專用無(wú)線通信系統(tǒng)容災(zāi)備份方案分析

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摘要：隨著國(guó)內(nèi)軌道交通的快速發(fā)展，安全高效的運(yùn)營(yíng)受到越來(lái)越多的關(guān)注，本方案進(jìn)行了DXT交換設(shè)備異地容災(zāi)備份、基站容災(zāi)備份、調(diào)度服務(wù)器容災(zāi)備份、調(diào)度臺(tái)容災(zāi)備份、網(wǎng)管容災(zāi)備份方案，并進(jìn)行了不同場(chǎng)景上進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：TETRA；專用無(wú)線系統(tǒng)；容災(zāi)備份

1系統(tǒng)設(shè)備組成

系統(tǒng)設(shè)備主要由DXT交換設(shè)備，基站設(shè)備，手持臺(tái)，調(diào)度服務(wù)器，調(diào)度臺(tái)，網(wǎng)管設(shè)備，車(chē)載臺(tái)，固定臺(tái)等。（1）DXT交換設(shè)備為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心，自身具備了全部冗余備份配置，同時(shí)也可以通過(guò)配置支持兩臺(tái)DXT交換設(shè)備間的冗余備份功能。（2）基站分別安裝在地鐵沿線的設(shè)備機(jī)房，車(chē)輛段，停車(chē)場(chǎng)，控制中心內(nèi)，為全部區(qū)域提供無(wú)線覆蓋，基站鏈路為主備配置，任何一條鏈路終端不會(huì)影響基站的正常業(yè)務(wù)，基站設(shè)置主備兩臺(tái)DXT交換設(shè)備，災(zāi)備時(shí)可以切換至備份DXT交換設(shè)備工作，但同一時(shí)間只需接入一臺(tái)DXT設(shè)備就可滿足系統(tǒng)的全部功能。（3）調(diào)度設(shè)備：采用IP鏈路連接到TETRA系統(tǒng)DXT交換設(shè)備，需要使用系統(tǒng)提供的調(diào)度服務(wù)，包括語(yǔ)音調(diào)度、數(shù)據(jù)調(diào)度服務(wù)。調(diào)度服務(wù)器、調(diào)度臺(tái)同一時(shí)間只需接入一臺(tái)DXT設(shè)備，即可使用系統(tǒng)全部的功能服務(wù)，無(wú)需同時(shí)連接兩臺(tái)DXT設(shè)備。（4）網(wǎng)管設(shè)備：采用IP鏈路連接到TETRA系統(tǒng)DXT設(shè)備，需要使用系統(tǒng)提供的網(wǎng)管服務(wù)，包括告警服務(wù)和計(jì)費(fèi)服務(wù)。主備兩臺(tái)DXT上的告警、計(jì)費(fèi)服務(wù)互為補(bǔ)充，二次開(kāi)發(fā)設(shè)備需要同時(shí)接入到主備DXT設(shè)備才能獲取到完整系統(tǒng)的告警、計(jì)費(fèi)信息。（5）終端設(shè)備：采用PEI（AT）、音頻、電源、天線等接口連接到TETRA終端電臺(tái)，支持終端語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及管理功能。

2容災(zāi)備份方案

2.1DXT交換設(shè)備異地容災(zāi)備份

如上圖示，既可以采用新增兩臺(tái)DXT交換設(shè)備為主備用方式，也可以采用新增一臺(tái)DXT交換設(shè)備為主用，設(shè)置既有DXT設(shè)備中的一臺(tái)為備用的方式實(shí)現(xiàn)DXT交換設(shè)備的異地容災(zāi)備份配置。兩臺(tái)DXT交換設(shè)備間通過(guò)IP鏈路呈鏡像熱備連接，每臺(tái)核心交換設(shè)備均保持了自身的全部冗余備份配置，其承載能力完全可以滿足全線路業(yè)務(wù)的需求。從配置角度，兩臺(tái)交換設(shè)備采用相同的配置，對(duì)基站、調(diào)度服務(wù)器、調(diào)度臺(tái)等網(wǎng)元的支持能力完全相同，即使需要單交換中心工作，整個(gè)系統(tǒng)依然可以保持完整的工作狀態(tài)，不會(huì)影響用戶的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。（1）TETRA系統(tǒng)支持基站設(shè)備和調(diào)度設(shè)備雙歸屬交換機(jī)功能，可以為基站和調(diào)度臺(tái)等設(shè)備設(shè)置兩個(gè)歸屬交換機(jī)并且可以根據(jù)鏈路狀態(tài)自動(dòng)切換。如當(dāng)出現(xiàn)主用DXT核心交換設(shè)備故障或與主用DXT之間鏈路故障導(dǎo)致主用DXT無(wú)法正常提供服務(wù)的情景時(shí)，基站和調(diào)度臺(tái)可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)并切換至備用交換中心DXT核心交換設(shè)備側(cè)使用，同時(shí)自動(dòng)恢復(fù)相應(yīng)業(yè)務(wù)，從而大大提高網(wǎng)絡(luò)整體的容災(zāi)能力保證系統(tǒng)服務(wù)不會(huì)中斷。（2）TETRA系統(tǒng)支持兩臺(tái)DXT交換設(shè)備采用HLR（用戶歸屬位置寄存器）鏡像冗余配置的方式，即兩臺(tái)DXT核心交換設(shè)備均存儲(chǔ)并支持某條線路的全部用戶終端數(shù)據(jù)，包括手持臺(tái)、車(chē)載臺(tái)與固定臺(tái)。

2.2基站容災(zāi)備份

提供的基站具有雙歸屬容災(zāi)備份功能，即基站可以建立與兩個(gè)不同DXT交換設(shè)備之間的連接，并選擇其中一個(gè)DXT為首選歸屬交換設(shè)備，獲取基站參數(shù)，提供無(wú)線覆蓋；當(dāng)首選歸屬交換設(shè)備無(wú)法提供服務(wù)或連接至該交換設(shè)備的IP鏈路不可用時(shí)，基站會(huì)自動(dòng)切換至備用歸屬交換設(shè)備側(cè)工作，根據(jù)配置，基站將獲取與首選歸屬交換設(shè)備完全相同的基站參數(shù)，包括小區(qū)ID標(biāo)識(shí)，并繼續(xù)提供無(wú)線覆蓋服務(wù)。如上圖所示，TB3基站至兩個(gè)交換中心均有IP傳輸通路，DXT1為基站的首選歸屬核心交換設(shè)備，則基站至DXT1的通路被設(shè)置為首選通路；DXT2為基站的備選歸屬核心交換設(shè)備，則基站至DXT2的通路被設(shè)置為備選通路。兩個(gè)核心交換設(shè)備內(nèi)均集成了該基站的配置數(shù)據(jù)與各類無(wú)線參數(shù)，并設(shè)置該基站服務(wù)小區(qū)以相同的小區(qū)ID標(biāo)識(shí)號(hào)碼，因此無(wú)論基站工作在哪個(gè)交換設(shè)備的控制下，從終端角度來(lái)講，都注冊(cè)于同一無(wú)線小區(qū)內(nèi)。觸發(fā)基站從常態(tài)首選鏈路方向切換至備選鏈路方向的因素包括：（1）鏈路斷開(kāi)，無(wú)法連接至DXT1交換設(shè)備；（2）DXT1對(duì)應(yīng)單元工作異常，無(wú)法提供基站連接；（3）維護(hù)人員人工控制基站使用備用歸屬交設(shè)備DXT2。當(dāng)基站失去至主用DXT設(shè)備的鏈路時(shí)，它將同時(shí)激活歸屬切換計(jì)時(shí)器與單站集群模式計(jì)時(shí)器，通常后者時(shí)間設(shè)置應(yīng)大于前者。在歸屬切換計(jì)時(shí)器到時(shí)前，基站仍試圖恢復(fù)與原首選歸屬交換設(shè)備之間的IP連接，如在該計(jì)時(shí)器超時(shí)后，基站仍無(wú)法恢復(fù)原先的連接，則開(kāi)始輪流嘗試使用至備用DXT設(shè)備的鏈路和至主用DXT設(shè)備鏈路，如至備用DXT的鏈路之前一直保持激活有效，則此時(shí)基站會(huì)接入至備用DXT交換設(shè)備內(nèi)，獲取設(shè)置的參數(shù)，盡快恢復(fù)服務(wù)。如此時(shí)兩條鏈路均不可用，當(dāng)單站集群模式計(jì)時(shí)器超時(shí)后，基站進(jìn)入單站集群（故障弱化）模式下工作，為覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶提供基礎(chǔ)的集群業(yè)務(wù)；與此同時(shí)，基站仍會(huì)持續(xù)輪流嘗試建立與首選DXT交換設(shè)備和備選DXT交換設(shè)備之間的IP鏈路，恢復(fù)至網(wǎng)絡(luò)工作模式。上述計(jì)時(shí)器參數(shù)可以由運(yùn)維人員根據(jù)鏈路狀況進(jìn)行設(shè)定，建議采用15s（歸屬切換計(jì)時(shí)器），30s（單站集群模式計(jì)時(shí)器）的缺省值。

2.3調(diào)度服務(wù)器容災(zāi)備份

調(diào)度服務(wù)器將采用1+2冗余熱備工作方式，同一時(shí)間只有1臺(tái)調(diào)度服務(wù)器為主用工作狀態(tài)，其他2臺(tái)調(diào)度服務(wù)器為備用工作狀態(tài)。3臺(tái)調(diào)度服務(wù)器可以同時(shí)接入到空客TETRA系統(tǒng)，并可以同時(shí)與網(wǎng)管、調(diào)度臺(tái)建立網(wǎng)絡(luò)通信，只有主用調(diào)度服務(wù)器為調(diào)度臺(tái)提供業(yè)務(wù)支持。主用控制中心的2臺(tái)調(diào)度服務(wù)器優(yōu)先級(jí)高于備用控制中心的調(diào)度服務(wù)器，僅當(dāng)主用控制中心的2臺(tái)調(diào)度服務(wù)器均故障時(shí)，備用控制中心的調(diào)度服務(wù)器才會(huì)切換為主用工作狀態(tài)。備用控制中心的調(diào)度服務(wù)器切換為主用工作狀態(tài)后，可以為主用控制中心調(diào)度臺(tái)提供業(yè)務(wù)支持，主用控制中心調(diào)度臺(tái)設(shè)備可以正常工作，調(diào)度服務(wù)器切換過(guò)程應(yīng)不影響調(diào)度臺(tái)的正常通信業(yè)務(wù)。

2.4調(diào)度臺(tái)容災(zāi)備份

在主備控制中心各部署多臺(tái)調(diào)度臺(tái)，主備控制中心的調(diào)度臺(tái)可同時(shí)處于工作。單個(gè)控制中心，同一類型的調(diào)度臺(tái)（如行車(chē)調(diào)度臺(tái)）可部署多臺(tái)，用于冗余備份。另外，當(dāng)某一類型調(diào)度臺(tái)（如行車(chē)調(diào)度臺(tái)）故障后，可在本控制中心其他調(diào)度臺(tái)（如維修調(diào)度臺(tái)）上，使用故障調(diào)度臺(tái)用戶進(jìn)行登錄，執(zhí)行故障調(diào)度臺(tái)調(diào)度功能。調(diào)度臺(tái)可以同時(shí)與3臺(tái)調(diào)度服務(wù)器通信，從主用調(diào)度服務(wù)器獲取列車(chē)位置、電臺(tái)狀態(tài)、對(duì)時(shí)信息、車(chē)載臺(tái)應(yīng)用消息等業(yè)務(wù)支持，并與備用調(diào)度服務(wù)器保持會(huì)話連接、數(shù)據(jù)同步。調(diào)度服務(wù)器切換過(guò)程應(yīng)不影響調(diào)度臺(tái)的正常通信業(yè)務(wù)。

2.5網(wǎng)管設(shè)備容災(zāi)備份

在主備控制中心各部署1套網(wǎng)管終端，2套網(wǎng)管之間無(wú)需建立通信，獨(dú)立工作。每套網(wǎng)管終端都需要同時(shí)連接主備控制中心的DXT交換設(shè)備，以便實(shí)現(xiàn)整條線路的TETRA設(shè)備告警管理。另外，每套網(wǎng)管都能夠?qū)崿F(xiàn)本項(xiàng)目中全部二開(kāi)設(shè)備、直放站設(shè)備的告警管理。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)軌道交通的快速發(fā)展，安全高效的運(yùn)營(yíng)受到越來(lái)越多的關(guān)注，本方案進(jìn)行了DXT交換設(shè)備異地容災(zāi)備份、基站容災(zāi)備份、調(diào)度服務(wù)器容災(zāi)備份、調(diào)度臺(tái)容災(zāi)備份、網(wǎng)管容災(zāi)備份方案，通過(guò)不同場(chǎng)景進(jìn)行描述，為專用無(wú)線通信系統(tǒng)在城市軌道交通專網(wǎng)領(lǐng)域探索出一條新的應(yīng)用之路。

參考文獻(xiàn)

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[2]由振鵬.地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2014.

作者：高應(yīng)欽 單位：天津泰達(dá)城市軌道投資發(fā)展有限公司