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      軌道交通車載通信服務平臺解決方案

          目前,我國軌道交通建設步入了快速發展的階段,各大軌道項目的建設需求強勁。鐵路電氣化改造、新線建設、客運專線建設、城市輕軌、地鐵等也正在如火如荼的進行著。而作為軌道交通的名片中國高鐵更是火遍國內外。

       

         今天的高鐵已成為我們遠行重要的交通工具之一,朝發夕至高速鐵路讓千里之遙變為近在咫尺。國內高鐵更是超2萬公里,成為了世界上最長的高鐵網絡。從建設安伊高鐵開始至今,我國高鐵已在國外碩果累累。

         但是,列車在高速運行下,車地通信也一直是技術的難點。針對以上情況;集智達根據軌道行業的特殊性,推出了軌道交通車載通信服務平臺單元(ESU)。超寬帶無線通信技術是先進的解決方案,解決了業內許多技術難點,同時把針對鐵路行業的運營變成了可能。下面我們一起看下該解決方案。


       ESU設備簡介

          高速鐵路列車的車地通信一直是個技術難點,超寬帶無線通信技術是先進的解決方案,解決了業內許多技術難點,同時把針對鐵路行業的運營變成了可能。

          軌道交通車載通信服務平臺單元(以下簡稱ESU)是建立在超寬帶無線通信(EUHT)基礎上,設在列車車廂內的通信服務設備,ESU屬于車輛的基礎以太網通信及運營系統,為車載WiFi無線網絡系統、視頻監控系統、旅客信息及娛樂系統及其它增值業務提供全列車骨干網絡,同時具有存儲運維功能,ESU獨立于各接入系統,是車輛設備的一部分。

          高速鐵路列車的車地通信目前正在研究開發的有三種制式,一種是LTE-G,一種是衛星,還有就是超寬帶無線通信技術(EUHT),ESU是基于這種技術上的網絡及服務設備,這種技術有較大帶寬,穩定連續,價格低廉,易于實施,可大大提高車地通信帶寬和提高服務項目和水平。

          該產品主要應用于高鐵旅客列車的車廂內,也可應用于地鐵動車的車廂內,每個車廂放置本項目產品一臺,除還可涉及設計安裝運維維護軟件、安全防護軟件、設備入口管理等軟件。

          通過該產品的實施,可以解決車上視頻實時傳輸到地面,為公共交通安全提供了高科技技術手段,同時,也可提供WIFI接入功能,為廣大乘客解決了普遍關心的無線上網問題。因此本項目具有極高的社會效益。同時,還可為未來新增業務提供技術支撐。

       

         (如圖一~圖二所示,設備由兩層網絡構成,①采用級聯交叉連接環網方式,超寬帶無線通信設備單元(以下簡稱EAU)和ESU設備構成的電纜網絡,EAU可以是一個或兩個;②采用端口到端口組網方式,ESU和業務單元構成的PoE網絡。兩層網絡均采用IEEE 802.3(以太網)協議。軌道交通車載通信服務平臺單元不僅是一臺工業控制計算機,也集成了交換機的功能。

      二:ESU 主要功能 

       ESU設備涵蓋交換機和工控機功能,是一款創新性產品,其主要功能和指標如下:

      1. ESU設備功能如下

      ESU設備基于IEEE 802.3(以太網)協議,為列車車廂提供高速數據傳輸網絡和信息服務,主要完成以下功能:

      ① 依據超寬帶無線通信收發設備(以下簡稱EAU)接受數據的端口區分業務類型,根據不同的業務類型,實現不同QOS等級數據的區別傳輸;

      ② 依據EAU不同端口QOS等級,實現對特定QOS數據至多個無線出口的流量均衡輸出;

      ③ 依據EAU不同端口QOS等級,實現對特定QOS數據至多個無線出口的多復制輸出;

      ④ 實現ESU接入端口至不同無線出口端口的路由轉發功能;

      ⑤ 實現ESU上特殊定制應用計算業務。

      2. ESU設備網絡通信功能

      2.1 環形網絡接口功能

      ①  以太網絡最大帶寬不小于1Gbps/s。

      ② 以太網絡接口具備級聯接口。

      ③ 以太網絡具備環網功能。

      ④ 以太網接口應采用可靠、防震性能好的接口,且滿足使用環境要求。

      2.2 PoE有源以太網接口功能

      ① PoE有源以太網絡每端口最大帶寬不小于1000Mbps。

      ② PoE端口數量為8路。

      ③ PoE端口輸出供電電壓為47V-55V,最大供電電流為350mA。

      ④ PoE端口供電應具有短路保護措施,任意一路短路,應不影響其他端口的供電。

      ⑤ PoE端口與業務單元采用端對端的連接方式。

      ⑥ PoE端口應采用可靠、防震性能好的接口,且滿足使用環境要求。

      2.3 網絡接口功能

      ① ESU設備具備4路級聯接口,最大網絡帶寬不小于2Gbps/s。

      ② ESU設備具備8路PoE接口,每路接口10M/100M/1000M自適應。

      ③ MDI/MDIX自適應。

      ④ 最大可存儲4096MAC地址。

      ⑤ 設備具備多對多端口的快速路由功能,端口路由轉發能力不小于每端口1Gbps,MTU(最大傳輸單元長度)小于等于2K,延遲小于50us。

      ⑥ 具備應用業務cache功能,能對不同用戶傳輸的數據進行1小時內的cache功能。

      ⑦ 具有同地面協商一致的用戶接入認證功能。

      ⑧ 具備接入設備的管理功能。

      ⑨ 設備處理器應能依據報文類型識別定制業務和數據傳輸業務,并按業務QOS類型進行數據轉發和處理。

      ⑩ 設備處理器應能根據車頭EAU和車尾EAU的實時無線傳輸質量情況,根據數據報文的優先級,選擇最合適的無線傳輸通道,并實現流量動態均衡。

      設備處理器應能根據車頭EAU和車尾EAU的實時無線傳輸質量情況,根據數據報文的優先級,選擇最合適的無線傳輸通道,根據配置要求,實現數據按照端口復制發送。

      2.4 設備供電

      ① ESU設備供電采用110V直流供電,電源波動范圍77V138V,或者AC220V。

      ② 供電接口應采用可靠、防震性能好的接口。

      2.5 設備RAM指標

      ① ESU設備使用壽命為8年。

      2.6 設備使用環境指標

      ① 工作環境溫度為-25℃~+70℃。

      ② 相對濕度為不大于90%(溫度為30 ℃時)。

      ③ 大氣壓力為70kPa106kPa(相當于海拔高度3000 m以下)。

      ④ 沖擊震動按GB/T 25119-2010中A級執行。

      ⑤ 防護等級按IP32執行。

      ⑥ 冷卻方式按無需主動冷卻方式執行。

      2.7 設備電磁兼容指標

      ① 靜電放電:機殼接觸放電6KV,空氣放電8KV,B級。

      ② 射頻電磁場輻射:80MHZ-1GHZ,10V/m,A級

      ③ 電快速脈沖群:電源線,2KV 5/50ns, 5KHZ重復頻率,B級;

      ④ 浪涌:電源線,線間1KV,線地2KV,B級;

      ⑤ 傳導騷擾:電源線,信號線,10V,150KHZ-80MHZ,A級;

      ⑥ 傳導發射:電源線,A級;

      ⑦ 輻射發射:機殼,A級。

      ⑧ 設備地應該同車輛的電器地絕緣,保護性的放電回路應將沖擊能量泄放至車輛的地回路而不是設備的地回路。

      2.8 設備結構

      ① 設備采用機箱機盒式安裝結構。

      ② PoE接口,電源接口,接口采用前插式結構。

      ③ 設備前端應有指示燈顯示,包括:系統燈、告警燈、端口指示燈(指示端口是否工作)。

      ④ 設備應有可靠連接的配置接口。

      ⑤ 機殼應具有可靠的接地點。

      ⑥ 設備尺寸為440mm*330mm(不超過該尺寸)*44mm。

      ⑦ 設備應具備可靠的和安裝螺紋孔。 

      ESU系統外部接口

      交換機部分提供:1個Console調試口,1個千兆RJ45接口方便設備快速維護使用,12個M12千兆以太網接口,其中兩組端口支持Bypass功能,非Trunk組網時,其中一組2個端口做正常端口使用,剩余8個端口支持POE功能,通過兩個擴展槽位實現。 

      ESU內置工控主板部分規格 

      CPU及內存

          CPU:5代Intel®Brodwell?  Core® I3/I5/I7 U系列低功耗雙核CPU,根據應用需求選擇,推薦使用最佳性價比的I5-5350U CPU;

      CPU型號

      i7-5650U

      i5-5350U

      i3-5010U

      系統總線

      5 GT/s

      5 GT/s

      5 GT/s

      Cache

      4 MB Smart Cache

      3 MB Smart Cache

      3 MB Smart Cache

      CPU指令集

      64-bit,SSE 4.1/4.2, AVX 2.0

      64-bit,SSE 4.1/4.2, AVX 2.0

      64-bit,SSE 4.1/4.2, AVX 2.0

      CPU制程

      14 nm

      14 nm

      14 nm

      CPU核心

      24線程

      24線程

      24線程

      基本工作主頻

      2.2 GHz

      1.8 GHz

      2.1 GHz

      最大睿頻

      3.1 GHz

      2.9 GHz

      典型功耗

      15 W

      15 W

      15 W

      集成顯示型號

      Intel® Iris? Graphics 6000

          系統芯片組:板貼Intel®Brodwell? SOC CPU/芯片組,集成顯卡,CPU  SMT板貼,符合列車抗震應用環境;

          BIOS: 16 Mbit Flash BIOS

          RTC電池:可充電及-40° C-80° C寬溫工作的Lithium 3 .3V/55mAH CR2302 battery

          系統內存:最大板貼8GB DDR3-1600低電壓內存,符合列車抗震應用環境;

      顯示

          芯片組:Intel® HD6000系列 Graphics

          HDMI/DVI-D顯示接口,支持生產組裝和維護時連接顯示器進行調試,同時支持網絡轉HDMI/DVI接口,用于其連接PIS系統

      以太網

         芯片組:3個Intel® I210千兆網絡,支持4000V雷擊浪涌保護

         速度:10/100/1000 Mbps,支持網絡喚醒和Link/Speed LED燈

         標準:符合 IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x、IEEE 8023y、IEEE 802.ab

         其中LAN1/LAN2與RS232信號集成在調整連接器中,與交換機主板進行通訊和數據交換;LAN3為RJ45接口,用于調試和維護時使用;

      擴展I/O接口

          看門狗定時器:255級間隔定時器,根據提供的看門狗例程進行軟件設置。以支持在硬件或軟件死機時對主板進行重新啟動;

          串行端口:

      -  1 x RS232,支持4000V浪涌保護3,自動流向,流量控制。與網絡信號合成在高速連接器中,與交換機進行通信;

          USB:

      -  2 x 符合 USB 3.0 的接口

          自動:高定義自動編碼  

      -  Realtek ALC6622聲卡,帶MIC/聲音輸出

          擴展接口:支持1個全長Mini-PCIe插槽,以擴展其它功能接口卡(如:WIFI模塊)

          存儲:

      -  板載32GB SSD電子盤,用于安裝嵌入式操作系統(嵌入式LINUX)

      -  1個標準SATA及電源接口,用于連接大容量機械式硬盤或SSD電子盤,存放數據使用

      電源和功耗

            輸入電壓:DC 12 V@5A 輸入,

             上電類型:AT / ATX 跳線選擇

           高級電源管理:ACPI 3.0, APM

          上文中對于軌道交通車載通信服務平臺做了介紹。如今鐵路工程信息化技術承載了鐵路構筑物的數據模型,集智達智能軌道交通車載通信服務平臺單元完美的融入到其中,解決了軌道交通中車地通訊等難題,助力軌道交通技術更完美。

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