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濟南交警卡口及電子警察網絡傳輸解決方案

       交警卡口及電子警察實現的目標:可以迅速的監控、抓拍、處理交通違章,迅速的獲取違章證據,提供行之有效的監測手段,改善城市交通擁堵現象起了重要作用,它已成為道路交通管理隊五中必不可少的重要一員,以充分發揮它的準確、公正的執法作用。其關鍵是前段數據采集設備、傳輸網絡(工業通訊設備)和中心控制系統,即包括視頻檢測技術、計算機技術、現代控制技術、通訊技術、計算機網絡和數據庫技術等等。電子警察系統是減小城市交通網上的交通延誤,有效利用道路設施,減少交通事故、環境污染以及汽油消耗的有效手段,是城市交通管理的最有利工具之一。OMATE工業以太網交換機在電子警察系統網絡中的穩定性、高可靠性、高安全性成為關鍵中的關鍵。電子警察系統數據傳輸網絡,需要具有先進性、可靠性、可管理性、安全性、、開放性、可擴展性的網絡架構,能很好的完成電子警察系統的違章數據等傳送任務,并最終納入到公安系統“視頻、語音、數據通訊”的三合一的網絡中。

1 交警卡口及電子警察網絡傳輸系統
       根據網絡傳輸設備的需求根據濟南交警卡口及電子警察傳輸系統的要求,結合歐邁特公司工業以太網交換機性價比及網絡可靠性的綜合考慮,推薦設備如下:
(1)選配GOE200-16E-4GX(適用于中心或支隊機房)千兆工業以太網交換機構成區域冗余環網,保證系統穩定,可靠,安全傳輸作為現場網絡遠程傳輸系統。
(2)選配GOE200-4G-5GX千兆工業以太網交換機構成區域冗余環網,保證系統穩定,可靠,安全傳輸作為現場網絡遠程傳輸系統。
(3)選配工業級光纖收發器:Omate1100和Omate6100兩類作為前端工控機傳輸設備。

       交警卡口及電子警察網絡系統傳輸網絡即有其普遍性也有其特殊性,OMATE工業以太網交換機在電子卡口系統中應用。我們在組網方案中主要考慮以下幾個方面:

1)充分考慮多個業務的系統特點,技術上遵循先進性、實用性與成熟可靠性并重的原則,形成功能齊全的網絡解決方案。
2)能夠適應戶外惡劣的環境要求,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)因網絡規模龐大,組網方案采用清晰的區域網絡結構,從最根本的網絡結構設計上簡化網絡的維護及管理,實現故障點的快速隔離和定位,確保系統的穩定運行。
4)組網方案自身必須具備一定的故障排除及快速自愈功能,能夠針對設備故障、鏈路故障進行自我診斷及快速排除,并實時報警。
5)對網絡進行人工維護、擴容、或故障修復時應該做到影響最小化,做到維護及擴容對系統運行無影響;故障修復只對相關網絡設備的連接終端有一定的影響。
6)網絡設備選取具備高實時性和穩定性的工業級產品。
7)組網方案必須具備兼容性,能夠無縫連接不同廠商的網絡設備,具備高性價比。
8)考慮到路口現場對可靠性的高要求,一般采用環網設計,避免了因單點故障對網絡傳輸的重大影響。
       由OMATE工業以太網交換機構成光纖網絡,負責連接前端系統和后端系統,傳輸并提供可靠、安全、穩定的通訊網絡傳輸系統。提出如下解決網絡傳輸解決方案:


1.jpg


卡口及電子警察傳輸系統示意圖:

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2 交警卡口及電子警察系統的網絡傳輸方案說明
結合城市交通路口以及工業交換機特點,在交警卡口及電子警察網絡傳輸設備端口及類型要求。
(1)機房中心設備推薦選用歐邁特千兆工業以太網交換機GOE200-16E-4GX,安裝中心機房,于與路口組環。
(2)路口工業以太網交換機選用歐邁特千兆工業以太網交換機GOE200-4G-5GX,安裝于各區域路口信號機箱中并構建千百兆冗余環網,啟用Jiffy-Ring瞬間環網冗余協議,保障了網絡通信的無擾動切換,網絡自愈時間小于18ms。

(3)結合城市交通路口以及工業交換機特點,在交警卡口及電子警察網絡傳輸設備應具備功能特點如下:
①采用GOE200-4G-3B-2GXB設備的VLAN功能將信號控制、高清視頻監控及綜合環境監控等業務隔離,并將GOE200-4G-3B-2GXB設備的各業務接入端口(交換機端口)采取相應帶寬限制設置;同時禁用其他未接入業務的端口,為了防止誤接入導致交換網絡的中斷等等安全問題。
②因考慮到城市公安卡口系統中經常出現路口通信機柜的電源被人為斷開,利用設備獨特的掉電告警功能(IPA),直接將網管信息上傳至在監控中心的網管平臺及顯示,可以減少維護人員的工作量及可準確判斷現場是由于外部電源沒有供電而造成網絡不通,影響公安卡口系統的正常運行等等。
③因考慮到環網內會出現多臺設備因現場電源被斷,利用設備獨特的光路掉電冗余保護功能可保證多點設備斷電后不影響整個環網網絡的正常通信,從而可以減少因各別點的故障不會影響其他點的設備通信,更加保證了公安卡口系統的正常運行。
GOE200-16E-4GXB, 便于安裝于機房內;
GOE200-4G-3B-2GXB,OMATE 6100-4E-1B,OMATE 1100等采用IP41防護等級設計,便于安裝于路口機柜或機箱內,能適應如強電磁干擾、塵土、高溫、低溫、潮濕、振動、靜電等惡劣的工作環境。

3 交警卡口及電子警察系統的網絡傳輸方案的優越性
高安全:提供完整的安全體系結構,覆蓋了系統的各個層面,采用了包括認證、端口綁定、VLAN等系列的安全措施,確保網絡的安全性。工業以太網交換機無風扇散熱IP40防護等級,電源接口加強防水處理。同時禁用其他未接入業務的端口,為了防止誤接入導致交換網絡的中斷等等安全問題。
高效率:提供高品質QoS保證,為不同的業務提供不同優先級服務,根據優先級確定帶寬,保證了整個網絡數據傳送的高效率。以及對相應的業務端口設置帶寬限制。
高可靠性:支持業內領先的Jiffy Ring瞬間環網冗余技術(網絡自愈時間小于18ms)、掉電告警功能(IPA)、掉電光路冗余保護功能、高品質工業產品、冗余電源設計、端到端可管理技術,滿足了系統對于可靠性的要求。平均無故障時間約34年,通過工業四級EMC電磁兼容性檢測,高低溫(-40~80℃),高濕度5-95%。
易維護管理網絡:星型、鏈網、光電混合環網、冗余環、相切環等多種靈活組網方式。除提供方便的Web方式訪問外,還支持SNMP、RMON管理,方便與第三方設備實現全網統一管理。多用戶級別管理。設備系統管理采用完善的用戶權限管理功能。網管平臺管理采用完善的用戶權限管理功能。完善的用戶權限管理功能。完善的系統日志功能。

4 網絡傳輸(工業以太網交換機)設備特點
1)通過工業四級EMC電磁兼容性檢測,高低溫(-40~80℃),高濕度5-95%。通過FCC,CE國際認證等。通過交通部、電力、 KEMA、軌道等行業相關檢測認證。
2)設備采用工業級設計,防護等級IP41,無風扇。
3)設備具備看門狗功能防死機措施。
4)具有獨特的電源掉電告警功能IPA(網管直接顯示);
5)設備系統軟件具有日志,便于維護和監測系統故障;
6)設備系統具有斷電復位功能和自恢復功能;
7)設備系統軟件模塊化,簡化軟件的復雜程度,避免由于程序引起的系統死機現象;
8)時鐘同步技術(SNTP);
9)具備端口備份功能;切換時間小于18ms,一般廠家工業交換機與其他廠商對接時采用RSTP,其自愈時間超過500ms)。
10)具備VLAN隔離功能;
11)采用IGMP-Snooping技術,通過動態地配置二層端口的方法來抑制組播流量的泛濫;并具備組播查詢功能;
12)具備IP搜索功能;
13)具備廣播風暴擬制;
14)光路掉電冗余保護功能。
15)光模塊可根據現場傳輸距離的要求,隨意更換光模塊以達到現場要求。

5 環網工業交換機設備的掉電光路冗余保護功能
為了提高網絡的可靠性,我司目前所有的工業以太網光纖交換機均采用環形網絡拓撲結構。當環形網絡中任一鏈路斷裂或設備故障時,網絡自愈機制將啟動(JIFFY-RING)備份鏈路從而起到鏈路保護的目的。這種光纖冗余環網保護方案只是解決了某一點斷纖或設備斷電時的鏈路保護。然而工業現場環境非常復雜,很可能出現多個節點同時出現故障的情況。最典型的情況是:如下圖中1#節點設備的電源失效,此時自愈機制啟動,整個光纖鏈路將變成鏈形網絡結構 :


3.jpg


此時以太網數據的傳輸線路為:主站→7#節點→6#節點→5#節點→4#節點→3#節點→2#節點。如再出現有一臺交換機出現斷電,(如7#節點交換機掉電),那么此故障節點以后的節點(6#、5#、4#、3#、2#節點)將無法與中控室通信。見下圖:


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在實際應用中一條鏈路中兩臺或兩臺以上交換機同時停電可能性比較多見,采用光纖鏈路冗余保護技術, 1#節點和7#節點均斷電時,,盡管1#節點和7#節點的設備無法工作,但是主節點和網絡中其它節點之間的光纖鏈路仍然是連通的,其它節點的數據仍然可以暢通無阻的傳輸給主節點。示意圖如下:


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