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专用无线通信系统容灾备份方案分析

摘要:随着国内轨道交通的快速发展,安全高效的运营受到越来越多的关注,本方案进行了DXT交换设备异地容灾备份、基站容灾备份、调度服务器容灾备份、调度台容灾备份、网管容灾备份方案,并进行了不同场景上进行研究。

关键词:TETRA;专用无线系统;容灾备份

1系统设备组成

系统设备主要由DXT交换设备,基站设备,手持台,调度服务器,调度台,网管设备,车载台,固定台等。(1)DXT交换设备为整个网络的核心,自身具备了全部冗余备份配置,同时也可以通过配置支持两台DXT交换设备间的冗余备份功能。(2)基站分别安装在地铁沿线的设备机房,车辆段,停车场,控制中心内,为全部区域提供无线覆盖,基站链路为主备配置,任何一条链路终端不会影响基站的正常业务,基站设置主备两台DXT交换设备,灾备时可以切换至备份DXT交换设备工作,但同一时间只需接入一台DXT设备就可满足系统的全部功能。(3)调度设备:采用IP链路连接到TETRA系统DXT交换设备,需要使用系统提供的调度服务,包括语音调度、数据调度服务。调度服务器、调度台同一时间只需接入一台DXT设备,即可使用系统全部的功能服务,无需同时连接两台DXT设备。(4)网管设备:采用IP链路连接到TETRA系统DXT设备,需要使用系统提供的网管服务,包括告警服务和计费服务。主备两台DXT上的告警、计费服务互为补充,二次开发设备需要同时接入到主备DXT设备才能获取到完整系统的告警、计费信息。(5)终端设备:采用PEI(AT)、音频、电源、天线等接口连接到TETRA终端电台,支持终端语音、数据以及管理功能。

2容灾备份方案

2.1DXT交换设备异地容灾备份

如上图示,既可以采用新增两台DXT交换设备为主备用方式,也可以采用新增一台DXT交换设备为主用,设置既有DXT设备中的一台为备用的方式实现DXT交换设备的异地容灾备份配置。两台DXT交换设备间通过IP链路呈镜像热备连接,每台核心交换设备均保持了自身的全部冗余备份配置,其承载能力完全可以满足全线路业务的需求。从配置角度,两台交换设备采用相同的配置,对基站、调度服务器、调度台等网元的支持能力完全相同,即使需要单交换中心工作,整个系统依然可以保持完整的工作状态,不会影响用户的语音、数据业务。(1)TETRA系统支持基站设备和调度设备双归属交换机功能,可以为基站和调度台等设备设置两个归属交换机并且可以根据链路状态自动切换。如当出现主用DXT核心交换设备故障或与主用DXT之间链路故障导致主用DXT无法正常提供服务的情景时,基站和调度台可以自动监测并切换至备用交换中心DXT核心交换设备侧使用,同时自动恢复相应业务,从而大大提高网络整体的容灾能力保证系统服务不会中断。(2)TETRA系统支持两台DXT交换设备采用HLR(用户归属位置寄存器)镜像冗余配置的方式,即两台DXT核心交换设备均存储并支持某条线路的全部用户终端数据,包括手持台、车载台与固定台。

2.2基站容灾备份

提供的基站具有双归属容灾备份功能,即基站可以建立与两个不同DXT交换设备之间的连接,并选择其中一个DXT为首选归属交换设备,获取基站参数,提供无线覆盖;当首选归属交换设备无法提供服务或连接至该交换设备的IP链路不可用时,基站会自动切换至备用归属交换设备侧工作,根据配置,基站将获取与首选归属交换设备完全相同的基站参数,包括小区ID标识,并继续提供无线覆盖服务。如上图所示,TB3基站至两个交换中心均有IP传输通路,DXT1为基站的首选归属核心交换设备,则基站至DXT1的通路被设置为首选通路;DXT2为基站的备选归属核心交换设备,则基站至DXT2的通路被设置为备选通路。两个核心交换设备内均集成了该基站的配置数据与各类无线参数,并设置该基站服务小区以相同的小区ID标识号码,因此无论基站工作在哪个交换设备的控制下,从终端角度来讲,都注册于同一无线小区内。触发基站从常态首选链路方向切换至备选链路方向的因素包括:(1)链路断开,无法连接至DXT1交换设备;(2)DXT1对应单元工作异常,无法提供基站连接;(3)维护人员人工控制基站使用备用归属交设备DXT2。当基站失去至主用DXT设备的链路时,它将同时激活归属切换计时器与单站集群模式计时器,通常后者时间设置应大于前者。在归属切换计时器到时前,基站仍试图恢复与原首选归属交换设备之间的IP连接,如在该计时器超时后,基站仍无法恢复原先的连接,则开始轮流尝试使用至备用DXT设备的链路和至主用DXT设备链路,如至备用DXT的链路之前一直保持激活有效,则此时基站会接入至备用DXT交换设备内,获取设置的参数,尽快恢复服务。如此时两条链路均不可用,当单站集群模式计时器超时后,基站进入单站集群(故障弱化)模式下工作,为覆盖区内的用户提供基础的集群业务;与此同时,基站仍会持续轮流尝试建立与首选DXT交换设备和备选DXT交换设备之间的IP链路,恢复至网络工作模式。上述计时器参数可以由运维人员根据链路状况进行设定,建议采用15s(归属切换计时器),30s(单站集群模式计时器)的缺省值。

2.3调度服务器容灾备份

调度服务器将采用1+2冗余热备工作方式,同一时间只有1台调度服务器为主用工作状态,其他2台调度服务器为备用工作状态。3台调度服务器可以同时接入到空客TETRA系统,并可以同时与网管、调度台建立网络通信,只有主用调度服务器为调度台提供业务支持。主用控制中心的2台调度服务器优先级高于备用控制中心的调度服务器,仅当主用控制中心的2台调度服务器均故障时,备用控制中心的调度服务器才会切换为主用工作状态。备用控制中心的调度服务器切换为主用工作状态后,可以为主用控制中心调度台提供业务支持,主用控制中心调度台设备可以正常工作,调度服务器切换过程应不影响调度台的正常通信业务。

2.4调度台容灾备份

在主备控制中心各部署多台调度台,主备控制中心的调度台可同时处于工作。单个控制中心,同一类型的调度台(如行车调度台)可部署多台,用于冗余备份。另外,当某一类型调度台(如行车调度台)故障后,可在本控制中心其他调度台(如维修调度台)上,使用故障调度台用户进行登录,执行故障调度台调度功能。调度台可以同时与3台调度服务器通信,从主用调度服务器获取列车位置、电台状态、对时信息、车载台应用消息等业务支持,并与备用调度服务器保持会话连接、数据同步。调度服务器切换过程应不影响调度台的正常通信业务。

2.5网管设备容灾备份

在主备控制中心各部署1套网管终端,2套网管之间无需建立通信,独立工作。每套网管终端都需要同时连接主备控制中心的DXT交换设备,以便实现整条线路的TETRA设备告警管理。另外,每套网管都能够实现本项目中全部二开设备、直放站设备的告警管理。

3结束语

随着国内轨道交通的快速发展,安全高效的运营受到越来越多的关注,本方案进行了DXT交换设备异地容灾备份、基站容灾备份、调度服务器容灾备份、调度台容灾备份、网管容灾备份方案,通过不同场景进行描述,为专用无线通信系统在城市轨道交通专网领域探索出一条新的应用之路。

参考文献

[1]郑祖辉,陆锦华,郑岚.数字集群移动通信系统(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2005.

[2]由振鹏.地铁无线通信系统的设计与实现[D].大连:大连理工大学,2014.

作者:高应钦 单位:天津泰达城市轨道投资发展有限公司

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