浅谈无线网络在铁路电力远动中应用

浅谈无线网络在铁路电力远动中应用

铁路电力远动通道一般采用专用的2M传输网络或者专用数据网的通道形式，均为有线网络，由于系统结构复杂，包含相关专业的接口多，施工调试的周期长。一般在通道建立初期存在很多不稳定的问题，导致电力远动调试的工作经常被延期和滞后，从而影响铁路联调联试。由于远动通道对电力远动调试工期影响大，通过采用虚拟专用网（VPN）技术，实现无线远动通道，完成电力远动调试。

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铁路电力远动调试完成是联调联试必备条件，调试工期受远动通道影响大。由于传统电力远动通道是有线通道，受房建、电力、通信等多专业制约，施工周期较长，为摆脱其他专业影响，采用虚拟专用网（VPN）技术，实现无线远动通道，完成电力远动初期调试。

1.无线远动通道组网方案

无线远动通道主要由三部分组成，智能路由器、4G网络、智能组网服务器。通过使用智能路由器和组网服务器连接进行组网。将SCADA 数据经过服务器中转再上传至调度的通信服务器。

1.1智能路由器

采用VPN技术实现智能组网的路由器的组网。两台或多台使用，能将异地局域网通过智能路由器快速组建成一个局域网，是一种全新的联网技术，可以让设备之间轻松实现互联互通。无需公网IP地址即可实现异地组网的需求。

智能路由器具备接口如下：

（1）1个自适应10/100 Mbps WAN口;

（2）4个自适应10/100 Mbps LAN口;

（3）1个USB 2.0接口，支持3G/4G无线网卡;

（4）无线网络标准2.4GHz：IEEE 802.11 b/g/n，支持无线中继模式。联网方式可以支持WAN口的静态IP或者动态IP模式（需要上一级具备DHCP模式），或者使用WIFI的无线中继模式连接WIFI热点，可根据情况灵活联网。

1.2 4G网络

4G 移动通信技术是指建立在无线通信网络之上，实现高速数据传输，更高抗干扰性能和更强的兼容速率的信息移动通信技术[1]，该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式，不管是采用哪种制式的4G网络技术，最大连接速度都已经达到100Mbps，不亚于有线网络。

4G 系统有效结合了多种无线接入技术，其接入方式和接口受限条件较小，对于空间和时间方面都没要求[2]。技术方案中采用了一个4G 无线路由器作为子站的4G网络接入点，通过共享WIFI热点给智能组网路由器接入。使用另一个4G无线路由器作为主站的网络接入点。

1.3 组网服务器

组网服务器上搭建了VPN服务器，采用智能路由器组网的方式，部署简单，组网简便，省去了复杂的设置流程。将所有需要组网的路由器组成一个局域网，无需公网IP、也无需改变原有网络环境，部署简单，操作简便。

2.方案优势

2.1组网方便、易于扩展

IPSec VPN只需要使用普通的上网线路就能构建整网的IPSec VPN网络。通过IPSec VPN设备之间构建VPN隧道实现总部与分支之间的互联，并支持隧道间路由实现分支与分支之间的通过总部进行互联，在整个组织的所有点之间构建“大局域网”。让各终端用户在无需安装任何客户端软件和插件的情况下，在权限范围内访问全网应用。

对于新分支机构的扩展，只需要新增一台IPSec VPN设备，使用分支接入的普通上网线路，就可以实现新分支机构完全纳入整个“大局域网”，扩展方便。

2.2高安全性

VPN采用隧道加密技术、流量分离控制、数据分组认证、用户认证以及访问控制等安全措施，保证商业上重要的数据流能够保持其机密性[3]。

VPN网关遵循的是IPSEC协议。IPSec 协议有着非常广泛的使用范围，对于某些机密数据采用公钥密码体制进行加密，如密钥传送，这样不但提高了传输速度，还具有良好的保密功能[4]。IPSEC是目前最为安全VPN协议，设备通常内置：AES/DES/3DES/RSA等多种加密算法，支持MD5/SHA-1等标准HASH算法，包括国家密码管理局指定的基于SCB2的标准加密算法。通过IPSEC在Internet上建立安全可信的隧道，各实体之间的数据都是通过安全隧道传递。

2.3高稳定性

IPSec VPN通过VPN隧道、线路和设备三方面的全方位保证整个

VPN网络的稳定性。支持隧道自愈技术，实时探测VPN隧道连接情况，一旦检测到VPN拨号中断则在3秒内自动进行VPN重新拨号；对于线路中断的情况，通过隧道自愈技术，一旦检测到线路恢复，则立即进行隧道的重新建立，无需人为操作实现VPN网络的自动恢复。支持多线路技术实现多条线路之间的主备，并可实现在主线路组、备线路组中分别进行带宽的叠加及负载均衡。当主线路组中的某条线路中断，则该条线路上的数据则自动切换到主线路组中的其他线路上；当主线路组中所有线路都无法使用时，则备线路组自动启用。充分的利用了各条线路，在保证线路的高稳定性下实现线路价值的最大化。支持双机热备功能，通过心跳线连接主备机监测对方的状态并进行实时同步，当主机因为断电等原因无法正常使用时，则备机自动启用，保证了设备的高可靠性。

2.4高速访问

融合了多项广域网加速技术，通过专利多线路带宽叠加和负载均衡实现出口带宽的成倍增加，并最大化的实现线路的价值；通过加速技术解决跨运营商传输等高丢包高延时现象，将网络环境对线路的影响降到最低；通过高效的流压缩技术对传输数据进行处理，消除冗余数据，提高传输速度。

IPSec VPN支持升级到专业的广域网加速产品，享有更多的加速传输技术，全方位的进行网络提速。

2.5管理便利

支持远程管理和本地管理双管齐下，通过WebUI实现管理方便快捷。

并可通过专业的SC集中管理平台实现对整个网络中的所有VPN设备的统一管理，进行实时监控、统一配置、智能升级、集中备份等一体化管理。

针对接入用户的访问权限控制提供细致到端口的双向权限分配，实现分支访问总部、总部访问分支、分支访问分支的全方位的权限细化，并在一定程度上减少了病毒、木马等跨网传播的可能。IPSec VPN 支持针对用户组/用户进行隧道内的流控，合理的规划VPN接入的带宽，保障了各个分支通过VPN访问总部的顺畅。

3．现场测试

我国目前的电力远动系统主要由三部分构成，包括调度端设备（主控站）、执行端设备（被控站）及远动通道设备[5]。远动通道设备原来有线网络比较复杂,在邯黄线铁路电力远动通道初期采用了无线网络，设备相对简单,主要有网络服务器,无线路由器,现场对组网方案进行测试，主要测试的性能有网络延时，带宽，丢包率等技术指标。（1）、使用网络延时PING值测试，在4G信号较好的情况下能达到平均延时200ms以内，丢包率低于5%.

（2）、带宽测试中，两台不同网络的计算机通过搭建的远动通道互相发送文件，连接速度能达到最大1Mbps。

（3）、将综合自动化系统和模拟的主站服务器连接到远动通道中，进行测试。遥信、遥测、遥控等远动功能测试均能正常使用，数据上传无延时。

4.无线通道与专用通道对比