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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)絡技術，以計算機系統(tǒng)為核心，以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務的系統(tǒng)。從結構上可分為五個子系統(tǒng)：控制中心子系統(tǒng)、備用控制中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)和網(wǎng)絡子系統(tǒng)（有線網(wǎng)絡和車地無線子系統(tǒng)）。其中車載子系統(tǒng)和網(wǎng)絡子系統(tǒng)（有線網(wǎng)絡和車地無線子系統(tǒng)）是PIS（乘客信息系統(tǒng)）系統(tǒng)的核心部分，均采用工業(yè)級設備提高網(wǎng)絡的穩(wěn)定性、可靠性、安全性。
關鍵詞
深圳地鐵4號線PIS系統(tǒng)；歐邁特工業(yè)以太網(wǎng)交換機Omate6300、工業(yè)級光纖收發(fā)器Omate1100；Jiffy Ring瞬間環(huán)網(wǎng)冗余技術。
1. 系統(tǒng)需求
深圳地鐵4號線PIS系統(tǒng)對網(wǎng)絡設備的需求：
1）適應高溫、濕熱環(huán)境，要求工業(yè)以太網(wǎng)交換機工作溫度：-20～50℃ 存儲溫度：-30～70℃ ，存儲濕度：5%～95%，無凝結。
2）列車內電磁環(huán)境復雜，要求工業(yè)以太網(wǎng)交換機具有較強的抗電磁干擾能力、長時間的平均無故障時間。
3）要求具備抗振動抗沖擊設計，以適應列車行駛時的振動沖擊環(huán)境。
4）為了保障通信的可靠性，要求車載工業(yè)以太網(wǎng)交換機建立冗余的環(huán)網(wǎng)，具有快速自愈功能。通信網(wǎng)絡出故障時，能夠自動平滑的切換到冗余備份線路。
5）為了保證遠程監(jiān)控的數(shù)據(jù)安全性，車載工業(yè)以太網(wǎng)交換機需要有全面的網(wǎng)絡安全設置。
2. 網(wǎng)絡設計方案
深圳地鐵4號線PIS系統(tǒng)車載子系統(tǒng)和網(wǎng)絡子系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡即有其普遍性也有其特殊性，我們在組網(wǎng)方案中主要考慮以下幾個方面：
1）系統(tǒng)設計充分考慮多個業(yè)務子系統(tǒng)的系統(tǒng)特點，技術上遵循先進性、實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）能夠適應列車內獨特的環(huán)境要求，如超常的溫濕度范圍、振動/沖擊、瞬時電壓/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，能夠針對設備故障、鏈路故障進行自我診斷及快速排除，并實時報警。
4）對網(wǎng)絡進行人工維護、擴容、或故障修復時應該做到影響最小化，做到維護及擴容對系統(tǒng)運行無影響；故障修復只對相關網(wǎng)絡設備的連接終端有一定的影響。
5）網(wǎng)絡設備選取具備高實時性和穩(wěn)定性的工業(yè)級產(chǎn)品。
6）組網(wǎng)方案必須具備兼容性，能夠無縫連接不同廠商的網(wǎng)絡設備，具備高性價比。
7）考慮到工業(yè)現(xiàn)場對可靠性的高要求，采用工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)設計，避免了因單點故障對網(wǎng)絡傳輸?shù)闹卮笥绊憽?/SPAN>
本文基于歐邁特工業(yè)以太網(wǎng)交換機性價比及網(wǎng)絡可靠性的綜合考慮，提出如下解決方案：
2.1 深圳地鐵4號線PIS系統(tǒng)車載子系統(tǒng)網(wǎng)絡
深圳地鐵4號線PIS系統(tǒng)車載子系統(tǒng)分為列車乘客信息顯示系統(tǒng)和列車視頻監(jiān)視系統(tǒng)，均采用二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機構建工業(yè)級冗余環(huán)網(wǎng)，為車載設備提供可靠傳輸。
車載工業(yè)以太網(wǎng)交換機選用歐邁特二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機Omate6300-10E（圖1）提供10個10/100M自適應以太網(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（流量優(yōu)先權控制），802.1q（VLAN標準），802.1w（RSTP），802.3ad（鏈路聚合）協(xié)議；
支持瞬間環(huán)網(wǎng)冗余技術Jiffy Ring，保障了網(wǎng)絡通信的無擾動切換，網(wǎng)絡自愈時間小于18ms；
提供802.1x、HTTP等多種方式的用戶認證；
強大的ACL，硬件支持IP ACL、MAC ACL；
自動檢測并抑制廣播風暴，支持IGMP報文的偵測，有效限制廣播報文的泛濫；
支持以太網(wǎng)接口以64K為步長的速率限制；
支持端口鏡像、端口聚合（每組多達8個）；
超級終端模式（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，可遠程監(jiān)控。各端口支持RMON（遠程監(jiān)控）功能的統(tǒng)計、歷史、告警、事件四個組，支持安全防護配置和控制功能；
運行溫度：-40-80℃，保存溫度：-45-85℃，相對濕度：5-95%無冷凝
金屬外殼，IP40防護(防止大于1.0mm固體顆粒物侵入)；
抗振動：10～2000Hz，2.0g
抗沖擊：加速度>30g
符合工業(yè)四級電磁兼容的要求，通過UL508工業(yè)控制設備認證；
平均無故障時間（MTBF）大于30 年。
供電：DC110V。功耗：≤6.0W
（網(wǎng)絡拓撲圖）
深圳地鐵4號線的列車采用6輛編組，工業(yè)以太網(wǎng)交換機Omate6300-10E分別配置在車頭車尾的司機室以及每節(jié)車廂客室內，采用跳接方式構建成百兆環(huán)網(wǎng)，啟用Jiffy Ring瞬間環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，保障了網(wǎng)絡通信的無擾動切換，網(wǎng)絡自愈時間小于18ms。
司機室內車載工業(yè)以太網(wǎng)交換機為列車乘客信息顯示系統(tǒng)的無線AP、車載視頻播放控制器及車載視頻服務器提供接入，并為列車視頻監(jiān)視系統(tǒng)的司機室控制單元、視頻解碼器、硬盤錄像機提供接入；車廂客室內車載工業(yè)以太網(wǎng)交換機為列車乘客信息顯示系統(tǒng)的媒體解碼分屏器及列車視頻監(jiān)視系統(tǒng)的視頻編碼器提供接入。劃分VLAN實現(xiàn)兩個系統(tǒng)間業(yè)務的隔離。
工業(yè)以太網(wǎng)交換機Omate6300采用緊湊結構設計，便于安裝于車載機柜內，無需適配器直接提供DC110V電源接口，通過工業(yè)四級電磁兼容檢測，能適應如強電磁干擾、高溫、低溫、潮濕、振動、沖擊等惡劣的工作環(huán)境。
2.2 深圳地鐵4號線PIS系統(tǒng)網(wǎng)絡子系統(tǒng)（有線網(wǎng)絡和車地無線子系統(tǒng)）
深圳地鐵4號線PIS系統(tǒng)有線網(wǎng)絡采用商用交換機實現(xiàn)車站內的網(wǎng)絡傳輸；車地無線子系統(tǒng)采用工業(yè)級光纖收發(fā)器為軌旁無線AP提供接入。
車地無線子系統(tǒng)選用歐邁特工業(yè)級光纖收發(fā)器Omate1100（圖2）提供1個百兆光口，2個10/100M自適應以太網(wǎng)接口；局端配置于車站設備間采用3U機框集中插卡式，遠端配置于軌旁采用導軌安裝方式。
（圖2-1局端插卡式）
（圖2-2遠端導軌式）
符合IEEE802.3，802.3u，802.3x協(xié)議；
運行溫度：-40-80℃，保存溫度：-45-85℃，相對濕度：5-95%無冷凝
金屬外殼，IP40防護(防止大于1.0mm固體顆粒物侵入)；
抗振動：10～2000Hz，2.0g
抗沖擊：加速度>30g
符合工業(yè)四級電磁兼容的要求，通過UL508工業(yè)控制設備認證；
平均無故障時間（MTBF）大于30 年。
供電：AC220V，高可靠航空接頭。
功耗：≤2.5W
（網(wǎng)絡拓撲圖）
車地無線子系統(tǒng)采用歐邁特工業(yè)級光纖收發(fā)器Omate1100為軌旁無線AP提供接入，工業(yè)級光纖收發(fā)器Omate1100結構緊湊小巧，功耗極低，通過工業(yè)四級電磁兼容檢測，能適應如強電磁干擾、高溫、低溫、潮濕、振動、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構，覆蓋了系統(tǒng)的各個層面，采用了包括認證、授權、端口綁定等系列的安全措施，確保網(wǎng)絡的安全性。
可靠性“高”：支持業(yè)內領先的Jiffy Ring瞬間環(huán)網(wǎng)冗余技術、高品質工業(yè)產(chǎn)品、冗余電源設計、端到端可管理技術，滿足了系統(tǒng)對于可靠性的要求。支持VLAN技術隔離不同業(yè)務防止業(yè)務數(shù)據(jù)間的相互干擾、支持IGMP-Snooping組播技術抑制組播流量的泛濫，提高網(wǎng)絡的可靠性。
網(wǎng)絡維護“易”：除提供方便的Web方式訪問外，還支持SNMP、RMON管理，方便與第三方設備實現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一管理。
4. 結語
北京歐邁特數(shù)字技術有限責任公司作為工業(yè)以太網(wǎng)設備的專業(yè)制造商，為深圳地鐵4號線PIS(乘客信息系統(tǒng))系統(tǒng)提供專家級解決方案：網(wǎng)絡構建簡單，統(tǒng)一管理。采用先進的工業(yè)以太網(wǎng)通信技術實現(xiàn)列車車載設備的有效監(jiān)控，保障了整個系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，標準的通信協(xié)議也為其他業(yè)務的接入提供了便利。
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