PIS系统 - 图文

华北工控地铁PIS系统解决方案

应用背景

随着城市建设的迅速发展，地铁、轻轨、高铁等交通运输工具在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。在中国有轨道交通的城市中，市民每天与轨道交通接触的平均时间在56分钟以上，北京、上海、深圳等城市接触时间更多。轨道交通工具的运行程度复杂，保障要求高，如何确保人们的出行质量是众多有社会责任感的企业的一大研究课题。

系统概述

PIS系统伴随WLAN移动通信等相关技术日益受到青睐，它将原来单调、封闭的车厢魔幻般地变成了娱乐的天堂，既确保了列车的运行安全又增加了乘客的舒适感。PIS系统作为地铁公司与乘客之间最直观的信息交互平台，除了能在车厢内显示乘车须知、列车时刻表等文本信息以外，还可播放股票信息、新闻、赛事直播、广告等实时动态信息，发生火灾、阻塞及恐怖袭击等非正常情况，还可提供动态紧急疏散提示。 系统功能

电视转播 实时资讯插播 智能播出

信号及数据传输 系统综合管理

系统优势

华北工控紧密结合我国轨道交通的现状，研发出一系列轨道交通行业PIS专用产品，以性能可靠、功能齐全对国内同行产生了广泛的借鉴和示范意义。

1、 列车的快速运行产生的震动对PIS系统提出了极高的要求，华北工控针对传统PIS系统插槽不牢的问题，率先采用航空插头，极大的提高了产品的抗震性。

2、 将网络传输技术应用于PIS产品，解决了传统计算机显示方式带来的传输距离不够远、动态视频质量低下、广告和节目交换不便不能实时更新的缺陷，可实时远程监管播放内容，实现新型网络广播。

3、 可保证PIS系统长期24小时无故障运行，常年无需人工维护，完全适用各种隧道段等苛刻应用环境。

4、 传统的PIS系统串口有限，这在很大程度上限制了外围设备的接入及系统的扩展、升级，华北工控多款应用于PIS系统的长卡均拥有10个左右的COM，有效提升外围的扩充弹性。 网络拓扑

系统配置

1、 使用产品:标准工控机＋解码卡＋视频卡＋交换机 2、 适用站台2-4路流媒体播放NORCO-890/880/870 3、 适用车厢内部广告播放 NORCO-6850/6830

方案评价：

1、 抗震性能高，完全适应隧道颠簸的恶劣环境。 2、 整个系统扩展方便，维护简易，操作简单。

3、 主板嵌入超低功耗cpu主板，极大减少因发热造成故障，提高系统工作稳定性。

4、 主板的高性价比为客户带来真正的实惠。

5、 华北工控遍及全国销售网络带来快速的专属服务，为您解除后顾之忧。

总结

集成华北工控产品的统PIS系统成功运用于北京地铁十号线，在奥运召开之际开通的地铁十号线全线采用国际高端产品，华北工控依托功能完善的产品、追求卓越的技术创新、稳扎稳打的务实精神在众多同行中脱颖而出。从项目咨询、方案设计到整机测试全程式跟踪服务华北工控为地铁十号线PIS系统做出了卓越的贡献。

目前，华北工控已经为国内外等数条地铁线路的多媒体乘客信息服务系统提供硬件，方便地铁乘客出行，每天约有100万人次通过华北工控产品集成的庞大乘客信息服务系统获取地铁信息，丰富了出行生活。

正维科技PIS系统解决方案

一、项目概述

“乘客信息系统（英文简称PIS系统）”是能够在高速行驶的列车上，收看正在播出的电视节目，也能将车厢的情况即时传送到地铁控制中心。在正常情况下，提供乘车须知、服务时间、列车到发时间、列车时刻表、管理者公告、媒体新闻、广告发布等实时动态的多媒体信息；在火灾、阻塞及恐怖袭击等非正常情况下，还可提供动态紧急疏散提示等功能。

北京地铁2号线又称环线，全长23.1千米，设西直门－车公庄－阜成门－复兴门－长椿街－宣武门－和平门－前门－崇文门－北京站－建国门－朝阳门－东四十条－东直门－雍和宫－安定门－鼓楼大街（六铺炕）－积水潭（新街口豁口）。在PIS系统下，地铁车站和控制中心值班人员可以实时观察运行中列车乘客车厢、司机室内情况，司机能实时观察本列车乘客车厢内情况；控制中心向运行中列车发布及时信息，实时转播数字电视节目；运行中列车的紧急状态，如火灾报警、紧急开关车门，实时上传到控制中心和车辆段车场调度中心。

二、产品应用

正维科技WISE1000工业以太网交换机

三、解决方案说明和特点

正维科技WISE1000工业以太网交换机适合地铁如高温、湿度大、高粉尘、强电磁干扰、腐蚀气体、震动强等恶劣的工业现场使用，连接电缆采用经过电磁兼容和震动测试的工业级专用网络电缆，提供安全可靠的连接。

1、WISE1000可以组成快速的冗余网络，冗余环网结构不仅减少了风险的集中，更降低了实现成本，可以灵活的与其他网络交换机接入。通过独有的FAR-ring 协议控制其冗余的时间小于300ms。

2、WISE1000完全能够工作在严酷的电磁环境中，并且在数据口防雷、快速脉冲群，静电等都有较高的防护等级。

3、WISE1000有非常好的温度特性，工业环境的温度范围是-35℃～+75℃。

4、电源供电部分是任何产品的根源，所有产品出现故障，其电源故障所占的比率为35%以上。WISE1000选择双电源供电的模式，而且采用直流供电，有效地减少了宕机的产生。

四、网络拓朴图

沈阳地铁一号线车载乘客信息系统采用正维科技far-ring冗余环网技术，每节车厢配置1台WISE6000-8T-R工业以太网交换机，通过百兆电缆组成工业环网。本文简要介绍了该项目的系统组成和正维科技提供的产品特点与优势。 ［摘要］：

［关键词］：正维工业以太网交换机车载PIS系统地铁

项目概述：

车载乘客信息系统可提供列车时间信息、政府公告、出行参考、股票信息、媒体资讯、广告等实时多媒体信息；在火灾、阻塞及恐怖袭击等紧急情况下，提供动态紧急疏散指示。充分体现以人为本、以为乘客服务为宗旨，提高地铁运营总体服务水平和质量。

沈阳地铁一号线一期工程西起沈阳经济技术开发区张士，东至大东区黎明地区，全长约28公里，设站22个。主要沿开发大路、太湖街、沈大路、建设大路、云峰北街、中华路、十一纬路、大西路、中街路、小东路、和睦路走行。平均站距1.3公里。沈阳地铁一号线采用国家标准B型车，每辆6列车厢编组，最高时速80 公里。

沈阳地铁一号线车载乘客信息系统采用正维科技far-ring冗余环网技术，每节车厢配置1台WISE6000-8T-R工业以太网交换机，通过百兆电缆组成工业环网，确保数据实时稳定传输。

拓扑结构：

提供802.1x、HTTP等多种方式的用户认证； 强大的ACL，硬件支持IP ACL、MAC ACL；

自动检测并抑制广播风暴，支持IGMP报文的侦测，有效限制广播报文的泛滥；

支持以太网接口以64K为步长的速率限制； 支持端口镜像、端口聚合（每组多达8个）；

超级终端模式（CLI），TELNET，WEB网元管理软件，支持OPC模式监控；

支持SNMP V1/V2c/V3协议，可远程监控。各端口支持RMON（远程监控）功能的统计、历史、告警、事件四个组，支持安全防护配置和控制功能；

运行温度：-40-80℃，保存温度：-45-85℃，相对湿度：5-95%无冷凝 金属外壳，IP40防护(防止大于1.0mm固体颗粒物侵入)； 抗振动：10～2000Hz，2.0g 抗冲击：加速度>30g

符合工业四级电磁兼容的要求，通过UL508工业控制设备认证； 平均无故障时间（MTBF）大于30 年。 供电：DC110V。功耗：≤6.0W

（网络拓扑图）

深圳地铁4号线的列车采用6辆编组，工业以太网交换机Omate6300-10E分别配置在车头车尾的司机室以及每节车厢客室内，采用跳接方式构建成百兆环网，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。

司机室内车载工业以太网交换机为列车乘客信息显示系统的无线AP、车载视频播放控制器及车载视频服务器提供接入，并为列车视频监视系统的司机室控制单元、视频解码器、硬盘录像机提供接入；车厢客室内车载工业以太网交换机为列车乘客信息显示系统的媒体解码分屏器及列车视频监视系统的视频编码器提供接入。划分VLAN实现两个系统间业务的隔离。

工业以太网交换机Omate6300采用紧凑结构设计，便于安装于车载机柜内，无需适配器直接提供DC110V电源接口，通过工业四级电磁兼容检测，能适应如强电磁干扰、高温、低温、潮湿、振动、冲击等恶劣的工作环境。

2.2 深圳地铁4号线PIS系统网络子系统（有线网络和车地无线子系统）

深圳地铁4号线PIS系统有线网络采用商用交换机实现车站内的网络传输；车地无线子系统采用工业级光纤收发器为轨旁无线AP提供接入。

车地无线子系统选用欧迈特工业级光纤收发器Omate1100（图2）提供1个百兆光口，2个10/100M自适应以太网接口；局端配置于车站设备间采用3U机框集中插卡式，远端配置于轨旁采用导轨安装方式。

符合IEEE802.3，802.3u，802.3x协议；

运行温度：-40-80℃，保存温度：-45-85℃，相对湿度：5-95%无冷凝 金属外壳，IP40防护(防止大于1.0mm固体颗粒物侵入)； 抗振动：10～2000Hz，2.0g 抗冲击：加速度>30g

符合工业四级电磁兼容的要求，通过UL508工业控制设备认证； 平均无故障时间（MTBF）大于30 年。 供电：AC220V，高可靠航空接头。 功耗：≤2.5W

（网络拓扑图）

车地无线子系统采用欧迈特工业级光纤收发器Omate1100为轨旁无线AP提供接入，工业级光纤收发器Omate1100结构紧凑小巧，功耗极低，通过工业四级电磁兼容检测，能适应如强电磁干扰、高温、低温、潮湿、振动、冲击等恶劣的工作环境。

3.方案优越性

安全“高”：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、授权、端口绑定等系列的安全措施，确保网络的安全性。

可靠性“高”：支持业内领先的Jiffy Ring瞬间环网冗余技术、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。支持VLAN技术隔离不同业务防止业务数据间的相互干扰、支持IGMP-Snooping组播技术抑制组播流量的泛滥，提高网络的可靠性。

网络维护“易”：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。

4. 结语

北京欧迈特数字技术有限责任公司作为工业以太网设备的专业制造商，为深圳地铁4号线PIS(乘客信息系统)系统提供专家级解决方案：网络构建简单，统一管理。采用先进的工业以太网通信技术实现列车车载设备的有效监控，保障了整个系统的安全性、可靠性、稳定性，标准的通信协议也为其他业务的接入提供了便利。

H3C地铁PIS系统解决方案

发布日期：2010-04-15 来源：安防世界网

一前言

随着WLAN移动通信技术的完善，地铁列车在以120Km/小时高速行驶过程中依然能保持与地面的不间断实时通信，这使得PIS（Passenger Information System）旅客信息系统的建设成为可能，现代PIS系统除了能在车厢内显示乘车须知、列车时刻表等文本信息以外，还可播放股票信息、媒体新闻、赛事直播、广告等实时动态信息，一旦出现火灾、阻塞及恐怖袭击等非正常情况，PIS系统还可提供动态紧急疏散提示。

PIS系统的应用将原有封闭的车辆空间变成一个“信息娱乐中心”，增加了乘客舒适感。同时由于车、地无线通信系统还有富裕的带宽，PIS系统往往还与车辆监控系统相结合，将车辆内部图像实时上传到控制中心，充分保障列车的行车安全。 二 PIS系统信息化需求

PIS系统作为地铁公司与乘客之间最直观的信息交互平台，所有实时播放的媒体流不能出现图像马赛克、声音停顿的情况，这需要有线网络、车地无线通信网均有足够的带宽和良好的QoS保障机制，同时网络的可靠性要求也非常高，不能因为网络的中断导致PIS系统故障。

为了保障列车播放图像的高清晰，目前PIS系统所需最低带宽为8M（按MPEG 2格式），考虑到车辆内部监控还需4M带宽（每列车有多个摄像头，同时只上传两路图像），考虑突发流量的存在，因有25%的冗余，平均无线网带宽应在 15M以上，带宽是保障图像高质量的最基本要求。

为了满足多辆列车同时接收赛事、股票等实时信息的转播需求，列车PIS系统均要求支持组播技术，但由于列车在快速行驶过程中车载AP与轨旁AP存在漫游切换，而车载网络却无法及时感知这个过程，会依然试图从原有轨旁AP接收数据，最终导致组播数据流的中断，如何保障车辆移动过程中的组播报文不丢失，也是 PIS系统成功应用的一个关键技术。 新建地铁除了车站可采用IP监控，更可利用PIS系统车、地无线通信网的富裕带宽，构建基于IP的车辆监控系统，地铁控制中心和地铁公安系统能及时发现车辆内的安全事故隐患并提前处理，确保列车行驶安全。以IP技术为核心，车辆监控和车站监控还可融合为一体化解决方案，实现调度系统、存储系统、外置显示系统等多种系统的共享和一体化管理，降低成本，提高监控效率。

三 PIS系统数据承载网解决方案 H3C的PIS解决方案如下：

H3C建议PIS系统采用高可靠的双星型拓扑结构设计，车站AP接入交换机S5500/S3600通过双千兆链路接入到核心，避免单链路故障或者单核心故障对网络造成的影响，传输链路可选择裸光纤或MSTP传输，S5500/S3600交换机下行通过光纤口直接接入隧道轨旁AP，避免使用光电转换器降低系统可靠性。

核心交换机建议选择支持冗余引擎、冗余电源、支持热插拔的高端交换机产品，例如H3C的S9500/S7500交换机产品，这些交换机均支持高密度的千兆、万兆接入，具有足够的性能和可靠性，非常适用核心环境使用。

由于一台S5500/S3600可连续接入24个AP，如果这些AP相邻布置，就会出现接入交换机故障，导致一段地铁线路无线网都无法正常工作的情况，为避免这种情况的发生，H3C建议隧道轨旁AP要跨站交叉部署。

为了提高无线网的可靠性，在PIS系统承载网中还放置了两台WX6100无线控制器，两台控制器之间通过网络或心跳线实时同步状态信息，一旦出现主控制器故障情况，备用控制器能立即接管主控制器所有功能，保证无线网的不中断运行。 3.1 PIS系统关键技术――组播环境0丢包技术

车载流媒体播放服务器作为PIS系统组播数据流的接收者，它直接与车载交换机互联，车载交换机上行接入车载AP设备，虽然列车移动过程中车载AP和轨旁 AP有着持续的切换过程，但车载交换机和流媒体播放计算机却无法及时感知这个过程，因此也不会在AP切换后

主动发起新组播加入命令，直接导致组播流的中断。

H3C通过在AP上开发IGMP-Snooping功能，车载AP能提前预知车载网络中是否有组播接收者的存在，在与轨旁新关联AP建立连接的过程中，车载AP会代替其后端的有线网络和接收者发起组播加入报文。

在新关联AP通道的组播报文没有到来以前，车载AP仍通过原有轨旁关联AP接收组播数据，一旦从新关联AP接收到报文，车载AP则代替后端网络发起组播离开报文，通过这种先建连接，后切换的技术，真正实现了0丢包功能。

由于标准协议的处理并不支持这样的功能，只有将标准协议与组播应用相关联后才能实现，这需要厂商有专门研发的能力。 3.2 PIS系统关键技术――QoS技术

PIS系统的图像、语音是否联贯，与数据承载网的QoS能力紧密相关，由于PIS系统有线网络千兆骨干网带宽承载PIS流媒体业务绰绰有余，整个PIS系统性能瓶颈还集中在无线系统，WLAN部分的QoS决定了PIS的性能和表现。

H3C的有线、无线一体化解决方案可实现有线网QoS与无线网QoS的相互映射传递，在所有的层次保证用户数据的最高质量优先级调度。

WLAN的802.11e协议定义了无线QoS实现方案，正常情况下WLAN系统第一个报文发送完毕后，至少要等待DIFS的时间间隔，终端用户才开始竞争抢夺时间片进行发送，但对于应用802.11e的高优先级的报文，由于其等待时间小于DIFS，比如修改为SIFS或者PIFS，一旦第一个报文发送完毕，这些高优先级用户的报文总会优先抢到发送权力，从而保障其高服务质量。

802.11e定义了SIFS到AIFS多种等待时间间隔，支持多优先级业务的统一承载，H3C的AP产品均支持802.11e，在实际应用环境中可将车厢内的视频播放流设置为最高优先级，将视频监控流设置为普通优先级，优先保障媒体广播的高质量。

3.3 PIS系统关键技术――WLAN 无线网高带宽保证

正常情况下两个AP之间传递数据报文之前需要经过Probe-Request、Probe-Response等多次握手协商，这需要占用大量的WLAN空口实际带宽，801.11g标称是54Mbps，但实际可用的数据报文带宽最高不超过24Mbps。

H3C的AP产品通过技术改进，能实现将多个短包传输报文拼装成一个长报文发送，这极大的减少了短包传递所需的协议交互报文数量，可有效提高WLAN空中接口的带宽利用效

率。

在实际地铁环境测试过程中，列车行驶速度达到80Km/小时，H3C无线方案可提供的应用带宽可达到18Mbps，处于业界领先水平。 3.4 PIS网络安全分析

PIS系统由于编播制作节目的需要有和外界网络连接的要求，比如：连接因特网。此时处于安全的考虑整个PIS网络应提高系统安全防御功能。我们建议在 PIS系统与因特网连接处部署一台H3C的IPS T1000-M入侵防御系统和FW1000-E防火墙，做到2－7层的安全防护。

IPS T1000-M入侵防御系统（Intrusion Prevention System，IPS）是业界领先的IPS产品。它以在线的方式部署在PIS系统和因特网连接的关键路径上，对从因特网进入PIS网络的数据进行2到7层的深度分析，能精确实时地识别、阻断或限制黑客、蠕虫、病毒、木马、DoS/DDoS、扫描、间谍软件、协议异常、网络钓鱼、P2P、IM、网游等网络攻击或网络滥用，还具有实用的带宽管理和URL过滤功能，可为PIS网络提供最全面的深度防御。 FW1000-E是应用在大中规模网络中的新一代专业防火墙设备。支持对来自因特网的外部攻击进行防范、支持PIS内网的安全、流量监控、邮件过滤、网页过滤、应用层过滤等功能，能够有效的保证PIS网络的安全；FW1000-E采用ASPF（Application Specific Packet Filter）应用状态检测技术，可对来自外网对PIS系统的连接状态过程和异常命令进行检测；提供多种智能分析和管理手段，支持邮件告警，支持多种日志，提供网络管理监控，协助PIS网络管理员完成网络的安全管理；提供基本的路由能力，支持RIP/OSPF/BGP/路由策略及策略路由；支持丰富的QoS特性，提供流量监管、流量整形及多种队列调度策略。 FW1000-E防火墙充分考虑PIS网络应用对高可靠性的要求，采用互为冗余备份的双电源（1＋1备份）模块，支持交、直流输入电源模块；业务接口卡支持热插拔，充分满足网络维护、升级、优化的需求；支持双机状态热备，支持Active/Active和Active/Passive两种工作模式。提供机箱内部环境温度检测功能，并支持网管。

四 PIS系统H3C地铁优势

PIS系统高可靠设计：99.999%高可靠设备、双星型拓扑结构设计、核心设备冗余备份、AP交叉部署、冗余无线控制器部署

PIS系统高质量保障：移动模式下组播报文“0”丢包专利技术、最高可达18M的WLAN高带宽技术、无线及有线统一的QoS保障。

PIS系统便捷维护：有线和无线统一网管进行管理，轨旁无线AP实现免维护特性。

五 H3C PIS方案订购信息 方案模块 方案特性描述 高可靠核心网 高可靠核心设备，双星型冗余拓扑结构设计 车站接入网 以双千兆链路与相邻骨干节点互联，保障网络可靠，下行以百兆单模光纤连接轨旁AP 车、地无线通信网 为高速运行列车提供不间断的无线通信，需支持组播环境“0”丢包切换，WLAN有效带宽大于15M 网络安全系统 保障PIS系统与其他系统的安全隔离 有线、无线一体化SNMP网管 管理平台 典型实现产品 H3C S9500、S7500 H3C S5500、S3600 H3CWA2200系列AP H3C WX6100无线控制器 H3C SecPath F1000-E防火墙 H3C IPS T1000-M H3C iMC

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