目前，全國(guó)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(gè)城市的軌道交通投入運(yùn)營(yíng)，城市軌道交通正處于蓬勃發(fā)展的時(shí)期。其中綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為城市軌道交通中一個(gè)非常重要的系統(tǒng)，也發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。

工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)的應(yīng)用組網(wǎng)方式

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

工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)簡(jiǎn)介 工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)是滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要，技術(shù)上與商業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)兼容，而實(shí)時(shí)通訊、可靠性、穩(wěn)定性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性等各方面要求高于商業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的一種以太網(wǎng)設(shè)備。

工業(yè)級(jí)交換機(jī)和民用交換機(jī)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(shè)計(jì)上以及在元器件的選用上，產(chǎn)品的強(qiáng)度和適用性方面更能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要；其次在模塊擴(kuò)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(qiáng)度、適用性以及實(shí)時(shí)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(chǎng)的需要。另外工業(yè)級(jí)交換機(jī)PCB板一般做“三防”處理。我們可以從以下幾個(gè)方面確定在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)選用工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)的必要性。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的方面來考慮，一般民用交換機(jī)的MTBF是3～5年，而工業(yè)級(jí)交換機(jī)的MTBF可高達(dá)15～50年，可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于民用交換機(jī)；另外，工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)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(gè)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(shè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，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(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)硬件獨(dú)立組網(wǎng)。

工業(yè)級(jí)交換機(jī)關(guān)注問題

背板帶寬：交換機(jī)的背板帶寬我認(rèn)為從兩個(gè)方面來考慮：①所有端口容量X端口數(shù)量之和的2倍應(yīng)該小于背板帶寬，可實(shí)現(xiàn)全雙工無阻塞交換，證明交換機(jī)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(gè)千兆端口在包長(zhǎng)為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一臺(tái)最多可以提供64個(gè)千兆端口的交換機(jī)，其滿配置吞吐量應(yīng)達(dá)到64×1.488Mpps=95.2Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時(shí)，提供無阻塞的包交換。

背板相對(duì)大，吞吐量相對(duì)小的交換機(jī)，除了保留了升級(jí)擴(kuò)展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設(shè)計(jì)有問題；背板相對(duì)小，吞吐量相對(duì)大的交換機(jī)，整體性能比較高。背板帶寬的值相對(duì)來說很好確定和測(cè)量，但是吐量一般是個(gè)設(shè)計(jì)值，測(cè)試很困難的并且意義不是很大。

熱設(shè)計(jì)：現(xiàn)代電子設(shè)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(dǎo)、輻射和對(duì)流產(chǎn)生熱耦合。因此，熱效應(yīng)已經(jīng)成為影響電子元器件失效率的一個(gè)最重要的因素。對(duì)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(fēng)扇散熱的24口網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的檢測(cè)報(bào)告，在環(huán)境溫度為30℃，40℃，50℃時(shí)，無風(fēng)扇交換機(jī)和有風(fēng)扇交換機(jī)的測(cè)試結(jié)果。

由此可見，溫度對(duì)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的影響是非常大的，如果像民用交換機(jī)一樣采用風(fēng)扇降溫，能夠有效降低機(jī)內(nèi)溫度而延長(zhǎng)設(shè)備的MTBF，但風(fēng)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(jī)設(shè)備，往往是一開機(jī)就常年運(yùn)行，而且運(yùn)行的環(huán)境也往往較惡劣，沙塵、潮濕都會(huì)直接影響風(fēng)扇的運(yùn)行。主動(dòng)散熱性交換機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)散熱主要就是靠風(fēng)扇散熱，一旦風(fēng)扇失效而不及時(shí)更換，元器件壽命就降低。交換機(jī)的機(jī)內(nèi)積熱將會(huì)快速導(dǎo)致交換機(jī)性能的下降，直至交換機(jī)崩潰。因此，工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)的散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，顯的尤為重要。

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在地鐵系統(tǒng)項(xiàng)目中的運(yùn)用案例：

通過三層光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)組成環(huán)網(wǎng)冗余實(shí)現(xiàn)鏈路備份以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。工業(yè)交換機(jī)采用千兆光纖組環(huán)，結(jié)合獨(dú)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(wù)器，可以確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽夹?，安全性。接入層采用CRS7120管理型二層交換機(jī)，將閘機(jī)刷卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到站臺(tái)服務(wù)器和中心服務(wù)器。

工業(yè)等級(jí)設(shè)計(jì)

* 符合EN50121-4標(biāo)準(zhǔn)

* 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(jī)零丟包率

* 無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，支持-40°C~+85°C

* 小于20ms網(wǎng)絡(luò)冗余恢復(fù)

* 加強(qiáng)型的網(wǎng)絡(luò)安全保障

工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品展示圖：

網(wǎng)管型工業(yè)級(jí)8路百兆電1路百兆光工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)，本系列產(chǎn)品是工業(yè)級(jí)8口100base-T到100base-FX的光纖轉(zhuǎn)換，主要用于光纖網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)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(jìn)行設(shè)置（以太網(wǎng)接口為交換口，可支持VLAN劃分），即邏輯隔離；1個(gè)Console口。具備完善的告警功能，整機(jī)工作穩(wěn)定可靠，功耗低，集成度高，體積小。

設(shè)備基于以太網(wǎng)交換芯片+FPGA方案，帶遠(yuǎn)端OAM幀管理功能支持Console網(wǎng)管/WEB網(wǎng)管/獨(dú)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(shè)備。

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