VLAN：優化ITS網路管理的關鍵利器

在ITS（智慧運輸系統）領域，為了提高對車輛交通流量的管理和效率，管理者開始將視訊串流、連接控制器和交通監控軟體整合到網路中，這種整合為城市交通管理帶來了嶄新的機會，但也帶來挑戰。隨著設備的增加，ITS網路容易陷入過載狀態，這可能導致關鍵數據的丟失、網路拓撲的不穩定和設備連接的中斷。同時，我們必須滿足VLAN分段的安全和效能需求，以確保不同類型的數據流能夠在網路上互不干擾。

傳統的網路拓樸設計相當簡單。以一個網路位址為例（例如，192.168.1.0/24），所有設備都在這一位址上進行資訊傳輸，如圖１所示。

Figure 1: ITS Network without VLANs

隨著設備數量的增長，後台通訊流量的管理變得更為複雜。每個設備都會定期發送廣播訊號以宣告其存在於網路中。這些交換器也會相互通訊。當設備數量超過100個時，廣播流量增加到足以對網路產生不良影響的程度。

傳統智慧交通系統 (ITS) 網路面臨的挑戰

傳統的智慧交通系統 (ITS) 網路通常使用單一網絡，其中所有設備共享相同的 IP 位址空間。但是，當使用非託管交換器時，隨著網路的成長，此設定可能會導致以下問題：

效能問題：網路上的設備越多意味著廣播流量越多，這可能會減慢網路速度。
安全性問題：同一網路上有不同類型的設備可能會產生安全風險。
管理複雜度：網路擴容導致網路管理複雜度增加，維護和優化難度加大。

什麼是VLAN分割網段

透過管理型交換器將 VLAN進行分段，可將單一實體網路細分為多個邏輯網路。這項技術透過最大限度地減少廣播流量、分隔不同類型的流量和使用者，以及簡化不同網段的故障和配置，從而顯著增強了 ITS 網路的性能、安全性和可管理性。

分割網段的優點

VLAN 分段的可以為網路效能、安全性和管理性帶來極大的優勢。

優越的效能：VLAN 分段可大幅降低廣播流量，從而顯著提升了整體網路效能。
卓越的安全性：透過將不同類型的設備隔離到各自的 VLAN 中，網路安全性得到了明顯提升，同時降低了未經授權的存取風險。
簡化的管理：每個VLAN能夠獨立管理，簡化了網路管理，並更容易進行維護。

虛擬區域網路(VLAN)技術之於智慧交通系統的概念與應用:

為了減少網路後台的通信混亂，這些設備需要互相獨立，以避免後台通訊網路負擔過度。 VLAN（虛擬區域網路）技術能夠實現此流量的分離。 VLAN分隔提供了將每個設備邏輯分組以隔離廣播流量的方法，如圖２所示。

Figure 2: ITS Network with VLAN Separation

在上圖中，5個獨立的網路 - 控制區、感測系統區、探測器區、攝影機區和管理區。以物理方式觀看，網路的基礎結構沒有變化，仍然保持如圖1所示的樣子。但就邏輯而言，現在的網路由5個交換器組成，每個交換器控制著一個VLAN，這意味著流量現在被獨立在每個單獨的VLAN中。

管理VLAN被用來處理交換器之間的通訊，網路與設備分離也為我們提供了更高的安全性。管理VLAN與設備分離，需要特定的憑證才能存取和設定，這有助於保護我們的網路免受未經授權的登入和配置修改。

虛擬區域網路(VLAN)應用於智慧交通系統(ITS)

VLAN的網路設計方式非常適用於未來的設備擴展，而不會因廣播流量超出網路處理能力而受限。此外，不僅適用於最多250個十字路口的成長階段，VLAN還可以進一步做不同功能分類管理，如圖3所示。這意味著我們可以根據需要將網路進一步細分，以應對不斷擴大的需求。

Figure 3: ITS Network with VLAN Separation into Quadrants

當我們的網路擴展到超過500個十字路口時，需要進行更細分和區域分段，這樣每個主要區域都能被進一步細分成不同的子區域。這時，引入一組具有路由功能的第三層交換器變得至關重要。第三層交換器協助不同的區域之間進行通信，確保網路能夠有效運作，並應對不斷擴大的需求。