Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Проектирование системы радиосвязи для объекта инфраструктуры железнодорожного транспорта

Содержание:

Введение 4

1. Технико-эксплуатационная часть 7

1.1 Анализ оснащенности участка проектирования системами связи 7

1.2 Требования к стандартам радиосвязи 7

1.3 Обзор современных стандартов радиосвязи 13

1.4 Преимущества GSM-R 22

2. Техническая часть 26

2.1 Принципы построения сети GSM-R 26

2.1.1 Сетевые требования к стандарту GSM-R 26

2.1.2 Структурная схема стандарта GSM-R 27

2.1.3 Интерфейсы стандарта GSM-R 30

2.1.4 Состав оборудования стандарта GSM-R 31

2.2 Организация каналов доступа в стандарте GSM-R 32

2.2.1 Частотный план стандарта GSM-R 32

2.2.2 Организация повторного использования частот 32

2.3 Основные особенности базовой структуры сети GSM-R 36

2.3.1 Архитектура сети GSM-R 36

2.3.2 Услуги сети GSM-R 45

2.3.3 Система нумерации в GSM-R 49

2.3.4 Система управления движением поездов посредством GSM-R 52

2.4 Выбор и описание оборудования GSM-R 53

2.4.1 Структура парка производителей оборудования GSM-R 53

2.4.2 Выбор базовой станции 54

2.4.3 Выбор абонентских терминалов 55

2.5 Энергетический расчет проектируемой системы радиосвязи 63

2.5.1 Расчет высоты подъема антенны базовой станции 63

2.5.2 Расчет абонентской нагрузки в сетях GSM-R 66

2.6 Разработка схемы построения проектируемой системы радиосвязи 69

3. Электробезопасность 72

4. Экономическая часть 83

3.1 Показатели экономической эффективности проекта 83

3.2 Определение единовременных капитальных затрат 85

3.3. Расчет эксплуатационных расходов 86

3.3.1 Расчет затрат на оплату труда 86

3.3.2 Расчет фонда заработной платы 88

3.3.3 Расчет отчислений на страховые взносы 89

3.3.4 Расчет амортизационных отчислений 90

3.3.5 Расчет годовых эксплуатационных расходов 90

3.4 Определение экономической эффективности системы GSM–R 92

Заключение 95

Список используемой литературы 96

Введение:

В современном деловом мире часто возникает потребность предоставить сотрудникам компании средства мобильной связи. Мобильная связь не всегда является лучшим решением в этом случае. Так, по всему миру системы административного и производственно-технологического назначения строятся на основе конвенциональных и транкинговых систем.

Транкинговая связь появилась как альтернатива конвенциональной мобильной радиосвязи (группа радиостанций, работающих на одной частоте), поскольку фиксированное закрепление каналов за группой абонентов не позволяло эффективно использовать частотный ресурс.

Термин «транкинг» происходит от английского «trunk» — ствол (телефонная магистраль) — подразумевается магистраль из нескольких частотных каналов (2-20), автоматически и динамически распределяемых между абонентами.

Таким образом, транкинговая система радиосвязи – это система, использующая многостанционный доступ к некоторому количеству радиоканалов большого числа абонентов с ограниченным выходом или без выхода на телефонную сеть связи общего пользования.

При этом считается, что вероятность одновременного доступа к системе всех пользователей очень низкая, а также допускается некоторый небольшой процент вызовов, в обслуживании которых будет отказано из-за занятости всех каналов связи в данный момент времени.

При использовании радиостанции, вне транкинговой системы, выбрать нужный канал для связи с определенным абонентом можно вручную переключателем радиостанции. В транкинговой же системе в действие вступает автоматика, сканирующая находящиеся в ее распоряжении частотные каналы и выбирающая свободный, по которому и осуществляется связь между абонентами.

Хотя сотовые системы обладают рядом пользовательских преимуществ перед транкинговыми, поскольку всегда обеспечивают полнодуплексный радиотелефонный канал связи для абонента с вполне приемлемой стоимостью, что привлекательно для управленческого персонала администрации в отсутствии кризисных ситуаций. В то же время существует ряд моментов, не позволяющих использовать сотовую систему как производственно-технологическую (управленческую, оперативную, диспетчерскую).

Среди преимуществ транкинговых систем по сравнению с сотовыми можно указать:

1)транковые системы эффективно используют полосу частот; 2)обеспечивают высокий уровень конфиденциальности;

3) имеют меньшее время установления связи между абонентами (меньше секунды – что является определяющим в экстремальной ситуации) по сравнению с сотовыми (до нескольких минут);

4) существует возможность установления связи между одним мобильным абонентом и группой абонентов (что очень важно в экстремальной ситуации и при выполнении технологических операций);

5) возможно создание очередей к занятому ресурсу системы с учетом динамически изменяющихся приоритетов и экстренное перехват канала абонентом с более высоким приоритетом;

6) организация может сама стать владельцем системы траночной радиосвязи, таким образом избавившись от абонентской платы и платы за трафик. Нижний предел рентабельности системы транкинговой связи – около 70 абонентов.

7) систему траночной связи можно развернуть как в большом городе, так и в отдельном, малонаселенном пункте;

8) более низкая стоимость стационарного оборудования транкинговой системы связи (в десятки раз) по сравнению с сотовой при создании зон связи на одной и той же территории с гарантированным качеством связи.

Типичными пользователями транкинговых систем общего пользования могут быть, например:

1) Коммунальные службы, например, газо-, электро- и водоснабжение,

2) Экстренные службы, например, скорая помощь и пожарные команды,

3) Транспортные организации: аэропорты, порты, общественный транспорт, автобусные парки, такси, курьерские службы и компании, занимающиеся перевозкой грузов

4) Муниципалитеты и муниципальные службы, например, сбор улиц, строительство и ремонт дорог, электроснабжение и другие департаменты города

5) Промышленные предприятия

6) Системы радиосвязи на автомагистралях, обеспечивающие работу дорожных телефонов экстренной связи, связь с автомобилями технической помощи, а также работу дорожных знаков и информационных табло

Небольшие охраняющие компании, оказывающие услуги по доставке, выполняющие строительные работы, а также компании по ремонту и обслуживанию техники.[1].

Заключение:

Основным направлением данной работы является описание системы цифрового стандарта GSM-R. В процессе работы были рассмотрены основные технические характеристики: рабочий диапазон частот, в котором работает данная система; выбор используемого способа модуляции, а также подробно рассмотрен радиоинтерфейс GSM-R и его структура. В стандарте GSM-R используется относительная (дифференциальная) фазовая манипуляция со сдвигом кратным π/4 (π/4 DQPSK – Differential Quadrature Phase Shift Keying).

Описан процесс шифрования и защиты информации. Потоковое шифрование имеет определенное преимущество перед другими методами шифрования, которое заключается в отсутствии размножения ошибок в канале помех.

Средства на основе технологии передачи данных могут быть относительно небольших объемов, передаваемых с помощью сервиса коротких сообщений, часто возникает необходимость передачи больших объемов данных. Для этого в стандарте ТЕТРА предусмотрены две возможности: передача данных с коммутацией каналов и пакетная передача данных.

Хорошее качество переданного языка обусловлено использованием кодека GSM-R. В стандарте GSM-R имеется низкоскоростной кодер языка с алгоритмом CELP (Code Excited Linear Prediction), относящимся к классу алгоритмов анализа и синтеза речи. Принцип анализа и синтеза заключается в преобразовании параметров речи и в предоставлении их в такой форме, чтобы ошибка на выходе по отношению ко входу была минимальной.

Для достижения необходимой чистоты речи при передаче сигнала по радиоканалу со скоростью 7,2 кбит/с используются методы прямой коррекции ошибок (Forward Error Correction, FEC) и циклического избыточного кодирования (Cyclic Redundancy Code, CRC).

Среди множества существующих типов транкинговых сетей наиболее перспективна цифровая система стандарта GSM-R.

Фрагмент текста работы:

1. Технико-эксплуатационная часть

1.1 Анализ оснащенности участка проектирования системами связи

Диспетчерский участок ПРС от ст. Москва пассажирская Киевская до ст. Бекасово 1 с ответвлением на ст. Аэропорт Внуково. Протяженность участка 61,5 км, на постоянном токе. Участок первого класса с пассажирским движением. От ст. Москва пассажирская Киевская до ст. Солнечная участок трехпутный далее до ст. Бекасово 1 двухпутный, ветка на аэропорт так же двухпутная. Участок включает 12 станций, основным диапазоном которых является ГМВ на частоте 2.130 МГц. Количество пар поездов в сутки составляет 81,7, установленная скорость движения 140 км/ч.

1.2 Требования к стандартам радиосвязи

Измерение в цифровых системах технологической радиосвязи практически представляет собой мониторинг ресурсов сети. Важнейшим элементом любой цифровой сети радиосвязи есть оборудование базовой станции.

Измерение производительности базовых станций имеет важное значение для оценки состояния сети связи и ее текущих возможностей по предоставлению услуг.

При использовании этих измерений собирается информация:

• о готовности ресурсов сети;

• распределение трафика;

• качества предоставляемых услуг.

В конечном счете идентифицируются проблемные зоны в сети, в которых целесообразно применить те или иные корректирующие и меры предосторожности.

Постоянное измерение параметров работы сети связи необходимо для контроля ее производительности и выявления на этой основе возможных несоответствий или тенденций появления несоответствий. По результатам таких измерений можно принять решение о реконфигурации сети связи (включение дополнительных частот на базовых станциях или подключение дополнительных сот). Измерения необходимы также для оптимизации параметров действующей сети в зависимости от нагрузки.

В 2012 году МСЖД начал проект «Будущая система железнодорожной мобильной связи» (БСЖДМС), чтобы подготовить необходимые шаги для внедрения преемника GSM-R. Эти первые шаги завершились доставкой первой спецификации требований пользователя (URS), в которой собраны все эксплуатационные потребности железных дорог, не ограничивающиеся европейскими железными дорогами.

А второй выпуск был общедоступен в июне 2016 года на веб-сайте МСЖД, атретий выпуск к концу января 2018 г.

Учет потребностей железных дорог осуществляется через Функциональную рабочую группу, которая является одной из двух рабочих групп при руководящем комитете проекта UIC БСЖДМС. Члены этой группы являются членами МСЖД и в основном пользователями европейских железных дорог в рамках проекта МСЖД БСЖДМС. Следует отметить, что более 99% потребностей железных дорог исходят от европейских членов. Китайские и Корейские железные дороги проявили интерес к присоединению к проекту UIC БСЖДМС, но в настоящее время ни один из участников не присоединяется и не посещает встречи по проекту UIC БСЖДМС.

URS представляет собой набор существующих и будущих потребностей для железнодорожных операций, включая шесть категорий продуктов (продукт — это название, используемое для описания сценария эксплуатации) в зависимости от уровня критичности для железнодорожных операций:

1. Применение в критической коммуникации (например, аварийная связь, автоматический поезд, управление, маневрирование)

2. Коммуникация производительности (например, телефонная связь, громкоговорящая связь)

3. Деловое общение (например, беспроводной интернет в поезде для пассажиров)

4. Критическая поддержка (например, управление ролями и присутствием, многопользовательский контроль говорящего)

5. Поддержка производительности (для дальнейшего изучения)

6. Бизнес поддержка (например, платежная информация)

Следует отметить, что подмножество применений будет перспективой на получение статуса «обязательных для функциональной совместимости» в правовой базе ЕС (CCS TSI); это подлежит дальнейшему анализу, выходящему за рамки настоящего отчета.

Подмножество применений URS выглядит следующим образом (и будет основой для раздела 4 об анализе соответствия):

• Применение для голосовой связи

o Голосовая связь в поезде между машинистом и диспетчером (ами) поезда (URS FU-7100 разделы 5.1 и 5.2)

o Голосовая связь с несколькими поездами для водителей, включая наземных пользователей (URS FU-7100, раздел 5.3)

o Маневровая голосовая связь (УРС ФУ-7100 п.5.6)

o Железнодорожная аварийная связь (URS FU-7100 раздел 5.15)

• Приложения для передачи данных

o Связь автоматического управления поездом (ATC) (URS FU-7100, раздел 5.9)

o Связь с автоматическим управлением поездом (ATO) (URS FU-7100, раздел 5.10)

• Вспомогательные приложения

o Защищенная голосовая связь (URS FU-7100, раздел 8.1)

o Многопользовательское управление говорящим (URS FU-7100, раздел 8.2)

o Управление ролями и присутствием (URS FU-7100, раздел 8.3)

o Службы определения местоположения (URS FU-7100, раздел 8.4)