В России построят сеть связи для транспортных объектов за 5 млрд рублей

21.12.2020, Пн, 16:00, Мск , Текст: Игорь Королев

В России планируется потратить ₽5 млрд на строительство отдельной беспроводной сети связи для транспортных магистралей. Сеть потребуется для создания интеллектуальных транспортных сетей и в перспективе обеспечит управление беспилотным транспортом. CNews изучил, для чего нужна отдельная сеть и как она будет функционировать.

Строительство отдельной сети беспроводной связи для транспортных магистралей

CNews изучил концепцию и технические требования покрытия транспортной инфраструктуры сетями связи для систем передачи данных (включая координатно-временную информацию ГЛОНАСС), дифференциальных поправок, автоматического зависимого наблюдения и многопозиционных систем наблюдения. Документ был разработан госпредприятием «Защитаинфотранс» и утвержден министерством транспорта в рамках реализации мероприятий федерального проекта «Информационная инфраструктура» национальной программы «Цифровая экономика». Этот федпроект предполагает обеспечение покрытия приоритетных объектов транспортной инфраструктуры сетями связи с широкополосной беспроводной возможностью передачи данных и голоса, необходимых для развития современных интеллектуальных логистических и транспортных технологий, а также сетями узкополосной связи сбора телеметрической информации, построенной по технологии LPWAN.

На соответствующие цели в период до 2022 г. включительно будет потрачено ₽5,2 млрд. Из этой суммы федеральный бюджет выделит ₽4,35 млрд, внебюджетные источники — ₽900 млн.

Основной идеей концепции является создание отдельной сети связи для транспортных путей — Федеральной сети транспортной телематики (ФСТТ), которая станет частью Единой информационно-телекоммуникационной среды для развития интеллектуальных транспортных систем (ЕИТС). В состав ФСТТ будут входить сеть беспроводного узкополосного доступа по технологии, аналогичной LPWAN, и сеть мобильного беспроводного широкополосного доступа (МБШД).

Реализацией проекта занимается компания «ГЛОНАСС-ТМ», созданная госкомпанией ГЛОНАСС (оператор систем экстренного реагирования на ДТП «Эра-ГЛОНАСС») и «РТ-Инвест Транспортные Системы» (РТИТС, оператор системы взимания платы с большегрузовых автомобилей «Платон»). Совладельцами РТИТС являются госкорпорация «Ростех» и Игорь Ротенберг, сын известного предпринимателя Аркадия Ротенберга.

В конце 2018 г. правительство поручило выделить «ГЛОНАСС-ТМ» частоты для создания ФСТТ. После этого Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) без конкурса выделила компании частоты в диапазоне 800 МГц (863–865 МГц и 874–876 МГц) для строительства узкополосной беспроводной сети. На этих частотах будет строиться сеть передачи данных стандарта XNB, разработанного компанией «Современные радиосистемы» (бренд «Стриж», находится под управлением «ГЛОНАСС-ТМ»).

Затем «ГЛОНАСС-ТМ» направил в ГКРЧ запрос на выделение частот в диапазоне 350–370 МГц для строительства сети мобильного широкополосного доступа. Минтранс считал, что данные частоты в рамках упомянутого постановления Правительства также должны быть выделены без конкурса. Минкомсвязи придерживалось иного мнения. Дебаты между двумя ведомствами продолжались в 2019–2020 гг., после чего ГКРЧ все-таки выделила частоты в диапазоне 350–370 МГц для строительства ФСТТ, но уже самому Минтрансу. Условием выделения частот является использование отечественного оборудования.

Беспроводная связь на российском транспорте: состояние и перспективы

В настоящий момент транспортный потенциал в России в полной мере не используется по ряду причин, отмечают авторы концепции. Среди таковых значатся: административные барьеры, связанные с прохождением процедур государственного контроля транзита, недостаточное развитие интеллектуальных транспортных систем на международных транспортных коридорах, недостаточное взаимодействие с соседними государствами по вопросам ускорения международного транзита.

Для развития интеллектуальных транспортных систем необходимо использование современных информационных, геоинформационных, телекоммуникационных и навигационных технологий, говорится в документе. Это обеспечит повышение эффективности, устойчивости и безопасности функционирования транспортного комплекса России. Применение указанных технологий позволит увеличить пропускную способность транспорта не менее чем на 25%, эффективность общественного транспорта — на 50%, грузооборот — на 5–10%, пассажирооборот — на 20%, а также снизит количество дорожно-транспортных происшествий до 60% на отдельных участках дорог и уменьшит время реагирования служб специального назначения в экстренных случаях.

Выполнение современных требований по обеспечению безопасности движения транспорта обуславливает необходимость решения задач обмена информацией за счет сплошного покрытия транспортной инфраструктуры и предоставления сервисов телематики и непрерывного контроля перевозки грузов, мониторинга и управления техническим состоянием объектов транспортной инфраструктуры и транспортных средств.

Существующее покрытие транспортной инфраструктуры сетями коммерческих операторов не в полной мере обеспечивает потребности транспортного комплекса для решения перечисленных выше задач по целому ряду причин. Одной из основных названо отсутствие сплошного покрытия транспортной инфраструктуры сетями связи коммерческих операторов, отсутствие в сетях коммерческих операторов гарантий предоставления уровня обслуживания (GoS — grade of service) и качества обслуживания (QoS — quality of service) с достаточной для функционирования телематических приложений на транспорте вероятностью предоставления сервиса (типовое значение вероятности в договорах об оказании услуг подвижной связи составляет ниже 97%). В число других причин попали отсутствие возможности развития коммерческих сетей в темпе развития транспортного комплекса, отсутствие ответственности операторов связи за негативные последствия из-за некачественного предоставления услуг, невозможность решения информационно-телекоммуникационных задач для всех видов транспорта (включая беспилотный воздушный транспорт), невозможность обеспечения требуемого уровня безопасности из-за доступности абонентам сети общего пользования.

Перспективным направлением решения проблемы расширения зоны покрытия существующих сетей мобильного широкополосного беспроводного доступа и предоставления технологических сервисов требуемого уровня качества в настоящее время является применение широкополосных технологий беспроводной передачи данных. Построенные на основе широкополосных технологий (включая технологии 4G и 5G) системы мобильного широкополосного беспроводного доступа предназначены для обеспечения информационными сервисами всех элементов транспортного комплекса.

Развитие сетей 4G и 5G предполагается и коммерческими операторами, что расширит зону действия беспроводных сетей связи для задач телематики в районах присутствия коммерческих операторов, но не решит проблему покрытия сетями связи транспортной инфраструктуры в малонаселенных районах РФ. Там уже находятся и планируются к развитию важные объекты транспортной инфраструктуры, такие как Байкало-Амурская магистраль (БАМ), Транссибирская магистраль (Трансссиб), Северный широтный ход (СШХ), большая часть внутренних водных путей (ВВП), Северный морской путь и др.

Следовательно, для решения задачи обеспечения транспортного комплекса России возможностью передачи информации необходимо развертывание сети связи, дополняющей покрытие сетей связи коммерческих операторов. Способность транспортных средств перемещаться по территории страны требует создания федеральной телекоммуникационной системы для решения задач управления на единой технологической основе транспортного комплекса страны.

Необходимость решения задач повышения эффективности использования транспортной инфраструктуры за счет мультимодальных перевозок и взаимодействия транспортных средств различных видов требует создания федеральной телекоммуникационной системы в интересах всех видов транспорта. Кроме того, требует решения задача обеспечения ситуационной осведомленности пользователей беспилотных воздушных судов взлетной массой менее 30 кг (легкие суда).

Для решения этой задачи необходимо покрытие сетями беспроводной передачи данных с обеспечением связи на высотах до 500 м. Тре6ования к телематическим и телекоммуникационным сервисам в транспортном комплексе отличаются повышенными (относительно предъявляемых к коммерческим сетями) запросами к характеристикам канала передачи данных, определенных в соответствующих нормативно-правовых актах.

Таким образом, авторы документа считают актуальной задачу создания единой системы беспроводного доступа на всей территории России, повышения гарантированного обеспечения и качества предоставления сервисов связи (относительно предоставляемых коммерческими операторами) на транспортной инфраструктуре.

Возможным решением указанной задачи является взаимодополняющее использование сетей Федеральной сети транспортной телематики (ФСТТ) транспортного комплекса России и коммерческих операторов, основанное на применении следующих принципов: использование выделенного для системы частотного диапазона, бесколизионный метод доступа к среде передачи данных (метод доступа с опросом), приоритет использования сетей федеральной системы транспортной телематики, закрепленные соединения (соединение непрерывно закрепленного за абонентом соединения на всем протяжении маршрута).

На сегодняшний день назрела острая необходимость развертывания на транспортной инфраструктуре РФ единой системы сбора, обработки и передачи телеметрической информации на основе технологий мобильного широкополосного доступа (МШБД). Она должна отвечать требованиям системы управления реального времени к телематическим сервисам транспортного комплекса РФ, основанным на принципах взаимного дополнения сетей, развертываемых на транспортной инфраструктуре, и сетей коммерческих операторов.

Использование современных технологий мобильного широкополосного беспроводного доступа позволит достичь следующих целей: внедрить автоматизированные и автономные транспортные средства на всей территории РФ; повысить уровень безопасности дорожного движения; обеспечить требуемый уровень надежности и предсказуемости связи с транспортными средствами в процессе движения; обеспечить работоспособность высокоскоростных приложений с возможностью передачи видеоизображений в реальном масштабе времени; обеспечить высокий уровень информационной и функциональной безопасности; реализовать единые технологические принципы построения телекоммуникационных систем и решений, обеспечивающих взаимодействие сетей транспортной системы и смежных участков дорог, сведение их в единый информационный комплекс; реализация системы управления реального времени в информационно-телекоммуникационном комплексе транспортных средств с учетом особенностей информационного обмена элементов транспортного комплекса; реализация передачи данных от бортовых устройств с целью хранения текущих конфигураций и настроек всех включенных в контур управления подсистем и элементов, включая телекоммуникационные.

Перспективными направлениями реализации телекоммуникационных сервисов на транспортной инфраструктуре являются: расширение области применения систем мониторинга транспортных средств и транспортной инфраструктуры, повышение уровня детализации телеметрической информации; расширение задач управления транспортными средствами и инфраструктурой, информационная поддержка автономных транспортных средств; применение технологий обмена данными между транспортными средствами для обеспечения безопасности движения; повышение точности позиционирования транспортных средств, расширение диапазона задач применения систем высокоточного позиционирования (СВТП), внедрение систем дополненной реальности; расширение задач с применением геоинформационных систем (ГИС), интенсификация обмена данными с ГИС, повышение детализации данных; применение видеонаблюдения в реальном масштабе времени, реализация технологий «машинного зрения»; создание единых телекоммуникационных систем для разных видов транспорта в целях оптимизации решения логистических задач, повышение эффективности мультимодальных перевозок; интеграция сервисов, объединение информационных систем в целях получения мультипликативного эффекта обработки больших данных; интеграция телекоммуникационных ресурсов, применением конвергентных и гетерогенных технологий, совместное использование физических ресурсов, включая частоты.

Системы беспроводной связи на железнодорожном транспорте

Для обеспечения функционирования информационно-управляющих систем на железнодорожном транспорте необходимо решение двух основных задач. Первая из них — обеспечение радиоканалов передачи данных, обеспечивающих передачу ответственной информации (в том числе команд радиоуправления), как в виде голосовой информации, так и с обеспечением межмашинного взаимодействия. Вторая задача — обеспечение позиционирования подвижного состава, персонала и инвентаря строгой отчетности с необходимой точностью (точность «до пути»).

В целом системы радиосвязи на железнодорожном транспорте решают следующие задачи: организация поездной радиосвязи (ПРС); организация станционной радиосвязи (СРС); организация ремонтно-оперативной радиосвязи (РОРС); организация каналов передачи данных для информационно-управляющих систем (ИУС), обеспечивающих повышение скоростей движения и пропускной способности железных дорог посредством внедрения технологий интервального регулирования с подвижными блок-участками, автоведения по энерго-оптимальному графику движения; развитие систем контроля состояния инфраструктуры и подвижного состава; развитие систем оповещения и информирования пассажиров; системы оповещения работающих на путях о приближении поезда к месту проведения работ; передача маршрутных заданий; координация движения подвижного состава; передача данных безсветофорной автоблокировки; передача данных систем транспортной безопасности; видеонаблюдение на платформе при посадке и высадке пассажиров.

Для решения на железнодорожном транспорте задач радиосвязи по организации радиоканалов передачи данных, обеспечивающих передачу ответственной информации (как голосовой, так и межмашинного взаимодействия) применяются конвенциальные аналоговые системы в диапазонах 2 МГц и 160 МГц, цифровые системы технологической радиосвязи (ЦСТР) на основе технологий GSM-R, DMR и Tetra, а также ряд решений на основе узкополосных радиомодемов передачи данных (МОСТ, ВЭБР, «Интеграл-160М» и др.). Кроме того, для решения задач передачи критически важной видеоинформации существует ряд пилотных проектов по передаче данных с использованием диапазона 450 МГц (технология LTE) на основе специализированных решений по реализации локальной коммутации.

Следует отметить, что в соответствии с требованиями нормативных документов, для построения вышеназванных систем радиосвязи на железнодорожном транспорте применяются принципы построения технологических сетей радиосвязи, к которым в первую очередь необходимо отнести: использование выделенного диапазона частот; применение двойного радиопокрытия или резервирования аппаратуры сети радиодоступа по принципу «горячего резерва»; расчета емкости сети по принципу гарантированного обеспечения сервиса при максимальной нагрузке; минимизации времени установления соединения и гарантии максимального значения времени установления соединения; повышение коэффициента готовности системы передачи данных за счет совместного использования радиосетей в различных диапазонах частот.

На текущий момент существует ряд системных ограничений систем радиосвязи на железнодорожном транспорте, которые препятствуют дальнейшему развитию интеллектуальных транспортных систем, включая беспилотное управление. К числу таковых относятся: недостаточная полоса пропускания узкополосных систем, что приводит к увеличению числа применяемых на подвижном составе радиосредств при необходимости расширения функционала информационно-управляющих систем (применение принципа — функция управления — один радиоканал); низкая интеграция систем радиосвязи (практически каждая из перечисленных выше задач решается отдельными системами радиосвязи, что приводит к большой номенклатуре радиосредств и необходимости решения задачи электромагнитной совместимости); невозможность передачи критически важной видеоинформации с достаточными для систем беспилотного управления подвижным составом характеристиками оперативности доставки и разрешения видеоизображения.

Для решения задач по обеспечению позиционирования подвижного состава, персонала и инвентаря строгой отчетности с необходимой точностью (точность «до пути») в настоящее время на железнодорожном транспорте применяются локальные системы дифференциальной коррекции измерений наземной аппаратуры потребителей сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (НАП ГНСС) классов DGPS и RTK. Также существует ряд пилотных зон по внедрению сетевого решения дифференциальной коррекции. Для обеспечения функционирования систем дифференциальной коррекции применяются радиоканалы передачи данных на основе систем технологической радиосвязи приведенные выше.

В целом существующие решения по обеспечению точности позиционирования обеспечивают решение задачи по местоопределению подвижного состава с точностью до пути. Это связано с размещением антенн навигационного приемника в относительно благоприятных условиях (на крыше подвижного состава с высотой подвеса более 4 м), что снижает негативное влияние эффекта многолучевого распространения радиосигнала. Кроме того, для уточнения координаты дополнительно используется информация от напольных устройств систем централизованной блокировки (СЦБ). Совместное использование указанных систем (ГНСС и СЦБ) позволяет создавать модель движения подвижного состава и обеспечивать необходимую точность местоопределения.

К недостаткам существующих систем определения местоположения на железнодорожном транспорте необходимости отнести ограничения точности позиционирования персонала и инвентаря строгой отчетности, связанные с малой высотой антенн навигационных приемников и, как следствие, значительного негативного влияния эффекта многолучевого распространения радиосигнала в межвагонном пространстве. Другим недостатком является низкая степень интеграции локальных систем дифференциальной коррекции, что приводит к снижению точности местоопределения в зависимости от удаления от станции дифференциальной коррекции.

Для обеспечения внедрения перспективных информационно-управляющих систем на железнодорожном транспорте с возможностью перехода на малолюдные технологии, вплоть до беспилотного управления, а также обеспечения интеграции существующих систем передачи данных и голосовых команд по радиоканалу, необходимо внедрение беспроводных широкополосных систем радиодоступа. При этом для обеспечения необходимого коэффициента готовности системы радиосвязи необходимо внедрение двух агрегированных сетей радиодоступа в различных диапазонах частот.

Для развития беспроводных сетей радиодоступа на железнодорожном транспорте перспективным является применением выделенного решение ГКРЧ диапазона 1785–1805 МГц и, в перспективе, диапазона 360–380 МГц. Кроме того, внедрение сетей широкополосной радиосвязи должно быть гармонизировано с развитием сетевых решений по дифференциальной коррекции измерений НАП ГНСС. В перспективе сети беспроводного широкополосного доступа могут использоваться и в качестве вспомогательных средств решения навигационной задачи, посредством применения современных технологий триангуляции.

Приоритетные объекты железнодорожного транспорта для покрытия ФСТТ