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【摘要】主要介绍了数据网在武汉铁路局的应用现状，重点分析了当前数据网存在的问题。从提高安全性、可靠性以及与未来数据网发展的趋势接轨角度，提出了解决方案。
【关键词】数据网 应用 发展
一、前言
武汉铁路局地处中部腹地，古有九省通衢之誉，辖湖北全境及豫南五地市的铁路运营维护，在铁路十二五及中长期规划中有着重要地位。近几年铁路的快速发展，世人瞩目，信息技术的飞速发展和大量新技术装备的研制上马，使得铁路运输现代化、办公信息化逐步成为现实。
武汉铁路局的数据网应运而生，承载着综合视频监控以及铁路局至站段、站段至车间甚至班组的办公0A、视讯等业务，在服务运输、保证生产调度指挥中发挥着愈来愈重要的作用。但由于数据网是于2007年在铁通时代以市场效益优先的背景下建立的，随着用户数和业务量的增长，先天不足的问题日益显现，无法满足铁路局快速发展的需求。
二、网络概述
武汉铁路局数据网分两张网，第一张网主要分布在非高铁区段，初期于2007年建成，下称早期数据网，遍布湖北省地区、河南豫南地区。由2台Cisc07609、13台Cisc07604设备构成整个网络的骨干，以OSPF/IBGP/MPLS为平台，是整个网络的核心。三层交换机Cisc03560和二层CE500交换机扮演着网络的汇聚层和接入层的角色，对于无法直接接入CE500交换机的用户，通过DSLAN设备接入。
第二张网为高铁数据网，是伴随着武广高铁以及合武、汉宜铁路的开通建成，属于IP数据网，采用的是华为NE80/NE40构成的骨干核心层，采用Cisco等3个不同厂家的交换机设备构成汇聚接入层。
三、网络现状分析
早期数据网设备分布，洪山（铁路局所在地）2台Cis-c07609；汉阳、汉口、江岸、武北、孝感、十堰、襄阳、随州、咸宁、荆门、宜昌、黄石、麻城各有一台Cisco 7604，通过既有的传输网络构成了网络的骨干。在洪山有Cisc03750、3560各一台，在襄阳、信阳、潢川、荆门、麻城、孟庙等地各有一台Cisc03560，在历山、孝感各有一台Cisc03400，加上沿线分布的98个CE500，构成了数据网的接入层。
Cisco 7604路由器是体积最小的冗余路由器之一，可以提供nxl0GE以太网性能和丰富的服务。作为Cisco7600系列的成员，它为电信运营商边缘、企业城域网和广域网应用提供了强大的、高性能的IP/MPLS功能。而且，提供了业界领先的接口组合（从DS-0到OC-48/STM-16，快速以太网，千兆以太网，万兆以太网）和服务模块，例如IPSec、防火墙、SSL VPN、入侵检测系统、拒绝服务防范。如图1所示，四插槽的Cisco 7604机箱能够以紧凑的5机架单元外型提供卓越的性能。它可以采用两种配置，分别是单引擎和三个线路卡和双引擎和两个线路卡。后一种配置有助于提高可靠性和冗余性。Cisco 7604还支持冗余的交流或者直流电源，以提高可靠性。
2009年，武汉北编组场的开通，配套在场内开通了武汉北数据网络，其中武汉北数据网与早期数据网进行了互联，挂在汉口的Cisc07604上。
存在的问题主要包括：
●目前配置的所有7600系列设备的引擎都是单引擎，引擎是设备正常运行的核心，一旦引擎出现故障，整台设备将无法运行。
●现有网络结构，基本为链树型，假若某台7604down机，将会造成与其相连的单链路无法使用网络，可靠性和冗余性不高。
●部分设备是单电源，出现意外断电将造成网络大面积瘫痪。
●核心层和汇聚层之间的路由为静态路由。在链路出现故障时，必须人工干预才能使网络正常。
●与高铁的数据网没有互联。
2009年以后，随着合武铁路、武广高铁、汉宜铁路的开通运营，高铁数据网络应运而生，其采用的通信信息技术装备非常先进，建成了独立分散的合武铁路、武广高铁、汉宜铁路IP数据网。
合武铁路数据网由汉口和麻城北站的SR8808作为BGP、MP-IBGP路由反射器，区域内各车站（汉口站、武合湖北公司、红安）的接入层SR8808路由器均为反射客户端。而区域内的所有反射客户端都只跟汉口通信站和麻城北站的二台SR8808建立MP-IBGP邻居。
武广高铁IP数据网按照三层组网进行组网，即：核心层、骨干汇聚层、接入层。洪山核心机房、武汉站各有1台NE80设备，构成核心层；再通过NE40设备与沿线车站设置的接入层路由器相联，构成了骨干汇聚层和接入层，负责本地数据的接入、交换。接入层节点与汇聚层节点之间、接入层节点之间通过多业务传输平台MSTP（Mul-ti-Service Transfer Platform）提供的155Mb/s通道互连构成环形网。同时利用MSTP的专线透传与汇聚功能，实现综合维修工区、线路所及中间站的数据业务综合汇聚、接入。目前其承载的业务有两类：一类是高速视频业务（会议电视、综合视频监控）；另一类是需要数据联网的业务，包括办公业务系统等。
由此可见，当前武汉局的数据网配置不高，组网不合理，可靠性和冗余性不高。不改变此现状，将无法满足日益增长的铁路办公信息化需求，据悉，武汉局规划以工电系统为试点，建设办公网、视讯系统到班组，直至普及到全局3000多个班组。同时，也无法满足用户高可靠性需求。因此，对既有数据网进行必要的改造升级，势在必行。
四、改造升级方案
4.1 对非高铁数据网设备的改造方案
对于非高铁数据网设备的改造方案包括：
●将所有骨干设备升级为双引擎。两块引擎互为主备关系，主引擎处理业务流量，备引擎实时监控主引擎是否正常工作。如果主引擎出现故障，备引擎马上接替主引擎业务，使得业务不会出现中断。 ●对设备电源进行改造。电源是设备的心脏，对交流单电源的机房进行改造，增加一路交流引入，在所有核心层设备所在地新增不间断电源UPS，实现交直流两路无间断对设备供电，增强设备的可靠性。
4.2 对高铁数据网设备的改造方案
一是结合京石武高铁的工程建设，对武广高铁的数据网核心层、汇聚层设备进行适度扩容改造，满足京石武高铁接入需求。同时根据京石武高铁建设设计安排，配套建成京石武高铁湖北段数据网，满足高铁视频会议和办公网业务的需求。
二是融合武广、合武、汉宜数据网形成一张高铁数据网。可分两步进行实施：
第一步，在新建调度大楼启用前，将合武线调度工区、汉口站的两台SR8808与武广线的两台NE80E通过POS进行互联，实现武广与合武网络的互通，网络拓扑如图2蓝色线条所示。
第二步，在调度大楼启用后，将汉宜线宜昌东两台汇聚路由器与武广线的两台NE80E通过POS进行互联，并将汉宜线汉口站接入路由器转接到合武线调度工区SR8808。网络拓扑如图2红色线条所示。
三是暂不与既有非高铁数据网互联，但预留与既有数据网互联条件，维持双网独立运行，待条件允许时双网互联，构建武汉局整体数据网。
4.3 非高铁数据网的网络优化和升级
一是构建骨干核心层自愈环网。利用京沪穗、西南环及省干传输网，将核心层的Cisc07600系列设备组成自愈环，提高核心层的网络可靠性。如图3所示，黄线部分表示为新增的设备和环路，将原先的麻城、宜昌、荆门的单链设备分别组成各自环网。
二是优化核心层和汇聚层之间的路由设置。将静态路由优化为动态路由，让设备自己根据路由协议去选择合适的路径。以洪山Cisc07609和洪山Cisc03560、Cis-c03750之间为例，用户网关设置在Cisc03560或Cis-c03750上，洪山Cisc03560上的用户到某些地市，可以走洪山Cisc07609-1，也可以走洪山Cisc03750，动态路由可以动态调整数据包的路径、寻找最优路由，不需要人工干预，大大增强了网络的自愈能力。
4.4 发展趋势
随着宽带业务的快速发展以及电信网络IP化进程的逐步深入，固定数据网已经进入一个崭新的发展阶段。在网络的建设中，“大容量、少局所、广覆盖”是战略指导方针，“层次化、路由化、端局化、接入多样化以及设备要求规范化”成为具体的实施原则，而随着多业务的接入、技术的发展，正在向“用户可识别、业务可区分、质量可控制、网络可管理”的深层理念发展。在技术层面，也逐步向IP/MPLS发展，链路也由GE向2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s发展，IGP路由快速收敛时间达到亚秒级，通过BFD技术来保证骨干网业务毫秒级故障恢复，以达到类似于传输网的指标要求。汇聚层为业务控制点设备，伴随着融合业务的发展，也正在经历由多业务控制点向单业务控制点的发展。接入网技术发展迅速，多业务接入、识别和安全隔离、电信级可靠性是运营维护单位关注的重点。未来的数据网应该是能够提供语音、数据和多媒体综合服务，保证服务质量，保证安全，综合各种接入方式，能够使得第三方方便地提供应用的一个理想通信网。
五、结束语
早期建设的数据网可靠性和安全性等特性较差，仅能满足部分业务和小容量用户的承载，无法满足和实现网络电话VoIP（voice over Internet Protoc01）、交互式网络电视IPTV、下一代网络NGN（Next Generation Network）、虚拟专用网络VPN（virtual Private Network）、视频监控等新型业务的承载；其他业务则是每种业务一个网络，“烟囱式”网络架构，无法满足融合业务发展的需求。基于ALLIP的统一网络是未来数据网发展的方向，统一网络能够为用户提供无差别的通讯服务和体验，同时降低投资成本。随着铁路的不断发展和深化改革，办公信息化到班组、多业务融合的需求越来越普及，数据网将会与时俱进，不断完善，在铁路信息化进程中拥有不可替代的地位，发挥着越来越重要的作用。本文提出的改造升级方案将为其它铁路数据网络建设和改造，提供宝贵的借鉴作用，对于促进全国高速铁路建设起到至关重要的作用。
【关键词】数据网 应用 发展
一、前言
武汉铁路局地处中部腹地，古有九省通衢之誉，辖湖北全境及豫南五地市的铁路运营维护，在铁路十二五及中长期规划中有着重要地位。近几年铁路的快速发展，世人瞩目，信息技术的飞速发展和大量新技术装备的研制上马，使得铁路运输现代化、办公信息化逐步成为现实。
武汉铁路局的数据网应运而生，承载着综合视频监控以及铁路局至站段、站段至车间甚至班组的办公0A、视讯等业务，在服务运输、保证生产调度指挥中发挥着愈来愈重要的作用。但由于数据网是于2007年在铁通时代以市场效益优先的背景下建立的，随着用户数和业务量的增长，先天不足的问题日益显现，无法满足铁路局快速发展的需求。
二、网络概述
武汉铁路局数据网分两张网，第一张网主要分布在非高铁区段，初期于2007年建成，下称早期数据网，遍布湖北省地区、河南豫南地区。由2台Cisc07609、13台Cisc07604设备构成整个网络的骨干，以OSPF/IBGP/MPLS为平台，是整个网络的核心。三层交换机Cisc03560和二层CE500交换机扮演着网络的汇聚层和接入层的角色，对于无法直接接入CE500交换机的用户，通过DSLAN设备接入。
第二张网为高铁数据网，是伴随着武广高铁以及合武、汉宜铁路的开通建成，属于IP数据网，采用的是华为NE80/NE40构成的骨干核心层，采用Cisco等3个不同厂家的交换机设备构成汇聚接入层。
三、网络现状分析
早期数据网设备分布，洪山（铁路局所在地）2台Cis-c07609；汉阳、汉口、江岸、武北、孝感、十堰、襄阳、随州、咸宁、荆门、宜昌、黄石、麻城各有一台Cisco 7604，通过既有的传输网络构成了网络的骨干。在洪山有Cisc03750、3560各一台，在襄阳、信阳、潢川、荆门、麻城、孟庙等地各有一台Cisc03560，在历山、孝感各有一台Cisc03400，加上沿线分布的98个CE500，构成了数据网的接入层。
Cisco 7604路由器是体积最小的冗余路由器之一，可以提供nxl0GE以太网性能和丰富的服务。作为Cisco7600系列的成员，它为电信运营商边缘、企业城域网和广域网应用提供了强大的、高性能的IP/MPLS功能。而且，提供了业界领先的接口组合（从DS-0到OC-48/STM-16，快速以太网，千兆以太网，万兆以太网）和服务模块，例如IPSec、防火墙、SSL VPN、入侵检测系统、拒绝服务防范。如图1所示，四插槽的Cisco 7604机箱能够以紧凑的5机架单元外型提供卓越的性能。它可以采用两种配置，分别是单引擎和三个线路卡和双引擎和两个线路卡。后一种配置有助于提高可靠性和冗余性。Cisco 7604还支持冗余的交流或者直流电源，以提高可靠性。
2009年，武汉北编组场的开通，配套在场内开通了武汉北数据网络，其中武汉北数据网与早期数据网进行了互联，挂在汉口的Cisc07604上。
存在的问题主要包括：
●目前配置的所有7600系列设备的引擎都是单引擎，引擎是设备正常运行的核心，一旦引擎出现故障，整台设备将无法运行。
●现有网络结构，基本为链树型，假若某台7604down机，将会造成与其相连的单链路无法使用网络，可靠性和冗余性不高。
●部分设备是单电源，出现意外断电将造成网络大面积瘫痪。
●核心层和汇聚层之间的路由为静态路由。在链路出现故障时，必须人工干预才能使网络正常。
●与高铁的数据网没有互联。
2009年以后，随着合武铁路、武广高铁、汉宜铁路的开通运营，高铁数据网络应运而生，其采用的通信信息技术装备非常先进，建成了独立分散的合武铁路、武广高铁、汉宜铁路IP数据网。
合武铁路数据网由汉口和麻城北站的SR8808作为BGP、MP-IBGP路由反射器，区域内各车站（汉口站、武合湖北公司、红安）的接入层SR8808路由器均为反射客户端。而区域内的所有反射客户端都只跟汉口通信站和麻城北站的二台SR8808建立MP-IBGP邻居。
武广高铁IP数据网按照三层组网进行组网，即：核心层、骨干汇聚层、接入层。洪山核心机房、武汉站各有1台NE80设备，构成核心层；再通过NE40设备与沿线车站设置的接入层路由器相联，构成了骨干汇聚层和接入层，负责本地数据的接入、交换。接入层节点与汇聚层节点之间、接入层节点之间通过多业务传输平台MSTP（Mul-ti-Service Transfer Platform）提供的155Mb/s通道互连构成环形网。同时利用MSTP的专线透传与汇聚功能，实现综合维修工区、线路所及中间站的数据业务综合汇聚、接入。目前其承载的业务有两类：一类是高速视频业务（会议电视、综合视频监控）；另一类是需要数据联网的业务，包括办公业务系统等。
由此可见，当前武汉局的数据网配置不高，组网不合理，可靠性和冗余性不高。不改变此现状，将无法满足日益增长的铁路办公信息化需求，据悉，武汉局规划以工电系统为试点，建设办公网、视讯系统到班组，直至普及到全局3000多个班组。同时，也无法满足用户高可靠性需求。因此，对既有数据网进行必要的改造升级，势在必行。
四、改造升级方案
4.1 对非高铁数据网设备的改造方案
对于非高铁数据网设备的改造方案包括：
●将所有骨干设备升级为双引擎。两块引擎互为主备关系，主引擎处理业务流量，备引擎实时监控主引擎是否正常工作。如果主引擎出现故障，备引擎马上接替主引擎业务，使得业务不会出现中断。 ●对设备电源进行改造。电源是设备的心脏，对交流单电源的机房进行改造，增加一路交流引入，在所有核心层设备所在地新增不间断电源UPS，实现交直流两路无间断对设备供电，增强设备的可靠性。
4.2 对高铁数据网设备的改造方案
一是结合京石武高铁的工程建设，对武广高铁的数据网核心层、汇聚层设备进行适度扩容改造，满足京石武高铁接入需求。同时根据京石武高铁建设设计安排，配套建成京石武高铁湖北段数据网，满足高铁视频会议和办公网业务的需求。
二是融合武广、合武、汉宜数据网形成一张高铁数据网。可分两步进行实施：
第一步，在新建调度大楼启用前，将合武线调度工区、汉口站的两台SR8808与武广线的两台NE80E通过POS进行互联，实现武广与合武网络的互通，网络拓扑如图2蓝色线条所示。
第二步，在调度大楼启用后，将汉宜线宜昌东两台汇聚路由器与武广线的两台NE80E通过POS进行互联，并将汉宜线汉口站接入路由器转接到合武线调度工区SR8808。网络拓扑如图2红色线条所示。
三是暂不与既有非高铁数据网互联，但预留与既有数据网互联条件，维持双网独立运行，待条件允许时双网互联，构建武汉局整体数据网。
4.3 非高铁数据网的网络优化和升级
一是构建骨干核心层自愈环网。利用京沪穗、西南环及省干传输网，将核心层的Cisc07600系列设备组成自愈环，提高核心层的网络可靠性。如图3所示，黄线部分表示为新增的设备和环路，将原先的麻城、宜昌、荆门的单链设备分别组成各自环网。
二是优化核心层和汇聚层之间的路由设置。将静态路由优化为动态路由，让设备自己根据路由协议去选择合适的路径。以洪山Cisc07609和洪山Cisc03560、Cis-c03750之间为例，用户网关设置在Cisc03560或Cis-c03750上，洪山Cisc03560上的用户到某些地市，可以走洪山Cisc07609-1，也可以走洪山Cisc03750，动态路由可以动态调整数据包的路径、寻找最优路由，不需要人工干预，大大增强了网络的自愈能力。
4.4 发展趋势
随着宽带业务的快速发展以及电信网络IP化进程的逐步深入，固定数据网已经进入一个崭新的发展阶段。在网络的建设中，“大容量、少局所、广覆盖”是战略指导方针，“层次化、路由化、端局化、接入多样化以及设备要求规范化”成为具体的实施原则，而随着多业务的接入、技术的发展，正在向“用户可识别、业务可区分、质量可控制、网络可管理”的深层理念发展。在技术层面，也逐步向IP/MPLS发展，链路也由GE向2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s发展，IGP路由快速收敛时间达到亚秒级，通过BFD技术来保证骨干网业务毫秒级故障恢复，以达到类似于传输网的指标要求。汇聚层为业务控制点设备，伴随着融合业务的发展，也正在经历由多业务控制点向单业务控制点的发展。接入网技术发展迅速，多业务接入、识别和安全隔离、电信级可靠性是运营维护单位关注的重点。未来的数据网应该是能够提供语音、数据和多媒体综合服务，保证服务质量，保证安全，综合各种接入方式，能够使得第三方方便地提供应用的一个理想通信网。
五、结束语
早期建设的数据网可靠性和安全性等特性较差，仅能满足部分业务和小容量用户的承载，无法满足和实现网络电话VoIP（voice over Internet Protoc01）、交互式网络电视IPTV、下一代网络NGN（Next Generation Network）、虚拟专用网络VPN（virtual Private Network）、视频监控等新型业务的承载；其他业务则是每种业务一个网络，“烟囱式”网络架构，无法满足融合业务发展的需求。基于ALLIP的统一网络是未来数据网发展的方向，统一网络能够为用户提供无差别的通讯服务和体验，同时降低投资成本。随着铁路的不断发展和深化改革，办公信息化到班组、多业务融合的需求越来越普及，数据网将会与时俱进，不断完善，在铁路信息化进程中拥有不可替代的地位，发挥着越来越重要的作用。本文提出的改造升级方案将为其它铁路数据网络建设和改造，提供宝贵的借鉴作用，对于促进全国高速铁路建设起到至关重要的作用。