CN106161607A - 设备在隧道和机车上的网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种设备在隧道和机车上的网络系统，采用无线本地转发，接入控制器设备不参与数据转发，只做无线接入点的管理使用，既方便网络扩容，又最大化提高了网络带宽的利用率，特别是车地无线传输网络，通过本地转发，在车地带宽不变的情况下，可以节约大约15％的车地带宽。

Description

设备在隧道和机车上的网络系统

技术领域

本发明涉及网络管理技术领域，尤其涉及一种设备在隧道和机车上的网络系统。

背景技术

目前设备在隧道和机车上的网络系统其网络带宽的利用率不够高。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备在隧道和机车上的网络系统，解决现有技术的设备在隧道和机车上的网络系统其网络带宽的利用率不够高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种设备在隧道和机车上的网络系统，包括数据中心子系统、出口子系统、有线传输环网子系统、车站子系统、车载子系统和车地通信系统；

数据中心子系统包括FCoE和与FCoE连接的磁盘阵列、存储器、DMZ服务器群、应用服务器群、业务服务器群；DMZ服务器群与第一数据中心交换机、第二数据中心交换机分别连接，第一数据中心交换机、第二数据中心交换机还分别与业务区防火墙连接；应用服务器群与第三数据中心交换机、第四数据中心交换机分别连接，第三数据中心交换机还与第一核心交换机连接、第四数据中心交换机与第二核心交换机连接；业务服务器群还与第五数据中心交换机、第六数据中心交换机分别连接，第五数据中心交换机还与第一核心交换机连接、第六数据中心交换机还与第二核心交换机连接；

出口子系统包括与外部通信系统连接的第一多链路负载均衡出口引擎、第二多链路负载均衡出口引擎；第一多链路负载均衡出口引擎、第一流控实名认证设备、第一互联网防火墙顺序连接，第一互联网防火墙还与第一核心交换机连接；第二多链路负载均衡出口引擎、第二流控实名认证设备、第二互联网防火墙顺序连接，第二互联网防火墙还与第二核心交换机连接；上网行为审计系统与第一核心交换机连接；热点缓存设备与第二核心交换机连接；

有线传输环网子系统包括核心环网、线路区域环网、站台覆盖环网，其中，核心环网包括第一核心交换机、第二核心交换机和线路汇聚交换机，对应每条线路设置有两台线路汇聚交换机，第一核心交换机和第二核心交换机之间以及对应每条线路的两台线路汇聚交换机之间采用虚拟化技术，两台核心交换机和两台线路汇聚交换机之间再通过2×40G环网链路两两设备互联；线路区域环网包括对应于每个站台的站台汇聚交换机和轨旁AP接入交换机；站台覆盖环网包括车站出入口通道覆盖AP和车站大厅覆盖AP；

车站子系统包括站台接入交换机、站台汇聚交换机和站台AP；站台接入交换机和站台AP通过千兆链路连接；所述站台AP包括车站出入口通道覆盖AP和车站大厅覆盖AP；

车载子系统包括车载交换机、车载覆盖AP和车载车地AP；对应每个车厢设置有一台车载交换机和一台车载覆盖AP，车厢之间通过车载交换机进行有线组网；位于车头和车尾的车载交换机还与车载车地AP连接；

车地通信系统包括车载交换机、轨旁AP和车载车地AP；车载交换机之间组成链路将每节车厢内的车载覆盖AP覆盖。

在此基础上，进一步地，车载车地AP的天线安装在列车顶部内侧。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，车载车地AP的天线为平板全向天线。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，相邻轨旁AP的间隔为180m。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，轨旁AP的天线采用大于10dBi的定向MIMO天线。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，每个线路区域环网中站台数量为9～12个。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，轨旁AP和车载车地AP采用802.11ac无线组网。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种设备在隧道和机车上的网络系统，采用无线本地转发，接入控制器设备不参与数据转发，只做无线接入点的管理使用，既方便网络扩容，又最大化提高了网络带宽的利用率，特别是车地无线传输网络，通过本地转发，在车地带宽不变的情况下，可以节约大约15％的车地带宽。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明实施例提供的一种设备在隧道和机车上的网络系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种数据中心子系统的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种出口子系统的结构示意图

图4示出了本发明实施例提供的一种有线传输环网子系统的结构示意图

图5示出了本发明实施例提供的一种车站子系统的结构示意图

图6示出了本发明实施例提供的一种车载子系统的结构示意图

图7示出了本发明实施例提供的一种车地通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。

具体实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种设备在隧道和机车上的网络系统，包括数据中心子系统、出口子系统、有线传输环网子系统、车站子系统、车载子系统和车地通信系统；

如图2所示，数据中心子系统包括FCoE和与FCoE连接的磁盘阵列、存储器、DMZ服务器群、应用服务器群、业务服务器群；DMZ服务器群与第一数据中心交换机、第二数据中心交换机分别连接，第一数据中心交换机、第二数据中心交换机还分别与业务区防火墙连接；应用服务器群与第三数据中心交换机、第四数据中心交换机分别连接，第三数据中心交换机还与第一核心交换机连接、第四数据中心交换机与第二核心交换机连接；业务服务器群还与第五数据中心交换机、第六数据中心交换机分别连接，第五数据中心交换机还与第一核心交换机连接、第六数据中心交换机还与第二核心交换机连接；

如图3所示，出口子系统包括与外部通信系统连接的第一多链路负载均衡出口引擎、第二多链路负载均衡出口引擎；第一多链路负载均衡出口引擎、第一流控实名认证设备、第一互联网防火墙顺序连接，第一互联网防火墙还与第一核心交换机连接；第二多链路负载均衡出口引擎、第二流控实名认证设备、第二互联网防火墙顺序连接，第二互联网防火墙还与第二核心交换机连接；上网行为审计系统与第一核心交换机连接；热点缓存设备与第二核心交换机连接；

如图4所示，有线传输环网子系统包括核心环网、线路区域环网、站台覆盖环网，其中，核心环网包括第一核心交换机、第二核心交换机和线路汇聚交换机，对应每条线路设置有两台线路汇聚交换机，第一核心交换机和第二核心交换机之间以及对应每条线路的两台线路汇聚交换机之间采用虚拟化技术，两台核心交换机和两台线路汇聚交换机之间再通过2×40G环网链路两两设备互联；线路区域环网包括对应于每个站台的站台汇聚交换机和轨旁AP接入交换机；站台覆盖环网包括车站出入口通道覆盖AP和车站大厅覆盖AP；

如图5所示，车站子系统包括站台接入交换机、站台汇聚交换机和站台AP；站台接入交换机和站台AP通过千兆链路连接；站台AP包括车站出入口通道覆盖AP和车站大厅覆盖AP；

如图6所示，车载子系统包括车载交换机、车载覆盖AP和车载车地AP；对应每个车厢设置有一台车载交换机和一台车载覆盖AP，车厢之间通过车载交换机进行有线组网；位于车头和车尾的车载交换机还与车载车地AP连接；

如图7所示，车地通信系统包括车载交换机、轨旁AP和车载车地AP；车载交换机之间组成链路将每节车厢内的车载覆盖AP覆盖。

本发明实施例中，数据中心子系统作为整个网络系统的控制和管理中心，以及业务发布数据交换中心，设计双活数据中心，主要有业务系统后台数据存储转发，业务实时双活备份，通过数据中心核心交换机虚拟化和环网设计，使得整个数据中心网络健壮，稳定业务切换块，提升网内用户访问体验；通过专用双活数据备份实时存储通道，保证双活数据中心高效利用和平滑迁移切换；

出口子系统主要有用户接入行为审计、内容服务和互联网出口设备群；这些设备群与核心都通过出口和数据中心汇聚交换机实现互联；出口设备双万兆上行，设备冗余保证设计出口带宽支持20G吞吐，支撑未来业务发展需要；实现从内到外的不同运营商链路自主选择，实现从互联网到业务系统的智能DNS转发，链路负载均衡；通过双上行链路和双设备保证链路出口设备的稳定性；

有线传输环网子系统负责数据中心子系统、出口子系统、站厅子系统、车地无线传输网络子系统之间的数据传输；分成核心部分、线路汇聚部分和站台汇聚部分；有线传输网络子系统作为地铁WIFI系统的骨干传输网原则上带宽采用超前设计，架构上整体采用扁平化，即站台AP、站台接入、站台汇聚、车载系统、车地传输系统、线路汇聚、核心全部采用二层互联，每个站台、列车通过VLAN隔离，这样整个乘客WLAN网络的无线终端的网关全部汇聚在核心；再把认证也作用在网关上，从而实现终端接入、认证的扁平化管理，这种扁平化带来的好处包括：无线终端在站台、列车车厢、不同线路换乘时，完全使用同一个IP地址，这样终端接入后只需要做一次认证，而认证成功后，在地铁中的任意位置上网都无需再次认证，保证乘客最佳的上网体验；终端接入后保持一个IP地址不变，也方便对乘客上网进行审计，审计时只需要记录、监控某个IP地址对应的上网行为，再通过认证时记录的终端和IP地址的对应关系，很方便的监控到任意终端在任意位置的上网行为；扁平化架构使网络管理维护只需要集中在中心子系统中，大大降低了网络管理维护的难度的同时，却能更及时的响应网络中的各种问题；扁平化架构使网络扩展方便，由于所有设备都和核心互联，以后新线WLAN网络接入和其他网络应用的接入只需要在核心上扩容万兆端口，对现网运行基本没有影响，而出口带宽和服务器也只需要在出口子系统和数据中心子系统中的相应区域扩展设备即可实现，扩容也非常方便；线路汇聚交换机和核心交换机分别采用虚拟化技术，将两台核心和每个线路的两台线路汇聚交换机分别虚拟化成一台设备，它们之间再通过2×40G环网链路两两设备互联，最大化的保证网络的可靠性；线路汇聚交换机和站台汇聚交换机之间采用ERPS环网技术组网，4条线路共10个环网；为保证每个站台、车地传输子系统的带宽，每环网的总带宽应达到5.2G以上，每个线路中的采用双万兆链路聚合组网，每个环网中站台数量保持在9-12个，这样每个站台的带宽可以在2G以上，这样既确保带宽，又提供传输系统线路冗余；每个线路的线路汇聚交换机有两台，采用双链路40G虚拟化技术组网，最大程度的确保线路的可靠性；线路汇聚交换机之间采用ERPS环网技术组网，为保证每个线路的带宽，每线路总带宽应达到28G以上，每个线路中的采用双40G链路聚合组网，这样线路的带宽可以在20G以上，这样既确保带宽，又提供传输系统线路冗余；在线路环网上，选取两个线路节点通过网状40G链路连接,分别上联核心交换机，保证线路内用户到数据中心的大容量访问流量；站台汇聚交换机和站台接入交换机，车地传统网络系统中的轨旁AP通过千兆链路互联星型组网，相邻站台的接入交换机通过光纤交叉连接轨旁AP，保证轨旁AP上行冗余；

站台子系统由站台接入交换机、站台汇聚交换机、站台AP组成；站台接入交换机和站台AP通过千兆链路连接，站台接入交换机为站台AP提供POE供电；每个站台都属于一个独立的VLAN，用于站台AP上的终端接入；

车载子系统包括车载交换机，车载覆盖AP和车载车地AP；每个车厢有一台车载交换机和一台车载覆盖AP，车厢之间通过车载交换机千兆链路进行有线组网；位于或靠近车头和车尾的车厢工业交换机还需要连接车载车地AP；

车地通信系统中，车地链路需要满足车地通信的性能要求，同时确保链路的健壮性；6节车厢需要实现600Mbps的车地链路性能，设计在地铁车头和车尾各安放一台车载车地AP；2台车载车地AP可进行负载均衡和冗余备份，最大提供600Mbps以上的车地链路；当一条链路出现故障时，其它一条链路仍能满足正常业务需求；其中，隧道部署，通常上下行隧道分离，需要在上下行隧道独立部署一套轨旁AP；高架部署，通常上下行并行可视，所以上下行可以部署一套轨旁AP即可；轨旁AP要采用具备防尘防水等级的工业级产品，需要具备光纤接口；AP安装在轨旁设备箱中，天线则需架设抱杆。

本发明实施例采用无线本地转发，接入控制器设备不参与数据转发，只做无线接入点的管理使用，既方便网络扩容，又最大化提高了网络带宽的利用率，特别是车地无线传输网络，通过本地转发，在车地带宽不变的情况下，可以节约大约15％的车地带宽。

本发明实施例对车载车地AP的天线的安装位置不做限定，优选的，车载车地AP的天线可以安装在列车顶部内侧。本发明实施例对车载车地AP的天线的形式也不做限定，优选的，车载车地AP的天线可以为平板全向天线。车载车地AP天线不需要外露，一般安装在列车顶部内侧，形式为平板全向天线，能够耐受160KPH的风速。

本发明实施例对相邻轨旁AP的间隔不做限定，优选的相邻轨旁AP的间隔可以为180m。轨旁网络由各车站分控中心引出，一般需要在分控中心汇聚交换机下直接接入轨旁AP或者再通过接入交换机拉光纤敷设到轨道旁边，布设轨旁AP的间隔一般以180m左右为宜；具体的，直线部分以180m左右为宜，部分拐弯路段需适当减小，以120m左右为宜。

本发明实施例对轨旁AP的天线不做限定，优选的，轨旁AP的天线可以采用大于10dBi的定向MIMO天线。原则上要求轨旁AP的天线可直视，上下行两个方向采用独立的天线和频段进行部署，要求采用10dBi以上的定向MIMO天线。

本发明实施例对每个线路区域环网中站台数量不做限定，优选的，每个线路区域环网中站台数量可以为9～12个。为保证每个站台、车地传输子系统的带宽，每个线路区域环网的总带宽应达到5.2G以上，采用双万兆链路聚合组网，每个线路区域环网中站台数量保持在9-12个，这样每个站台的带宽可以在2G以上，这样既确保带宽，又提供传输系统线路冗余。

本发明实施例对轨旁AP和车载车地AP之间的通信协议不做限定，优选的，轨旁AP和车载车地AP可以采用802.11ac无线组网。车地链路要达到600Mbps的高性能，传统的WLAN协议已经无法满足(高速运动下，传统802.11g性能约10+Mbps，802.11n性能约100Mbps)，必须采用更高性能的无线协议。802.11ac是802.11n的继承者，被称为第5代WiFi。它采用并扩展了源自802.11n的空中接口(air interface)概念，包括：更宽的RF带宽(提升至160MHz)，更多的MIMO空间流(spatial streams，增加到8)，多用户的MIMO，以及更高阶的调制(modulation，达到256QAM)。本系统并未采用最高规格的11ac，而是采用性价比较高的80MHz带宽和3×3MIMO，实现1.3Gbps的连接速率，实际有效吞吐可达950Mbps；在高速运动下，实际有效TCP/IP吞吐率可达600Mbps。在本系统中，可以分配36～48频道(5.17～5.25GHz)和52～64频道(5.25～5.33GHz)供车地系统使用。

具体实施例二

本发明实施例提供了一个设备在1号线上的网络系统，1号线设置有2～4个10G环网，根据各站终端接入数量确定环网节点数量，工程前期组成2个10G环网，后期可组成4个10G环网，本发明实施例中单独敷设了8芯光缆，可跳接尾纤改变组网结构，无需单独重新敷设光纤；

传输环网线路敷设8芯光缆，光缆路由利用现有区间托臂、支架、线槽、进入设备室也利用现有通号线槽、桥架；

区间线缆敷设至车站覆盖系统安装的网络机柜内；

选取1号线两路口站作为汇聚设备安装车站，其余线路汇聚设备均安装在换乘车站内；

汇聚车站间组成双40G环网，与红旗河沟数据中心、两路口数据中心组成网状网；

根据站点的分布情况，本工程主干光纤环网搭建10个10G环，每条线路选取一个站点作为10G环网汇聚点，汇聚点与出口机房组成40G网状网，汇聚点及环网中心机房设备采用1+1热备。

尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。

Claims (7)

1.一种设备在隧道和机车上的网络系统，其特征在于，包括数据中心子系统、出口子系统、有线传输环网子系统、车站子系统、车载子系统和车地通信系统；

数据中心子系统包括FCoE和与FCoE连接的磁盘阵列、存储器、DMZ服务器群、应用服务器群、业务服务器群；DMZ服务器群与第一数据中心交换机、第二数据中心交换机分别连接，第一数据中心交换机、第二数据中心交换机还分别与业务区防火墙连接；应用服务器群与第三数据中心交换机、第四数据中心交换机分别连接，第三数据中心交换机还与第一核心交换机连接、第四数据中心交换机与第二核心交换机连接；业务服务器群还与第五数据中心交换机、第六数据中心交换机分别连接，第五数据中心交换机还与第一核心交换机连接、第六数据中心交换机还与第二核心交换机连接；

出口子系统包括与外部通信系统连接的第一多链路负载均衡出口引擎、第二多链路负载均衡出口引擎；第一多链路负载均衡出口引擎、第一流控实名认证设备、第一互联网防火墙顺序连接，第一互联网防火墙还与第一核心交换机连接；第二多链路负载均衡出口引擎、第二流控实名认证设备、第二互联网防火墙顺序连接，第二互联网防火墙还与第二核心交换机连接；上网行为审计系统与第一核心交换机连接；热点缓存设备与第二核心交换机连接；

有线传输环网子系统包括核心环网、线路区域环网、站台覆盖环网，其中，核心环网包括第一核心交换机、第二核心交换机和线路汇聚交换机，对应每条线路设置有两台线路汇聚交换机，第一核心交换机和第二核心交换机之间以及对应每条线路的两台线路汇聚交换机之间采用虚拟化技术，两台核心交换机和两台线路汇聚交换机之间再通过2×40G环网链路两两设备互联；线路区域环网包括对应于每个站台的站台汇聚交换机和轨旁AP接入交换机；站台覆盖环网包括车站出入口通道覆盖AP和车站大厅覆盖AP；

车站子系统包括站台接入交换机、站台汇聚交换机和站台AP；站台接入交换机和站台AP通过千兆链路连接；所述站台AP包括车站出入口通道覆盖AP和车站大厅覆盖AP；

车载子系统包括车载交换机、车载覆盖AP和车载车地AP；对应每个车厢设置有一台车载交换机和一台车载覆盖AP，车厢之间通过车载交换机进行有线组网；位于车头和车尾的车载交换机还与车载车地AP连接；

车地通信系统包括车载交换机、轨旁AP和车载车地AP；车载交换机之间组成链路将每节车厢内的车载覆盖AP覆盖。

2.根据权利要求1所述的设备在隧道和机车上的网络系统，其特征在于，车载车地AP的天线安装在列车顶部内侧。

3.根据权利要求1或2所述的设备在隧道和机车上的网络系统，其特征在于，车载车地AP的天线为平板全向天线。

4.根据权利要求1或2所述的设备在隧道和机车上的网络系统，其特征在于，相邻轨旁AP的间隔为180m。

5.根据权利要求1或2所述的设备在隧道和机车上的网络系统，其特征在于，轨旁AP的天线采用大于10dBi的定向MIMO天线。

6.根据权利要求1或2所述的设备在隧道和机车上的网络系统，其特征在于，每个线路区域环网中站台数量为9～12个。

7.根据权利要求1或2所述的设备在隧道和机车上的网络系统，其特征在于，轨旁AP和车载车地AP采用802.11ac无线组网。