ТЕХНОЛОГИИ
Проходившая в Москве в начале ноября специализированная выставка Exporail-2006 в очередной раз подстегнула дискуссии на тему внедрения современных систем оперативной радиосвязи на железнодорожном транспорте и перспектив использования там технологии GSM-R. Ведь именно ее выбрали десятки стран мира, в том числе все государства ЕС, Китай и Индия. Но для российских железных дорог этот вопрос пока остается открытым.
В Европе - единый стандарт железнодорожной связи
На сегодняшний день железные дороги являются одним из ключевых видов транспорта. Очевидно, что они не могут существовать без современной связи. При этом к концу девяностых годов прошлого столетия со связью на железной дороге сложилась явно непростая ситуация.
Даже самые крупные и развитые железнодорожные компании Европы, как выяснилось, одновременно используют сразу несколько видов связи: для соединения диспетчеров с поездными бригадами, с контролерами, с машинистами маневровых тепловозов, для передачи телеметрии и сигналов управления и т. п.
Как правило, все эти системы - аналоговые, разработаны уже довольно давно и все меньше отвечают сегодняшним потребностям стальных магистралей. Одним из их основных недостатков является то, что они практически не стыкуются друг с другом. В современных условиях их весьма сложно и дорого эксплуатировать и обслуживать.
В настоящее время в Европе используется более 35 различных систем связи, и это при том, что железные дороги пересекают всю Европу из конца в конец. Германия, например, граничит с девятью государствами, и ее поезда следуют практически во все европейские страны, где им требуется по-прежнему оставаться на связи со своими службами, а также поддерживать связь со службами местными. Поэтому поезд, идущий, скажем, из Франции через Бельгию в Германию, должен быть оснащен оборудованием четырех систем связи.
Для решения подобных проблем Международным союзом железных дорог (Union Internationale des Chemins de fer, UIC) совместно с Европейским институтом стандартов связи ETSI (European Telecommunications Standarts Institute) в 1992 г. была создана проектная организация EIRЕNE (European Integrated Railway radio Enhanced Network), которая начала разработку нового стандарта связи для железной дороги.
Данный стандарт должен был удовлетворять следующим основным требованиям:
- быть общеевропейским международным цифровым стандартом, предполагающим минимальную степень модификации для применения на железных дорогах;
- обеспечивать надежность в работе, которая должна быть проверена в сетях подвижной связи общего пользования;
- предусматривать интеграцию всех служб и услуг связи железнодорожного применения в одной сети;
- обеспечивать непрерывность связи и высокое качество передачи при скорости движения поезда до 500 км/ч;
- поддерживать специализированные услуги связи для железной дороги и системы радиопередачи, используемые на сегодняшний день;
- предусматривать возможность плавного введения новых служб и услуг, которые будут организованы в будущем;
- быть экономически эффективным как в установке, так и при эксплуатации.
В результате после реализации ряда тестовых проектов и проведения сравнительных испытаний нескольких технологий (рис. 1) выбор пал на хорошо проработанный стандарт GSM (Global System for Mobile Communications), который был модифицирован с учетом потребностей железных дорог. Отметим, что пользователями технологии GSM в сетях подвижной связи общего применения в настоящее время являются свыше 2 млрд. человек.
Рис 1. Сравнение технологий для железной дороги
Что такое GSM-R?
Созданный специализированный стандарт получил название GSM-R (GSM for Railways). Выбор в его пользу был сделан еще в 1995 г., а подписание меморандума о взаимопонимании (МoU, Memo of Understand) произошло в 1998-м. GSM-R унаследовал от гражданской GSM благоприятный "эффект масштаба" и оказался наиболее рентабельным для организации сети цифровых беспроводных коммуникаций, построенной на платформе операторского класса для железных дорог (см. таблицу и рис. 2).
Рис. 2. Частотный диапазон GSM-R
GSM-R предоставляет не только услуги голосовой связи и сигнализации - по технологии GSM-R будут работать новые приложения, такие как отслеживание грузов, цифровое видеонаблюдение на поездах и железнодорожных станциях и информационные услуги для пассажиров.
На высокоскоростных магистралях
Германии GSM-R заменил аналоговые
системы радиосвязи
"Во всех странах мира GSM-R получил признание как наиболее полное и экономичное решение для радиосвязи на железной дороге, причем он является результатом совместной работы различных европейских железнодорожных компаний на протяжении более десяти лет, - отметил Норман Фриш, руководитель направления GSM-R компании Nortel. - В целях обеспечения совместимости в масштабах всей Европы и использования единой коммуникационной платформы стандарт GSM-R объединяет все ключевые функции и прошлые наработки 35 аналоговых систем, использовавшихся ранее в различных странах Европы".
GSM-R является безопасной платформой для голосовой связи и передачи данных между оперативным персоналом железнодорожных компаний, включая машинистов, диспетчеров, работников маневровой группы, инженеров-техников в составе сопровождения поезда и начальников станций.
Стандарт предоставляет такие функциональные возможности, как групповые вызовы, трансляция голоса, соединение с абонентом с учетом его местоположения, а также освобождение линии для срочных вызовов; все это значительно улучшает качество коммуникаций, возможности для совместной работы и управления безопасностью всех работников из числа операционного персонала.
GSM-R включен в новый стандарт Европейской системы управления железнодорожным транспортом (European Rail Traffic Management Systems, ERTMS) и отвечает за передачу служебной информации непосредственно на пульт машиниста поезда, что позволяет добиваться увеличения скорости движения поездов и плотности графика их прохождения при большей степени безопасности.
Базовая станция стандарта GSM-R
GSM-R имеет и хороший "запас на будущее" - обеспечивает возможность миграции к технологии передачи пакетных данных по мобильным сетям GSM поколения 2,5 G (GPRS), а также взаимодействия с сетями Wi-Fi.
Рынок систем GSM-R
Спецификация GSM-R была утверждена в 2000 г., а сейчас этот стандарт уже выбран 38 странами во всем мире, включая все государства, входящие в Европейский Союз. Растет число стран Европы, Азии и Северной Африки, переходящих на GSM-R.
Сегодня более 100 тыс. км железных дорог оснащено системами GSM-R. Ведущими игроками рынка инфраструктуры этой системы связи являются три компании - Nortel, Siemens Communications и Huawei Technologies. Структура мирового парка систем GSM-R представлена на рис. 3.
Рис. 3. Протяженность железнодорожных путей, оснащенных оборудованием GSM-R
Что касается выпуска абонентских терминалов стандарта GSM-R, то, по словам Нормана Фриша, в настоящее время в мире насчитывается 45 производителей такого оборудования и их число постоянно растет. Равно как и выбор моделей трубок.
"GSM-R - это мировой стандарт де-факто, - заявил Ханс Биер, глава подразделения международной координации GSM-R немецкой железнодорожной компании Deutsche Bahn AG. - На 30 тыс. км стальных магистралей Германии раньше использовалось девять разнородных систем радиосвязи, теперь за основу взят стандарт GSM-R, который стал для всей железной дороги единственной платформой с более высокими техническими характеристиками и более широкой функциональностью; снизились расходы и на техническое обслуживание системы".
Германский проект GSM-R, осуществляемый совместно с фирмой Nortel, является сегодня крупнейшим в мире внедрением данной системы связи. Он выполняется инфраструктурным подразделением DB Netz AG. В настоящее время работают 2840 базовых станций (БС) системы и 64 контроллера БС. До конца нынешнего года радиооборудование этой системы будет установлено вдоль железнодорожных путей протяженностью 25 500 км; к мобильной сети планируется подключить около 3800 диспетчерских мест.
Теперь стало очевидно, что затраты на первый этап внедрения сети GSM-R (1999-2007 гг.) окажутся заметно ниже, чем предполагалось изначально: 1,8 млрд. евро вместо 2,6 млрд. "Когда совет директоров DB принимал бюджет, еще не было практического опыта внедрения такого оборудования, и он перестраховался с финансами, чтобы наверняка хватило на реализацию утвержденных планов", - пояснил Ханс Биер.
Каждый из поставщиков инфраструктурного оборудования GSM-R делает упор на те или иные достоинства выпускаемого оборудования и разработанных системных решений: Nortel имеет опыт создания самых масштабных сетей радиосвязи для железных дорог, Siemens ссылается на высочайшее качество и надежность своей техники, а Huawei - на особые технико-эксплуатационные характеристики ее оборудования.
"Наши базовые станции i-Site не требуют отдельного помещения, средств кондиционирования и ввиду малых размеров могут быть смонтированы на опоре или вышке, - подчеркнул Илья Соловьев, старший менеджер отдела решений связи Huawei Technologies в России и СНГ. - Они напрямую могут быть подключены к линии 220 В и рассчитаны на работу в температурном диапазоне, соответствующем резко континентальному климату. Опыт применения на железной дороге в Дачине показал высокую эффективность такого решения".
А как обстоят дела в России?
В нашей стране оперативная радиосвязь на стальных магистралях все еще осуществляется на базе аналоговых средств. В середине 1980-х г. во ВНИИСе был разработан комплекс средств подвижной радиосвязи для железных дорог "Транспорт", который на единой технической основе должен был реализовать все виды радиообмена на транспорте. Он включал в себя свыше 30 видов аналогового оборудования. Однако в отрасли становится все более ощутимой необходимость перехода к современным интегрированным решениям на основе цифровой связи.
Увеличение пропускной способности железных дорог для удовлетворения растущих потребностей в грузопассажирских перевозках, унификация различных видов коммуникаций на современном уровне и переход к единой платформе, создание прямых маршрутов сообщения между Европой и Азией, развитие международного транзитного коридора - все это стимулы для внедрения GSM-R в России.
Потенциальные масштабы данного проекта для 85 тыс. км российских железных дорог очень велики: исходя из германского опыта, стоимость реализации такого проекта можно оценить в сумму не менее 5 млрд. евро. Это значительно больше, чем предпринятое компанией "ТрансТелеКом" создание сети магистральных ВОЛС, затраты на которую составили порядка 1 млрд. долл.
Работы по переходу на унифицированную цифровую связь применительно к железным дорогам до недавнего времени велись на уровне пилотных проектов и опытных зон. В отличие от Европы в России окончательный выбор в пользу той или иной системы до сих пор не сделан, хотя еще в 2000-2001 гг. некоторые представители МПС заявляли о том, что вероятнее всего чаша весов склонится в пользу GSM-R.
Сравнение стандартов
В 2001 г. был создан опытный участок в районе Екатеринбург - Камышлов протяженностью 153 км. Были развернуты две сети: GSM-R и TETRA. Поставщиками оборудования выступили Siemens (GSM-R) и Rohde & Schwarz (TETRA). По результатам проведенных испытаний российские технические эксперты пришли к выводу, что обе системы имеют право на жизнь и у каждой есть свои преимущества и недостатки.
В экономическом же плане масштабное решение на базе TETRA может оказаться значительно более затратным, нежели развертывание системы GSM-R. "Если бы оборудование стандарта TETRA стоило раз в десять дешевле, то тогда его можно было бы рассматривать в качестве конкурента GSM-R", - считает Александр Клепач, генеральный директор фирмы "Транссвязьконсалтинг".
Сейчас осуществляется проект по развертыванию коммерческой сети GSM-R на базе оборудования Siemens на Калининградской железной дороге. По данным компании Siemens, он вступает в стадию практической реализации. До конца года начнется строительство фрагмента сети на участке Нестеров - Калининград - Балтийск протяженностью 150 км. Запланирован монтаж 15 БС, коммутатора мобильной связи и другого необходимого оборудования. Ожидается, что весной будущего года этот участок сети будет сдан заказчику.
Однако развитию технологии GSM-R в России мешает одно немаловажное препятствие - получение частотного диапазона. Как известно, существуют проблемы с нехваткой частот в диапазоне 900 МГц. Большинство из них занято общественными операторами, ряд частот отведен под различные системы навигации, для удовлетворения нужд военных, а некоторые просто зарезервированы. Поэтому пока для GSM-R частот нет.
Свои надежды специалисты связывают с проектом по гармонизации частот с Европой, о котором уже давно говорят в Министерстве информационных технологий и связи РФ. Поиск решений по данному вопросу ведется, но пока нет никакого конкретного результата.
В сторону какой технологии железнодорожной радиосвязи склонится окончательный выбор, пока неясно, но для успешного взаимодействия с европейскими и азиатскими соседями и создания транспортных коридоров российским железнодорожникам, вероятно, рано или поздно придется задуматься над тем или иным вариантом реализации GSM-R. Да и для высокоскоростных магистралей лучшей технологии пока не придумали.
