[发明专利]一种DCS系统多环网系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于地铁CBTC(Communication Based Train Control，基于通信的列车控制)系统下属的DCS(Data Communication System，数据通信系统)子系统多环网部署系统。

背景技术

DCS子系统相对于CBTC系统内的其它子系统来说并不是一个安全的系统，因为DCS子系统不直接产生行车控制相关的安全指令，DCS子系统是这些安全数据的传输通道。如果DCS子系统出现故障，导致安全数据无法传送或者在传送过程中丢失，则线路上运行的列车因为收不到正确的指令而进入降级模式运行，此时，如果中心的行车调度员调度出现差错，极有可能造撞车、列车脱轨等重大的运营事故。所以DCS子系统必须设计的足够健壮，有能力抵御各种可能出现的网络故障。

通常一张设计合理的网络必然拥有很清晰的网络层次：自下而上依次为接入层→分布层→核心层，提高网络的健壮性实际上就是提高每一层的健壮性，这样再把三个层次有机的结合在一起，就可以得到一个几乎零缺陷的网络。

DCS网络的核心层主要负责在与之相连的各个网络节点之间做高速的数据交换，而且在故障情况下能够通过本身的自愈机制将业务流量导向备用物理链路，保证业务流量不至于中断。目前，主流的信号提供商在DCS核心网层面，一般会使用两种设备：1、运行了RPR(Resilent Packet Ring，弹性分组环)或者类似协议的光传输设备；2、运行了数据链路层环网收敛协议的以太网交换机。这两种技术都有各自的优缺点，简单说就是：光传输收敛时间较以太网交换机短，但是组网成本较高、操作复杂、维护困难，且无法在恶劣环境下使用；以太网交换机收敛速度没有光传输快，但是成本较低、操作简单、维护方便，并且在市场上存在工业级产品，能够适应各种恶劣的地铁环境。所以相对于光传输，以太网交换机更加适合在地铁项目应用。另外，以太网交换机也存在一些天生的缺陷：无法控制广播风暴的蔓延、无法做智能的流量控制，并且不支持QoS(Quality of Service，服务质量)，在网络流量较大时容易造成正常业务流量的延时和丢包，这对于Qos质量要求很高的列车控制流量来说是不可接受的。单核心网的DCS网络，由于在网络故障发生时没有备用的核心网来接替主用核心网的工作，所以必然无法解决上述的问题。

DCS系统为下列流量提供通信通道：

ATC(Automatic Train Control，列车自动控制)列车控制流量，包括区域控制器之间、区域控制器和车载控制器、区域控制器和中心ATS(Automatic Train Supervision，列车自动监控)服务器以及车载控制器和中心ATS服务器之间的行车控制流量，被称为安全流量，因为它涉及到行车安全；

ATS列车监控流量，属于列车运行状态的监控流量，不涉及列车的行车控制，被称为非安全流量；

车地通信流量，这类流量既包括ATC安全流量，也包括ATS非安全流量，另外由于车地通信属于无线通信范畴，随着DCS无线网络的发展，在技术允许的前提下，以后DCS子系统的无线网络部分还可能承担起车载电视、车载摄像头等PIS(Passenger Information System，乘客信息系统)业务流量。所以车地通信流量属于混合型流量；

第三方业务流量，比如主时钟、火灾警报等等。

对于ATC流量和ATS流量，国内目前应经运营的地铁项目大多是将这两种流量混合在一起，在一张物理网络里面传输的，如图1所示。即使A/B网这样的架构，也没有做到这两种流量的物理隔离。这种设计方案存在如下缺陷：

安全流量和非安全流量混合在一起进行传输，虽然安全流量的优先级更高，但是由于传统交换机不支持Qos，在低流量的情况下不会有问题；但是一旦骨干网上的流量超过交换机的额定带宽，则ATS流量很可能会抢占本应该预留给ATC流量的带宽，造成安全流量传输的延时和丢失；

在核心网因为广播风暴或者其它原因陷入瘫痪时，由于此时列车监控流量去往中心的通道已经失效，处于控制中心的行车调度员看不到在线运营列车的实时状态信息，极有可能因为指挥失误造成重大运营事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DCS系统多环网系统，在ATC核心网故障瘫痪时，能将ATC流量导向ATS网，同时ATS核心网故障时，又可以将ATS流量导向ATC网，提高了DCS子系统的可靠性，从而让地铁线路运营更加的安全。并且，能够使得无线侧的非正常流量无法通过防火墙进入安全侧网络，进而影响正常的业务流量。