Этапы развития сети передачи данных комплексной автоматизированной системы диспетчерского управления движением поездов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Разработанные для УЦУП варианты нормативного графика движения поездов от самого простого, содержащего только прием, отправление и пропуск поездов, до более сложного, охватывающего местную, сортировочную и вывозную работу, дают возможность в течение семестра научить студентов решать самые разнообразные задачи, связанные с организацией управления перевозочным процессом как на уровне линейного предприятия — станции, так и на вышестоящих уровнях в отделении или управлении дороги — диспетчерского круга, дежурного по отделению, оперативного отдела.
Компьютерные средства управления позволяют также выполнять имитацию неисправностей (ложная занятость или свободность, потеря контроля стрелки, неразмыкание маршрута и т. п.), что способствует отработке действий в различных аварийных ситуациях.
УДК 656. 25 Д. Г. Никулин
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ
Комплексная автоматизированная система диспетчерского управления движением поездов (КАСДУ) предназначена для оперативного управления объектами инфраструктуры линии метрополитена. Ее неотъемлемой частью является сеть передачи данных (СПД), предназначенная для информационного обмена между компонентами вычислительных средств. Для сложной иерархической системы, каковой является КАСДУ, вопросы передачи данных могут решаться наилучшим образом при её разработке. При изменениях и модернизации уже существующей системы эти же вопросы могут быть решены по-другому. В результате СПД модернизированной системы становится неоднородной. Эта тенденция прослеживается на примере развития СПД КАСДУ, в котором можно выделить несколько этапов.
На первом этапе развития СПД КАСДУ была выполнена адаптация её программных средств к технологии работы Санкт-Петербургского метрополитена, которая обеспечивала замену устаревших устройств центрального поста (ЦП) диспетчерского управления вычислительными средствами пункта управления (ПУ) системы диспетчерской централизации ДЦ 108
МПК. При этом было произведено подключение ПУ к эксплуатируемым низкоскоростным каналам связи системы телемеханики типа СКЦ-67.
Особенностью систем диспетчерского управления движением поездов метрополитена являются повышенные требования к их надежности, обеспечиваемые использованием резервированных комплектов оборудования. При этом связь между комплектами ПУ осуществляется с помощью локальной вычислительной сети (ЛВС) Ethernet. На момент внедрения на метрополитене в системе ДЦ МПК использовался сетевой протокол IPX. Он позволял легко реализовать особенности обмена информацией внутри системы, главной из которых было наличие одного источника данных и нескольких получателей. Протокол IPX лег в основу сети КАСДУ.
Программно-аппаратные средства, применявшиеся на том этапе, включали в себя: персональные компьютеры (ПК) на базе Pentium1, контроллеры на основе процессора i486, операционную систему MS-DOS.
Второй этап развития СПД КАСДУ на метрополитене характеризовался появлением линейных пунктов (ЛП) станций, оборудованных первыми компьютерными контролируемыми пунктами (КП) на базе комплекса технических средств управления и контроля КТСУК [1].
Задача связи ЦП и ЛП на тот момент имела несколько решений. Один из вариантов решения основывался на применении специализированных модемов и физической линии. Его недостатками являются: высокая стоимость, относительная сложность и низкая пропускная способность. Другой вариант предполагал с использованием ЛВС на ЦП и ЛВС на ЛП объединить обе эти сети, для чего пришлось прибегнуть к услугам оператора, предоставляющего телекоммуникационные услуги. Преимущества этого решения состоят в следующем: оператор не только предоставляет каналы связи в соответствии с техническими требованиями системы ДЦ МПК, но и своими силами обеспечивает их необходимые эксплуатационные параметры, вплоть до коэффициента готовности предоставляемых каналов не хуже 0,9995. В связи с этим на втором этапе развития СПД КАСДУ было принято решение для подключения к ней станций «Старая деревня», «Крестовский остров», «Чкаловская» Санкт-Петербургского метрополитена воспользоваться услугами оператора Метроком (рис. 1).
Отказоустойчивость оптоволоконных линий связи обеспечивается кольцевой топологией, при которой каждая станция имеет две физические линии связи. На станциях установлены преобразователи физического уровня оптика-медь (медиаконвертеры). Поскольку замкнутые топологии в сетях Ethernet запрещены, все резервные лини связи автоматически отключались протоколом Spanning Tree Protocol (STP), реализованным в активном сетевом оборудовании. Протокол STP позволяет также автоматически подключать необходимые резервные связи при повреждении линий на любом участке кольца.
109
Диспетчер Диспетчер
Третий этап развития СПД КАСДУ связан с её дополнением функциями телеуправления других служб метрополитена: электромеханической и энергоснабжения.
Усложнение программного обеспечения (ПО) автоматизированных рабочих мест (АРМ) системы по мере реализации названных этапов развития КАСДУ привело к увеличению требований к его оборудованию. Перед разработчиками встает задача: либо эксплуатировать существующее ПО, либо разрабатывать новое, действующее под управлением более совершенной операционной системы.
Разработчиками КАСДУ были предприняты попытки использовать существующий АРМ под управлением разных операционных систем. Наиболее удачным было решение использовать существующее ПО под управ-
110
лением OS2. До сегодняшнего дня в КАСДУ эксплуатируются АРМ под управлением этой ОС, а более чем 10-летняя эксплуатация этого ПО подтвердила правильность принятого решения.
Другой важной чертой третьего этапа развития КАСДУ становится разработка нового ПО согласно требованиям службы энергоснабжения. При этом новое ПО создается под управлением ОС Linux. На этом этапе СПД разрастается вширь.
Четвертым этапом развития СПД явился очередное усложнение СПД, связанное с оборудованием новых станций метрополитена устройствами КАСДУ. Расширить структуру, приведенную на рисунке 1, путем включения в кольцо еще хотя бы одной станции оказалось невозможно, поскольку в ней был достигнут предел количества коммутаторов для работы протокола STP. Оператором связи было принято решение подключения новых станций через маршрутизатор, для чего оператор использует свою первичную сеть.
Таким образом, в КАСДУ появляется разбиение СПД на маршрутизируемые подсети станций и сеть центра диспетчерского управления (ЦДУ). Последняя также включает в себя станции «Чкаловская», «Крестовский остров» и «Старая деревня». При этом возникают проблемы с широковещательным способом передачи, так как способ сильно загружает сеть и с маршрутизацией IPX возникают конфликты. Поэтому производители сетевого оборудования отказываются от дальнейшей поддержки сетевого протокола IPX.
Пятый этап развития СПД КАСДУ также инициирован необходимостью подключения новых станций. На этом этапе по экономическим причинам было принято решение отказаться от услуг оператора связи. Разработчики предложили использовать технологию SHDSL и маршрутизацию передаваемых по СПД данных. Примером такого участка СПД является объединенный узел станций «Площадь восстания» — «Маяковская» Санкт-Петербургского метрополитена, показанный на рисунке 2.
Для такой схемы остро стоит проблема так называемого «бутылочного горла». Канал DSL между модемами имеет пропускную способность в 10−100 раз меньшую, чем Ethernet. Широковещательный обмен по IPX не подходит, так как сильно загружает канал трафиком, не связанным с конкретным ЛП. В связи с этим было принято решение перейти на протоколы связи семейства TCPIP. Протокол IP multicast обладает требуемыми свойствами, так как им обеспечивается доставка информационной посылки из одного источника нескольким получателям. Это позволило, не меняя протоколов обмена высокого уровня, с минимальными корректировками использовать IP multicast в системе КАСДУ.
111
о SHDSL Модем
Рис. 2
Шестой этап развития СПД КАСДУ вызван появлением собственной технологической сети связи метрополитена (ТССМ). Сеть должна стать транспортом для всех систем, установленных в метрополитене (КАСДУ, КАСИП, АСКОП и др.) Однако в отличие от сети Метроком, которая являлась операторской сетью, ТССМ является корпоративной сетью. Это не позволило СПД КАСДУ выдвигать собственные требования к сети передачи. Но и использовать ее в чистом виде не представляется возможным. ТССМ не поддерживает работу IP multicast и требует перехода на другую IP-адресацию.
Эта задача была решена на уровне СПД КАСДУ с помощью технологии IP-тоннелей. При этом никаких модификаций в логической части работы КАСДУ не понадобилось. Соответствующие изменения были внесены в аппаратные средства ЛВС, а для подключения новых станций потребовалось применение коммутаторов третьего уровня.
112
Станция
ЦДУ
Tunnel 1

Седьмым этапом развития СПД КАСДУ можно назвать появление в сети «не характерных» для неё ранее пользователей, требующих решения вопросов безопасности. Так, в связи с тем, что в составе КАСДУ появилась подсистема учёта и анализа работы линий метрополитена (АСУ АРЛМ), круг пользователей КАСДУ значительно расширился. Для обеспечения работы этих пользователей в СПД КАСДУ использовано защищенное соединение с сетью метрополитена. Защита осуществляется на всех уровнях как программными, так и аппаратными средствами. Основная цель защиты -исключение возможности любого несанкционированного воздействия на технологический процесс.
На этом этапе можно отметить и появление в СПД КАСДУ беспроводных подключений на уровне станций. С помощью этих технологий решаются вопросы связи с поездом на станции для передачи информации с бортовых устройств регистрации.
В заключение необходимо отметить следующее. На сегодняшний день КАСДУ работает на 39 станциях Санкт-Петербургского метрополитена. СПД КАСДУ представляет собой сложную территориально распределенную сеть, построенную с использованием различных технологий. Работа отдельных участков сети обеспечивается разными операторами. Часть сети относится к зоне ответственности Метрокома, часть эксплуатируется службами метрополитена (сеть ТССМ) совместно с ПГУПС.
КАСДУ продолжает развиваться, вместе с ней растет и развивается СПД. С увеличением числа абонентов АСУ АРЛМ резко увеличивается трафик. Каким же будет следующий этап в развитии СПД системы? В дальнейшем предполагается использовать исключительно сеть ТССМ для связи со всеми станциями, упростить СПД путём поэтапной замены старых технологических решений унифицированными новыми.
113

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой