eng
Выпуск #6/2014
С.Маргарян
Использование радиомодемов УКВ-диапазона на железнодорожном транспорте (окончание)
Использование радиомодемов УКВ-диапазона на железнодорожном транспорте (окончание)
Просмотры: 2224
В статье рассматриваются вопросы создания и эксплуатации узкополосных радиосетей обмена данными на железнодорожном транспорте.
Перспективная подвижная радиосеть интеллектуального железнодорожного транспорта
Главным стратегическим направлением развития системы связи ОАО "РЖД" является передача служебной информации с целью реализации интервального регулирования движения поездов и обеспечения перехода к интеллектуальному железнодорожному транспорту. Развитие в этом направлении связано с увеличением объема данных, циркулирующих в технологических радиосетях между стационарными пунктами управления, локомотивами и устройствами железнодорожной автоматики и телемеханики. Такая радиосеть должна гарантированно обеспечить своевременное доведение данных до всех заинтересованных пользователей на всей дорожной сети и в любой штатной ситуации. Сбои в работе и выход из строя комплектов оборудования в такой радиосети должны отрабатываться как штатные, не приводящие к срыву работы АСУ.
Формирование архитектуры радиосети для каждого перегона с ограничением объемов передаваемых данных и строгим расписанием трансляции представляется нецелесообразным: любой пользователь системы должен иметь возможность передачи требуемого в данный момент объема информации с ее гарантированной доставкой в установленные сроки в любое время. Пропускная способность такой радиосети определяется на этапе проектирования исходя из имеющихся максимальных потребностей. Архитектура радиосети должна предусматривать возможность гибкого ее наращивания без замены ранее развернутых комплектов оборудования и изменения базовых первоначальных настроек.
Такие возможности в полной мере обеспечиваются специализированной радиотехнической платформой Paragon/Gemini, включающей в себя оборудование для базовых станций, в том числе многочастотных с повышенной надежностью и живучестью (Paragon), а также для подвижных объектов (Gemini).
Оборудование данной радиотехнической платформы разработано специально для создания распределенных подвижных радиосетей обмена данными с практически неограниченным количеством базовых станций, работающих с использованием IP-протокола и формирующих единую зону электромагнитной доступности (ЭМД) для всех пользователей, которые могут свободно перемещаться в данной зоне без перерывов в связи. Оно позволяет организовать хэндовер – безразрывное переключение между соседними базовыми станциями (БС) с автоматическим распределением нагрузки между ними в общих зонах ЭМД. Надежность доставки данных обеспечивается встроенной функцией коррекции ошибок при передаче.
Базовый радиотехнический комплекс Paragon представляет собой приемопередающее устройство c открытой архитектурой, предназначенное для организации радиосети обмена данными с удаленными бортовыми радиомодемами Gemini. Он имеет в своем составе мощный приемопередатчик, радиомодем нового поколения на цифровом сигнальном процессоре с двумя адресуемыми последовательными портами RS-232, встроенным двухпортовым маршрутизатором Ethernet и портом USB, а также блок питания. Обеспечивает обмен данными в пакетном режиме с поддержкой протокола TCP/IP. Технические характеристики радиомодема Paragon 4 представлены в табл.4.
Бортовой навигационно-связной комплекс Gemini представляет собой радиотехническое устройство нового поколения, объединяющее в себе 32-канальную радиостанцию с малым временем атаки, радиомодем на базе мощного цифрового сигнального процессора, спутниковый навигационный приемник, два последовательных порта RS-232, сконфигурированных для терминального сервера, порт 10/100Base-T Ethernet со встроенным маршрутизатором и порт USB, размещенные в едином корпусе. Работа обеспечивается через базовую станцию Paragon 4 с использованием двух антенн (разнесенный прием) и технологии параллельного декодирования и интеллектуального объединения принимаемых сигналов. Аппаратура радиотехнической платформы Paragon/Gemini позволяет существенно расширить функциональные возможности подвижных технологических радиосетей, обеспечив, наряду с оперативным обменом и трансляцией докладов о местоположении, передачу графической информации, файлов большого объема и видеоданных. Технические характеристики радиомодема Gemini G3 представлены в табл.5.
Работа в радиосети на оборудовании радиотехнической платформы Paragon / Gemini организуется по протоколам UDP (User Datagram Protocol) или TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) с автоматическим сжатием пакетов данных. Применение сигнализации OOB (Out-of-Band) для передачи навигационной информации и данных о техническом состоянии позволяет существенно увеличить количество работающих на одном радиоканале подвижных объектов за счет автоматической передачи навигационной и диагностической информации при каждом сеансе связи. В аппаратуре реализована функция встроенной диагностики, которая позволяет получать информацию о техническом состоянии оборудования в реальном масштабе времени.
Типовая структура технологической радиосети обмена данными на железнодорожном транспорте включает в себя сеть базовых станций, устанавливаемых вдоль железнодорожного пути и соединенных каналами магистральной проводной или беспроводной связи с пунктами сбора данных и управления. Каждая БС обеспечивает связь с группой поездов, находящихся в ее оперативной зоне. Зоны соседних БС полностью перекрывают друг друга, в результате чего формируется единая оперативная зона с повышенной надежностью и живучестью, работу в которой обеспечивает не менее двух базовых станций, каждая из которых может быть в отказоустойчивом исполнении. Переключение поездов на работу с соседней станцией осуществляется автоматически с учетом текущей загруженности соседних БС и уровней сигнала. Таким образом, отпадает необходимость в жестком определении точки выполнения хэндовера и привязке ее к границам перегона. Учитывая, что рассматриваемое оборудование для конвенциональных радиосетей обмена данными использует открытый протокол TCP/IP, наращивание комплектов оборудования и создание многоканальных базовых станций в составе радиосети, равно как сопряжение с любой современной автоматизированной системой управления, не представляет трудностей.
Типовая схема конвенциональной радиосети обмена данными на железнодорожном транспорте представлены на рисунке.
Данная схема в полной мере удовлетворяет требованиям, установленным в "Белой Книге" ОАО "РЖД" и направленным на создание единого информационного пространства, интегрированного с информационными системами других видов транспорта и промышленности, а также иностранных железных дорог. Выпускаемые в настоящее время узкополосные радиомодемы УКВ-диапазона могут эффективно использоваться для создания радиосетей удаленного сбора данных и управления в интересах создания перспективных АСУ для интеллектуального железнодорожного транспорта.
Литература
1. Гапанович В.А., Розенберг Е.Н. Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий. – Евразия вести, 2011, № 1.
2. Маргарян С.А. Радиосети для систем управления поездами. – Автоматика, связь, информатика, 2014, № 4.
3. Ваванов Ю.В. Радиосети системы АБТЦ-М. Подходы к проектированию. – Автоматика, связь, информатика, 2014, № 3.
Главным стратегическим направлением развития системы связи ОАО "РЖД" является передача служебной информации с целью реализации интервального регулирования движения поездов и обеспечения перехода к интеллектуальному железнодорожному транспорту. Развитие в этом направлении связано с увеличением объема данных, циркулирующих в технологических радиосетях между стационарными пунктами управления, локомотивами и устройствами железнодорожной автоматики и телемеханики. Такая радиосеть должна гарантированно обеспечить своевременное доведение данных до всех заинтересованных пользователей на всей дорожной сети и в любой штатной ситуации. Сбои в работе и выход из строя комплектов оборудования в такой радиосети должны отрабатываться как штатные, не приводящие к срыву работы АСУ.
Формирование архитектуры радиосети для каждого перегона с ограничением объемов передаваемых данных и строгим расписанием трансляции представляется нецелесообразным: любой пользователь системы должен иметь возможность передачи требуемого в данный момент объема информации с ее гарантированной доставкой в установленные сроки в любое время. Пропускная способность такой радиосети определяется на этапе проектирования исходя из имеющихся максимальных потребностей. Архитектура радиосети должна предусматривать возможность гибкого ее наращивания без замены ранее развернутых комплектов оборудования и изменения базовых первоначальных настроек.
Такие возможности в полной мере обеспечиваются специализированной радиотехнической платформой Paragon/Gemini, включающей в себя оборудование для базовых станций, в том числе многочастотных с повышенной надежностью и живучестью (Paragon), а также для подвижных объектов (Gemini).
Оборудование данной радиотехнической платформы разработано специально для создания распределенных подвижных радиосетей обмена данными с практически неограниченным количеством базовых станций, работающих с использованием IP-протокола и формирующих единую зону электромагнитной доступности (ЭМД) для всех пользователей, которые могут свободно перемещаться в данной зоне без перерывов в связи. Оно позволяет организовать хэндовер – безразрывное переключение между соседними базовыми станциями (БС) с автоматическим распределением нагрузки между ними в общих зонах ЭМД. Надежность доставки данных обеспечивается встроенной функцией коррекции ошибок при передаче.
Базовый радиотехнический комплекс Paragon представляет собой приемопередающее устройство c открытой архитектурой, предназначенное для организации радиосети обмена данными с удаленными бортовыми радиомодемами Gemini. Он имеет в своем составе мощный приемопередатчик, радиомодем нового поколения на цифровом сигнальном процессоре с двумя адресуемыми последовательными портами RS-232, встроенным двухпортовым маршрутизатором Ethernet и портом USB, а также блок питания. Обеспечивает обмен данными в пакетном режиме с поддержкой протокола TCP/IP. Технические характеристики радиомодема Paragon 4 представлены в табл.4.
Бортовой навигационно-связной комплекс Gemini представляет собой радиотехническое устройство нового поколения, объединяющее в себе 32-канальную радиостанцию с малым временем атаки, радиомодем на базе мощного цифрового сигнального процессора, спутниковый навигационный приемник, два последовательных порта RS-232, сконфигурированных для терминального сервера, порт 10/100Base-T Ethernet со встроенным маршрутизатором и порт USB, размещенные в едином корпусе. Работа обеспечивается через базовую станцию Paragon 4 с использованием двух антенн (разнесенный прием) и технологии параллельного декодирования и интеллектуального объединения принимаемых сигналов. Аппаратура радиотехнической платформы Paragon/Gemini позволяет существенно расширить функциональные возможности подвижных технологических радиосетей, обеспечив, наряду с оперативным обменом и трансляцией докладов о местоположении, передачу графической информации, файлов большого объема и видеоданных. Технические характеристики радиомодема Gemini G3 представлены в табл.5.
Работа в радиосети на оборудовании радиотехнической платформы Paragon / Gemini организуется по протоколам UDP (User Datagram Protocol) или TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) с автоматическим сжатием пакетов данных. Применение сигнализации OOB (Out-of-Band) для передачи навигационной информации и данных о техническом состоянии позволяет существенно увеличить количество работающих на одном радиоканале подвижных объектов за счет автоматической передачи навигационной и диагностической информации при каждом сеансе связи. В аппаратуре реализована функция встроенной диагностики, которая позволяет получать информацию о техническом состоянии оборудования в реальном масштабе времени.
Типовая структура технологической радиосети обмена данными на железнодорожном транспорте включает в себя сеть базовых станций, устанавливаемых вдоль железнодорожного пути и соединенных каналами магистральной проводной или беспроводной связи с пунктами сбора данных и управления. Каждая БС обеспечивает связь с группой поездов, находящихся в ее оперативной зоне. Зоны соседних БС полностью перекрывают друг друга, в результате чего формируется единая оперативная зона с повышенной надежностью и живучестью, работу в которой обеспечивает не менее двух базовых станций, каждая из которых может быть в отказоустойчивом исполнении. Переключение поездов на работу с соседней станцией осуществляется автоматически с учетом текущей загруженности соседних БС и уровней сигнала. Таким образом, отпадает необходимость в жестком определении точки выполнения хэндовера и привязке ее к границам перегона. Учитывая, что рассматриваемое оборудование для конвенциональных радиосетей обмена данными использует открытый протокол TCP/IP, наращивание комплектов оборудования и создание многоканальных базовых станций в составе радиосети, равно как сопряжение с любой современной автоматизированной системой управления, не представляет трудностей.
Типовая схема конвенциональной радиосети обмена данными на железнодорожном транспорте представлены на рисунке.
Данная схема в полной мере удовлетворяет требованиям, установленным в "Белой Книге" ОАО "РЖД" и направленным на создание единого информационного пространства, интегрированного с информационными системами других видов транспорта и промышленности, а также иностранных железных дорог. Выпускаемые в настоящее время узкополосные радиомодемы УКВ-диапазона могут эффективно использоваться для создания радиосетей удаленного сбора данных и управления в интересах создания перспективных АСУ для интеллектуального железнодорожного транспорта.
Литература
1. Гапанович В.А., Розенберг Е.Н. Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий. – Евразия вести, 2011, № 1.
2. Маргарян С.А. Радиосети для систем управления поездами. – Автоматика, связь, информатика, 2014, № 4.
3. Ваванов Ю.В. Радиосети системы АБТЦ-М. Подходы к проектированию. – Автоматика, связь, информатика, 2014, № 3.
Отзывы читателей
