В данной статье представлена краткая информация о возможностях узкополосных технологических радиосетей управления и сбора данных в интересах организации перспективной командной радиосети обмена данными между стационарными и подвижными объектами, входящими в структуру железных дорог. Описаны некоторые особенности использования вышеуказанных технических средств, применительно к созданию автоматизированной системы управления движением с использованием современных методов и алгоритмов.
Изложенные в статье общие принципы организации технологических радиосетей могут успешно применяться на распределенных объектах в других отраслях промышленности и транспорта.
Статья предназначена для руководителей и технических специалистов, связанных с организацией работы железнодорожного транспорта, управления напольным оборудованием, удаленного сбора производственной телеметрии, а также компаний-интеграторов, разрабатывающих и внедряющих автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) в промышленности и на транспорте.
Мы благодарим руководство компании «АВП-технология» (http://www.avpt.ru), лидера в отрасли автоматизации процессов управления подвижным составом железных дорог, за возможность публикации настоящих материалов.
7. Использование радиомодемов в интересах АСУ интеллектуального железнодорожного транспорта
В качестве одного из возможных вариантов обслуживания работы современных систем интервального регулирования движения поездов и ряда других АСУ, разворачиваемых в соответствии со «Стратегия развития железнодорожного транспорта в РФ на период до 2030», целесообразно рассмотреть радиотехническую платформу Viper-SC, хорошо зарекомендовавшую себя в ряде проектов, реализованных в Российской Федерации, других государствах СНГ и в мире.
В настоящее время вышеуказанная радиотехническая платформа включает в себя следующее оборудование:
симплексный/полудуплексный радиомодем-маршрутизатор Viper-SC+;
симплексный/полудуплексный радиомодем-маршрутизатор Viper-SC+ с двумя антеннами;
симплексная или полудуплексная базовая станция Viper-SC+;
симплексная или полудуплексная базовая станция Viper-SC+ повышенной надёжности и живучести.
Технические характеристики оборудования радиотехнической платформы Viper-SC+ представлены ниже.
Технические характеристики оборудования радиотехнической платформы Viper-SC+
| Характеристика | Радиотехническая платформа Viper-SC+ | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ОВЧ | УВЧ | 900 МГц | ||||||
| Внешний вид |  |
|||||||
| Диапазон частот, МГц | 136-174 | 215-240 | 406-512 | 880-902 928-960 | ||||
| Шаг сетки частот, кГц | 6,25; 12,5; 25; 50 (настраивается программно) | 12,5; 25; 50; 100 (настраивается программно) | ||||||
| Тип излучения | 3K5F1D (6,25 кГц), 8K30F1D (12,5 кГц), 16K8F1D (25 кГц), 34K0F1D (50 кГц) | |||||||
| Потребляемый ток: | ||||||||
| - приём, мА | 600 мА (10 В); 300 мА (20 В); 225 мА (30 В) | |||||||
| - передача 40 дБм (10 Вт), А | 4,6 А (10 В); 2, 04 А (20 В); 1,37 А (30 В) | |||||||
| - передача 30 дБм (1 Вт), А | 1,4 А (10 В); 800 мА (20 В); 600 мА (30 В) | |||||||
| Номинальная задержка при холодном старте, с | 35 | |||||||
| Рабочее напряжение, В | 10-30, постоянный ток | |||||||
| Рабочая температура, °C | -40 до +70 | |||||||
| Температура хранения, °C | от -45 до 85 | |||||||
| Влажность, % | 5-95 (без образования конденсата) |
|||||||
| Габаритные размеры, см | 13,97 (Ш) х 10,80 (Г) x 5,40 (В) | |||||||
| Масса (в упаковке), кг | 1,1 | |||||||
| Рабочий режим | симплекс или полудуплекс | |||||||
| Приемник | ||||||||
| Чувствительность (вероятность ошибки 1х10-6), дБм: | ||||||||
| - 25 кГц | -114 (16 кбит/с), -106 (32 кбит/с), -100 (48 кбит/с), -92 (64 кбит/с) | -111 (16 кбит/с), -104 (32 кбит/с), -97 (48 кбит/с), -89 (64 кбит/с) | ||||||
| - 12,5 кГц | -116 (8 кбит/с), -109 (16 кбит/с), -102 (24 кбит/с), -95 (32 кбит/с) | -112 (8 кбит/с), -106 (16 кбит/с), -99 (24 кбит/с), -90 (32 кбит/с) | ||||||
| Подавление помех по соседнему каналу, дБ | 45 (6,25 кГц), 60 (12,5 кГц), 70 (25 кГц), 75 (50 кГц) | 60 (12,5 кГц), 70 (25 кГц), 75 (50 кГц) | ||||||
| Интермодуляция, дБ | >75 дБ | |||||||
| Избирательность, дБ | >70 (25 кГц); >60 (12,5 кГц); >55 (6,25 кГц) | |||||||
| Передатчик | ||||||||
| Полоса пропускания без подстройки, МГц | 38 | 25 | 64 (406,1-470) | 22; 32 | ||||
| 62 (450-512) | ||||||||
| Выходная мощность при напряжении 13,6 В, Вт | 1-10 | 1-8 | ||||||
| Время атаки, мс | <1 | |||||||
| Время переключения между каналами, мс | <15 | |||||||
| Время переключения с приёма на передачу, мс | <2 (<4 для модели, сертифицированной по европейским стандартам) | |||||||
| Импеданс, Ом | 50 | |||||||
| Цикл работы на передачу, % | 100 | |||||||
| Стабильность частоты, ppm | 1 | 0,5 | 1 | 0,5 | ||||
| Модем | ||||||||
| Скорость, кбит/с | 4, 8, 16, 32, 64, 1281 и 2562 | |||||||
| Интерфейсы | последовательный RS-232 (DB9), Ethernet 10Base-T | |||||||
| Антенна | TNC (мама) – приём/передача, SMA (мама) – приём (для дуплексных моделей) | |||||||
| Индикация | питание, состояние, подключение к ЛВС, работа ЛВС, приём/передача, RSSI, температура | |||||||
| Вид модуляции | 2FSK, 4FSK, 8FSK, 16FSK | |||||||
Радиомодем-маршрутизатор Viper-SC+ представляет собой устройство, обеспечивающее обмен данными в стационарной технологической радиосети по IP-протоколу на скоростях 4,8-256 кбит/с в канале с шагом сетки радиочастот 6,25, 12,5, 25, 50 или 100 кГц. Повышение пропускной способности радиосети обеспечивается применением улучшенной версии протокола с технологией исключения столкновений пакетов FAMA (Floor Acquisition Multiple Access), а также использованием алгоритма уплотнения данных, обеспечивающего эффективное сжатие (максимальная пропорция 1:10). Настройка радиомодема производится через Web-интерфейс.
Базовая станция Viper-SC+ имеет встроенную функцию автоматической подстройки скорости обмена данными в радиосети в зависимости от уровня принимаемого сигнала. В территориально распределенных радиосетях базовая станция обеспечит более высокую скорость обмена данными с объектами, находящимися относительно близко, и надежную работу на более низкой скорости с объектами, находящимися на максимальном удалении.
В варианте исполнения с повышенной надёжностью и живучестью все составляющие базовую станцию компоненты резервируются, а примененная схема управления предусматривает автоматический переход на резервные компоненты в случае выхода из строя основных, обеспечивая тем самым непрерывность работы в аварийных ситуациях.
Радиомодем Viper-SC+ может быть настроен для работы как IP-маршрутизатора, так и сетевого моста. Он поддерживает передачу данных с использованием IP-протоколов TCP, UDP, ICMP, IGMP, SNTP, и способен выступать как клиентом, так и сервером DHCP. Обеспечивается IP-фрагментация (IP-fragmentation), трансляция сетевых адресов (NAT — Network Address Translation), динамическая маршрутизация RIPv2, использование протокола определения адресов (ARP — Address Resolution Protocol).
В отличие от «прозрачных» радиомодемов, транслирующих данные в эфир без изменений, Viper-SC+ производит их предварительное пакетирование, после чего передает в радиосеть в адрес индивидуального, группы абонентов или циркулярно. При этом обеспечиваются:
автоматическое определение основного и резервного маршрутов доставки сообщений;
работа в симплексном режиме;
использование в качестве маршрутизатора или моста;
работа в качестве ретранслятора («прием-регистрация-передача»);
поддержка множественной ретрансляции (не менее четырех ретрансляций);
поддержка ретрансляции по основному и резервному каналам;
повышенная пропускная способность;
конфигурирование с использованием WEB-интерфейса и удаленная загрузка встроенного программного обеспечения по радиоканалу;
автоматическая оптимизация скорости обмена данными в случае использования в радиосети с базовой станцией Viper-SC+.
Оборудование Viper-SC+ имеет встроенную диагностику и позволяет организовать автоматический сбор данных о текущем техническом состоянии в реальном масштабе времени. Диагностическая информация передается через задаваемый в настройках интервал времени. Для ее получения не требуется отдельного запроса, диагностические данные «прикрепляются» к отправляемому пакету данных, сводя загрузку радиоканала к минимуму. Сбор диагностической информации может производиться с использованием протокола SNMP или Telnet, не мешая работе системы управления и сбора данных. Эти данные включают в себя следующую информацию:
температура внутри корпуса;
напряжение питания;
сигналы RSSI;
мощность прямой волны;
мощность обратной волны;
количество сбоев (PER — Packet Error Rate).
Эти данные необходимы для оценки текущего состояния радиосети средствами Единой системы мониторинга и администрирования (ЕСМА) сети связи ОАО «РЖД».
Радиотехническая платформа Viper-SC+ позволяет эффективно решать функциональные задачи в интересах интеллектуального железнодорожного транспорта в специализированных автономных радиосетях для каждого перегона с разделением в пространстве, во времени и по радиочастоте перегонов индивидуально или в составе диспетчерского участка, как это предусмотрено в системе АБЦТ-М. Однако, она не располагает всеми возможностями, необходимыми для обеспечения функционирования современных распределенных автоматизированных систем на транспорте и некоторыми важными атрибутами подвижной технологической радиосети обмена данными.
(продолжение следует)