организация передачи данных в цифровых сетях

ГЛАВА 2.
ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ЦИФРОВЫХ СЕТЯХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ДИСПЕТЧЕРСКОЙ
ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ
Список сокращений и обозначений
хDS
L
– оборудование цифровой абонентской линии (ЦАЛ)
ОАЦК
- оконечный адаптер цифрового канала
ВОЛ
С
- волоконно-оптическая линия связи
ЛВС
- локальная вычислительная сеть
НСД
- несанкционированный доступ
ОТС
- оперативно-технологическая связь
ОЦК
- основной цифровой канал
ПЦК
- первичный цифровой канал
ПЦИ
(PD
H)
- плезиохронная цифровая иерархия
СЦИ
(SD
H)
СМА
- синхронная цифровая иерархия
СПД
ОТН
система
назначения
- система мониторинга и администрирования
передачи
данных
оперативно-технологического
- тактовая сетевая синхронизация
ТСС
1 Основные положения
В настоящее время для организации каналов связи в системах ДЦ находят
широкое распространение волоконно-оптические линии связи. В зависимости от
топологии диспетчерских кругов применяются различные структуры каналов связи.
В данной главе приведены типы каналов связи и порядок их предоставления
для организации передачи данных в цифровых и цифро-аналоговых
сетях
технологической связи для диспетчерской централизации и других информационноуправляющих систем, использующих некоммутируемые каналы «точка-точка».
При этом, любые возможные и неизбежные в каналах связи и в системах
передачи
первичной
безопасности,
сети
должны
угрозы
выявляться,
сообщениям,
а
их
связанным
угрожающие
и
с
обеспечением
катастрофические
последствия должны предотвращаться средствами и методами, имеющимися в
составе оборудования и программного обеспечения систем ДЦ.
2. Организация передачи данных ДЦ в цифровой сети технологической
связи
Для передачи данных в системах ДЦ используются основные цифровые
каналы (ОЦК 64 кбит/с) и первичные цифровые каналы (ПЦК 2048 кбит/с)
первичной
цифровой
сети
технологической
связи
железнодорожного
транспорта. При этом, стыковые цепи, построенные на основе симметричных
кабелей не должны иметь гальванической связи между собой и с «землей».
Предусмотрена возможность заземления экрана симметричных стыковых цепей
на обоих концах.
2.1.
Параметры сонаправленного стыка ОЦК
На стыках ОЦК осуществляется обмен тремя видами синфазных сигналов:
информационными сигналами (ИС), тактовыми сигналами (ТС) и октетными
сигналами (ОС) в соответствующих сочетаниях для конкретных схем включения. Стык
ОЦК предназначен для обмена следующими синфазными сигналами:

ИС со скоростью передачи 64 кбит/с;

ТС частотой 64 кГц;

ОС частотой 8 кГц.
При сонаправленном стыке ОЦК сигналы ТС и ОС передаются совместнo с ИС
в одном направлении с ним. На сонаправленном стыке сигналы ИС, ТС и ОС
передаются в виде единого сигнала, представляющего собой модификацию
квазитроичного сигнала с чередованием полярностей импульсов.
Основные требования к параметрам стыковых цепей сонаправленного стыка:
- каждая стыковая цепь должна представлять собой симметричную пару проводов;
2
- затухание стыковой цепи на частоте 128 кГц должно быть в пределах от 0 до
3 дБ;
- при подключении нагрузочного сопротивления пиковое напряжение помехи в
стыковой цепи не должно превышать 0,1 В.
Требования к параметрам выхода ОЦК:
- выходное сопротивление - (120±20%) Ом;
- выход ОЦК должен быть симметричен относительно «земли». Затухание
асиметрии в диапазоне частот от 13 до 256 кГц - не менее 34 дБ;
- измерительное нагрузочное сопротивление - (1201) Ом;
- номинальная скорость передачи символов - 256 кБод;
- номинальная форма импульсов – прямоугольная;
- номинальное
амплитуда импульса
любой полярности на нагрузочном
сопротивлении — 1 В;
- максимальное пиковое напряжение помехи в отсутствии импульса
-
(0,00,1) В.
Требования к параметрам на входе ОЦК:
- номинальное входное сопротивление - 120 Ом;
- затухание несогласованности должно быть не менее 12 дБ в диапазоне
частот 4-13 кГц, не менее 18 дБ в диапазоне частот 13-256 кГц, не менее 14 дБ в
диапазоне частот 256-384 кГц;
- затухание асимметрии должно быть не менее 36 дБ в диапазоне частот
13-256 кГц.
2.2. Параметры первичного сетевого стыка ПЦК
Первичный
сетевой стык
предназначен
для
обмена
следующими
синфазными сигналами:

ИС со скоростью передачи 2048 кбит/с;

ТС с частотой 2048 кГц.
На первичном стыке используется сигнал HDB3 (high density bipolar).
Требования к параметрам стыковых цепей:
3
- стыковая цепь должна представлять собой пару симметричного кабеля с
волновым сопротивлением 120 Ом;
- затухание стыковой цепи на частоте 1024 кГц должно быть в пределах от 0 до
6 дБ.
Основные требования к параметрам первичного стыка на выходе цифровых
каналов передач и групповых трактов (на входе стыковой цепи):
- выходное сопротивление – (12020%) Ом. Выход первичного канала
передачи и группового тракта должен быть симметричен относительно «земли».
Затухание асимметрии в диапазоне частот от 102 до 2048 кГц - не менее 34 дБ;
- измерительное нагрузочное сопротивление – (1201) Ом;
- номинальное напряжение импульса стыкового
сигнала любой полярности
на нагрузочном сопротивлении — 3 В;
- номинальная форма импульсов – прямоугольная;
- пиковое напряжение помехи любой полярности в отсутствии импульса
стыкового сигнала на нагрузочном сопротивлении - ≤0,3 В.
Требования к параметрам первичного стыка на входе цифрового канала:
- номинальное входное сопротивление - 120 Ом;
- затухание несогласованности должно быть не менее 12 дБ в диапазоне
частот 51 –102 кГц, не менее 18 дБ - в диапазоне частот 102-2048 кГц, не менее 14
дБ - в диапазоне частот 2048-3072 кГц;
- отношение сигнал/помеха на входе цифрового канала не менее 18 дБ.
Для передачи данных между
аппаратурой постов ДЦ
и линейными
контролируемыми пунктами (КП) используются основные цифровые каналы.
Выделение ОЦК для объектов ДЦ осуществляется с помощью входящих в
состав
первичной
цифровой
сети
технологической
связи
первичных
мультиплексоров с цифровыми сонаправленными стыками ОЦК.
Первичные мультиплексоры обеспечивают организацию в линейном тракте (в
канале ПЦК) первичной сети до 30 ОЦК. Количество ОЦК, выделяемых на каждом
объекте,
определяется
на
этапе
проектирования
4
систем
диспетчерской
централизации с учетом технических потребностей применяемого типа аппаратуры
ДЦ и других информационно-управляющих систем.
Первичные
мультиплексоры
обеспечивают
транзитные
полупостоянные
соединения для ОЦК, невыделяемых на данном объекте (рис.1).
При наличии расположенных последовательно более 3-х диспетчерских
участков рекомендуется использовать дополнительный канал ПЦК для обхода
транзитных первичных мультиплексоров с использованием отдельного канала ОЦК
для каждого участка («обходной» канал на рисунке 2б).
В выделенном для диспетчерской централизации
отдельные каналы ОЦК для передачи данных
ПЦК
организуются
всех участков ДЦ
и других
информационно-управляющих систем данного направления.
Для организации передачи данных между постами ДЦ и ЕДЦУ используются
ПЦК (рис. 2а, 2б).
В технически обоснованных случаях допускается использование ПЦК для
передачи данных между
аппаратурой постов ДЦ и
контролируемыми пунктами
(рис.3).
Выделение ПЦК из первичной цифровой сети технологической связи
осуществляется с помощью мультиплексоров цифровых систем передачи
(SDH
и/или PDH).
3. Технические требования, предъявляемые к системам диспетчерской
централизации, для обеспечения работы по цифровым и аналоговым каналам
Аппаратура ДЦ (КП, постов ДЦ и ЕДЦУ) для сопряжения с первичной
цифровой сетью технологической связи должна иметь цифровые окончания стыков
ПЦК и ОЦК с выше приведенными параметрами.
Для организации каналов передачи данных по каналам ОЦК 64 кбит/с в
составе оконечного оборудования ДЦ используются оконечные адаптеры цифрового
канала (ОА-ЦК).
5
Оборудование диспетчерской централизации должно иметь единую систему
нумерации с уникальными адресами для каждого объекта и соответствующую
систему кодирования, позволяющую достичь заданного уровня достоверности.
4.Схемы организации каналов связи для передачи данных ДЦ в
цифровой сети
В целях обеспечения надежности цифровые каналы связи, используемые для
передачи данных ДЦ (ПЦК и ОЦК), организуются в первичной цифровой сети в виде
кольцевых структур, обеспечивающих два направления передачи между объектами
ДЦ.
Рекомендуется
создавать
"пространственные"
кольцевые
структуры
с
использованием разных ВОЛС для основных и обходных направлений. Варианты
организации каналов связи для передачи данных ДЦ приведены на рисунках 1, 2а,
2б, 3.
4.1 Обмен сообщениями между объектами ДЦ может осуществляться либо
по основному каналу с автоматическим переключением на резервный канал кольца,
либо одновременно по двум каналам в каждом кольце. Алгоритм обмена
сообщениями между объектами ДЦ устанавливается программно-аппаратными
средствами ДЦ.
4.2 Для оборудования ДЦ могут использоваться дублирующие каналы
передачи данных, параллельное подключение резервного оборудования к общему
каналу, либо автоматическое переключение канала на резервное оборудование,
осуществляемые по соответствующим командам в системе ДЦ.
4.3 Коды ДЦ, передаваемые по цифровому каналу связи, должны быть
совместимы с кодами цифровой системы передачи.
Цифровой канал связи должен быть кодопрозрачным для кодов ДЦ.
4.4 Коммутация цифровых каналов ПЦК и ОЦК, используемых для передачи
данных ДЦ в первичной цифровой сети, выполняется на принципах полупостоянных
6
соединений, организуемых при инсталляции программного обеспечения системы
связи.
4.5 Каналы, предоставляемые для ДЦ, имеют соответствующие обозначения
на линейных окончаниях мультиплексоров, кроссах и коммутационном оборудовании
(красного цвета бирки с надписями, идентифицирующими диспетчерский круг).
4.6 Первичная
цифровая
несанкционированного
ввода
сеть
настроечных
должна
быть
параметров,
защищена
влекущих
за
от
собой
изменение конфигурации (перекоммутацию) каналов связи, используемых для ДЦ.
4.7 Изменение
производиться
схемы
после
связи
согласования
или
и
конфигурирование
утверждения
каналов
проектной
должно
документации
порядком, установленным для устройств СЦБ (Инструкция ЦШ/617).
4.8 Необходимым
условием
обеспечения
требуемого
уровня
качества
передачи данных ДЦ и других информационно-управляющих систем является
наличие тактовой сетевой синхронизации (ТСС) первичной цифровой сети.
Первичные мультиплексоры, используемые для ДЦ и других информационноуправляющих
систем,
синхронизируются
от
системы
тактовой
сетевой
синхронизации первичной цифровой сети технологического сегмента.
4.9 Система управления,
мониторинга и администрирования (СМА)
сети цифровых каналов передачи данных ДЦ должна обеспечивать:
- непрерывный, круглосуточный контроль работоспособности технических
средств сети с выводом на АРМ обслуживающего персонала ЦТО информации о
техническом состоянии мультиплексоров и каналов передачи данных;
- возможность измерений и настройки параметров цифровых каналов связи в
мультиплексорах передачи данных в локальном и дистанционном режимах;
- разграничение прав доступа к цифровой сети, используемой для передачи
данных ДЦ, с помощью паролей, защиту от несанкционированного доступа (НСД);
- восстановление настроек системы передачи данных при сбоях;
- ведение журналов системных событий, позволяющих документировать все
фактические изменения в системе.
7
4.10 В центрах технического управления (ЦТУ) и технического обслуживания
(ЦТО) предусмотрена возможность подключения к системе СМА в информационном
режиме оборудования рабочего места обслуживающего персонала службы Ш.
4.11 Для организации единой системы СМА на каждом направлении железной
дороги для передачи данных ДЦ и других информационно-управляющих систем
должны применяться первичные мультиплексоры одного типа.
5
Сопряжение аппаратуры ДЦ с каналами связи первичной цифровой
сети
5.1 Сопряжение аппаратуры ДЦ с каналами ОЦК (64 кбит/с) осуществляется с
использованием кабелей с металлическими жилами. Параметры стыковочных цепей
сонаправленного стыка ОЦК должны отвечать требованиям ГОСТ 26886-86.
5.2 Максимальная длина стыковых цепей между стыковым окончанием канала
ОЦК первичного мультиплексора и стыковым окончанием аппаратуры ДЦ (КП, пост
ДЦ) при использовании кабельных линий с металлическими жилами определяется из
условий обеспечения затухания не более 3-х дБ на частоте 128 кГц.
5.3 При длине стыковых цепей между окончанием ОЦК и аппаратурой ДЦ,
затухание которых превышает значение, указанное в п. 5.2, сопряжение
должно
осуществляться по схеме, приведенной на рисунке 4.
Сопряжение с контролируемым пунктом осуществляется по одной или двум
кабельным парам с помощью низкочастотных модемов.
На рисунке 4 приведен пример осуществления транзита сообщений ДЦ с
помощью выполненного
на
базе оборудования контролируемого
пункта
ДЦ
трансляционного устройства, расположенного на расстоянии не более 200 м от
первичного мультиплексора.
5.4 Параметры
стыковых
цепей
ПЦК
должны
отвечать
требованиям
ГОСТ 26886-86.
Максимальная длина стыковых цепей ПЦК при использовании кабельных
линий с металлическими жилами определяется из условия обеспечения затухания не
более 6 дБ на частоте 1024 кГц.
8
При
организации
каналов
ПЦК
между
постом
ДЦ
и
ЕДЦУ
должна
использоваться, как правило, имеющаяся на данном участке система передачи SDH
(например, уровня STM -1) или PDH.
5.5 Для сопряжения аппаратуры ДЦ с окончанием каналов ОЦК (ПЦК)
рекомендуется также использовать аппаратуру DSL для работы по кабельным
линиям с металлическими жилами, в соответствии с рисунком 5.
Оборудование хDSL, находящееся в пункте выделения каналов ОЦК, может
входить в состав первичного мультиплексора.
6.Схемы организации каналов связи для передачи данных систем ДЦ в
цифро-аналоговой сети
6.1. Вариант организации передачи данных ДЦ на участке с аналоговым
ответвлением приведен на рисунке 6.
В этом варианте транзит сообщений ДЦ осуществляется в трансляционном
устройстве
на
контролируемыми
базе
контролируемого
пунктами,
пункта
расположенными
(КП-ДЦ),
на
а
участке
соединение
с
ответвления,
осуществляется с использованием модемов, работающих по 2-х проводным или 4-х
проводным физическим линиям.
В варианте, приведенном на рисунке 6, кольцевая схема передачи данных
организована на участке ответвления.
6.2. На рисунке 7 представлен вариант организации передачи данных ДЦ на
участке с физической линией, примыкающей на каждом конце к цифровой сети.
Транзит сигналов ДЦ, передаваемых в цифровой сети, осуществляется в этом
варианте с помощью трансляционных устройств, упомянутых в п. 6.1.
Подключение к трансляционным устройствам и соединение между собой
линейных пунктов осуществляется с помощью модемов по 2-х проводной физической
линии.
Кольцевая структура передачи данных в этом варианте организована с
помощью цифрового канала.
6.3.
Вариант сопряжения участка ДЦ, организованного по аналоговой
линии, с оборудованием поста ДЦ и ЕДЦУ, приведен на рисунке 8.
9
7.
Организация локальной вычислительной сети оперативного
управления движением поездов
7.1.
Для передачи данных между рабочими станциями ДЦ одного пункта
управления
используется
локальная
вычислительная
сеть,
реализующая
стандартные протоколы ЛВС.
7.2. Пользователи вычислительных сетей «верхнего уровня» подключаются к
ЛВС систем оперативного управления через Рабочие Станции «Шлюз» (рис.9).
7.3.
Необходимо
предусматривать
обслуживающих различные
сегментирование
фрагментов
ЛВС,
районы управления. Сегментирование реализуется
посредством включения соответствующих Рабочих станций (РС) «Шлюз».
7.4. При построении сети оперативного управления с выделением “удаленного”
центрального
поста
ДЦ
необходимо
обеспечить
подключение
локальной
вычислительной сети поста ДЦ к линейному тракту через специальные устройства
типа “Шлюз”, например, через Рабочую станцию “Связь” (рис. 10).
7.5. При построении распределенной сети оперативного управления в рамках
ЕДЦУ,
отдельные сегменты этой сети соединяются между собой посредством
“выделенных” каналов структурированной кабельной сети (СКС) (рис. 11).
8. Нормы на характеристики ошибок в цифровых соединениях
ОЦК 64 кбит/с и ПЦК 2048 кбит/с (Рекомендациия G.821 МСЭ-Т)
Классификация эксплуатационных норм и их значения приведены в таблице.
Нормы* на каждый конец канала
Классификация
эксплуатационных норм
Местное
качество.
Участок  280 км
а) Минуты низкого качества:
Кош < 1 х 10-6 в течение Т0 = 1
мин
1,5 % минут
Среднее
качество
Участок  1250
км
1,5 % минут
b)
Сильно
пораженные
ошибками секунды:
Кош < 1 х 10-3 в течение Т0 = 1
сек
0,015 % секунд
0,015 % секунд
10
*
Процентные нормы определяются на временном интервале измерения
порядка одного месяца.
**
Время неготовности соединения отсчитывается когда коэффициент ошибок
по битам (Кош) в каждую секунду превышает 1 х 10-3 в течение десяти следующих
друг за другом секунд. Индикация состояния неисправности через 500 мс после ее
обнаружения.
В соединениях ОЦК и ПЦК систем плезиохронной цифровой иерархии (PDH), а
также в неохваченных тактовой сетевой синхронизацией системах xDSL, средний
показатель коэффициента ошибок по битам Кош  1 х 10-3.
9.
Порядок разработки требований к организации сетей передачи
данных ДЦ и других информационно-управляющих систем
9.1. Структура первичной и вторичной сетей диспетчерской централизации и
зоны ответственности служб Ш и НИС за их организацию и техническое
обслуживание приведены на рисунке 12.
9.2. Службы НИС железных дорог несут ответственность за организацию и
техническую эксплуатацию каналов связи для передачи данных ДЦ, организованных
в первичной сети технологической связи (отмеченных на рисунке обозначением
НИС), включая также участки, организованные с использованием аппаратуры xDSL,
между окончаниями каналов ОЦК (ПЦК) и оборудованием ДЦ.
9.3 Службы Ш железных дорог несут ответственность за организацию и
техническую эксплуатацию оборудования вторичных сетей ДЦ (отмеченных на
рисунке обозначением Ш), включая локальные вычислительные сети ДЦ (ЛВС ДЦ),
организованные на постах ДЦ и ЕДЦУ.
11