華為雙網(wǎng)備份GSM-R解決方案打造鐵路安全新標(biāo)桿

 

　　鐵路行業(yè)作為涉及國計(jì)民生的重大基礎(chǔ)設(shè)施和公共事業(yè)行業(yè)，國家歷來高度重視鐵路的投資和發(fā)展。自2006年，中國鐵路迎來建設(shè)高速發(fā)展期，從石太線到廣深港再到京滬高鐵，直至今日，宏偉的高速鐵路建設(shè)藍(lán)圖仍在繼續(xù)中。

 

　　作為我國"十二五"期間鐵路建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目，晉豫魯重載鐵路是國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分，整個通道全長1260公里，西起山西呂梁，東至山東日照，橫跨山西、河南、山東三省。

 

 

晉豫魯重載鐵路示意圖

 

 

　　晉豫魯鐵路又名晉中南鐵路、瓦日鐵路，橫跨晉豫魯三省，是我國東西向重要路網(wǎng)干線鐵路的一條大能力重載鐵路。線路西起山西呂梁山地區(qū)的興縣瓦塘鎮(zhèn)，途經(jīng)晉豫魯三省13市，銜接京廣、京九等國家南北向主要鐵路干線，東至山東日照港口，正線全長1260公里，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為國鐵一級，牽引重載萬噸列車，軸重30噸，雙線電氣化，年貨運(yùn)能力2億噸。如何在超負(fù)荷和復(fù)雜環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)安全、可靠、高效的通訊，這對通信系統(tǒng)、信號等各個系統(tǒng)提出了嚴(yán)格要求。在鐵路發(fā)展的新形勢下，作為承載車地列車控制信號的GSM-R系統(tǒng)而言，必須保證高可靠性和高可用性，面臨以下三個主要挑戰(zhàn)：

 

　　挑戰(zhàn)一：在2500m及以上重載列車如何實(shí)現(xiàn)同步牽引、制動。

 

　　車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)承載了關(guān)系到行車安全的列控信息，面對晉豫魯重載鐵路牽引重量大，環(huán)境復(fù)雜的情況，一旦網(wǎng)絡(luò)中斷或者發(fā)生時(shí)延，車載信號系統(tǒng)將無法獲得地面控制中心的安全信息，列車將自動減速制動甚至停車，重載列車極易引起脫軌，這在地形復(fù)雜的山西區(qū)域，將給鐵路運(yùn)輸業(yè)釀造不可預(yù)估的損失。

 

　　挑戰(zhàn)二：如何解決同步操控、調(diào)度命令、集群多業(yè)務(wù)的承載

 

　　鐵路干線，重載鐵路在行進(jìn)過程中，同步操控、調(diào)度命令、語音等數(shù)據(jù)命令都承載在一張通信網(wǎng)絡(luò)上，要保障安全業(yè)務(wù)必須優(yōu)先處理，且業(yè)務(wù)不阻塞。

 

　　挑戰(zhàn)三：行業(yè)應(yīng)用適配

 

　　如何與現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行兼容，比如鐵路現(xiàn)有的CTC/LOCOTROL/FAS（CTC：調(diào)度集中系統(tǒng)；LOCOTROL：電力機(jī)車制動系統(tǒng)；FAS：數(shù)字調(diào)度系統(tǒng))等一系列系統(tǒng)在平臺和通訊協(xié)議上如何實(shí)現(xiàn)互相對接。針對鐵路行業(yè)應(yīng)用特性，如何快速響應(yīng)需求定制。

 

 

　　在此項(xiàng)目中，華為憑借全球領(lǐng)先的無線解決方案研發(fā)能力，專注地投入到晉豫魯鐵路GSM-R解決方案的研究與定制工作，為晉豫魯鐵路的通信技術(shù)建設(shè)與運(yùn)營提供了端到端的高可靠GSM-R創(chuàng)新解決方案，致力于幫助山西鐵路局解決晉豫魯鐵路面臨的三個挑戰(zhàn)。

 

 

　　車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)承載的信息是關(guān)乎重載鐵路安全運(yùn)行的重要信息，信息傳遞的準(zhǔn)確性與及時(shí)性是保證重載列車安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。面對2500m以上重載列車，在緊急停車時(shí)極易脫軌的隱患，車載無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性與安全性顯得尤為重要，在本次方案設(shè)計(jì)中，特設(shè)計(jì)了雙網(wǎng)備份的方式來提高可靠性。該方案采用雙網(wǎng)負(fù)荷分擔(dān)設(shè)計(jì)，共站址基站通過不同的頻點(diǎn)信號分別接入兩個核心網(wǎng)，負(fù)荷分擔(dān)工作，同步機(jī)車操控、可控列尾分別通過雙網(wǎng)傳輸，保證單點(diǎn)故障時(shí)業(yè)務(wù)零中斷。這種雙核心網(wǎng)冗余方案及SNCP環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù),是鐵路信息化新形式下提升鐵路網(wǎng)絡(luò)安全性與可靠性的重要手段。

 

 

　　晉豫魯重載鐵路在行進(jìn)過程中，同步操控、調(diào)度命令及語音等數(shù)據(jù)命令都承載在一張通信網(wǎng)上，當(dāng)多個命令并發(fā)進(jìn)行時(shí)，如何保證機(jī)車同步等安全業(yè)務(wù)優(yōu)先處理且不中斷，如何保證大流量業(yè)務(wù)的處理帶寬，成為本次方案設(shè)計(jì)的重要考慮思路。華為在本次項(xiàng)目中應(yīng)用的多業(yè)務(wù)QoS保障方案便可有效解決該問題，此方案的設(shè)計(jì)思路主要有兩步：一是適配晉豫魯重載鐵路業(yè)務(wù)的調(diào)度模型，采用優(yōu)化G網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度模型、調(diào)整參數(shù)；二是按照晉豫魯鐵路現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)模型，帶寬按需分配，為不同的QCI業(yè)務(wù)設(shè)置不同的資源百分比，確保業(yè)務(wù)通信流暢。此外，還可以通過優(yōu)先業(yè)務(wù)排他策略，控制接入小區(qū)的終端數(shù)量來保障帶寬。此方案的價(jià)值在于保障了晉豫魯重載鐵路安全業(yè)務(wù)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)的承載，確保了運(yùn)營的安全性；同時(shí)帶寬利用率提高，避免浪費(fèi)頻譜資源，達(dá)到了關(guān)鍵業(yè)務(wù)優(yōu)先級與大帶寬業(yè)務(wù)資源利用率的平衡。

 

 

多業(yè)務(wù)部署解決方案

 

 

　　針對新形勢下，晉豫魯鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)如何實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的兼容與對接，實(shí)現(xiàn)需求的快速定制，華為采用開放的通信平臺與異系統(tǒng)互聯(lián)互通。以LOCOTROL與華為GSM-R鐵路互通為例，一種方法是通過華為GSM-R開放通信平臺與LOCOTROL互聯(lián)互通，這主要體現(xiàn)在核心網(wǎng)通過SGW/PG與第三方地面重聯(lián)服務(wù)器互通，即華為GSM-R網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)關(guān)發(fā)出的消息通過第三方地面重聯(lián)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給LOCOTROL系統(tǒng)，完成異系統(tǒng)互聯(lián)互通；第二種方法是通過DTE將車LOCOTROL、列尾接入通信網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)增加主控-從控、主控-列尾之間直接轉(zhuǎn)發(fā)路由，可不必經(jīng)地面重聯(lián)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)。為保證異系統(tǒng)之間互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)安全，該方案在接入還側(cè)設(shè)置防火墻，將核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)的上行用戶報(bào)文重定向到防火墻過濾，防止兩終端之間的雙向報(bào)文攻擊。

 

 

　　華為通過完善的、端到端的高可靠無線解決方案為太原鐵路局的安全、高效運(yùn)營奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展起到助推作用。該項(xiàng)目在鐵路運(yùn)營、技術(shù)創(chuàng)新、裝備現(xiàn)代化上為鐵路通信技術(shù)主管部門與鐵路運(yùn)營單位創(chuàng)造了價(jià)值，將鐵路無線通信可靠性技術(shù)提升到新的高度。華為在本次晉豫魯鐵路中設(shè)計(jì)的雙網(wǎng)備份解決方案，開創(chuàng)性地突破了無線通信冗余技術(shù)和復(fù)雜區(qū)段覆蓋技術(shù)，進(jìn)一步提升了鐵路通信現(xiàn)代化的水平，讓中國鐵路通信技術(shù)再一次走在了世界前列，讓中國安全成為全球標(biāo)桿。