IP数据网在铁路行车业务应用研究

IP数据网在铁路行车业务应用研究
发布时间：2022-09-12T08:12:11.488Z 来源：《科学与技术》2022年第5月9期作者：徐文龙
[导读] Internet网络作为目前全球最大的网络已深入寻常百姓生活的方方面面，人们获取信息、信息交互、移动支付等都离不开互联网徐文龙
中国铁路沈阳局集团有限公司通辽电务段内蒙古通辽市 028000
摘要：Internet网络作为目前全球最大的网络已深入寻常百姓生活的方方面面，人们获取信息、信息交互、移动支付等都离不开互联网，它已成为大家工作、生活中不可缺少的工具。

IP数据网作为数据传输的媒介拥有其他传统数据传输方式无法比拟的优势，而在铁路系统中，出于业务量的需求较小及安全因素要求较高的考量，IP数据网的推广一直处于相对缓慢的境地。

关键词：IP数据网；铁路行车业务；应用
前言
近些年，随着高速铁路的不断建设，相关配套的数据业务也在不断地发展更新，传统的电缆、PDH、SDH传输模式已渐渐无法满足大数据传输容量、多种类业务接入，因此，铁路业务积极发展IP数据网也成为了必然的趋势。

因此，如何从传统数据传输模式安全、平稳过渡至IP数据网络传输模式也成为了技术人员需要对面的实际的课题。

1IP数据网基本介绍
1.1基本原理简介
IP数据网中的核心技术是TCP/IP协议簇，它位于OSI网络七层协议模型中网络层与运输层之间，其主要协议包括IP（InternetProtocol互联网协议）、ARP（AddressResolutionProtocol地址解析协议）、RARP（ReverseAddressResolutionProtocol反向地址解析协议）、ICMP(InternetControlMessage互联网控制消息协议)、IGMP（InternetGroupManagementProtocol互联网组管理协议），而连接到internet上的设备必须有一个全球唯一的IP地址。

IP地址长度为二进制32位，通常采用点分十进制方式表示，例如我们经常能够看到的类似192.168.1.1的格式；采用二级结构，由两个部分组成:一是网络号（network-number）：用于区分不同的IP网络，即该IP地址所属的IP网段。

一个网络中的所有设备的IP地址具有相同的网络号。

二是主机号（host-number）：用于标识该网络内的一个IP节点。

需要注意在一个网段内部，主机号是唯一的，即在同网段下，每个主机都有唯一的IP地址。

1.2IP数据网在铁路业务中发展历史及现状
2007年底，为满足上海铁路局新建工务段至车间IP可视会议系统对数据网的需求，上海、安徽、浙江、江苏铁通分公司共同组建了一张覆盖全局范围的IP数据网，即全局第一套既有铁路线IP数据网，全网采用中兴公司产品，网络覆盖二等以上车站。

2009年起，甬台温客专、沪宁城际、宁安客专、宁启客专、郑徐高铁等客专高铁线工程建设中在各车站沿线配套数据网路由器，设备均为华为公司产品。

2014年底，上海铁路局兴建基础数据网，旨在覆盖上海全局管内各站、段，提升基层数据业务速率并优化既有网络结构，设备为华为和华三公司产品，工程直到2016年底基本完工。

2017年4月，IP中兴数据网由于设备服役年限到期及资源限制原因退网。

目前，全局路由器共计1002台各类型中高端路由器，其中包含16个核心汇聚层路由器以及986台接入层路由器，基本覆盖全局管内三级车站。

随着高铁线路的不断开通，行车安全风险也逐步加大，各种设备、轨道的监控手段也在不断丰富与加强用来对事故、故障的提前防范以适配安全保障的需要。

这期间，监控手段的不断更新与发展并运用在实际生产运营中，纳入日常维护管理职责范围。

目前铁路承载于IP数据网铁路在用业务除了传统的视频会议，还包含GSM-R接口监测、GPRS、信号微机监测、TVDS、6C、综合视频监控、TEDS、电源及环境监控等。

铁路中所有的业务使用MPLS/BGPVPN技术进行承载，确保不同业务间的有效隔离。

2IP数据网在铁路业务中的转型应用研究
回顾铁路系统通信发展史，互联网技术成熟至今，依然无法取代传统铁路行车业务。

这其中除了业务类型对数据量的需求，最主要的还是安全因素的考量。

但是，随着高速铁路的不断发展，数据业务量的惊人增长倒逼承载网络必须朝着大带宽容量、适应多种类业务去发展，在发展IP数据网的同时，我们需要分析一下IP数据通信与传统通信模式相比的优势与劣势。

2.1IP数据网的优势
（1）传输容量大：随着计算机技术的不断发展，数据业务所需求的带宽容量也在不断的扩大，从原来音频的64bit/s,慢慢发展到各类监控业务的2Mbit/s，随着业务的发展需求，现在已扩展为基于155Mbit/s的大颗粒数据业务，并慢慢向千兆速率看齐。

IP数据网的基础接入速率从100Mbit/s至1000Mbit/s不等，能够很好的适应今后业务带宽容量的需求。

（2）集成业务类型：目前铁路各个行车站、段数据业务丰富多样，形式各异，这就需要数据承载网络能够具有很好的包容性和兼容性。

IP数据通信基于数字信号脉冲，将所有数据业务都转化为比特流在数据链路层进行传输，因而现有数据业务都可以接入IP数据网进行传输。

（3）接入资源丰富：以往设备由于传输速率要求不高，业务需求不大，设备接入端口较少，特别是大带宽的以太网接口。

而SDH设备主机对于以太网接口板的数量是有规定限制且价格不菲。

建设IP 数据网后，由路由器提供以太网接口且根据规范每个业务都需配置CE设备进行接入端子扩展及告警隔离。

设备本身的接口资源充足及CE的扩展接口能够解决资源接入不足问题且维护界面可以明晰区分。

（4）接入手段便捷：IP数据网路由器目前在上海局各个站、段、机关均设有接入路由器，只需根据接口类型确认网线接入或者光纤接入后进行连接即可。

2.2IP数据网的劣势
（1）数据安全：IP数据网采取相对传统通信较为复杂的路由协议进行路由的分转发，每个接入路由器根据配置进行业务的承载。

由于路由协议是实时动态的且整个网络都是互通的，这就带来数据安全性的问题。

数据安全的威胁可以从外部安全威胁与内部安全威胁两方面看:所谓外部安全威胁指对外部人员利用“陷门”、病毒进行网络攻击或非法存取、拒绝服务、网络资源非法占用和非法控制等。

内部安全威胁一般是指内部人员数据配置错误，网络结构调整不当或违规操作等。

庞大的数据网络对于数据安全是一个不小的考验。

（2）现场维护人员水平不高：IP数据网作为近几年兴起的业务承载网，相比传统的传输、接入网设备使用较长年限比较熟悉，大多数维护人员对数通设备的知识和技能水平没有达到维护解决现场基本问题的实力。

解决问题多依赖厂家或个别能力较强的技术人员进行维护。

随着网络规模不断扩大，同步提高专业人员维护水平的要求也十分迫切。

（3）业务数据的稳定性：本身IP数据网作为一个依靠网络协议运行的动态网络，不像传统的传输、接入网属于静态网络。

现行的IP数据网络虽说在路由选择、带宽分配按照业务重要程度划分了优先级，有较好的防灾机
制，但这里说的业务稳定性还是从维护角度出发，存在数据维护困难及故障较难定位判断的劣势。

数据维护困难主要体现在数据体量不断增大，路由表不断的扩大以及可能出现的数据碎片给技术人员维护带来困难。

数据网络故障的原因五花八门，除去物理链接原因，数据的配置错误、网络结构及路由协议的配置（可能出现网络结构不合理致使延时过大导致的业务不通）、病毒攻击、跨厂商设备协议机制不匹配都可能发生故障，而网络侧故障较难定位。

结束语
IP数据网作为传输容量大、接入方式简便的数据承载网络，能够适应铁路业务的发展需求且现场接入和维护也较为便利。

从传统传输方式承载演进为IP数据网承载，需要对下部接入通道进行优化、调整。

在调整方案的选择时，一定要通盘考虑，从网络结构优化、地址分配、业务数据配置、现场实施条件及难易程度、协调难度来比选出既有条件下最优的方案，使得铁路业务能够快速、安全地过渡至新的承载网络中。

在此以南京电务段微机监测业务通道改造为例，通过步骤说明、数据配置以及注意事项来阐明从传统传输网替换成IP数据网的方法，以此对以后类似通道改造项目有所借鉴。

参考文献：
［1］刘从义.铁路ＩＰ网的安全控制与病毒防范［J］.合作经济与科技,2009（24）.
［2］李书娟,韦鹏.浅谈基于铁路IP网的数字式通讯记录仪的维护与故障处理［J］.中国科技纵横,2014（17）.。