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集智达轨道交通车载通信服务平台

目前,中国城市轨道交通建设步入了快速发展的阶段,各大轨道项目的建设需求强劲。铁路电气化改造、新线建设、客运专线建设、城市轻轨、地铁也正在如火如荼的进行着。而作为轨道交通的名片中国高铁更是火遍国内外。

 

今天的高铁已成为我们远行重要的交通工具之一,朝发夕至高速铁路让千里之遥变为近在咫尺。国内高铁更是超2万公里,成为了世界上最长的高铁网络。从建设安伊高铁开始至今,我国高铁已在国外硕果累累。

  但是,当列车在高速运行下,车地通信也一直是技术的难点,真对车地通信等问题,集智达智能轨道交通车载通信服务平台单元简称ESU),超宽带无线通信技术先进的解决方案,解决了业内许多技术难点,同时把针对铁路行业的运营变成了可能。针对以上情况;集智达根据轨道行业的特殊性,推出了轨道交通车载通信服务平台单元ESU),下面我们一起看下该解决方案。

 

 ESU设备简介

高速铁路列车的车地通信一直是个技术难点,超宽带无线通信技术是先进的解决方案,解决了业内许多技术难点,同时把针对铁路行业的运营变成了可能

轨道交通车载通信服务平台单元(以下简称ESU)是建立在超宽带无线通信(EUHT)基础上,设在列车车厢内的通信服务设备,ESU属于车辆的基础以太网通信及运营系统,为车载WiFi无线网络系统、视频监控系统、旅客信息及娱乐系统及其它增值业务提供全列车骨干网络,同时具有存储运维功能,ESU独立于各接入系统,是车辆设备的一部分。

高速铁路列车的车地通信目前正在研究开发的有三种制式,一种是LTE-G,一种是卫星,还有就是超宽带无线通信技术(EUHT),ESU是基于这种技术上的网络及服务设备,这种技术有较大带宽,稳定连续,价格低廉,易于实施,可大大提高车地通信带宽和提高服务项目和水平。

该产品主要应用于高铁旅客列车的车厢内,也可应用于地铁动车的车厢内,每个车厢放置本项目产品一台,除还可涉及设计安装运维维护软件、安全防护软件、设备入口管理等软件。

通过该产品的实施,可以解决车上视频实时传输到地面,为公共交通安全提供了高科技技术手段,同时,也可提供WIFI接入功能,为广大乘客解决了普遍关心的无线上网问题。因此本项目具有极高的社会效益。同时,还可为未来新增业务提供技术支撑。

 

二:ESU 主要功能 

ESU设备涵盖交换机和工控机功能,是一款创新性产品,其主要功能和指标如下:

1. ESU设备功能如下

ESU设备基于IEEE 802.3(以太网)协议,为列车车厢提供高速数据传输网络和信息服务,主要完成以下功能:

① 依据超宽带无线通信收发设备(以下简称EAU)接受数据的端口区分业务类型,根据不同的业务类型,实现不同QOS等级数据的区别传输;

② 依据EAU不同端口QOS等级,实现对特定QOS数据至多个无线出口的流量均衡输出;

③ 依据EAU不同端口QOS等级,实现对特定QOS数据至多个无线出口的多复制输出;

④ 实现ESU接入端口至不同无线出口端口的路由转发功能;

⑤ 实现ESU上特殊定制应用计算业务。

2. ESU设备网络通信功能

2.1 环形网络接口功能

①  以太网络最大带宽不小于1Gbps/s。

② 以太网络接口具备级联接口。

③ 以太网络具备环网功能。

④ 以太网接口应采用可靠、防震性能好的接口,且满足使用环境要求。

2.2 PoE有源以太网接口功能

① PoE有源以太网络每端口最大带宽不小于1000Mbps

② PoE端口数量为8路。

③ PoE端口输出供电电压为47V-55V,最大供电电流为350mA。

④ PoE端口供电应具有短路保护措施,任意一路短路,应不影响其他端口的供电。

⑤ PoE端口与业务单元采用端对端的连接方式。

⑥ PoE端口应采用可靠、防震性能好的接口,且满足使用环境要求。

2.3 网络接口功能

① ESU设备具备4路级联接口,最大网络带宽不小于2Gbps/s。

② ESU设备具备8路PoE接口,每路接口10M/100M/1000M自适应。

③ MDI/MDIX自适应。

④ 最大可存储4096MAC地址。

⑤ 设备具备多对多端口的快速路由功能,端口路由转发能力不小于每端口1Gbps,MTU(最大传输单元长度)小于等于2K,延迟小于50us

⑥ 具备应用业务cache功能,能对不同用户传输的数据进行1小时内的cache功能。

⑦ 具有同地面协商一致的用户接入认证功能。

⑧ 具备接入设备的管理功能。

⑨ 设备处理器应能依据报文类型识别定制业务和数据传输业务,并按业务QOS类型进行数据转发和处理。

⑩ 设备处理器应能根据车头EAU和车尾EAU的实时无线传输质量情况,根据数据报文的优先级,选择最合适的无线传输通道,并实现流量动态均衡。

⑪ 设备处理器应能根据车头EAU和车尾EAU的实时无线传输质量情况,根据数据报文的优先级,选择最合适的无线传输通道,根据配置要求,实现数据按照端口复制发送

2.4 设备供电

① ESU设备供电采用110V直流供电,电源波动范围77V138V,或者AC220V。

② 供电接口应采用可靠、防震性能好的接口。

2.5 设备RAM指标

① ESU设备使用寿命为8年。

2.6 设备使用环境指标

① 工作环境温度为-25℃~+70℃。

② 相对湿度为不大于90%(温度为30 ℃时)。

③ 大气压力为70kPa106kPa(相当于海拔高度3000 m以下)。

④ 冲击震动按GB/T 25119-2010中A级执行。

⑤ 防护等级按IP32执行。

⑥ 冷却方式按无需主动冷却方式执行。

2.7 设备电磁兼容指标

① 静电放电:机壳接触放电6KV,空气放电8KV,B级。

② 射频电磁场辐射:80MHZ-1GHZ,10V/m,A级

③ 电快速脉冲群:电源线,2KV 5/50ns, 5KHZ重复频率,B级;

④ 浪涌:电源线,线间1KV,线地2KV,B级;

⑤ 传导骚扰:电源线,信号线,10V,150KHZ-80MHZ,A级;

⑥ 传导发射:电源线,A级;

⑦ 辐射发射:机壳,A级。

⑧ 设备地应该同车辆的电器地绝缘,保护性的放电回路应将冲击能量泄放至车辆的地回路而不是设备的地回路。

2.8 设备结构

① 设备采用机箱机盒式安装结构。

② PoE接口,电源接口,接口采用前插式结构。

③ 设备前端应有指示灯显示,包括:系统灯、告警灯、端口指示灯(指示端口是否工作)

④ 设备应有可靠连接的配置接口。

⑤ 机壳应具有可靠的接地点。

⑥ 设备尺寸为440mm*330mm(不超过该尺寸)*44mm。

⑦ 设备应具备可靠的和安装螺纹孔。

 

ESU系统外部接口

交换机部分提供:1个Console调试口,1个千兆RJ45接口方便设备快速维护使用,12个M12千兆以太网接口,其中两组端口支持Bypass功能,非Trunk组网时,其中一组2个端口做正常端口使用,剩余8个端口支持POE功能,通过两个扩展槽位实现。

 

ESU内置工控主板部分规格

CPU及内存

Ø CPU:5代Intel®Brodwell™  Core® I3/I5/I7 U系列低功耗双核CPU,根据应用需求选择,推荐使用最佳性价比的I5-5350U CPU;

CPU型号

i7-5650U

i5-5350U

i3-5010U

系统总线

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线程

24线程

24线程

基本工作主频

2.2 GHz

1.8 GHz

2.1 GHz

最大睿频

3.1 GHz

2.9 GHz

典型功耗

15 W

15 W

15 W

集成显示型号

Intel® Iris™ Graphics 6000

Ø 系统芯片组:板贴Intel®Brodwell™ SOC CPU/芯片组,集成显卡,CPU  SMT板贴,符合列车抗震应用环境;

Ø BIOS: 16 Mbit Flash BIOS

Ø RTC电池:可充电及-40° C-80° C宽温工作的Lithium 3 .3V/55mAH CR2302 battery

Ø 系统内存:最大板贴8GB DDR3-1600低电压内存,符合列车抗震应用环境;

 

显示

Ø 芯片组:Intel® HD6000系列 Graphics

Ø HDMI/DVI-D显示接口,支持生产组装和维护时连接显示器进行调试,同时支持网络转HDMI/DVI接口,用于其连接PIS系统

以太网

Ø 芯片组:3个Intel® I210千兆网络,支持4000V雷击浪涌保护

Ø 速度:10/100/1000 Mbps,支持网络唤醒和Link/Speed LED灯

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

Ø 其中LAN1/LAN2与RS232信号集成在调整连接器中,与交换机主板进行通讯和数据交换;LAN3为RJ45接口,用于调试和维护时使用;

扩展I/O接口

Ø 看门狗定时器:255级间隔定时器,根据提供的看门狗例程进行软件设置。以支持在硬件或软件死机时对主板进行重新启动;

Ø 串行端口:

-  1 x RS232,支持4000V浪涌保护3,自动流向,流量控制。与网络信号合成在高速连接器中,与交换机进行通信;

Ø USB:

-  2 x 符合 USB 3.0 的接口

Ø 自动:高定义自动编码  

-  Realtek ALC6622声卡,带MIC/声音输出

Ø 扩展接口:支持1个全长Mini-PCIe插槽,以扩展其它功能接口卡(如:WIFI模块)

Ø 存储:

-  板载32GB SSD电子盘,用于安装嵌入式操作系统(嵌入式LINUX)

-  1个标准SATA及电源接口,用于连接大容量机械式硬盘或SSD电子盘,存放数据使用

电源和功耗

Ø 输入电压:DC 12 V@5A 输入,

Ø 上电类型:AT / ATX 跳线选择

Ø 高级电源管理:ACPI 3.0, APM

   对于轨道交通车载通信服务平台做了介绍。如今铁路工程信息化技术承载了铁路构筑物的数据模型,集智达智能轨道交通车载通信服务平台单元完美的融入到其中,解决了轨道交通中车地通讯等难题,助力轨道交通技术更完美。

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