guò)骨干網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。鐵路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)由鐵路局所在地的核心節(jié)點(diǎn)、業(yè)務(wù)相對(duì)集中的匯聚節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn)組成。接入節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)間、匯聚節(jié)點(diǎn)到核心節(jié)點(diǎn)間的連接，在城市范圍內(nèi)或有需求的節(jié)點(diǎn)，采用星形或環(huán)形方式接入上層節(jié)點(diǎn)，在鐵路沿線(xiàn)范圍，接入節(jié)點(diǎn)采用鏈型雙歸方式接入?yún)R聚節(jié)點(diǎn)。對(duì)于接入節(jié)點(diǎn)，采用分層PE技術(shù)，在大型車(chē)站部署SPE節(jié)點(diǎn)，小型站段或工區(qū)部署UPE節(jié)點(diǎn)。

2．3既有數(shù)據(jù)網(wǎng)整合方案

由于TMIS數(shù)據(jù)網(wǎng)承載著貨票、確報(bào)、調(diào)度、車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別、行車(chē)安全監(jiān)控（5T）、鐵路辦公自動(dòng)化、統(tǒng)計(jì)、工務(wù)、財(cái)務(wù)核算等多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，因此，鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)與TMIS網(wǎng)絡(luò)的整合要分步驟實(shí)施。第一步：TMIS數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)之間存在大量互通需求，因此沒(méi)有對(duì)承載業(yè)務(wù)做嚴(yán)格的訪(fǎng)問(wèn)隔離，而鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用VPN方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)接入，為避免對(duì)TDMS廣域網(wǎng)承載業(yè)務(wù)造成影響，第一步將承載的全部業(yè)務(wù)以一個(gè)統(tǒng)一VPN接入鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)。第二步：新的信息業(yè)務(wù)直接接入鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)，TMIS既有業(yè)務(wù)逐步向鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)割接，業(yè)務(wù)割接后TMIS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)性能及配置情況，融入鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)各類(lèi)節(jié)點(diǎn)中，實(shí)現(xiàn)一張統(tǒng)一的數(shù)據(jù)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息資源共享。

2．4技術(shù)策略

鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用骨干網(wǎng)絡(luò)及區(qū)域網(wǎng)絡(luò)二級(jí)構(gòu)建，在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)，采用分層PE構(gòu)建。鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)鏈路由OTN承載，采用10GE接口；鐵路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)核心、匯聚節(jié)點(diǎn)間的鏈路及接入節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)間的鏈路，主要由OTN承載，采用GE接口；接入節(jié)點(diǎn)間的鏈路主要由光纖承載，采用GE接口。為保證數(shù)據(jù)網(wǎng)對(duì)業(yè)務(wù)承載的可靠性，數(shù)據(jù)網(wǎng)要求OTN承載網(wǎng)啟用保護(hù)機(jī)制，并利用傳輸網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制、數(shù)據(jù)網(wǎng)故障檢測(cè)恢復(fù)機(jī)制及兩者的協(xié)調(diào)配合，來(lái)共同保證數(shù)據(jù)網(wǎng)的可靠性。數(shù)據(jù)網(wǎng)通過(guò)lay－er3MPLSVPN實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的承載，保證不同業(yè)務(wù)組的安全隔離，采用OptionB方式實(shí)現(xiàn)VPN跨域互通；將layer2MPLSVPN作為補(bǔ)充，提供基于MartiniVLL業(yè)務(wù)。采用區(qū)分業(yè)務(wù)（DiffServ）同時(shí)結(jié)合CBQ以及CAR等多種技術(shù)方式，來(lái)保證各類(lèi)業(yè)務(wù)的QoS。骨干網(wǎng)絡(luò)依靠高帶寬的設(shè)計(jì)提供網(wǎng)絡(luò)的輕載來(lái)保證SLA，采用IPDSCP、IPTOS和MPLSEXP字段標(biāo)識(shí)QoS等級(jí)；在PE路由器實(shí)現(xiàn)QoS的等級(jí)化標(biāo)記，根據(jù)初始業(yè)務(wù)類(lèi)型提供6類(lèi)服務(wù)等級(jí)對(duì)應(yīng)6種隊(duì)列；部分關(guān)鍵業(yè)務(wù)，如GSM－R／GPGS、會(huì)議電視、軟交換等，考慮直接在區(qū)域網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)下設(shè)置獨(dú)立的PE接入設(shè)備，基于物理端口進(jìn)行分類(lèi)和標(biāo)識(shí)。在全網(wǎng)部署路由快速收斂功能，啟用BFD完成快速鏈路故障探測(cè)，先期在骨干網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)間對(duì)重要業(yè)務(wù)（如GSM－R／GPRS業(yè)務(wù)）進(jìn)行MPLS－TEFRR的部署。域內(nèi)路由協(xié)議采用IS－IS，并通過(guò)MP－iBGP傳播MPLSVPN路由信息，域間協(xié)議采用E－BGP。骨干網(wǎng)絡(luò)及各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)均為獨(dú)立AS。在骨干網(wǎng)接入路由器部署流量采集設(shè)備，在鐵路總公司節(jié)點(diǎn)設(shè)置流量分析與統(tǒng)計(jì)服務(wù)器，對(duì)各鐵路局引入骨干網(wǎng)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)異常流量進(jìn)行告警。數(shù)據(jù)網(wǎng)為鐵路專(zhuān)網(wǎng)綜合IP網(wǎng)，與公眾互聯(lián)網(wǎng)采用物理隔離；全網(wǎng)通過(guò)實(shí)施MPLSVPN，完成各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的隔離；網(wǎng)絡(luò)支持分域、分權(quán)管理；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的服務(wù)配置，遵循最小化服務(wù)原則，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不需要的物理端口及服務(wù)；對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)行交互式訪(fǎng)問(wèn)安全措施；支持對(duì)接入業(yè)務(wù)限速處理；在IS－IS、BGP等協(xié)議中啟用校驗(yàn)和認(rèn)證功能；網(wǎng)管區(qū)域的防火墻具有入侵檢測(cè)功能；在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)端口開(kāi)啟I－SISHello的MD5認(rèn)證；在區(qū)域網(wǎng)出口限制BGP對(duì)等體（peer）以外IP地址對(duì)179端口的訪(fǎng)問(wèn)。在MPLS環(huán)境下向IPv6演進(jìn)，在所有IPv6業(yè)務(wù)不需隔離時(shí)，可采用6PE技術(shù)實(shí)現(xiàn)；在IPv6業(yè)務(wù)需隔離的情況下，可采用6VPE技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著業(yè)務(wù)種類(lèi)和服務(wù)質(zhì)量要求的不斷變化、IP技術(shù)的發(fā)展，不斷更新完善技術(shù)策略，構(gòu)架一張綜合的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)完成對(duì)鐵路信息業(yè)務(wù)及通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載來(lái)實(shí)現(xiàn)信息資源共享，以便適應(yīng)鐵路的發(fā)展、提高鐵路運(yùn)營(yíng)效率。

作者：岳銘凱