一. 鐵路基礎(chǔ)通信網(wǎng)現(xiàn)狀、規(guī)劃及問題分析

1.中國鐵路信息化建設(shè)的重要性

根據(jù)中國鐵路部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2010年底，中國鐵路（國家鐵路和合資鐵路）營業(yè)里程已達(dá)86816公里，居亞洲第一位，世界第二位。

“十二五”是中國鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵階段，根據(jù)鐵道部《中長期鐵路規(guī)劃》的規(guī)劃，到2020年，全國鐵路營業(yè)里程將達(dá)到12萬公里以上，高速客運(yùn)網(wǎng)總規(guī)模達(dá)到2萬公里以上，逐步形成 “八縱八橫”的中國鐵路網(wǎng)主骨架通道、“四縱四橫”鐵路高速客運(yùn)通道以及四個城際快速客運(yùn)通道。截至2013年6月，我國已建成開通京津、合寧、合武、石太、武廣、滬寧、鄭西、滬杭、京滬、京石武、哈大等客運(yùn)專線，杭長、蘭新、青太等線亦正在建設(shè)中，2020年基本形成布局合理，結(jié)構(gòu)清晰，功能完善、銜接順暢的鐵路網(wǎng)絡(luò)。

為解決鐵路運(yùn)輸能力與運(yùn)輸需求之間的主要矛盾，緩解鐵路對國民經(jīng)濟(jì)的瓶頸制約，鐵路的信息化建設(shè)發(fā)揮了巨大的作用。經(jīng)過30多年的發(fā)展，鐵路信息系統(tǒng)從無到有、從小到大，從單機(jī)版本到多層次的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，全路信息技術(shù)人員總數(shù)已達(dá)5500多人，建立了覆蓋鐵道部、鐵路局和主要站段的基礎(chǔ)通信網(wǎng)，先后開發(fā)了以列車調(diào)度指揮系統(tǒng)、鐵路運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)、客票發(fā)售與預(yù)訂系統(tǒng)為代表的一大批應(yīng)用信息系統(tǒng)，極大地提高了鐵路的生產(chǎn)力。

信息化是鐵路發(fā)展的重要保障，是鐵路行業(yè)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志，是保障運(yùn)輸安全、提高生產(chǎn)效率和管理水平的重要手段。為適應(yīng)當(dāng)今鐵路信息化快速發(fā)展的需求，必須加快建設(shè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)平臺，對新建網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，對既有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理整合，不斷完善和發(fā)展鐵路基礎(chǔ)通信網(wǎng)。

2.鐵路基礎(chǔ)通信網(wǎng)概況和規(guī)劃

鐵路通信網(wǎng)已基本形成了由基礎(chǔ)通信網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能提供基本的語音、數(shù)據(jù)、圖像通信，滿足鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)及經(jīng)營管理必要的通信需求。

基礎(chǔ)通信網(wǎng)主要包括通信線路（光纜、電纜）、傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋18個鐵路局及鐵路沿線車站，由骨干層、匯聚層、接入層組成，基本采用光數(shù)字同步傳輸技術(shù)。鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)由骨干網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)組成，目前鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)骨干網(wǎng)尚未建設(shè)，區(qū)域網(wǎng)在路局設(shè)置核心節(jié)點(diǎn)及部分匯聚、接入節(jié)點(diǎn)。

3.鐵路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)現(xiàn)狀及問題分析

既有的鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)包括客專數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、TMIS廣域網(wǎng)、客票廣域網(wǎng)、CTC/TDCS信號網(wǎng)等由業(yè)務(wù)部門自行組建的專用網(wǎng)，在保證安全性的同時，也帶來信息分散存儲、資源共享困難、單系統(tǒng)可靠性低、維護(hù)成本高的諸多難題，難以進(jìn)行跨應(yīng)用系統(tǒng)的IT資源整合。然而當(dāng)前的鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)卻面臨著如下問題：

組網(wǎng)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)帶寬：

1. 全路缺少承載跨局業(yè)務(wù)（如GSM/R、GPRS）的數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)，造成跨局業(yè)務(wù)互通能力有限；如何搭建高性能高可靠的數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)？

2. 如何保證重要節(jié)點(diǎn)如骨干網(wǎng)大區(qū)節(jié)點(diǎn)、路局核心節(jié)點(diǎn)的高可用性？

3. 目前鐵道部、鐵路局、車站、站段及班組車間網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，隨著車站層面的IP業(yè)務(wù)越來越多尤其是綜合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，帶寬導(dǎo)致數(shù)據(jù)網(wǎng)承載多業(yè)務(wù)的能力非常有限；如何在保護(hù)既有投資的前提下平滑升級網(wǎng)絡(luò)帶寬，如何在傳輸系統(tǒng)容量不足的情況下解決車站高帶寬接入問題，如何解決車站邊緣的班組、車間信息孤島問題？

多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載：

1.目前鐵路各業(yè)務(wù)系統(tǒng)分別由專有數(shù)據(jù)網(wǎng)承載，造成多張物理數(shù)據(jù)網(wǎng)并存的現(xiàn)狀，隨著鐵路信息化建設(shè)的加快發(fā)展，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的接入用戶大量增加，分立的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，也增加用戶接入系統(tǒng)建設(shè)的成本與復(fù)雜度，如何實(shí)現(xiàn)在綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載盡可能多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)？

2.針對在綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載的趨勢，如何保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全性，如何簡化配置，提高管理效率？

二. H3C鐵路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)解決方案

新一代的鐵路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)作為鐵路基礎(chǔ)通信網(wǎng)的重要組成部分，物理層面將建成自上而下覆蓋各路局、車段的完整數(shù)據(jù)網(wǎng)，業(yè)務(wù)層面將囊括除CTC/TDCS信號、TRS客票系統(tǒng)外的所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，是鐵路未來信息化戰(zhàn)略的重要一步。綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)由骨干網(wǎng)絡(luò)及區(qū)域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。區(qū)域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)由核心層、匯聚層、接入層三層結(jié)構(gòu)組成。

1. 鐵路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)架構(gòu)及帶寬提升方案

全路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)作為部局及跨局業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)目前仍沒有建設(shè)，導(dǎo)致大量的關(guān)鍵業(yè)務(wù)（GSM-R/GPRS，綜合視頻監(jiān)控等）只能通過路局間或路局-鐵道部臨時直連鏈路方式開通，業(yè)務(wù)承載能力受限，安全等級低。隨著鐵路信息化建設(shè)的加快發(fā)展，越來越多的信息系統(tǒng)提出了部局間的大顆粒調(diào)度需求，骨干網(wǎng)絡(luò)的缺失凸顯了這一瓶頸。

另外，當(dāng)前無論是新建客運(yùn)專線數(shù)據(jù)網(wǎng)還是既有線數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口帶寬基本上都是155M POS接口，根據(jù)設(shè)計院提供如下圖所示的流量模型，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來業(yè)務(wù)擴(kuò)展的需求。

1.1數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)高可靠架構(gòu)

綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)骨干網(wǎng)建議采用“一網(wǎng)雙平面”架構(gòu)，通過BGP相關(guān)協(xié)議分為兩個邏輯獨(dú)立的環(huán)網(wǎng)，形成“一個骨干網(wǎng)絡(luò)、兩個平面”的一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。如上圖所示，各大區(qū)節(jié)點(diǎn)分別部署兩臺核心路由器（分屬A、B兩個平面），即圖中的A平面核心路由器和B平面核心路由器。同平面內(nèi)的核心路由器之間通過2.5G POS連接起來組成一個環(huán)網(wǎng)。同時，同一大區(qū)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的兩臺路由器之間利用GE或者10GE的光纖互連。業(yè)務(wù)層面劃分如下：

? A平面承載GSM-R/GPRS、客服、視頻監(jiān)控、會議電視、5T、微機(jī)信號檢測等關(guān)鍵業(yè)務(wù)；

? B平面承載車輛管理、綜合設(shè)備管理、辦公系統(tǒng)等非關(guān)鍵業(yè)務(wù)，同時作為A平面的備份平面；

1.2 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)備的高可靠性

綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的骨干網(wǎng)大區(qū)節(jié)點(diǎn)和路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)的路由器處于十分重要的位置，承載著大流量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和交互。如果關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)路由器出現(xiàn)接口、光模塊及宕機(jī)等情況將給整個網(wǎng)絡(luò)帶來災(zāi)難性的后果。H3C 路由器支持創(chuàng)新性的路由器IRF2虛擬化技術(shù)，能夠?qū)⒍嗯_物理路由器虛擬成一臺路由器，支持跨設(shè)備的鏈路聚合，減少路由震蕩，絕對保證關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)單臺設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

1.3 數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬平滑升級

鐵路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)階段，路局區(qū)域網(wǎng)接入層—匯聚層—核心層基本采用155M POS接口帶寬，隨著車站層面上線的業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如視頻監(jiān)控、客服系統(tǒng)）越來越多導(dǎo)致對帶寬壓力加大。目前部分路局已經(jīng)完成了傳輸網(wǎng)改造，可以為數(shù)據(jù)網(wǎng)提供更高的帶寬。然而對大部分廠家來說，提高數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬意味著更換業(yè)務(wù)板卡，甚至更換主控引擎或主機(jī)，對原有投資造成了極大浪費(fèi)，如何在保護(hù)用戶投資的基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)網(wǎng)的帶寬升級改造呢？

H3C 路由器特有的Super子卡的接口速率可以在155M POS / 622M POS / GE帶寬之間進(jìn)行平滑切換，能夠有力的解決上述問題。

1.4 數(shù)據(jù)網(wǎng)RPR實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)自愈與帶寬提升

綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)大區(qū)節(jié)點(diǎn)及路局核心節(jié)點(diǎn)的傳輸系統(tǒng)采用OTN技術(shù)基本已成趨勢，雖然OTN技術(shù)可以提高傳輸網(wǎng)的整體傳輸容量和鏈路層面的50ms故障自愈，但是卻無法保證路由器層面的業(yè)務(wù)高可用性。H3C路由器通過RPR接口板卡實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層面的50ms故障自愈。

在路局區(qū)域網(wǎng)絡(luò)車站接入節(jié)點(diǎn)存在傳輸資源不足的情況下，可以優(yōu)先考慮采用RPR+裸光纖技術(shù)，既能保證50ms故障自愈又能提升網(wǎng)絡(luò)帶寬。青藏鐵路二期工程視頻監(jiān)控攝像頭大量上線，為了應(yīng)對視頻監(jiān)控帶來的帶寬壓力，采用了多個2.5G RPR環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了所有監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚到拉薩和格爾木兩個大節(jié)點(diǎn)存儲；廣珠城際鐵路由于站間距相對較短，車站路由器直接采用了光纖直連技術(shù)，相比傳統(tǒng)的通過路由器155M POS接口帶寬提升了6倍。

1.5 應(yīng)對車站邊緣的“信息孤島”

目前鐵路車站之間大量的班組、車間基本都以信息孤島的形式存在，一方面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)無法深入到所有的班組、車間及工區(qū)，另一方面即使傳輸系統(tǒng)延伸到班組、車間層面往往也只能提供2M左右的低帶寬，無法承載視頻監(jiān)控、語音VOIP等高帶寬業(yè)務(wù)。如何解決信息孤島的問題？如果在車站邊緣網(wǎng)絡(luò)部署EPON方案，既能滿足業(yè)務(wù)帶寬需求，又對光纖資源不會造成較大壓力，當(dāng)然為了提高可靠性采用雙EPON組網(wǎng)就更有優(yōu)勢。

2 鐵路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載

由于歷史原因，目前全路同時并存著多張數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)，最為典型的是TMIS業(yè)務(wù)網(wǎng)和IP數(shù)據(jù)網(wǎng)，多張物理網(wǎng)即無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，也增加了運(yùn)維成本，多網(wǎng)多業(yè)務(wù)融合勢在必行。未來”多網(wǎng)合一“的工作完成后，除了客票和CTC/TDCS信號系統(tǒng)外，大部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)將會遷移到綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)上來，屆時在該網(wǎng)上承載的業(yè)務(wù)系統(tǒng)將會達(dá)到70個以上，如何在一張物理網(wǎng)上承載如此眾多的復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)呢？

2.1 綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)多業(yè)務(wù)承載

根據(jù)鐵路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的多樣性，綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)需構(gòu)建成為一個寬帶的、綜合的、根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)提供區(qū)分不同服務(wù)質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信承載平臺，實(shí)現(xiàn)“一個物理平臺，多個邏輯平臺”，在一張基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上承載多張業(yè)務(wù)網(wǎng)，既要滿足鐵路各個業(yè)務(wù)的安全性、可擴(kuò)展性、易管理、QOS保證等方面的要求，又要滿足鐵道部、鐵路局相關(guān)部門及全路所有段、所、車站、車間、工區(qū)等信息點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入需求。

MPLS VPN技術(shù)能夠在一張物理網(wǎng)上承載多個邏輯子網(wǎng)，能夠提供端到端的業(yè)務(wù)隔離，接入方式靈活，可擴(kuò)展性好，標(biāo)準(zhǔn)成熟，在電力行業(yè)、政府行業(yè)已經(jīng)大規(guī)模部署，適合鐵路行業(yè)大規(guī)模組網(wǎng)應(yīng)用。

在MPLS VPN承載方式選擇中，優(yōu)先選擇三層VPN（BGP/MPLS VPN），確實(shí)有部分業(yè)務(wù)必須由二層方式實(shí)現(xiàn)，可以采用MPLS L2 VPN。

2.2 車站低性能PE路由器業(yè)務(wù)接入

鐵路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)路局區(qū)域網(wǎng)是典型的核心-匯聚-接入縱向分層架構(gòu)，設(shè)備性能依次下降，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模依次擴(kuò)大。在部署MPLS VPN業(yè)務(wù)時，車站層面的PE路由器接入業(yè)務(wù)需要大量接口，處理業(yè)務(wù)報文需要大容量的內(nèi)存和轉(zhuǎn)發(fā)能力，也就是說MPLS VPN業(yè)務(wù)的智能化和業(yè)務(wù)壓力都集中在PE設(shè)備上。

在當(dāng)前情況下，除了新建客運(yùn)專線及既有線數(shù)據(jù)網(wǎng)改造使用的車站路由器性能較高之外（如H3C的SR系列路由器），大部分車站路由器性能較低（如H3C的MSR系列路由器），承載多業(yè)務(wù)接入時在包轉(zhuǎn)發(fā)率、LSP條目、路由表項(xiàng)方面壓力比較大，難以同時具備高性能和大量接口成為車站PE設(shè)備的軟肋，如何解決這類問題？

針對這種情況可以采用H3C 分層PE的HOPE技術(shù)。匯聚節(jié)點(diǎn)或者大型車站的高端路由器作為SPE,維護(hù)VPN的所有路由， 車站低端接入路由器作為UPE，只維護(hù)其直接連接的VPN站點(diǎn)路由。

2.3 車站局域網(wǎng)多業(yè)務(wù)統(tǒng)一接入

隨著車站層面興起的業(yè)務(wù)系統(tǒng)越來越多，尤其是5T系統(tǒng)、防災(zāi)系統(tǒng)、事故救援等新建業(yè)務(wù)系統(tǒng)都需要接入到綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，大型車站的業(yè)務(wù)系統(tǒng)甚至高達(dá)50個以上。如果為每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)配置單獨(dú)的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入到車站PE，一方面會消耗PE路由器上大量的接口，另一方面在車站層面形成了各業(yè)務(wù)系統(tǒng)專網(wǎng)不利于網(wǎng)絡(luò)資源共用，如何解決車站層面的多業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一接入呢？

車站核心交換機(jī)支持MCE技術(shù)，接入交換機(jī)上針對不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)用VLAN方式隔離然后轉(zhuǎn)發(fā)到核心交換機(jī)上，在核心交換機(jī)上把不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用不同的VRF表邏輯隔離，然后通過GRE/802.1Q隧道轉(zhuǎn)發(fā)到車站PE路由器。H3C支持更為先進(jìn)的車站交換機(jī)縱向虛擬化技術(shù)，可以將車站核心交換機(jī)、接入交換機(jī)等眾多物理設(shè)備虛擬成一臺交換機(jī)，一方面實(shí)現(xiàn)了MCE的雙機(jī)熱備，另一方面極大地提高了眾多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的CE接入能力。

2.4 綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)多業(yè)務(wù)立體防護(hù)

綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載了鐵路幾乎所有的信息化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，業(yè)務(wù)安全的重要性不言而喻，如何立體全面的保證業(yè)務(wù)安全？

首先在車站局域網(wǎng)內(nèi)部，H3C的EAD安全準(zhǔn)入方案能夠?qū)囌尽⒙肪值母鞣N類型接入終端形成統(tǒng)一的安全防護(hù)、認(rèn)證、授權(quán)及相關(guān)審計。

其次，H3C車站PE路由器支持內(nèi)置防火墻、IPS、負(fù)載均衡等安全插卡，安全插卡支持設(shè)備虛擬化，每個虛擬防火墻可以與各VPN業(yè)務(wù)綁定，從而保證車站業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接入PE時的安全性。

再次，MPLS VPN雖然可以做到多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的邏輯隔離，但是對VPN并沒有加密功能。H3C Group Domain VPN解決方案可以通過密鑰分發(fā)技術(shù)完成MPLS VPN隧道的加密和解密，從而保證全網(wǎng)業(yè)務(wù)信息的安全性。

2.5 業(yè)務(wù)快速部署

目前全國鐵路有7000多個車站、車間、工區(qū)及編組站等信息節(jié)點(diǎn)，在高原、嚴(yán)寒及沙漠地區(qū)如青藏鐵路、哈大客專及蘭新鐵路還存在大量無人值守車站，如何在這些信息化力量薄弱的地區(qū)快速完成業(yè)務(wù)部署，配置相關(guān)MPLS VPN及QOS參數(shù)，設(shè)備出現(xiàn)問題后進(jìn)行問題快速定位及排錯？

H3C的設(shè)備零配置BIMS方案基于IMC網(wǎng)管平臺、TR069技術(shù)開發(fā)，可以充分解決車站設(shè)備的零配置接入問題。零配置方案能夠使車站路由器通過U盤或者3G插卡實(shí)現(xiàn)零配置部署，同時交換機(jī)也可以通過DHCP相關(guān)協(xié)議實(shí)現(xiàn)零配置部署，零配置方案能夠大大提高車站多業(yè)務(wù)的快速部署能力。

三. 總結(jié)

隨著鐵路信息化建設(shè)水平的不斷提高，各種新型業(yè)務(wù)系統(tǒng)層出不窮，很多路局已經(jīng)意識到了數(shù)據(jù)大集中對信息化的重要性，部分路局已經(jīng)通過云計算、虛擬化及大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)建設(shè)了相對高性能的調(diào)度大樓數(shù)據(jù)中心。綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)在完成多業(yè)務(wù)專網(wǎng)的整合、提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率的基礎(chǔ)上，能夠?qū)⑺袠I(yè)務(wù)系統(tǒng)的信息實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)到路局?jǐn)?shù)據(jù)中心，對鐵路的信息化建設(shè)有著至關(guān)重要的作用。