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铁路专用IP宽带网的建设与运用规划思考
2003年铁道部提出铁路实现要跨越式发展的长远目标，铁路信息化发展和建设是铁路跨越式发展的必不可少的重要组成部分。目前铁路系统正处于信息化快速发展的阶段， 随着铁路现代化的发展，铁路通信运用已经由原来仅仅传输语音发展到需同时传送大容量高速率的话音、数据、图像等信息，信息化技术在确保铁路运输安全提高运输生产效率中起着极其重要的作用。而发展铁路信息化的先决条件就是要有一个高效、安全、可靠的数据通信宽带网络。如何为铁路信息化发展创建一个高效、安全、可靠数据通信宽带网络是铁路信息化发展的重要基础平台。随着通信技术特别是宽带数据通信技术的发展，为铁路信息化的发展与建设提供更为优质可靠网络平台已经成为可能。
一、铁路专用IP宽带网的定义
铁路专用信息网（专网）它是指为满足铁路系统各单位进行组织管理、安全生产、调度指挥、自动化控制等需要建立的信息网络。所谓铁路专用IP宽带数据通信网也就是为铁路系统建立一张覆盖全路各站点地区专网专用的宽带数据通信网络，通过VLAN技术划分出铁路各个不同站段不同系统的运用网段，实现在同一张宽带网上实现不同系统业务的接入使用。即在铁路各站点地区按一定带宽一定节点数量组建一个覆盖全铁路线站点的数据通信网络来满足铁路各系统单位信息网组网通信需求。运用模式如下图所示：

二、原铁路信息网建设组网方式及存在缺点
由于早期信息网络由于通信网络技术条件的限制，以往建设的铁路各种信息网组网方式较为杂乱，各系统都是单独通过不同专线通道速率建立的信息网，很多系统还建立在模拟信道电路来实现，不仅带宽有限而且网络的稳定可靠性差。同时每新建一个信息网络都需要运营商从新规划传输电路和下部线路，特别是不同带宽不同接口的信息网需要投资不同的网络设备。网络的利用率不高运用也不灵活，运营商投资成本较高。同时网络的维护管理较复杂。
三、铁路专用IP宽带数据网的建设方案及网络运用方案
根据铁路系统的站段单位分布情况及生产管理应用布局进行网络的规划，建立一张覆盖全路各站点的专网专用的IP宽带数据通信网络，通过VLAN划分和ADSL技术实现各站点地区铁路不同系统单位的信息组网需要。
（一）网络组网建设方案。
铁路系统生产管理模式为铁路局—各系统站段—各生产车间—各生产班组；各种铁路系统信息网都是以路局或站段为信息网络中心，各车站地区用户系统为网络节点的星型或链型的拓扑方式。根据铁路系统的生产管理模式以及铁路专网通传输的特点，专网的IP宽带数据通信网可采用以下组网方案。如下图所示：

以各省铁路中心地区为网络中心，在各区段铁路线的铁路大站所在地区建立宽带网络汇集中心，汇集各小站地区的宽带网络的节点，采用星型或链型串接方式按一定带宽速率把各个小站宽带DSLAM设备连接到宽带网络交换机，组成一张覆盖全路各站点地区的专网宽带数据通信网络，满足铁路线各站点信息业务的接入需求。采用华为或中兴公司的宽带设备组网。在中心所在地区设立网络管理中心，负责对全网业务的数据配置和维护管理。
1、组网设备的组成：在铁路大站所在的地区设二层宽带交换机或三层路由宽带交换机，大站地区采用32线的宽带DSLAM接入设备，小站地区采用16线或8线的宽带DSLAM接入设备。宽带设备和传输通道的连接采用E1/FE协议转换器转换。由于铁路单位分布在铁路沿线的用户点下部线距离较远，建议采用ADSLC2+长距离型的接口设备，确保用户使用稳定。
2、网络的组网连接：通过各地区的二层或三层交换机汇集各区段铁路线各站点的宽带DSLAM节点设备。各铁路站段所在大地区和网络中心所在地区交换机的连接采用捆绑N*2M速率的通道连接；各小站地区的DSLAM通过星型辐射或链型串接方式按2M或N*2M的速率连接到地区宽带交换机，通过协议转换器把N个2M转换成以太网口和宽带设备连接。。在网络汇集中心设立宽带网管对全网的宽带DSLAM设备进行的数据及故障维护管理。
（二）铁路信息网在专网宽网上的网络运用方案
根据铁路系统站段单位的分布特点及网络运用模式采用VLAN划分交换技术实现各系统独立成网。即“各站段管内单位信息网系统通过VLAN划分成逻辑上独立的IP专用局域网络”方案。VLAN技术是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术，VLAN技术的出现打破了传统网络的许多固有观念，使网络结构变得更加灵活、方便。由于铁路各站段管内单位及各信息网络节点分布在不同区段的铁路线上，有的站段管内单位或信息节点分布在全部铁路线站点上，有的站段单位或信息节点只分布在部分区段铁路线上，同时在同一站点地区又分布有不同站段单位及不同系统的信息网络节点。因此采用一定区段的相同联网单位及信息系统分段划分VLAN建立IP专用局域网是目前比较理想的解决方案。如下图所示。

1、业务接入方案：把铁路各系统的信息网（包括办公信息网、各种监测监控信息系统）通过ADSL和既有用户电缆线路接入分布在各车站点的IP宽带网络节点，站段网络中心服务器通过光纤和光电转换器和地区宽带交换机连接，通过VLAN划分使各个系统在逻辑上独立成网。
2、VLAN划分方案：管内各系统用户点通过ADSL和电缆线和本地的DSLAM宽带设备指定的端口连接，同一系统所有用户节点都接在同一个VLAN号内。不同单位不同系统划分成不同的VLAN，不同VLAN之间在物理上是在同一个网内但在逻辑上是相互隔离的。由于铁路系统信息网系统的应用为路局—站段——车间班组，在各站段网络中心通过增加防火墙和路由器就可实现访问路局网和站段网，使路局至站段至车间班组之间的信息快速传递，实现一网二用的功能。同时各种生产系统的信息网也可在同一张物理网内实现不同的运用方式。采用该方案组网具有以下几个特点。
⑴、可靠安全性：由于是一个专网专用的IP宽带网络，与其他网络在物理上是分离的，因此保证了网络不受外网攻击和入侵。另外采用VLAN技术保证每个单位的业务流是相互隔离的，不同单位分配不同的VLAN这样就不会发生单位内部的网络信息泄露和网络互相干扰的问题。
⑵、网络的可扩展性：随着铁路信息化程度的提高，宽带需求会不断增大，通过专用网管系统的IP专用网络，不仅可以提供二层以太网络解决方案，还可以直接提供三层IP路由网络解决方案。同时可根据用户的规模业务量扩大可以随时扩容网络带宽满足用户的需求，而不需要更换通道和接口设备。该数据网为铁路系统提供业务承载的二层通道，路局站段可灵活分配IP地址，各站段的地址分配可重叠。对于使用单位接入用户节点数量较大的站段则采用分配多VLAN的解决办法，减小广播域，有效抑制广播包和病毒包对网络骨干资源争抢，保证正常业务带宽。
⑶、网络的运用灵活：由于是一张覆盖全路各站点地区的宽带网络，采用VLAN技术又能灵活的对不同系统进行逻辑划分，同时从网络到用户终端采用ADSL技术既能传送数据信息又能传送语音信息，上下行带宽也超过传统的基带MODEN。因此铁路任何单位及信息系统要在铁路地区范围组网都能很快较为容易的实现。
⑷、网络的维护管理简单：由于各系统在物理上是建立在一张网，通过VLAN逻辑划分出不同系统的不同IP网段。同时又有功能强大的宽带网络网管系统，能对网络的运用状态进行监测和管理。因此维护管理相对其他的组网更为简单容易。另外网络终端的接入设备成本比其他基带MODEN成本要低的多。
四、利用建立的专网专用IP宽带网优化改造原部分铁路信息网，进一步拓展铁路信息化的范围，加快铁路信息化发展
由于全路每个站点地区都具备宽带接入条件，铁路各系统在各站点的不同系统的信息网的组网都能快速的实现。
1、该网的建立为铁路线各站段单位实现办公系统信息化提供了充足可靠的网络平台。实现路局—站段—车间—班组生产管理信息的快速传送。同时利用该系统也可实现站段站段—车间—班组之间的视频、语音、数据为一体的网络多媒体视频会议，提高铁路系统的生产和管理效率，也节约铁路生产成本。
2、通过该宽带网优化改造早期铁路建立的如水电监测系统、电力远动系统、轴温红外监测试系统、车号识别系统等走音频通道信息网系统。早期建立的部分铁路信息网由于受技术条件的限制，无论是网络的带宽还是网络的稳定性都不能和现在的宽带网络相媲美，特别是维护和管理方面更为突出。
3、为铁路各站点的通信信号机房和车站行车运转室建立动力环境监测和图象监控等业务功能。
5、为铁路线的道口建立有效的图象监控系统。使铁路道口的安全状况能适时监察。
6、为铁路应急抢险图象传输系统建立更为快速稳定的网络带宽。原先的铁路应急抢险图象传输由于铁路小站区间网络条件的限制，只能采用拨号上网传输的模式，信息传送慢而且不稳定。利用建立的各站IP宽带数据网通过区间通信干缆接入就近的站点即可实现信息的快速传递，增加带宽和摄像设备还可实现动态图象的现场传送。
五、结束语
总之，通信网络将向着综合业务数字网方向发展，数据、语音、图像等各种数据通信在铁路各个层次、各个领域得到综合利用，并逐步向数字化、综合化、宽带化方向发展。铁路信息高速公路将通过光纤数字同步体系、多媒体技术，把电话、数据、动态图像等各种通信业务综合在一起，采用计算机综合处理，以交互方式快速传递，把铁路各系统业务连接起来，使各类铁路信息在不同层次上相互交流，实现信息资源共享，集中控制和集中管理，提高铁路运输生产效率。