Admin

Опыт и проблемы внедрения сетей радиосвязи стандарта GSM-R

Д.Н. РОЕНКОВ, В.В. ШМАТЧЕНКО, П.А. ПЛЕХАНОВ, М.Р.ФЕДОРОВ

Стремительное развитие цифровых технологий радиосвязи в значительной степени меняет и технологическую железнодорожную радиосвязь. На железных дорогах наибольшее распространение получили цифровые системы стандарта GSM-R, специально разработанного для нужд железнодорожных пользователей.

Рассмотрим анализ опыта и проблем реализации на зарубежных железных дорогах проектов систем GSM-R.

По информации Международного союза железных дорог (МСЖД, UIC - International Union of Railways), представленной в ноябре 2008 г. на официальном сайте МСЖД, из общей протяженности сети железных дорог Европы, равной 221 тыс. км, 149,7 тыс. км будут покрыты сетями цифровой радиосвязи стандарта GSM-R, что составляет примерно 67,7 % общей протяженности. При этом по состоянию на 01.09.2007 г. на 60,5 тыс. км европейских железных дорог оборудование системы цифровой радиосвязи стандарта GSM-R уже внедрено, из них 40,9 тыс. км сдано в эксплуатацию, что составляет 27 % протяженности железных дорог, где планируется внедрение GSM-R.


На рис. 1 представлен прогноз МСЖД развертывания сетей цифровой радиосвязи стандарта GSM-R на железных дорогах Европы к концу 2010 г. На карте темно-зеленым цветом показаны железнодорожные линии, на которых оборудование GSM-R уже внедрено; светло-зеленым - линии, на которых внедрение системы планируется или уже идут строительные работы; серым - линии, где внедрение GSM-R пока не планируется.

Конфигурация сети GSM-R на железных дорогах Европы по состоянию на 01.09.2007 г. включает в себя:

7908 приемопередающих базовых станций (BTS);

139 контроллеров базовых станций (BSC);

1098 репитеров;

30 центров коммутации мобильной связи;

22 опорных регистра местоположения (HLR);

17 центров управления сетью (NMC).

Количество абонентов системы цифровой радиосвязи стандарта GSM-R равно 114,9 тыс., что составляет 30 % от запланированного числа 384 700. При этом 17,3 тыс. абонентов являются пользователями локомотивных радиостанций.

Таким образом, в соответствии с официальной информацией МСЖД классификация стран Европы по реализации проектов GSM-R может быть представлена следующим образом (рис. 2):

красный цвет - страны, в которых контракты на внедрение GSM-R подписаны или идет внедрение GSM-R - Австрия, Бельгия, Болгария, Великобритания, Греция, Испания, Литва, Словакия, Франция, Финляндия, Чешская Республика, Швейцария;

коричневый цвет - страны, в которых осуществляется подготовка к заключению контрактов или подписание контрактов на внедрение GSM-R - Венгрия, Польша, Румыния, Словения, Хорватия;

желтый цвет - страны, в которых оценивается возможность внедрения GSM-R - Ирландия, Латвия, Российская Федерация;

зеленый цвет - страны, в которых переход к сетям GSM-R должен был закончиться к концу 2007 г. -Германия, Италия, Нидерланды, Норвегия, Швеция.

Помимо европейских стран, работы по развертыванию системы цифровой радиосвязи ведутся в таких азиатских странах, как Китай, Индия, Турция и Саудовская Аравия.

Анализ информации, представленной на официальных сайтах администраций железных дорог мира, позволил сделать некоторые выводы о международном опыте реализации проектов GSM-R.

Диапазон максимальных скоростей движения поездов на участках, оборудованных системой стандарта GSM-R, лежит в пределах от 160 до 430 км/ч. Абсолютный рекорд скорости на участке, оборудованном GSM-R, был установлен 03.04.2007 г. на Восточно-Европейской линии поездом TGV и составил 574,8 км/ч.

Самыми протяженными сетями GSM-R являются радиосети немецких железных дорог. На первом этапе внедрения системой GSM-R было оборудовано около 24 тыс. км. При этом использовалось оборудование компании Nortel Networks. На втором этапе планируется оборудовать около 7 тыс. км. Завершить строительство запланировано в начале 2009 г. Поставщик оборудования - Nokia siemens.

По имеющейся информации о поставщиках оборудования GSM-R на железные дороги 16 стран наиболее популярным является оборудование компании Nokia Siemens - 10 стран, на втором месте - Nortel Networks - 6 стран. При этом на железных дорогах Германии и Китая используется оборудование обеих компаний.

Радиоканал передачи данных GSM-R планируется широко использовать на железных дорогах Европейского Союза (ЕС) на 2-м и 3-м уровнях системы ERTMS/ ETCS (European Rail Traffic Management System/ European Train Control System - Европейская система управления железнодорожными перевозками/Европейская система управления движением поездов). В настоящее время реализованы варианты 1-го и 2-го уровней системы ERTMS/ETCS, вариант 3-го уровня все еще дорабатывается. Ниже приводится краткое описание трех уровней системы:

1-й уровень - стандартизированная система управления АТС/АТР (Automatic Train Control/Automatic Train Protection - Автоматическая система управления движением поездов/Автоматическая система поездной защиты), которая содержит основные функции как поездной защиты, так и локомотивной сигнализации;

2-й уровень - система полного управления движением поездов, которая использует аТс/ATP и радиоканал для обмена данными между подвижными единицами и напольным оборудованием, при этом сохраняются (если это необходимо) линейные путевые сигналы (светофоры) для условий смешанного движения;

3-й уровень полностью зависит от радиоканала и не нуждается в большей части устройств сигнализации (светофоры, рельсовые цепи, счетчики осей и др.); при необходимости может стать основой управления движением поездов с использованием подвижных блок-участков.

Ситуация с внедрением системы ERTMS/ETCS 2-го уровня в странах ЕС отображена в табл. 1.

При использовании в сетях GSM-R технологии передачи данных с коммутацией пакетов GPRS (General Packet Radio Service) максимальная скорость может достигать 171,2 кбит/с.

С расширением функциональных возможностей GSM-R при использовании GPRS были связаны большие ожидания, особенно для решения проблем с обеспечением необходимого трафика. Однако имеются сомнения, что при внедрении GPRS будут выполнены все требования ETCS. Ниже приводятся результаты испытаний, проведенных в этой связи МСЖД и опубликованных в феврале 2008 г.

На совещании в штаб-квартире МСЖД рассматривались возможности GPRS по обеспечению информационного обмена между поездами и путевой инфраструктурой в соответствии со следующими требованиями ETCS. Распоряжения на поезд должны передаваться инфраструктурой (Центром блокировки с использованием радиосвязи - Radio Block Center, RBC) с интервалом примерно 30 с, причем объем полезной информации в каждом должен быть менее 200 байт. С поезда каждые 10 с инфраструктуре передается сообщение о его местоположении объемом 32 байта (местоположение определяется на основе информации, получаемой от путевых датчиков (бализ), которые устанавливаются между шпалами через каждые 1000 м, и данных одометрии, радиолокации или GPS-приемника).

Условия защиты информации таковы, что получение достоверных данных гарантировано, т. е. на прикладном уровне они не могут быть потеряны или искажены, но возможна их задержка.

Совещание отметило следующие основные факторы, которые могут стать причинами задержек при передаче данных с использованием GPRS: скорость передачи данных; загрузка каналообразующего оборудования сети; ошибки при передаче сообщения; повторный выбор соты; временные перерывы в обслуживании абонента, вызванные, например, переотражениями; временные блокировки потока данных из-за повторов при обнаружении ошибок в сообщениях.

Испытания показали, что при повторном выборе соты возможные задержки могут быть весьма значительными. В соответствии с требованиями задержка сообщения при передаче соединения в момент перехода из соты в соту (хэндовер) не должна превышать 0,3 с. Однако испытания показали, что в сетях GPRS задержки на передачу соединения могут составлять 3,5...7,8 с. Более того, опыт эксплуатации публичных сетей GPRS показывает, что при наложении передачи соединения и процессов восстановления искаженного сообщения его задержка может достигать 40 с. Такого рода задержки являются источником недопустимого риска, и совещание решило, что необходимы дополнительные работы, особенно практические испытания, чтобы принять решение о пригодности GPRS для управления движением.

Значения показателей качества услуг при передаче данных в сетях GPRS представлены в табл. 2.

Эта таблица показывает относительную незначительность всех остальных факторов. Таким образом, наиболее существенным препятствием к применению GPRS как канала связи в контуре безопасного управления движением поездов является наложение задержки при переходе поезда из соты в соту на блокировку передачи, которая обусловлена повторами сообщения при обнаружении в нем ошибок. В целом это препятствие не оказывает существенного воздействия на принятие железнодорожными администрациями различных стран решения об использовании GPRS.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin