CN102223277A - 一种铁路客运专线站间通信网络设计方案 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，属于铁路通信网络领域，该方案主要由二层交换机、三层交换机、网管系统服务器、远程监测分机、信号安全信息数据网、CSM交换机、尾纤、双绞线组成，交换机使用以太网连接到本地终端设备，使用光纤作为站间通道连接各客运站与各中继站中的二层交换机、三层交换机组成网络进行通信，由超6类双绞线或1000M光纤做为通道，设置网络耦合用来连接其他客运专线的网络，使用双网双环形冗余网络，工业级以太网站点跳接结构，两个环网从物理上隔离。本发明具有高可靠性、高可用性、可维护性、低延迟的特点，设置网络系统服务器，实现数据记录、故障报警，状态监测等功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种网络设计方案，尤其涉及一种用于轨道交通、铁路等行业的网络设计方案，更特别地，本发明还提供了一种铁路客运专线站间通信网络设计方案。
背景技术
在传统的工业现场环境中，控制系统之间的连接或控制系统与设备例如电机之间的连接，基本是电缆的直接连接或通过使用普通接线端子的连接完成的，这种传统的连接方式缺点是需在现场进行接线，安装时间较长，并且不能有效的保证连接部位的可靠性，如在风力发电行业，现场工作环境非常恶劣，长期处在湿气重、尘土高和极端高低温的环境状况，并且大型风机高度往往超过70米，根本无法长时间在现场进行接线连接调试，加上风电设备的维护十分不易，所以确保可靠稳定地长期运转是最根本的要求，风电设备因其设备昂贵，工作环境恶劣，现场不便对主要部位进行拆卸维修，以及设计上要求使用寿命长等工作特点，对连接性能提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，能够满足恶劣环境下工作需求，且可靠性及抗振动性能极高。
一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，其主要由二层交换机、三层交换机、网管系统服务器、远程监测分机、信号安全信息数据网、CSM交换机、尾纤、双绞线等组成，交换机使用以太网连接本地数据业务终端设备，终端设备包括：TCC、CBI、TSRS、RBC、网管系统服务器，使用光纤作为站间通道连接各客运站与各中继站中的二层交换机、三层交换机组成网络进行通信。
本发明专利是通过以下技术方案来实现的：
(1)组网设备：选用带有光纤接口的工业以太网交换机，采用8芯光纤作为站间通道连接，使用超5类双绞线连接数据业务终端设备，使用工控机作为网管系统服务器。
(2)交换机与数据业务终端的连接：使用超5类双绞线，各种数据业务终端连接在工业级二层交换机、三层交换机上，通过环网进行各站间通信。
(3)交换机与交换机的连接：采用8芯光纤构成环形冗余通信网络，其中4芯光纤采用一侧光缆提供，另4芯光纤采用另一侧光缆提供，每侧光缆中各预留2芯光纤作为备用。
(4)划分子网：将每一独立环形冗余通信网络中接入的工业交换机超过40个或应用网络线路(铁路线路)长度超过600km时，应将网络环路分割成不同子环网，相邻子环网间，采用三层交换机通过1000M光纤设置链锯聚合进行连接，同时连接其他铁路客运专线网络时，只需要在三层交换机上也设置链路聚合和静态路由既可，扩充方便。
(5)VLAN划分：为了方便网络管理以及管理网络信息的流量不占用业务数据的信道带宽，将网络通过VLAN划分出管理VLAN和业务VLAN，管理VLAN用于管理网络，和业务VLAN用于承载数据业务。
(6)全网使用静态路由：在两个相邻子网间，以及连接其他外部网络时，均采用静态路由，可有效避免动态路由占用通道带宽和路由更新出错问题。
(7)网管系统服务器：网络以完整网络为基本单元设置独立的网管系统，在武汉站和广州北站设置网络系统服务器，实现数据记录、故障报警、全网监测、设备软件维护。
本发明采用独立的通道和设备，双网独立运行，每个环网上容许单点故障(传输路径切换时间＜50毫秒)，且双网同时在线运行，数据在哪个网上传输的选择取决于系统设备，从一个网络切换到另一个网络的切换过程也取决于系统设备采用跳接方式构成环网，单一列控中心设备全部故障不影响网络通信，单台交换机的设备延时为32微秒，以太网网络扩展时，不会影响其他系统的正常工作，系统扩展时，其他网络设备无需更改设置，网络路由简单明确，工业以太网的网络管理采用图形化的网管软件，能够管理到所有的网络设备的每一个端口，包括整个端口的配置，报警，流量监控、分析，使网络管理员能快速、准确地检查整体网络的运行情况，在网络出现故障时能够快速诊断，并在故障蔓延以前加以排除。在设备运行维护方面，设备自带运行状况指示灯，能够方便地看到设备本身以及每个端口的运行状态，即使发现异常情况，通过远程设备管理也能够监控设备和端口的运行情况，能够在远程进行运行参数的调整，故障报警功能还能够将设备以及端口故障信息主动发送到预先设定的管理/维护工作站内，及时对故障信息做出响应。
网络安全措施可以利用设备的端口安全策略，关闭不用的端口，并通过将端口与固定IP地址甚至与固定MAC地址绑定的方法，来限制使用交换机端口的终端设备，从根本上杜绝非法用户从各个车站接入客运专线的通信网络内。
所述的二层交换机、三层交换机利用通过交换机本身的密码保护机制对交换机进行设置，以保护交换机本身的安全，防止非授权用户通过网络、WEB、CONCOLE接口等各种方式对设备进行配置修改、安全设定修改，正常的设定和管理工作可以通过授权专用的管理工作站对网络设备进行操作。
所述的信号安全信息数据网由各个车站和中继站列控中心机柜中配置的工业以太网交换机连接，并组成双冗余环网，全线所有车站、线路所以及联络线车站作为数据业务接入点接入到网络中，网络中，车站采用串联方式连接采用点对点的方式接入正线信号安全数据网。
对赫斯曼交换机进行WEB配置、现场调试、通信流量和通信质量的检测，在发生突发事件的时候，显示出准确的数据来协助单位的人员来排除故障。
由于采用以上技术方案，本发明专利可以使用工业级交换机，能够适应恶劣环境下工作轨道交通、铁路行业、重工业制造、电力行业、石化行业、冶金行业、船舶工业、水处理行业、机场等场所具有高可靠性、高可用性、高可维护性、低延迟的特点，设置网络系统服务器，实现数据记录、故障报警，状态监测等功能，满足铁路客运专线对站间通信通道的要求，同时还具有极高的可靠性，抗振动，防护等级可达到IP65甚至IP67，适用于沙漠、滩涂、海上、野外等复杂的现场情况或者要求高效率安装的情况，集中网管系统服务器方便管理、监视、维护全网，同时具有维护、扩充方便，具有可以节省大量人力、物力投入的优点。
附图说明
图1为本发明专利的拓扑图示意图；
图2为本发明专利的双环形冗余结构示意图；
图3为本发明专利的站点跳接结构构示意图；
图4为本发明专利的链路聚合应用示意图；
图5为本发明专利的网管系统服务器和远程监控示意图；
图中：1-左侧环网，2-右侧环网，3-二层交换机，4-三层交换机，5-站间通道(1000M光纤)，6-链路聚合(1000M光纤)，7-跳接方式，8-网管系统服务器，9-远程监测分机，10-CSM交换机。
具体实施方式
下面结合附图对本铁路客运专线站间通信进一步进行详细描述；
如图1、2、3、4、5，一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，其主要由：左侧环网(1)、右侧环网(2)、二层交换机(3)、三层交换机(4)、网管系统服务器(8)、远程监测分机(9)、CSM交换机(10)、信号安全信息数据网、尾纤、双绞线等组成，交换机使用以太网连接本地数据业务终端设备，终端设备包括：TCC、CBI、TSRS、RBC、网管系统服务器(8)，使用光纤作为站间通道连接各客运站与各中继站中的二层交换机(3)、三层交换机(4)组成网络进行通信。
本发明专利是通过以下技术方案来实现的：
(1)组网设备：选用带有光纤接口的工业以太网交换机，采用8芯光纤作为站间通道连接，使用超5类双绞线连接数据业务终端设备，使用工控机作为网管系统服务器(8)。
(2)交换机与数据业务终端的连接：使用超5类双绞线，各种数据业务终端连接在工业级二层交换机(3)、三层交换机(4)上，通过环网进行各站间通信。
(3)交换机与交换机的连接：采用8芯光纤构成环形冗余通信网络，其中4芯光纤采用一侧光缆提供，另4芯光纤采用另一侧光缆提供，每侧光缆中各预留2芯光纤作为备用。
(4)划分子网：将每一独立环形冗余通信网络中接入的工业交换机超过40个或应用网络线路(铁路线路)长度超过600km时，应将网络环路分割成不同子环网，相邻子环网间，采用三层交换机(4)通过1000M光纤设置链锯聚合进行连接，同时连接其他铁路客运专线网络时，只需要在三层交换机(4)上也设置链路聚合和静态路由既可，扩充方便。
(5)VLAN划分：为了方便网络管理以及管理网络信息的流量不占用业务数据的信道带宽，将网络通过VLAN划分出管理VLAN和业务VLAN，管理VLAN用于管理网络，和业务VLAN用于承载数据业务。
(6)全网使用静态路由：在两个相邻子网间，以及连接其他外部网络时，均采用静态路由，可有效避免动态路由占用通道带宽和路由更新出错问题。
(7)网管系统服务器(8)：网络以完整网络为基本单元设置独立的网管系统，在武汉站和广州北站设置网络系统服务器(8)，实现数据记录、故障报警、全网监测、设备软件维护。
网络在运行时，左侧环网(1)和右侧环网(2)同时有数据业务传输，且站间通道(5)为两条1000M光纤组成冗余链路，组成双网冗余环形结构，此结构的有点在于当二层交换机(3)故障时，网络可以在50um内切换站间通道(5)的数据流向，使网络继续通信，并且网管系统服务器(8)可以监测到故障放生，方便维护，而左侧环网(1)或右侧环网(2)当三层交换机(4)出现故障时，另一环网依然可以正常通信，不至于站间通信中断，而使用跳接方式(7)，可在某一站整站出现通信中断的时候，因为左侧环网(1)和右侧环网(2)的三层交换机(4)不在同一站点，使网络依然可以进行通信。左侧环网(1)和右侧环网(2)与它们各自的子网之间的连接使用链路聚合(6)，在方便扩充的前提下有效隔离广播风暴及提高站间通道(5)的利用效率。设置网管系统服务器(8)，可以实现数据记录、故障报警、状态预测等功能，甚至可以设置远程监控分机，来远程管理、监测、记录网络。
Claims (5)
1.一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，主要由二层交换机、三层交换机、网管系统服务器、远程监测分机、信号安全信息数据网、CSM交换机、尾纤、双绞线组成，其特征在于：交换机使用以太网连接本地数据业务终端设备，终端设备包括：TCC、CBI、TSRS、RBC、网管系统服务器，使用光纤作为站间通道连接各客运站与各中继站中的二层交换机、三层交换机组成网络进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，其特征在于：其技术方案为：
(1)组网设备：选用带有光纤接口的工业以太网交换机，采用8芯光纤作为站间通道连接，使用超5类双绞线连接数据业务终端设备，使用工控机作为网管系统服务器。
(2)交换机与数据业务终端的连接：使用超5类双绞线，各种数据业务终端连接在工业级二层交换机、三层交换机上，通过环网进行各站间通信。
(3)交换机与交换机的连接：采用8芯光纤构成环形冗余通信网络，其中4芯光纤采用一侧光缆提供，另4芯光纤采用另一侧光缆提供，每侧光缆中各预留2芯光纤作为备用。
(4)划分子网：将每一独立环形冗余通信网络中接入的工业交换机超过40个或应用网络线路(铁路线路)长度超过600km时，应将网络环路分割成不同子环网，相邻子环网间，采用三层交换机通过1000M光纤设置链锯聚合进行连接，同时连接其他铁路客运专线网络时，只需要在三层交换机上也设置链路聚合和静态路由既可，扩充方便。
(5)VLAN划分：为了方便网络管理以及管理网络信息的流量不占用业务数据的信道带宽，将网络通过VLAN划分出管理VLAN和业务VLAN，管理VLAN用于管理网络，和业务VLAN用于承载数据业务。
(6)全网使用静态路由：在两个相邻子网间，以及连接其他外部网络时，均采用静态路由，可有效避免动态路由占用通道带宽和路由更新出错问题。
(7)网管系统服务器：网络以完整网络为基本单元设置独立的网管系统，在武汉站和广州北站设置网络系统服务器，实现数据记录、故障报警、全网监测、设备软件维护。
3.根据权利要求1所述的一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，其特征在于：采用独立的通道和设备，双网独立运行，每个环网上容许单点故障(传输路径切换时间＜50毫秒)，且双网同时在线运行，数据在哪个网上传输的选择取决于系统设备，从一个网络切换到另一个网络的切换过程也取决于系统设备采用跳接方式构成环网，单一列控中心设备全部故障不影响网络通信，单台交换机的设备延时为32微秒，以太网网络扩展时，不会影响其他系统的正常工作，系统扩展时，其他网络设备无需更改设置，网络路由简单明确，工业以太网的网络管理采用图形化的网管软件，能够管理到所有的网络设备的每一个端口，包括整个端口的配置，报警，流量监控、分析，使网络管理员能快速、准确地检查整体网络的运行情况，在网络出现故障时能够快速诊断，并在故障蔓延以前加以排除。
4.根据权利要求1所述的一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，其特征在于：所述的二层交换机、三层交换机利用本身的密码保护机制对交换机进行设置，以保护交换机本身的安全，防止非授权用户通过网络、WEB、CONCOLE接口等各种方式对设备进行配置修改、安全设定修改，正常的设定和管理工作可以通过授权专用的管理工作站对网络设备进行操作。
5.根据权利要求1所述的一种铁路客运专线站间通信网络设计方案，其特征在于：所述的信号安全信息数据网由各个车站和中继站列控中心机柜中配置的工业以太网交换机连接，并组成双冗余环网，全线所有车站、线路所以及联络线车站作为数据业务接入点接入到网络中，网络中，车站采用串联方式连接采用点对点的方式接入正线信号安全数据网。
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