CC BY
71Утверждены распоряжением ОАО «РЖД» № 2854р от 23 декабря 2013 г. - 221 с
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ ТЕХНОЛОГИЙ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
Яронова Н.В.
Кандидат технических наук Ташкентского Государственного Транспортного Университета,
г. Ташкент, Узбекистан Шосалманов А.Х. Студент магистратуры Ташкентского Государственного Транспортного Университета,
г. Ташкент, Узбекистан Ходжамов Ш. Ф. Студент магистратуры Ташкентского Государственного Транспортного Университета,
г. Ташкент, Узбекистан
POSSIBILITIES OF USING WIRELESS COMMUNICATION TECHNOLOGIES IN RAILWAY
TRANSPORT
Yaronova N.
PhD in Technics Tashkent State Transport University, Tashkent, Uzbekistan Shosalmonov A. Master's degree student Tashkent State Transport University Tashkent, Uzbekistan Xodjamov Sh. Master's degree student Tashkent State Transport University, Tashkent, Uzbekistan
Аннотация
В настоящее время железнодорожная отрасль требует от железнодорожных телекоммуникационных сетей предоставления современных, качественных услуг для управления перевозочным процессом. Все виды связи железнодорожного транспорта остро нуждаются в проверенных и стандартизированных беспроводных технологиях различного назначения: мобильной связи, беспроводного доступа, ближнего радиуса действия. Использование беспроводных технологий должно стать одним из основных направлений инновационного развития железнодорожного транспорта, повышения его эффективности и безопасности и, как следствие, конкурентоспособности и привлекательности для пассажиров и грузоотправителей.
Abstract
Currently, the railway industry requires railway telecommunication networks to provide modern, high-quality services to manage the transportation process. All types of railway communications are in dire need of proven and standardized wireless technologies for various purposes: mobile communications, wireless access, short-range communication. The use of wireless technologies should become one of the main directions of innovative development of railway transport, increasing its efficiency and safety and, as a result, competitiveness and attractiveness for passengers and shippers.
Ключевые слова: беспроводная связь, DMR, TETRA, GSM-R, LTE-R, FSO, IoT, LPWAN, WiMAX, Wi-Fi, безопасность движения поездов, своевременность прибытия поездов.
Keywords: Wireless connection, DMR, TETRA, GSM-R, LTE-R, FSO, IoT, LPWAN, WiMAX, WI-FI, train traffic safety, timeliness of train arrival.
Основными задачами использование беспроводных технологий на железнодорожном транспорте являются обеспечение безопасности движения поездов, своевременности прибытие поездов, сохранность груза и предоставление качественной и точной информации пассажирам [1-5]. Основными функциями беспроводных технологий, в том
числе и цифровой радиосвязи являются функции передачи речи и данных. Эти функции содержатся во многих стандартах радиосвязи (DMR, TETRA, GSM-R, LTE-R), используемые во многих странах на железнодорожном транспорте.
Применение беспроводных технологий и систем цифровых стандартов радиосвязи позволят
расширить функциональные возможности, но и улучшить показатели надёжности, готовности, ремонтопригодности и безопасности (RAMS).
В настоящее время огромное внимание уделяется энергоэффективным технологиям передачи данных и использование IoT (internet of things) [«Интернет Вещей»]: FSO (free-space optics) [АОЛС - атмосферные оптические линии связи], LPWAN (Low Power Wide Area Network) [энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия]. А также технологии, которые могут предоставлять услуги пассажирам на станциях (вокзалах) и непосредственно при движении поезда внутри него: WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), Wi-Fi (Wireless Fidelity).
Любая система (технология) может одновременно соответствовать только лишь двум техническим характеристикам из трех: скорость передачи, энергоэффективность и дальность связи (рис. 1).
Технология АОЛС является заменой традиционным беспроводным линиям радиосвязи и оптоволоконным линиям связи. Самое главное преимуществом АОЛС является то, что нет необходимости брать разрешение на использование частот в ГКРЧ (Государственная комиссия по радиочастотам). На железнодорожном транспорте АОЛС может использоваться в качестве: соединение локальных сегментов сети связи; резервирование оптоволокна; связь «последней мили»; связь с подвижным объектом (включая клиентскую связь) и др. Для работы АОЛС требуется прямая видимость.
Рисунок 1. Взаимосвязь технических характеристик систем беспроводной связи
Недостатком технологии АОЛС является то, что она очень зависима от атмосферных явлений, которые уменьшают значение коэффициента готовности линии. Для узкого оптического луча, который используется для связи, также имеет более критические требования по точности установки терминала лазерной связи по сравнению с аппаратурой обычных систем радиосвязи.
При передаче данных по технологии LPWAN возможны два подхода:
- применение широкополосного кодирования - технология LoRa в сетях LoRaWAN [4];
- использование узкополосных сигналов - технология «СТРИЖ» [4].
Технические характеристики основных технологий беспроводной связи, которые могут использоваться на железнодорожном транспорте представлены в таблице 1 [5-10].
Для решения задачи удаленного сбора информации от устройств учета потребления коммунальных ресурсов эффективно использованы могут быть только системы радиосвязи, построенные по технологии LPWAN.
Возможности применения на железнодорожном транспорте устройств, использующих технологию «СТРИЖ», огромны и аналогичны возможностям использования устройств LoRa, основные из них следующие:
- контроль инфраструктуры;
- хозяйство электроснабжения;
- оптимизация расходов на энергоресурсы;
- контроль местоположения и состояния вагонов и грузов;
- контроль состояния здоровья работников;
- логистические системы;
- торговля.
Таблица 1
Характеристики систем радиосвязи Технологии LPWAN GSM-R LTE-R DMR TETRA WIMAX \ViFi
«СТРИЖ» LoRa
Радиочастотный диапазон 868 МГц 868 МГц 876-880 921-925 МГц В зависимости от band 136-174 МГц и 403 -470 МГц, 450 - 527 МГц 380-400; 410-430; 450-470 806-825; 851-870; 871-876; 915-921 МГц 2-11 ГГц 2,4 ГГц, 5,4 ГГц
Мощность модема 25-500 мВт 25-50 мВт 2 Вт 25 мВт 4 Вт 3 Вт 2.5 Вт 25 мВт
Мощность базовой станции 25-500 мВт 25 мВт 40 Вт 40 Вт 15 Вт 25 Вт 40 дБм 25 Вт
Необходимость получения лицензии па частоту Нет Нет Да Да Да Да В отдельных случаях Нет
Минимальная скорость передачи данных от 8 бит/с 150 бит/с 1 000+ бит/с 64 кбит/с 2 кбит/с 1.544 Мбит/с 32 Мбит/с 1 Мбит/с
Возможность работы базовых станций в единой сети с центральным управлением сетью Да Да Да Да Да Да Нет Нет
Максимальная дальность передачи, км -50 -10 -50 -50 40 50 80 -10
Продолжительность автономной работы приемо-передатчика (оконечного устройства) более 10 лет до 10 лет 100 часов 3 года 100 часов 100 часов 48 часов 10 часов
Чувствительность базовой станции, дБм -158 (очень высокая) -140 (высокая) -114 (средняя) -123,4 (выше сред) 110-105 (средняя) -116 (средняя) 65 - 68 (низкая) -96 (низкая)
Минимальная ширина радиоканала 100 Гц 125 кГц 200 кГц 192 кГц 6,25 кГц 12.5 кГц (10 МГц) 20 МГц
Проникающая способность Высокая Средняя Высокая Высокая Высокая Высокая Высокая Очень низкая
Оборудование сетей технологии WiMAX (802.16) функционирует в нескольких частотных каналах шириной 10 МГц в пределах диапазона 2 ГГц - 11 ГГц. Разброс диапазонов выбран для учета специфики большинства стран мира. Обеспечивая коммуникации в радиусе 10 километров и более, точки WiMAX создают покрытие на значительных площадях. Данная технология в отличие от технологии Wi-Fi (802.11) может предоставлять услуги не только стационарным абонентам, но и подвижным абонентам со скоростью до 130 км/ч, в зависимости от выбранного стандарта WiMAX.
Представленные виды технологии могут найти свое место при организации перевозочного процесса на железнодорожном транспорте и предоставление качественных услуг пассажирам, но при этом необходимо учитывать все параметры и характеристики, предъявляемые к тому или иному виду связи.
Список литературы
1. Плеханов П.А. Вопросы обеспечения безопасности железнодорожных телекоммуникационных систем международных транспортных коридоров // Бюллетень результатов научных исследований. - 2012. - № 3 (2). - С. 85-97.
2. Яронова Н.В. К вопросу организации клиентской радиосвязи на железнодорожном транспорте / Н.В. Яронова, А.А. Аметова // ТошТИМИ Ахбороти. - Тошкент, 2020. - №2. 132-139 б.
3. Шматченко В.В. Расширение функциональной полноты и требований по безопасности к поездной радиосвязи при переходе с аналоговых на цифровые технологии / В.В. Шматченко, П.А. Плеханов, Д.Н. Роенков, В.Г. Иванов, П.Е. Ерлыков //
Бюллетень результатов научных исследований. -
2015. - № 2 (15) - С. 61-71.
4. Яронова Н.В. Повышение надежности поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте Республики Узбекистан: дис. ... канд. технич. наук: 05.12.13 / Яронова Наталья Валерьевна. -СПб., 2017. - 160 с.
5. Яронова Н.В. Основные функциональные требования к системе радиосвязи для магнитолеви-тационного транспорта / В.В. Шматченко, Д.Н. Роенков, Н.В. Яронова // 4-я Междунар. науч. конференция «Магнитолевитационные транспортные системы и технологии». - СПб: ФГБОУ ВО ПГУПС,
2016. - С. 85-86.
6. Стандарт профессиональной радиосвязи TETRA. Преимущества и возможности http://citforum. ru/nets/articles/tetra/
7. GSM-R — единый стандарт ж/д связи https://wireless-e.ru/gsm/gsm-r/gsm-railway/
8. Преимущества цифровой (DMR) связи над аналоговой https://compas-r.ru/press/articles/preimushchestva_tsifrovoy_dmr_sv yazi_nad_analogovoy/
9. М.А. Шнепс-Шнеппе, Н.О. Фёдорова, Г.В. Суконников, В.П. Куприяновский, Цифровая железная дорога и переход от сети GSM-R к LTE-R и 5G-R - состоится ли он? / International journal of Open Information Tehnologies - 2017 T1 - №1. С 7179.
10. М.А. Шнепс-Шнеппе, О перспективах сети GSM-R для цифровой железной дороги / International journal of Open Information Tehnologies - 2016 T4 - №12. С 47 - 52.
