目前，我國(guó)軌道交通建設(shè)步入了快速發(fā)展的階段，各大軌道項(xiàng)目的建設(shè)需求強(qiáng)勁。鐵路電氣化改造、新線建設(shè)、客運(yùn)專線建設(shè)、城市輕軌、地鐵等也正在如火如荼的進(jìn)行著。

   今天的高鐵已成為我們遠(yuǎn)行重要的交通工具之一，朝發(fā)夕至高速鐵路讓千里之遙變?yōu)榻阱氤?，?guó)內(nèi)高鐵更是超2萬公里。

   但是,列車在高速運(yùn)行下，車地通信也一直是技術(shù)的難點(diǎn)之一。針對(duì)以上情況；集智達(dá)根據(jù)軌道行業(yè)的特性，推出了軌道交通車載通信服務(wù)平臺(tái)單元（ESU）。寬帶無線通信技術(shù)的解決方案。

一  ESU設(shè)備簡(jiǎn)介

   高速鐵路列車的車地通信一直是個(gè)技術(shù)難點(diǎn)之一，寬帶無線通信技術(shù)解決方案，解決了許多技術(shù)難點(diǎn)，同時(shí)把針對(duì)鐵路行業(yè)的運(yùn)營(yíng)變成了可能。

   軌道交通車載通信服務(wù)平臺(tái)單元（以下簡(jiǎn)稱ESU）是建立在寬帶無線通信（EUHT）基礎(chǔ)上，設(shè)在列車車廂內(nèi)的通信服務(wù)設(shè)備，ESU屬于車輛的基礎(chǔ)以太網(wǎng)通信及運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，為車載WiFi無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、旅客信息及娛樂系統(tǒng)及其它業(yè)務(wù)提供列車網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具有存儲(chǔ)運(yùn)維功能，ESU獨(dú)立于各接入系統(tǒng)，是車輛設(shè)備的一部分。

   高速鐵路列車的車地通信目前正在研究開發(fā)的有三種制式，一種是LTE-G，一種是衛(wèi)星，還有就是寬帶無線通信技術(shù)（EUHT），ESU是基于這種技術(shù)上的網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)設(shè)備，這種技術(shù)有較大帶寬，穩(wěn)定連續(xù)，價(jià)格低廉，易于實(shí)施，可大提高車地通信帶寬和提高服務(wù)項(xiàng)目和水平。

   該產(chǎn)品主要應(yīng)用于高鐵旅客列車的車廂內(nèi)，也可應(yīng)用于地鐵動(dòng)車的車廂內(nèi)，每個(gè)車廂放置一臺(tái)，還可涉及設(shè)計(jì)安裝運(yùn)維維護(hù)軟件、安全防護(hù)軟件、設(shè)備入口管理等軟件。

   通過該產(chǎn)品的實(shí)施，可以解決車上視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)秸緢?chǎng)，為公共交通安全提供了科技技術(shù)，同時(shí)，也可提供WIFI接入功能，為廣大乘客解決了普遍關(guān)心的無線上網(wǎng)問題。

   （如圖一~圖二所示，設(shè)備由兩層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，①采用級(jí)聯(lián)交叉連接環(huán)網(wǎng)方式，寬帶無線通信設(shè)備單元（以下簡(jiǎn)稱EAU）和ESU設(shè)備構(gòu)成的電纜網(wǎng)絡(luò)，EAU可以是一個(gè)或兩個(gè)；②采用端口到端口組網(wǎng)方式，ESU和業(yè)務(wù)單元構(gòu)成的PoE網(wǎng)絡(luò)。兩層網(wǎng)絡(luò)均采用IEEE 802.3（以太網(wǎng)）協(xié)議。軌道交通車載通信服務(wù)平臺(tái)單元不僅是一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也集成了交換機(jī)的功能。）

二：ESU 主要功能 

 ESU設(shè)備涵蓋交換機(jī)和工控機(jī)功能，其主要功能和指標(biāo)如下：

1. ESU設(shè)備功能如下

ESU設(shè)備基于IEEE 802.3（以太網(wǎng)）協(xié)議，為列車車廂提供數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和信息服務(wù)，主要完成以下功能：

① 依據(jù)寬帶無線通信收發(fā)設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱EAU）接受數(shù)據(jù)的端口區(qū)分業(yè)務(wù)類型，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型，實(shí)現(xiàn)不同QOS數(shù)據(jù)的區(qū)別傳輸；

② 依據(jù)EAU不同端口QOS，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定QOS數(shù)據(jù)至多個(gè)無線出口的流量均衡輸出；

③ 依據(jù)EAU不同端口QOS，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定QOS數(shù)據(jù)至多個(gè)無線出口的多復(fù)制輸出；

④ 實(shí)現(xiàn)ESU接入端口至不同無線出口端口的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能；

⑤ 實(shí)現(xiàn)ESU上特殊定制應(yīng)用計(jì)算業(yè)務(wù)。

2. ESU設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信功能

2.1 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)接口功能

① 以太網(wǎng)絡(luò)帶寬不小于1Gbps/s。

② 以太網(wǎng)絡(luò)接口具備級(jí)聯(lián)接口。

③ 以太網(wǎng)絡(luò)具備環(huán)網(wǎng)功能。

④ 以太網(wǎng)接口應(yīng)采用可靠、防震性能好的接口，且滿足使用環(huán)境要求。

2.2 PoE有源以太網(wǎng)接口功能

① PoE有源以太網(wǎng)絡(luò)每端口帶寬不小于1000Mbps。

② PoE端口數(shù)量為8路。

③ PoE端口輸出供電電壓為47V-55V，供電電流為350mA。

④ PoE端口供電應(yīng)具有短路保護(hù)措施，任意一路短路，應(yīng)不影響其他端口的供電。

⑤ PoE端口與業(yè)務(wù)單元采用端對(duì)端的連接方式。

⑥ PoE端口應(yīng)采用可靠、防震性能好的接口，且滿足使用環(huán)境要求。

2.3 網(wǎng)絡(luò)接口功能

① ESU設(shè)備具備4路級(jí)聯(lián)接口，網(wǎng)絡(luò)帶寬不小于2Gbps/s。

② ESU設(shè)備具備8路PoE接口，每路接口10M/100M/1000M自適應(yīng)。

③ MDI/MDIX自適應(yīng)。

④ 可存儲(chǔ)4096個(gè)MAC地址。

⑤ 設(shè)備具備多對(duì)多端口的快速路由功能，端口路由轉(zhuǎn)發(fā)能力不小于每端口1Gbps，MTU（傳輸單元長(zhǎng)度）小于等于2K，延遲小于50us。

⑥ 具備應(yīng)用業(yè)務(wù)cache功能，能對(duì)不同用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行1小時(shí)內(nèi)的cache功能。

⑦ 具有同地面協(xié)商一致的用戶接入認(rèn)證功能。

⑧ 具備接入設(shè)備的管理功能。

⑨ 設(shè)備處理器應(yīng)能依據(jù)報(bào)文類型識(shí)別定制業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并按業(yè)務(wù)QOS類型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和處理。

⑩ 設(shè)備處理器應(yīng)能根據(jù)車頭EAU和車尾EAU的實(shí)時(shí)無線傳輸情況，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文級(jí)，選擇合適的無線傳輸通道，并實(shí)現(xiàn)流量動(dòng)態(tài)均衡。

? 設(shè)備處理器應(yīng)能根據(jù)車頭EAU和車尾EAU的實(shí)時(shí)無線傳輸情況，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文級(jí)，選擇合適的無線傳輸通道，根據(jù)配置要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)按照端口復(fù)制發(fā)送。

2.4 設(shè)備供電

① ESU設(shè)備供電采用110V直流供電，電源波動(dòng)范圍77V～138V，或者AC220V。

② 供電接口應(yīng)采用可靠、防震性能好的接口。

2.5 設(shè)備RAM指標(biāo)

① ESU設(shè)備使用壽命為8年。

2.6 設(shè)備使用環(huán)境指標(biāo)

① 工作環(huán)境溫度為-25℃～+70℃。

② 相對(duì)濕度為不大于90%（溫度為30 ℃時(shí)）。

③ 大氣壓力為70kPa～106kPa（相當(dāng)于海拔高度3000 m以下）。

④ 沖擊震動(dòng)按GB/T 25119-2010中A級(jí)執(zhí)行。

⑤ 防護(hù)等級(jí)按IP32執(zhí)行。

⑥ 冷卻方式按無需主動(dòng)冷卻方式執(zhí)行。

2.7 設(shè)備電磁兼容指標(biāo)

① 靜電放電：機(jī)殼接觸放電6KV,空氣放電8KV，B級(jí)。

② 射頻電磁場(chǎng)輻射：80MHZ-1GHZ，10V/m，A級(jí)

③ 電快速脈沖群：電源線，2KV 5/50ns, 5KHZ重復(fù)頻率，B級(jí)；

④ 浪涌：電源線，線間1KV，線地2KV，B級(jí)；

⑤ 傳導(dǎo)騷擾：電源線，信號(hào)線，10V，150KHZ-80MHZ,A級(jí)；

⑥ 傳導(dǎo)發(fā)射：電源線，A級(jí)；

⑦ 輻射發(fā)射：機(jī)殼，A級(jí)。

⑧ 設(shè)備地應(yīng)該同車輛的電器地絕緣，保護(hù)性的放電回路應(yīng)將沖擊能量泄放至車輛的地回路而不是設(shè)備的地回路。

2.8 設(shè)備結(jié)構(gòu)

① 設(shè)備采用機(jī)箱機(jī)盒式安裝結(jié)構(gòu)。

② PoE接口，電源接口，接口采用前插式結(jié)構(gòu)。

③ 設(shè)備前端應(yīng)有指示燈顯示，包括：系統(tǒng)燈、告警燈、端口指示燈（指示端口是否工作）。

④ 設(shè)備應(yīng)有可靠連接的配置接口。

⑤ 機(jī)殼應(yīng)具有可靠的接地點(diǎn)。

⑥ 設(shè)備尺寸為440mm*330mm（不超過該尺寸）*44mm。

⑦ 設(shè)備應(yīng)具備可靠的和安裝螺紋孔。 

ESU系統(tǒng)外部接口

交換機(jī)部分提供：1個(gè)Console調(diào)試口，1個(gè)千兆R(shí)J45接口方便設(shè)備維護(hù)使用，12個(gè)M12千兆以太網(wǎng)接口，其中兩組端口支持Bypass功能，非Trunk組網(wǎng)時(shí)，其中一組2個(gè)端口做正常端口使用，剩余8個(gè)端口支持POE功能，通過兩個(gè)擴(kuò)展槽位實(shí)現(xiàn)。 

ESU內(nèi)置工控主板部分規(guī)格 

CPU及內(nèi)存

    CPU：第5代Intel®Brodwell?  Core® I3/I5/I7 U系列低功耗雙核CPU，根據(jù)應(yīng)用需求選擇CPU；

    系統(tǒng)芯片組：板貼Intel®Brodwell? SOC CPU/芯片組，集成顯卡，CPU SMT板貼，符合列車抗震應(yīng)用環(huán)境；

    BIOS： 16 Mbit Flash BIOS

    RTC電池：可充電及-40°C-80°C寬溫工作的Lithium 3 .3V/55mAH CR2302 battery

    系統(tǒng)內(nèi)存：板貼8GB DDR3-1600低電壓內(nèi)存，符合列車抗震應(yīng)用環(huán)境；

顯示

    芯片組：Intel® HD6000系列 Graphics

    HDMI/DVI-D顯示接口，支持生產(chǎn)組裝和維護(hù)時(shí)連接顯示器進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)支持網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)HDMI/DVI接口，用于其連接PIS系統(tǒng)

以太網(wǎng)

   芯片組：3個(gè)Intel® I210千兆網(wǎng)絡(luò)，支持4000V雷擊浪涌保護(hù)

   速度：10/100/1000 Mbps，支持網(wǎng)絡(luò)喚醒和Link/Speed LED燈

   標(biāo)準(zhǔn)：符合IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x、IEEE 8023y、IEEE 802.ab

   其中LAN1/LAN2與RS232信號(hào)集成在調(diào)整連接器中，與交換機(jī)主板進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換；LAN3為RJ45接口，用于調(diào)試和維護(hù)時(shí)使用；

擴(kuò)展I/O接口

    看門狗定時(shí)器：255級(jí)間隔定時(shí)器，根據(jù)提供的看門狗例程進(jìn)行軟件設(shè)置。以支持在硬件或軟件死機(jī)時(shí)對(duì)主板進(jìn)行重新啟動(dòng)；

    串行端口：

-  1 x RS232，支持4000V浪涌保護(hù)3，自動(dòng)流向，流量控制。與網(wǎng)絡(luò)信號(hào)合成在連接器中，與交換機(jī)進(jìn)行通信；

    USB：

-  2 x 符合USB 3.0的接口

    自動(dòng)：高定義自動(dòng)編碼  

-  Realtek ALC6622聲卡，帶MIC/聲音輸出

    擴(kuò)展接口：支持1個(gè)全長(zhǎng)Mini-PCIe插槽，以擴(kuò)展其它功能接口卡（如：WIFI模塊）

    存儲(chǔ)：

-  板載32GB SSD電子盤，用于安裝嵌入式操作系統(tǒng)（嵌入式LINUX）

-  1個(gè)SATA及電源接口，用于連接機(jī)械式硬盤或SSD電子盤，存放數(shù)據(jù)使用

 電源和功耗

      輸入電壓：DC 12V@5A 輸入,

      上電類型：AT / ATX跳線選擇

     電源管理：ACPI 3.0, APM

  上文中對(duì)于軌道交通車載通信服務(wù)平臺(tái)做了介紹。如今鐵路工程信息化技術(shù)承載了鐵路構(gòu)筑物的數(shù)據(jù)模型，集智達(dá)軌道交通車載通信服務(wù)平臺(tái)單元融入到其中，助力軌道交通技術(shù)發(fā)展。