來源：深圳宇航光通科技有限公司：2017-08-10

　　1 概述

　　目前，全國已有北京、上海、廣州、深圳、南京、天津、重慶、武漢、西安、成都、沈陽等多個城市的軌道交通投入運營，城市軌道交通的正處于蓬勃發展的時期。其中綜合監控系統作為城市軌道交通中一個非常重要的系統，也發揮著關鍵的作用。本文針對組建綜合監控系統主干網的重要硬件設備——工業級交換機進行簡要分析。

　　2 交換機的應用組網方式

　　綜合監控系統獨立組網，利用綜合監控系統自身工業級

　　以太網交換機及通信系統提供的光纖獨立組建工業級以太網。

　　3 工業級交換機

　　3.1 工業級交換機簡介 工業以太網交換機（Industrial etherent switch）是滿足工業現場需要，技術上與商業以太網交換機兼容，而實時通訊、可靠性、穩定性、安全性、環境適應性等各方面要求高于商業以太網交換機的一種以太網設備。

　　3.2 工業級交換機和民用交換機的比較交換功能上基本一致，但有很多方面存在著區別。首先在設計上以及在元器件的選用上，產品的強度和適用性方面更能滿足工業現場的需要；其次在模塊擴展方面也表現的更為靈活，有多種光口和電口可供選配；還有在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質安全等方面能滿足工業現場的需要。另外工業級交換機PCB板一般做“三防”處理。接下來我們可以從以下幾個方面確定在工業現場選用工業以太網交換機的必要性。從長遠的方面來考慮，一般民用交換機的MTBF是3～5年，而工業級交換機的MTBF可高達15～50年，可靠性遠遠高于民用交換機；另外，工業級以太網交換機自身具有很好的環網組建和自愈等優越條件，又僅占用了通信系統提供的光纖，大大提高了整個系統的靈活性、穩定性和將來調試的便利性。

　　目前大部分城市在建設綜合監控系統時，建議綜合監控

　  采用通信系統提供的光纖、利用工業級交換機硬件獨立組網。

　　4 工業級交換機關注問題

　　4.1 熱設計 現代電子設備所用的電子元器件的密度越來越高，這將使元器件之間通過傳導、輻射和對流產生熱耦合。因此，熱效應已經成為影響電子元器件失效率的一個最重要的因素。對于某些電路來說，可靠性幾乎完全取決于熱環境。資料表明：環境溫度每提高10℃，元器件壽命約降低1/2。這就是有名的“10℃法則”。我們分析其中用風扇散熱的24口網絡交換機的檢測報告，在環境溫度為30℃，40℃，50℃時，無風扇交換機和有風扇交換機的測試結果。

　　由此可見，溫度對于工業網絡產品的影響是非常大的，如果像民用交換機一樣采用風扇降溫，能夠有效降低機內溫度而延長設備的MTBF，但風扇本身的壽命又非常有限（2.28年）（由SANYO FAN DATA SHEET 給出的數據）。地鐵綜合監控系統的交換機設備，往往是一開機就常年運行，而且運行的環境也往往較惡劣，沙塵、昆蟲、潮濕都會直接影響風扇的運行。主動散熱性交換機在設計時散熱主要就是靠風扇散熱，一旦風扇失效而不及時更換，“10℃法則”將會起作用：機內環境溫度每提高10℃，元器件壽命就降低1/2。交換機的機內積熱將會快速導致交換機性能的下降，直至交換機崩潰。因此，工業交換機的散熱系統設計，顯的尤為重要。

　　4.2 背板帶寬 交換機的背板帶寬我認為從兩個方面來考慮：①所有端口容量X端口數量之和的2倍應該小于背板帶寬，可實現全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發揮最大數據交換性能的條件。②滿配置吞吐量(Mpps)=滿配置GE端口數×1.488Mpps其中1個千兆端口在包長為64字節時的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一臺最多可以提供64個千兆端口的交換機，其滿配置吞吐量應達到64×1.488Mpps=95.2Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，提供無阻塞的包交換。

　　背板相對大，吞吐量相對小的交換機，除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設計有問題；背板相對小，吞吐量相對大的交換機，整體性能比較高。背板帶寬的值相對來說很好確定和測量，但是吐量一般是個設計值，測試很困難的并且意義不是很大。

    本文以地鐵綜合監控系統組網建設實施為依托，對工業級交換機與普通交換機進行對比，對技術指標和產品簡介等方面給出了簡要的闡述，結合實際需求，選擇適合的系統方案和產品。