Современное состояние систем радиосвязи
Тенденции развития современной связи предполагают объединение фиксированных и мобильных услуг Сети сотовой подвижной связи динамично развиваются во всех странах мира и уже охватывают территорию, на которой проживает около 60 процентов населения Земли. Количество абонентов сотовой связи к 2002 году превысило число абонентов стационарных сетей связи. Эксперты предполагают, что в 2005 году число абонентов сотовой связи может достигнуть 1,8 млрд.
Этапность развития систем, сетей и средств радиосвязи определяется возможностью предоставления потребителям соответствующего набора услуг. Документы МСЭ определяют три класса услуг: низко-, средне- и высокоскоростные.
На сегодняшний день уже сформировалась основная идея построения телекоммуникационных сетей - переход на интегрированные мультисервисные сети с пакетной коммутацией. Так как объем трафика данных превосходит телефонный, то, очевидно, что сети с коммутацией пакетов станут доминирующими. Доставка по единой сетевой инфраструктуре, базирующейся на коммутации пакетов, такого разнородного трафика, как данные, голос и видео, является перспективным направлением для разработчиков и потребителей услуг радиосвязи.
Транкинговые системы связи обеспечивают явные преимущества для отдельных групп потребителей и реализуют новые возможности. В транкинговых сетях могут быть реализованы все виды вызовов: прямая радиосвязь между абонентами без использования инфраструктуры сети, динамическая перегруппировка абонентов, режим "двойного наблюдения" и т.д.
Современные средства беспроводной связи вошли в повседневную жизнь и стали ее неотъемлемым атрибутом. Прогресс в этой области настолько быстро идет вперед, что способы передачи информации, казавшиеся пять-десять лет назад недостижимыми, сегодня становятся уже устаревшими.
При проектировании и построении систем радиосвязи прежде всего следуют приоритетным целям и задачам, которым эти системы должны соответствовать, например, радиус зоны радиосвязи, количество абонентов системы, возможность выхода в городскую телефонную сеть общего пользования.
Дальность радиосвязи определяют два фактора: условия распространения радиоволн обозначенного диапазона и технические характеристики используемого оборудования. Среди основных диапазонов, используемых в радиосвязи выделяют следующие: длинные волны и средние волны, способные обогнуть земную поверхность, короткие волны, отражающиеся от ионосферы, и ультракороткие волны (УКВ). Ультракороткие волны имеют особенность исключительно прямолинейного распространения. Другими словами, связь на УКВ возможна только в пределах прямой видимости, т.е. в пределах линии горизонта. Радиус линии горизонта находится в прямой зависимости от высоты точки обзора, т.е. антенны. Если антенна установлена на высоком здании или специальной вышке, то дальность устойчивой связи может достигать 60-70 км.
СРЕДСТВА СВЯЗИ:
РАЗВИТИЕ,
ПРОБЛЕМЫ,
ПЕРСПЕКТИВЫ
МАТЕРИАЛЫ
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«НОВОСЕЛИЦКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»
НОВГОРОДСКОГО РАЙОНА НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
Материалы конференции содержат сведения от простейших звуковых и зрительных средствах для передачи сигналов и команд до самых современных. Показан исторический путь развития и совершенствования средств связи, роль ученых и практиков, новейшие достижения физики и техники, их практическое использование.
Урок - конференция способствует росту творческого потенциала учителя, формированию у учащихся умений самостоятельной работы с различными источниками информации, позволяет в новом свете осмыслить ранее приобретенные знания, систематизировать и обобщить их. Участие в конференции развивает способность публично выступать, слушать и анализировать сообщения своих одноклассников.
Материалы конференции рассчитаны на творческое использование и предназначены учителям в помощь при подготовке и проведении уроков по физике.
ИЗ ИСТОРИИ СРЕДСТВ СВЯЗИ
Средства связи всегда играли важную роль в жизни общества. В древние времена связь осуществлялась гонцами, передававшими сообщения устно, затем и письменно. Одними из первых стали применять сигнальные огни и дымы. Днем на фоне облаков хорошо заметен дым, даже если самого костра не видно, а ночью – пламя, особенно если оно зажжено на возвышенном месте. Сначала таким способом передавали только заранее оговоренные сигналы, скажем «враг приближается». Потом, особым образом располагая несколько дымов или огней, научились посылать целые сообщения.
Звуковые сигналы применялись главным образом на небольшие расстояния для сбора войск и населения. Для передачи звуковых сигналов применялись: било (металлическая или деревянная доска), колокол, барабан, труба, посвистель и накры.
Особо важную роль выполнял вечевой колокол в Великом Новгороде. По зову его новгородцы собирались на вече для решения военных и гражданских дел.
Для управления войсками немаловажное значение имели разной формы стяги, на которые укреплялись большие куски различных тканей яркого цвета. Военачальники носили отличительную одежду, особые головные уборы и знаки.
В средние века появилась флажная сигнализация, которую использовали во флоте. Форма, цвет и рисунок флажков имели конкретное значение. Один флажок мог означать предложение («Судно ведет водолазные работы» или «требую лоцмана»), и он же, в сочетании с другими, являлся буквой в слове.
С ХVI века на Руси распространение получила доставка информации с помощью ямской гоньбы. Ямские тракты были проложены к важным центрам государства и пограничным городам. В 1516 г. в Москве для управления почтой была создана ямская изба, а в 1550 г. был учрежден ямской приказ – центральное учреждение в России, ведавшее ямской гоньбой.
В Голландии, где было множество ветряных мельниц, несложные сообщения передавали, останавливая крылья мельниц в определенных положениях. Этот способ получил развитие в оптическом телеграфе. Между городами возводили башни, которые находились друг от друга на расстоянии прямой видимости. На каждой башне имелась пара огромных суставчатых крыльев с семафорами. Телеграфист принимал сообщение и тут же передавал его дальше, передвигая крылья рычагами.
Первый оптический телеграф построили в 1794 г. во Франции, между Парижем и Лиллем. Самая длинная линия – 1200 км –действовала в середине ХIХ в. между Петербургом и Варшавой. Линия имела 149 башен. Ее обслуживали 1308 человек. Сигнал по линии проходил из конца в конец за 15 минут.
В 1832 г офицер русской армии, ученый-физик и востоковед Павел Львович Шиллинг изобрел первый в мире электрический телеграф. В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.
В 1876 г. (США) изобрел телефон, а в 1895 г. русский ученый – радио. С начала ХХ в. стали внедряться радиосвязь, радиотелеграфная и радио-телефонная связь.
Карта ямских трактов XVI века. Почтовые пути России XVIII века.
КЛАССИФИКАЦИЯ СВЯЗИ
Связь может осуществляться подачей сигналов различной физической природы :
Звуковых;
Зрительных (световых);
Электрических.
В соответствии с характером сигналов , используемых для обмена информацией, средствами передачи (приема) и доставки сообщений и документов связь может быть:
Электрической (электросвязью);
Сигнальной;
Фельдъегерско-почтовой.
В зависимости от используемых линейных средств и среды распространения сигналов связь делится по роду на:
Проводную связь;
Радиосвязь;
Радиорелейную связь;
Тропосферную радиосвязь;
Ионосферную радиосвязь;
Метеорную радиосвязь;
Космическую связь;
Оптическую связь;
Связь подвижными средствами.
По характеру передаваемых сообщений и виду связь делится на;
Телефонную;
Телеграфную;
Телекодовую (передача данных);
Факсимильную (фототелеграфную);
Телевизионную;
Видеотелефонную;
Сигнальную;
Фельдъегерско-почтовую.
Связь может осуществляться путем передачи информации по линиям связи :
Открытым текстом;
Закодированной;
Зашифрованной (с помощью кодов, шифров) или засекреченной.
Различают дуплексную связь , когда обеспечивается одновременная передача сообщений в обоих направлениях и возможен перебой (переспрос) корреспондента, и симплексную связь , когда передача ведется поочередно в обоих направлениях.
Связь бывает двусторонней , при которой ведется дуплексный или симплексный обмен информацией, или односторонней , если происходит передача сообщений или сигналов в одном направлении без обратного ответа или подтверждения принятого сообщения.
СИГНАЛЬНАЯ СВЯЗЬ
Сигнальная связь, осуществляемая путем передачи сообщений в виде заранее обусловленных сигналов с помощью сигнальных средств. В Военно-Морском Флоте сигнальная связь используется для передачи служебной информации между кораблями, судами и рейдовыми постами как открытым текстом, так и сигналами, набранными по сводам.
Для сигнальной связи средствами предметной сигнализации обычно применяются одно-, двух - и трехфлажные своды сигналов ВМФ, а также флажный семафор. Для передачи открытого текста и сигнальных сочетаний сводов светосигнальными приборами применяются знаки телеграфной азбуки Морзе.
Корабли и суда ВМФ и рейдовые посты для переговоров с иностранными кораблями, торговыми судами и иностранными береговыми постами, особенно по вопросам обеспечения безопасности мореплавания и охраны человеческой жизни на море, используют Международный свод сигналов.
Сигнальные средства, средства сигнальной зрительной и звуковой связи, применяющиеся для передачи коротких команд, донесений, оповещения, обозначения и взаимного опознания.
Зрительные средства связи подразделяются на: а) средства предметной сигнализации (сигнальные флаги, фигуры, флажный семафор); б) средства световой связи и сигнализации (сигнальные фонари, прожекторы, сигнальные огни); в) пиротехнические средства сигнализации (сигнальные патроны, осветительно-сигнальные патроны, морские сигнальные факелы).
Средства звуковой сигнализации – сирены, мегафоны, свистки, гудки, судовые колокола и туманные горны.
Сигнальные средства применялись со времен гребного флота для управления судами. Они были примитивными (барабан, зажженный костер, треугольные и прямоугольные щиты). Петр I, создатель русского регулярного флота, установил различные флаги и ввел специальные сигналы. Было установлено 22 корабельных, 42 галерных флага и несколько вымпелов. С развитием флота увеличилось и число сигналов. В 1773 г. в книге сигналов содержалось 226 донесений, 45 ночных и 21 туманный сигнал.
В 1779 г. русский механик изобрел “фонарь-прожектор” со свечой и разработал специальный код для передачи сигналов. В 19 – 20 вв. дальнейшее развитие получили средства световой связи - фонари и прожекторы.
В настоящее время таблица флагов Военно-морского свода сигналов содержит 32 буквенных, 10 цифровых и 17 специальных флагов.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
В конце ХХ столетия широко распространена электросвязь – передача информации посредством электрических сигналов или электромагнитных волн. Сигналы идут по каналам связи – проводам (кабелям) либо без проводов.
Все способы электросвязи – телефон, телеграф, телефакс, Интернет, радио и телевидение схожи по структуре. В начале канала стоит устройство, которое преобразует информацию (звук, изображение, текст, команды) в электрические сигналы. Затем эти сигналы переводятся в форму, пригодную для передачи на большие расстояния, усиливаются до нужной мощности и «отправляются» в кабельную сеть или излучатся в пространство.
По дороге сигналы сильно ослабевают, поэтому предусмотрены промежуточные усилители. Их нередко встраивают в кабели и ставят на ретрансляторы (от лат. re – приставка, указывающая на повторное действие, и translator – «переносчик»), передающие сигналы по наземным линиям связи или через спутник.
На другом конце линии сигналы попадают в приемник с усилителем, далее их переводят в форму, удобную для обработки и хранения, и, наконец, они снова превращаются в звук, изображение, текст, команды.
ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ
Проводная связь до появления и развития средств радиосвязи считалась основной. По предназначению проводная связь делится на:
Дальнюю – для межобластной и межрайонной связи;
Внутреннюю – для связи в населенном пункте, в производственных и служебных помещениях;
Служебную – для руководства эксплуатационной службой на линиях и узлах связи.
Проводные линии связи часто сопрягаются с радиорелейными, тропосферными и спутниковыми линиями. Проводная связь из-за ее большой уязвимости (природные воздействия: сильные ветры, налипание снега и льда, грозовые разряды или преступная деятельность человека) имеет недостатки в применении.
ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ
Телеграфная связь применяется для передачи буквенно-цифровой информации. Слуховая телеграфная радиосвязь – наиболее простой вид связи, обладающий экономичностью и помехозащищенностью, однако ее скорость низка. Телеграфная буквопечатающая связь имеет более высокую скорость передачи и возможность документирования принимаемой информации.
В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. Он предложил телеграфную азбуку и более простой телеграфный аппарат. В 1884 г. американский изобретатель Морзе ввел в эксплуатацию первую в США линию пишущего телеграфа между Вашингтоном и Балтимором протяженностью 63 км. Поддержанный другими учеными и предпринимателями, Морзе добился значительного распространения своих аппаратов не только в Америке, но и в большинстве европейских стран.
К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби
(1801 – 1874 гг.) создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.
Принцип действия пишущего электромагнитного телеграфного аппарата следующий. Под действием поступающих с линии импульсов тока якорь приемного электромагнита притягивался, а при отсутствии тока – отталкивался. На конце якоря был закреплен карандаш. Перед ним по направляющим при помощи часового механизма перемещалась матовая фарфоровая или фаянсовая пластинка.
При работе электромагнита на пластинке записывалась волнистая линия, зигзаги которой соответствовали определенным знакам. В качестве передатчика использовался простой ключ, замыкающий и размыкающий электрическую цепь.
В 1841 г. Якоби построил первую в России линию электрического телеграфа между Зимним дворцом и Главным штабом в Петербурге, а через два года новую линию до дворца в Царском Селе. Телеграфные линии состояли из зарытых в землю медных изолированных проводов.
Во время сооружения железной дороги Петербург – Москва, правительство настаивало на прокладке вдоль нее подземной телеграфной линии. Якоби предложил строить воздушную линию на деревянных столбах, мотивируя это тем, что нельзя гарантировать надежность связи такой большой протяженности. Как и следовало ожидать, эта линия, построенная в 1852 г., из-за несовершенства изоляции не прослужила и двух лет и была заменена воздушной.
Академиком были осуществлены важнейшие работы по электри-ческим машинам, электрическим телеграфам, минной электротехнике , электрохимии и электрическим измерениям. Он открыл новый способ гальванопластики.
Сущность телеграфной связи состоит в представлении конечного числа символов буквенно-цифрового сообщения в передатчике телеграфного аппарата соответствующим числом отличающихся друг от друга сочетаний элементарных сигналов. Каждому такому сочетанию, называемому кодовой комбинацией, соответствует какая-либо буква или цифра.
Передача кодовых комбинаций обычно осуществляется двоичными сигналами переменного тока, модулированными чаще всего по частоте. При приеме происходит обратное преобразование электрических сигналов в знаки и регистрация этих знаков на бумаге в соответствии с принятыми кодовыми комбинациями.
Телеграфная связь характеризуется надежностью, скоростью телеграфирования (передачи), достоверностью и скрытностью передаваемой информации. Телеграфная связь развивается в направлении дальнейшего совершенствования аппаратуры, автоматизации процессов передачи и приема информации.
ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
Телефонная связь предназначена для ведения устных переговоров между людьми (личных или служебных). При управлении сложными системами ПВО, железнодорожного транспорта , нефте - и газопроводами применяется оперативная телефонная связь, которая обеспечивает обмен информацией между центральным пунктом управления и управляемыми объектами, находящимися на расстоянии до несколько тысяч км. Возможна запись сообщений на звукозаписывающие устройства.
Телефон был изобретен американцем 14 февраля 1876 г. Конструктивно телефон Белла представлял собой трубку, внутри которой находился магнит. На полюсных наконечниках его надета катушка с большим числом витков изолированного провода. Против полюсных наконечников расположена металлическая мембрана.
Телефонная трубка Белла служила для передачи и приема звуков речи. Вызов абонента производился через эту же трубку при помощи свистка. Дальность действия телефона не превышала 500 м.
Миниатюрная цветная телекамера, снабженная микролампочкой, превращается в медицинский зонд. Вводя его в желудок или пищевод, врач исследует то, что раньше мог видеть только во время хирургического вмешательства.
Современное телевизионное оборудование позволяет контролировать сложные и вредные производства. Оператор-диспетчер на экране монитора наблюдает за несколькими технологическими процессами одновременно. Аналогичную задачу решает и оператор-диспетчер службы безопасности дорожного движения, следя на экране монитора за транспортными потоками на дорогах и перекрестках.
Телевидение широко применяется для наблюдения, разведки, контроля, связи, управления войсками, в системах наведения оружия, навигации, астроориентации и астрокоррекции, для наблюдения за подводными и космическими объектами.
В ракетных войсках телевидение позволяет осуществлять контроль за подготовкой к пуску и пуском ракет, наблюдение за состоянием агрегатов и узлов в полете.
На флоте телевидение обеспечивает контроль и наблюдение за надводной обстановкой, обзор помещений, техники и действий личного состава, поиск и обнаружение затонувших объектов, донных мин, аварийно-спасательные работы.
Малогабаритные телевизионные камеры могут доставляться в район разведки с помощью артиллерийских снарядов, беспилотных самолетов, управляемых по радио.
Телевидение нашло широкое применение в тренажерах.
Телевизионные системы, работающие в комплексе с радиолокационной, радиопеленгаторной аппаратурой, используются для обеспечения диспетчерской службы в аэропортах, полетов в сложных метеоусловиях и слепой посадки самолетов.
Применение телевидения ограничивается недостаточной дальностью действия, зависимостью от метеоусловий и освещенности, низкой помехоустойчивостью.
Тенденции развития телевидения – расширение диапазона спектральной чувствительности, внедрение цветного и объемного телевидения, снижение массы и габаритов аппаратуры.
ВИДЕОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
Видеотелефонная связь – объединение телефонной связи и замедленного телевидения (с малым числом строк развертки) – может быть осуществлена по телефонным каналам. Она позволяет видеть собеседника и показывать несложные неподвижные изображения.
ФЕЛЬДЪЕГЕРСКО – ПОЧТОВАЯ СВЯЗЬ
Производится доставка документов, периодической печати, посылок и личной корреспонденции при помощи фельдъегерей и подвижных средств связи : самолетов, вертолетов , автомобилей, БТР, мотоциклов, катеров и др.
КАЧЕСТВО СВЯЗИ
Качество связи определяется совокупностью ее взаимосвязанных основных свойств (характеристик).
Своевременность связи – способность ее обеспечить передачу и доставку сообщений или ведение переговоров в заданное время – определяется временем развертывания узлов и линий связи, быстротой установления связи с корреспондентом, скоростью передачи информации.
Надежность связи – ее способность безотказно (устойчиво) работать в течение определенного отрезка времени с заданными для данных условий эксплуатации достоверностью, скрытностью и быстротой. Существенное влияние на надежность связи оказывает помехоустойчивость системы связи, линий, каналов, которая характеризует их способность функционировать в условиях воздействия всех видов помех.
Достоверность связи – ее способность обеспечивать прием передаваемых сообщений с заданной точностью, которая оценивается потерей достоверности, то есть отношением числа знаков, принятых с ошибкой, к общему числу переданных.
В обычных линиях связи потеря достоверности в лучшем случае 10-3 – 10-4, поэтому в них применяются дополнительные технические устройства для обнаружения и исправления ошибок. В автоматизированных системах управления развитых стран мира норма достоверности составляет 10-7 – 10-9.
Скрытность связи характеризуется скрытностью самого факта связи, степенью выявления отличительных признаков связи, скрытностью содержания передаваемой информации. Скрытность содержания передаваемой информации обеспечивается за счет применения аппаратуры засекречивания, шифрования, кодирования передаваемых сообщений.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СВЯЗИ
В настоящее время совершенствуются все рода и виды связи и соответствующие им технические средства. В радиорелейной связи используются новые участки сверхвысокочастотного диапазона частот. В тропосферной связи принимаются меры против нарушений связи за счет изменения состояния тропосферы. Космическая связь совершенствуется на основе «стационарных» спутников-ретрансляторов с аппаратурой многостанционного доступа. Получает развитие и практическое применение оптическая (лазерная) связь в первую очередь для передачи больших объемов информации в реальном масштабе времени между спутниками и космическими кораблями.
Большое внимание уделяется стандартизации и унификации блоков, узлов и элементов аппаратуры различных назначений в целях создания единых систем связи.
Одним из основных направлений совершенствования систем связи в развитых странах является обеспечение передачи всех видов информации (телефон, телеграф, факсимиле, данные ЭВМ и др.) в преобразованном дискретно-импульсном (цифровом) виде. Цифровые системы связи обладают большими преимуществами при создании глобальных систем связи.
ЛИТЕРАТУРА
1. Информатика. Энциклопедия для детей. Том 22. М., «Аванта+». 2003.
2. У истоков телевидения. Газета «Физика», № 16 за 2000 г.
3. Крег А., Росни К. Наука. Энциклопедия. М., «Росмэн». 1994.
4. Кьяндская-, К вопросу о первой в мире радиограмме. Газета «Физика», № 12 за 2001 г.
5. Морозов изобрел, и на что получил патент Г. Маркони. Газета «Физика», № 16 за 2002 г.
6. MS – DOS - не вопрос! Редакционно-издательский центр «Ток». Смоленск. 1993.
7. Рейд С., Фара П. История открытий. М., «Росмэн». 1995.
8. Советская военная энциклопедия. М., Военное издательство Министерства обороны. 1980.
9. Техника. Энциклопедия для детей. Том 14. М., «Аванта+». 1999.
10. Туровский военной связи. Том 1,2,3. М., Военное издательство. 1991.
11. Уилкинсон Ф., Поллард М. Ученые, изменившие мир. М., «Слово». 1994.
12. Урвалов телевизионной техники. (О). Газета «Физика», № 26 за 2000 г.
13. Урвалов электронного телевидения. Газета «Физика», № 4 за 2002 г.
14. Федотов схемы О. Лоджа, Г. Маркони. Газета «Физика», № 4 за 2001 г.
15. Физика. Энциклопедия для детей. Том 16. М., «Аванта+». 2000.
16. Хафкемейер Х. Internet. Путешествие по всемирной компьютерной сети. М., «Слово». 1998.
17. У истоков радиолокации в СССР. М., “Советское радио”. 1977.
18. Шменк А., Вэтьен А., Кете Р. Мультимедиа и виртуальные миры. М., «Слово». 1997.
Предисловие … 2
Из истории средств связи … 3
Классификация связи … 5
Сигнальная связь … 6
Физические основы электросвязи … 7
Проводная связь … 7
Телеграфная связь … 8
Телефонная связь … 10
Телекодовая связь … 12
Интернет … 12
Оптическая (лазерная) связь … 14
Факсимильная связь … 14
Радиосвязь … 15
Радиорелейная связь … 17
Тропосферная связь … 17
Ионосферная радиосвязь … 17
Метеорная радиосвязь … 17
Космическая связь … 18
Радиолокация … 18
Телевизионная связь … 21
Видеотелефонная связь … 24
Фельдъегерско-почтовая связь … 24
Качество связи … 25
Перспективы развития связи … 25
Литература … 26
Ответственная за выпуск:
Компьютерная верстка: Пресс Борис
Практически все системы поездной радиосвязи, станционной Связи с подвижными объектами, ремонтно-оперативной, служебно-оперативной радиосвязи и т. п. реализуются в диапазонах 2, 160, |530 и 450 МГц на радиостанциях с угловой модуляцией с фиксированным закреплением каналов связи. Лишь в некоторых подсистемах системы «Транспорт» предусматривалось использование принципа равнодоступных каналов (транкинга).
Совершенствование сетей технологической железнодорожной радиосвязи ведется в два этапа с учетом этапов развития сети связи железных дорог и создания единой интегрированной цифровой сети связи.
Первый этап.
Внедрение поездной радиосвязи гектометрового диапазона (2 МГц) на основе модернизированных радиосредств: РС-46М, РС-23М, СР-234М, УС-2/4М, двухдиапазонных радиостанций РВ-1М, РВ-1.1М.
Внедрение поездной диспетчерской дуплексной радиосвязи системы «Транспорт» диапазона 330 МГц на основных направлениях сети железных дорог Сибири и Дальнего Востока, что позволит организовать сети радиосвязи при использовании на локомотивах трех- диапазонных радиостанций РВ-1М.
Поездная диспетчерская радиосвязь создается в двух диапазонах - дециметровом (330 МГц) и гектометровом (2 МГц).
В диапазоне 330 МГц организуется основной канал диспетчерской связи, обеспечивающий непрерывную радиосвязь ДНЦ, ЭЧЦ и поездного диспетчера по локомотивам (ТНЦ) с машинистами поездных локомотивов в пределах всего диспетчерского участка.
Сеть дуплексной поездной диспетчерской радиосвязи обеспечивает тестовую проверку исправности стационарной и возимой аппаратуры с отображением результатов контроля. В гектометровом диапазоне организуется резервный канал диспетчерской связи, используемый в основном для радиотелефонных переговоров диспетчеров с машинистами.
Связь машинистов поездных локомотивов с ДСП и по переездам организуется в гектометровом (2 МГц) и метровом (160 МГц) диапазонах.
Связь машинистов поездных локомотивов с дежурными по локомотивным депо, стрелками военизированной охраны, руководителями ремонтных работ с различными категориями абонентов, оснащенных носимыми радиостанциями организуется в метровом диапазоне волн (160 МГц) с возможностью приема на возимой радиостанции фиксированных команд и сообщений от специализированных напольных устройств или носимых радиостанций («Внимание, переезд», «Ремонт пути», «Пожар в поезде», «ЧП в поезде» и др.).
Связь машинистов поездных локомотивов с машинистами встречных и вслед идущих поездов организуется в гектометровом и метровом диапазонах волн и с помощниками машинистов при выходе последних из кабины локомотива - в диапазоне метровых волн. Помощники машинистов при этом должны иметь носимые радиостанции.
Связь начальника (бригадира) пассажирского поезда с машинистом поездного локомотива, с дежурными по станциям и переездам и различными категориями работников, оснащенных носимыми радиостанциями (дежурные по перрону, по вокзалу, сотрудники милиции и др.) организуется в метровом диапазоне волн (160 МГц).
Внутрипоездная сеть связи и громкоговорящего оповещения обеспечивает передачу информации пассажирам поезда и связь начальника поезда с членами бригады.
3. Разработка и внедрение поездной диспетчерской радиосвязи ПРС460 на основных направлениях сети дорог Европейской части России и районов Урала. При этом на подвижных объектах железнодорожного транспорта будут устанавливаться двухдиапазонные дуплексно-симплексные радиостанции дециметрового (460 МГц) и метрового (160 МГц) диапазонов. В переходный период будут оставаться в эксплуатации радиостанции гектометрового диапазона 42РТМ-А2-ЧМ (ЖР-К-ЛП) или РК-1.
Станционная и ремонтно-оперативная радиосвязь (РОРС) с использованием закрепленных каналов в диапазоне метровых волн (160 МГц). Тенденция развития РОРС связана с внедрением сетей, использующих равнодоступные каналы (транкинговых сетей).
Радиосвязь с использованием равнодоступных каналов в диапазоне дециметровых (460 МГц) волн.
В транкинговые сети должны включаться абоненты руководящего состава, а также абоненты следующих сетей станционной и ремонтно-оперативной связи: ремонтных служб пути, электроснабжения, связи и СЦБ; работников военизированной охраны; начальника пассажирского поезда с дежурными по вокзалам, линейными пунктами милиции; службы капитального строительства; площадок погрузочно-разгрузочных работ; грузовой и коммерческой работы; радиосетей локомотивного хозяйства; пунктов коммерческого осмотра вагонов; транспортно-экспедиционных предприятий по доставке контейнеров и грузов; радиосети пожарных и восстановительных поездов.
Второй этап.
Создание цифровых сотовых сетей подвижной радиосвязи, принятых МСЖД (GSM-R) в соответствии с Рекомендациями UIC-751.4, которые позволят организовать каналы, обеспечивающие передачу ответственных команд в системе управления движением поездов; поездной диспетчерской радиосвязи для обеспечения связи диспетчерского аппарата с машинистами поездных локомотивов; поездной технологической радиосвязи для решения всех технологических задач, включая станционную и ремонтно-оперативную радиосвязь (кроме маневровой и горочной связи), а также радиосвязь обслуживания пассажиров за счет избыточной емкости поездной технологической радиосвязи и с выходом в сеть ЖАТС.
Организация связи обслуживания пассажиров и внутрипоездной радиосвязи с использованием средств железнодорожной технологической радиосвязи, сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования и подвижной спутниковой связи.
Внутрипоездная радиосвязь должна строиться в соответствии с Рекомендациями МСЖД (ТЛС-568 с учетом требований к поездной радиосвязи ШС-751.3) и обеспечивать:
Громкоговорящее оповещение пассажиров в пределах всего поезда начальником поезда и поездным диспетчером с использованием поездной диспетчерской радиосвязи; в пределах вагона - проводником поезда;
Связь начальника поезда с проводниками и машинистами локомотива в пределах поезда, а на остановках - ив пределах перронов;
Связь пассажиров поезда с абонентами ЖАТС, абонентами в других поездах, выход в телефонную сеть общего пользования; связь с абонентами, входящими в систему железнодорожной технологической поездной радиосвязи, работающей в режиме цифровых тран- кинговых радиосетей и/или в системе GSM-R.
Необходимость совершенствования технологической радиосвязи обусловлена следующими задачами, стоящими перед железнодорожным транспортом:
Совершенствование структуры управления и технологии работы транспорта;
Повышение производительности труда работников и сокращение эксплуатационных расходов;
Повышение безопасности движения на основе развития систем управления движением поездов по радиоканалу;
Повышение качества обслуживания пассажиров, развитие сферы услуг и коммерческих пассажирских перевозок.
Требования, предъявляемые эксплуатационными службами железнодорожного транспорта к системе технологической радиосвязи:
Наращивание числа абонентов сетей железнодорожной радиосвязи и оснащение радиосредствами работников всех служб МПС;
Расширение зон связи и повышение надежности связи диспетчерского аппарата при организации поездной и маневровой радиосвязи;
Организация сетей радиосвязи работников ремонтных и эксплуатационных подразделений;
Предоставление ряду категорий абонентов железнодорожного транспорта мобильных (носимых) радиотерминалов с обеспечением возможности установления оперативной связи в телефонном режиме или режиме передачи данных с аппаратом МПС, управлений и отделений дорог по сети общетехнологической связи МПС.
На современном этапе развития подвижной железнодорожной радиосвязи могут быть существенно изменены технологии ее использования. До настоящего времени радиосвязь применялась преимущественно в радиотелефонном режиме и только в отдельных технологических процессах, например, для управления маневровыми" локомотивами или локомотивами соединенных поездов - в режиме передачи телеметрической информации.
В настоящее время значительное внимание должно уделяться решению задач автоматизации управления движением поездов по радиоканалу, мониторинга технологических процессов транспорта и информационного обеспечения автоматизированных систем управления.
Анализ возможностей современных средств подвижной радиосвязи показывает, что их использование позволяет обеспечить решение многих прикладных задач, в частности:
Автоматическое управление маневровыми и горочными локомотивами на станциях;
Контроль и передача диагностической информации о состоянии поезда и локомотива в депо, центры технического обслуживания;
Оповещение машинистов поездов и бортовых средств управления с помощью аппаратуры контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда (ДИСК, ПОНАБ и др.);
Интервальное регулирование движением поездов, в том числе для высокоскоростных магистралей,
Полуавтоматическая блокировка на малодеятельных линиях;
Пожарная и охранная сигнализация в депо, местах отстоя подвижного состава;
Организация радиотелефонной связи, передачи факсимильной, видеоинформации с места проведения восстановительных работ с обеспечением возможности ведения переговоров и передачи информации на уровень МПС России, управлений и отделений железных дорог;
Оповещение ремонтных бригад и машинистов поездов о приближении к месту проведения ремонтных работ;
Передача телеметрической информации для управления стационарными объектами электроснабжения, тяговыми подстанциями, шлагбаумами на неохраняемых переездах, компрессорными станциями и др.;
Управление соединенными поездами повышенной массы и длины;
Идентификация и контроль местоположения поездов по стыкам дорог, границам диспетчерских участков и станций с передачей данных о поезде, включая сведения из натурного листа в реальном масштабе времени в диспетчерский центр управления дороги в систему ДИСПАРК и др.
Контроль местоположения поездов, перевозящих особо ценные и опасные грузы;
Услуги доступа к системе «Экспресс-3» для заказа и приобретения билетов в поездах.
На основании детального изучения и анализа потребностей всех служб железнодорожного транспорта в передаче речевой информации и данных и с целью обеспечения совершенствования управления перевозочным процессом на основе удовлетворения этих потребностей разработаны «Эксплуатационно-технические требования к цифровой системе радиосвязи железнодорожного транспорта России».
Цифровые системы радиосвязи
В связи с модернизацией систем технологической радиосвязи МПС России осуществляет переход к цифровым системам. На стадии испытаний находятся система транкинговой связи стандарта TETRA и система сотовой связи GSM-R.
Общая характеристика стандарта TETRA, Стандарт TETRA описывает цифровую систему радиосвязи, предоставляющую широкий спектр телекоммуникационных услуг. В их число входят индивидуальные и групповые вызовы, выход в телефонную сеть общего пользования, передача данных, а также различные дополнительные службы.
Важнейшее свойство стандарта TETRA заключается в том, что он позволяет организовать одновременную работу множества независимых виртуальных сетей, принадлежащих различным ведомствам и организациям, в рамках одной и той же системы. Абоненты каждой из них, общаясь между собой, никак не будут ощущать присутствие «чужих» сетей. В то же время при необходимости (например, в чрезвычайных ситуациях) можно оперативно организовать их взаимодействие.
Стандарт TETRA обеспечивает надежную защиту информации. Для этого предусмотрена система мер, включая обязательное шифрование радиопереговоров. Несанкционированный доступ в систему стандарта TETRA невозможен - при каждом соединении абонент и сеть проводят взаимную проверку подлинности, используя криптостойкий алгоритм. Пользователи, предъявляющие повышенные требования к конфиденциальности, могут воспользоваться услугой сквозной передачи зашифрованной информации - этот метод исключает перехват сообщений не только в эфире, но и в сетевой инфраструктуре.
Системы стандарта TETRA предоставляют абонентам широкий спектр услуг передачи данных - от пересылки коротких текстовых сообщений до организации каналов, позволяющих вести обмен информацией со скоростью 28,8 кбит/с. Абонент сети TETRA может одновременно пользоваться услугами речевой связи и передачи данных. Кроме того, абонентские радиостанции TETRA, имеющие встроенный графический дисплей и поддерживающие протокол WAP (Wireless Application Protocol - протокол беспроводных приложений), могут обращаться к информационным ресурсам ведомственных. корпоративных сетей и Интернет.
Стандарт TETRA позволяет назначить каждому абоненту определенный уровень приоритета. Пользователи, имеющие высокий приоритет, располагают безусловным правом доступа в сеть-даже если все каналы окажутся занятыми, система при поступлении запроса немедленно разорвет одно из текущих соединений и предоставит канал связи. В стандарте TETRA используются специальные методы обработки речевого сигнала, которые обеспечивают не только верную передачу тембра голоса, но и сохранение разборчивости при работе в условиях сильных внешних шумов (например, на стройплощадках, железнодорожных станциях и т.д.). В момент перехода абонента из одной зоны обслуживания в другую разговор не прерывается.
Таким образом, стандарт TETRA позволяет создавать цифровые сети радиосвязи, в полной мере отвечающие потребностям самых разных абонентов. Несмотря на то, что стандарт включает сегодня все необходимые производителям спецификации, работы по его расширению продолжаются. Так, ведется разработка технологии, которая позволит значительно увеличить дальность радиосвязи - до 100 км. Кроме того, совершенствуется спецификация TETRA PDO - специальная версия стандарта, ориентированная только на пакетную передачу данных.
В соответствии со спецификацией V+D, реализующейся в стандарте TETRA, пользователю для передачи данных предоставляется одна из трех услуг: передача данных с коммутацией цепей (CD), передача коммутируемых пакетов данных (PD) и передача коротких сообщений (SDS). Метод CD в основном предназначен для транспортировки больших объемов данных поверх основного трафика канала, причем в каждом канале шириной 25 кГц задействуется один из четырех тайм-слотов. Именно в этом случае стандарт TETRA обеспечивает нужное качество обслуживания, так как по требованию можно зарезервировать необходимую полосу пропускания. Если пользователю необходимо повысить пропускную способность, можно объединить два-четыре временных слота и установить канал связи сквозным из конца в конец, а для повышения скорости пользователю придется понижать степень защищенности такого канала.
Что касается режима PD, то на сегодняшний день это наиболее интересный и перспективный метод, что связано в основном с общемировыми тенденциями, в частности, с сетью Интернет. Тотальное распространение IP-протокола и, как следствие, приложений, базирующихся на IP, нашло свое применение и в сетях TETRA. В данном случае мобильная радиостанция выступает в качестве IP- клиента, а сеть TETRA- в качестве транспортной среды. Такая схема отличается повышенными гибкостью и надежностью за счет существования различных путей доставки радиосигнала, готовности к увеличенному трафику, возможности подсоединения к радиостанции практически любого компьютерного оборудования и, естественно, поддержки стандартных продуктов и приложений.
Функциональные схемы построения различных сетей связи стандарта TETRA представляются как совокупность элементов сети, соединенных определенными интерфейсами. Сети стандарта TETRA содержат следующие основные элементы:
Базовая приемопередающая станция BTS (Base Transceiver Station) - базовая стационарная радиостанция, обеспечивающая связь в определенной зоне (ячейке). Такая станция выполняет основные функции, связанные с передачей радиосигналов: сопряжение с мобильными станциями, шифрование линий связи, пространственно-разнесенный прием, управление выходной мощностью мобильных радиостанций, управление радиоканалами;
Устройство управления базовой станцией BCF (Base Station Control Function) - элемент сети с возможностями коммутации, который управляет несколькими базовыми станциями и обеспечивает доступ к внешним сетям, а также используется с целью подключения диспетчерских пультов и терминалов для эксплуатационного и технического обслуживания;
Контроллер базовой станции BSC(Base Station Controller) - элемент сети с большими по сравнению с устройством BCF коммутационными возможностями, позволяющий обмениваться данными между несколькими BCF. BSC имеет гибкую модульную структуру, позволяющую использовать большое число интерфейсов разного типа;
Диспетчерский пульт - устройство, подключаемое к контроллеру базовой станции по проводной линии и обеспечивающее обмен информацией между оператором (диспетчером сети) и другими пользователями сети. Часто используется для широковещательной передачи информации, создания групп пользователей и т.п.;
Мобильная станция MS (Mobile Station) - радиостанция, используемая подвижными абонентами;
Стационарная радиостанция FRS (Fixed Radio Station) - радиостанция, используемая абонентом в определенном месте;
Терминал технического обслуживания и эксплуатации - терминал, подключаемый к устройству управления базовой станцией BCF и предназначенный для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесения изменений в базу данных абонентов и т.п. С помощью таких терминалов реализуется функция управления локальной сетью LNM (Local Network Management). Благодаря модульному принципу разработки оборудования, сети связи стандарта TETRA могут быть реализованы с разными иерархическими уровнями и различной географической протяженностью (от локальных до национальных). Функции управления базой данных и коммутации распределяются по всей сети, что обеспечивает быструю передачу вызовов и сохранение ограниченной работоспособности сети даже при потере связи с ее отдельными элементами.
На национальном или региональном уровне структура сети может быть реализована на основе сравнительно небольших, но полных подсетей TETRA, соединенных между собой с помощью межсистемного интерфейса ISI для создания общей сети. При этом возможно централизованное управление сетью. Вариант построения такой сети показан на рис. 21.7.
Каждая подсеть TETRA выполняет свои функции управления и коммутации, а также предоставляет возможность для централизованного управления более высокого уровня. Структура подсети зависит от нагрузки, а также от требований к эффективности установления связи. В случае, если не требуется резервирование каналов, возможно и достаточно создание подсети по конфигурации звезды. При использовании линейных трактов подсеть TETRA может быть реализована в виде длинной линии (цепи). В этом случае каждый модуль устройства управления базовой станцией BCF наряду с требуемой дальностью связи обеспечивает локальный доступ к внешним сетям. Простейшая конфигурация подсети TETRA включает только один модуль BCF.
В сетях связи стандарта TETRA предусматриваются различные способы обеспечения отказоустойчивости, позволяющие в случае отказа отдельных элементов сети сохранять полную или частичную работоспособность, возможно - с ухудшением ряда параметров,
таких, как время установления соединения и т.д. Для сетей национального уровня, как правило, используется несколько альтернативных маршрутов соединения сетей регионального уровня. В региональных сетях подобные альтернативные маршруты используются для соединения контроллеров базовых станций. Кроме этого, для региональных сетей предусматривается взаимное копирование баз данных в контроллерах базовых станций.
Общая характеристика GSM-R. Система радиосвязи GSM-R разработана на основе сотового стандарта GSM и ориентирована на удовлетворение потребностей европейских железных дорог в обмене информацией с подвижными объектами, а также на создание условий для реализации систем управления движением с использованием радиоканалов за счет применения полос шириной 4 МГц в диапазонах 876-880 МГц и 921-925 МГц (рис. 21.8).
Железнодорожный участок разбивается на несколько районов, покрываемых распорядительными центрами RBC. В системе формируются команды управления, осуществляется контроль скорости, определяется местоположение поезда. Во время связи между поездом и центром RBC возможна дуплексная передача. Например, центр передает разрешение для движения поезда, а поезд - информацию о своем местонахождении.
Стандарт GSM был принят Международным союзом железных дорог (МСЖД) в 1993 г. в качестве базовой технологии для реализации 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 (European Telecommunication Standards Institute) 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.
Сеть GSM-R можно разделить на несколько подсистем:
Бортовые устройства;
Стационарные устройства;
Центр управления.
Разделение задач между тремя управляющими подсистемами осуществляется следующим образом:
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. Это необходимо прежде всего для согласования данных на поездах и в центре управления. Поэтому 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.
Сеть GSM-R состоит из сотов, расположенных вдоль железной дороги или на территории станции. Каждая ячейка сотов оборудуется одним или несколькими приемопередатчиками в зависимости от нагрузки. Каждый контроллер базовой станции прикреплен к определенным номерам сотов. Контроллеры базовых станций соединены с центром управления MSC (Mobile Switching Center)/VLR (Visitor Location Register). MSC устанавливает внешние соединения и обеспечивает интерфейс с другими сетями (рис. 21.9), где использованы следующие сокращения:
AUC (Authentication Center) - центр аутенфикации;
BSC (Base Station Controller) - контроллер базовой станции;
BTS (Base Station System) - приемопередатчик базовой станции;
GCR (Group Call Register) - регистр группировки вызовов;
EIR (Equipment Identification Register) - регистр идентификации оборудования;
SMS (Short Message Service) - служба коротких сообщений;
VMS (Visitor Management Server) - сервер управления перемещениями;
OSS (Operation System Server) - сервер центра управления;
ОМС (Operation and Maintenance Center) - центр управления и обслуживания;
SCP (Service Control Point) - 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.No (CCITT SS №7).
Центр коммутации обслуживает группу сотов и обеспечивает все виды соединений подвижной станции.
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Архипов Е. В., Гуревич В. Н. Справочник электромонтера СЦБ. М.: Транспорт, 1999. -351 с.
2. Буканов М.А. Безопасность движения поездов (в условиях нарушения нормальной работы устройств СЦБ и связи). М.: Транспорт,- 112 с.
3. Волков В.М., Зоръко А.П., Прокофьев В.А. Технологическая телефонная свяязь на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1990. -293 с.
4. Волков В.М., Лебединский А.К., Павловский А. А., Юркин Ю.В. / Под ред. В.М. Волкова. Автоматическая телефонная связь на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1996. - 342 с.
5. Гапеев В.И., Пищик Ф.П., Егоренко В И. Обеспечение безопасности движения и предупреждения травматизма на железнодорожном транспорте. Минск, 1994. - 310с.
6. Грачев Г.Н., Колюжный К.О., Липовецкий Ю.А., Цывин М.Е. Кодовая автоблокировка на электронной элементной базе / Автоматика, телемеханика и связь, №7, 1995. - С. 28-29.
7. Казаков А. А., Бубнов В.Д., Казаков Е. А. Автоматизированные системы интервального регулирования движения поездов. М.: Транспорт, 1995.- 320 с.
8. Козлов П.А. Курс - на комплексную автоматизацию сортировочных станций // Автоматика, связь, информатика, №1, 2001. - С. 6-9.
9. Кондратьева Л. А., Борисов Б.Б. Устройства автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт,-407 с.
10. Косова В. В. Оперативно-технологическая связь отделения желез- нойдороги. М.: Транспорт, 1993. - 144 с.
11. Кравцов Ю.А., Нестеров В.Л., Леку та Г. Ф. Системы железнодо- оожной автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1996. - 400 с.
12. Иванова Т.Н. Абонентские терминалы и компьютерная телефония. М.: Эко-Трендз, 1999. - 240 с.
13. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации: ЦД-790 / МПС России. М.: Техинформ, 2000. - 317 с.
14. Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов при производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту устройств СЦБ: ЦЩ/530 / МПС России. М.: Трансиздат, 1998. - 96 с.
15. Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации / МПС России. М.: Транспорт, 2000. - 128 с.
16. Инструкция по эксплуатации железнодорожных переездов МПС России: ЦП/483 / МПС России. М.: Транспорт, 1997. - 103 с.
17. Петров А. Ф. Устройство заграждения железнодорожного переезда // Автоматика, связь, информатика, №7, 1998. - С. 24-28.
18. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации /МПС России. М.:Техинформ, 2000. - 190 с.
19. Сапожников В. В., Елкин Б.Н., Кокурин И.М., Кондратенко Л. Ф., Кононов В.А. Станционные системы автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1997. - 432 с.
20. Слепое Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. М.: Эко-Трендз, 1998, - 148 с.
21. Соколов С. В. Автоматизированное рабочее место поездного диспетчера - АРМ ДНЦ «Сетунь» / Автоматика, связь, информатика, №5, 2001, -С. 13-16.
22. Современные телекоммуникации железнодорожного транспорта / Под ред. Г.В. Горелова. - УМК МПС РФ, 2000. - 577 с.
23. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. М.: Эко-Трендз,- 240 с.
24. Чернин М.А., Протопопов О.В. Автоматизированная система диспетчерского контроля // Автоматика, связь, информатика, №10,- 48 с.
25. Щиголев С. А., Талалаев В.И., Шевцов В. А., Сергеев Б. С. Алгоритм функционирования системы УКП СО и увязка с полуавтоматической блокировкой // Автоматика, связь, информатика, №5,1999. - С. 10-14.
ВВЕДЕНИЕ 3
СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
Глава 1. Элементы систем регулирования движения 6
Классификация систем 6
Общие сведения об элементах систем 9
Общие сведения о реле 11
Реле постоянного тока 16
Реле переменного тока 24
Трансмиттеры и электронные приборы 26
Глава 2. Светофоры 31
Назначение, виды и места установки светофоров 31
Сигнализация светофоров 37
Классификация и устройство светофоров 43
Глава 3. Электропитание устройств автоматики и телемеханики.. 46
Аппаратура электропитания 46
Системы электропитания 49
Глава 4. Рельсовые цепи 52
Устройство, принцип действия и назначение рельсовых цепей.. 52
Классификация рельсовых цепей 56
Основные режимы работы рельсовых цепей 58
Надежность работы рельсовых цепей 61
Схемы рельсовых цепей 63
Глава 5. Полуавтоматическая блокировка 73
Назначение и принципы построения
полуавтоматической блокировки 73
Способы фиксации проследования
и контроля прибытия поезда 78
Релейная полуавтоматическая блокировка системы ГТСС 80
Глава 6. Автоматическая блокировка 91
Общие сведения и классификация систем автоблокировки 91
Системы сигнализации 94
Принципы построения автоблокировки постоянного тока 97
Принципы построения двухпутной
автоблокировки переменного тока 107
Глава 7. Автоматическая локомотивная
сигнализация и автостопы 119
Общие сведения 119
Автоматическая локомотивная
сигнализация непрерывного типа 121
Автоматическая локомотивная сигнализация
единого ряда с непрерывным каналом связи 129
Система автоматического управления тормозами 130
Глава 8. Ограждающие устройства на переездах 133
Назначение и виды автоматических
ограждающих устройств на переезде 133
Управление переездными светофорами
и автоматическими шлагбаумами 139
Устройство заграждения железнодорожного переезда 143
Глава 9. Электрическая централизация стрелок и сигналов 147
Назначение и классификация систем
электрической централизации 147
Оборудование станции устройствами
релейной централизации 151
Стрелочные электроприводы 170
Схемы управления стрелками 175
Релейная централизация промежуточных станций 179
Релейная централизация для средних и крупных станций 189
Принципы построения блочной
маршрутно-релейной централизации 201
Микропроцессорные системы ЭЦ 211
Глава 10. Механизация и автоматизация
работы сортировочных горок 223
Принципы механизации и автоматизации
работы сортировочных станций 223
Горочные вагонные замедлители 227
Горочный пульт управления 229
Комплексная автоматизация
работы сортировочных станций 237
Действия дежурного по горке при нарушении нормальной работы
устройств автоматизации и механизации 241
Глава 11. Диспетчерская централизация 244
Общие сведения 244
Аппараты управления и контроля 246
Основные требования, предъявляемые
к поездному диспетчеру и дежурному по станции 254
Глава 12. Диспетчерский контроль
за движением поездов и системы технической диагностики 256
Общие сведения 256
Система частотного диспетчерского контроля 258
Автоматизированная система
диспетчерского контроля АСДК 261
Система телеконтроля 262
Системы контроля состояния
подвижного состава на ходу поезда 264
Глава 13. Безопасность движения поездов
при неисправности устройств СЦБ 271
Обеспечение безопасного движения поездов
при полуавтоматической блокировке 271
Организация безопасного движения поездов при АБ 274
Организация безопасного движения на переездах 277
Организация безопасного движения
поездов при неисправности устройств ЭЦ 281
Раздел II СВЯЗЬ
Глава 14. Особенности и назначение железнодорожной связи 291
Состояние сети связи МПС России 291
Основные понятия и определения 292
Виды железнодорожной связи и их назначение 293
Перспективы развития телекоммуникаций
на железнодорожном транспорте 295
Глава 15. Линии связи 297
Назначение и классификация линий связи 297
Воздушные и кабельные линии связи 298
Волоконно-оптические линии связи 302
Глава 16. Телефонные аппараты и коммутаторы 306
Принцип телефонной передачи речи.
Схема двусторонней телефонной передачи 306
Конструкция телефонных аппаратов.
Телефонные аппараты технологической связи 309
Телефонные коммутаторы.
Назначение и принцип действия 313
Коммутаторы оперативной
и оперативно-технологической связи 315
Цифровые телефонные аппараты и коммутаторы 319
Глава 17. Телеграфная связь и передача данных 324
Принцип организации и назначение телеграфной связи 324
Телеграфные аппараты.
Автоматическая телеграфная связь 328
Создание сети передачи данных железных дорог России 334
Глава 18. Автоматическая телефонная связь
на железнодорожном транспорте 339
Принципы автоматической коммутации.
Общие сведения о системах АТС 339
АТС координатной системы и квазиэлектронные АТС 344
Цифровые АТС 347
Аппаратура оперативно-технологической
связи с временной коммутацией 349
Глава 19. Многоканачьные системы передачи 352
Особенности каналов связи и методы их уплотнения 352
Аналоговые многоканальные системы передачи 358
Цифровые многоканальные системы передачи 360
Цифровая первичная сеть 360
Глава 20. Технологическая телефонная связь
на железнодорожном транспорте 367
Классификация и назначение
технологической связи 367
Системы избирательного вызова 375
Магистральная и дорожная технологическая связь 382
Оперативно-технологическая связь
отделения железной дороги 385
Станционная технологическая связь 391
Единая цифровая платформа для организации общетехнологической и оперативно-технологической связи 395
Глава 21. Радиосвязь 399
Основные понятия 399
Станционная радиосвязь 402
Поездная радиосвязь 404
21.4. Ремонтно-оперативная радиосвязь 406
Радиорелейная связь 408
Перспективы развития железнодорожной радиосвязи 411
Цифровые системы радиосвязи 416
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 425
В приведенных единицах.
В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить четыре основных этапа (рис.1). Каждый этап имеет свою логику развития, взаимосвязь с предыдущими и последующими этапами. Кроме того, каждый этап зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдельного государства.
Рис 1.8 Этапы развития сетей и услуг связи.
Первый этап – построение телефонной сети общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network ). Телефонная сеть является самой протяженной, разветвленной и доступной сетью электросвязи. В течение длительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую телефонную сеть общего пользования (ТфОП). Телефонная связь предоставлялась населению, учреждениям, предприятиям и отождествлялась с единственной услугой – передачей речевых сообщений. Оконечным устройством телефонной сети был телефонный аппарат, а компьютер выполнял только вычислительные функции. Затем длительное время процесс развития шёл по пути использования телефонных сетей общего пользования для передачи сигналов от ЭВМ и по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Когда обмен информацией от ЭВМ достиг значительной величины, стало целесообразным создание телекоммуникационных сетей, представляющих собой совокупность средств электросвязи для доставки информации удаленным абонентам (пользователям) и средств хранения и обработки подлежащей передаче информации. Указанная совокупность включает также программные средства, обеспечивающие пользователям предоставление услуг одного или нескольких видов: обмен речевыми сообщениями (в том числе и традиционная телефонная связь), данными, файлами, факсимильными сообщениями, видиосигналами, доступ к всевозможным базам данных и т.д. Тем не менее, даже в настоящее время телефон остаётся основной услугой связи, принося эксплуатационным организациям более 80% доходов. Монтированная емкость отечественной телефонной сети общего пользования превышает 27 млн. номеров (планируется до 40-45 млн.), всего в мире насчитывается свыше 800 млн. телефонных аппаратов.
Второй этап – цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения автоматизации управления и технологичности оборудования, промышленно развитые страны в начале 70-х годов начали работы по цифровизации первичных и вторичных сетей связи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integrated Digital Network ) , предоставляющие также в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. В настоящее время во многих странах цифровизация телефонных сетей практически закончилась.
Третий этап – интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция цифровой сети с интеграцией служб ISDN (Integrated Service Digital Network) . Пользователю этой сети предоставляется базовый доступ (2B+D), по которому информация передаётся по трём цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 Кбит/с и канал D со скоростью 16 Кбит/с. Каналы В используются для передачи речевых сообщений и данных, канал D – для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, содержащий (30B+D) каналов. Концепция ISDN стремительно завоевывыет рынок телекоммуникаций, но оборудование ISDN достаточно дорого, кроме того перечень услуг ISDN превышает потребности массового пользователя. Именно поэтому интеграция услуг начинает заменяться концепцией интеллектуальной сети.
Четвертый этап - интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network) . Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного представления информационных услуг массовому пользователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда, когда она ему требуется и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и платить он будет за предоставленную услугу в течение этого интервала времени. Таким образом, быстрота и эффективность предоставления услуги позволяют обеспечить и её экономичность, так как пользователь будет использовать канал связи значительно меньшее время, что позволит ему уменьшить затраты. В этом заключается принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей – в гибкости и экономичности предоставления услуг.
Состояние российской телефонной сети не удовлетворяет современным требованиям. Половина АТС на ТфОП уже отработали свои амортизационные сроки и требуют обновления. Поэтому развитие телекоммуникационных сетей и служб связано с переоборудованием АТС. По планам развития ТфОП в ближайшее время предполагается ввод в эксплуатацию значительной номерной емкости за счет установки новых электронных (цифровых) коммутационных станций и замены устаревших АТС декадно-шаговой и координатной систем. На телефонных сетях при этом сохраняется также аналоговое коммутационное и каналообразующее оборудование. Представителем АТС нового поколения и является коммутационная станция КСМ-400 производсва ОАО “Морион”.