6.5.4. Сопряжение бортовой локальной сети связи со средствами цифровой системы

Бортовая сеть связи подвижного состава (БСС ПС)  неотъемлемая часть ЦСИО скоростной магистрали. Она предназначена для организации современных видов услуг и каналов связи между пользователями ПС и наземной стационарной сети связи (ССС), а также внутри ПС.

Основное назначение БСС ПС  обеспечение оперативным управлением и контролем процессов движения ПС, диагностирования состояния электротехнического оборудования ПС, служебной связью обслуживающего персонала ПС и наземных служб, коммерческой и информационной связью пассажиров. С этой целью между БСС ПС и ССС с помощью цифровой радиолинии организуются каналы служебной телефонной оперативно-технологической связи (ОТС) обслуживающего персонала ПС с наземными службами, коммерческой телефонной связи пассажиров ПС с выходом на ВСС РФ, служебной и коммерческой факсимильной и телексной связи, стереофонического радиовещания, передачи информации систем автоведения, безопасности и диагностирования.

Бортовая сеть связи ПС представляет собой локальную ЦСИО с распределенной временной коммутацией каналов связи и распределенным доступом к информационной среде. За основу топологии БСС ПС (рис. 6.9) принято локальное кольцо, состоящее из унифицированных узлов коммутации УУК и двух (основной и резервной) транзитных кабельных линий связи. С целью равномерного распределения УУК по кольцевой сети смежные узлы соединяются друг с другом через вагон межвагонными перемычками.

Рис. 6.9. Топология БСС ПС

Узел УУК представляет собой временной коммутатор каналов функционально-модульного построения, размещаемый в каждом вагоне ПС. Подключение УУК к транзитным ВОЛС проводится через аварийный коммутатор-ретранслятор АКР, осуществляющий автоматическую реконфигурацию сети при отказах или повреждениях кабельной линии (рис. 6.10, а, б), УУК (рис. 6.10, в) или того и другого (рис. 6.10, г). Реконфигурация структуры сети в сочетании с использованием двух кабелей с противоположными направлениями передачи информации обеспечивают высокую живучесть БСС ПС. Унифицированный узел коммутации подключается сетевыми интерфейсами через АКР к ВОЛС, а линейными интерфейсами  к оконечным устройствам связи. Состав и количество интерфейсных плат оборудования УУК определяются видами услуг и каналов связи, требуемых для использования в вагонах ПС.

а)

А)

б)

Б)

в)

В)

г)

Г)

Рис. 6.10. Схема автоматической реконфигурации сети при отказах или

повреждениях

В основе построения БСС ПС принята концепция распределенной коммутации и управления. Каждый УУК осуществляет временную коммутацию поступающих потоков информации, а вся сеть в целом образует пространственный коммутатор. Система управления такой сетью достаточно сложна и сочетает в себе принципы автономности и иерархичности. Автономность работы каждого УУК достигается использованием в нем локальных аппаратно-программных средств, обеспечивающих обработку всей управляющей информации в сети. Сеть, построенная из таких УУК, обладает высокой живучестью. Иерархическое управление осуществляется применением в сети пульта управления и диагностирования (ПУД), реализуемого на базе ПЭВМ. Это значительно расширяет эксплуатационные возможности, позволяет централизованно задавать абонентские характеристики пользователей, вводить требуемый состав услуг связи, проводить диагностирование модулей УУК и т. д.

Концепция распределенного управления и коммутации реализуется интервально-маркерным доступом к информационной среде, чем обеспечивается поочередное подключение группового цифрового потока кольцевой сети к каждому УУК в строго фиксированные интервалы времени (информационные кадры).

В кольцевой БСС ПС с интервально-маркерным доступом один из УУК назначается ведущим. Этот узел формирует информационные кадры и обеспечивает синхронизацию сети при скорости передачи информации в кольце 20 Мбит/с. Остальные УУК (ведомые с позиции синхронизации) подстраивают свое генераторное оборудование по выделяемой из группового цифрового потока тактовой частоте генератора ведущего УУК. При обработке поступающего по сети информационного кадра из временных интервалов кадра выбирается адресованная соответствующим пользователям информация, а на освободившееся место вставляется информация, поступившая от пользователей. При выходе из строя ведущего УУК его функции автоматически переходят к следующему УУК в соответствии с заданным порядковым номером.

В УУК заложена автоматизированная система диагностирования, осуществляющая технический контроль до функционально-законченного модуля. Контроль проводится центральным процессором (ЦП) УУК прогоном через функциональные модули специальных тестов. Для этого в каждом УУК предусмотрены соответствующие аппаратные средства. При кратковременных перерывах электропитания должны быть сохранены установленные на данный момент соединения и подготовленные для работы тракты передачи, а работа сети после восстановления питания продолжена без дополнительных манипуляций оператора на ПУД. Для этого часть оперативной памяти ЦП, в которой хранятся команды и адреса на установление соединений, делается энергонезависимой и подключается к дополнительному источнику питания.

Синхронизация сети восстанавливается по тактовым импульсам ведущего УУК. Функциональные возможности бортовой сети связи следующие. При скорости передачи цифрового потока в кольце 20 Мбит/с БСС ПС может содержать до 20 УУК. Каждый УУК позволяет подключать до 16 линейных интерфейсов с пропускной способностью по 64 кбит/с каждый. Общее число информационных каналов связи типа В в сети может достигать 250. Максимально допустимая длина кольцевой сети составляет 15 км при расстояниях между УУК до 1 км.

В сети использовано два вида управления: автоматическое (в УУК) с помощью микропроцессоров и автоматизированное с помощью ПУД. Применяется операционная система МС ДОС. Информационный сигнал кодируется дополнительным кодом 4В5В, обеспечивающим достаточную защищенность передаваемых сигналов. Расчетная вероятность символьной ошибки в групповом цифровом канале не превышает 10^-7.

Применение разнотипных интерфейсных плат в УУК позволяет включать в сеть разнообразное оконечное оборудование и технические средства, в том числе: аналоговые и цифровые телефонные аппараты, многофункциональные пульты связи, аппаратуру аудиовещания, факсимильные и телексные аппараты, цифровые многоканальные радиостанции, датчики и др. Каналообразующее и линейное оборудование БСС ПС обеспечивает переходное затухание между каналами не ниже 87 дБ, а краевые искажения сигналов не более 2%.

Аппаратно-программные средства БСС ПС создают широкие функциональные возможности в предоставлении пользователям различных услуг связи. Это организация прямой, избирательной и циркулярной связей как для всех абонентов, так и для отдельных групп, а также конференцсвязи для произвольного числа групп абонентов при числе абонентов в группе до восьми. Предусматривается введение приоритетного обслуживания заявок абонентов присвоением категорий пользователям по видам связи. Кроме того, абонентам предоставляются современные дополнительные виды обслуживания (повторный вызов, переадресация, постановка на ожидание, обратный вызов и др.).

Расчетное значение наработки на отказ УУК составляет 15 тыс. ч. При этом вероятность прерывания связи не превышает 10^-5, а среднее время восстановления составляет 20 мин.

Применение современной элементной базы позволило создать малогабаритную конструкцию УУК, что очень важно при дефиците свободного пространства в вагоне ПС. Выполнены УУК в виде отдельных моноблоков массой 18  20 кг и объемом 40  45 дм³.

Имея единое коммутационное оборудование и программное обеспечение, БСС ПС позволяет реализовать несколько независимых систем связи, использующих разноскоростные коммутируемые и выделенные каналы. Рассмотрим основные системы связи БСС ПС.

При организации служебной телефонной ОТС для взаимодействия БСС ПС с ССС в головном и хвостовом вагонах ПС устанавливаются мобильные цифровые радиостанции, формирующие групповой цифровой поток 2,048 Мбит/с. Для организации ОТС используются шесть закрепленных каналов. Оставшиеся 24 канала общего пользования коммутируются в зависимости от потребности в их применении. Абонентскими терминалами ОТС служат цифровые пульты связи с кнопками именного вызова, сервисного обслуживания и тастатурного номеронабирателя. Для визуальной индикации информации о входящих вызовах, состояниях устанавливаемого соединения, адресах вызывающих и вызываемых абонентов предусматривается установка в пультах связи электронно-люминесцентного буквенно-цифрового дисплея повышенной яркости «свечения». Для подключения пульта связи к БСС ПС используются каналы типа 2B + D.

Служебная и коммерческая, факсимильная и телексная связи организуются по коммутируемым каналам типа В. В качестве факсимильных аппаратов рекомендуется использовать аппараты группы G4, а для телексной связи  электронные аппараты со скоростью передачи 200 Бод.

Коммерческая телефонная связь пассажиров ПС с абонентами наземных сетей ВСС РФ организуется по коммутируемым каналам типа В с использованием таксофонов со светодиодным буквенно-цифровым дисплеем и тарированием монетами и кредитными карточками международного стандарта. Таксофоны размещаются в кабинах с уровнем акустических шумов до 70 дБ.

Внутренняя телефонная связь пассажиров поезда с обслуживающим персоналом организуется с использованием телефонных аппаратов типа «трубка». Аппараты имеют кнопки автоматического набора номера с криптограммами-указателями видов услуг.

Стереофоническое радиовещание осуществляется по двум закрепленным каналам типа В, выделенным из потока 2,048 Мбит/с цифровой радиолинии. Пройдя по кольцевой ВОЛС, сигналы радиовещания выделяются в аналоговой форме в УУК вагона бригадира поезда, проходят через усилитель, где корректируются по уровню и вновь поступают в кольцевую ВОЛС, после чего выделяются в УУК каждого вагона ПС. В аналоговой форме сигналы радиовещания подаются к индивидуальным пультам пассажиров (ИПП).

Трехпрограммное стереофоническое аудиовещание передается по шести каналам типа В. Сигналы аудиовещания подаются в кольцевую ВОЛС от трех стереомагнитофонов через УУК вагона бригадира поезда, выделяются в аналоговой форме в УУК каждого вагона и подаются в ИПП. Аналогично организуется связь громкоговорящего оповещения пассажиров. При этом выделенные в УУК вагона аналоговые сигналы через групповые усилители распределяются по громкоговорителям.

Видеовещание для пассажиров организуется по двум раздельным трактам. Сигналы видеоизображения поступают от видеомагнитофона на мониторы в аналоговой форме по отдельному световоду ВОЛС с использованием оптоэлектронных преобразователей и регенераторов оптического сигнала. Сигналы звукового сопровождения передаются по двум каналам типа В в цифровой форме.

Доступ пассажиров к услугам БСС ПС обеспечивается с помощью ИПП. Последний состоит из переключателя каналов аудиовещания, радиовещания, звукового сопровождения видеовещания, регулятора громкости, кнопки вызова бортпроводника, гнезд для подключения стереонаушников.