Der Ethernet-Switch und seine Rolle in Bussen und Bahnen
22 Apr, 2021

Ethernet-Switches stellen ein zentrales Bindeglied in digitalen IP-Netzwerken in Linienfahrzeugen des öffentlichen Nahverkehrs dar. Sie funktionieren auf Basis des einheitlichen Ethernet-Protokolls und dienen der Verbindung von Onboard-Geräten wie Fahrkartenentwerter, Kameras und Boardrechner in Bussen, U-Bahnen und Trams. Im Folgenden gehen wir auf die Besonderheiten von Switches für den ÖPNV ein.

Netzwerkinfrastrukturen in Linienfahrzeugen sollen sicher und stabil sein, um eine fehlerfreie Kommunikation der Onboard-Geräte zu gewährleisten. Dabei übernimmt der Ethernet-Switch die Funktion einer „Schaltzentrale“ für die Verteilung und ggf. das Zusammenfassen von Datenströmen. Anhand individueller IP-Adressen können Ethernet-Switches unterscheiden, unter welchem Anschluss (Port) welche Geräte angeschlossen sind. Dadurch wird die korrekte Weiterleitung von Daten bzw. Ethernet-Frames an den richtigen Empfänger gewährleistet.

Switches für Fahrzeuge des ÖPNV unterscheiden sich durch äußere Merkmale wie Bauform, Anzahl und Typ der Ethernet-Anschlüsse. Weitere signifikante qualitative Unterschiede ergeben sich in der Art der Stromversorgung und den Konfigurationsmöglichkeiten.

Physikalische Besonderheiten von Ethernet-Switches für Bus und Bahn

Bauweise

Grundsätzlich sind Switches in vielen Bereichen wie z. B. in Rechenzentren, in der Industrie und in Heimnetzwerken zu finden. Auch wenn es funktionell die gleichen Geräte sind, unterscheiden sie sich deutlich in ihren physikalischen Merkmalen. So heben sich speziell für den ÖPNV entwickelte Ethernet-Switches durch eine leichte, kompakte und zugleich robuste Bauweise ab. Diese Eigenschaften haben sich insbesondere aufgrund von engen Platzverhältnissen und den verstärkten Vibrationen in ÖPNV Fahrzeugen als vorteilhaft erwiesen.

Anschlussarten

Darüber hinaus können in Switches für den Einsatz im öffentlichen Personenverkehr andere Anschlüsse verbaut sein. Statt den gängigen RJ45-Steckverbindungen, die sich für Netzwerke etabliert haben, setzen viele Verkehrsunternehmen auf Ethernet-Switches mit M12-Buchsen. Letztere haben sich als besser geeignet für die besonderen Bedingungen von Vibration, Stößen, extremen Temperaturen und Temperaturschwankungen in Bussen und Bahnen erwiesen. Ein stabiler Anschluss gewährleistet eine sichere und unterbrechungsfreie Verbindung zu anderen Geräten an Bord.

Stromversorgung der Onboard-Geräte 

Jeder einzelne Teilnehmer innerhalb eines Onboard-Netzwerks muss mit Strom versorgt werden. Dafür stehen Verkehrsbetrieben zwei Möglichkeiten zur Auswahl:

  1. Jedes Gerät separat an das Stromnetz anschließen.
  2. Von der Power over Ethernet-Technologie (PoE) Gebrauch machen und den Switch als Stromquelle nutzen. Dabei können Endgeräte mit bis zu 30W Leistung direkt über das Netzwerkkabel versorgt werden. Die Datenübertragung läuft parallel zur Stromübertragung, ohne dass es zu Störungen kommt. Durch diese Art der Stromversorgung fallen zusätzliche Kabel weg zugunsten einer einfacheren Installation und Wartung.

Switches, die über die PoE-Technologie verfügen, sind als solche gekennzeichnet. Bei TRONTEQ sind alle Geräte sowohl mit als auch ohne PoE verfügbar.

Qualitative Merkmale von Ethernet-Switches

Verwaltungsmöglichkeiten

Um das Onboard-Netzwerk besser im Blick zu behalten, verfügen manche Switches über zusätzliche Funktionen, die über die reine Verbindung von Ethernet-Geräten hinausgehen. Solche Switches werden als „managed“ bezeichnet. Die Verwendung von Managed Switches in der Topologie eines Netzwerks erlaubt die Integration intelligenter Funktionen wie Verwaltung, Konfiguration, Überwachung und Fehlerbehebung von Netzwerkproblemen – all das aus der Ferne über eine Bedienoberfläche im Webbrowser oder per API Zugriff.

Keine Verwaltungsmöglichkeiten bieten die Unmanaged Switches, die es den angeschlossenen Geräten lediglich ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. Sie erweitern das Netzwerk um zusätzliche Ports, bieten aber keinerlei intelligente Funktionen. Da Unmanaged Switches nicht konfigurierbar sind, sie sie auch schneller einsatzbereit – es reicht, sie anzuschließen und schon erfüllen sie ihre Funktionen. Werden Fernwartung und Diagnose durch andere Netzwerkteilnehmer abgedeckt, kommen Unmanaged Switches zum Einsatz.

Übertragungsgeschwindigkeit

Ethernet-Anschlüsse unterscheiden sich in ihrer Übertragungsgeschwindigkeit. Während Fast-Ethernet-Switches bis zu 100 Mbit/s bieten, sind Gigabit-Ethernet-Anschlüsse in der Lage, bis zu 1000 Mbit/s zu übertragen. Um dies zu veranschaulichen, ziehen wir folgendes Beispiel heran: Einen HD-Film laden Sie mit 100 Mbit/s in etwa 9 Minuten herunter; bei 1000 Mbit/s dagegen dauert es unter einer Minute. Die benötigte Bandbreite von Onboard-Geräten in Fahrzeugen des ÖPNV ist ein wichtiges Kriterium bei der Wahl des richtigen Switches .

Was unterscheidet einen Netzwerk-Switch von einem Router?

Wie andere Geräte in Bussen und Bahnen, sind Router ebenfalls Teilnehmer eines mit Hilfe von Switches verbundenen Netzwerks. Sie dienen dabei der Vernetzung des Fahrzeugs mit der Außenwelt, indem sie eine Internetverbindung herstellen und dafür sorgen, dass alle an den Switches angeschlossenen Onboard-Geräte über Funk erreichbar sind. Router sind unentbehrlich, wenn es um den Datenaustausch zwischen Fahrzeug und Leitstelle oder anderen Fahrzeugen geht.

Auf einen Blick

Als Vermittler innerhalb von IP-Netzwerken erfüllen Ethernet-Switches essenzielle Funktionen für die Digitalisierung von Fahrzeugen des öffentlichen Personenverkehrs. Speziell für das Transportwesen entwickelte Switches sind in der Regel kompakter und robuster gebaut und verfügen über stoßsichere M12-Steckverbindungen. Fast Ethernet- und Gigabit-Ports ermöglichen den Aufbau von datenintensiven Netzwerkarchitekturen. Über ihre reinen Verbindungsfunktionen hinaus können Switches mittels PoE angeschlossene Geräte mit Strom versorgen. Zudem bringt der Einsatz von intelligenten Managed-Switches praktische Zusatzfeatures wie die Fernsteuerung des gesamten Netzwerks.

Unsere Produkte bilden die Basis für die Digitalisierung in öffentlichen Transportmitteln. Für e-Ticketing, Fahrgastzählsysteme (PCS), dynamische Fahrgastinformation (DPI) oder Videoüberwachung (CCTV) stellen unsere ROQSTAR M12 Ethernet Switches die Netzwerk-Infrastruktur bereit.

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