Koncepcja sieci GSM-R dla węzła kolejowego

Podobne dokumenty
ARCHITEKTURA GSM. Wykonali: Alan Zieliński, Maciej Żulewski, Alex Hoddle- Wojnarowski.

Horyzontalne linie radiowe

Analiza wpływu kolejowej cyfrowej sieci komórkowej na środowisko

Oddział we Wrocławiu. Zakład Kompatybilności Elektromagnetycznej (Z-21)

Powiązania ETCS, GSM-R i srk Karol Gruszka, Centrala PKP PLK S.A.

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Czym jest EDGE? Opracowanie: Paweł Rabinek Bydgoszcz, styczeń

Systemy i Sieci Radiowe

Sieci Komórkowe naziemne. Tomasz Kaszuba 2013

Systemy telekomunikacyjne

Uwarunkowania wprowadzania systemu radiołączności kolejowej opartego o standard GSM-R w Polsce

Radiokomunikacja ruchoma

Analiza przestrzenna rozkładu natężenia pola elektrycznego w lasach

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY 1) z dnia 30 grudnia 2009 r.

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY 1) z dnia 19 sierpnia 2011 r.

Dziennik Ustaw Nr Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY 1) z dnia 19 sierpnia 2011 r.

Modele propagacyjne w sieciach bezprzewodowych.

7.2 Sieci GSM. Podstawy GSM. Budowa sieci GSM. Rozdział II Sieci GSM

Sygnał vs. szum. Bilans łącza satelitarnego. Bilans energetyczny łącza radiowego. Paweł Kułakowski. Zapewnienie wystarczającej wartości SNR :

Systemy i Sieci Radiowe

PROJEKT SIECI BEZPRZEWODOWEJ WYKORZYSTYWANEJ DO CELÓW PLANOWANIA AUTOSTRADY

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA TELEKOMUNIKACJI I APARATURY ELEKTRONICZNEJ. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych. Numer ćwiczenia: 7

Spis treści. Przedmowa 11

Wyznaczanie zasięgu łącza. Bilans mocy łącza radiowego. Sieci Bezprzewodowe. Bilans mocy łącza radiowego. Bilans mocy łącza radiowego

STRATEGIA LABORATORIUM AUTOMATYKI I TELEKOMUNIKACJI IK W ZAKRESIE PROWADZENIA BADAŃ SYSTEMU GSM-R

Lokalizacja projektu

System trankingowy. Stacja wywołująca Kanał wolny Kanał zajęty

Laboratorium nr 2 i 3. Modele propagacyjne na obszarach zabudowanych

sieci mobilne 2 sieci mobilne 2

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 6 sierpnia 2002 r. w sprawie urządzeń radiowych nadawczych lub nadawczoodbiorczych, które mogą być

Metodyki rozmieszczania punktów ładowania dla transportu indywidualnego i zbiorowego

Sieci Satelitarne. Tomasz Kaszuba 2013

Systemy Bezprzewodowe. Paweł Kułakowski

Systemy telekomunikacyjne

Pierwsze wdrożenia GSM-R w Polsce

Planowanie Radiowe - Miasto Cieszyn

Promieniowanie stacji bazowych telefonii komórkowej na tle pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez duże ośrodki radiowo-telewizyjne

Planowanie sieci bezprzewodowych - bilans łącza radiowego

Zarządzenie Nr 20 Prezesa Urzędu Komunikacji Elektronicznej z dnia 10 września 2007 r.

Kluczowe wyzwania dla migracji TETRA PS-LTE w zakresie bezpieczeństwa publicznego. Maciej Krzysiak

Technologie cyfrowe semestr letni 2018/2019

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Wykorzystanie nowoczesnych technologii w zarządzaniu drogami wojewódzkimi na przykładzie systemu zarządzania opartego na technologii GPS-GPRS.

Polaryzacja anteny. Polaryzacja pionowa V - linie sił pola. pionowe czyli prostopadłe do powierzchni ziemi.

Systemy teleinformatyczne w zarządzaniu kryzysowym. (

2. STRUKTURA RADIOFONICZNYCH SYGNAŁÓW CYFROWYCH

Projektowanie układów scalonych do systemów komunikacji bezprzewodowej

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2013/2014. Zadania z teleinformatyki na zawody II stopnia

Szerokopasmowy dostęp do Internetu Broadband Internet Access. dr inż. Stanisław Wszelak

Transmisja w paśmie podstawowym

BER = f(e b. /N o. Transmisja satelitarna. Wskaźniki jakości. Transmisja cyfrowa

co to oznacza dla mobilnych

Niezawodność i diagnostyka systemów cyfrowych projekt 2015

UKE- Okręgowe Izby Urbanistów - KIGEiT

Projekty PAKIETU KOLEJOWEGO SKM w ramach Zintegrowanych Inwestycji Terytorialnych. Gdańsk, r.

Cyfrowy system łączności dla bezzałogowych statków powietrznych średniego zasięgu. 20 maja, 2016 R. Krenz 1

Kierunki rozwoju sieci kolejowej w Warszawskim Węźle Kolejowym Master Plan dla transportu kolejowego w aglomeracji warszawskiej

Projektowanie Sieci Lokalnych i Rozległych wykład 5: telefonem w satelitę!

AGENDA. Site survey - pomiary i projektowanie sieci bezprzewodowych. Tomasz Furmańczak UpGreat Systemy Komputerowe Sp. z o.o.

Problematyka współpracy systemów kolejowej radiołączności w aspekcie wywołania alarmowego

TOM II. szczegółowe warunki techniczne dla modernizacji lub budowy linii kolejowych. z wychylnym pudłem) TOM II SKRAJNIA BUDOWLANA LINII KOLEJOWYCH

Politechnika Warszawska

KOMISJA. (Tekst mający znaczenie dla EOG) (2008/432/WE) (7) Środki przewidziane w niniejszej decyzji są zgodne z opinią Komitetu ds.

Aktualny stan prac w zakresie budowy sieci Kolei Dużych Prędkości w Polsce

CZĘŚĆ I Podstawy komunikacji bezprzewodowej

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA TELEKOMUNIKACJI I APARATURY ELEKTRONICZNEJ. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych. Numer ćwiczenia: 5

zmianie ulegają postanowienia:

Miejskie projekty transportowe realizowane w ramach POIiŚ problemy na etapie aplikowania i podczas realizacji

MULTICOM OPTYMALIZACJA TRANSPORTU DOŁOWEGO LOKALIZACJA I IDENTYFIKACJA ZASOBÓW.

Zagadnienia egzaminacyjne TELEKOMUNIKACJA studia rozpoczynające się po r.

Wymagania dotyczące sieci radiowej WiFi

Sieć łączności radiowej elektroenergetyki - stan obecny -koncepcja cyfryzacji

Modernizacja linii E 65 - Południe na odcinku Grodzisk Mazowiecki Kraków/Katowice Zwardoń/Zebrzydowice granica państwa

Sieci Bezprzewodowe. Systemy modulacji z widmem rozproszonym. DSSS Direct Sequence. DSSS Direct Sequence. FHSS Frequency Hopping

Podstawowe pojęcia dotyczące sieci komputerowych

Demodulator FM. o~ ~ I I I I I~ V

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA TELEKOMUNIKACJI I APARATURY ELEKTRONICZNEJ. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych. Numer ćwiczenia: 11

Stacja bazowa transmisji danych HSPA+ Szkoła Podstawowa nr 1. im.władysława Szafera Mielec ulica Kilińskiego 37

Wykonawcy: Data Wydział Elektryczny Studia dzienne Nr grupy:

Restrukturyzacja Łódzkiego Węzła Kolejowego

Podstawy transmisji sygnałów

Forum TETRA Polska III spotkanie, 15 marca 2007 r. Metody badania pokrycia sygnałem radiowym w sieciach ruchomych

Dlaczego Meru Networks architektura jednokanałowa Architektura jednokanałowa:

Łączność dla słuŝb bezpieczeństwa publicznego w przyszłości. Wiele połączeń głosowych i jeszcze więcej danych. Tero Pesonen, EADS Secure Networks

Systemy satelitarne Paweł Kułakowski

PODSTAWY TELEKOMUNIKACJI Egzamin I (za każde polecenie - 6 punktów)

Zakres programu budowy linii dużych prędkości w Polsce

SPECYFIKACJA ZASIĘGU POŁĄCZEŃ OPTYCZNYCH

KOLEJ DUŻYCH PRĘDKOŚCI RZECZ ZWYKŁA CZY NIEZWYKŁA?

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY 1) z dnia r.

Bezprzewodowe sieci komputerowe

Niniejsze wyjaśnienia dotyczą jedynie instalacji radiokomunikacyjnych, radiolokacyjnych i radionawigacyjnych.

Bezprzewodowe Sieci Komputerowe Wykład 5. Marcin Tomana WSIZ 2003

Parametry elektryczne anteny GigaSektor PRO BOX 17/90 HV w odniesieniu do innych rozwiązań dostępnych obecnie na rynku.

Pytania egzaminacyjne dla Kierunku Transport. studia II stopnia stacjonarne i niestacjonarne

P O S T A N O W I E N I E

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

rh-serwer 2.0 LR Sterownik główny (serwer) systemu F&Home RADIO. Wersja LR powiększony zasięg.

PROBLEMY PRZEPUSTOWOŚCI POZNAŃSKIEGO WĘZŁA KOLEJOWEGO PRZY ZWIĘKSZONYM RUCHU AGLOMERACYJNYM dr inż. Jeremi Rychlewski Politechnika Poznańska

CDMA w sieci Orange. Warszawa, 1 grudnia 2008 r.

Transkrypt:

Mirosław Siergiejczyk 1, Alicja Mierzejewska 2 Politechnika Warszawska Wydział Transportu Zakład Telekomunikacji w Transporcie Koncepcja sieci GSM-R dla węzła kolejowego 1. WSTĘP System GSM-R (Global System for Mobile Communications-Railways) jest europejskim standardem radiołączności, opracowanym i wykorzystywanym dla potrzeb kolei. Opiera się na systemie GSM, czyli najpopularniejszym obecnie standardzie telefonii komórkowej. Pracuje w paśmie 900 MHz. Dzięki temu zapewnia usługi związane z transmisją głosu, danych i wiadomości w formie tekstowej lub multimedialnej. Ponadto system pakietowego przesyłania danych GPRS umożliwia szybką transmisję danych. Jest to bardzo istotne dla szybkiego i niezawodnego przesyłaniu danych w relacji tor-pojazd trakcyjny na łączach GSM- R dla potrzeb systemu ETCS poziom 2. System GSM-R jest częścią Europejskiego Systemu Zarządzania Ruchem Kolejowym, (ERTMS). ERTMS został zaprojektowany w celu zintegrowania systemu transportu kolejowego. Jego celem jest zapewnienie interoperacyjności, a co za tym idzie możliwość swobodnego poruszania się pociągów na sieciach kolejowych poszczególnych państw bez konieczności zatrzymywania się na granicach oraz wymiany lokomotyw lub maszynistów. Aktualnie system GSM-R wdrażany jest na terenach Francji, Włoch, Szwecji, Szwajcarii, Wielkiej Brytanii i Niemiec. W Polsce sieć telekomunikacyjna pracująca w tym standardzie wdrażana jest od 2009 r. przez PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. i jest częścią składową Europejskiego Systemu Zarządzania Ruchem Kolejowym. Inwestycja ta współfinansowana jest ze środków unijnych. W artykule zaprezentowano wybrane zagadnienia związane z analizą sieci GSM-R i etapami planowania tej sieci w dużym węźle kolejowym. 2. STRUKTURA I USŁUGI SYSTEMU GSM-R GSM-R stworzony został w oparciu o standardowy system GSM fazy 2+ (Standard GSM powiększony o dodatkowe usługi oraz funkcje umożliwiające płynne przejście z systemu GSM do systemów trzeciej generacji). Oparty jest na modulacji GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), identycznie jak w przypadku sieci GSM. Powstała ona jako modyfikacja modulacji MSK (Minimum Shift Keying), która nie sprawdza się w zastosowaniach komórkowych z uwagi na wypromieniowaną moc poza pasmem przenoszenia [4]. W modulacji GMSK zamiast prostokątnego impulsu użyty jest impuls Gaussa powstały w wyniku filtracji impulsu prostokątnego. Dzięki zmianie postaci impulsu, szerokość widma sygnału zmodulowanego zmienia się na bardziej zwięzły eliminuje to również podstawową wadę MSK, a zatem duży poziom wstęg bocznych w modulacji GMSK są one niewielkie, a odstęp międzykanałowy może być zdecydowanie mniejszy niż w modulacji MSK przy tym samym poziomie interferencji międzykanałowych. W systemie GSM-R, tak jak w systemie GSM, zastosowano indeks modulacji BT = 0,3. Wadą GMSK jest skomplikowany odbiornik oraz możliwe wystąpienie przeników międzysymbolowych. Częstotliwości GSM-R rekomendowane do wykorzystania w Unii Europejskiej [12]: 876-880 MHz do nadawania sygnał w kierunku stacji bazowej (uplink), 921-925 MHz do odbierania sygnał od stacji bazowej (downlink). W sieci kolejowej wymagana jest jednak wyższa niezawodność sieci. Zapewnia to redundancja sprzętowa oraz rozbudowane oprogramowanie. Ponadto potrzeby kolejnictwa wymagają uzupełnienia standardu GSM funkcjami typowymi dla radiowych systemów dyspozytorskich. Chodzi tu głównie 1 msi@wt.pw.edu.pl 2 ali.mierzejewska@gmail.com Logistyka 4/2014 2417

o natychmiastowe połączenia bezpośrednie, połączenia grupowe oraz przekaz wielu rodzajów sygnałów alarmowych. Zanim przystąpi się do projektowania sieci należy zapoznać się z jej danymi technicznymi i jakością usług QoS. Jest to bardzo ważne ponieważ projektant musi znać całość charakterystyki usługi telekomunikacyjnej stanowiących podstawę do wypełnienia potrzeb użytkownika tej usługi. Systemowi GSM-R postawione zostały wymagania jakości usług QoS (Quality of Service). Jednym z najważniejszych parametrów jakościowych w GSM-R jest dostępność usług, która ustanowiona jest na 99,95%. Istotnymi parametrami jest maksymalny czas zestawiania połączenia o normalnym priorytecie, który nie powinien przekraczać 7,5 sekundy, oraz prawdopodobieństwo niepowodzenia w nawiązaniu połączenia, które powinno być mniejsze od 10-3. Dla trwającego połączenia określono kilka najważniejszych parametrów jakościowych, m.in. bitową stopę błędów czyli BER (Bit Error Rate), która określa stosunek ilości błędnych bitów do wszystkich przesłanych bitów. Dla kanału o przepływności 2,4 kbit/s w 90% czasu trwania połączenia wartość BER nie powinna przekroczyć 10-4. Prawdopodobieństwo rozłączenia ustalono na nie większe niż 0,0001 [4], [9]. System GSM-R obsługuje terminale poruszające się z prędkością do 500 km/h. Im większa prędkość pojazdu tym częstsza zmiana komórek, dlatego bardzo ważnym parametrem jest maksymalny czas przełączenia pomiędzy komórkami (handover). Zastosowane mechanizmy przełączania muszą zapewniać prawidłowe przełączenie komórek, w czasie nie większym niż 300 ms w 99,5% przypadków. Rozmieszczenie stacji bazowych w systemach GSM-R może odbywać się na cztery różne sposoby w zależności od wymaganego bezpieczeństwa. Wybór sposobu rozmieszczenia i połączenia stacji bazowych powinien być podyktowany klasą i przeznaczeniem linii kolejowej, jej przepustowością i wymaganym poziomem bezpieczeństwa. W systemach GSM-R możemy wyróżnić trzy podstawowe typy stosowanych komórek. Pierwszym są to komórki, które z założenia pokrywają tylko obszar linii kolejowej. Cechuje je długi kształt i niewielka szerokość. Drugim typem są komórki pokrywające tereny stacyjne i częściowo linie kolejowe. Mają zazwyczaj kształt kolisty lub eliptyczny. Trzecim typem są komórki duże, pokrywające inne tereny kolejowe takie jak bocznice, kompleksy budynków kolejowych itp. Każdy z typów komórek obsługuje wszystkie rodzaje radiotelefonów. Wielkość komórek i ich kształt można zmieniać poprzez regulację poziomu mocy oraz stosowanie anten dookólnych, szerokokątnych bądź liniowych. System GSM- R ma zastosowanie służbowe, więc nie przewiduje się w nim pokrycia radiowego terenów innych niż tereny kolejowe. Ponadto, aby zapewnić QoS, przy planowaniu sieci GSM-R należy uwzględnić następujące założenia [5]: w obrębie komórki niedopuszczalne są alokacje wspólno- i sąsiedniokanałowe dla kanałów BCCH - TCH; dla alokacji kanałów TCH należy przyjąć separacje zależne, od trybu rozpraszania widma z przeskokiem częstotliwości. Mechanizm FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) umożliwia w prosty sposób jednoczesna pracę wielu systemów w tym samym paśmie częstotliwości. Jednocześnie zapewnia równomierne rozłożenie obciążenia w nośniku. Zasada działania przeskoku częstotliwości (frequency hopping) polega na tym, że zarówno nadajnik jak i odbiornik zmieniają w określonych cyklach częstotliwość nośną. Przykładem może być tutaj sieć GSM-R, która może wykorzystywać FHSS do zmniejszenia ryzyka zakłócania sygnału transmitowanego pomiędzy nadawczą MS (Mobile Station) a stacją bazową BTS (Base Transceiver Station). w komórkach przyległych nie wolno rozmieszczać tych samych kanałów ani kanałów przyległych, w komórkach sąsiednich niedopuszczalne są alokacje wspólnokanałowe niezależenie od typu kanału; w miarę możliwości należy unikać alokacji sąsiedniokanałowych. 3. WYBRANE ASPEKTY PROJEKTOWANIA SIECI GSM-R 3.1. Planowanie radiowe Głównym celem planowania radiowego jest zlokalizowanie stacji bazowych w sposób zapewniający spełnienie wymagań dotyczących jakości, wydajności oraz zasięgu sieci. Planowanie radiowe to symulacja 2418 Logistyka 4/2014

pokrycia danego terenu sygnałem sieci szerokopasmowych w zależności od parametrów wpływających na propagację fal, np. topologii terenu [1]. W rezultacie planowania radiowego otrzymuje się analizę projektowanej sieci [2]: 1. założenia, 2. budżet łącza, 3. modelowanie propagacji, 4. optymalizacja. Na początku projektu niezbędne jest określenie obszaru, dla którego planowana ma być sieć GSM-R. Należy wskazać numery linii kolejowych, dworce i przystanki znajdujące się w obszarze planowania i prześledzić ich położenie na mapie. Dobrze jest na tym etapie dowiedzieć się czy istnieje sieć światłowodowa i linie energetyczne bądź inna infrastruktura, którą można wykorzystać w projekcie. Zanim rozpocznie się planowanie radiowe przy pomocy narzędzia planistycznego, należy zapoznać się z wytycznymi jakie określone są przez zleceniodawcę w opisie przedmiotu zamówienia. W Polsce OPZ określa następujące parametry wstępnego planowania radiowego [3], [5]: niedopuszczalne są alokacje wspólno i sąsiedniokanałowe w obrębie komórki i minimalna separacja 600 khz, w komórkach sąsiednich nie można rozmieszczać tych samych kanałów ani kanałów sąsiednich, separacja minimum 400 khz, minimalny pozom pokrycia radiowego w zależności od rodzaju linii kolejowej oraz przeznaczenia systemu: o prawdopodobieństwo pokrycia 95% oparte o poziom pokrycia -98dBm dla komunikacji głosowej i transmisji danych nie krytycznych dla bezpieczeństwa, o prawdopodobieństwo pokrycia 95% oparte o poziom pokrycia -95dBm na liniach ETCS z poziomami 2/3 dla szybkości niższych lub równych 220 km/h, wysokość zawieszenia anten 35 m, antena na dachu lokomotywy, tj. 4 m nad torem; antena izotopowa z zyskiem 0 dbi, zyski anten: dla urządzeń mobilnych 0dBi, dla dal stacji bazowych BTS - 18dBi, równoważna moc promieniowana izotropowo. anteny EIRP (Equivalent or Effective Isotropical Radiated Power) powinna być mniejsza niż 1000 W, straty w torze radiowym 3dB, dwie warstwy pokrycia radiowego, liczba modułów TRX dla każdego z sektorów każdej stacji bazowej - dwa moduły TRX. Sieć GSM-R musi zapewnić obsługę różnego typu usług generujących różne typy ruchu sieciowego. W związku z tym wszystkie możliwe do wystąpienia profile ruchowe powinny być rozpatrzone na etapie wymiarowania sieci. Wielkość oferowanego ruchu może zostać określona, jako iloczyn liczby zgłoszeń w jednostce czasu (zwykle odniesiona do godziny największego ruchu GNR) i średniego czasu trwania połączenia. Obliczenia ruch generowanego powinny uwzględniać zarówno ruch generowany przez połączenia głosowe oraz transmisję danych z komutacja łączy [6], [7]. Na etapie niezbędne jest również wyznaczenie godziny największego ruchu (GNR). Dzięki temu określić można ilość oferowanego ruchu na danym obszarze. W obliczeniach trzeba uwzględnić obecność personelu utrzymania szlaku i zespołów manewrowych, które również generują ruch. Ostatnią czynności jest określenie liczby urządzeń nadawczo-odbiorczych (TRX), które odpowiedzialne są za wysyłanie i odbieranie sygnału. Zgodnie z wytycznymi PKP PLK S.A. [5] ich liczba powinna wynosić 2. Dla każdej stacji można to obliczyć wyznaczając kolejno[13]: całkowitą liczbę sektorów stacji systemu GSM 900, średni ruchu obsługiwany przez 1 sektor sieci, wymaganą pojemność sektora w poszczególnych rodzajach obszarów geograficznych, liczbę kanałów niezbędnych do obsłużenia wymaganego ruchu na sektor korzystając z tablicy Erlanga. Ostatecznie wymagana liczba TRX na sektor w sieci jest wartością maksymalną z dwóch wielkości: wymaganej liczby TRX na sektor ze względu na ruch, minimalnej przyjętej liczby TRX na sektor. Logistyka 4/2014 2419

Do wyliczenia budżetu łącza niezbędne są informacje o nadajniku oraz odbiorniku, tj. moc nadajnika, czułość odbiornika, tłumienność kabla, długość kabla, zysk anteny, odległość między punktami i częstotliwość. W rezultacie otrzymujemy EIRP (ekwiwalentna moc anteny) nadajnika oraz tłumienie ścieżki: EIRP(dBm)=moc nadajnika (dbm) - tłumienie kabla (db) + wzmocnienie anteny (dbi) (1) Wykorzystując wyżej wymienione dane i obliczeniom można w przybliżeniu określić liczbę stacji bazowych, ich zasięg oraz lokalizację. 4. PALNOWANIE SIECI GSM-R W WĘŹLE KOLEJOWYM 4.1. Charakterystyka węzła kolejowego Układ linii kolejowych w Warszawskim Węźle Kolejowym został ukształtowany w latach trzydziestych ubiegłego wieku w takim kształcie w jakim istnieje praktycznie do dzisiaj. W późniejszych latach ulegał on rozbudowie i modyfikacjom. Obecnie został zbudowany odcinek łączący główne stacje kolejowe Warszawy (czyli Warszawa Wschodnia, Warszawa Centralna, Warszawa Zachodnia) ze stacją Warszawa Lotnisko Chopina. Zapewnia to podrożonym korzystającym z transportu lotniczego szybkie i wygodne przemieszczenie się z portu lotniczego Warszawa Lotnisko Chopina do centrum miasta (pociągi Szybkiej Kolei Miejskiej linie S2 i S3 oraz pociągi Kolei Mazowieckich linia KML), a także do portu lotniczego Modlin (pociągi Kolei Mazowieckich linia KML). Na rys. 1 przedstawiono rzeczywisty, obecny układ linii kolejowych w Warszawskim Węźle Kolejowym [10]. Warszawski Węzeł Kolejowy traktowany jest jako obszar, który jest ograniczony następującymi stacjami kolejowymi: Grodzisk Mazowiecki (linie nr 1 i 447), Mińsk Mazowiecki (linia nr 2), Sochaczew (linia nr 3), Tłuszcz (linia nr 6), Pilawa (linia nr 7), Czachówek Płd. (linia nr 8), Nasielsk (linia nr 9). Warszawski Węzeł Kolejowy jest głównym elementem infrastruktury kolejowej w Polsce, zarówno dla ruchu pasażerskiego jak i towarowego. Pełni on także istotna role w międzynarodowych połączeniach kolejowych, z racji tego iż leży na trasie: Berlin-Warszawa-Moskwa (połączenia wschód-zachód), Gdańsk-Warszawa-Katowice/Kraków (połączenia północ-południe). Znaczący wpływ na liczbę pasażerów ma także gęsto zaludniona aglomeracja warszawska. Liczne potoki transportowe ze wszystkich stron ograniczonych stacjami kolejowymi tworzącymi WWK powodują, że niezbędna jest odpowiednia infrastruktura kolejowa. Dotyczy to zarówno systemów radiołączności w tym GSM-R. 4.2. Modelowanie propagacji Na tym etapie określona zostaje lokalizacja i liczba stacji bazowych, wysokość zawieszenia anten, kierunki i azymuty anten, częstotliwości oraz dobór sprzętu. W rezultacie otrzymuje się szczegółową mapę pokrycia sygnałem na wybranym obszarze. Do modelowania propagacji wykorzystano specjalistyczne narzędzia wspomagające planowanie sieci radiowych, takie jak np. Atoll czy Enterprise. Po wprowadzeniu wszystkich danych, które zostały opisane w rozdziale 3 wybrano model propagacyjny Okumara-Hata. Model ten uwzględnia topologię wskazanego terenu i jest to model, który zaleca PKP PLK S.A. Jest to model empiryczny oparty na pomiarach i danych eksperymentalnych. Zakłada, że anteny stacji bazowych są wyniesione wysoko ponad zabudowę terenu. 2420 Logistyka 4/2014

Rys. 1. Warszawski Węzeł Kolejowy Źródło: http://siskom.waw.pl/kp-kolej-wwk. W narzędziu tworzy się stacje bazowe, a następnie umieszcza się je na mapie. Dla każdej stacji należy wprowadzić dane dotyczące wyposażenia BTS, parametrów anten (w tym azymuty) i parametry feederów (feeder - linia transmisyjna np. przewód lub falowód, która łączy antenę z wyjściem nadajnika lub wejściem odbiornika). Kiedy wszystkie niezbędne informacje zostaną wprowadzone, można przystąpić do symulacji. Uzyskana w ten sposób mapa pokrycia sygnałem nie uwzględnia np. tuneli, dlatego projektant musi wziąć to pod uwagę analizując wyniki symulacji. Następnie przeprowadzono eksperymenty symulacyjne. Uzyskana w ten sposób mapa pokrycia sygnałem nie uwzględnia np. tuneli, dlatego trzeba wziąć to pod uwagę analizując wyniki symulacji. Na rysunku 2 przedstawiono mapę symulacji pokrycia radiowego sygnałem GSM-R w Warszawskim Węźle Kolejowym. Dla pokrycia sygnałem radiowym analizowanego obszaru potrzebnych jest pięć stacji bazowych, przy założeniu że wszystkie stacje pracują. Uzyskano następujące geograficzne ich lokalizacje: WAWA001 52 13 14.10 N 20 57 39.65 E WAWA002 52 15 05.42 N 20 57 38.72 E WAWA003 52 16 15.24 N 21 01 43.15 E WAWA004 52 15 32.18 N 21 04 29.04 E WAWA005 52 14 29.58 N 21 02 29.85 E Wyniki obliczeń pokrycia radiowego z uwzględnieniem modelu propagacyjnego Okumara-Hata dla transmiterów w wyżej określonych lokalizacjach przedstawiono w tabeli 1. Dla poszczególnych lokalizacji przeprowadzono także proces kreowania liczby urządzeń nadawczoodbiorczych (TRX). Uwzględniono w tym etapie kierunkowość anten, azymuty anten, natężenia pola i wymagana liczbę TRX na sektor. Przykład kreowania transmitera TRX dla lokalizacji WAWA001 przedstawiono na rysunku 3. Zgodnie z wymaganiami dostępności systemu GSM-R przeprowadzono symulację pokrycia sygnałem radiowym obszaru WWK w sytuacjach: pracują tylko stacje parzyste, pracują tylko stacje nieparzyste. Logistyka 4/2014 2421

Tabela 1. Transmitery GSM-R w analizowanym węźle kolejowym. Site Transmitter Antenna Height (m) WAR1002 WAR1002 _GSM_1 WAR1002 WAR1002 _GSM_3 WAR1001 WAR1001 _GSM_1 WAR1001 WAR1001 _GSM_2 WAR1001 WAR1001 _GSM_3 WAR1003 WAR1003 _GSM_1 WAR1003 WAR1003 _GSM_2 WAR1003 WAR1003 _GSM_3 WAR1004 WAR1004 _GSM_2 WAR1004 WAR1004 _GSM_3 WAR1005 WAR1005 _GSM_1 WAR1005 WAR1005 _GSM_2 Azimuth ( ) Power (dbm) Feeder Equipment Transmissi Reception on Feeder Feeder Length (m) Length (m) Transmis sion losses (db) Reception losses (db) Noise Figure (db) Main Propagation Model 10306 35 55,9 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 185,6 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 355,3 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 81,4 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 239,9 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 339,4 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 125 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 229 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 98,4 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 277,7 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 226 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata 10306 35 29 41,8 900_a_1/2" 35 35 2,71 2,71 5 Okumura-Hata Rys. 2. Przykładowa mapa pokrycia radiowego na WWK. Należy pamiętać, że symulacja nie uwzględnia pokrycia w tunelach. Tam problem rozwiązuje zastosowanie kabla cieknącego lub anten z repeterami. W artykule zaproponowano wykorzystanie do tego celu kabla cieknącego. 2422 Logistyka 4/2014

Rys. 3. Przykład kreowania TRX dla lokalizacji WAWA001. Poza mapą pokrycia z programu można wygenerować histogram, który w graficznych sposobów przedstawiania rozkład empiryczny poziomu pokrycia sygnałem GSM-R na wybranym obszarze. Histogram przedstawiający poziomy pokrycia sygnałem radiowym uzyskany w trakcie symulacji dla WWK z uwzględnieniem wszystkich stacji poprawnie pracujących przedstawiono na rysunku 4. Rys. 4. Histogram przedstawiający rezultat symulacji pokrycia sygnałem radiowym dla WWK. Ostatnią fazą planowania radiowego zgodnie z metodyka w projekcie rollout jest optymalizacja. Ta faza rozpoczyna się od wstępnego wdrożenia sieci i obejmuje zbieranie danych. Dane te są następnie wykorzystywane w celu optymalizacji ustawień parametrów istniejących już BTS-ów lub do planowania nowych stacji. Można dokonywać następujących optymalizacji: 5. WNIOSKI W artykule zaprezentowano wybrane zagadnienia związane z analizą sieci GSM-R i etapami planowania tej sieci w dużym węźle kolejowym. Planowanie i budowa sieci to skomplikowane przedsięwzięcie. Jest to bardzo złożony projekt o silnych zależnościach pomiędzy poszczególnymi elementami. Nie zawsze rezultaty otrzymane przy pomocy narzędzia specjalistycznego pokrywają się z rzeczywistością. Zatem dopóki projekt nie zostanie zweryfikowany w terenie nie można zagwarantować jego poprawności. Przy projektowaniu sieci należy pamiętać o aspektach prawnych, które nie zostały tu Logistyka 4/2014 2423

opisane. Warto też zwrócić uwagę na jego aspekty środowiskowe, a w szczególności na to, czy budowa/stawianie masztów stacji bazowych systemu GSM-R wymaga uzyskania decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach realizacji inwestycji, a w konsekwencji sporządzania raportu o jej wpływie na środowisko. Streszczenie W artykule zaprezentowano wybrane zagadnienia związane z analizą sieci GSM-R i etapami planowania tej sieci w dużym węźle kolejowym. Głównym celem planowania radiowego jest zlokalizowanie stacji bazowych w sposób zapewniający spełnienie wymagań dotyczących jakości, wydajności oraz zasięgu sieci. W celu spełnienia wszystkich zadań określonych dla potrzeb sieci GSM-R opisano i przedstawiono wyniki dla poszczególnych etapów planowania radiowego w Warszawskim Węźle Kolejowym (WWK). Na etapie modelowanie propagacji określona została lokalizacja i liczba stacji bazowych, wysokość zawieszenia anten, kierunki i azymuty anten, częstotliwości oraz dobór sprzętu. W rezultacie otrzymano się szczegółową mapę pokrycia sygnałem na wybranym obszarze. Słowa kluczowe: radiołączność, kolej, sieć, GSM-R, planowanie, symulacja. Concept of GSM-R Network for the Railway Junction Abstract The paper presents selected issues related to the analysis of the GSM-R network and planning stages of the network in a large railway junction. The main purpose of radio planning is to locate the radio base stations so as to ensure compliance with the requirements of quality, efficiency and network coverage. The article describes and presents the results of the various stages of the radio planning in Warsaw Junction Railway WWK. At the stage of propagation modeling has been determined the number and location of base stations, frequency, antennas suspension height, directions and azimuths and finally the choice of equipment. The result is a detailed map of signal coverage in the selected area with the use of planning tools. Key words: radio communication, railway network, GSM-R, planning, simulation. LITERATURA [1] GSM-R Radio Planning Guidelines, 02-2006, JERNBANEVERKET UTBYGGING Document number 3A- GSM-036. [2] Network Rail. Guidance on GSM-R Cell Planning Consultation. 12-2007, Association of Train Operating Companies. [3] Katulski R.J: Propagacja fal radiowych w telekomunikacji bezprzewodowej. Wydawnictwo WKiŁ, Warszawa 2010. [4] Mandoc D.: UIC ERTMS Training Seminar 2010, UIC, Paryż, 2010. [5] PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Wstępne planowanie radiowe GSM-R dla linii kolejowych objętych Narodowym Planem Wdrażania ERTMS w Polsce, Warszawa 2012 [6] Siergiejczyk M. Wybrane zagadnienia systemów sterowania ruchem i łączności dla Kolei Dużych Prędkości w Polsce. Logistyka 3/2012. Poznań 2012. [7] UIC Project EIRENE, System Requirements Specification, GSM-R Operators Group, SRS v 15, 2006 [8] Uzupełnienie Studium Wykonalności w zakresie systemu cyfrowej łączności radiowej GSM-R, łączności technologicznej i systemów teleinformatycznych związanych z prowadzeniem ruchu na projektowanej linii kolejowej Pomorskiej Kolei Metropolitarnej. Praca badawcza pod kierownictwem M. Siergiejczyka, Warszawa, 2011. [9] Winter P., International Union of Railways, compendium on ERTMS, Eurail Press, Hamburg, 2009. [10] Wstępne Studium Wykonalności dla zadania Modernizacja i rozbudowa Warszawskiego Węzła Kolejowego. Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa, Warszawa 2007 [11] Wybór wymagań na GSM-R dla PKP z EIRENE FRS 7.0 i FRS 6.0. Materiały PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Warszawa, lipiec 2009. [12] Zarządzenie nr 23. Prezesa Urzędu Komunikacji Elektronicznej z dnia 7 czerwca 2006 r. w sprawie planu zagospodarowania częstotliwości dla zakresów 876 915 MHz oraz 921 960 MHz [13] http://www.uke.gov.pl [14] http://siskom.waw.pl/kp-kolej-wwk. 2424 Logistyka 4/2014