MT1131-2011矿用以太网.pdf

MT/T1131-2011 I 目 次 前言..................................................................................................................................................II 1 范围.............................................................................................................................................1 2 规范性引用文件.........................................................................................................................1 3 术语和定义、缩略语.................................................................................................................2 3.1 术语和定义.............................................................................................................................2 3.2 缩略语.....................................................................................................................................2 4 技术要求.....................................................................................................................................2 4.1 一般要求.................................................................................................................................2 4.2 环境条件.................................................................................................................................2 4.3 供电电源.................................................................................................................................3 4.4 主要功能.................................................................................................................................3 4.5 主要技术指标.........................................................................................................................5 4.6 电源波动适应能力.................................................................................................................6 4.7 工作稳定性.............................................................................................................................6 4.8 抗干扰性能.............................................................................................................................6 4.9 可靠性.....................................................................................................................................6 4.10 防爆性能...............................................................................................................................6 4.11 矿用一般性能.......................................................................................................................6 4.12 本安参数...............................................................................................................................6 4.13 矿用网络交换机...................................................................................................................6 4.14 基于无源光网络的矿用以太网...........................................................................................7 5 试验方法.....................................................................................................................................7 5.1 环境条件.................................................................................................................................7 5.2 电源条件.................................................................................................................................7 5.3 试验仪器和设备.....................................................................................................................7 5.4 主要功能试验.........................................................................................................................8 5.5 主要技术指标测试.................................................................................................................9 5.6 电源波动适应能力试验.......................................................................................................11 5.7 工作稳定性试验...................................................................................................................11 5.8 抗干扰试验...........................................................................................................................11 5.9 可靠性试验...........................................................................................................................11 5.10 防爆性能试验.....................................................................................................................11 5.11 矿用一般型性能试验.........................................................................................................11 5.12 本安参数测试.....................................................................................................................11 5.13 矿用网络交换机测试.........................................................................................................11 5.14 无源光网络的矿用以太网测试.........................................................................................11 6 检验规则...................................................................................................................................12 6.1 检验分类...............................................................................................................................12 6.2 出厂检验...............................................................................................................................12 6.3 型式检验...............................................................................................................................12 附录 A （规范性附录） 试验仪器和设备的特性要求 .............................................................13 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 II 前 言 前 言 本标准的附录 A 为规范性附录。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准起草单位中国矿业大学（北京） 、煤炭科学研究总院常州自动化研究院、平顶 山煤业（集团）有限责任公司。 本标准起草人孙继平、彭霞、田子建、伍云霞、刘晓阳、张帆、霍跃华、孙哲星、于 励民。 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 1 矿用以太网 1 范围 本标准规定了煤矿用以太网的术语和定义、技术要求、试验方法和检验规则。 本标准适用于煤矿用以太网及其产品。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注日期的引用文件， 其 随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标 准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 凡是不注日期的引用文件， 其最新 版本适用于本标准。 GB/T 2887 电子计算机场地通用规范 GB 3836.1 爆炸性气体环境用电气设备 第 1 部分通用要求（GB 3836.1-2000，eqv IEC 60079-01998） GB 3836.2 爆炸性气体环境用电气设备 第 2 部分隔爆型“d” （GB 3836.2-2000， eqv IEC 60079-11990） GB 3836.3 爆炸性气体环境用电气设备 第 3 部分增安型“e” （GB 3836.3-2000， eqv IEC 60079-71990） GB 3836.4 爆炸性气体环境用电气设备 第 4 部分 本质安全型 “i”（GB 3836.4-2000， eqv IEC 60079-111999） GB/T 5080.1-1986 设备可靠性试验 总要求（idt IEC 60605-11978） GB/T 5080.7 设备可靠性试验 恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证 试验方案（GB/T 5080.7-1986，idt IEC 60605-71978） GB/T 10111 随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序 GB/T 12173 矿用一般型电气设备 GB/T 17626.3-2006 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验（IEC 61000-4-32002，IDT） GB/T 17626.4-2008 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（IEC 61000-4-42004，IDT） GB/T 17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验（IEC 61000-4-52005，IDT） GB/T 21671-2008 基于以太网技术的局域网系统验收测评规范 MT/T 772-1998 煤矿监控系统主要性能测试方法 MT/T 899 煤矿用信息传输装置 MT/T 1081 矿用网络交换机 YD/T 893 光纤耦合器技术条件 YD/T 1160 接入网技术要求 基于以太网技术的宽带接入网 YD/T 1240 接入网设备测试方法基于以太网技术的宽带接入网设备 YD/T 1287 具有路由功能的以太网交换机测试方法 YD/T 1475 接入网技术要求 基于以太网方式的无源光网络（EPON） YD/T 1531 接入网设备测试方法 基于以太网方式的无源光网络（EPON） 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 2 IEEE 802.3 信息技术 系统间的通信和信息交换 局域网和城域网 特殊要求 第 3 部 分载波检测多址存取 采用冲突检测（CSMA/CD）的存取方法和物理层规范 IEEE 802.3ah 信息技术 局域和城域网间的通信和信息交换 第 3 部分载波监听多 路访问/冲突检测CSMA/CD接入方法和物理层规范 RFC 2544 网络互联设备的基准测试方法 3 术语和定义、缩略语 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1.1 矿用以太网 ethernet for a coal mine 用于煤矿的工业以太网。 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本标准。 DBA Dynamic Bandwidth Allocation 动态带宽分配 OAM Operation Administration and Maintenance 运营管理维护 OLT Optical Line Terminal 光线路终端 ONU Optical Network Unit 光网络单元 Ping Packet Internet Grope 因特网包探索器 PON Passive Optical Network 无源光网络 QoS Quality of Service 服务质量 SNMP Simple Network Management Protocol 简单网络管理协议 VLAN Virtual Local Area Network 虚拟局域网 4 技术要求 4.1 一般要求 4.1.1 矿用以太网应符合本标准和GB/T 21671、YD/T 1160、YD/T 1475、YD/T 1531等标准 的相关规定，矿用以太网交换机应符合MT/T 1081的规定，矿用以太网中的其他设备应符合 国家及行业相关标准的规定，并按照经规定程序批准的图样及文件制造和成套。 4.1.2 矿用以太网可采用有线传输，也可采用无线传输。有线传输的传输介质应是矿用阻 燃光缆、矿用阻燃电缆等。 4.1.3 用于爆炸环境的矿用以太网设备应是矿用防爆型，宜是矿用本质安全型，其输入输 出信号应是本质安全型。 4.1.4 矿用以太网入井电缆和带金属导体的光缆入井口处应具有防雷措施。 4.1.5 矿用以太网设备不宜使用风扇。 4.2 环境条件 4.2.1 网络中用于机房、调度室的设备，应能在下列条件下正常工作 a 环境温度15℃～30℃； b 相对湿度40～70； c 温度变化率小于 10℃/h，且不得结露； d 大气压力80 kPa～106 kPa； e GB/T 2887 规定的尘埃、照明、噪声、电磁场干扰和接地条件。 4.2.2 除相关标准另有规定外，网络中用于煤矿井下的设备应在下列条件下正常工作 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 3 a 环境温度0℃～40℃； b 平均相对湿度不大于 95（＋25℃） ； c 大气压力80 kPa～106 kPa； d 有爆炸性气体混合物，但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体。 4.3 供电电源 4.3.1 地面设备交流电源 a 额定电压380 V/220 V，允许偏差－10～＋10； b 谐波不大于 5； c 频率50 Hz，允许偏差5。 4.3.2 井下设备交流电源 a 额定电压127 V/380 V/660 V/1 140 V,允许偏差 专用于井底车场、主运输巷－20～＋10； 其他井下产品－25～＋10； b 谐波不大于 10； c 频率50 Hz，允许偏差5。 4.4 主要功能 4.4.1 矿用以太网应符合 IEEE802.3 协议；矿用以太网设备应具有以太网光端口，宜具有 以太网电端口，支持全双工/半双工。 4.4.2 矿用以太网设备宜具有 CAN、PROFIBUS、LONWORKS、FF 等矿用现场总线接口。 4.4.3 矿用以太网设备宜具有 RS-485 和 RS-232 等数据接口， 并符合 MT/T 899 的有关要求。 4.4.4 矿用以太网宜支持冗余网络结构如下 a 基于有源光网络的矿用以太网宜采用环形或双环结构，见图 1 和图 2； b 基于无源光网络的矿用以太网宜采用双总线或双环结构，见图 3 和图 4。 4.4.5 矿用以太网设备宜具有虚拟局域网 VLAN 功能。 4.4.6 矿用以太网设备宜具有流量控制功能。 4.4.7 矿用以太网设备应具有初始化参数设置和掉电保护功能。 4.4.8 矿用以太网设备宜可网管，宜支持简单网络管理协议 SNMP 等管理功能。 4.4.9 矿用以太网设备宜具有故障诊断和故障指示功能。 4.4.10 矿用以太网设备宜具有电源监测与指示功能。 4.4.11 矿用以太网络设备宜具有服务质量 QoS 功能。 图 1 有源光网络环形结构 矿用以太网交换机 矿 用 以 太 网 交 换机 矿 用 以 太 网 交 换机 矿 用 以 太 网 交 换机 中心站其他设备 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 4 图 2 有源光网络双环结构 注 图 3 无源光网络双总线结构 矿 用 以 太 网 交 换机 矿 用 以 太 网 交 换机 矿 用 以 太 网 交 换机 矿 用 以 太 网 交 换机 中心站其他设备 表示无源光分路器； 表示光线路终端。 表示光网络单元； w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 5 注 图 4 无源光网络双环结构 4.5 主要技术指标 4.5.1 传输距离 矿用以太网最大传输距离分有源网络和无源光网络两种情况 a 有源网络的最大传输距离 1 100 Mbps 光端口多模光纤最大传输距离不小于 2 km，单模光纤最大传输距 离不小于 20 km，发射功率、接收灵敏度、光纤规格参数及最大接续数量由 相关标准规定； 2 1 000 Mbps 光端口多模光纤最大传输距离不小于 500 m，单模光纤最大传输 距离不小于 10 km，发射功率、接收灵敏度、光纤规格参数及最大接续数量 由相关标准规定； 3 电端口矿用阻燃电缆最大传输距离不小于 100 m； b 无源光网络的最大传输距离 1 光线路终端 OLT 和光网络单元之间的最大传输距离不小于 10 km， 支持的最大 分路比至少为 132； 2 光线路终端 OLT 和光网络单元之间的最大传输距离不小于 20 km， 支持的最大 分路比至少为 116。 4.5.2 主干网传输速率 网络传输速率应达到 100 Mbps、1 000 Mbps 或更高。 4.5.3 网络重构自愈时间 最大网络重构自愈时间不大于 300 ms。 4.5.4 吞吐率 在不丢帧和双工情况下，不同帧长的吞吐率应符合表 1 的规定。 表示无源光分路器； 表示光线路终端。 表示光网络单元； 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 6 表 1 矿用以太网的吞吐率要求 100 M 以太网 1 000 M 以太网 测试帧长 Byte 帧/s 吞吐率 帧/s 吞吐率 64 ≥104 166 70 ≥1 041 66770 128 ≥67 567 80 ≥633 446 75 256 ≥40 760 90 ≥362 318 80 512 ≥23 261 99 ≥199 718 85 1 024 ≥11 853 99 ≥107 758 90 1 280 ≥9 519 99 ≥91 345 95 1 518 ≥8 046 99 ≥80 461 99 4.5.5 时延 1 518 Byte 以太网帧传输时延不大于 1 ms。 4.5.6 丢包率 在 70网络流量负载条件下，矿用以太网不同帧长的丢包率均不大于 0.1。 4.5.7 备用电源连续工作时间 电网停电后，备用电源连续工作时间应不小于 2 h。 4.6 电源波动适应能力 供电电压在规定的电压波动范围内变化时， 矿用以太网的主要功能和主要技术指标应不 低于本标准的要求。 4.7 工作稳定性 矿用以太网应进行工作稳定性试验，通电试验时间不小于 7 d，其主要功能和主要技术 指标应不低于本标准的要求。 4.8 抗干扰性能 4.8.1 矿用以太网系统应能通过GB/T 17626.3-2006规定的、试验等级不低于1级的射频电 磁场辐射抗扰度试验，矿用以太网系统应能正常工作。 4.8.2 矿用以太网系统应能通过GB/T 17626.4-2008规定的、试验等级不低于1级的电快速 瞬变脉冲群抗扰度试验，矿用以太网系统应能正常工作。 4.8.3 矿用以太网系统应能通过 GB/T 17626.5-2008 规定的、试验等级不低于 1 级的浪涌 （冲击）抗扰度试验，矿用以太网系统应能正常工作。 4.9 可靠性 矿用以太网系统平均无故障工作时间（MTBF）应不小于 800 h。 4.10 防爆性能 矿用以太网防爆型设备应符合 GB 3836.1～3836.4 的规定。其输入输出信号应是本质安 全型。 4.11 矿用一般性能 矿用以太网矿用一般型设备应符合 GB/T 12173 的规定。 4.12 本安参数 本安参数应由相关标准进行规定，一般应包括最高输出电压、最大输出电流、最大电容 量和最大电感量等。 4.13 矿用网络交换机 矿用网络交换机应符合 MT/T 1081 的要求。 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 7 4.14 基于无源光网络的矿用以太网 4.14.1 矿用无源分光器宜具有 12（均分、595、2575、4060） ，14（均分） ，18 （均分） ，116（均分） ，132（均分）等规格。附加损耗、插入损耗等技术指标应符合 YD/T 893 的有关规定。 4.14.2 光网络单元 ONU a 应支持IEEE 802.3ah标准； b 无源光网络PON口宜不少于2个； c 矿用以太网光端口由相关标准规定； d 矿用以太网电端口由相关标准规定； e 矿用现场总线接口由相关标准规定； f RS-485和RS-232接口由相关标准规定； g 宜具有无源光网络PON掉电通知，支持上电自动注册、运营管理维护OAM、简单网络 管理协议SNMP网管功能，支持故障监测功能。 4.14.3 光线路终端 OLT a 应支持IEEE 802.3ah标准； b 应具有千兆以太网接口，接口数量宜不少于4个，接口类型应符合IEEE 802.3的规 定； c 宜具有设备冗余功能，电源宜支持双路冗余供电、主控板宜支持冗余热备份等； d 应具有光网络单元ONU自动发现、自动注册、用户线路保护及远端光网络单元ONU 断纤和断电自动告警功能； e 宜具有动态带宽分配DBA、运营管理维护OAM功能； f 宜具有终端的远程诊断、故障定位功能； g 宜具有三层路由交换功能。 5 试验方法 5.1 环境条件 除环境试验或相关标准中另有规定外，试验应在下列环境条件中进行 a 环境温度15℃～35℃； b 相对湿度45％～75％； c 大气压力86 kPa～106 kPa。 5.2 电源条件 除非相关标准另有规定，测试用电源应符合以下要求 a 交流供电电源 1 电压误差应不大于 2％； 2 频率50Hz，其误差应不大于 1％； 3 谐波失真系数应不大于 5％。 b 直流供电电源 1 电压误差应不大于 2％； 2 周期与随机偏移ΔU 1）/U 0 2）应不大于 0.1。 5.3 试验仪器和设备 1）ΔU 为周期与随机偏移的峰到峰值。 2）U 0为直流供电电压的额定值。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 8 5.3.1 试验仪器和设备的准确度应保证所测性能对准确度的要求，其自身准确度应不大于 被测参数 1/3 倍的允许误差。 5.3.2 试验仪器和设备的性能应符合所测性能的特点。 5.3.3 试验仪器和设备应按照计量法的相关规定进行计量，并检定或校准合格。 5.3.4 试验仪器和设备的配置应不影响测量结果。 5.3.5 主要试验仪器和设备的特性要求应符合附录 A 的规定。 5.4 主要功能试验 5.4.1 矿用以太网连通性测试如图 5 所示，测试步骤如下 a 将测试设备连接到被测网络的一个端口； b 用测试工具对被测网络中的节点设备进行10批次因特网包探索器ping测试， 每次间 隔１s，以测试网络连通性； c 测试工具对其它端口进行测试，重复b步骤，直到遍历所有的测试节点设备； d 检查所有端口是否全部联通，如果全部联通则判定系统连通性符合要求。 图 5 连通性试验 5.4.2 接通矿用以太网设备的光端口和电端口，检查是否可通过光端口和电端口通信，并 指示相应的通信状态。断开以太网设备的光端口和电端口，检查是否指示不通信状态。 5.4.3 接通矿用以太网设备矿用现场总线接口，检查是否可通过矿用现场总线接口通信， 并指示相应的通信状态。断开以太网设备矿用现场总线接口，检查是否指示不通信状态。 5.4.4 接通矿用以太网设备 RS-485、RS-232 等数据接口，检查是否可通过数据接口通信， 并指示相应的通信状态。断开以太网设备 RS-485、RS-232 等数据接口，检查是否指示不通 信状态。 5.4.5 矿用以太网网络冗余测试 a 基于有源光网络的矿用以太网环型结构断开任意两交换机间的连接，检查全部受 试交换机是否均能与中心站正确通信，并指示相应的通信状态； b 基于有源光网络的矿用以太网双环结构先拆除1个环，检查全部受试交换机是否 均能与中心站正确通信， 并指示相应的通信状态； 恢复已拆除环路， 拆除另一环路， 检查全部受试交换机是否均能与中心站正确通信，并指示相应的通信状态； c 基于无源光网络的矿用以太网双总线结构先拆除一条总线，检查全部光网络单元 与光线路终端OLT通信及相应指示是否均正常；恢复已拆除的总线，拆除另一条总 线，检查全部光网络单元与光线路终端OLT通信及相应指示是否均正常； d 基于无源光网络的矿用以太网双环结构先拆除一个环，检查全部光网络单元与光 线路终端OLT通信及相应指示是否均正常；恢复已拆除的环路，拆除另一个环，检 查全部光网络单元与光线路终端OLT通信及相应指示是否均正常。 5.4.6 矿用以太网虚拟局域网 VLAN 功能测试按 YD/T 1240 有关规定进行。 5.4.7 矿用以太网流量控制测试按 YD/T 1240 有关规定进行。 5.4.8 通过矿用以太网网络或编程接口输入或修改初始化参数，检查初始化参数是否为新 设置或修改的值。切断网络设备电源，数分钟后重新复电，检查所设置和修改的各种参数是 否保持不变。 测试工具 被测网络 w w w . b z f x w . c o m MT/T1131-2011 9 5.4.9 矿用以太网网络管理功能测试按 YD/T 1240 有关规定进行。 5.4.10 对矿用以太网网络设备设置端口、板卡等故障，检查是否有相应故障指示。 5.4.11 观察电源指示，对应正常工作、停电等状态，有相应的指示。 5.4.12 矿用以太网服务质量 QoS 功能测试按 GB/T 21671-2008 中的 7.3.3 的规定进行。 5.5 主要技术指标测试 5.5.1 传输距离测试 5.5.1.1 基于有源网络的矿用以太网以光缆为传输介质时， 采用图6测试传输距离， 图中光 衰减器模拟最大传输距离的光缆线路损耗。矿用以太网以电缆为传输介质时，采用图7测试 传输距离，图中仿真线模拟最大传输距离的电缆线路损耗。两种介质情况下，在最大吞吐率 时进行测试，检查是否丢包，若无丢包，则最大传输距离符合要求。 图6 基于有源网络的矿用以太网光缆最大传输距离测试 图7 基于有源网络的矿用以太网电缆最大传输距离测试 5.5.1.2 基于无源光网络的矿用以太网，在最大分路比条件下，最大传输距离测试如图8 所示，测试步骤如下 图8 基于无源光网络的矿用以太网最大传输距离测试 a 选择分路比最大，光网络单元ONU1～ONUn-1与光线路终端OLT距离为0 km通过分路器 直连，光网络单元ONUn与光线路终端OLT距离为10 km或20 km，光衰减器模拟10 km 或20 km的光缆线路损耗； 交换机 光缆或光衰减器 交换机 测试工具 光 线 路 终 端 无 源 光 分 路 器 测试工具 光缆或光衰减器 交换机 电缆或仿真线 交换机 测试工具 光网络单元 ONUn 光网络单元 ONU1 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 MT/T1131-2011 10 b 通过测试工具在吞吐量的90时测试所有光网络单元ONUONU1～ONUn， 检查是否无 丢包； c 在吞吐量的90时如果所有通路都无丢包，则表明可以支持该分路，且在最大分路 比下可以支持10 km或20 km的传输距离。 5.5.2 网络重构自愈时间测试 在最大吞吐率条件下，使帧长和帧速率不变，断开矿用以太网中任意两交换机连接，网 络测试工具根据丢包量和帧速率计算网络重构自愈时间。 5.5.3 吞吐率测试 吞吐率测试如图9所示，测试应在空载网络下进行，测试步骤如下 图 9 吞吐率测试 a 将测试工具的两个端口连接到被测网络链路的源和目的端口上