メトロ産業における産業用イーサネットスイッチの適用方法

1. メトロシステムにおける産業ネットワーク通信の主要要件

メトロ通信ネットワークは、次のような要求によって特徴付けられます。

• マルチサービス統合：ISCSは、列車制御、CCTV、公共アドレス（PA）、乗客情報システム（PIS）、セキュリティ、ビルオートメーション（BAS）を含む幅広いサブシステムを統合します。
• 高信頼性：通信ネットワークの中断は、乗客の安全やスケジュールの効率に影響を与える可能性があり、システムの可用性率は99.999%以上である必要があります。
• 過酷な動作環境：デバイスは、高温、ほこり、電磁干渉（EMI）、および絶え間ない振動に耐える必要があります。
• 強力なリアルタイムパフォーマンス：アラーム信号と制御コマンドは、インシデントへの迅速な対応を確保するためにミリ秒単位で送信される必要があります。

これらの要件は、信頼性、冗長設計、迅速なフェイルオーバー機能、集中管理の観点からネットワークデバイスに厳しい基準を課します。

2. メトロISCSシステムにおける典型的なネットワークアーキテクチャ

メトロISCS通信ネットワークは通常、3層のアーキテクチャを採用しています。

• コアレイヤー：このレイヤーは、中央制御センターと駅、車庫、保守施設を接続します。OSPFのような動的ルーティングプロトコルとVRRPのような冗長プロトコルをサポートする高信頼性のレイヤー3イーサネットスイッチを展開し、シームレスなルート切り替えと安定したネットワークパフォーマンスを確保します。
• 集約（ローカル）レイヤー：駅レベルに位置するこのレイヤーは、電力、換気、アクセス制御、放送などのさまざまなサブシステムをリンクします。レイヤー2またはレイヤー3の管理型産業用スイッチを使用して、サブシステム間のデータを分離しながら効率的な通信を維持します。
• アクセス（フィールド）レイヤー：このレイヤーは、プラットフォームスクリーンドア、監視カメラ、ファン、信号装置などのフロントエンドデバイスを接続します。フィールドレベルでの柔軟でリアルタイムなアクセスを確保するために、管理されていないまたは軽く管理された産業用スイッチを使用することがよくあります。

3. メトロシステムのための堅牢なネットワークソリューション

メトロの運用は、過酷な条件下でも最高のパフォーマンスを維持する産業用イーサネットスイッチに依存しています。信頼性を確保するためには、統合監視制御システム（ISCS）のニーズに特化したスイッチを選択することが重要です。これには通常、以下を保証するシステムトポロジーが含まれます。

3.1 製品構成

最適なパフォーマンスと信頼性を確保するために、メトロ業界は通常、以下を含む産業用イーサネットスイッチの戦略的な組み合わせを実装します。

• レイヤー3管理型産業用イーサネットスイッチ：これらは、複雑なメトロネットワークに必要な高度なルーティングとネットワーク管理を提供し、重要なアプリケーションでの高い信頼性とパフォーマンスを確保します。
• レイヤー2管理型産業用イーサネットスイッチ：これらは、メトロ業界を含む産業環境で一般的に見られる過酷な環境に対応するために設計されたVLANやリングネットワークプロトコルなどの基本機能を提供します。
• 管理されていない産業用イーサネットスイッチ：これらは、より大きなメトロネットワークインフラ内でエッジデバイスを接続するなど、よりシンプルなネットワークニーズに対するコスト効果の高い信頼性のあるソリューションを提供します。

このアプローチは、メトロシステム内でシームレスな通信とリアルタイムデータ伝送を維持するために重要な、優れた冗長性、高帯域幅、低遅延を保証します。

3.2 ソリューションの背後にある技術

スイッチの背後にある高度な技術には以下が含まれます。

• OSPFベースの動的ルーティング動的ルーティングプロトコルは、ネットワークパフォーマンスを最適化するためにルートを自動的に調整します。
• 冗長性ネットワーク設計には、リンク障害時に自動フェイルオーバーを提供する冗長経路が含まれています。
• 簡単なメンテナンススイッチは、簡単な構成と継続的なメンテナンスのためのユーザーフレンドリーなインターフェースで設計されています。

4. 業界の課題を克服する

メトロネットワークは、特に高トラフィック環境でさまざまな課題に直面することがよくあります。メトロ業界が直面する主な課題は、次のシートに含まれています。

そしてここに痛点、技術的解決策についてのさらなる説明があります:

• 電磁干渉によるパケットロス

1) 痛点:

産業環境、特にメトロシステムでは、電源、信号装置、電気システムからの高レベルの電磁干渉（EMI）がパケットロスを引き起こし、ネットワーク通信の信頼性を低下させる可能性があります。

2) 技術的解決策:

• 三層産業用スイッチ 強力な電磁シールドと接地保護を備え、EMIの影響を最小限に抑えるために装備されています。
• 高度な エラーディテクションと修正メカニズム 高干渉環境でのデータの整合性を確保するために。
• 使用 光ファイバー通信 電磁源からの干渉リスクを排除するために必要に応じて。

• 複数のシステム間での帯域幅競合

1) 痛点:

信号、監視、乗客情報システム（PIS）、SCADAを含む複数のサブシステムが同じネットワークインフラを共有しています。帯域幅の競合は、重要な制御および監視データの送信に遅延を引き起こす可能性があります。

2) 技術的解決策:

• 三層ルーティングを跨ぐマルチVLAN、帯域幅の混雑を防ぐために優先順位に基づいてネットワークトラフィックをセグメント化します。
• サービス品質（QoS）実装、ミッションクリティカルなアプリケーションがより高い帯域幅の割り当てを受けることを保証します。
• トラフィックシェーピングとレート制限 単一のサブシステムがネットワークリソースを独占するのを防ぐために。

•  デバイスの振動による接続の途切れ

1) 痛点:

メトロ環境では、移動する列車、駅のインフラ、保守活動からの機械的振動が常に発生しています。これらの振動はネットワーク接続を緩め、断続的な障害を引き起こす可能性があります。

2) 技術的解決策:

• 防振ハードウェア設計、強化されたコネクタと産業用マウントブラケットを含み、ネットワーク機器を固定します。
• 高速ネットワークリングスイッチング（ERPS - イーサネットリング保護スイッチング） リンク障害からの迅速な回復のために、継続的なネットワーク運用を保証します。
• 冗長電源供給とフェイルオーバーメカニズム 予期しない接続の途切れによるダウンタイムを最小限に抑えるために。

これらの高度なネットワーキングソリューションを実装することにより、メトロシステムは 比類のない信頼性、運用効率の向上、乗客の安全性の向上。

5. 技術原則: 冗長性とスマートデザインの統合

• 物理的な回復力のためのレイヤー2リングネットワーク

1) レイヤー2ネットワークは ERPS（イーサネットリング保護スイッチング） デュアルリングアーキテクチャを採用し、 50msレベルのリンク障害回復、これは 1,000倍効率的 従来の STP（スパニングツリープロトコル） 収束時間 6-50秒。

2) デュアルリングホットバックアップアーキテクチャ: プライマリリングはリアルタイムの監視データを送信し、セカンダリリングはデバイス管理信号を運びます。

• レイヤー3フォワーディングによるネットワーク信頼性の向上

1. レイヤー3ホットバックアップアーキテクチャ: 使用 OSPF（オープンショーテストパスファースト） + VRRP（仮想ルータ冗長プロトコル） 二重層保護を確保するために リアルタイム監視データ伝送 と デバイス管理信号サポート。メトロプロジェクトのテストでは 年間を通じてサービス中断ゼロ。
2. ネットワークの信頼性: 実装 BFD（双方向転送検出）とOSPFのリンク、レイヤー3のフェイルオーバー時間を 秒からミリ秒へ。

6. 運用と保守の考慮事項

展開後、ネットワークデバイスの定期的な保守が不可欠です。以下の機能はメトロシステムにとって有益です:

• リモート設定と監視: SNMP、Web GUI、およびCLIインターフェースのサポートにより、リモートでの設定と監視が可能です。
• リアルタイム監視: ポートステータス、帯域幅使用量、障害アラートのリアルタイム監視は、早期検出とトラブルシューティングをサポートします。
• 効率的な保守: バッチファームウェアのアップグレードと設定バックアップは、保守時間を短縮します。

産業用イーサネットスイッチのライフサイクルは通常10年以上です。これらのスイッチの防塵、防湿、静電気、雷対策の機能は、交換頻度を大幅に減少させ、投資回収率を向上させます。

7。新興のトレンドと将来の展望

都市鉄道交通の急速な発展とスマートな進化に伴い、メトロシステムはますます信頼性が高く、リアルタイムで柔軟なネットワークインフラを求めています。産業用イーサネットスイッチは、その優れた耐干渉性、高い信頼性、インテリジェントな管理機能により、ISCSシステムの効率的な運用を維持するための重要なコンポーネントとなっています。

7.1 AIとエッジコンピューティングの統合

人工知能（AI）とエッジコンピューティングの統合が産業用イーサネットスイッチにおいてますます普及しています。AIアルゴリズムはネットワークトラフィックパターンを分析して潜在的な障害を予測し防止することができ、エッジコンピューティングはデータ処理をソースに近づけることで、遅延と帯域幅使用を削減します。

7.2 強化されたサイバーセキュリティ対策

メトロシステムがより接続されるようになるにつれて、サイバー脅威のリスクが増加します。産業用イーサネットスイッチは、侵入検知システム（IDS）、ファイアウォール、セキュアブートメカニズムなどの高度なサイバーセキュリティ機能を組み込むことで、重要なインフラを悪意のある攻撃から保護しています。

7.3 タイムセンシティブネットワーキング（TSN）の採用

タイムセンシティブネットワーキング（TSN）は、決定論的なイーサネット通信を提供し、タイムリーで信頼性のあるデータ配信を保証する新興技術です。メトロネットワークでのTSNの採用は、列車制御や信号システムなどの時間に敏感なアプリケーションの性能を向上させることができます。

7.4 高帯域幅アプリケーションのサポート

高解像度ビデオ監視とリアルタイムデータ分析の使用が増加しているため、産業用イーサネットスイッチはより高い帯域幅をサポートする必要があります。10Gまたは40Gの能力を持つスイッチの展開により、メトロネットワークは増大するデータ需要を効率的に処理できます。

8。結論

産業用イーサネットスイッチは、メトロシステムの信頼性と効率的な運用において重要な役割を果たしています。過酷な環境に耐え、リアルタイム通信を提供し、AI、サイバーセキュリティ、TSNなどの高度な機能をサポートする能力により、現代の都市鉄道交通において不可欠な存在となっています。メトロネットワークが進化し続ける中、先進的な産業用イーサネットスイッチの採用は、デジタルトランスフォーメーションを達成し、乗客の安全と満足を確保する上で重要です。