Портал помощи работникам РЖД с порталом my.rzd.ru Развитие сетей передачи данных на ж. д. транспорте прежде всего обусловлено разработкой автоматизированной системы оперативного управления грузовыми перевозками (АСОУП) и автоматизированной системы управления пассажирскими перевозками (“Экспресс”).
Различие в требованиях к этим системам, этапности их разработки, методах проектирования и внедрения привели к необходимости создания на ж. д. транспорте двух относительно независимых сетей передачи данных (СПД): СПД в системе управления грузовыми перевозками и СПД системы “Экспресс”. Одно из основных отличий в требованиях к этим сетям заключается в том, что СПД системы “Экспресс” должна обеспечивать диалоговое взаимодействие абонента (терминала кассира) с системой обработки в жёстко регламентированные сроки (время реакции 3-5 секунд). СПД грузовыми перевозками главным образом обеспечивает обмен сообщениями между абонентами и системой обработки в менее жёстком по времени режиме (десятки секунд и минут) и передачу сообщений и файлов при межмашинном обмене.
В месте с тем автономия рассматриваемых сетей не является абсолютной, так как обе сети, например, при обмене информацией на межрегиональном уровне (ГВЦ ОАО-ИВЦ, ИВЦ-ИВЦ соседних дорог) могут использовать каналы первичной сети связи, организованные в одних и тех же аналоговых или цифровых форматах передачи.
СПД линейных предприятий ( СПД-ЛП) предназначена для автоматизированного съёма, централизованного сбора, обработки, передачи и распределения по потребителям оперативной, в том числе диагностической, информации в реальном масштабе времени. По сети передаются данные о состоянии линейных технологических объектов, технических средств и систем автоматики, связи, энергетики; устройств контроля состояния подвижного состава на ходу поезда (ПОНАБ, ДИСК). Пользователями этой системы единой для всех служб сети являются работники службы движения (ДСП, ДНЦ, ДНЦО и т.д.), работники хозяйств Э, СЦБ и др.
Централизованный сбор, накопление и хранение первичной информации производится на общем сервере СПД-ЛП, включенном в локальную вычислительную сеть (ЛВС) центра сбора информации. В эту же ЛВС включаются АРМ пользователи СПД-ЛП, которые получают необходимую им информацию.
СПД дорожного уровня обеспечивают в пределах железной дороги обмен информацией между абонентами и системами обработки данных, решающими прикладные задачи управления перевозками и другими видами деятельности на ж. – д. транспорте. Основной системой, требующей непрерывного обмена информацией и создающей интенсивные информационные потоки, которые должна передавать СПД дороги, является АСУ перевозками (АСУП). Для обеспечения функционирования АСУП необходимо связать большие системы обработки данных в ИВЦ дороги с многочисленными АРМ, поставляющими оперативные данные о движении, дислокации и изменении состояния поездов, вагонов и грузов. СПД дорожного уровня может производить обмен информацией с СПД-ЛП, а так же с локальными вычислительными сетями управления дороги, отделений дороги, ЦФТО и т.д.
АСУСС и АСУГУ также обмениваются информацией с ИВЦ дороги по выделенным телефонным каналам.
Отдельную группу абонентов СПД дорожного уровня представляют комплексные системы АРМ (САРМ) на станциях. В САРМ объединяются группы абонентов, использующих в своей работе общий сервер, функционально ориентированный на решение определенного круга задач управления перевозками.
СПД сетевого уровня осуществляет межрегиональный обмен информацией между ГВЦ ОАО и ИВЦ железных дорог, а также ИВЦ соседних дорог, Сеть построена на базе выделенных телефонных каналов связи,
В СПД сетевого уровня реализуется межмашинный обмен информацией между ИВЦ соседних дорог. По выделенным каналам связи передаются данные о составе поездов (ТГНЛ поездов), переходящих с одной дороги на другую, а также другие сообщения, обеспечивающие ведение поездных и вагонных моделей на уровне дороги.
Первая очередь проекта была завершена к декабрю 1999 г. Вся сеть построена на маршрутизаторах Cisco. В качестве среды передачи данных стали использоваться цифровые каналы связи с пропускной способностью от 128 до 2048 кбит/с, арендованные у компаний ТрансТелеКом и Ростелеком. С появлением дополнительных каналов магистральный сегмент сети, связывающий все дороги и ГВЦ МПС, был деформирован на уровне дорожных сегментов, распространен до транзитно-периферийных и периферийных узлов сети передачи данных. Это открыло дополнительные возможности для клиентов в отдаленных пунктах и позволило повысить качество предлагаемого им сервиса.
В течение 2000-2001 гг. был создан резервный центр ГВЦ МПС в Московской области. Сегодня СПД представляет собой сеть маршрутизаторов TCP/IP, состоящую из 17 дорожных сегментов, сегмента ГВЦ и магистрального сегмента. В свою очередь 17 дорожных сегментов включают в себя региональные, транзитно-периферийные, периферийные и оконечные узлы, в которых создана собственная инфраструктура, построены или модернизированы локальные вычислительные сети, установлены маршрутизаторы разного уровня, обеспечивающие необходимые сервисы для организации обмена информацией.
СПД ОАО «РЖД» имеет двухуровневую иерархическую структуру. Она организована по топологии «звезда» с использованием рокадных соединений между региональными узлами смежных дорог (см. рисунок 3.15.1).
Рисунок 3.15.1 – Структурная схема СПД ОАО «РЖД»
В качестве маршрутизаторов в магистральном сегменте СПД ОАО «РЖД» используются маршрутизаторы фирмы Cisco серии 75хх; Cisco 7513 – центральный маршрутизатор СПД МПС; Cisco 7507 – маршрутизаторы в региональных узлах.
Модель маршрутизации магистрального сегмента СПД строится на основе следующих условий:
– транзит трафика между несмежными дорогами осуществляется через центральные маршрутизаторы, а в случае их недоступности – через агрегирующий маршрутизатор другой дороги, смежной обеим указанным дорогам;
– в случае их недоступности или перегруженности – через центральные маршрутизаторы;
– допускается распределение нагрузки между основным и резервными магистральными соединениями.
Дорожные сегменты (ДС) состоят из регионального (РУ), транзитно-периферийных (ТПУ), периферийных (ПУ) и оконечных узлов, локальных сетей предприятий и отдельных АРМов. В структуре дорожного сегмента от транзитно-периферийного узла до регионального должно существовать, как минимум, два независимых цифровых канала; длина маршрута от любого оконечного узла до РУ не более 8 транзитных маршрутизаторов; количество ПУ, выстроенных в цепочку, не должно превышать семи.
Дорожный сегмент СПД делится на два уровня:
– транспортный уровень, обеспечивающий высокоскоростной транзит трафика между узлами ДС;
– уровень доступа, основная функция которого – обеспечение доступа оконечных узлов к транспортному уровню;
Подобное разделение на два уровня дает следующие преимущества:
– разделение нагрузки на различные устройства;
– масштабируемость (возможность наращивать мощность узла, модифицируя только одну подсистему);
– упрощение процедуры локализации неисправностей в сети.
При этом обеспечивается возможность подключения к транзитно-периферийному узлу 6 каналов Е1 или более с производительностью более 50 000 пакетов в секунду.
Оборудование транспортной подсистемы должно иметь резервный блок питания и поддержку технологии MPLS/VPN. Периферийный узел должен иметь возможность подключения от 2 до 4 каналов Е1, производительность более 15000 пакетов в секунду и поддержку различных интерфейсов (Ethernet, Serial (sync/async), xDSL) для подключения оконечных узлов.
Транспортный комплекс объединяет не только участников перевозочного процесса, но и промышленные, социальные объекты и учебные заведения. Их значительная часть находится вне корпоративного пространства. В рамках СПД доступны системы видеоконференцсвязи (ВКС). Их успешно используют как для дистанционного обучения, так и для программы телемедицины. Благодаря внедрению таких систем открылись возможности организации консультаций и диагностики, обучения персонала удаленных от центра учреждений.
Ввод в эксплуатацию оперативно–технологических СПД и подключение к ним ИУС (информационно – управляющих систем) обеспечил:
– сокращение на 80 – 90% штата дежурных операторов линейных пунктов контроля технического состояния подвижного состава;
– автоматическое получение основного объема информации о поездном положении и отображение ее на экранах АРМ ДНЦ в реальном масштабе времени;
– автоматическое ведение графика движения поездов;
– рост производительности труда поездных диспетчеров и соответствующее сокращение потребности в персонале;
– расширение в 2 – 4 раза площади диспетчерских участков и зон диспетчерского управления;
– повышение общих эксплуатационных показателей работы дорог;
– повышение достоверности информации, получаемой руководителями верхних уровней управления, и сокращение времени принятия решений;
– дополнительные возможности (ВКС, дистанционное обучение, подключение к Internet и др.).
В настоящее время идёт дальнейшая модернизация сетей передачи данных, так как внедрение и развитие современных автоматизированных систем управления на железнодорожном транспорте требует всё большей пропускной способности для оперативного получения необходимой информации.
1. Что послужило причиной создания единой сети передачи данных?
2. Каково назначение СПД?
3. Перечислите основные требования к СПД?
4. Что сегодня представляет из себя СПД на железнодорожном транспорте?
5. Что включает в себя 17 дорожных сегментов?
6. Сколько уровней имеет СПД ОАО «РЖД»?
7. Перечислите преимущества такого разделения на уровни?
8. Условия построения модели маршрутизации?
9. Что обеспечил ввод в эксплуатацию оперативно–технологических СПД и подключение к ним ИУС (информационно – управляющих систем)?
В России заработала первая линия квантовой связи
В России начала работу первая линия квантовой связи. Она имеет протяженность 700 км, что делает ее самой крупной в Европе. Строительство вели РЖД на базе собственных оптоволоконных сетей, и к 2024 г. протяженность линий квантовой связи возрастет до 7000 км, хотя изначально планировалось за этот срок развить ее до 10 тыс. км. Размер вложений к 2024 г. составит более 19 млрд руб.
Первая в России линия квантовой связи
В России заработала первая в стране линия связи по магистральному защищенному квантовому каналу. Как сообщили CNews представители РЖД, с ее помощью был осуществлен первый сеанс видеосвязи.
Магистральный канал соединяет Москву и Санкт-Петербург. Он имеет протяженность 700 км, что делает его самым крупным в Европе и вторым по величине в мире. Представители РЖД утверждают, что при строительстве канала использовались отечественные решения.
Строительством канала связи занимались РЖД. Помощь в этом компании оказывали Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО), а также компании ООО «Специальный Технологический Центр», ООО «СМАРТС-Кванттелеком», ООО «Амикон».
Физическая основа квантовых сетей в данном случае – это магистральные оптоволоконные каналы РЖД.
Первый сеанс видеосвязи по российской квантовой сети прошел успешно
Сеанс связи был осуществлен при участии российского вице-премьера Дмитрия Чернышенко. С его слов, квантовыми коммуникациями интересуются как частные корпорации, так и государственные органы. Чернышенко добавил также, что развитие квантовых сетей в России продолжится, и до 2024 г. их протяженность увеличится до 7000 км.
Председатель правления ОАО «РЖД» Олег Белозеров, тоже принимавший участие в запуске 700-километрового квантового канала связи, назвал этот проект плотным. Он заявил, что на его реализацию ушло меньше года.
Как работают квантовые коммуникации
Основная задача квантовых сетей заключается в безопасной и быстрой передаче данных на большие расстояния. Такие сети базируются на оптоволоконных кабелях. Передаваемые по ним данные шифруются алгоритмом квантового распределения ключей.
700-километровый участок квантовой сети РЖД через станет первым участком всероссийской сети протяженностью в тысячи километров
Под этим алгоритмом подразумевается создание двух произвольных ключей, по одному для каждой из сторон передачи информации, и выработку общего произвольного ключа, необходимого для шифровки и дешифровки передаваемых данных фотонах. Общий ключ известен только «собеседникам», что исключает возможность несанкционированного перехвата.
В случае осуществления попытки несанкционированного получения доступа к передаваемой информации без ключа дешифровки сами данные будут искажены, поскольку измерение квантового состояния фотона невозможно без внесения в него изменений. Этот принцип лежит в основе квантовой криптографии. Она была предложена более полувека назад, в 1970 г. израильским физиком-исследователем Стивеном Визнером (Stephen Wiesner) и канадским физиком-теоретиком Жилем Брассаром (Gilles Brassard).
Как РЖД связаны с квантами
РЖД – один из инициаторов развития квантовых сетей в России. Об интересе компании к этому направлению стало известно в июле 2019 г, когда она подписала соглашение о намерениях с Правительством России. На церемонии подписания присутствовал Президент России Владимир Путин, а его цель заключается в ускорении технологического развития и достижения Россией позиции одного из лидеров на глобальных технологических рынках в сфере квантовых коммуникаций.
К январю 2020 г. у РЖД был готов проект «дорожной карты» развития квантовых сетей. В Согласно нему, компания планировала вложить в них 24,7 млрд руб. до 2024 г. включительно. Половину этой суммы (12,9 млрд руб.), как было указано в проекте, предлагалось взять из бюджета страны, 5,3 млрд руб. хотели выделить сами РЖД, а 6,5 млрд руб. планировалось привлечь из внебюджетных источников.
В конце июля 2020 г. проект «дорожной карты» претерпел ряд изменений, в том числе и по части размеров вложений. Сумма уменьшилась до 19,3 млрд руб. за период до 2024 г. включительно. Из этой суммы федеральный бюджет выделит 13 млрд руб., внебюджетные источники – 6,5 млрд руб., а РЖД – 5,3 млрд руб.
Отечественная ВКС-платформа обзавелась новыми функциями
«Дорожная карта» РЖД была принята властями в конце лета 2020 г., о чем сообщил Дмитрий Чернышенко во время запуска соединившего две столицы квантового канала. «Дорожная карта по квантовым коммуникациям была подписана только в августе прошлого года, но уже сейчас есть конкретный результат – квантовая сеть, которую мы сегодня запустили», – сказал вице-премьер.
Специально для развития квантовых сетей в РЖД в августе 2019 г. было создано отдельное подразделение – Департамент квантовых коммуникаций. Как сообщал CNews, основная цель нового отдела заключается в повышении эффективности бизнес-процессов РЖД, безопасности железнодорожного транспорта, а также наращивание эффективности использования инфраструктуры российской железнодорожной сети.
Планы на будущее
Олег Белозеров сообщил, что РЖД планируют и дальше работать над развитием квантовых сетей в России. «По дорожной карте мы должны реализовать 120 проектов, 75 продуктов и сервисов», – отметил он, добавив, что магистральная квантовая сеть Москва – Санкт-Петербург даст возможность «апробировать новые технологические решения, внедрить критически важные сервисы».
Глава РЖД также сообщил, что компания примет участие в организации проектов по внедрению отечественных программных коммуникационных систем в деятельность исполнительных органов государственной власти Санкт-Петербурга. Для этого РЖД собираются использовать свой опыт в построении системы коммуникаций и применения технологий искусственного интеллекта.
Как власти будут развивать беспилотную авиацию в России и ее технологический суверенитет
Первая версия проекта «дорожной карты» РЖД гласила, что российский рынок квантовых коммуникаций вырастет как минимум до 55 млрд руб. к 2024 г. По прогнозам компании, к этому времени он должен занять около 8% глобального рынка квантовых сетей.
Следует отметить, что в проекте «дорожной карты» в январе 2020 г. говорилось о наращивании суммарной протяженности российских квантовых сетей до 10 тыс. км. к 2024 г. Спустя полтора года Дмитрий Чернышенко озвучил прогнозы о протяженности 7000 км. С чем связано понижение ожиданий, остается неизвестным.