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摘要
軌道交通PIS（乘客信息系統）系統是依托多媒體網絡技術，以計算機系統為核心，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。從結構上可分為五個子系統：控制中心子系統、備用控制中心子系統、車站子系統、車載子系統和網絡子系統（有線網絡和車地無線子系統）。其中車載子系統和網絡子系統（有線網絡和車地無線子系統）是PIS（乘客信息系統）系統的核心部分，均采用工業級設備提高網絡的穩定性、可靠性、安全性。
關鍵詞
深圳地鐵4號線PIS系統；歐邁特工業以太網交換機Omate6300、工業級光纖收發器Omate1100；Jiffy Ring瞬間環網冗余技術。
1. 系統需求
深圳地鐵4號線PIS系統對網絡設備的需求：
1）適應高溫、濕熱環境，要求工業以太網交換機工作溫度：-20～50℃ 存儲溫度：-30～70℃ ，存儲濕度：5%～95%，無凝結。
2）列車內電磁環境復雜，要求工業以太網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境。
4）為了保障通信的可靠性，要求車載工業以太網交換機建立冗余的環網，具有快速自愈功能。通信網絡出故障時，能夠自動平滑的切換到冗余備份線路。
5）為了保證遠程監控的數據安全性，車載工業以太網交換機需要有全面的網絡安全設置。
2. 網絡設計方案
深圳地鐵4號線PIS系統車載子系統和網絡子系統傳輸網絡即有其普遍性也有其特殊性，我們在組網方案中主要考慮以下幾個方面：
1）系統設計充分考慮多個業務子系統的系統特點，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解決方案。
2）能夠適應列車內獨特的環境要求，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運行無影響；故障修復只對相關網絡設備的連接終端有一定的影響。
5）網絡設備選取具備高實時性和穩定性的工業級產品。
6）組網方案必須具備兼容性，能夠無縫連接不同廠商的網絡設備，具備高性價比。
7）考慮到工業現場對可靠性的高要求，采用工業冗余環網設計，避免了因單點故障對網絡傳輸的重大影響。
本文基于歐邁特工業以太網交換機性價比及網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系統車載子系統網絡
深圳地鐵4號線PIS系統車載子系統分為列車乘客信息顯示系統和列車視頻監視系統，均采用二層工業以太網交換機構建工業級冗余環網，為車載設備提供可靠傳輸。
車載工業以太網交換機選用歐邁特二層工業以太網交換機Omate6300-10E（圖1）提供10個10/100M自適應以太網接口；
（圖1）
支持3.2Gbps高背板帶寬；
符合IEEE802.3，802.3u， 802.3x，802.1d（STP），802.1p（流量優先權控制），802.1q（VLAN標準），802.1w（RSTP），802.3ad（鏈路聚合）協議；
支持瞬間環網冗余技術Jiffy Ring，保障了網絡通信的無擾動切換，網絡自愈時間小于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網元管理軟件，支持OPC模式監控；
支持SNMP V1/V2c/V3協議，可遠程監控。各端口支持RMON（遠程監控）功能的統計、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
符合工業四級電磁兼容的要求，通過UL508工業控制設備認證；
平均無故障時間（MTBF）大于30 年。
供電：DC110V。功耗：≤6.0W
（網絡拓撲圖）
深圳地鐵4號線的列車采用6輛編組，工業以太網交換機Omate6300-10E分別配置在車頭車尾的司機室以及每節車廂客室內，采用跳接方式構建成百兆環網，啟用Jiffy Ring瞬間環網冗余協議，保障了網絡通信的無擾動切換，網絡自愈時間小于18ms。
司機室內車載工業以太網交換機為列車乘客信息顯示系統的無線AP、車載視頻播放控制器及車載視頻服務器提供接入，并為列車視頻監視系統的司機室控制單元、視頻解碼器、硬盤錄像機提供接入；車廂客室內車載工業以太網交換機為列車乘客信息顯示系統的媒體解碼分屏器及列車視頻監視系統的視頻編碼器提供接入。劃分VLAN實現兩個系統間業務的隔離。
工業以太網交換機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境。
2.2 深圳地鐵4號線PIS系統網絡子系統（有線網絡和車地無線子系統）
深圳地鐵4號線PIS系統有線網絡采用商用交換機實現車站內的網絡傳輸；車地無線子系統采用工業級光纖收發器為軌旁無線AP提供接入。
車地無線子系統選用歐邁特工業級光纖收發器Omate1100（圖2）提供1個百兆光口，2個10/100M自適應以太網接口；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
符合工業四級電磁兼容的要求，通過UL508工業控制設備認證；
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
（網絡拓撲圖）
車地無線子系統采用歐邁特工業級光纖收發器Omate1100為軌旁無線AP提供接入，工業級光纖收發器Omate1100結構緊湊小巧，功耗極低，通過工業四級電磁兼容檢測，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境。
3.方案優越性
安全“高”：提供完整的安全體系結構，覆蓋了系統的各個層面，采用了包括認證、授權、端口綁定等系列的安全措施，確保網絡的安全性。
可靠性“高”：支持業內領先的Jiffy Ring瞬間環網冗余技術、高品質工業產品、冗余電源設計、端到端可管理技術，滿足了系統對于可靠性的要求。支持VLAN技術隔離不同業務防止業務數據間的相互干擾、支持IGMP-Snooping組播技術抑制組播流量的泛濫，提高網絡的可靠性。
網絡維護“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全網統一管理。
4. 結語
北京歐邁特數字技術有限責任公司作為工業以太網設備的專業制造商，為深圳地鐵4號線PIS(乘客信息系統)系統提供專家級解決方案：網絡構建簡單，統一管理。采用先進的工業以太網通信技術實現列車車載設備的有效監控，保障了整個系統的安全性、可靠性、穩定性，標準的通信協議也為其他業務的接入提供了便利。
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