Диспетчерские системы в энергетике и на железной дороге

в 5:57, , рубрики: Сетевые технологии

IP-телефония уже давно применяется в корпоративных телефонных системах и ТфОП. Но технологические диспетчерские системы телефонной связи в таких ведомствах как управление железнодорожными перевозками и сетями передачи электроэнергии до сих пор используют классическую TDM телефонию, или аналоговую аппаратуру. Особенностью этих диспетчерских систем является то, что работа управляющего диспетчера и подконтрольного дежурного управляемого объекта (электроподстанции или ЖД-станции) строго регламентирована отраслевыми стандартами и правилами. Часто эти правила происходят от технических ограничений первоначальных аналоговых диспетчерских систем.

Ведомственные аналоговые диспетчерские системы

Диспетчерские системы в энергетике и железной дороге требуют выполнения дополнительных специальных функций, которые не в состоянии реализовать стандартные телекоммуникационные протоколы (такие как, например, аналоговые частотные сигнализации типа R1.5, R2, DTMF, которые посылают управляющие частоты/тоны в канал тональной частоты в диапазоне передачи голос), поэтому были разработаны ведомственные системы телефонной связи АДАСЭ для энергетики и ОТС для железнодорожного транспорта.

Аппаратура Дальней Автоматической Связи Энергосистем – АДАСЭ 1200/1600

В сети АДАСЭ различают 2 типа абонентов: удаленный абонент (это может быть телефонный аппарат, либо УПАТС), и диспетчер. Оборудование АДАСЭ использовало аналоговые каналы тональной частоты (ТЧ), которые передавались с помощью высокочастотной аппаратуры связи по проводам воздушных линий электропередач (ВЧ по ВЛ) от управляющего диспетчерского центра до управляемой подстанции, где находится дежурный.
Такая система телефонной связи предусматривает установление соединений абонент – абонент, диспетчер – абонент. Из-за ограниченности ресурса транкового соединения между подстанцией и диспетчерским центром (один или несколько аналоговых ТЧ каналов) и необходимости обеспечения приоритета занятия канала диспетчером была разработана внутриканальная частотная сигнализация АДАСЭ.

Типовая схема построения АДАСЭ:
Диспетчерские системы в энергетике и на железной дороге

Помимо стандартных функций занятия, освобождения канала, набора номера, посылки сигналов «занято»/«свободно», сигнализация АДАСЭ обеспечивает приоритет диспетчера при занятии канала ТЧ. То есть, диспетчер имеет право разорвать разговор более низкого приоритета (например, абонент – абонент), который занял канал ТЧ, с последующим автоматическим занятием (диспетчер – абонент), либо вмешаться в разговор (таким образом, создавая трехстороннюю конференцию), с последующим ручным разрывом (допосылом соответствующих управляющих частот в канал).

Оперативно-Технологическая связь — ОТС.

В оперативно-технологической связи на железной дороге различают 2 типа станций: распорядительную, которая устанавливается в диспетчерском центре, и к которой подключаются диспетчерские телефоны, и исполнительную, к которой подключаются телефонные аппараты, например, дежурного по станции.
Такая система позволяет создать так называемый «групповой канал» или распределенную конференцию, к которой подключаются диспетчер и дежурные. Пульт дежурного оборудуется педалью. В нормальном положении диспетчер может слушать конференцию, но при нажатии на педаль у всех дежурных отключатся микрофоны, и тогда только диспетчер говорит в конференцию. Аппараты дежурных оборудуются тангентой (типа push-to-talk). Дежурные говорят в конференцию только при нажатой тангенте.
Диспетчерские системы в энергетике и на железной дороге

Сигнализация ОТС (две или несколько подряд звучащие в канал частоты из 7 возможных в тональном диапазоне) позволяет диспетчеру совершать групповые вызовы (только группу абонентов исполнительных станций), циркулярные (всех абонентов исполнительных станций) или индивидуальные. С помощью управляющий частот обратного и прямого управления организуется логика работы педалей диспетчера и тангент дежурных. Кроме того аналоговая сигнализация позволяет отобразить на пульте диспетчера абонентов, подключенных к конференции, и тех, до кого идет дозвон.
В состав ОТС входят различные виды связи: перегонная, дорожно-распределительная и т.п. Они используют различные аналоговые соединительные линии (2 или 4 проводные), но логика работы остается прежней.

Переход на цифровые системы (90-е годы)

Производители цифровых УПАТС реализовали поддержку этих аналоговых сигнализаций. Кроме того, в качестве аппаратов диспетчера стали поддерживаться цифровые аппараты с интерфейсом ISDN BRI (что, например, позволило увеличить длину соединительной линии до 1000м).
В случае АДАСЭ в качестве транковых соединений между станциями используется стандартный Е1 с сигнализацией ISDN, поэтому обеспечение приоритета занятия диспетчера здесь не так важно – он всегда (при неполной загрузке транков) может занять дополнительный таймслот. Сама же сигнализация АДАСЭ поддерживается на участках последней мили, где отсутствует возможность организации Е1, а так же на абонентских интерфейсах АТС для поддержки аналоговых пультов диспетчера.
Типовая схема применения цифровой УПАТС с АДАСЭ
Диспетчерские системы в энергетике и на железной дороге

В случае ОТС аналоговая сигнализация обеспечивала сложные функции (наблюдение за состоянием подключения абонентов к конференции, приоритет голоса диспетчера в конференции), что повлекло за собой доработку сигнализации ISDN Q.931 для их реализации. Такая ISDN-подобная сигнализация описана в отраслевом стандарте цифровой ОТС 35 145-2000. Цифровые АТС сохранили поддержку аналоговой сигнализации на абонентских интерфейсах для обеспечения возможности подключения аналоговых пультов. В таком случае УПАТС работает как конвертер сигнализаций между аналоговой внутриканальной и цифровой.
Типовая схема применения цифровой УПАТС для ОТС
Диспетчерские системы в энергетике и на железной дороге

Переход на VoIP

Как и электроэнергетике, так и в диспетчерском управлении железнодорожным транспортом основными причинами замены цифровых АТС, установленных 20 лет назад, являются:
1) устаревание УПАТС, отсутствие технической поддержки и ЗИП
2) Ограниченный функционал ISDN аппаратов диспетчеров: недостаточное количество кнопок быстрого набора, отсутствие головной и DECT гарнитуры
3) Необходимость интеграции видеосвязи и видеонаблюдения
4) Ограниченная наблюдаемость и управляемость оборудованием
5) Ограниченная масштабируемость при росте количество подконтрольных объектов.

VoIP в отраслевых диспетчерских системах

С точки зрения современных систем IP-телефонии линии АДАСЭ или групповые каналы представляют собой конференции с расширенным набором функций: вмешательство и принудительное отключение абонентов, presence, приглашение абонентов в конференцию путем посыла вызова.
Проблемы, возникающие при применении IP-телефонии для диспетчерских систем:

1) Presence(наблюдение за состоянием подключения абонентов к конференции)
В случае АДАСЭ на конечном устройстве диспетчера необходимо отображать состояние конечного устройства дежурного подконтрольного объекта (будь это телефон, подключенный по аналоговой линии или VoIP endpoint) – идет ли вызов (ringback с помощью цветовой сигнализации), разговаривает ли абонент в данный момент или абонент свободен для принятия вызова. Также в случае работы с аналоговыми линиями диспетчеру необходимо видеть занятие линии и идентификатор соседнего диспетчера (или низкоприоритетного абонента), который ее занял.
В случае ОТС на конечном устройстве диспетчера необходимо отображать графически абонентов, уже подключенных к конференции. Кроме того, диспетчер может быть участником нескольких конференций и видеть, какой из подчиненных абонентов подключен к каждой из конференций.

2) Вмешательство
Процедура вмешательства (Barge-in) применяется только в АДАСЭ. В независимости от типа оконечного устройства подчиненного абонента диспетчер должен определить, разговором с кем занят конкретный дежурный, и при необходимости разорвать существующее соединение (низкоприоритетный абонент — дежурный) и автоматически подключиться этому дежурному (создать соединение диспетчер – дежурный).

3) Распределенная конференция в ОТС
В текущих системах ОТС обрыв связи между диспетчерским центром и станцией А не приводит к невозможности осуществления звонка между станциями А и Б. Применение же единственного конференц-сервера VoIP в диспетчерском центре делает такие соединения невозможными (при обрыве связи). Поэтому в VoIP системах ОТС рекомендуется применять распределенную конференцию с установкой конференц-серверов на большинстве станций. Однако такая архитектура повышает сложность управления конференциями, а также сильно увеличивает задержку передачи голоса.
Диспетчерские системы в энергетике и на железной дороге

4) Стык с аналоговыми линиями
Большое количество уже установленных аналоговых линий и абонентов АДАСЭ и ОТС не позволяет перейти на VoIP полностью. Поэтому конференц-сервера должны поддерживать внутриканальные аналоговые частотные сигнализации. Современные CPU позволяют обрабатывать такую сигнализацию на программном уровне без использования дорогих DSP. Поэтому стык с аналоговыми линиями можно организовать следующим образом: линия подключается к мультиплексору Е1 к соответствующим интерфейсам, согласованным по физическим параметрам с линией. Аналоговый сигнал с линии оцифровывается и на выходе мультиплексора представляет один из 64kbps таймслотов потока Е1 (сигнализация Е1 в данном случае не важна, так как в аналоговой линии сигнализация передается в полосе ТЧ). Конференц-сервер (стандартный сервер с PCI платой Е1) на программном уровне обрабатывает конкретный таймслот и анализирует сигнализацию.
Диспетчерские системы в энергетике и на железной дороге

5) Приоритет голоса диспетчера в конференции
В аналоговых системах диспетчерской связи (в частности ОТС) разговор диспетчера с подчиненным абонентом происходил в симплексном режиме, причем диспетчер мог голосом перебивать абонента: когда говорит диспетчер, аппаратура глушит речь абонента. В современных системах все разговоры происходят в дуплексном режиме, но иногда внутренние регламенты работы диспетчеров требуют обеспечить приоритет голоса диспетчера.
Диспетчерские системы в энергетике и на железной дороге

6) Применение PTT тангент и педалей
В системах ОТС в качестве оконечных абонентских устройств применяются телефонные аппараты (цифровые ISDN или аналоговые) с push-to-talk кнопкой (тангентой) на трубке. В некоторых случаях также применяется push-to-talk ножная педаль. Современные VoIP телефоны редко комплектуются такими тангентами и педалями. Пример такого аппарата телефон: Cisco 79хх с трубкой Plantronics WS-2620.

7) Конечные устройства диспетчеров.
Современные концепции развития диспетчерских систем предполагают использовать моноблоки с сенсорными экранами, на которых запускается soft phone с необходимым набором функций, в качестве аппаратов диспетчеров. Основные требования к таким аппаратам: надежность (например, отсутствие вентиляторов), малое энергопотребление (возможно даже питание по PoE), набор периферийных устройств (DECT/Bluetooth-гарнитуры, PTT, выносные микрофоны).

На данный момент VoIP получает одобрение на применение и в энергетике и на железной дороге. Главная задача при внедрении таких систем — сделать их максимально похожими по логике работы со стороны пользователей на уже применяемые, а также обеспечить стык с уже установленными.
О себе: работаю ведущим инженером в компании, занимающейся разработкой таких систем для энергетических и ЖД компаний на территории Восточной Европы и Россиин

Автор: smirnov-am

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js