§ 24. Современная цифровая технологическая связь российских железных дорог

Существующая цифровая сеть связи построена на основе TDM-технологии.

Создание цифровой сети связи ОАО «РЖД» позволило радикально изменить ситуацию с телекоммуникационным и информационным обеспечением в отрасли.

Цифровизация сети позволила реализовать новую вертикаль управления ЦУП–ЕДЦУ–ЦУМР, информационные технологии во всех звеньях железнодорожного транспорта, повысить безопасность движения и оперативность управления всеми компонентами транспорта.

Развитие технологической связи на современном этапе определяется следующими основными факторами:

1. В настоящее время в ОАО «РЖД» продолжается структурная реорганизация управления и совершенствование технологий управления деятельностью компании, что требует предоставления пользователям новых видов и услуг связи, переосмысления принципов построения технологической сети связи и базовых технических решений по ее функционированию.

2. Введенный в действие с 01.01.2004г. Федеральный закон «О связи» определил новые требования к сетям технологической сети связи.

3. В последние 3-4 года в мировой практике появились и активно развиваются новые телекоммуникационные технологии, применение которых позволит существенно повысить эффективность функционирования системы технологической связи.

В связи с этим определены следующие направления развития технологической связи:

направление 1 – вывод из эксплуатации всех аналоговых систем и средств, перевод системы связи на работу только с использованием цифровых технологий («цифровизация» аналоговой сети);

направление 2 – модернизация (при необходимости – замена) того цифрового оборудования, которое к настоящему времени морально устарело или не отвечает требованиям международных стандартов (модернизация цифровой сети);

направление 3 – внедрение новых телекоммуникационных технологий, обеспечивающих более эффективное использование системы связи при развитии информационной инфраструктуры железнодорожного транспорта.

Развитие первичной сети предполагается осуществлять за счет внедрения цифровых систем связи на всех участках железных дорог с организацией точек выделения на всех предприятиях, расположенных вдоль железнодорожных путей. При этом возможны два варианта построения сети – NG SDH и Metro Ethernet.

Развитие оперативно-технологической связи (ОТС) предполагается в следующих направлениях:

– приведение существующих цифровых систем к единым стандартам и протоколам взаимодействия и управления за счет средств производителей;

– замена аналоговых систем ОТС на цифровые системы коммутации на всей сети железных дорог;

– проработка вопросов реализации сети ОТС на базе стандартных систем с коммутацией пакетов;

– создание ОТС на основе пакетной коммутации базируется на безусловном сохранении и использовании действующего на сети цифрового оборудования, с которым мультисервисные сети должны взаимодействовать.

Развитие общетехнологической связи ОбТС предполагается в следующих направлениях:

– приведение сети ОбТС в соответствие с требованиями Федерального закона «О связи»;

– продолжение цифровизации сети ОбТС (620 тыс. номеров) преимущественно путем использования современных цифровых технологий.

Построенная цифровая сеть должна иметь соответствующую систему эксплуатации. Централизованная система управления сетью связи технологического сегмента (ТС) ОАО «РЖД» предназначается для эффективного управления и эксплуатации цифровой сети связи, включая первичную и вторичные сети, и имеют три уровня управления: корпоративный, дорожный и региональный.

На сети железных дорог эксплуатируются преимущественно радиосредства системы «Транспорт» разработки 70-х годов. Необходимость коренной модернизации радиосвязи подтверждается международным опытом железных дорог мира и тенденциями развития подвижной связи общего пользования.

Следует выделить несколько основных направлений развития технологической радиосвязи:

– развитие цифровых систем радиосвязи;

– модернизация аналоговых сетей радиосвязи;

– использование средств радиосвязи для решения прикладных задач, в частности – для решения задач по управлению движением поездов;

– применение спутниковой подвижной радиосвязи.

Специализированные цифровые сети технологической железнодорожной радиосвязи, преимущественно стандарта GSM-R получили к настоящему времени достаточно широкое распространение в западно-европейских и азиатских странах. Однако технологические особенности железных дорог, возможности использования частотного ресурса в России определяют необходимость использования на железнодорожном транспорте систем ТЕТRА и GSM-R с отличающимися от зарубежных систем функциональными возможностями.

На основании проведенных испытаний и опытной эксплуатации цифровых систем радиосвязи, а также учитывая рекомендации Государственной комиссии по электросвязи министерства Информационных технологий и связи, ОАО «РЖД» было принято решение о развитии на основных направлениях железных дорог систем стандарта ТЕТRА. Основными задачами модернизации и развития симплексных сетей технологической радиосвязи метрового и гектометрового диапазонов являются:

– существенное повышение надежности при снижении стоимости радиосредств;

– построение сетей радиосвязи на основе цифровых каналов технологической связи;

– развитие новых услуг, в частности – организация интегрированной системы ремонтно-оперативной радиосвязи в интересах нескольких служб;

– создание нового поколения локомотивных радиостанций, обеспечивающих унификацию пользовательских функций, высокую надежность и более широкие функциональные возможности: автоматический выбор рабочего диапазона, взаимное резервирование блоков и узлов;

– создание системы мониторинга и администрирования локомотивных и стационарных радиостанций, работающих в цифровых и аналоговых сетях связи;

– повышение эффективности использования метрового (160 МГц) диапазона и на этой основе решение проблемы организации радиосвязи в железнодорожных узлах с обеспечением требований ЭМС.

Для реализации этих задач проводятся совместно с железными дорогами эксплуатационные испытания и внедряются в настоящее время стационарные радиостанции поездной, станционной и ремонтно-оперативной радиосвязи ГМВ и МВ диапазонов: стационарные РС-46МЦВ, РС-46МЦ; возимые (локомотивные) – РВ-1.1МК, РВС-1; носимые – Альтавия 301М; радиостанции передачи данных – Мост; радиосредства организации радиопроводной перегонной связи РПС-1 и др. радиосредства.

Перечень основных и дополнительных функций цифровой радиосвязи был получен в результате анализа технологических процессов в хозяйствах отрасли, выполненного научно-исследовательскими подразделениями ОАО «РЖД» в рамках системного проекта по обоснованию применения цифровых систем радиосвязи на железнодорожном транспорте (таблица 5.24.1).

Требованиям высоких показателей установления соединений, достоверности передаваемой информации, широкого спектра функций соответствуют только системы профессиональной мобильной радиосвязи (Professional Mobile Radio).

Таблица 5.24.1 - Основные и дополнительные функции железнодорожной радиосвязи

№	Функции	Параметры выполнения
Функции передачи речи
1.	Индивидуальный вызов	- время установления соединения не более 1 с.; - время передачи соединения не более 0.3 с.; - вероятность успешной передачи соединения не менее 0.995%; - помехозащищенность информации
2.	Групповой вызов
3.	Широковещательный вызов

Продолжение таблицы 5.24.1

Функции передачи данных
1.	Передача статусных сообщений		- достоверность принимаемой информации; - передача видеосигналов; - высокая надежность каналов связи; - гарантия качества обслуживания на всей территории охвата сети
2.	Передача коротких сообщений
3.	Передача данных с коммутацией каналов
4.	Передача данных с коммутацией пакетов
5.	Передача пакетов данных с коммутацией каналов
Сетевой режим
1.		Роуминг (между дорогами)
2.		Организация виртуальных сетей связи
3.		Интеграция с системами определения местоположения
4.		Интеграция с сетями ISDN
5.		Интеграция с ТФОП
6.		Интеграция с УАТС
7.		Приоритетный доступ (не менее 3 уровней)
8.		Исключительный приоритет
9.		Идентификация вызывающей стороны
10.		Подключение абонента к уже установившемуся соединению
11.		Прямой режим (связь вне инфраструктуры сети)
12.		Быстрый набор номера

К наиболее широко известным системам этого формата относятся стандарты TETRA, APCO 25, Tetrapol. Особое место отводится стандарту GSM-R, который разрабатывался на базе GSM с учетом требований железных дорог Европы.

Важнейшим показателем при выборе стандарта цифровой системы радиосвязи (ЦСР) является перспектива его развития, а именно возможность увеличения скорости передачи информации и количества абонентов при сохранении качества обслуживания. Именно в силу этих условий к вышеперечисленному перечню добавился стандарт сотовой связи CDMA.

Существующие сети CDMA в России - а они развернуты более чем в 28-и регионах страны - рассчитаны на стандарт IS-95, в котором используется кодовое разделение каналов (CDMA). Этот стандарт называют также CDMAone, максимальная скорость передачи данных в нем ограничена шириной полосы одного канала трафика и составляет 14,4 Кбит/сек. Увеличение скорости передачи информации до 64 Кбит/с и выше возможно лишь в новых версиях стандарта - cdma2000 1X EV-DV, cdma2000 1Х EV-DO, CDMA 20003X, причем для этого требуется увеличение количества каналов, по крайней мере, до трех (3,75 МГц). Это связано с тем, что в новых версиях стандарта CDMA 2000 трафик голоса и данных разнесены по разным частотным каналам.

В таблице 5.24.2 приведены сравнительные характеристики стандартов GSM-R, TETRA, CDMAone по требованиям, которые являются основополагающими для железнодорожной радиосвязи.

Таблица 5.24.2 - Сравнительные характеристики стандартов GSM-R, TETRA, CDMAone

Стандарты цифровой радиосвязи Требования к системе связи	GSM-R	TETRA	CDMAone
Основные параметры системы
Время установки соединения	Более 1,5 с.	0,3-0,5с.	Более 1,5 с.
Требуемое отношение сигнал/шум	12дБ	9дБ	5дБ
Время передачи соединения	0,4 с.	0,4с.	Нет данных
Максимальная скорость передачи информации, /25Кгц	9,6Кбит/с.	36Кбит/с.	14,4 Кбит/с.
Вероятность успешной передачи соединения	0,995	0,995	Очень высокая
Максимально допустимая скорость подвижного абонента при сохранении качества обслуживания	500км/ч	400км/ч	100км/ч
Минимальный масштаб системы, количество каналов	8	4	64
Частотная эффективность	25Кгц/канал	6,5 Кгц/канал	25Кгц/канал
Основные функции связи
Индивидуальный вызов	Да	Да	Да
Групповой вызов	Да	Да	Нет
Широковещательный вызов	Да	Да	Нет
Передача данных с коммутацией каналов	Да	Да	Нет
Передача данных с коммутацией пакетов	Нет	Да	Да
Передача пакетов данных с коммутацией каналов	Нет	Да	Да
Сетевые функции
Организация виртуальных сетей связи	Нет	Да	Нет данных
Интеграция с сетями ISDN	Да	Да	Да
Интеграция с ТФОП	Да	Да	Да
Приоритетный доступ	Да	Да	Да
Исключительный приоритет	Да	Да	Нет
Подключение абонента к уже установившемуся соединению	Нет	Да	Нет
Прямой режим (связь вне инфраструктуры сети)	Нет	Да	Нет

Основные достоинства технологии CDMA: возможность увеличения скорости в разных модификациях CDMA 2000, высокая помехоустойчивость. Однако специфика железных дорог предъявляет к радиосвязи, как видно из таблицы 5.24.1, достаточно широкий круг требований, реализация которых данной технологией весьма затруднительна, а зачастую просто невозможна.

Так, например, важнейшее требование к стандарту радиосвязи - это выполнение функций связи при сохранении качества обслуживания для мобильных абонентов, движущихся со скоростью выше 300 км/ч. Опыт эксплуатации систем CDMA показал, что при скоростях более 100 км/ч в системе отмечались сбои, приводящие к прекращению связи. Далее, система не реализует прямой режим, который позволяет сохранять функции связи при выходе из строя базовых станций, соединение с групповым вызовом и т.д. Немаловажно, что технология CDMA предлагает немасштабируемую систему связи, то есть с заданным количеством каналов - ровно 64 канала.

Доработка сотового стандарта GSM под абонентов железных дорог потребовала введения множества дополнительных функций, изменение абонентского и сетевого оборудования - словом, возникла необходимость в создании фактически нового стандарта связи, а это требует времени и финансовых ресурсов. Велика вероятность повторения аналогичной ситуации, если в качестве стандарта для железнодорожной радиосвязи в России будет выбран один из широко рекламируемых стандартов сотовой связи CDMA.

Интенсивное развитие железнодорожного транспорта требует четкого взаимодействия подразделений и служб, занимающихся организацией движения, эксплуатацией подвижного состава, пути, устройств электроснабжения и других технических средств. Значительная роль в организации этого взаимодействия принадлежит транспортной связи.

Таким образом, построенная сеть связи требует модернизации для доведения ее до требований, предъявляемых Министерством информатизации и связи. Реализация наиболее эффективных технических решений в области железнодорожной связи на современном этапе возможна только при комплексном использовании средств технологической связи и радиосвязи, а в ряде случаев – сетей связи общего пользования, на основе современных цифровых технологий.