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济南交警卡口及电子警察网络传输解决方案

       交警卡口及电子警察实现的目标:可以迅速的监控、抓拍、处理交通违章,迅速的获取违章证据,提供行之有效的监测手段,改善城市交通拥堵现象起了重要作用,它已成为道路交通管理队五中必不可少的重要一员,以充分发挥它的准确、公正的执法作用。其关键是前段数据采集设备、传输网络(工业通讯设备)和中心控制系统,即包括视频检测技术、计算机技术、现代控制技术、通讯技术、计算机网络和数据库技术等等。电子警察系统是减小城市交通网上的交通延误,有效利用道路设施,减少交通事故、环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工业以太网交换机在电子警察系统网络中的稳定性、高可靠性、高安全性成为关键中的关键。电子警察系统数据传输网络,需要具有先进性、可靠性、可管理性、安全性、、开放性、可扩展性的网络架构,能很好的完成电子警察系统的违章数据等传送任务,并最终纳入到公安系统“视频、语音、数据通讯”的三合一的网络中。

1 交警卡口及电子警察网络传输系统
       根据网络传输设备的需求根据济南交警卡口及电子警察传输系统的要求,结合都林公司工业以太网交换机性价比及网络可靠性的综合考虑,推荐设备如下:
(1)选配GOE200-16E-4GX(适用于中心或支队机房)千兆工业以太网交换机构成区域冗余环网,保证系统稳定,可靠,安全传输作为现场网络远程传输系统。
(2)选配GOE200-4G-5GX千兆工业以太网交换机构成区域冗余环网,保证系统稳定,可靠,安全传输作为现场网络远程传输系统。
(3)选配工业级光纤收发器:Omate1100和Omate6100两类作为前端工控机传输设备。

       交警卡口及电子警察网络系统传输网络即有其普遍性也有其特殊性,OMATE工业以太网交换机在电子卡口系统中应用。我们在组网方案中主要考虑以下几个方面:

1)充分考虑多个业务的系统特点,技术上遵循先进性、实用性与成熟可靠性并重的原则,形成功能齐全的网络解决方案。
2)能够适应户外恶劣的环境要求,如超常的温湿度范围、震动/抖动、瞬时电压/电流、尘埃和电磁干扰等。
3)因网络规模庞大,组网方案采用清晰的区域网络结构,从最根本的网络结构设计上简化网络的维护及管理,实现故障点的快速隔离和定位,确保系统的稳定运行。
4)组网方案自身必须具备一定的故障排除及快速自愈功能,能够针对设备故障、链路故障进行自我诊断及快速排除,并实时报警。
5)对网络进行人工维护、扩容、或故障修复时应该做到影响最小化,做到维护及扩容对系统运行无影响;故障修复只对相关网络设备的连接终端有一定的影响。
6)网络设备选取具备高实时性和稳定性的工业级产品。
7)组网方案必须具备兼容性,能够无缝连接不同厂商的网络设备,具备高性价比。
8)考虑到路口现场对可靠性的高要求,一般采用环网设计,避免了因单点故障对网络传输的重大影响。
       由OMATE工业以太网交换机构成光纤网络,负责连接前端系统和后端系统,传输并提供可靠、安全、稳定的通讯网络传输系统。提出如下解决网络传输解决方案:


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卡口及电子警察传输系统示意图:

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2 交警卡口及电子警察系统的网络传输方案说明
结合城市交通路口以及工业交换机特点,在交警卡口及电子警察网络传输设备端口及类型要求。
(1)机房中心设备推荐选用都林千兆工业以太网交换机GOE200-16E-4GX,安装中心机房,于与路口组环。
(2)路口工业以太网交换机选用都林千兆工业以太网交换机GOE200-4G-5GX,安装于各区域路口信号机箱中并构建千百兆冗余环网,启用Jiffy-Ring瞬间环网冗余协议,保障了网络通信的无扰动切换,网络自愈时间小于18ms。

(3)结合城市交通路口以及工业交换机特点,在交警卡口及电子警察网络传输设备应具备功能特点如下:
①采用GOE200-4G-3B-2GXB设备的VLAN功能将信号控制、高清视频监控及综合环境监控等业务隔离,并将GOE200-4G-3B-2GXB设备的各业务接入端口(交换机端口)采取相应带宽限制设置;同时禁用其他未接入业务的端口,为了防止误接入导致交换网络的中断等等安全问题。
②因考虑到城市公安卡口系统中经常出现路口通信机柜的电源被人为断开,利用设备独特的掉电告警功能(IPA),直接将网管信息上传至在监控中心的网管平台及显示,可以减少维护人员的工作量及可准确判断现场是由于外部电源没有供电而造成网络不通,影响公安卡口系统的正常运行等等。
③因考虑到环网内会出现多台设备因现场电源被断,利用设备独特的光路掉电冗余保护功能可保证多点设备断电后不影响整个环网网络的正常通信,从而可以减少因各别点的故障不会影响其他点的设备通信,更加保证了公安卡口系统的正常运行。
GOE200-16E-4GXB, 便于安装于机房内;
GOE200-4G-3B-2GXB,OMATE 6100-4E-1B,OMATE 1100等采用IP41防护等级设计,便于安装于路口机柜或机箱内,能适应如强电磁干扰、尘土、高温、低温、潮湿、振动、静电等恶劣的工作环境。

3 交警卡口及电子警察系统的网络传输方案的优越性
高安全:提供完整的安全体系结构,覆盖了系统的各个层面,采用了包括认证、端口绑定、VLAN等系列的安全措施,确保网络的安全性。工业以太网交换机无风扇散热IP40防护等级,电源接口加强防水处理。同时禁用其他未接入业务的端口,为了防止误接入导致交换网络的中断等等安全问题。
高效率:提供高品质QoS保证,为不同的业务提供不同优先级服务,根据优先级确定带宽,保证了整个网络数据传送的高效率。以及对相应的业务端口设置带宽限制。
高可靠性:支持业内领先的Jiffy Ring瞬间环网冗余技术(网络自愈时间小于18ms)、掉电告警功能(IPA)、掉电光路冗余保护功能、高品质工业产品、冗余电源设计、端到端可管理技术,满足了系统对于可靠性的要求。平均无故障时间约34年,通过工业四级EMC电磁兼容性检测,高低温(-40~80℃),高湿度5-95%。
易维护管理网络:星型、链网、光电混合环网、冗余环、相切环等多种灵活组网方式。除提供方便的Web方式访问外,还支持SNMP、RMON管理,方便与第三方设备实现全网统一管理。多用户级别管理。设备系统管理采用完善的用户权限管理功能。网管平台管理采用完善的用户权限管理功能。完善的用户权限管理功能。完善的系统日志功能。

4 网络传输(工业以太网交换机)设备特点
1)通过工业四级EMC电磁兼容性检测,高低温(-40~80℃),高湿度5-95%。通过FCC,CE国际认证等。通过交通部、电力、 KEMA、轨道等行业相关检测认证。
2)设备采用工业级设计,防护等级IP41,无风扇。
3)设备具备看门狗功能防死机措施。
4)具有独特的电源掉电告警功能IPA(网管直接显示);
5)设备系统软件具有日志,便于维护和监测系统故障;
6)设备系统具有断电复位功能和自恢复功能;
7)设备系统软件模块化,简化软件的复杂程度,避免由于程序引起的系统死机现象;
8)时钟同步技术(SNTP);
9)具备端口备份功能;切换时间小于18ms,一般厂家工业交换机与其他厂商对接时采用RSTP,其自愈时间超过500ms)。
10)具备VLAN隔离功能;
11)采用IGMP-Snooping技术,通过动态地配置二层端口的方法来抑制组播流量的泛滥;并具备组播查询功能;
12)具备IP搜索功能;
13)具备广播风暴拟制;
14)光路掉电冗余保护功能。
15)光模块可根据现场传输距离的要求,随意更换光模块以达到现场要求。

5 环网工业交换机设备的掉电光路冗余保护功能
为了提高网络的可靠性,我司目前所有的工业以太网光纤交换机均采用环形网络拓扑结构。当环形网络中任一链路断裂或设备故障时,网络自愈机制将启动(JIFFY-RING)备份链路从而起到链路保护的目的。这种光纤冗余环网保护方案只是解决了某一点断纤或设备断电时的链路保护。然而工业现场环境非常复杂,很可能出现多个节点同时出现故障的情况。最典型的情况是:如下图中1#节点设备的电源失效,此时自愈机制启动,整个光纤链路将变成链形网络结构 :


3.jpg


此时以太网数据的传输线路为:主站→7#节点→6#节点→5#节点→4#节点→3#节点→2#节点。如再出现有一台交换机出现断电,(如7#节点交换机掉电),那么此故障节点以后的节点(6#、5#、4#、3#、2#节点)将无法与中控室通信。见下图:


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在实际应用中一条链路中两台或两台以上交换机同时停电可能性比较多见,采用光纤链路冗余保护技术, 1#节点和7#节点均断电时,,尽管1#节点和7#节点的设备无法工作,但是主节点和网络中其它节点之间的光纤链路仍然是连通的,其它节点的数据仍然可以畅通无阻的传输给主节点。示意图如下:


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