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摘要
軌道交通PIS（乘客信息系統(tǒng)）系統(tǒng)是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，以車(chē)站和車(chē)載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上可分為五個(gè)子系統(tǒng)：控制中心子系統(tǒng)、備用控制中心子系統(tǒng)、車(chē)站子系統(tǒng)、車(chē)載子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和車(chē)地?zé)o線(xiàn)子系統(tǒng)）。其中車(chē)載子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和車(chē)地?zé)o線(xiàn)子系統(tǒng)）是PIS（乘客信息系統(tǒng)）系統(tǒng)的核心部分，均采用工業(yè)級(jí)設(shè)備提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性。
關(guān)鍵詞
深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)PIS系統(tǒng)；歐邁特工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)Omate6300、工業(yè)級(jí)光纖收發(fā)器Omate1100；Jiffy Ring瞬間環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)。
1. 系統(tǒng)需求
深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)PIS系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求：
1）適應(yīng)高溫、濕熱環(huán)境，要求工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)工作溫度：-20～50℃ 存儲(chǔ)溫度：-30～70℃ ，存儲(chǔ)濕度：5%～95%，無(wú)凝結(jié)。
2）列車(chē)內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)雜，要求工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力、長(zhǎng)時(shí)間的平均無(wú)故障時(shí)間。
3）要求具備抗振動(dòng)抗沖擊設(shè)計(jì)，以適應(yīng)列車(chē)行駛時(shí)的振動(dòng)沖擊環(huán)境。
4）為了保障通信的可靠性，要求車(chē)載工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)建立冗余的環(huán)網(wǎng)，具有快速自愈功能。通信網(wǎng)絡(luò)出故障時(shí)，能夠自動(dòng)平滑的切換到冗余備份線(xiàn)路。
5）為了保證遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)安全性，車(chē)載工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)需要有全面的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置。
2. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案
深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)PIS系統(tǒng)車(chē)載子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)即有其普遍性也有其特殊性，我們?cè)诮M網(wǎng)方案中主要考慮以下幾個(gè)方面：
1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮多個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的系統(tǒng)特點(diǎn)，技術(shù)上遵循先進(jìn)性、實(shí)用性與成熟可靠性并重的原則，形成一整套功能齊全的組網(wǎng)解決方案。
2）能夠適應(yīng)列車(chē)內(nèi)獨(dú)特的環(huán)境要求，如超常的溫濕度范圍、振動(dòng)/沖擊、瞬時(shí)電壓/電流、塵埃和電磁干擾等。
3）組網(wǎng)方案自身必須具備一定的故障排除及快速自愈功能，能夠針對(duì)設(shè)備故障、鏈路故障進(jìn)行自我診斷及快速排除，并實(shí)時(shí)報(bào)警。
4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人工維護(hù)、擴(kuò)容、或故障修復(fù)時(shí)應(yīng)該做到影響最小化，做到維護(hù)及擴(kuò)容對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)影響；故障修復(fù)只對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接終端有一定的影響。
5）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選取具備高實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
6）組網(wǎng)方案必須具備兼容性，能夠無(wú)縫連接不同廠(chǎng)商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具備高性?xún)r(jià)比。
7）考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)可靠性的高要求，采用工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，避免了因單點(diǎn)故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹卮笥绊憽?/SPAN>
本文基于歐邁特工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)性?xún)r(jià)比及網(wǎng)絡(luò)可靠性的綜合考慮，提出如下解決方案：
2.1 深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)PIS系統(tǒng)車(chē)載子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)PIS系統(tǒng)車(chē)載子系統(tǒng)分為列車(chē)乘客信息顯示系統(tǒng)和列車(chē)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，均采用二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)建工業(yè)級(jí)冗余環(huán)網(wǎng)，為車(chē)載設(shè)備提供可靠傳輸。
車(chē)載工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)選用歐邁特二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)Omate6300-10E（圖1）提供10個(gè)10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口；
（圖1）
支持3.2Gbps高背板帶寬；
符合IEEE802.3，802.3u， 802.3x，802.1d（STP），802.1p（流量?jī)?yōu)先權(quán)控制），802.1q（VLAN標(biāo)準(zhǔn)），802.1w（RSTP），802.3ad（鏈路聚合）協(xié)議；
支持瞬間環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)Jiffy Ring，保障了網(wǎng)絡(luò)通信的無(wú)擾動(dòng)切換，網(wǎng)絡(luò)自愈時(shí)間小于18ms；
提供802.1x、HTTP等多種方式的用戶(hù)認(rèn)證；
強(qiáng)大的ACL，硬件支持IP ACL、MAC ACL；
自動(dòng)檢測(cè)并抑制廣播風(fēng)暴，支持IGMP報(bào)文的偵測(cè)，有效限制廣播報(bào)文的泛濫；
支持以太網(wǎng)接口以64K為步長(zhǎng)的速率限制；
支持端口鏡像、端口聚合（每組多達(dá)8個(gè)）；
超級(jí)終端模式（CLI），TELNET，WEB網(wǎng)元管理軟件，支持OPC模式監(jiān)控；
支持SNMP V1/V2c/V3協(xié)議，可遠(yuǎn)程監(jiān)控。各端口支持RMON（遠(yuǎn)程監(jiān)控）功能的統(tǒng)計(jì)、歷史、告警、事件四個(gè)組，支持安全防護(hù)配置和控制功能；
運(yùn)行溫度：-40-80℃，保存溫度：-45-85℃，相對(duì)濕度：5-95%無(wú)冷凝
金屬外殼，IP40防護(hù)(防止大于1.0mm固體顆粒物侵入)；
抗振動(dòng)：10～2000Hz，2.0g
抗沖擊：加速度>30g
符合工業(yè)四級(jí)電磁兼容的要求，通過(guò)UL508工業(yè)控制設(shè)備認(rèn)證；
平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）大于30 年。
供電：DC110V。功耗：≤6.0W
（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D）
深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)的列車(chē)采用6輛編組，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)Omate6300-10E分別配置在車(chē)頭車(chē)尾的司機(jī)室以及每節(jié)車(chē)廂客室內(nèi)，采用跳接方式構(gòu)建成百兆環(huán)網(wǎng)，啟用Jiffy Ring瞬間環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，保障了網(wǎng)絡(luò)通信的無(wú)擾動(dòng)切換，網(wǎng)絡(luò)自愈時(shí)間小于18ms。
司機(jī)室內(nèi)車(chē)載工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)為列車(chē)乘客信息顯示系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)AP、車(chē)載視頻播放控制器及車(chē)載視頻服務(wù)器提供接入，并為列車(chē)視頻監(jiān)視系統(tǒng)的司機(jī)室控制單元、視頻解碼器、硬盤(pán)錄像機(jī)提供接入；車(chē)廂客室內(nèi)車(chē)載工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)為列車(chē)乘客信息顯示系統(tǒng)的媒體解碼分屏器及列車(chē)視頻監(jiān)視系統(tǒng)的視頻編碼器提供接入。劃分VLAN實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)間業(yè)務(wù)的隔離。
工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)Omate6300采用緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于安裝于車(chē)載機(jī)柜內(nèi)，無(wú)需適配器直接提供DC110V電源接口，通過(guò)工業(yè)四級(jí)電磁兼容檢測(cè)，能適應(yīng)如強(qiáng)電磁干擾、高溫、低溫、潮濕、振動(dòng)、沖擊等惡劣的工作環(huán)境。
2.2 深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)PIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和車(chē)地?zé)o線(xiàn)子系統(tǒng)）
深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)PIS系統(tǒng)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)采用商用交換機(jī)實(shí)現(xiàn)車(chē)站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)傳輸；車(chē)地?zé)o線(xiàn)子系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)光纖收發(fā)器為軌旁無(wú)線(xiàn)AP提供接入。
車(chē)地?zé)o線(xiàn)子系統(tǒng)選用歐邁特工業(yè)級(jí)光纖收發(fā)器Omate1100（圖2）提供1個(gè)百兆光口，2個(gè)10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口；局端配置于車(chē)站設(shè)備間采用3U機(jī)框集中插卡式，遠(yuǎn)端配置于軌旁采用導(dǎo)軌安裝方式。
（圖2-1局端插卡式）
（圖2-2遠(yuǎn)端導(dǎo)軌式）
符合IEEE802.3，802.3u，802.3x協(xié)議；
運(yùn)行溫度：-40-80℃，保存溫度：-45-85℃，相對(duì)濕度：5-95%無(wú)冷凝
金屬外殼，IP40防護(hù)(防止大于1.0mm固體顆粒物侵入)；
抗振動(dòng)：10～2000Hz，2.0g
抗沖擊：加速度>30g
符合工業(yè)四級(jí)電磁兼容的要求，通過(guò)UL508工業(yè)控制設(shè)備認(rèn)證；
平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）大于30 年。
供電：AC220V，高可靠航空接頭。
功耗：≤2.5W
（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D）
車(chē)地?zé)o線(xiàn)子系統(tǒng)采用歐邁特工業(yè)級(jí)光纖收發(fā)器Omate1100為軌旁無(wú)線(xiàn)AP提供接入，工業(yè)級(jí)光纖收發(fā)器Omate1100結(jié)構(gòu)緊湊小巧，功耗極低，通過(guò)工業(yè)四級(jí)電磁兼容檢測(cè)，能適應(yīng)如強(qiáng)電磁干擾、高溫、低溫、潮濕、振動(dòng)、沖擊等惡劣的工作環(huán)境。
3.方案優(yōu)越性
安全“高”：提供完整的安全體系結(jié)構(gòu)，覆蓋了系統(tǒng)的各個(gè)層面，采用了包括認(rèn)證、授權(quán)、端口綁定等系列的安全措施，確保網(wǎng)絡(luò)的安全性。
可靠性“高”：支持業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的Jiffy Ring瞬間環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)、高品質(zhì)工業(yè)產(chǎn)品、冗余電源設(shè)計(jì)、端到端可管理技術(shù)，滿(mǎn)足了系統(tǒng)對(duì)于可靠性的要求。支持VLAN技術(shù)隔離不同業(yè)務(wù)防止業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)間的相互干擾、支持IGMP-Snooping組播技術(shù)抑制組播流量的泛濫，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
網(wǎng)絡(luò)維護(hù)“易”：除提供方便的Web方式訪(fǎng)問(wèn)外，還支持SNMP、RMON管理，方便與第三方設(shè)備實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一管理。
4. 結(jié)語(yǔ)
北京歐邁特?cái)?shù)字技術(shù)有限責(zé)任公司作為工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備的專(zhuān)業(yè)制造商，為深圳地鐵4號(hào)線(xiàn)PIS(乘客信息系統(tǒng))系統(tǒng)提供專(zhuān)家級(jí)解決方案：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建簡(jiǎn)單，統(tǒng)一管理。采用先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車(chē)車(chē)載設(shè)備的有效監(jiān)控，保障了整個(gè)系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議也為其他業(yè)務(wù)的接入提供了便利。
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