Цифровая сотовая система GSM-R.

Стандарт GSM был принят Международным советом железных дорог (МСЖД) в 1993 г. в качестве базового для железнодорожной системы цифровой связи. Но так как данный стандарт не обладал сервисом, необходимым для профессиональных систем, то в 1993 г. МСЖД сделал запрос в ETSI на реализацию дополнительных свойств ASCI. Они включают в себя расширенные многоуровневые приоритеты, резервирование, услуги широковещательного речевого оповещения и речевого группового вызова. Наряду с ASCI для удовлетворения требований железных дорог на услуги поездной, маневровой радиосвязи, передачи данных для управления движением поездов, телеуправления и т.д. должны быть реализованы функциональная адресация, адресация в зависимости от текущего местоположения и обработка вызовов с высоким приоритетом.

В Европе была разработана концепция, предусматривающая создание системы радиосвязи, способной удовлетворить потребности железных дорог в обмене информацией с подвижными объектами и создать условия для реализации систем управления движением с использованием радиоканалов.

За счет применения полос шириной 4МГц в диапазонах 876–880 МГц для исходящей и 921–925 МГц для входящей связи на европейском уровне удается удовлетворить потребности железнодорожных служб и освободить занятые ими ранее диапазоны.

Система радиосвязи GSM–Rail (GSM–R) разработана на основе сотового стандарта GSM (рис.5).

Рис.5

 

Стандартизацию GSM–R выполнила проектная группа EIRENE, созданием прототипов (сетей и оконечных устройств) – консорциум MORANE (Mobile Radio for Railway Networks in Europe), в который входят железные дороги, промышленные фирмы и исследовательские институты. Развитие системы в европейских странах иллюстрировано рис.6.

Рис.6

 

Создание системы GSM–R во многом обусловлено результатами работ в рамках МСЖД над проектом создания ERTMS/ETCS – европейской системы управления движением поездов и обеспечением его безопасности. Уровни 3 и 4 системы предусматривают использование сети радиосвязи на основе GSM–R.

В системе ERTMS/ETCS предусмотрены четыре уровня, позволяющие реализовывать различные эксплуатационные программы в зависимости от степени оснащенности линии напольным оборудованием.

1-й уровень обеспечивает регулирование скорости поезда в зависимости от передаваемых с пути на поезд данных, сформированных на основе показаний напольных сигналов.

2-й – представляет собой законченную систему управления движением поездов и обеспечения безопасности движения без использования напольных сигналов, но с сохранением жесткого разделения линии на блок-участки. Напольные устройства определяют местоположение поездов и контролируют их полносоставность.

3 и 4 уровни – соответствуют законченной системе управления движением поездов и обеспечения безопасности движения без использования напольных сигналов и с подвижными блок-участками. Определение местоположения поезда и контроль его полносоставности осуществляется бортовыми устройствами.

Все уровни совместимы друг с другом, как в функциональном, так и в техническом отношении, т.е. поезд, оборудованный системой более низкого уровня, может обращаться на линии, оборудованной системой более высокого уровня. Система первого и второго уровней может быть доведена до 3 и 4 уровней путем добавления модулей расширения.

Систему GSM–R можно разделить на подсистемы: бортовая; стационарная; центр управления.

Разделение задач между подсистемами:

– центр управления берет на себя управление маршрутами и обеспечивает поездам бесконфликтное назначение участков пути (регулирование порядка следования поездов;

– бортовые устройства выдают задания стационарным устройствам в соответствии с назначенными им маршрутами и контролируют движение поездов;

– стационарные устройства выполняют в свою очередь функции управления и контроля стрелок, подходов к пассажирским платформам и переездам.

Каждая из подсистем имеет свой доступ к сети радиосвязи и способна взаимодействовать с другими подсистемами. Распределение функций обеспечения безопасности между несколькими подсистемами потребовало формирования единой базы данных. Подсистемы работают с данными единого атласа линии, содержащего всю описывающую эту линию информацию. К ней относятся наряду с топологическими сведениями (модель линии, местоположение стрелок и переездов) данные о максимально допустимых скоростях и адресации в системе радиосвязи.

Оборудование стандарта GSM–R выпускают фирмы: Siemens, Nortel, Ericson, Alcatel.

Сеть GSM–R состоит из сот, расположенных вдоль железной дороги или на территории станции. Каждая сота оборудуется одним или несколькими (в зависимости от нагрузки) приемопередатчиками. Каждый контроллер базовой станции прикреплен к определенным номерам сот. Контроллеры базовых станций соединены с центром управления MSC, который устанавливает внешние соединения и обеспечивает интерфейс с другими сетями (рис.7). На рис.7 приведены следующие сокращения (дополнительно к сокращениям, использованным на рис.4):

GCR – Group Call Register – регистр группировки вызовов;

SMS – Short Message Service – служба коротких сообщений;

VMS – Visitor Management Server – сервер управления перемещениями;

OSS – Operation System Server – сервер центра управления;

SCP – пункт управления услугами связи;

IN – Intelligent Networks – интеллектуальная сеть;

PABX – Private Automatic Branch Exchange – автоматический коммутатор выделенных каналов.

Все сетевые компоненты в стандарте GSM-R взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации ITU-T SS№ (CCITT SS №7).

Рис.7

 

Центр коммутации обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соеди­нений подвижной станции. MSC аналогичен ISDN коммутационной станции и представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN PDN, ISDN и т.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вы­зовов и функций управления вызовами. Кроме функций ISDN коммутацион­ной станции, на МSC возлагаются функции коммутации радиоканалов: «эс­тафетная передача», в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, переключение каналов в соте при появлении помех или неисправностях.

На железнодорожном транспорте распространение радиосигналов происходит в особых условиях, в частности, при переменной скорости движения поездов, которые следуют между опорами контактной сети, по неровному ландшафту, сквозь тоннели и по мостам. Это может приводить к потере связи, вызванной доплеровским эффектом, многолучевым распространением радиоволн, теневым эффектом.

Быстрые потери. В результате отражения от близких преград, что особенно часто встречается в условиях железнодорожного транспорта, радиосигнал, поступающий на приемную антенну подвижной станции представляет собой сумму многих сигналов, различающихся по амплитуде и фазе. Эффект наложения может быть различным от взаимного гашения до резонанса. При значительных скоростях движения поезда также возможна кратковременная потеря связи.

Медленные потери. При низких скоростях поезда длительность потерь может быть очень большой. Например, при скорости поезда 30 км/ч время потерь может составить 8 мс, что для стандартной скорости передачи в GSM означает прием около 70 ошибочных бит. Чтобы нивелировать эти явления в GSM принято блочное кодирование.








Дата добавления: 2019-07-26; просмотров: 244;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.01 сек.