飛暢科技-工業(yè)以太網(wǎng)交換機在城市軌道交通地鐵項目中的運用簡述

瀏覽次數(shù)：發(fā)布時間：2019-11-22

目前，全國已有北京、上海、廣州、深圳、杭州、南京、天津、重慶、武漢、西安、成都、沈陽等多個城市的軌道交通投入運營，城市軌道交通正處于蓬勃發(fā)展的時期。其中綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為城市軌道交通中一個非常重要的系統(tǒng)，也發(fā)揮著關鍵的作用。杭州飛暢科技針對組建綜合監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)的重要硬件設備——工業(yè)級以太網(wǎng)交換機進行簡要分析。

工業(yè)級以太網(wǎng)交換機的應用組網(wǎng)方式

綜合監(jiān)控系統(tǒng)獨立組網(wǎng)，利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)自身工業(yè)級以太網(wǎng)交換機及通信系統(tǒng)提供的光纖獨立組建工業(yè)級以太網(wǎng)。

工業(yè)級以太網(wǎng)交換機簡介工業(yè)級以太網(wǎng)交換機是滿足工業(yè)現(xiàn)場需要，技術(shù)上與商業(yè)以太網(wǎng)交換機兼容，而實時通訊、可靠性、穩(wěn)定性、安全性、環(huán)境適應性等各方面要求高于商業(yè)以太網(wǎng)交換機的一種以太網(wǎng)設備。

工業(yè)級交換機和民用交換機的比較交換功能上基本一致，但有很多方面存在著區(qū)別。首先在設計上以及在元器件的選用上，產(chǎn)品的強度和適用性方面更能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要；其次在模塊擴展方面也表現(xiàn)的更為靈活，有多種光口和電口可供選配；還有在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。另外工業(yè)級交換機PCB板一般做“三防”處理。我們可以從以下幾個方面確定在工業(yè)現(xiàn)場選用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機的必要性。從長遠的方面來考慮，一般民用交換機的MTBF是3～5年，而工業(yè)級交換機的MTBF可高達15～50年，可靠性遠遠高于民用交換機；另外，工業(yè)級以太網(wǎng)交換機自身具有很好的環(huán)網(wǎng)組建和自愈等優(yōu)越條件，又僅占用了通信系統(tǒng)提供的光纖，大大提高了整個系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性和將來調(diào)試的便利性。

目前大部分城市在建設綜合監(jiān)控系統(tǒng)時，建議綜合監(jiān)控采用通信系統(tǒng)提供的光纖、利用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機硬件獨立組網(wǎng)。

工業(yè)級交換機關注問題

背板帶寬：交換機的背板帶寬我認為從兩個方面來考慮：①所有端口容量X端口數(shù)量之和的2倍應該小于背板帶寬，可實現(xiàn)全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。②滿配置吞吐量(Mpps)=滿配置GE端口數(shù)×1.488Mpps其中1個千兆端口在包長為64字節(jié)時的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一臺最多可以提供64個千兆端口的交換機，其滿配置吞吐量應達到64×1.488Mpps=95.2Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，提供無阻塞的包交換。

背板相對大，吞吐量相對小的交換機，除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設計有問題；背板相對小，吞吐量相對大的交換機，整體性能比較高。背板帶寬的值相對來說很好確定和測量，但是吐量一般是個設計值，測試很困難的并且意義不是很大。

熱設計：現(xiàn)代電子設備所用的電子元器件的密度越來越高，這將使元器件之間通過傳導、輻射和對流產(chǎn)生熱耦合。因此，熱效應已經(jīng)成為影響電子元器件失效率的一個最重要的因素。對于某些電路來說，可靠性幾乎完全取決于熱環(huán)境。資料表明：環(huán)境溫度每提高10℃，元器件壽命約降低1/2。這就是有名的“10℃法則”。我們分析其中用風扇散熱的24口網(wǎng)絡交換機的檢測報告，在環(huán)境溫度為30℃，40℃，50℃時，無風扇交換機和有風扇交換機的測試結(jié)果。

由此可見，溫度對于工業(yè)網(wǎng)絡產(chǎn)品的影響是非常大的，如果像民用交換機一樣采用風扇降溫，能夠有效降低機內(nèi)溫度而延長設備的MTBF，但風扇本身的壽命又非常有限（2~3年）。地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的交換機設備，往往是一開機就常年運行，而且運行的環(huán)境也往往較惡劣，沙塵、潮濕都會直接影響風扇的運行。主動散熱性交換機在設計時散熱主要就是靠風扇散熱，一旦風扇失效而不及時更換，元器件壽命就降低。交換機的機內(nèi)積熱將會快速導致交換機性能的下降，直至交換機崩潰。因此，工業(yè)級以太網(wǎng)交換機的散熱系統(tǒng)設計，顯的尤為重要。

杭州飛暢科技工業(yè)以太網(wǎng)交換機在地鐵系統(tǒng)項目中的運用案例：

通過三層光纖環(huán)網(wǎng)交換機組成環(huán)網(wǎng)冗余實現(xiàn)鏈路備份以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。飛暢科技工業(yè)交換機采用千兆光纖組環(huán)，結(jié)合獨有環(huán)網(wǎng)技術(shù)，自愈<20ms，通過三層路由功能將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到中心服務器，可以確保網(wǎng)絡傳輸?shù)目煽夹?，安全性。接入層采用CRS7120管理型二層交換機，將閘機刷卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到站臺服務器和中心服務器。

工業(yè)等級設計

* 符合EN50121-4標準

* 支持三層靜態(tài)路由、RIP V1/V2、OSPF、VRRP等管理功能

* 以太網(wǎng)交換機零丟包率

* 無風扇設計，支持-40°C~+85°C

* 小于20ms網(wǎng)絡冗余恢復

* 加強型的網(wǎng)絡安全保障

飛暢科技工業(yè)級以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品展示圖：

網(wǎng)管型工業(yè)級8路百兆電1路百兆光工業(yè)級以太網(wǎng)交換機，本系列產(chǎn)品是工業(yè)級8口100base-T到100base-FX的光纖轉(zhuǎn)換，主要用于光纖網(wǎng)絡遠距離（20/40/60/80/120公里）傳輸。此款產(chǎn)品提供1路百兆光口；8路百兆以太網(wǎng)電口，并共享100M帶寬，每一路帶寬可通過Console口進行設置（以太網(wǎng)接口為交換口，可支持VLAN劃分），即邏輯隔離；1個Console口。具備完善的告警功能，整機工作穩(wěn)定可靠，功耗低，集成度高，體積小。

設備基于以太網(wǎng)交換芯片+FPGA方案，帶遠端OAM幀管理功能支持Console網(wǎng)管/WEB網(wǎng)管/獨立SNMP網(wǎng)管，也可以與2U插卡式帶SNMP網(wǎng)管的1光1電收發(fā)器卡互聯(lián)在SNMP軟件上能管理到本設備。

好了，以上內(nèi)容就是飛暢科技關于工業(yè)以太網(wǎng)交換機在地鐵中運用簡述及方案分析，希望能對你有所幫助！杭州飛暢，20年專注光纖通信研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主營光端機、光纖收發(fā)器、工業(yè)交換機、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等，我們?yōu)榭蛻籼峁┒ㄖ苹漠a(chǎn)品服務。歡迎前來了解、交流，咨詢熱線：0571-8700-7140，400-0505-571。

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