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（北京歐邁特數(shù)字技術(shù)有限責(zé)任公司 張乾）
摘要
軌道交通自動售檢票系統(tǒng)按軌道交通清分中心、線路中央計算機、車站計算機、車站終端設(shè)備、車票等五層架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。其中車站計算機系統(tǒng)為車站自動售檢票系統(tǒng)（AFC系統(tǒng)）的核心部分，可對本車站內(nèi)部的所有設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)對車站自動售檢票系統(tǒng)（AFC系統(tǒng)）運營、票務(wù)、收益等集中管理功能。車站計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性就成為其中的關(guān)鍵，工業(yè)以太網(wǎng)交換機在其中扮演了舉足輕重的角色。
關(guān)鍵詞
歐邁特工業(yè)以太網(wǎng)交換機Omate6300、GOE324；Jiffy Ring瞬間環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)。
1. 系統(tǒng)需求
對網(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)交換機工作溫度：-20～60℃ 存儲溫度：-20～80℃ ，存儲濕度：5%～95%，無凝結(jié)。
2）車站內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)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）要求設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝于車站終端設(shè)備內(nèi)。
4）為了保障通信的可靠性，要求建立冗余的環(huán)網(wǎng)，具有快速自愈功能。通信網(wǎng)絡(luò)出故障時，能夠自動平滑的切換到冗余備份線路。
5）為了保證遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)安全性，工業(yè)以太網(wǎng)交換機需要有全面的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置。
2. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案
車站計算機系統(tǒng)（SC）傳輸網(wǎng)絡(luò)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(shè)計充分考慮多個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的系統(tǒng)特點，技術(shù)上遵循先進(jìn)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(yīng)車站內(nèi)獨特的環(huán)境要求，如超常的溫濕度范圍、震動/抖動、瞬時電壓/電流、塵埃和電磁干擾等。
3）因網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，組網(wǎng)方案采用清晰的多層結(jié)構(gòu)，從最根本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計上簡化網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)及管理，實現(xiàn)故障點的快速隔離和定位，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
4）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(shè)備故障、鏈路故障進(jìn)行自我診斷及快速排除，并實時報警。
5）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人工維護(hù)、擴容、或故障修復(fù)時應(yīng)該做到影響最小化，做到維護(hù)及擴容對系統(tǒng)運行無影響；故障修復(fù)只對相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接終端有一定的影響。
6）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選取具備高實時性和穩(wěn)定性的工業(yè)級產(chǎn)品。
7）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(luò)設(shè)備，具備高性價比。
8）考慮到工業(yè)現(xiàn)場對可靠性的高要求，一般采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計，避免了因單點故障對網(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)交換機性價比及網(wǎng)絡(luò)可靠性的綜合考慮，提出如下解決方案：
2.1 車站三層工業(yè)以太網(wǎng)交換機
車站三層工業(yè)以太網(wǎng)交換機安裝于車站的監(jiān)控機房/綜合控制室/綜控設(shè)備室，主要為本車站所有數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚上傳至通信網(wǎng)絡(luò)，接收線路中心計算機系統(tǒng)（LC）下傳的數(shù)據(jù)，為車站終端設(shè)備內(nèi)二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機提供光纖環(huán)入接口，為車站本地服務(wù)器、工作站（管理、票務(wù)）提供接入。
對三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求：
1）支持瞬間環(huán)網(wǎng)協(xié)議，自愈時間小于100ms
2）安裝方式：機架安裝方式
3）環(huán)境溫度：0～40℃
4）存儲溫度：-20～60℃
5）相對濕度：5%～95%
6）防護(hù)等級為IP30
7）符合工業(yè)四級電磁兼容的要求
推薦選用歐邁特三層工業(yè)以太網(wǎng)交換機GOE324（圖1）提供4個SFP接口，24個10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口；
（圖1）
支持36Gbps高背板帶寬；
線速三層交換包轉(zhuǎn)發(fā)率達(dá)到19.6Mpps；
符合IEEE802.3，802.3u，802.3z，802.3x，802.1d（STP），802.1p（流量優(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)通信的無擾動切換，網(wǎng)絡(luò)自愈時間小于18ms；
提供802.1x、HTTP等多種方式的用戶認(rèn)證；
強大的ACL，硬件支持IP ACL、MAC ACL、VLAN ACL；
自動檢測并抑制廣播風(fēng)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(dá)8個）；
硬件路由，支持靜態(tài)路由；支持RIP v1/v2、OSPF v2、BGP v4等多種動態(tài)路由協(xié)議；支持PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等多種組播路由協(xié)議；支持VRRP熱備份路由協(xié)議；
硬堆疊16臺，軟堆疊32臺。
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(yuǎn)程監(jiān)控。各端口支持RMON（遠(yuǎn)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(hù)配置和控制功能；
運行溫度：-40-75℃，保存溫度：-45-85℃，相對濕度：5-95%無冷凝
金屬外殼，IP40防護(hù)(防止大于1.0mm固體顆粒物侵入)；
符合工業(yè)四級電磁兼容的要求，通過UL508工業(yè)控制設(shè)備認(rèn)證；
平均無故障時間（MTBF）大于30 年。
2.2 車站二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機
車站二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機安裝于車站的終端設(shè)備內(nèi)（如自動檢票機、自動售票機、自動充值機、自動查詢機等），主要上傳終端設(shè)備的交易數(shù)據(jù)、審核數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等。
對二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求：
1）支持瞬間環(huán)網(wǎng)協(xié)議，自愈時間小于100ms
2）安裝方式：導(dǎo)軌安裝方式
3）環(huán)境溫度：-20～60℃
4）存儲溫度：-20～80℃
5）相對濕度：5%～95%
6）防護(hù)等級： IP30
7）符合工業(yè)四級電磁兼容的要求
推薦選用歐邁特二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機Omate6300（圖2）提供2個百兆光口，16個10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口；
（圖2）
支持9.2Gbps高背板帶寬；
線速包轉(zhuǎn)發(fā)率達(dá)到8Mpps；
符合IEEE802.3，802.3u，802.3x，802.1d（STP），802.1p（流量優(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)通信的無擾動切換，網(wǎng)絡(luò)自愈時間小于18ms；
提供802.1x、HTTP等多種方式的用戶認(rèn)證；
強大的ACL，硬件支持IP ACL、MAC ACL；
自動檢測并抑制廣播風(fēng)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(dá)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(yuǎn)程監(jiān)控。各端口支持RMON（遠(yuǎn)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(hù)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(hù)(防止大于1.0mm固體顆粒物侵入)；
符合工業(yè)四級電磁兼容的要求，通過UL508工業(yè)控制設(shè)備認(rèn)證；
平均無故障時間（MTBF）大于30 年。
供電：AC220V，高可靠航空接頭。
2.3車站計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案
（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D）
車站三層工業(yè)以太網(wǎng)交換機選用歐邁特三層工業(yè)以太網(wǎng)交換機GOE324，安裝于車站的監(jiān)控機房/綜合控制室/綜控設(shè)備室。車站二層工業(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安裝于車站的終端設(shè)備內(nèi)（如自動檢票機、自動售票機、自動充值機、自動查詢機等）。三層工業(yè)以太網(wǎng)交換機GOE324和二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機Omate6300通過百兆光纖連接，每個車站構(gòu)建成百兆光纖環(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)通信的無擾動切換，網(wǎng)絡(luò)自愈時間小于18ms；二層工業(yè)以太網(wǎng)交換機Omate6300采用緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于安裝于車站終端設(shè)備內(nèi)，能適應(yīng)如強電磁干擾、塵土、高溫、低溫、潮濕、振動、靜電等惡劣的工作環(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)的各個層面，采用了包括認(rèn)證、授權(quán)、端口綁定、路由驗證等系列的安全措施，確保網(wǎng)絡(luò)的安全性。
效率“高”：提供高品質(zhì)QoS保證，為不同的業(yè)務(wù)提供不同優(yōu)先級服務(wù)，根據(jù)優(yōu)先級確定帶寬，保證了整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的高效率。
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、端到端可管理技術(shù)，滿足了系統(tǒng)對于可靠性的要求。
收斂“快”：三層工業(yè)交換機啟用OSPF v2協(xié)議，實現(xiàn)路由變化時的快速收斂。
網(wǎng)絡(luò)維護(hù)“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(shè)備實現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一管理。
4. 結(jié)語
北京歐邁特數(shù)字技術(shù)有限責(zé)任公司作為工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備的專業(yè)制造商，為軌道交通自動售檢票系統(tǒng)（AFC系統(tǒng)）提供專家級解決方案：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建簡單，統(tǒng)一管理。采用先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)實現(xiàn)車站終端設(shè)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(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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