8. Транкинговая система цифрового стандарта gsm-r
Стандартизацией GSM-R занимается в рамках МСЖД проектная группа EIRENE (European Integrated Railway Radio Enhanced Network), созданием прототипов (сети и оконечных устройств) – консорциум MORANE, в который входят железные дороги, промышленные фирмы и исследовательские институты. Результаты этих работ используются в проекте ERTMS, ориентированном на повышении конкурентно способности железных дорог по сравнению с другими видами транспорта за счет следующих целей:
- обеспечение эксплуатационной совместимости в национальных и международных системах железнодорожной связи;
- повышения эффективности, безопасности и надежности железных дорог;
- совершенствование технологических операций;
- повышения уровня обслуживания пассажиров;
- введения дополнительных услуг для клиентуры;
- создания новых источников доходов для железнодорожных компаний.
Внедрение системы GSM-R позволит удовлетворить потребности железнодорожных служб при помощи единой системы радиосвязи. Дополнительные по отношению к исходному стандарту GSM свойства ASCI (стандартный код для обмена информацией) необходимы для реализации функций автоматического управления движением поездов. Он включают в себя расширенные многоуровневые приоритеты и резервирование, услуги широковещательного оповещения и речевого группового вызова. Для удовлетворения требований железных дорог к услугам поездной маневровой радиосвязи, передачи данных для управления движением поездов, телеуправления и т.д. наряду со свойствами ASCI должны быть реализованы: функциональная адресация, представление функциональных номеров, адресация в зависимости от текущего местоположения и обработка вызовов с высоким приоритетом.
Выдвигаемые требования направлены не только на оптимизацию системы связи. Реализация некоторых из них является обязательным условием для использования GSM-R в качестве среды передачи в системе автоматического управления движением поездов, где с одной стороны тракта передачи генерируются данные, а с другой стороны производится их оценка. Стремление унифицировать системы сигнализации привело к налу работ в рамках МСЖД над проектом создания европейской системы управления движением поездов ETCS, уровни 3 и 4 которой предусматривают использование сети радиосвязи на основе системы GSM-R.
Цифровой стандарт GSM-R– с частотно-временным разделением каналов, имеет 8 временных каналов в полосе 200кГц. Для системы выделена полоса шириной 4 МГц в диапазоне (876-880) МГц для передачи от подвижной к базовой станции и (921-925) МГц для передачи от базовой к подвижной станции.
Структурная схема цифрового стандарта GSM-R
Рисунок 14
В инфраструктуру сетей gsm-Rвходят следующие элементы (рис14).
Базовая приемо-передающая станция БПС (BTS) - обеспечивающая радиосвязь в определенной зоне.
Контроллер базовой станции КБС (BSC) - выполняет следующие функции:
управление распределением каналов;
контроль соединения и регулировка их очередности;
модуляция и демодуляция сигналов;
кодирование и декодирование сообщений;
кодирование речи;
адаптацию скорости передачи речи, данных и сигналов вызова;
управление очередностью передачи сообщений персонального вызова.
Центральный коммутатор подвижной связи ЦКП (MSC) – обслуживает группу зон и обеспечивает все виды соединений с мобильными станциями. Он представляет собой интерфейс между сетью подвижной связи и внешними сетями ЦСИО (ISDN) – цифровая сеть интегрального обслуживания, ТФОП (PSTN) –телефонная сеть общего пользования, СКП (PDN) – сеть с коммутацией пакетов, УАТС (PABX) – учрежденческая АТС и обеспечивает маршрутизацию вызовов и функцию управления вызовами. Кроме этого, MSC выполняет функции:
коммутации радиоканалов, которым относятся эстафетная передача, обеспечивающая непрерывность связи при перемещении мобильных станций из зоны в зону;
переключение рабочих каналов в зоне при появлении помех и неисправностей;
формирует данные для тарификации разговоров;
составляет статистические данные;
поддерживает процедуры безопасности при доступе к радиоканалу.
MSC осуществляет постоянное слежение за мобильными станциями, используя регистры.
Регистр положения РМП (HLR), в котором хранится та часть информации о местоположении какой-либо мобильной станцией, которая позволяет центральному коммутатору доставить вызов. Фактически HLR является справочной базовой станции о постоянно зарегистрированных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные адреса и номера, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, информеция о маршрутизации, данные о роуминге абонента.
Регистр перемещения РП (VLR) – это второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением мобильных станций из зоны в зону. С его помощью достигается функционирование мобильных станций за пределами контролируемой регистром положения зоны. Когда в процессе перемещения мобильная станция переходит из зоны одного контроллера базовой станции в зону действия другого, то она регистрируется и в регистр перемещения заносится новая информация.Для исключения несанкционированного использования ресурсов в систему введен механизм аутентификации.
Центр аутентификации ЦА ( AUC) состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования на основе базы данных, находящейся в регистре идентификации оборудования (EIR).Регистр идентификации оборудования РИО (EIR) содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования мобильной станции.
Регистр идентификации сети РИС (IN) содержит идентификаторы всех сетей, с которыми обеспечивается роуминг в данной системе.
Центр управления и обслуживания ЦУО (ОМС) обеспечивает управление элементами сети и качеством его работы. В функции ОМС входит:
регистрация и обработка аварийных сигналов;
устранение неисправностей ( автоматически или посредством обслуживающего персонала);
проверка состояния оборудования сети и прохождения вызова мобильной станции; управление трафиком;
сбор статистических данных;
управление передачей обслуживания и базой данных.