АСУД - история и перспективы развития.

Введение.

            Современные системы светофорного регулирования это информационно-управляющие системы предназначенные для гибкого регулирования транспортных потоков с учетом их динамики и включают:

1.       Управляющие средства - дорожные контроллеры (основное исполнительное периферийное устройство), средства управления городских центров (ЦУПов).

Дорожные контроллеры могут быть локальные (автономные) и системные (входящие в состав автоматизированных систем управления движением – АСУД).

2.       Средства отображения информации:

2.1.  Светофоры

2.2. Управляемые дорожные знаки;

2.3. Электронные информационные табло.

3.       Информационные и вспомогательные средства (видеокамеры, детекторы транспорта, детекторы загрязнения окружающей среды и т.д.), которые предоставляют средствам управления информацию о состоянии на улично-дорожной сети.

4.       Каналы связи.

 

            В зависимости от уровня сложности АСУД, объектом управления могут быть:

№	Объект управления АСУД	Требования к процессу управления
1	Светофорный объект (СО)	Содействие уменьшению очередей транспортных средств.
2	Группа СО (магистраль, район регулирования	Содействие безостановочному проезду транспортных средств, увеличение пропускной способности магистрали.
3	Дорожная сеть города	Содействие равномерному распределению транспортных потоков по городу. Не допущение переполнения дорожной сети транспортом.

           

            В начале 80-х годов в СССР были приняты постановления, планирующие установку АСУДД во всех городах с населением свыше 100 000 человек. В Великобритании АСУДД применяется во всех населенных пунктах, оборудованных хотя бы одним светофорным объектом.

            История развития АСУД претерпевает уже 4 поколения.          Существующая мировая практика определения поколений АСУД определена ниже :

Поколение АСУД	Свойства АСУД
1	Расчет управляющих параметров и ввод их в АСУДД выполняются вручную.
2	Расчет управляющих параметров автоматизирован, ввод их в АСУДД выполняются вручную.
3	Расчет управляющих параметров и ввод их в АСУДД автоматизированы. Управление по прогнозу динамики транспортных потоков.
4	Интеллектуальные системы работающие в режиме гибкого регулирования, работающие в реальном времени.

           

            Учитывая отсутствия на улицах городов детекторов транспорта, которые автоматически отслеживают динамику транспортных потоков, то следует сделать вывод, что в основном функционируют АСУДы второго поколения.

 

Требования к АСУД

            В Украине АСУД должна соответствовать требованиям ДСТУ 4158-2003 «Автоматизовані системи керування дорожнім рухом. Загальні вимоги.» и ГОСТ 24.104-85 «Автоматизированные системы управления. Общие требования». Но в тексте ДСТУ 4158-2003 имеются ссылки еще на 24 ГОСТа, т.о. требования к АСУД рассредоточены по 25 ГОСТам.

            Многие требования ГОСТ, являются естественными и выполняются «по умолчанию» всеми разработчиками систем, но некоторые важные требования остаются в тени. Не учет этих требований приводит к скорой моральной старости «нового» АСУДа и невозможности адаптировать в состав «нового» АСУДа уже установленное оборудование. Вот эти требования:

1.         АСУД строят по модульному принципу и обеспечивают возможность объединения модулей в систему более высокого уровня сложности. Т.е. дорожный контроллер должен строится с перспективой подключения в городскую АСУД, городская АСУД должна строится с перспективой подключения к региональной, а региональная к общегосударственной.

2.         АСУД должна допускать возможность модернизации и дальнейшего развития.

3.         Вычислительный комплекс АСУД должен иметь оборудование для резервирования, т.е. в случае выхода из строя основного сервера резервный должен оперативно занять его место. Резервирование относится к требованиям надежности системы

           

Существующие в СНГ системы АСУД.

            В СНГ присутствуют в основном аналоги АСУД-3 образца 80-х годов.

             В этих АСУД, ЦУП постоянно опрашивает состояние своих клиентов (дорожные контроллеры) и дает целеуказание на работу в последующую секунду. Система может работать только в режиме OnLine (постоянно на связи) на кабельных (иногда на радио) каналах связи. В случае нарушения связи дорожный контроллер переводит светофорную сигнализацию перекрестка в локальный режим с нарушением координации его работы в составе системы. Что является недостатком.

             Система команд АСУД-3 очень ограничена и не предполагает развития, поэтому развитие систем аналогичных АСУД -3 бесперспективно.

            В г. Москва существует единственная в своем роде АСУД «Старт», которая построена по топологии «дерево», в которой ЦУП управляет зональными центрами. а зональные центры управляют дорожными контроллерами. Информационный обмен зональных центров и ЦУПа осуществляется по оптоволоконным магистралям, а информационный обмен зональных центров с дорожными контроллерами осуществляется по проводным каналам связи.

            Технические решения АСУД, использующие кабельные каналы связи могут реализовываться только при значительных финансовых вложениях, которые очень редко оправданы. Кроме того, учитывая минимальный объем трафика «старых» АСУДов (скорость обмена 100 бит/с), использовать проводной канал связи с возможной скоростью обмена до 1 Гб/сек неразумно (трафик стоит денег), что говорит о финансовой несостоятельности технических решений АСУД использующих кабельные, а тем более оптические, сети передачи данных.

           

Сети Internet - основа построения новых топологий АСУД.

            В 80-х годах ХХ века возник новый вид коммуникаций - виртуальная сеть Internet. Эта сеть построена по новой топологии, которая называется ячеистая сеть. Изначально эта топология разрабатывалась для вооруженных сил США и призвана для того, чтобы сохранить работоспособность системы при выходе из строя любого ее слагаемого. Т.о. топология ячеистая сеть имеет свойство непотопляемости и поэтому разумно взять эту топология за основу при проектировании АСУД.

            Использование Internet - технологий позволяет периферийным устройствам АСУД (дорожные контроллеры, детекторы транспорта, видеокамеры, информационные табло и т.д.) гибко выбирать канал связи по пропускной способности (количеству трафика) и стоимости трафика. Все передовые АСУД строятся с использованием Internet – технологий.

            Оппоненты Internet решений заявляют о незащищенности АСУДов работ использующих сеть Internet.

            Ответ оппонентам лежит в плоскости соблюдения требований п.2.1.3 ГОСТ 24.501 «АСУД строят по модульному принципу и обеспечивают возможность объединения модулей в систему более высокого уровня сложности». Т.о. АСУД должна предполагать

объединение с АСУДом региона и т. д., т.е. АСУД должна предполагать масштабирование. Учитывая, что сети Internet повсеместно уже используются, то разумно их и использовать для межсетевых взаимодействий. Другой вопрос: «Как достигнуть безопасности сети АСУДа?».

 

Безопасность межсетевых взаимодействий.        VPN - сети.

            Для безопасности межсетевых взаимодействий, информационные системы (сети) взаимодействуют друг с другом через шлюзы (межсетевые экраны), которые защищают обособленные сете от несанкционированного вмешательства.

            Одновременно с развитием технологий Internet развиваются технологии виртуальных частных сетей (VPN). Технологии виртуальной частной сети обеспечивают связь между сетями, а также удаленных клиентов сети и корпоративной сетью используя защищенный канал связи (тоннель), который проложен в сети общего пользования Internet. Данные передаваемые по VPN, упаковываются и зашифровываются в IP-пакеты. Процессами шифрования и аутентификации (определение прав пользователей по доступу к информации сети) занимаются администраторы VPN – сетей. Для IP-сетей в качестве протокола шифрования VPN используется протокол IPSec (IP Security Protocol).

            В основном для безопасности VPN используются методы шифрования с 56-разрядным ключом по стандарту DES. Для повышения уровня защиты в особенных случаях могут применяться методы шифрования по протоколу Triple DES. Но следует помнить. что увеличение длины ключа шифрования снижает производительность системы.

            Существует три основных вида архитектуры VPN-сетей:

            - IntraNet VPN - VPN - сети обособленные от сети общего пользования;

            - Remote Access VPN - VPN – сети имеющие клиентов на территории сети общего пользования;

            - Extanet VPN - VPN – сети объединяющие другие VPN – сети.

           

            Примечание:

            В этом разделе использованы материалы книги «Безопасносность информационных технологий. Системный подход» В.В.Домарев. К.: ТОВ «ТВД» ДС» 2004г.

           

Перспективы развития АСУД.

            Направления развития АСУД в мире уже определены - АСУДы будут строиться как VPN IP-сети. Тип архитектуры VPN-сетей будет определяться уровнем масштабируемости сети.

            Например: АСУД города будет строиться по архитектуре IntraNet VPN или Remote Access VPN. а региональная или общегосударственная сеть по архитектуре Extanet VPN.