吳正中 郝耕華

摘要：目前在城市軌道交通中大部分廠商選擇RSSP-II協(xié)議作為車地通信協(xié)議，但由于RSSP-II協(xié)議協(xié)議建立鏈接復(fù)雜，目前車地通信問題大部分都是由于RSSP-II協(xié)議鏈接不成功引起，通過對RSSP-II協(xié)議與RSSP-I協(xié)議進行剖析對比，來進行RSSP-I協(xié)議在城軌車地通信應(yīng)用的理論分析。

關(guān)鍵詞：RSSP-I;信號系統(tǒng);車地通信;RSSP-II

中圖分類號：U285 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0020-03

0 引言

城市軌道交通在中國以及世界范圍內(nèi)的快速發(fā)展，業(yè)主及市民對地鐵系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求也越來越高。目前國內(nèi)信號供應(yīng)廠商絕大部分選擇RSSP-II協(xié)議作為車地通信協(xié)議，但RSSP-II協(xié)議建立鏈接過程復(fù)雜，并且調(diào)試過程中車地通信協(xié)議中斷為車地通信故障的主要問題，RSSP-I協(xié)議目前主要應(yīng)用于地地通信當中，本文將探索RSSP-I在車地協(xié)議中應(yīng)用。

1 車地協(xié)議現(xiàn)狀

目前國內(nèi)信號供應(yīng)廠商絕大部分選擇RSSP-II協(xié)議作為車地通信協(xié)議，部分廠商與外商合作，選擇外商的安全協(xié)議如SAHARA協(xié)議。但國內(nèi)常用的RSSP-II協(xié)議是應(yīng)用在TCP/IP協(xié)議之上，建立鏈接過程需要三次握手，而握手過程中通信延遲導(dǎo)致車地通信協(xié)議中斷是車地通信故障的主要問題。例如在實驗室測試階段列車進站停穩(wěn)停準后，屏蔽門與列車車門不進行聯(lián)動，經(jīng)查日志后發(fā)現(xiàn)聯(lián)鎖與列車通信鏈接后中斷，列車繼續(xù)向前行駛，到本聯(lián)鎖區(qū)下一站，車門聯(lián)動正常。該測試問題在測試初期很常見，造成問題的原因是因為TCP/IP規(guī)定周期內(nèi)握手不成功導(dǎo)致RSSP-II協(xié)議解析時間戳對不上，最后解決方案是放寬了應(yīng)用鏈接周期，使車地通信協(xié)議可以在充足的時間里建立鏈接。而RSSP-I協(xié)議目前主要應(yīng)用在地地通信中，但RSSP-I協(xié)議可以基于UDP協(xié)議實現(xiàn)，為了解決上述RSSP-II協(xié)議的鏈接問題，我們探索RSSP-I協(xié)議在車地協(xié)議中的適配。

2 RSSP-I協(xié)議與RSSP-II協(xié)議車地通信適用性對比

2.1 應(yīng)用環(huán)境適用性

RSSP-I協(xié)議里明確適用于封閉式網(wǎng)絡(luò)，而RSSP-II協(xié)議可適用于開放式和封閉式網(wǎng)絡(luò)。

其中在EN50159-2中開放式網(wǎng)絡(luò)定義為：“連接設(shè)備數(shù)量未知的傳輸系統(tǒng)，它擁有未知的、可變的且非置信的特征，用于未知的通信服務(wù)，對此系統(tǒng)應(yīng)評估未經(jīng)授權(quán)的訪問。在EN50159-1中封閉式網(wǎng)絡(luò)定義為：“可連接設(shè)備的最大數(shù)量和拓撲結(jié)構(gòu)已知的，傳輸系統(tǒng)的物理特征是固定的傳輸系統(tǒng)，并可以忽略未授權(quán)訪問的風(fēng)險?！蹦壳俺擒壾嚨赝ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)是基于LTE-M的專用網(wǎng)絡(luò)，其中可連接設(shè)備和拓撲結(jié)構(gòu)是已經(jīng)確定的，因為是專用網(wǎng)絡(luò)所以具備固定的傳輸系統(tǒng)，但忽略未授權(quán)訪問的風(fēng)險，所以RSSP-I協(xié)議和RSSP-II協(xié)議都是可以應(yīng)用在基于LTE-M的專用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。

2.2 安全防護適用性

針對GB/T 24339.2中關(guān)于封閉式網(wǎng)絡(luò)防護說明，如表1所示RSSP-I采用以下具體防護措施[1]。

而RSSP-II協(xié)議針對封閉式和開放式環(huán)境防護矩陣[2]，如表2所示如下。

RSSP-I協(xié)議的主要技術(shù)特點是時間戳。時間戳計算采用線性反饋移位寄存器值（LFSR），以源標識為初始值T（0）=SID，按通信周期向左移位32位，且若最高位為1時須異或一個時間戳生成多項式作為附加干擾輸入，這樣就保證了時間戳的唯一性[3]。

RSSP-II協(xié)議通過序列號和TTS/ES技術(shù)對數(shù)據(jù)進行保護，如圖1所示。

當發(fā)送方發(fā)送第n-2消息后，接收方接收時要對此時間戳進行+1計算，發(fā)送的消息為n-1，而發(fā)送方發(fā)送的TTS字段要包括n、n-1，n-2這三個時間戳，才能對該信息起到保護的作用。

由上可知類比于RSSP-II的防護措施，可以得出RSSP-I的安全碼、序列號、時間戳、超時、源標識及反饋報文這六大措施保證了協(xié)議的實時性和準確性，這也滿足了城市軌道交通信號系統(tǒng)對于車地通信在封閉式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的要求。

3 RSSP-I的應(yīng)用

3.1 傳輸層協(xié)議的選擇

目前城軌信號系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的RSSP-II協(xié)議是搭載于TCP/IP協(xié)議之上的，而TCP/IP協(xié)議需要三次握手才能建立成功，這可能會導(dǎo)致通信連接失敗的風(fēng)險。而RSSP-I協(xié)議可以搭載于UDP協(xié)議之上，雖然UDP協(xié)議本身會有丟包的風(fēng)險，但RSSP-I協(xié)議序列號和時間戳的校驗可以保證協(xié)議的準確性和時效性，可以避免UDP協(xié)議自身的缺陷而影響應(yīng)用層。

3.2 車地通信方式的選擇

目前城軌信號系統(tǒng)中車地通信是由車載發(fā)起，地面進行握手后進行協(xié)議的互傳。而采用RSSP-I協(xié)議的話，地面設(shè)備在啟動之后直接向車載發(fā)送默認數(shù)值，這會增加通信網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗，因此我們可以在地面設(shè)備程序中設(shè)置再接收到車載設(shè)備信息中車載設(shè)備達到某種臨界值（例如列車定位）之后向車載設(shè)備發(fā)送計算結(jié)果，這樣即可避免帶寬的消耗。

4 采用RSSP-I協(xié)議后車地通信的優(yōu)化

城市軌道信號系統(tǒng)車地通信協(xié)議采用RSSP-I協(xié)議更有利于CBTC架構(gòu)的改變。例如在車車通信架構(gòu)中列車對通信的要求要比傳統(tǒng)CBTC架構(gòu)高出許多，但采用RSSP-I之后避免了RSSP-II建立鏈接的繁瑣，即使兩個應(yīng)用之間協(xié)議突然中斷，也可以迅速發(fā)送新的報文建立新的鏈接，整體提高了系統(tǒng)的可靠性。

由于RSSP-II協(xié)議是搭載在TCP/IP協(xié)議之上，在以太局域網(wǎng)中最大字節(jié)長度為1500字節(jié)（互聯(lián)互通協(xié)議里規(guī)定應(yīng)用報文協(xié)議不超過1000字節(jié)）這就有了字節(jié)長度的要求，而采用RSSP-I協(xié)議則應(yīng)用報文沒有字節(jié)長度的要求，這給車地數(shù)據(jù)大容量傳輸提供了支撐，并且可以打破車輛數(shù)據(jù)與地面設(shè)備不通的難題，為智慧地鐵的車載信號應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

通過分析RSSP-I與RSSP-II協(xié)議的適用性對比及對RSSP-I的應(yīng)用分析，RSSP-I初步確定能夠滿足車地通信的要求，并且其實時性及報文長度優(yōu)于RSSP-II協(xié)議，建議RSSP-I協(xié)議試用于城市軌道交通車地通信。

參考文獻

[1] 中華人民共和國鐵道部.RSSP-I鐵路信號安全通信協(xié)議（V1.0）[S].鐵道部科學(xué)技術(shù)司，鐵路部運輸局，2010.

[2] 中華人民共和國鐵道部.RSSP-II鐵路信號安全通信協(xié)議（V1.0）[S].鐵道部科學(xué)技術(shù)司，鐵路部運輸局，2010.

[3] 岳朝鵬.RSSP-I、RSSP-II及SAHARA三種安全通信協(xié)議實現(xiàn)技術(shù)簡介[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2014（1）：56-58.