7 Разработка структурной схемы проектируемой сети

В настоящее время происходит процесс переоснащения сети на основных направлениях на базе ВОЛС и цифровых систем передачи и коммутации, что даст возможность широко применить информационные технологии и обеспечить эксплуатационные службы необходимыми видами связи и передачи данных.

Входящая в состав телекоммуникационной сети ОТС предназначена для управления движением поездов и руководства производством работ по текущему содержанию пути, энергоснабжения, подвижного состава, устройств СЦБ, связи, сооружений и других объектов инфраструктуры. ОТС является также одним из средств обеспечения безопасности движения.

В основу построения диспетчерских связей положен способ использования закреплённых основных цифровых каналов (ОЦК) 64кБит/с в режиме распределённой цифровой конференц-связи, включающей абонентов распорядительной и исполнительной станций диспетчерского участка (круга).

В условиях линейной топологии размещения абонентов для каждой диспетчерской связи при таком построении системы требуется один канал ОЦК, к которому с помощью специальных цифровых сумматоров могут быть подключены до 250 абонентов диспетчерского участка.

При наличии на каждом участке дороги не более 15 диспетчерских кругов различных служб, для организации всех диспетчерских связей на каждом направлении достаточно, как правило, одного первичного цифрового канала (ПЦК) 2,048 Мбит/с, содержащего 32 канала ОЦК.

В соответствии с выполняемыми функциями и задачами по безопасности движения в основу построения системы цифровой ОТС положены следующие условия. Каждому виду диспетчерской связи предоставляется отдельный канал для оперативного соединения с задержкой не более 50-100 мс и телефонных переговоров между диспетчером и постоянными абонентами участка дороги. В каждом канале диспетчерской связи предоставляется возможность для коллективных переговоров абонентов по принципу каждый с каждым и каждый с диспетчером, прослушивания каждым абонентом круга переговоров, ведущихся в диспетчерском канале, и вызова голосом диспетчера. Предусмотрена возможность посылки диспетчером абонентам диспетчерского круга индивидуальных, групповых и циркулярных вызовов без разъединения ранее установленных соединений.

Цифровая ОТС совместима с системой диспетчерской связи, организованной по аналоговым линиям с использованием тонального избирательного вызова.

Абоненты вызывают диспетчера круга голосом, при этом на пульте диспетчера указывается наименование подключившегося абонента. Для обеспечения живучести диспетчерской связи каналы организованы в виде кольцевых структур с автоматическим включением обходного (кольцевого) направления при нарушении основного.

Диспетчер имеет выход на участках с диспетчерской сигнализацией (при отсутствии дежурного по станции) в станционную сеть громкоговорящего оповещения станции и оперативную связь с исполнителями, находящимися на перегонах. В системе ОТС дежурный по станции имеет возможность связаться с дежурными по соседним станциям и с исполнителями на перегонах. Она организуется как ведомственная, локальная сеть, не имеющая выходов в сеть ОБТС и во Всероссийскую телефонную сеть общего пользования.

При разработке цифровой сети связи учитывается ряд её особенностей:

− сеть концентрируется вдоль железной дороги, полностью отражая при этом её конфигурацию;

− первичная сеть должна обеспечить формирование единого информационного потока, проходящего через последовательно расположенные пункт выделения. В этих пунктах часть потока ответвляется с целью обслуживания абонентов местной сети;

− в большинстве пунктов выделения ответвляется незначительная часть потока, составляющая от долей до нескольких процентов главного потока.

Использование на каждой станции дорогостоящих мультиплексоров для выделения малого потока, содержащего один или несколько первичных цифровых каналов (ПЦК), нерационально. Эта проблема решена использованием двухуровневой модели построения сети ОТС.

Кольца нижнего уровня (НУ) соответствуют видам ОТС отделенческого уровня и формируются в пределах участков ОТС. Каждое кольцо нижнего уровня образовано на базе пучка первичных цифровых каналов (ПЦК) с величиной информационного потока Е1 2048 кБит/с в каждом. Количество ПЦК в пучке зависит от суммарного информационного потока в кольце нижнего уровня.

Мостовая станция – станция, обеспечивающая дополнительно интерфейс между кольцами ПЦК (НУ и ВУ в сети ОТС) и структурно входящая в составы этих колец.

Кольца верхнего уровня (ВУ), объединяя кольца нижнего уровня с помощью мостовых станций, соединяют их с распорядительной станцией ЕДЦУ соответствующего направления. Кольца верхнего уровня формируются в масштабах отделения или дороги, поэтому на их базе организуются виды ОТС дорожного и магистрального уровней.

Кольцо верхнего уровня обеспечивает организацию диспетчерских кругов, абоненты которых расположены в нескольких участках (кольцах НУ) и подтягивание диспетчерских кругов к аппаратуре распорядительной станции ЕДЦУ. В кольцо ВУ может входить порядка 20 колец НУ.

Кольца НУ могут быть организованы при помощи аппаратуры ВТК-12, МВТК-2, ОВТГ и ТЛС-31, а кольца ВУ при помощи аппаратуры МЦП-155, СММ-155, то есть мультиплексоры потоков от Е1 до Е3.

На станции Шахтёрская используется аппаратура ВТК-12 и ТЛС-31. Структурная схема представлена в приложении А.

7.1 Развитие системы «ДиСтанция»

Системы «ДиСтанция» разработана основываясь на принципах построения систем с распределением ресурсов. При этом преследовалась цель создания аппаратуры для организации наложенных сетей с распределенной коммутацией.

Для реализации поставленной цели за базовую была выбрана организация сети на основе взаимоувязанных иерархических колец. На сегодняшний день реализована аппаратура для построения кольца нижнего уровня и кольца верхнего уровня. Элементом кольца нижнего уровня является цифровая станция ТСК-128АС, для организации кольца верхнего уровня используется цифровой коммутатор ТСК-256К.

Программное обеспечение на аппаратуру обеспечивает функционирование системы в рамках объявленной выше структуры сети и учитывает особенности отраженные в «Концепции построения оперативно технологической связи российских железных дорог», а также ОСТ 32.145 – 2000.

Оперативно – технологическая связь имеет ряд особенностей.

Одна из них заключается в присутствие значительного аналогового окружения в рамках цифровой сети, без которых данная сеть на сегодняшний день существовать не может.

Другая в заключается в том, что сеть ОТС имеет линейно - протяженную структуру, при этом ставится вопрос об экономически рациональном распределении цифровых каналов сети. Как следствие этой проблемы - это сохранение в цифровой сети групповых каналов.

Разработка подобных систем связана с решением достаточно сложной задачи взаимодействия объектов сети. Метод минимизации поставленной задачи сводился к принципу объектной декомпозиции. Разбивая решения на такие части, каждая из которых, решая более низкий уровень проблемы, служит основой для более высокого уровня и способна работать на более высоком уровне абстракции. Кроме того, объектная декомпозиция уменьшает риск создания сверхсложных систем, такт как она предполагает эволюционный путь развития системы на базе относительно небольших подсистем. Данный подход к проектированию системы включает уровень, напрямую взаимодействующий с аппаратными средствами и уровень абстракций аппаратных средств. В результате, более высокий уровень может взаимодействовать с объектами без необходимости учета деталей функционирования. Одним из результатов работ по выше изложенным принципам стала разработанная специалистами компании технология взаимодействия модуля центрального процессора с абонентским модулями цифровой станции ТСК-128АС, получившая название ObjectView. Такая технология позволила построить четкую объектную иерархию на уровне моделей, значительно упростить алгоритм работы центрального процессора и, как следствие, существенно повысить надежность системы в целом.

Рисунок 8 – Организация зонового кольца

Рисунок 9 – Новый модуль центрального процессора

В настоящее время для достижения поставленной цели в компании разработан новый модуль центрального процессора, имеющий высокую вычислительную мощность. Основу модуля составляет новый RISC процессор фирмы MOTOROLA серии ColdFire производительностью 267Mips (Рисунок 9).

Переход на новый процессор позволил снять ограничения по возможности наращивания сервисных функций системы в необходимом объеме, но поставило вопрос об оперативности их наращивания и распределения ресурсов процессора между ними, т.е. о переходе на операционную систему (ОС). Для выбора ОС были определены следующие критерии:

− совместимость;

− переносимость;

− живучесть и безопасность;

− быстродействие;

− компактность.

Было рассмотрено ряд ОС таких как VxWorks, QNX, Nuclius, Windows CE, Linux. После проведенного анализа была выбрана ОС Linux.

К основным преимуществам Linux отнесено: соответствие POSIX- стандарту; поддержка различных платформ Alpha, ARM, Motorola 68х0, ColdFire, Power PC, MIPS, Intel x86; её живучесть и защищенность; поддержка TCP/IP протокола включая новую версию IPv6; достаточное быстродействие; открытость кода.

На сегодняшний день проработано ядро ОС включающее:

− управление процессами;

− ввод/вывод;

− интерфейс системных вызовов.

− совместимость;

− переносимость;

− живучесть и безопасность;

− быстродействие;

− компактность.

Рисунок 10 - Ядро операционной системы

ОС предназначена для выполнения сервисных приложений (процессов). В первую очередь была поставлена задача о переносе ядра ОС. Ядро Linux является многозадачным распределяя время между несколькими процессами, при этом регулирует доступ к ресурсам учитывая приоритеты выполняемых процессов. Переносимость ядра достигается тем, что подобно тому, как ядро отделяет сервисное приложение от аппаратных средств, определенная часть ядра обеспечивает отделение оставшейся части ядра от той же аппаратуры. Благодаря такому разделению, и приложения, и часть ядра, становится переносимыми. Задача переноса Linux на аппаратуру системы «ДиСтанции» заключалась в переработки в основном аппаратно – зависимой части ОС.

Будущее аппаратуры телекоммуникации за стабильным базовым программным обеспечением, соответствующим международным стандартам, что дает возможность адаптировать новые сервисные приложения (протоколы связи, пользовательский сервис и т.д.), как минимум, сохраняя общие показатели надежности системы.