Где начало того конца, которым оканчивается начало?
Козьма Прутков
Подробности бурных дискуссий на страницах прессы об экономической обоснованности проекта, которые сопровождали начало реконструкции Московской кольцевой автомобильной дороги (МКАД) в середине 90-х, почти стерлись из памяти. Сейчас, когда это масштабное строительство завершено, все воспринимают уровень комфортности езды, обслуживания дороги и доступных сервисов как само собой разумеющийся.
Однако мало кто задумывается, как был достигнут этот уровень и какие технические решения помогли его реализовать. Ведь даже не все специалисты-дорожники знают, что МКАД — одна из немногих дорог страны, оснащенных специальной сетью связи. Об этой кольцевой системе связи (КСС), обеспечивающей контроль и управление освещенностью дороги, а также экстренную связь для различных организаций — как непосредственно обслуживающих МКАД, так и просто работающих на ее территории (ГАИ, аварийные службы, МЧС и т. д.), — нашему изданию рассказывают Валерий Тарасенко, представитель специализированного государственного унитарного предприятия (СГУП) «Мосгорсвет», и Владимир Листов, специалист ЗАО «Электросетьстройпроект».
Реконструкция по правилам
Проект реконструкции МКАД предусматривал не только расширение ее проезжей части. Возводились новые, связанные с ней сооружения: строились мосты и развязки, изящные пешеходные переходы, ограждения и стоянки. Но особое внимание проектировщиков было уделено нетрадиционному для России элементу трассы — системе освещения (плохая освещенность и отсутствие связи давно стали притчей во языцех для отечественных дорог) и организации системы телекоммуникаций. Поэтому главной задачей стала не просто замена светильников, а установка средств автоматизации, обеспечивающих включение/выключение и контроль оборудования отдельных участков, а также новой системы телемеханики и терминалов экстренной связи.
До реконструкции любое ДТП на МКАД всегда приносило массу хлопот: было очень сложно связаться с ГИБДД и «Скорой помощью». Как известно, ключевую роль при возникновении любых аварийных ситуаций играет время, т. е. необходима экстренная связь с различными службами: ГАИ, «Скорой помощью», МЧС или пожарными. Во всем мире для этого уже не одно десятилетие используются специальные терминалы, расположенные у дороги на расстоянии нескольких километров друг от друга. При необходимости человек нажимает кнопку терминала и связывается с диспетчером, который соединяет его с нужной службой. Подобные системы экстренной связи с колонками вызова можно увидеть в Европе на многих дорогах. Но, как известно, коммуникации, в том числе мобильная связь, там развиты намного лучше, чем в нашем отечестве, поэтому нам оставалось только тихо завидовать.
На МКАД эта проблема была решена. Более того, была организована не только экстренная связь через терминалы, но и связь по выделенным линиям для множества территориальных подразделений сервисных служб.
Выбор решения…
Очевидно, что найти оптимальное решение для такого разнородного комплекса задач (оперативная связь + телематика + управление и контроль элементов энергетической сети), было непросто. При этом, безусловно, следовало учитывать и перспективы обслуживания дороги (в коммуникациях явно нуждались те организации, чьи территориальные подразделения расположены на МКАД), и тот факт, что система должна функционировать в режиме реального времени.
Традиционный подход, базирующийся на использовании обычных проводных линий, требует относительно небольших затрат. Но, как известно, скупой платит дважды. Крайняя распределенность объектов и необходимость онлайновых соединений с высоким качеством связи накладывали особые требования на функциональность сети, а значит, на тип коммуникаций, т. е. на сами каналы. Оптимальным решением, по мнению проектировщиков, стали волоконно-оптические линии (ВОЛС), удовлетворяющие разнородным и непростым условиям работы сети. Рассмотрев технико-экономическое обоснование проекта, Правительство Москвы приняло решение о создании на МКАД сети на базе ВОЛС.
Учитывая масштаб работ, отметим разработчиков проекта применения ВОЛС на МКАД. Здесь в первую очередь надо назвать Геннадия Якимова, возглавлявшего в тот период Московское государственное предприятие «Мосгорсвет», и главного конструктора КСС МКАД — Александра Листова («Электросетьстройпроект»).
…и воплощение
Сеть включает шесть узлов связи, в том числе и центральный телекоммуникационный узел (ТКУ) — центр управления сетью, 54 шкафа оптической связи (ШОС), размещенных по периметру кольца в некотором удалении от шоссе, и примерно столько же терминалов экстренной связи, которые установлены на дороге на расстоянии 2—3 км друг от друга.
В состав оборудования каждого из шести узлов связи входит модуль распределенной АТС MD-110 (производства Ericsson), мультиплексор STM-16 (фирмы ECI-Telecom), а также устройство бесперебойного электропитания.
Основа КСС — это кольцо STM-16, развернутое на базе 32 одномодовых волокон, включающих как рабочие, так и резервные линии. Оптический кабель проложен главным образом в стенке, разделяющей направления автомобильного движения МКАД. Там, где этой стенки нет, например, в местах пересечения с другими дорогами, кабель подвешен к опорам освещения или протянут по инженерным коммуникациям. Резервная избыточность оптического кабеля в сочетании с технологиями защиты STM позволяет достичь почти 100%-ной защиты SDH-трафика.
Прокладка ВОЛС (именно она оказалась наиболее трудоемкой операцией) осуществлялась одновременно с реконструкцией участков МКАД: сначала на юге — с 21-го по 39 км, потом в западной части дороги — с 39-го по 64 км, и, наконец, северо-восточный сегмент — с 64-го по 21 км. Поскольку проектные решения каждого из шести узлов связи и всех шкафов оптической связи были только типовыми, то установка и наладка оборудования велись «конвейерным» способом. Оптический кабель был уложен посередине МКАД, в разделительной стенке между полосами движения, там, где проходят силовые кабели СГУП «Мосгорсвет». Оптоволокно прокладывалось рядом с ними в отдельном лотке через разделительную прокладку.
Хотелось бы особо отметить, что для проводки оптического кабеля строители применили способ, характерный скорее для силовой электроэнергетики, а не для сетей связи, поскольку обычная продувка была крайне затруднительна в условиях зимы, загрязненности, изгибов трассы и необходимости обходить множество опор освещения. Суть его в том, что в качестве «лидера» была использована жесткая проволока: по участку длиной 200—500 м проталкивался лидер, затем вытягивался кабель, сматывался в бухту, и цикл повторялся. Это позволило оперативно и качественно проложить оптоволокно.
Через каждые 2 км пути были организованы площадки для размещения полевых объектов — шкафов оптической связи, в которых устанавливались абонентский мультиплексор ZAK-30 (производства Ericsson), оптический модем (Fiber Optic Line Terminal, FOLT) и предусматривались разъемы для подключения внешней аппаратуры к электрическим и оптическим линиям.
В данном проекте особенно интересно то, что ШОСы расположены не в зданиях, где обычно есть соответствующая инфраструктура, и даже не просто в чистом поле, а в очень неблагоприятных условиях, особенно агрессивных в осенне-зимний период. Поэтому вся аппаратура ШОС размещается в климат-кабинете — термостабилизирующей камере производства Ericson. Примеров гражданского использования таких кабинетов в нашей стране крайне мало, и МКАД — один из них, причем наиболее масштабный.
Добавим, что при эксплуатации в столь жестких условиях главное — осуществлять вовремя все регламентные работы: замену фильтров, контроль состояния термокабинета, нагревателей, вентиляторов, а также обеспечивать постоянный мониторинг оптических волокон.
На тех же площадках расположены и традиционные шкафы управления освещением, укомплектованные средствами автоматизации, которые непосредственно управляют освещением (в нем, как обычно, сосредоточены контакторы, замыкающие цепи питания светильников и датчики целостности предохранителей).
На каждом полевом объекте устанавливается и еще один шкаф — шкаф телемеханики (ШТМ), к котором размещен информационный измерительно-управляющий контроллер ДЕКОНТ-182 (производства московской фирмы ДЭП) — базовое оборудование локального управляющего контура системы управления освещением.
На ДЕКОНТ-182 возложены три основные задачи этой системы. Во-первых, на него поступают команды диспетчера включить/выключить освещение, которые транслируются на подключенные к нему контакторы. Во-вторых, контроллер передает в ТКУ информацию о состоянии предохранителей, цепей питания и т. д. Третья задача — собственно управление освещением согласно астрономическому календарю, в соответствии со временем захода и восхода солнца.
Информация о состоянии освещения всех участков МКАД поступает в центральный диспетчерский узел, который расположен у пересечения МКАД и Варшавского шоссе. Специализированное ПО позволяет визуализировать ее в мнемосхему и дает диспетчеру возможность управлять любыми группами контактов, подающих напряжение на светильники. Этот же центральный узел обеспечивает обслуживание вызовов, поступающих с терминалов экстренной связи.
К ПО управления и контроля, используемому в КСС, предъявлялись повышенные требования по надежности и отказоустойчивости. Так, система управления сетью реализована с помощью пакета ENM, разработанного компанией ECI-Telecom. Система работает на платформе Sparc (ОС Solaris) и обеспечивает протоколирование параметров сети с помощью RAID-массивов с горячей заменой жестких дисков.
В функции оператора сети входит, по сути, лишь перекоммутация информационных потоков, что бывает необходимо при изменении топологии, обнаружении неисправности или плановом ремонте устройств связи. Автоматизированный контроль и управление всем сетевым оборудованием (включая источники бесперебойного питания) реализованы на базе протокола TCP/IP.
Что же касается основной функции КСС — управления освещением, то для ее реализации был использован программно-аппаратный комплекс ДЕКОНТ производства ДЭП (эта фирма специализируется на разработке и внедрении средств автоматизации для электрофизических установок — ускорителей, мощной лазерной техники и др.). Управляющая часть программы выполняется на диспетчерском АРМе — именно с ее помощью включаются светильники вокруг Москвы.
Для настройки оборудования, в том числе и включающего встроенное ПО, обычно используются несложные программы, работающие под управлением ОС Microsoft Windows, которые не предназначены для функционирования в режиме реального времени. При выборе подобных интерфейсов к ним предъявлялись обычные эксплуатационные требования — простота и удобство в обращении.
Следует также отметить, что в КСС установлена система оптического мониторинга волокон фирмы Nicotra, которая базируется на рефлектометрах производства компании Acterna (динамический диапазон 33 дБм). Система оснащена специализированным ПО управления, позволяющим просматривать полученные рефлектограммы. Кроме того, для обеспечения оперативности при устранении неисправностей был разработан «географический» интерфейс — информация о нарушениях линейно-кабельной сети отображается на карте Москвы, что позволяет быстро определить способы подъезда на место аварии. Система оптического мониторинга работает на длине волны 1625 нм, в то время как для штатной передачи информации используется излучение с длиной волны 1550 нм, поэтому проверка волокон осуществляется в фоновом режиме.
Система мониторинга была опробована в условиях строительства сооружений на МКАД, когда случались и обрывы кабеля, и его перенос и даже возгорания. Результат испытаний — значительное сокращение времени устранения обрывов сети. Кроме того, мониторинг по рефлектограммам позволяет отслеживать качество связи при сезонных перепадах температуры и естественное старение волокна.
Сегодня и завтра
Фактически реконструкция МКАД завершилась в 2001 году, тогда же КСС получила разрешение Главгоссвязьнадзора на эксплуатацию в составе ТфОП. Казалось бы, все насущные задачи решены. СГУП «Мосгорсвет» получило современную систему управления освещением МКАД, территориальные отделения ГАИ и сервисные службы — выделенные каналы цифровой телефонной связи, а проезжающие по трассе автомобилисты — возможность экстренной связи со службами безопасности и «Скорой помощи».
Но владелец КСС прекрасно понимает, что для повышения экономической эффективности вложений надо привлекать к использованию дорогостоящей сетевой инфраструктуры коммерческих потребителей. И такое коммерческое использование сети уже началось. Операторы сотовой связи — МТС и «Соник Дуо» — решили разместить свое оборудование на полевых объектах КСС. Сегодня на 22 из 54 площадок СГУП «Мосгорсвет» установлены новые контейнеры с климат-кабинетами, кондиционерами, пожарной и охранной сигнализацией. Одна часть контейнера занята оборудованием сотовой связи, а другая — аппаратурой КСС. Скоро сотовая связь высокого качества будет доступна по всему периметру МКАД.
Система мониторинга КССОсновная задача систем мониторинга оптических кабелей сетей связи — контроль целостности волокон непосредственно в рабочем режиме. Одна из таких систем развернута на КСС (кольцевая система связи), которая обслуживает МКАД. Основной блок системы мониторинга КСС — оптический рефлектометр, который определяет качество волокна. Обычно при работе с этим прибором надо поднести его к концу кабеля, разорвать цепь, подключить, определить место разрыва — и только после этого можно ехать искать сам отказ. До последнего времени приходилось мириться с подобной процедурой. Но при эксплуатации мощных сетей связи с большими потоками (в КСС поток составляет порядка 2,5 Гбит/с) становится дорога каждая минута на ремонт, и привычные методы больше не годятся. Ряд фирм, откликнувшись на потребности связистов, начали разрабатывать системы, которые позволяют контролировать кабель прямо в процессе его эксплуатации, под трафиком. В систему мониторинга, помимо рефлектометра, обычно входят блок оптического переключателя, устройство спектрального разделения, блок формирования сигнала тревоги и управляющий компьютер. Переключатель позволяет подсоединить к одному рефлектометру много волокон и кабелей (в случае КСС — 100. А для сетей с особо большим числом кабелей можно использовать покаскадное включение переключателей. Устройство спектрального разделения — это небольшой блок с одним входом и двумя выходами, или наоборот, поскольку входы и выходы обратимы. Он позволяет разделять сигналы разных частот. Рефлектометрия ведется на длине волны 1625 нм, а передача сигнала — на волне 1300 или 1550 нм. За счет такого частотного разделения обеспечивается и передачу сигнала, и одновременный контроль волокна. Вся эта система управляется компьютером — обычным ПК. Именно на его экране оператор получает полную картину состояния сетей. Описанные устройства составляют базовый RTU (Remote Test Unit), который обязательно содержит рефлектометр. Используются и удаленные RTU (здесь, правда, получается некоторая тавтология), в которые входят только переключатели и устройства разделения частот. Такие устройства можно поставить на удаленных узлах и с их помощью выполнять мониторинг. Для этого не требуются лишние рефлектометры, а ведь это наиболее дорогие устройства в системе. Получается, что один рефлектометр может обслуживать достаточно разветвленную сеть. Еще один блок в системе мониторинга КСС самостоятельно собирает сигналы об авариях и передает их на компьютер. По этим сигналам автоматически, даже без вмешательства оператора, организуется тестирование того участка, откуда пришел сигнал тревоги. Такой сигнал может возникнуть, например, когда количество ошибок превышает заданный порог, т. е. еще до собственно обрыва. Благодаря этому возможно своевременное вмешательство ремонтников, предупреждающее аварию, а значит, и простои сети. Олег Олейнер, ведущий специалист ЦНИИ связи |
