Реферат: Методы и средства передачи информации в новых устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики

●две оптические линии на базе многомодового оптоволокна (100Base FX).

В 1997 году настало время преодоления самого главного недостатка технологии Ethernet, связанного с протоколом доступа CSMA/CD. Как известно, заложенный в его основе метод разрешения коллизий основан на процедуре случайных задержек повторной передачи информационного кадра. При увеличении нагрузки на сеть растёт вероятность взаимной блокировки станций друг другом, а в случае худшего развития этой ситуации реальная пропускная способность сети может упасть до нуля. Данный недостаток был главным препятствием на пути использования Ethernet в ответственных применениях. Кардинальным способом решения проблемы стало введение полнодуплексного режима обмена данными, при котором вследствие физического разделения каналов приема и передачи становятся невозможными сами коллизии. Помимо этого, применение полнодуплексного режима обмена позволяет теоретически удвоить пропускную способность канала. Стремительное внедрение средств автоматизации и компьютерных технологий привело в 1998 году к очередному поднятию планки пропускной способности сети Ethernet: IEEE выпустил спецификацию 802.3z (1000Base X),которая устанавливает скорость передачи 1 Гбит/с. Новая спецификация поддерживает следующие среды передачи данных:

●многомодовое оптоволокно с длиной волны 850 нм (1000Base SX);

●одно и многомодовое оптоволокно с длиной волны 1300 нм (1000Base LX);

●экранированная витая пара (1000Base CX).

7. Передача данных в системах МПЦ через общедоступные сети

В процессе развития систем централизации радиус их действия непрерывно увеличивался. Дежурный по станции на посту механической централизации устанавливал напольные устройства посредством тросовых тяг, и расстояние между устройствами управления и напольным оборудованием было небольшим. В настоящее время диспетчер центра управления может находиться в сотнях километров от напольных устройств систем микропроцессорной централизации (МПЦ), входящих в контролируемую им зону.

Условием для обеспечения такой дальности управления является передача данных через общедоступные сети. Эта технология уже несколько лет используется для соединения диспетчерских постов в региональных диспетчерских центрах и линейных пунктов на железных дорогах Германии (DBAG). В линейных пунктах используются уже проверенные в эксплуатации системы МПЦ. Однако если зона действия МПЦ превышает 15 км, то необходимо дополнительно устраивать исполнительные посты. В системах МПЦ компании Siemens эти посты соединяют с распорядительным постом двухканальной шиной МПЦ, обладающей высокой эксплуатационной готовностью. По шине МПЦ данные передаются без задержек и в реальном масштабе времени. К числу передаваемых данных относятся, например, извещения о положении стрелок, свободности пути, команды управления. В зависимости от объема передаваемых данных в качестве среды передачи использовались медный и волоконно-оптический (со стеклянными или синтетическими световодами) кабели. Максимальное расстояние между двумя исполнительными постами составляет в настоящее время примерно 30 км (без промежуточных усилителей).

Отказ от прокладки кабеля между исполнительными постами МПЦ

Специальная технология компании Siemens позволяет передавать ответственные данные между исполнительными постами МПЦ по стандартным выделенным линиям. Стандартные выделенные линии с заданной пропускной способностью выделяются операторами сетей связи (например, компаниями Arcor или Deutsche Telekom). В отличие от коммутируемых выделенные соединения подключены по жесткой схеме в узлах коммутации операторов сетей.

Отказом от прокладки кабеля между исполнительными постами могут быть сэкономлены значительные инвестиции. Стоимость прокладки кабеля к дополнительному исполнительному посту МПЦ составляет примерно 60 евро за погонный метр (включая стоимость кабеля). Плата за аренду выделенных линий связи увеличивает эксплуатационные расходы, но она все же ниже, чем проценты, которые можно получить от вложения сэкономленных инвестиций. На региональных железнодорожных линиях расстояние между станциями (исполнительными постами) может быть весьма значительным. Для таких линий характерны расстояние между станциями 10 – 20 км, простая программа эксплуатации (например, тактовый график с часовым межпоездным интервалом), скорость движения поездов до 120 км/ч. Региональные железнодорожные линии отличает также большое число переездов, расположенных в среднем через каждые 1,5 км.

Исходя из этих соображений, компания Siemens расширила семейство своих систем микропроцессорной централизации El S новой системой El S Public net, предназначенной для региональных линий. Новая МПЦ имеет тот же объем функций, что и системы El S и El S net. Для передачи данных необходимы только обновление программного обеспечения МПЦ и дополнительные устройства передачи данных - модули защиты данных и преобразователи.

Для железнодорожных компаний преимущества от использования системы El S Public net состоят в том, что в измененной шине МПЦ будут использоваться только проверенные временем стандартные компоненты безопасной передачи данных. Технология управления шифрованием идентична используемой для соединения диспетчерских постов центров управления и линейных пунктов. В связи с тем, что выделенные линии обладают меньшей шириной полосы пропускания по сравнению с межстанционными кабелями, область применения El S Public net ограничена небольшими постами централизации на региональных железнодорожных линиях.

Применение выделенных линий связи позволяет сформировать звездообразную структуру МПЦ, которая обладает более высокой эксплуатационной готовностью по сравнению с традиционными решениями. При традиционном решении выход из строя одного из модулей системы МПЦ El S net или исполнительного поста МПЦ означает, что все остальные устройства МПЦ оказываются отрезанными от распорядительного поста. В случае использования общедоступных сетей этого не произойдет.

Передача ответственных данных по общедоступным сетям

При обмене информацией между безопасно работающими компьютерами все пакеты данных должны абсолютно надежно и без искажений поступить нужному получателю в пределах установленного интервала времени. В системах типа El S эту задачу выполняет шина МПЦ. Каждый абонент этой шины периодически проверяет каждое соединение посредством контрольных телеграмм. При этом проверяются возможности следующих нарушений передачи пакетов данных через шину МПЦ:

· несанкционированная повторная передача;

· пропадание пакетов;

· введение в шину посторонних пакетов;

· нарушение очередности передачи пакетов;

· искажение данных;

· задержка передачи пакета данных.

Вследствие использования общедоступных сетей в системе El S Public net проверяется также появление в линии телеграмм из других шин МПЦ и допустимых телеграмм из общедоступной сети. Это требует использования модулей защиты данных, которые хорошо зарекомендовали себя при соединении диспетчерских постов региональных центров управления с линейными пунктами (рис. 1).

Основной упор при подтверждении безопасности шины МПЦ, реализованной через общедоступную сеть, делался на проверке распознавания отказов и независимости используемых компонентов, а также рассмотрении многократных отказов и задании параметров защитного кода.

Рис. 1