“速度与激情”的碰撞 当轨道交通遇上云计算

摘 要】国内越来越多的城市开始规划并修建轨道交通线路,全国地铁市场蓬勃发展、方兴未艾。在计算机技术广泛应用和以互联网为基础的云计算背景下,轨道交通业务板块逐渐从传统计算机分布式处理向集中处理、智能化处理靠近。设备虚拟化和网络分布式处理技术正在逐步渗透和影响着轨道交通传统的计算机网络。

本文从城市轨道交通综合监控系统的业务及网络特点出发,分析了云计算构建地铁承载业务的可行性,并结合目前国内地铁正在实施的云方案工程案例进行论证,为今后轨道交通云计算处理及大数据化提供新的解决思路。

关键词】城市轨道交通/地铁;云计算;信息技术;综合监控系统

1 云计算简介

云计算(cloud computing)是一种基于互联网的计算方式,通过这种方式, 共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机各种终端和其他设备。

美国国家标准和技术研究院(NIST)对云计算定义中明确了三种服务模式:

软件即服务(SaaS):消费者使用应用程序,但并不掌控操作系统、 硬件或运作的网络基础架构。 是一种服务观念的基础,软件服务供应商,以租赁的概念提供客户服务,而非购买,比较常见的模式是提供一组账号密码。

平台即服务(PaaS):消费者使用主机操作应用程序。 消费者掌控运作应用程序的环境(也拥有主机部分掌控权),但并不掌控操作系统、硬件或运作的网络基础架构。 平台通常是应用程序基础架构。

基础设施即服务(IaaS):消费者使用“基础计算资源”,如处理能力、存储空间、网络组件或中间件。 消费者能掌控操作系统、存储空间、已部署的应用程序及网络组件(如防火墙、负载平衡器等),但并不掌控云计算的基础架构。

根据以上云计算服务模式, 并结合地铁运管模式和业务标准划分, 在地铁领域中云计算的总体框架软件服务层可按照两种方案构建:

方案一,按照线路工期规划,同一城市建设的多条地铁线路或相邻时间段内建设的线路可统一配置的数据中心。

方案二,按照线路工期规划,同一城市建设的每条线路建设本线路数据中心。 由于云计算架构弹性化,资源灵活调配的特点。

方案一可在方案二建设的基础上,根据实际业务需要,扩展资源池以实现未来线路的扩展要求。

2 基于云技术方案的轨道交通系统

2.1 业务构成

一般而言, 城市轨道交通工程的传统业务系统主要包括综合监控系统(ISCS)、视频监控系统(CCTV)、门禁系统(ACS)、信号系统(ATS)、乘客资讯系统(PIS)、自动售检票系统(AFC)、广播系统(PA)、通信集中网管及各子系统网管系统等。

通过对国内主要城市地铁业务的分析可以发现, 上述传统业务系统的车站及中央设备均已采用标准的 PC 电脑设备,采用 CS 架构(客户端/服务器)或 BS 架构(浏览器/服务器)搭建,随着计算机互联网技术的发展和云计算的运用,传统架构下的系统设备和网络具备云计算的数据处理基础, 理论上均可由云平台实现统一承载。

2.2 云技术方案在轨道交通系统的部署实施

我们认为基于云技术架构的新型轨道交通系统承载业务系统集中、高效、可靠、连续、安全。 但鉴于云技术方案在地铁领域使用案例较少,通过对比国内城市地铁云方案发展进程,现阶段推荐采用“双数据中心+车站级部署方式”,即在运营控制中心设置线网或线路的数据中心大脑,在车辆段/停车场设置线网或线路的备用数据中心副脑, 形成双数据中心的主备模式。 在各车站设置满足本站网络故障时负担本站降级模式管理的硬件资源,在传输通道出现故障时可在站级降级运行。

当然,随着云计算在城市轨道交通系统的普及和发展,随着云软件平台与地铁业务软件平台的逐步渗透, 我们有理由相信,通过设置在运营控制中心线网级的“数据中心”未来的云计算超级大脑,足以胜任地铁业务系统的全部数据处理任务。

2.3 基于云技术方案的网络构成

通过对地铁云承载业务:

增强型 MSTP 是基于传统的多业务传输平台技术, 在其基础上增强了双平面转发技术和 PID 光电混合技术。 增强型MSTP 技术改变了传统将多种不同业务通过 VC 级联 等 方 式映射进不同的 SDH 时隙的传输方式,采用分组包平面和 SDH平面独立转发,统一承载,大大提升了 IP 业务的转发效率;同时由于采用光电混合技术, 改变传统 MSTP 最大 10G 的线路速率,目前可支持单端口 100G 以上的处理能力,同时可提供小颗粒独立管道完成不同地铁子系统间的物理隔离, 满足系统安全性要求。

3 案例分析

深圳地铁 6 号线采用基于云计算的“双数据中心+车站级部署方式”。

系统架构可分为三层,即现场设备控制层、线路信息管理层和线网信息管理层。

3.1 现场设备控制层

现场级是各业务系统的接入级, 接入系统包括火灾报警系统、环境与设备监控系统、电力监控系统、能源管理系统、综合监控系统、综合安防系统、PIS 系统、车场智能化系统。

3.2 线路信息管理层

在各车站设置满足传输网络故障时负担本站紧急工况管理的灾备服务器,并纳入云平台统一管理。 在车站控制室设置云桌面和瘦客户端, 面向车站值班员和车站值班站长。 在NOCC 数据中心设置冗余的生产数据中心, 并在车辆段设置容灾中心,双数据中心通过通信提供的传输光纤直连,保证主备数据的可靠性和一致性。

3.3 线网信息管理层

线路与线网控制层数据接口,实现线网的统一指挥调度。

4 结 论

云计算是信息技术产业的一场变革, 是促进工业信息化的主要动力。 云计算与城市轨道交通传统承载业务相结合,是实现轨道交通智能化的重要手段, 也是实现轨道交通速度与安全的重要信息技术支持。 他不仅能有效实现虚拟资源的整合, 还能实现云平台与地铁承载业务平台的整合, 是存储技术、虚拟化技术、网络技术为一体的新兴技术。

本文来源:通信设计与应用 作者:袁钊 中铁二院工程集团有限责任公司地铁设计院) RT轨道交通网版权归原作者所有,如有侵权请联系删除!

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