08.06.2021
5 minut czytania

Ściśle wg protokołu

Udostępnij teraz

Systemy stosowane w kolejnictwie stają się coraz bardziej złożone. Florian Einböck z działu Zarządzania Produktami firmy Frauscher wyjaśnia w wywiadzie, w jaki sposób wysoce efektywne protokoły programowe gwarantują bezproblemową komunikację między systemami.

ączność cyfrowa nie byłaby możliwa bez wdrożenia stosownych protokołów — tym samym ich rola staje się kluczowa.
Florian Einböck Product Management

W dzisiejszych czasach nie można już sobie wyobrazić branży kolejowej bez cyfryzacji i łączności sieciowej. Jaką rolę w tym wszystkim odgrywają protokoły programowe?

Wykorzystanie danych cyfrowych otworzyło przed kolejnictwem szeroką gamę nowych i usprawnionych rozwiązań. Ułatwiło wzajemną wymianę bardzo różnorodnych informacji między systemami. Niemniej jednak transfer takich danych potrzebuje czego więcej niż tylko odpowiednich interfejsów. Łączność cyfrowa nie byłaby możliwa bez wdrożenia stosownych protokołów — tym samym ich rola staje się kluczowa.

Dlatego już na etapie planowania projektu konieczny jest wybór optymalnego protokołu programowego. Można zaadaptować protokół, który już jest używany w istniejącym systemie, albo wprowadzić lub opracować zupełnie nowy. W każdym razie, szereg różnych czynników należy wziąć pod uwagę przy podejmowaniu tej decyzji.

Wielu integratorów systemów już używa określonych protokołów. Co powinni wziąć pod uwagę przy dokonywaniu adaptacji, jeśli konieczna jest integracja nowych komponentów?

Realizowaliśmy już rozmaite projekty, w których wybrane zostało właśnie takie podejście. Pozwoliło to nam zyskać cenne doświadczenie w zakresie współpracy i kompatybilności protokołów i interfejsów. Dlatego wiemy, że rzeczą nieodzowną jest szczegółowa znajomość specyfiki określonych protokołów, na przykład procesu ich inicjowania. Podstawowe warunki wstępne muszą być również spełnione na poziomie sprzętowym. Z tego powodu adaptacja istniejących protokołów może, w zależności od wymagań, pociągnąć za sobą znaczne koszty.

Jeśli jednak integrator systemów wdrożył własny bezpieczny protokół, aby zapewnić komunikację między nastawnicami lub do elementów przytorowych, wtedy na przykład połączenie liczników osi lub systemu śledzenia przy użyciu dokładnie tego samego protokołu będzie najprostszym i najbardziej efektywnym rozwiązaniem. Gwarantuje ono możliwość łatwej integracji dodatkowych danych z już istniejącym środowiskiem systemowym, a następnie ich dalszego przetwarzania.

A jakie są możliwości, jeśli w ogóle nie ma protokołu?

W takiej sytuacji zwykle sięga się po istniejące protokoły, które jednak nie były jeszcze używane w dotychczasowym systemie i dlatego muszą zostać odpowiednio zaadaptowane. W przypadku zastosowań w kolejnictwie oznacza to również konieczność uwzględnienia stosownych norm i wymagań. Ponieważ system transferu danych jest z reguły narażony na rozmaite zagrożenia, musi istnieć możliwość identyfikowania błędów przesyłanych komunikatów, wymienionych w normie EN 50159. W przeszłości opracowano wiele protokołów, zarówno standardowych, jak i dedykowanych, które zawierają odpowiednie funkcje zapewniania bezpieczeństwa. Protokoły standardowe, takie jak UNISIG, Subset-098 lub EULYNX, są w większości bardzo złożone, przez co ich wdrażanie pociąga za sobą znaczne koszty.

Protokoły dedykowane są dostępne zarówno w wersjach prostych, jak i złożonych. Często mają one za sobą szereg prac rozwojowych, które generują częściowo niepotrzebne narzuty złożoności przenoszone do kolejnych wersji. Specyfikacje mogą być wprawdzie dostępne, ale często nie są spełnione określone dodatkowe wymogi, które muszą być uwzględniane na etapie wdrażania. Jednak główny problem stanowią tutaj uprawnienia do wdrażania, a następnie użytkowania takiego protokołu.

A zatem, czy protokół FSE (Frauscher Safe Ethernet) został opracowany z uwzględnieniem tych kwestii?

Oczywiście. Celem prac nad FSE było przede wszystkim stworzenie protokołu programowego przeznaczonego specjalnie na potrzeby kolejnictwa. Ten oparty na UDP/IP protokół umożliwia komunikację między dwoma punktami, spełniając przy tym wymagania CENELEC SIL 4 oraz normy EN 50159, kategorii 2.

To znacząco przyspiesza integrację nowych komponentów w różnych projektach. Przesyłanych może być maksymalnie 512 bajtów danych aplikacyjnych. Oprócz informacji z maksymalnie 40 punktów liczących lub 80 odcinków torowych przesyłanych za pośrednictwem zaledwie jednego modułu komunikacyjnego są to także dane odnośnie zerowania oraz dane sterujące wejścia/wyjścia przesyłane z nastawnicy do modułu komunikacyjnego. Obsługiwane są również redundantne struktury urządzeń lub sieci.

Protokół programowy FSE bazujący na sieci Ethernet został opracowany już kilka lat temu. Co przemawiało wówczas za wyborem tego właśnie formatu oraz jakie zalety oferuje on do dnia dzisiejszego?

Przekonał nas fakt, że format ten był i wciąż jest bardzo rozpowszechniony: Ethernet można wykorzystywać w standardzie w większości już istniejących sieci — bez jakichkolwiek dodatkowych nakładów na sprzęt. Poza tym za Ethernetem przemawia wiele różnych zalet istotnych w szczególności w branży kolejowej. Jedną z nich jest nadzwyczaj bezpieczne połączenie gwarantujące bardzo szybką transmisję danych, nawet w czasie rzeczywistym.

A ponieważ połączenie jest bardzo stabilne, praktycznie nie dochodzi do utraty danych. Ogromna przestrzeń adresowa umożliwia jednoczesny dostęp dużej liczbie uczestników. Co więcej, możliwe jest także transmitowanie danych w sieci wykorzystującej jednocześnie różne media, takie jak przewody elektryczne, światłowody czy fale radiowe.

 

Protokół FSE (Frauscher Safe Ethernet) sprawdził się już wielokrotnie:

  • Dostępny bezpłatnie protokół programowy przeznaczony specjalnie na potrzeby kolejnictwa
  • Szybka integracja i rozbudowa systemu
  • Transmisja dwukierunkowa
  • Możliwość przesyłania dowolnie definiowanych zestawów danych

W jaki sposób firma Frauscher udostępnia ten protokół swoim klientom i partnerom?

Tę kwestię omawialiśmy w szerokim zakresie. Ponieważ skupiamy naszą uwagę na klientach oraz ich potrzebach, rozumiemy, jak dużą rolę odgrywają interfejsy Ethernet oraz wymiana danych — także pod względem poziomu zabezpieczeń. W rezultacie podjęliśmy jednogłośną decyzję, aby protokół FSE był dostępny bezpłatnie do szeregu różnych zastosowań, co jest zgodne z filozofią firmy Frauscher: obie strony powinny odnosić korzyści z otwartego partnerstwa oraz współpracy z użytkownikami – poprzez wymianę informacji oraz zastosowania praktyczne.

Ja dotąd protokół FSE został pomyślnie zaimplementowany na czterech różnych platformach PLC. Umożliwiło to nam wdrożenie ponad 100 projektów dla klientów w różnych zastosowaniach. Rozwiązania te są obecnie używane na całym świecie. W 40 innych firmach rozpoczęto prace nad wdrożeniem tych rozwiązań z zastosowaniem dodatkowych platform sprzętowych lub ich wdrażanie już się zakończyło. Podsumowując, informacje dotyczące protokołu zostały dotąd przedstawione ponad 150 zainteresowanym podmiotom, aby mogły one przeanalizować jego potencjał w różnych zastosowaniach.

I mimo że protokół ten został opracowany na potrzeby przesyłania danych z systemu liczenia osi, jego zalety sprawiają, że można go też wykorzystywać do przesyłania innych danych. Z każdym nowym wdrożeniem sami również się czegoś uczymy. Aby otrzymać ogólnodostępne informacje o protokole FSE, wystarczy się z nami skontaktować. Kiedy takie szczegóły, jak zamierzone zastosowanie oraz wszelkie możliwe adaptacje zostaną już ustalone, możemy przystąpić do prac wdrożeniowych — wspólnie i z pełną elastycznością, ale zawsze ściśle wg protokołu.

FSE umożliwia przesyłanie całego szeregu informacji:

  • Informacje o stanie odcinka torowego (FMA)
  • Bieżąca liczba osi na odcinku torowym
  • Określanie długości pociągu
  • Kierunek
  • Prędkość
  • Średnica koła
  • Dane wejścia/wyjścia z modułów AEB/IO-EXB
  • Bajt testowy
  • Inne dowolnie definiowane zestawy danych

Czy na zakończenie mógłby Pan podzielić się z nami informacjami o perspektywach przyszłych projektów i ich priorytetach?

Jak już wspomniałem, wraz z każdym nowym wdrożeniem zdobywamy wiedzę, którą na bieżąco wykorzystujemy do opracowywania i ulepszania naszych produktów. Choć może to zabrzmieć jak frazes, działalność w dziedzinie cyfryzacji wraz z jej wszelkimi implikacjami oznacza dla nas również to, że cyberbezpieczeństwo i odporność sieci na ataki mają dla nas najwyższy priorytet i w tych kwestiach chcemy pozostawać w czołówce, a nawet ją wyprzedzać.

Udostępnij teraz
Podobne artykuły

Artykuły