MOXA交换机2组网方案合肥地铁2号线AFC系统OXA交换机组网方案54.docx
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MOXA交换机2组网方案合肥地铁2号线AFC系统OXA交换机组网方案54
合肥地铁2号线AFC系统集成与安装项目
工业以太网交换机
MOXA解决方案
四零四科技股份有限公司
**
目录
**MOXA方案优势1
**可靠性1
**设备的可靠性1
**网络的可靠性1
**容错性1
**实时性2
**安全性2
**稳定性2
**可管理性2
**AFC系统整体网络结构3
**车站局域网4
**产品配置6
**车站工业以太网交换机7
**车站三层工业以太网交换机7
**车站二层工业以太网交换机7
**MOXA硬件产品性能7
**Turboring冗余环网技术7
**IPv6IP地址协议8
**IEEE1588精确时间协议9
**IP防护等级9
**宽温工作9
**冗余电源输入10
**事件触发的自动报警11
**高阶的网络控制和管理11
**LACP达成最佳化带宽管理11
**链路聚合可提供灵活的网络连接12
**IEEE802.1X增强用户认证12
**IGMPSnooping及GMRP控制以太网络封包流量12
**RMON进行有效的网络监控12
**VLAN让网络规划更加容易13
**QoS提高传输确定性13
**带宽管理功能阻止不可预料的网络状态13
**端口锁定允许对特定MAC地址授权访问13
**用于在线监视的端口镜像功能14
**铁路认证14
**NEMATS214
**EN5015514
**EN5012114
**MXview基于便捷的浏览器的网络管理软件15
**EDS-SNMPOPCServerPro17
**导轨式安装19
**关于MOXA20
**企业文化20
**产品研发21
**技术支持23
**业务行销24
**质量保证24
**绿色产品25
**客户服务26
**中国城市轨道交通行业AFC系统业绩27
**中国城市轨道交通行业其他系统业绩27
1项目背景
1.1MOXA方案优势
本次投标采用的以太网交换机为国际知名品牌MOXA摩莎的主流成熟产品,已经在广州、北京、深圳、武汉、重庆、昆明等全国各地线路中有了丰富的应用业绩,并且在已运行的多条线路中一直运行良好,未出现过任何责任事故,受到各方好评。
MOXA产品成熟可靠,通过FCC、CE、UL508、DNV、GL等国际知名认证,获得了用户的认可。
MOXA工业以太网设备性能卓越,保证了轨道交通项目的长期、稳定运营,从而发挥最大的社会效益。
系统总体设计目标是在贯彻安全、可靠、实用、先进和经济的原则前提下,建设一个标准化、多层次、全方位和集成化的网络通信系统。
1.1.1可靠性
1.1.1.1设备的可靠性
MOXA工业级的网络产品采用工业等级设计,通过了齐全的工业认证,其产品的电磁兼容性、工作温度、防震等指标完全符合工作现场的要求。
(1)冗余双电源输入,预防断电
(2)产品整体的平均无故障都在30年时间之上,
(3)宽温型号产品的工作温度范围可以从-40~85℃。
(4)高防护等级的外壳,满足从IP30至IP54、IP67等多等级防护要求。
(5)符合工业安规认证(CE、FCC、UL等),可以承受振动、跌落和冲击。
(6)满足交通行业EMC专业认证EN50155、EN50121、NEMATS2。
1.1.1.2网络的可靠性
(7)数据传输速率范围均可从10/100到1000Mbps。
支持光纤传输介质支持多模或单模传输,满足长距离数据传输和抗电磁干扰的要求。
(8)骨干网络采用双网架构,每套网络之间彼此独立,互不影响。
(9)骨干环网之间采用三层路由方式进行交换数据,每个车站都设计成独立的网络,车站内部的故障不会扩展到整个骨干环网。
(10)MOXA的TurboRing环网具有线路冗余的特点,目前MOXATurboRing的效能为,环网上的节点交换机的数目为250台时,自愈时间小于20ms。
1.1.2容错性
(11)所选的MOXA交换机全部采用双电源输入,任意一路电源出现故障,不会影响到设备的运行。
(12)所选交换机都是网管型交换机,可以将交换机的配置备份出来,在设备出现故障时,可以通过更换相同型号的设备,导入原有配置来缩短更换设备的时间。
同时MOXA还提供硬件备份工具ABC-01,更换设备时仅需要将ABC-01接在设备的控制口上,直接上电就可以恢复到原有的配置。
(13)TurboRing具有线路冗余能力,环上单点故障不影响数据的传输。
(14)根据车站将整个网络划分为多个子网络,子网之间采用三层的方式交换数据,可以将故障确定在一定的范围内。
(15)双网架构允许更多的故障,即使其中的一套网络完全瘫痪,也可以使用另外一套备份网路进行通讯,从而确保网络系统正常运行。
1.1.3实时性
(16)采用交换的方式进行传输数据,没有碰撞发生,实时性好。
(17)光口和电口数据传输速率范围均可从10/100到1000Mbps。
(18)端口延迟均小于10us,可以满足一般应用的实时性的要求。
(19)在L2层和L3层上均实现了线速交换,任何数据包到达后都会被立刻转发。
(20)TurboRing自愈时间小于20ms(250台交换机满负荷运行测试);
(21)支持QoS机制,可以读取IEEE802.1p/1Q第二层的QoS标签和第三层的TOS信息,使重要数据能如期、持续的传输。
(22)全面支持工业网络必须的时钟同步SNTP(简单网络时钟协议)功能,全网时钟统一,实时性高。
1.1.4安全性
(23)支持多种级别的安全特性,实现整个网络的安全布署。
(24)支持多级用户。
普通用户可以查看不可更改交换机配置,而管理员则可以修改交换机的配置,避免交换机的配置被非法修改。
(25)支持两级访问控制功能。
在L2层,支持端口锁定功能;在L3层支持IP地址过滤功能,避免没有授权的设备连入网络。
(26)支持IEEE802.1X基于端口的访问控制,可以通过后台的RADIUS服务器对网络上的用户进行集中认证,确保没有授权的用户登录到网络。
(27)支持HTTPS/SSH协议,当您通过WEB配置交换机时,配置信息可被加密传输。
1.1.5稳定性
网络系统的稳定性包含了两方面的内容。
一是逻辑链路的稳定性:
由于采用了冗余技术、在逻辑结构上通常很难把握,对网络分析和判断带来了难题,所以要求网络结构不但在物理上简单、明确,在逻辑链路上也要同样的明确,包括逻辑断点要有确定的位置,最好能够进行人为的设定。
二是故障恢复时间的确定性:
考虑到实时性因素,对于故障时,业务恢复时间应设定上限值,此上限值应以不影响网络通信为准则,骨干网络的恢复时间小于20ms。
1.1.6可管理性
网络管理对于系统的运营至关重要,对于本系统,采用图形化的网管,能够管理到所有的网络设备的每一个端口,包括整个端口的配置,告警,流量监控、分析,以便网络管理员能快速、准确地检查整体网络的运行情况,有效找到网络热点,快速诊断并在故障蔓延以前加以排除。
该网管还要有通用软件接口,便于集中监控系统对通信网络设备的监控。
MOXA工业以太网设备支持多种配置方式及网络管理功能,同时结合MXview网管软件和SNMPOPCSever(详细参数见“MOXA产品型录”章节),使得网络管理更加便捷高效:
(28)多种配置方式
MOXA网管型工业以太网交换机支持TELNET,BootP,DHCP,DHCPoption82等多种设备配置方式,并能提供用于快速恢复交换机配置的自动配置适配器(ABC-01)。
(29)网络管理功能
包括基于串口的网管、基于WEB的网管、SNMPV1/V2/V3和通过网管软件进行网络管理,采用OPCSEVER,可以将网络设备的状态信息以OPC方式传递到HMI/SCADA软件中,从而将网络监控与其他智能设备的监控集成一体。
(30)专业的网管软件
MOXAMXview能自动识别网络上的工业以太网交换机及其重要的系统参数和配置情况,可绘制拓扑图;实时监测管理网络上的流量、交换机状态和连接特性;直接通过网络浏览器进行远程访问;可进行网络设备配置和固件的批次部署;并可提供故障诊断分析。
图1-1MXview基于便捷的浏览器的网络管理软件
图1-2EDS-SNMPOPCServer
2系统网络
本次投标采用的以太网交换机为国际知名品牌MOXA摩莎的主流成熟产品,已经在广州、北京、深圳、武汉、重庆等全国各地线路中有了丰富的应用业绩,并且在已运行的多条线路中一直运行良好,未出现过任何责任事故,受到各方好评。
3AFC系统整体网络结构
AFC系统网络由中央AFC局域网、车站AFC局域网组成:
(31)LCC与各车站SC、车辆段综合维修楼内AFC维修工作站的共享型数据传输通道。
(32)LCC与车辆段综合维修楼内数据异地备份系统点对点型的数据传输通道。
(33)LCC与清分中心间点对点型的数据传输通道。
控制中心LCC与各车站、车辆段之间的数据传输通道由通信系统卖方提供,中央AFC局域网和车站AFC局域网由系统卖方提供,LCC与清分中心间点对点型的数据传输通道由系统卖方提供(LCC与清分中心均在世纪城控制中心)。
中央AFC局域网至少为1000Mbps以太网。
整个网络应采用基于交换方式的网络结构,并应考虑必要的冗余设计。
车站AFC局域网为100Mbps工业环型结构以太网。
卖方在其投标技术建议书中应提交AFC系统局域网具体的配置方案,以满足设备连接和数据传输的要求。
AFC系统整体网络结构图如下:
图1-3整体网络结构图
4车站局域网
本方案在设计时充分考虑了网络的可靠性、冗余性、可扩展性、易管理性:
图1-4车站网络结构图
车站中心设置一台MOXA三层工业以太网交换机IKS-6828A,配置2个光口12个电口;在车站现场设置MOXA二层工业以太网交换机TN-5510,8,配置2个光口8个电口,用于连接现场闸机、售票机等设备。
交换机口数配置可以充分满足现场设备的需求,同时还预留插槽,在需要时,可以通过空余插槽扩展口数,满足之后系统维护及升级的要求。
现场MOXA二层工业以太网交换机与车站MOXA三层工业以太网交换机组成冗余环网结构,保证在线路出现故障时,可以快速启用备份链路,保证通信的稳定性,自愈时间20ms。
在国内项目中的现场使用照片:
5硬件产品
6产品配置
详细配置请参考《MOXAAFC选型.xls》,产品彩页请参考《MOXA型录.pdf》。
7车站工业以太网交换机
8车站三层工业以太网交换机
9车站二层工业以太网交换机
10MOXA硬件产品性能
11Turboring冗余环网技术
如今,高速稳定的网络可以通过冗余来实现,同时容错性成为许多工业网络部署的关键因素,因为工业网络的故障往往会引起灾难性的后果。
为了帮助最终用户最大限度地减少因网络失败导致的停工期,MOXA发布了世界上最快的故障恢复速度—20ms以内(在250台交换机满负荷运行的状态下),它可以确保您的网络连接永不间断。
如果网络中的任何路径发生中断,系统会在20ms以内还原到正常通讯状态。
图1-5自愈时间小于20毫秒(250台交换机满负荷测试)
图1-6TurboRing冗余技术
使用MOXATurboRing可以设定多种网络拓扑结构来减少布线和网络设计成本。
这些可选项包括没有连接控制线的环耦合,用一个交换机组建Dual-Ring和Dual-Homing,并同时支持STP生成树和RSTP快速生成树冗余协议,具有广泛的兼容性。
图1-7多样化的拓扑结构
图1-8不同产品、不同介质灵活搭配
图1-9250台交换机现场测试自愈时间小于20ms
12IPv6IP地址协议
目前我们常用IP地址的是IPv4协议,地址长度为32位,即最多可以提供2^32-1个IP地址,资源是极其有限。
至2007年9月全球已有将近80%的IPv4地址被耗用。
照目前互联网发展速度继续下去,新网民可能在两年之后因为没有IP地址而无法上网。
IPv6是为了解决全球范围的IP地址紧缺而设计的128位的地址,是一种没有上限的网络基础资源,夸张点说,如果IPv6被广泛应用以后,全世界的每一粒沙子都会有相对应的一个IP地址。
而现有的IPv4的设备无法与IPv6兼容,意味着如果以后要升级到IPv6,则要大批量更换现有设备。
2009年,EDS-510A成为全球市场上第一款获得IPv6logo标签的工业以太网交换机,同时也意味着EDS-510A可以和其他IPv6设备良好兼容。
13IEEE1588精确时间协议
IEEE1588精确时间协议(PTP)用于分布式系统上的多个可通信节点的实时时间同步。
Moxa管理型以太网交换机(不包括EDS-400A)相当适合这类同步应用,例如运动控制等要求高精度同步分布式时钟的场合。
14IP防护等级
工业应用中,现场环境往往比较恶劣,有时甚至需要室外安装。
对此,MOXA工业级的产品设计可以满足从IP30到IP67不同防护等级要求,确保系统在恶劣环境下的运行稳定性,并且卡规式、壁挂式、机架式等多种安装方式使得应用更加灵活。
图1-10MOXA产品满足不同IP防护等级
15宽温工作
MOXA宽温产品在设计之初就对所有元件的质量严格要求,采用多种散热方式,及“H-TYPE”等多项散热技术专利,保证设备在无风扇情况下仍能可靠运行,工作温度达到-40~75℃,PT系列甚至达到-40~85℃。
图1-11多种散热方式
图1-12H型散热专利
每一款产品都会经历8周期高低温循环变化检测,然后是48小时持续80摄氏度高温测试,只有在所有测试都顺利通过后,才会认定其宽温性能可靠。
图1-13严格宽温测试
16冗余电源输入
同时可以连接两组直流电源。
假如一组电源供电失败,另一组电源立即自动为设备供电。
图1-14双电源冗余输入
17事件触发的自动报警
既然工业以太网络设备通常被放置在系统的远端,那么这种设备就不可能总是获悉网络中任何地方正在发生的情况。
这意味着,连接这些设备的工业以太网交换机必须负责提供给
系统维护者实时的警报消息。
即使当控制工程师离开控制室很长一段时间,他们也能够在意外发生的瞬间得到设备状态的通知。
断定设备状态的传统手段是定时访问,但这还不够
实时,也不具效率。
警告消息必须被事件触发。
(34)通过电子邮件自动发送报警信息
交换机在侦测到异常状况时,会以电子邮件自动送出报警信息,让系统管理员能接收到实时的报警信息。
(35)通过继电器输出自动发送报警信息
提供两种继电器输出方式,可利用设定让其能够以重要性的不同来标示异常状况,以便警告现场工程人员,让工程人员可以使用适当的应变措施迅速响应紧急性较高的异常状况
图1-15事件触发自动报警
18高阶的网络控制和管理
19LACP达成最佳化带宽管理
**(LACP,链路聚合控制协议)为关键设备提供了冗余通道和灵活的网络连接能力。
例如:
EDS-518A系列可允许3组聚合连接,每个连接最大可以有8个端口以提供最适合和更灵活的网络连接。
如果8个端口中的一个端口失效,那么其它7个端口将会自动备份和共享通信量。
LACP会自动交换信息以确定组中选定的端口是否可以被整合在一起。
20链路聚合可提供灵活的网络连接
链路聚合允许设备使用并行的4个端口聚合成一条链路,使MOXA工业以太网交换机之间可以通过链路聚合功能获取双倍,三倍或者四倍的连接带宽。
**增强用户认证
21支持IEEE802.1X(Port-BasedNetworkAccessControl)以控制网络存取功能及增加使用者认证管理。
其中只有通过登入认证的使用者可以进行端口资料的存取,而认证则经由后端使用者数据库或额外RADIUS服务器来执行。
22IGMPSnooping及GMRP控制以太网络封包流量
提供IEEE802.1D-1998GMRP(GARPMulticastRegistrationProtocol)及IGMPSnooping功能以整理多重播送的流量,让封包传输至真正需要这些流量的目的地,进而减少以太网络的流量。
图1-16多播过滤功能
23RMON进行有效的网络监控
RMON(RemoteNetworkMonitoring)是因特网工程任务编组(IETF)制定的标准监控规格,允许不同的网络媒介或操作系统间交换网络监控资料。
RMON提供广泛的网络错误诊断、规划及网络效能信息,以协助预测网络状态。
RMON将会在问题发生前预先传送信息,以利使用者预先采取解决问题的行动方案。
24VLAN让网络规划更加容易
VLAN是指在不改变物理连接的条件下,对网络做逻辑分组。
VLAN由一群设备所组成,可位在网络的任何一个位置,其交流的方式彷佛所有设备都位在同一个实体层;因此,VLANs可用于切割网络,使之不受限于实体连接的限制。
当设备位于不同的VLANs时,将无法进行连接,以避免非必要性的入侵及流量。
IEEE802.1Q标准和GVRP协议,可交换一致的参数,维持整个网络内VLAN设定值的一致性。
VLAN三大优势:
网络链路灵活;缩小广播范围,更好的通讯效率;提高网络安全性。
图1-17VLAN让网络规划更容易
25QoS提高传输确定性
QualityofService(QoS)能让重要流量优先被处理,确保重要的资料一致地、可预期地被传送出去。
可以侦测IEEE802.1p/1Q第二层CoStag和第三层TOS信息,以提供整个网络一致的信息分类QoS功能改善了工业网络内重要应用的效能及确定性。
26带宽管理功能阻止不可预料的网络状态
网络中的任何一台设备都不该给予不受限制的带宽,尤其是当它发生故障时,最为众人熟知的问题是由于拓扑设置不当或设备发生故障所引起的广播风暴。
MOXA交换机不仅能阻止广播风暴,而且还能配单播/多播/广播包的流进/流出的速率,利用这种方式,管理员就可以全面控制有限的带宽以阻止不可预料的网络意外状况。
27端口锁定允许对特定MAC地址授权访问
把受保护的静态MAC地址分配给指定的端口。
通过使用端口锁定功能,除了仅允许来自预设静态MAC地址的流量外,被锁定端口将不能获得其它地址的信息,以便阻断不需要的访问和使用。
28用于在线监视的端口镜像功能
在某些情况下,网络规模十分庞大以至于很难达到人们期望的通讯水平。
较之办公室网络环境中采用的文件传输模式,工业通讯应用中使用了更多的指令响应模式。
这就意味着,初次搭建工业以太网络时,控制工程可以用第二个端口来监视设备与计算机主机之间的实际活动。
端口镜像功能可以确保系统按照我们的期望来工作。
29铁路认证
30NEMATS2
交通控制设备系统标准──NEMATS2
国际电气制造业协会(NEMA)制定的TS1标准从技术角度定义了交通控制设备的安全性,而随后制定的TS2标准主要是对原有条款的补充。
NEMATS2在TS1的基础上对控制器、控制柜和整个系统做了更加完整的定义,保证了设备的可互换性和系统的扩展性。
TS2包含了对环境和测试的要求,如温度、湿度、电压、振动和冲击等。
表1-2NEMATS2的技术要求及MOXA技术应答
测试
NEMATS2要求
MOXA技术应答
温度
-34~74˚C
-40~85℃
湿度
18%~90%RH,无凝露
5%~95%RH,无凝露
电压
120~135VAC@57~63Hz
24/48VDC或110/220VDC/VAC冗余电源输入
振动
**@5~30Hz
满足
冲击
10G's11ms
满足
31EN50155
EN50155主要是针对铁路车辆所用电子设备应满足的运行、设计、建立和测试条件。
该认证要求内容包含震动、冲击和温度变化等恶劣环境条件,及电压波动、供电中断、电源转换和其他不稳定供电情况下的可靠性能。
32EN50121
EN50121为铁路轨旁设备电磁兼容性EMC认证。
33网管软件
34MXview基于便捷的浏览器的网络管理软件
MOXA的MXview网络管理软件提供了一个综合的管理平台,通过网络浏览器就可以自动搜索、配置、监测连接至工业级以太网的MOXA网管型以太网交换机及SNMP设备,可以图像化管理所有选定的网络组件,随时随地地管理本地站点和远程站点,并可提供故障诊断分析。
(36)性能优势:
•可监控256MOXA网管型交换机及SNMP设备
•自动寻找设备功能
•自动生成拓扑图
•网络故障排除综合事件日志
•通过便捷的网络浏览器进行远程访问
•MOXA网络设备配置和固件的批次部署
(37)使用者拓扑绘制
找到设备之后,一个内置的编辑工具可手动绘制MOXA管理以太网交换机的拓扑图。
拓扑图使得工业级以太网的网络便于管理且易于排除故障。
设备信息,如设备的状态和设置,也将被列入拓扑图。
•自动搜索(支持搜索多个子网)
•手动添加或删除单个的以太网交换机
•编辑拓扑图
•便于设定设备或快速获取设备信息的弹出窗口
•拓扑图的彩色编码图标标示非正常的设备状态
(38)事件管理
管理员可以设定事件阈值的定义。
MXview将在监测时使用此定义来显示预警信息,或通过电子邮件发送信息给网络管理员。
报警信息被记录在数据库中,用户可以随时检查以保持网络顺利运行。
•基于事件的通知包括SNMP无效,链路掉线(linkdown),有效利用带宽,数据包错误率和冲突率
•通过电子邮件发送通知
•管理员界定事件阈值
•事件日志的报警历史记录列表和进阶搜索功能
•彩色编码图标的实时状态
(39)流量监测
MXview针对网络组件上的选定端口生成基于端口的流量统计数据。
可在图表中看到图形统计数据,两个不同的端口的统计数据可以显示在同一页面上,便于进行网络分析。
•MOXA管理以太网交换机的网络流量统计
•多个统计图表可以显示在一个网页上
(40)设备配置
MXview是一个综合工具,在工业级以太网的网络中,可以管理一组MOXA以太网交换机。
MOXA以太网交换机在维修期间被替换时,每个以太网交换机的配置文件都可以储存和部署,大大缩短了系统当机时间。
•Web控制台100%配置MOXA交换机
•集中部署MOXA网管型以太网交换机的固件
•通过网络上恢复和部署配置文件
(41)系统需求
MXview:
基于浏览器的网络管理软件,可监测256台MOXA网管型以太网交换机及SNMP
35EDS-SNMPOPCServerPro
MOXA网络管理型交换机支持SNMPV1/V2C/V3网络管理协议,并提供MOXAEDS-SNMPOPCSever,方便与相关软件系统进行垂直整合。
MOXAEDS-SNMPOPCServerPro使用可以更改的TAG文件。
使用缺省的MIB文件,
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