DCS子系统介绍解读ppt课件.ppt

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1、DCS子系统简介,2014年1月20日 主讲人：杨元明,关键设备简介： (1)ZC:区域控制区。 一号线布置了两台，升仙湖站和世纪城站 区域控制器基于该区域内所有列车的位置和方向，发出移动权限(MAL)指令，并持续更新和传输；计算移动权限，以保证列车安全隔离，并达到最小的列车运行间隔（2）CC:车载控制器。 每台装备车，前后端分别装备 车载控制器负责列车安全定位。检测查询应答器，用测速器和加速度计更新列车的安全位置。该安全位置通过数据通信子系统(DCS)，传输到区域控制器 (ZC)以及列车自动监控(ATS)系统。（3） Microlok II：联锁控制器，在七个联锁站安装。成都地铁一号线正线采

2、用分布式联锁控制方式。全线分为七个联锁区。每个联锁区包括有岔站和无岔站，由位于设备集中站的联锁控制器Microlok II控制,一、DCS系统基本介绍,基本概念介绍： (1)IEEE:美国电气和电子工程师协会 IEEE 802委员会，它成立于1980年2月，它的任务是指定局域网的国际标准 802.3 标准，有线局域网标准，以太网标准。 802.11标准，无线局域网标准，802.11g 54Mbps (2) 交换机：交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中

3、完成信息交换功能的设备。 (3) RPR:RPR的简称Resilient Packet Ring弹性分组环 主要实现功能：RPR可以提供在故障出先后50ms时间内的自动保护倒换业务 (4)dbi:天线对信号变形和在特定方向聚焦的能力称为天线增益，用以表达在所需方向的信号有多强(比较最坏的天线而言)、均匀地在所有方向分布信号(一种等方性的辐射)的术语。,(5)CBTC:（communication based train control system )基于通信的列车自动控制(6)丢包率 丢包率（Loss Tolerance或packet loss rate）是指测试中所丢失数据包数量占所发送数

4、据包的比率，通常在吞吐量范围内测试。丢包率与数据包长度以及包发送频率相关。通常，千兆网卡在流量大于200Mbps时，丢包率小于万分之五；百兆网卡在流量大于60Mbps时，丢包率小于万分之一。 （7）吞吐量 吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率. 链路上的可用带宽（带宽）与实际链路中每秒所能传送的比特数（吞吐量）。,DCS,数据通信子系统（Data Communications Subsystem, DCS）是一个宽带通信系统，提供了CBTC系统内的三个主要列车控制子系统，包括中央控制室（OCC），轨旁子系统（ZC、MicroLock ）和车载子系统（CC）以及其他沿线地面设备

5、之间双向、可靠、安全的数据交换。DCS子系统基于开放的业界标准：有线通信部分采用IEEE802.3以太网标准，无线通信部分采用先进的WLAN技术IEEE802.11g标准，最大程度地采用成熟的设备。,DCS承载的业务为USSI信号系统的车地通信，USSI系统对DCS系统有明确的指标要求： 1、DCS骨干网传输能力不小于500Mbps,骨干网是2.5GMbps 2、车地通信无线传输能力不小于1Mbps，最高传输速率54Mbps； 3、车地通信丢包率不大于1%； 4、单次报文时间的平均值是100ms，最大值要小于500ms；如果延时大于500ms就会产生紧急制动 带宽： 1M 2-3M 丢包率：

6、小于1% 千分之五 切换时间： 小于50ms 100-200ms,DCS性能指标,无线控制器172.17.12.11 升仙湖至桐梓林AP172.17.12.21 桐梓林至世纪城AP172.17.12.31 出入段线172.17.12.41 车辆段、试车线,二、DCS子系统的网络架构 (1)轨旁骨干网络:是整个DCS系统的核心传输网平台，用以连接控制中心、车辆段、设备集中站。 (2)轨旁数据接入网子系统：是DCS的车站信息节点，实现各种控制信号信息的边缘有线接入 (3)车地通讯网子系统：是轨旁无线覆盖网络的集合，包括轨旁无线接入点及相关的光纤传输系统 (4)车载网络子系统：是列车信息网络的集合，

7、包括车载无线、有线和其它车载控制系统部件,(1)骨干网的架构,轨旁骨干网采用业内关键应用组网的通用架构构建，由专用的光传输平台产品和骨干交换机构成，此架构具有网络层次划分科学、高可扩展性和可维护性等特点；骨干光传输平台采用思科专业的ONS 15454E多业务传输产品以及先进的RPR技术构建，骨干交换机采用Catalyst 6506E核心交换机产品。运营控制中心和车辆段各部署两台骨干交换机以及两台光传输设备（A、B网分别部署，两网独立并行运行），正线共7个设备集中站，其骨干交换机采用A、B网交叉布放方式,世纪城站部署两台骨干交换机以及两台光传输设备,其余6站各部署一台骨干交换机以及一台光传输设备

8、,骨干交换机上联本站光传输设备，光传输设备之间通过光纤互联组成RPR环网；在业务保护上, 采用RPR的保护, 实现业务的快速恢复和收敛(50ms), 而无须依赖于底层SDH传输层保护机制, 大大节约了带宽资源.,DCS系统从总体网络拓扑结构上充分考虑了交换机设备的冗余配置以保证其可靠性。 A、B网交叉布放方式： 升仙湖站、天府广场站、火车南站组成一个RPR环网 A网 文殊院站站、省体育馆站、孵化园站组成一个RPR环网 B网 使用ONS 15454E多业务光传输平台，连接起来即可构成RPR的环网。,正线所有车站均部署一台轨旁无线设备接入交换机和一台有线设备接入交换机（ A、B网分别部署，两网独立

9、并行运行）；轨旁无线设备接入交换机和有线设备接入交换机分别以星型方式千兆上联所属的本区域骨干交换机；轨旁无线设备接入交换机以百兆光纤连接本站区域各轨旁AP，有线设备接入交换机通过百兆双绞线为本站内各轨旁有线设备提供接入；轨旁无线设备接入交换机采用思科ME-3400-24FS-A设备，有线设备接入交换机采用思科WS-C3560设备；,（2）轨旁数据接入网络,是轨旁无线覆盖网络的集合，包括轨旁无线接入点及相关的光纤传输系统 提供车地之间双向、可靠、安全的数据交换。无线接口采用国际先进的IEEE 802.11g技术，并遵循IEEE 802.11i无线网络安全协议。 车地通讯网络主要由轨旁AP、光电转

10、换器、天线、连接线缆、供电部分设备、保护箱设备组成。 轨旁AP采用防护等级为IP65的室外防护机箱，满足项目防护等级要求； 轨旁AP分为A、B网设备独立部署，采用思科1310无线AP设备及13.5dBi的八木定向天线； 任一网络（A网或B网）轨旁AP的部署遵循无线信号重叠覆盖的原则，即每个轨旁AP的无线信号覆盖范围为2倍的轨旁AP部署间距，,(3)车地双向通信网络,轨旁AP连接方式,轨旁接入交换机-A网,轨旁接入交换机-B网,轨旁AP-A网,轨旁AP-B网,N站,N+1站,轨旁接入交换机-B网,轨旁接入交换机-A网,上图仅为逻辑示意图，实际项目中所有轨旁AP均部署在隧道弱电一侧,任一网络（A网

11、或B网）轨旁AP的部署遵循无线信号重叠覆盖的原则，即每个轨旁AP的无线信号覆盖范围为2倍的轨旁AP部署间距，如下图所示：,AP01,AP03,AP02,无线覆盖区域,无线覆盖区域,无线覆盖区域,任一轨旁AP故障的情况下，仍能维持轨旁无线信号的连续覆盖：,AP01,AP03,AP02,无线覆盖区域,无线覆盖区域,车地双向通信网络轨旁AP无线信号重叠覆盖,车地双向通信网络轨旁AP布点原则（以单网为例）,根据计算以及实际工程测试经验，我们建议隧道内直线区段的轨旁AP部署间距为200米左右；弯道区段的轨旁AP部署间距以可视距离为参考原则；弯道、地面段等特殊环境下的AP部署方案可根据实际勘测结果最终确定

12、； 站台附近如存在抽风机设备，在站台长度不长的情况下，为避免抽风设备对无线信号的阻隔和反射影响，建议站台两端轨旁AP部署点选择距离抽风机稍远的地方；轨旁AP的布点设计还需避开隧道内的人防段和隔断门位置；轨旁AP天线安装支架的设计需要能够适应各种不同隧道洞型的差异，以确保轨旁天线与车载天线的极化方向保持一致；,车地双向通信无线网络采用802.11g标准，A、B网使用Channel 1和Channel 11两个不重叠的无线信道；在列车车头和车尾各部署一个车载MR设备（分属于A、B网），采用思科1310无线设备及10dBi八木定向天线；,（4）车载数据通信网络,车载网络系统分别由车头驾驶室网络部分及

13、车尾驾驶室网络部分组成。其中车头驾驶室网络部分由车载无线网络单元即WGB 1310、车载天线、车载网络交换机和车载CBTC系统设备组成。车尾驾驶室网络部分也同样由车载无线网络单元即WGB 1310、车载天线、车载网络交换机和车载CBTC系统设备组成。具体车载网络系统拓扑由下图所示：,车载无线网络单元我们同样采用Cisco Aironet 1310，只需简单的把Cisco Aironet 1310配置成WGB工作模式，Cisco Aironet 1310即工作在WGB状态下。与轨旁天线的选择一样，车载无线单元的天线配置为分极天线。在列车车头和车尾各部署一个车载MR设备（分属于A、B网），采用思科

14、1310无线设备及10dBi八木定向天线；,成都地铁1号线DCS系统包含3部分设备:交换机:包含BS和AS交换机:BS交换机为6506;AS交换机分有线接入交换机3560和无线接入交换机3400无线设备包含无线控制器和轨旁AP光传输设备包含ONS15454,1.运营控制中心和车辆段骨干交换机采用Catalyst 6506E核心交换机外观图：,2.无线设备接入交换机WS-C3560-24TS-S,3.有线设备接入交换机ME-3400-24FS-A,4.轨旁AP：接入点 Access Point 采用的是Cisco 1310 AP产品,AP机箱,5.思科的ONS 15454E多业务光传输产品 Ci

15、sco ONS 15454 是多业务光传输平台，ONS 15454可以利用灵活的光传输技术（例如新兴的弹性分组环（RPR）、SDH和DWDM/CWDM），将以太网、IP、存储和TDM服务整合到一起，为城域网（MAN）电信运营商提供了一个极为可靠的解决方案。,课程1：光纤类型,单模,多模,课程1：光纤类型,单模光纤芯径小（10m m左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm和1550nm），与光器件的耦合相对困难多模光纤芯径大（62.5m m或50m m），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm或1310nm。与光器件的耦合相对容易 而对于光端模块来讲，严格的说并没有单

16、模、多模之分。所谓单模、多模模块，指的是光端模块采用的光器件与何种光纤配合能获得最佳传输特性。 一般有以下区别： 单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源，耦合部件尺寸与单模光纤配合好，使用单模光纤传输时能传输较远距离,课程1：光纤接头,课程1：光纤接头,1、FC 型，紧固方式为螺丝扣。光纤布线架选用该种接头较多。2、SC 型，GBIC接头。室外AP箱接光电转换器。3、LC 型，mini GBIC接头，连接SFP模块。4、ST型，卡接式圆型。,课程1：光纤跳线,两端都是LC，都插到SFP模块中,课程1：光纤跳线,一端是FC，一端是SC，SC就是插在GBIC模块上的接口,课程1：光纤跳线

17、,SC到LC，一头GBIC,另一头MINI-GBIC。,课程1：光模块,作为光接口收发光信号，和光纤、尾纤对接将光信号引入光板，并在光板中处理之所以在光板上用光模块而不是直接将光接口固定在光板上是因为，采取光模块，可以保证光板能适应各种的光接口当采取SC、FC、LC各种尾纤连接时，都可以通过更换相应的光模块来解决。光模块坏的时候便于更换,光模块的作用,课程1：光模块,课程1：光模块,GBIC 封装，热插拔千兆接口光模块，采用SC 接口；SFP 封装，热插拔小封装模块，目前最高数率可达4G，多采用LC 接口；XENPAK 封装，应用在万兆以太网，采用SC 接口；XFP 封装，10G 光模块，可用

18、在万兆以太网，SONET 等多种系统，多采用LC 接口。,三、设备介绍,1. 轨旁数据接入网络轨旁数据接入网络包括Cisco WS-C3560-24TS-S、WS-C3560-48TS-S和ME-3400-24FS-A交换机。这些交换机提供各轨旁子系统（ZC、MicroLock 、 ATS等）和轨旁无线设备（轨旁AP等）接入数据通信子系统的接口。接入交换机提供标准的10M/100M 以太网接口，遵循国际通行的IEEE 802.3u和802.3x协议。网络层和传输层采用UDP/IP协议2轨旁数据骨干网络轨旁数据骨干网络设备包括Cisco 15454E光传输设备和Cisco WS-C6506-E骨

19、干交换机。Cisco 15454E将骨干交换机采用RPR（Resilient Packet Ring）弹性分组环技术连接起来，集IP的智能化、以太网的经济性和光纤环网的高带宽效率、可靠性于一体。RPR技术在提供类似SDH级网络可靠性的同时降低了传送费用。Cisco WS-C6506-E为接入交换机提供了高速的上行接口，从而使其接入骨干网。,3车载数据通讯网络车载数据通讯网络设备包括Cisco AIR-BR1310G-A-K9-R AP组装成的MR。提供各车载子系统（自动列车防护子系统ATP、自动列车运行子系统ATO等）和车载设备（司机驾驶台TOD、安全I/O控制器MTORE等）以及车载无线设备

20、（如车载AP）之间的通信接口。车载交换机模块提供标准的10M/100M 以太网接口，遵循国际通行的IEEE 802.3u和802.3x协议。网络层和传输层采用UDP/IP协议。4轨旁通讯网络轨旁通讯网络设备包括Cisco AIR-LAP1310G-A-K9R AP组成的AP机箱（还包括光电转换器，电源等部件），轨旁天线AIR-ANT1949。提供车地之间双向、可靠、安全的数据交换。无线接口采用国际先进的IEEE 802.11g技术，并遵循IEEE 802.11i无线网络安全协议 5控制中心 控制中心的安全认证系统包括Cisco IPS-4240-K9入侵检测设备和网管认证服务器，提供网络的安全

21、认证保护。认证服务器和网管服务器都是IBM X3250,DCS子系统与其他子系统间的接口,中央控制室（OCC）：位于中央控制室内的设备首先通过以太网接口连接到接入交换机，然后接入数据通信子系统。接入交换机通过光纤连接到骨干交换机，骨干交换机再通过光纤链接到传输环（传输平台）。 ZC：ZC通过以太网接口 连接到接入交换机，然后接入数据通信子系统。接入交换机通过光纤连接到骨干交换机。 联锁控制器（MicroLok ）：MicroLok 通过以太网接口连接到接入交换机，然后接入数据通信子系统。接入交换机通过光纤连接到骨干交换机。 车载控制器（CC）：车载控制器通过以太网接口 连接到车载ESE，然后接入数据通信子系统。车载ESE连接到车载MR，并通过无线接口，接入到轨旁网络。 车载MR与列车上的车载控制器系统之间：车载MR提供了标准的以太网口，可以通过车载以太网交换设备和列车车载控制器等设备互联。,举例：CC如何将安全位置传给ZC,CCMR 车载天线AP天线馈线AP 光电转换器3400交换机6506骨干交换机15454E光传输平台升仙湖或者世纪城15454E 6506骨干交换机3560 ZC,网管系统,谢谢大家！,