मेट्रो उद्योग में औद्योगिक ईथरनेट स्विच के अनुप्रयोग विधियाँ

1. मेट्रो सिस्टम में औद्योगिक नेटवर्क संचार के लिए मुख्य आवश्यकताएँ

मेट्रो संचार नेटवर्क निम्नलिखित मांगों की विशेषता रखते हैं:

• मल्टी-सर्विस एकीकरण: ISCS ट्रेन नियंत्रण, CCTV, सार्वजनिक पता (PA), यात्री सूचना प्रणाली (PIS), सुरक्षा, और भवन स्वचालन (BAS) सहित उपप्रणालियों की एक विस्तृत श्रृंखला को एकीकृत करता है।
• उच्च विश्वसनीयता: संचार नेटवर्क में किसी भी रुकावट से यात्री सुरक्षा और शेड्यूलिंग दक्षता प्रभावित हो सकती है, जिसके लिए 99.999% से अधिक की प्रणाली उपलब्धता दर की आवश्यकता होती है।
• कठोर परिचालन वातावरण: उपकरणों को उच्च तापमान, धूल, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI), और निरंतर कंपन का सामना करना चाहिए।
• मजबूत वास्तविक समय प्रदर्शन: अलार्म संकेत और नियंत्रण आदेशों को घटनाओं पर त्वरित प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए मिलीसेकंड के भीतर प्रसारित किया जाना चाहिए।

ये आवश्यकताएँ नेटवर्क उपकरणों पर विश्वसनीयता, अतिरिक्तता डिज़ाइन, त्वरित फेलओवर क्षमताओं, और केंद्रीकृत प्रबंधन के संदर्भ में सख्त मानदंड लागू करती हैं।

2. मेट्रो ISCS सिस्टम में सामान्य नेटवर्क आर्किटेक्चर

एक मेट्रो ISCS संचार नेटवर्क आमतौर पर तीन-स्तरीय आर्किटेक्चर को अपनाता है:

• कोर लेयर: यह लेयर केंद्रीय नियंत्रण केंद्र को स्टेशनों, डिपो, और रखरखाव सुविधाओं के साथ जोड़ती है। यह उच्च विश्वसनीयता वाले लेयर 3 ईथरनेट स्विच को तैनात करती है जो OSPF जैसे डायनामिक रूटिंग प्रोटोकॉल और VRRP जैसे अतिरिक्तता प्रोटोकॉल का समर्थन करते हैं, जिससे निर्बाध मार्ग स्विचिंग और स्थिर नेटवर्क प्रदर्शन सुनिश्चित होता है।
• एग्रीगेशन (स्थानीय) लेयर: स्टेशन स्तर पर स्थित, यह लेयर विभिन्न उपप्रणालियों जैसे कि पावर, वेंटिलेशन, एक्सेस कंट्रोल, और प्रसारण को जोड़ती है। यह लेयर 2 या लेयर 3 प्रबंधित औद्योगिक स्विच का उपयोग करती है ताकि उपप्रणालियों के बीच डेटा को अलग किया जा सके जबकि कुशल संचार बनाए रखा जा सके।
• एक्सेस (फील्ड) लेयर: यह लेयर प्लेटफॉर्म स्क्रीन दरवाजे, निगरानी कैमरे, पंखे, और सिग्नलिंग उपकरण जैसे फ्रंट-एंड उपकरणों को जोड़ती है। यह अक्सर अप्रबंधित या हल्के प्रबंधित औद्योगिक स्विच का उपयोग करती है ताकि फील्ड स्तर पर लचीला और वास्तविक समय पहुंच सुनिश्चित की जा सके।

3. मेट्रो सिस्टम के लिए मजबूत नेटवर्क समाधान

मेट्रो संचालन औद्योगिक ईथरनेट स्विच पर निर्भर करते हैं जो मांगलिक परिस्थितियों में शीर्ष प्रदर्शन बनाए रखते हैं। विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, ISCS की आवश्यकताओं के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए स्विच का चयन करना आवश्यक है। इसमें आमतौर पर एक प्रणाली टोपोलॉजी शामिल होती है जो गारंटी देती है:

3.1 उत्पाद विन्यास

इष्टतम प्रदर्शन और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, मेट्रो उद्योग अक्सर औद्योगिक ईथरनेट स्विच का एक रणनीतिक संयोजन लागू करता है, जिसमें शामिल हैं:

• लेयर 3 प्रबंधित औद्योगिक ईथरनेट स्विच: ये जटिल मेट्रो नेटवर्क में उच्च विश्वसनीयता और प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए उन्नत रूटिंग और नेटवर्क प्रबंधन प्रदान करते हैं।
• लेयर 2 प्रबंधित औद्योगिक ईथरनेट स्विच: ये आवश्यक सुविधाएँ जैसे कि VLAN और रिंग नेटवर्क प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं, जो औद्योगिक सेटिंग्स में आमतौर पर पाए जाने वाले कठोर वातावरण के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिसमें मेट्रो उद्योग भी शामिल है।
• अप्रबंधित औद्योगिक ईथरनेट स्विच: ये सरल नेटवर्क आवश्यकताओं के लिए एक लागत-प्रभावी और विश्वसनीय समाधान प्रदान करते हैं, जैसे कि एक बड़े मेट्रो नेटवर्क बुनियादी ढांचे के भीतर किनारे के उपकरणों को जोड़ना।

यह दृष्टिकोण श्रेष्ठ अतिरिक्तता, उच्च बैंडविड्थ, और कम विलंबता सुनिश्चित करता है, जो मेट्रो सिस्टम के भीतर निर्बाध संचार और वास्तविक समय डेटा ट्रांसमिशन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

3.2 समाधान के पीछे की तकनीक

स्विच के पीछे की उन्नत तकनीक में शामिल हैं:

• OSPF-आधारित डायनामिक रूटिंग: डायनामिक रूटिंग प्रोटोकॉल नेटवर्क प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए मार्गों को स्वचालित रूप से समायोजित करते हैं।
• अतिरिक्तता: नेटवर्क डिज़ाइन में अतिरिक्त मार्ग शामिल हैं जो लिंक विफलता की स्थिति में स्वचालित फेलओवर प्रदान करते हैं।
• आसान रखरखाव: स्विच को उपयोगकर्ता-मित्र इंटरफेस के साथ डिज़ाइन किया गया है ताकि सरल कॉन्फ़िगरेशन और चल रहे रखरखाव को सुनिश्चित किया जा सके।

4. उद्योग की चुनौतियों को पार करना

मेट्रो नेटवर्क अक्सर उच्च-यातायात वातावरण में कई चुनौतियों का सामना करते हैं। मेट्रो उद्योग द्वारा सामना की गई कुछ प्रमुख चुनौतियाँ निम्नलिखित शीट में शामिल हैं:

और यहां पेंट पॉइंट्स, तकनीकी समाधान के बारे में आगे स्पष्टीकरण आता है:

• विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के कारण पैकेट हानि

1) दर्द बिंदु:

औद्योगिक वातावरण में, विशेष रूप से मेट्रो सिस्टम में, बिजली की आपूर्ति, सिग्नलिंग उपकरण और विद्युत प्रणालियों से उच्च स्तर का विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) पैकेट हानि का कारण बन सकता है, जिससे नेटवर्क संचार विश्वसनीयता में गिरावट आ सकती है।

2) तकनीकी समाधान:

• तीन-स्तरीय औद्योगिक-ग्रेड स्विच मजबूत विद्युत चुम्बकीय शील्डिंग और EMI प्रभावों को कम करने के लिए ग्राउंडिंग सुरक्षा से सुसज्जित।
• उन्नत त्रुटि पहचान और सुधार तंत्र उच्च-हस्तक्षेप वातावरण में डेटा अखंडता सुनिश्चित करने के लिए।
• का उपयोग फाइबर ऑप्टिक संचार जहां आवश्यक हो, विद्युत चुम्बकीय स्रोतों से हस्तक्षेप के जोखिम को समाप्त करने के लिए।

• कई प्रणालियों के बीच बैंडविड्थ प्रतिस्पर्धा

1) दर्द बिंदु:

कई उपप्रणालियाँ, जिनमें सिग्नलिंग, निगरानी, यात्री सूचना प्रणाली (PIS), और SCADA शामिल हैं, एक ही नेटवर्क बुनियादी ढांचे को साझा करती हैं। बैंडविड्थ की प्रतिस्पर्धा महत्वपूर्ण नियंत्रण और निगरानी डेटा के प्रसारण में देरी का कारण बन सकती है।

2) तकनीकी समाधान:

• तीन-स्तरीय रूटिंग में मल्टी-VLANs, बैंडविड्थ भीड़ को रोकने के लिए प्राथमिकता के आधार पर नेटवर्क ट्रैफ़िक को विभाजित करना।
• सेवा की गुणवत्ता (QoS) कार्यान्वयन, यह सुनिश्चित करते हुए कि मिशन-क्रिटिकल अनुप्रयोगों को उच्च बैंडविड्थ आवंटन प्राप्त हो।
• ट्रैफ़िक आकार और दर सीमित करना किसी एकल उपप्रणाली को नेटवर्क संसाधनों का एकाधिकार करने से रोकने के लिए।

•  डिवाइस कंपन के कारण कनेक्शन ड्रॉपआउट

1) दर्द बिंदु:

मेट्रो वातावरण में चलती ट्रेनों, स्टेशन के बुनियादी ढांचे और रखरखाव गतिविधियों से लगातार यांत्रिक कंपन शामिल होते हैं। ये कंपन नेटवर्क कनेक्शनों को ढीला कर सकते हैं और रुक-रुक कर विफलताएं पैदा कर सकते हैं।

2) तकनीकी समाधान:

• एंटी-वाइब्रेशन हार्डवेयर डिज़ाइन, जिसमें मजबूत कनेक्टर और औद्योगिक-ग्रेड माउंटिंग ब्रैकेट शामिल हैं, नेटवर्किंग उपकरण को सुरक्षित करने के लिए।
• तेजी से नेटवर्क रिंग स्विचिंग (ERPS - ईथरनेट रिंग प्रोटेक्शन स्विचिंग) लिंक विफलताओं से तेजी से पुनर्प्राप्ति के लिए, निरंतर नेटवर्क संचालन सुनिश्चित करना।
• अतिरिक्त बिजली आपूर्ति और फेलओवर तंत्र अप्रत्याशित कनेक्शन ड्रॉप के कारण डाउनटाइम को कम करने के लिए।

इन उन्नत नेटवर्किंग समाधानों को लागू करके, मेट्रो सिस्टम प्राप्त कर सकता हैअतुलनीय विश्वसनीयता, बेहतर परिचालन दक्षता, और उन्नत यात्री सुरक्षा.

5. तकनीकी सिद्धांत: रेडंडेंसी और स्मार्ट डिज़ाइन का एकीकरण

• भौतिक लचीलापन के लिए लेयर 2 रिंग नेटवर्क

1) लेयर 2 नेटवर्क एक ERPS (ईथरनेट रिंग प्रोटेक्शन स्विचिंग) डुअल-रिंग आर्किटेक्चर, प्राप्त कर रहा है 50ms-स्तरीय लिंक दोष पुनर्प्राप्ति, जो है 1,000 गुना अधिक कुशल पारंपरिक की तुलना में STP (स्पैनिंग ट्री प्रोटोकॉल) एक अभिसरण समय के साथ 6-50 सेकंड.

2) डुअल-रिंग हॉट बैकअप आर्किटेक्चर: प्राथमिक रिंग वास्तविक समय की निगरानी डेटा प्रसारित करती है, जबकि द्वितीयक रिंग डिवाइस प्रबंधन संकेतों को ले जाती है।

• बढ़ी हुई नेटवर्क विश्वसनीयता के लिए लेयर 3 फॉरवर्डिंग

1. लेयर 3 हॉट बैकअप आर्किटेक्चर: उपयोग करता है OSPF (ओपन शॉर्टेस्ट पाथ फर्स्ट) + VRRP (वर्चुअल राउटर रेडंडेंसी प्रोटोकॉल) दोहरे-स्तर की सुरक्षा के लिए, यह सुनिश्चित करते हुए वास्तविक समय निगरानी डेटा ट्रांसमिशन और डिवाइस प्रबंधन सिग्नल समर्थन. मेट्रो परियोजना परीक्षणों ने रिकॉर्ड किया है साल भर शून्य सेवा रुकावटें.
2. नेटवर्क विश्वसनीयता: कार्यान्वित करता है BFD (बिडायरेक्शनल फॉरवर्डिंग डिटेक्शन) OSPF के साथ जुड़ा हुआ है, लेयर 3 फेलओवर समय को सेकंड से मिलीसेकंड.

6. संचालन और रखरखाव विचार

तैनाती के बाद, नेटवर्क उपकरणों का नियमित रखरखाव आवश्यक है। निम्नलिखित सुविधाएँ मेट्रो सिस्टम के लिए फायदेमंद हैं:

• दूरस्थ कॉन्फ़िगरेशन और निगरानी: SNMP, वेब GUI और CLI इंटरफेस के लिए समर्थन दूरस्थ कॉन्फ़िगरेशन और निगरानी को सक्षम बनाता है।
• वास्तविक समय निगरानी: पोर्ट स्थिति, बैंडविड्थ उपयोग और दोष अलर्ट की वास्तविक समय निगरानी प्रारंभिक पहचान और समस्या निवारण का समर्थन करती है।
• कुशल रखरखाव: बैच फर्मवेयर अपग्रेड और कॉन्फ़िगरेशन बैकअप रखरखाव के समय को कम करते हैं।

औद्योगिक ईथरनेट स्विच का एक विशिष्ट जीवन चक्र 10 वर्षों से अधिक होता है। धूल, नमी, स्थैतिक बिजली और बिजली गिरने के खिलाफ उनकी सुरक्षा सुविधाएँ प्रतिस्थापन आवृत्ति को काफी कम कर देती हैं और निवेश पर रिटर्न में सुधार करती हैं।

7. उभरते रुझान और भविष्य की दृष्टि

शहरी रेल परिवहन के तेजी से विकास और स्मार्ट विकास के साथ, मेट्रो सिस्टम अधिक विश्वसनीय, वास्तविक समय और लचीले नेटवर्क बुनियादी ढांचे की मांग कर रहे हैं। औद्योगिक ईथरनेट स्विच, अपनी उत्कृष्ट एंटी-इंटरफेरेंस क्षमता, उच्च विश्वसनीयता और बुद्धिमान प्रबंधन सुविधाओं के साथ, ISCS सिस्टम के कुशल संचालन को बनाए रखने में महत्वपूर्ण घटक बन गए हैं।

7.1 AI और एज कंप्यूटिंग का एकीकरण

औद्योगिक ईथरनेट स्विच में कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) और एज कंप्यूटिंग का एकीकरण तेजी से प्रचलित हो रहा है। AI एल्गोरिदम संभावित विफलताओं की भविष्यवाणी और रोकथाम के लिए नेटवर्क ट्रैफ़िक पैटर्न का विश्लेषण कर सकते हैं, जबकि एज कंप्यूटिंग स्रोत के करीब डेटा प्रोसेसिंग को सक्षम बनाता है, विलंबता और बैंडविड्थ उपयोग को कम करता है।

7.2 उन्नत साइबर सुरक्षा उपाय

जैसे-जैसे मेट्रो सिस्टम अधिक जुड़े हुए होते जाते हैं, साइबर खतरों का जोखिम बढ़ जाता है। औद्योगिक ईथरनेट स्विच अब महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे को दुर्भावनापूर्ण हमलों से बचाने के लिए घुसपैठ पहचान प्रणाली (IDS), फायरवॉल और सुरक्षित बूट तंत्र जैसी उन्नत साइबर सुरक्षा सुविधाओं को शामिल कर रहे हैं।

7.3 समय-संवेदनशील नेटवर्किंग (TSN) को अपनाना

समय-संवेदनशील नेटवर्किंग (TSN) एक उभरती हुई तकनीक है जो निर्धारक ईथरनेट संचार प्रदान करती है, यह सुनिश्चित करती है कि समय पर और विश्वसनीय डेटा डिलीवरी हो। मेट्रो नेटवर्क में TSN को अपनाने से ट्रेन नियंत्रण और सिग्नलिंग सिस्टम जैसे समय-समय पर महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के प्रदर्शन को बढ़ाया जा सकता है

7.4 उच्च-बैंडविड्थ अनुप्रयोगों के लिए समर्थन

उच्च-परिभाषा वीडियो निगरानी और वास्तविक समय डेटा विश्लेषण के बढ़ते उपयोग के लिए औद्योगिक ईथरनेट स्विच को उच्च बैंडविड्थ का समर्थन करने की आवश्यकता होती है। 10G या यहां तक कि 40G क्षमताओं वाले स्विच की तैनाती यह सुनिश्चित करती है कि मेट्रो नेटवर्क बढ़ती डेटा मांगों को कुशलतापूर्वक संभाल सके।

8. निष्कर्ष

औद्योगिक ईथरनेट स्विच मेट्रो सिस्टम के विश्वसनीय और कुशल संचालन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कठोर वातावरण का सामना करने की उनकी क्षमता, वास्तविक समय संचार प्रदान करने और AI, साइबर सुरक्षा और TSN जैसी उन्नत सुविधाओं का समर्थन करने की क्षमता उन्हें आधुनिक शहरी रेल परिवहन में अपरिहार्य बनाती है। जैसे-जैसे मेट्रो नेटवर्क विकसित होते रहेंगे, उन्नत औद्योगिक ईथरनेट स्विच को अपनाना डिजिटल परिवर्तन प्राप्त करने और यात्री सुरक्षा और संतुष्टि सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण होगा।