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            軌道交通車載通信服務(wù)平臺解決方案

               目前,我國軌道交通建設(shè)步入了快速發(fā)展的階段,各大軌道項目的建設(shè)需求強勁。鐵路電氣化改造、新線建設(shè)、客運專線建設(shè)、城市輕軌、地鐵等也正在如火如荼的進行著。

             

               今天的高鐵已成為我們遠行重要的交通工具之一,朝發(fā)夕至高速鐵路讓千里之遙變?yōu)榻阱氤?,國?nèi)高鐵更是超2萬公里。

               但是,列車在高速運行下,車地通信也一直是技術(shù)的難點之一。針對以上情況;集智達根據(jù)軌道行業(yè)的特性,推出了軌道交通車載通信服務(wù)平臺單元(ESU)。寬帶無線通信技術(shù)的解決方案。

            一  ESU設(shè)備簡介

               高速鐵路列車的車地通信一直是個技術(shù)難點之一,寬帶無線通信技術(shù)解決方案,解決了許多技術(shù)難點,同時把針對鐵路行業(yè)的運營變成了可能。

               軌道交通車載通信服務(wù)平臺單元(以下簡稱ESU)是建立在寬帶無線通信(EUHT)基礎(chǔ)上,設(shè)在列車車廂內(nèi)的通信服務(wù)設(shè)備,ESU屬于車輛的基礎(chǔ)以太網(wǎng)通信及運營系統(tǒng),為車載WiFi無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、旅客信息及娛樂系統(tǒng)及其它業(yè)務(wù)提供列車網(wǎng)絡(luò),同時具有存儲運維功能,ESU獨立于各接入系統(tǒng),是車輛設(shè)備的一部分。

               高速鐵路列車的車地通信目前正在研究開發(fā)的有三種制式,一種是LTE-G,一種是衛(wèi)星,還有就是寬帶無線通信技術(shù)(EUHT),ESU是基于這種技術(shù)上的網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)設(shè)備,這種技術(shù)有較大帶寬,穩(wěn)定連續(xù),價格低廉,易于實施,可大提高車地通信帶寬和提高服務(wù)項目和水平。

               該產(chǎn)品主要應(yīng)用于高鐵旅客列車的車廂內(nèi),也可應(yīng)用于地鐵動車的車廂內(nèi),每個車廂放置一臺,還可涉及設(shè)計安裝運維維護軟件、安全防護軟件、設(shè)備入口管理等軟件。

               通過該產(chǎn)品的實施,可以解決車上視頻實時傳輸?shù)秸緢觯瑸楣步煌ò踩峁┝丝萍技夹g(shù),同時,也可提供WIFI接入功能,為廣大乘客解決了普遍關(guān)心的無線上網(wǎng)問題。

             

               (如圖一~圖二所示,設(shè)備由兩層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,①采用級聯(lián)交叉連接環(huán)網(wǎng)方式,寬帶無線通信設(shè)備單元(以下簡稱EAU)和ESU設(shè)備構(gòu)成的電纜網(wǎng)絡(luò),EAU可以是一個或兩個;②采用端口到端口組網(wǎng)方式,ESU和業(yè)務(wù)單元構(gòu)成的PoE網(wǎng)絡(luò)。兩層網(wǎng)絡(luò)均采用IEEE 802.3(以太網(wǎng))協(xié)議。軌道交通車載通信服務(wù)平臺單元不僅是一臺工業(yè)控制計算機,也集成了交換機的功能。)

            二:ESU 主要功能 

             ESU設(shè)備涵蓋交換機和工控機功能,其主要功能和指標如下:

            1. ESU設(shè)備功能如下

            ESU設(shè)備基于IEEE 802.3(以太網(wǎng))協(xié)議,為列車車廂提供數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和信息服務(wù),主要完成以下功能:

            ① 依據(jù)寬帶無線通信收發(fā)設(shè)備(以下簡稱EAU)接受數(shù)據(jù)的端口區(qū)分業(yè)務(wù)類型,根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型,實現(xiàn)不同QOS數(shù)據(jù)的區(qū)別傳輸;

            ② 依據(jù)EAU不同端口QOS,實現(xiàn)對特定QOS數(shù)據(jù)至多個無線出口的流量均衡輸出;

            ③ 依據(jù)EAU不同端口QOS,實現(xiàn)對特定QOS數(shù)據(jù)至多個無線出口的多復(fù)制輸出;

            ④ 實現(xiàn)ESU接入端口至不同無線出口端口的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能;

            ⑤ 實現(xiàn)ESU上特殊定制應(yīng)用計算業(yè)務(wù)。

            2. ESU設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信功能

            2.1 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)接口功能

            ① 以太網(wǎng)絡(luò)帶寬不小于1Gbps/s。

            ② 以太網(wǎng)絡(luò)接口具備級聯(lián)接口。

            ③ 以太網(wǎng)絡(luò)具備環(huán)網(wǎng)功能。

            ④ 以太網(wǎng)接口應(yīng)采用可靠、防震性能好的接口,且滿足使用環(huán)境要求。

            2.2 PoE有源以太網(wǎng)接口功能

            ① PoE有源以太網(wǎng)絡(luò)每端口帶寬不小于1000Mbps。

            ② PoE端口數(shù)量為8路。

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

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

            ⑤ PoE端口與業(yè)務(wù)單元采用端對端的連接方式。

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

            2.3 網(wǎng)絡(luò)接口功能

            ① ESU設(shè)備具備4路級聯(lián)接口,網(wǎng)絡(luò)帶寬不小于2Gbps/s。

            ② ESU設(shè)備具備8路PoE接口,每路接口10M/100M/1000M自適應(yīng)。

            ③ MDI/MDIX自適應(yīng)。

            ④ 可存儲4096個MAC地址。

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

            ⑥ 具備應(yīng)用業(yè)務(wù)cache功能,能對不同用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行1小時內(nèi)的cache功能。

            ⑦ 具有同地面協(xié)商一致的用戶接入認證功能。

            ⑧ 具備接入設(shè)備的管理功能。

            ⑨ 設(shè)備處理器應(yīng)能依據(jù)報文類型識別定制業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù),并按業(yè)務(wù)QOS類型進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和處理。

            ⑩ 設(shè)備處理器應(yīng)能根據(jù)車頭EAU和車尾EAU的實時無線傳輸情況,根據(jù)數(shù)據(jù)報文級,選擇合適的無線傳輸通道,并實現(xiàn)流量動態(tài)均衡。

            ? 設(shè)備處理器應(yīng)能根據(jù)車頭EAU和車尾EAU的實時無線傳輸情況,根據(jù)數(shù)據(jù)報文級,選擇合適的無線傳輸通道,根據(jù)配置要求,實現(xiàn)數(shù)據(jù)按照端口復(fù)制發(fā)送。

            2.4 設(shè)備供電

            ① ESU設(shè)備供電采用110V直流供電,電源波動范圍77V~138V,或者AC220V。

            ② 供電接口應(yīng)采用可靠、防震性能好的接口。

            2.5 設(shè)備RAM指標

            ① ESU設(shè)備使用壽命為8年。

            2.6 設(shè)備使用環(huán)境指標

            ① 工作環(huán)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70kPa~106kPa(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(zhí)行。

            ⑤ 防護等級按IP32執(zhí)行。

            ⑥ 冷卻方式按無需主動冷卻方式執(zhí)行。

            2.7 設(shè)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(fù)頻率,B級;

            ④ 浪涌:電源線,線間1KV,線地2KV,B級;

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

            ⑥ 傳導(dǎo)發(fā)射:電源線,A級;

            ⑦ 輻射發(fā)射:機殼,A級。

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

            2.8 設(shè)備結(jié)構(gòu)

            ① 設(shè)備采用機箱機盒式安裝結(jié)構(gòu)。

            ② PoE接口,電源接口,接口采用前插式結(jié)構(gòu)。

            ③ 設(shè)備前端應(yīng)有指示燈顯示,包括:系統(tǒng)燈、告警燈、端口指示燈(指示端口是否工作)。

            ④ 設(shè)備應(yīng)有可靠連接的配置接口。

            ⑤ 機殼應(yīng)具有可靠的接地點。

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

            ⑦ 設(shè)備應(yīng)具備可靠的和安裝螺紋孔。 

            ESU系統(tǒng)外部接口

            交換機部分提供:1個Console調(diào)試口,1個千兆RJ45接口方便設(shè)備維護使用,12個M12千兆以太網(wǎng)接口,其中兩組端口支持Bypass功能,非Trunk組網(wǎng)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(xiàn)。 

            ESU內(nèi)置工控主板部分規(guī)格 

            CPU及內(nèi)存

                CPU:第5代Intel®Brodwell?  Core® I3/I5/I7 U系列低功耗雙核CPU,根據(jù)應(yīng)用需求選擇CPU;

            CPU型號

            i7-5650U

            i5-5350U

            i3-5010U

            系統(tǒng)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

            2核4線程

            2核4線程

            2核4線程

            基本工作主頻

            2.2 GHz

            1.8 GHz

            2.1 GHz

            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(tǒng)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(yīng)用環(huán)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(tǒng)內(nèi)存:板貼8GB DDR3-1600低電壓內(nèi)存,符合列車抗震應(yīng)用環(huán)境;

            顯示

                芯片組:Intel® HD6000系列 Graphics

                HDMI/DVI-D顯示接口,支持生產(chǎn)組裝和維護時連接顯示器進行調(diào)試,同時支持網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)HDMI/DVI接口,用于其連接PIS系統(tǒng)

            以太網(wǎng)

               芯片組:3個Intel® I210千兆網(wǎng)絡(luò),支持4000V雷擊浪涌保護

               速度:10/100/1000 Mbps,支持網(wǎng)絡(luò)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(diào)整連接器中,與交換機主板進行通訊和數(shù)據(jù)交換;LAN3為RJ45接口,用于調(diào)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(jù)提供的看門狗例程進行軟件設(shè)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(wǎng)絡(luò)信號合成在連接器中,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(tǒng)(嵌入式LINUX)

            -  1個SATA及電源接口,用于連接機械式硬盤或SSD電子盤,存放數(shù)據(jù)使用

             電源和功耗

                  輸入電壓:DC 12V@5A 輸入,

                  上電類型:AT / ATX跳線選擇

                 電源管理:ACPI 3.0, APM

              上文中對于軌道交通車載通信服務(wù)平臺做了介紹。如今鐵路工程信息化技術(shù)承載了鐵路構(gòu)筑物的數(shù)據(jù)模型,集智達軌道交通車載通信服務(wù)平臺單元融入到其中,助力軌道交通技術(shù)發(fā)展。

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