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          產品新聞

          工業級以太網交換機——應用于智能交通監控系統解決方案

          2018-01-25 14:10:58

          隨著高清數字傳輸系統的快速發展,工業級以太網交換機在智能交通監控系統中發揮著越來越重要的作用。

          1、        前言

          智能交通進入數據發掘的后數據應用時代的步伐不斷加快,GPS定位,公交調度報站,監控等后數字網絡數據在現實生活中扮演越來越重要的角色,表現為現在很多城市建立了3G監控,GPS交通調度,ITS等系統。工業級以太網交換機作為智能交通系統中不可缺少的傳輸設備發揮著舉足輕重作用。

          根據安防行業前沿研究機構發布的研究報告顯示,我國工業級以太網交換機自2005年后市場需求出現大幅增長。據不精確統計2008年,中國工業以太網交換機市場規模達5.4億人民幣,預計未來會以26.2%的增速保持增長(如圖1所示,2008-2013年的CAGR26.2%)。  

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                                                  圖1   工業級以太網交換機市場規模

          工業級以太網交換機的研究在國內處于快速成長期,其在電力和軌道交通是工業以太網交換機的重點應用領域,在冶金,石油石化,工控行業、樓宇自動控制、監獄監控系統中工業級以太網交換機同樣得到廣泛的運用。工業級以太網交換機區別于一般性質的商用以太網交換機可以從“可靠性“方面入手,即設備自身的可靠程度及網絡架構的可靠性程度,具體體現為以下幾個方面(如表1

               1   工業級以太網交換機與一般商用以太網交換機可靠性對比


          類目

          工業級以太網交換機

          商用以太網交換機

          設備自身可靠性

           

           

          安裝要求

          現場安裝(可適應較為惡劣及要求較高的環境)

          安裝于專門網絡機箱

          壽命周期

           

          MTBT20年以上,甚至更長期限
          不設風扇散熱
          設備更換周期可達10

          無相應標準(一般幾年至十幾年不等)
          依靠內置風扇散熱
          設備更換周期只有3

          工作環境

          可適應-4080℃操作溫度、5%~90%無凝結濕度等各種復雜環境,有較強的抗干擾性能

          環境要求較高,如機房恒溫、恒濕無振動、單擊等,抗干擾性較差

          網絡架構可靠性

          冗余要求

          多種冗余結合,如冗余電源

          無冗余或只有核心冗余

          冗余技術

          STP\RSTP\RER\MSR\VRRP\Link Aggregation

          STP\RSTP\Link Aggregation\WRRP\HSRP

          拓樸結構

          星、雙星、環、雙環型

          星、總線、樹型

           

          2、        智能交通監控系統中對工業級以太網交換機的需求

          眾所周知,高清網絡攝像機分辨率越大、清晰度越高,傳輸的碼流就會增大,增加了網絡帶寬壓力。因此網絡傳輸系統的組建對于高清網絡視頻監控系統的組建至關重要,如果傳輸系統不能滿足網絡視頻流的傳輸要求,那么網絡監控也就無從談起。

          根據百萬像素網絡攝像機的產品特點,若基于ONVIF 網絡視頻標準規范,每路1080P全高清網絡攝像機的突發高峰流量可達到50Mbps720P高清網絡攝像機的的突發高峰流量可達到25Mbps。所以各個監控區匯聚交換機和監控中心的核心交換設備應該具備較強的數據交換能力和承載突發多用戶大容量的高峰訪問能力,以便網絡視頻數據的快速交換,滿足數據訪問請求的快速響應。

          針對這種情況,目前行業內主要的解決方案為中心核心交換機采用背板帶寬和包轉率較高的千兆交換機來承擔。此種解決方案要求整個機房和前端的設備都為千兆帶寬,鋪設、運營及維護的成本較高。為此,我司特研發多業務帶緩存工業級交換機系列產品。將百兆交換機加以升級改造,通過加緩存進行帶寬的平滑處理,在不增加帶寬成本的基礎上,完美解決大流量突發網絡業務的緩沖、網絡業務的碼率平滑。(如圖2

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          2   工業級以太網交換機功能框圖

          同時,多業務帶緩存工業級交換機系列產品可支持最多3個低速數據接口,每個口可單獨配置RS232RS485或開關量業務,通過1芯光纖將紅綠燈控制、流量監測、LED大屏、報警器等數據傳回中心機房,既精簡了原低速數據的傳輸設備,降低了工程成本,又為后期的管理維護減少了隱患。

          3、        應用實例分析

          3.1復雜十字路口監控方案

          依據某交通指揮中心的規劃要求,我司在某交通十字路口設計開發了一套專門應用于十字交通路口的視頻監控傳輸系統,實現了對該交通十字路口全方位實時監控,同時也在布線及設備成本上大大降低了費用成本,極大地提高了交通路口的車多、人流復雜的監控效率,有效的提高了遠程工作人員及調度人員通過實時圖像信息進行綜合監控及分析的能力。具體分析如下圖3

                  根據實地分析,我們了解到某十字交能路口的四個交通路口分別安裝有不同數量的IP攝像機,根據IP攝像機的數量,我們可通過百兆工業級以太網交換機將不同信號通過光纖以環型鏈接在一起,交最終四個路口工業級以太網交換機匯聚的信號全部都歸并到我司新研發的混合型工業級以太網交換機(該設備是一款雙電源冗余備份的工業級匯聚型交換機,它最大可以將410/100M以太網電口和4100M以太網光口通過21000M以太網光口實現匯聚。),再由該混合型工業級以太網交換機通過光纖將將不同的業務信號傳回交警指揮中心的一般商用選千兆交換機,最后接上用戶終端即可實現整個交通十字路口信息的有效傳輸,全程信息的傳輸快捷、高速、及時、有效。

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          3   復雜十字路口監控方案

          3.2  智能交通監控方案

           為解決智能交通監控多個IP攝像頭同時工作產生較大碼流以及不同業務傳輸問題,我司特為某智能交通監控研發一系列帶低速數據工業級以太網交換機。該系列可完美解決了大流量突發網絡業務的緩沖、網絡業務的碼率平滑和低速數據接口的遠程傳輸,具有行業領先的性能優勢。該系列產品緊湊小巧,支持寬工作溫度、冗余電源接入、IP40防護等級、LED指示燈等,成為在工業特殊應用場合的最佳的選擇,是工業以太網連接的最可靠的解決方案。其中POE非網管型工業級交換機支持IEEE802.3at標準的25.5W功率輸出,不需要電源及電源線,即可通過網線為基于POE技術給高清網絡攝像機、無線APIP電話等設備供電。具體如圖4所示:

           

           

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          4   低速數據工業級以太網交換機

          3.3關鍵技術與創新

          以上方案主要關鍵技術與創新點如下:

          傳統系統中因前后端設備品牌不一致而導致碼率較大問題,而解決緩存的問題只能通過將百兆升級為千兆速率,現可通過帶寬的平滑處理功能有效解決大流量突發網絡業務的緩沖、網絡業務的碼率平滑,并能通過低速數據實現遠程的有效傳輸。這樣不僅能大大降低了施工/布線成本,更能方便管理人員的工作。

          以前對于多業務信息的傳輸多是運用不同的設備進行傳輸,如今一臺低速數據以太網交換機便可同時將不同業務量進行有效、高速傳輸,瞬間可將成本降低幾倍,還可減少管理人員的工作量。

          多種冗余設計,更是可以應付各種不同惡劣條件下設備的工作環境,在一定的程度上可提高設備的使用壽命,減少系統的更換成本。

          4、        結束語

                   綜上所述,多業務帶緩存工業級交換機系列產品在不增加帶寬的基礎上完美解決了多業務傳輸問題和緩存問題,可廣泛應用于智能交通監控系統等各類高清網絡數字視頻監控領域


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