IEC 61375-2-6:2025 PRV
Электронное железнодорожное оборудование - Сеть связи поезда (TCN) - Часть 2-6: Связь поезда с наземным оборудованием

Стандартный №

IEC 61375-2-6:2025 PRV

Дата публикации

2025

Разместил

International Electrotechnical Commission (IEC)

Последняя версия

IEC 61375-2-6:2025 PRV

сфера применения

Анализ структуры стандарта IEC 61375-2-6 и эволюции технологий

Стандарт Международной электротехнической комиссии (IEC) IEC 61375-2-6:2025 является важным компонентом серии стандартов Train Communication Network (TCN), регулирующих интерфейс связи и протоколы между поездами и наземными системами. В качестве первой технической редакции в 2018 году эта версия стандарта претерпела значительные обновления в протоколах связи, архитектуре сервисов и системах идентификации, отражая последние потребности цифрового развития железнодорожного транспорта.

---

Предпосылки разработки стандарта и факторы развития отрасли

С повышением уровня интеллектуальности железнодорожного транспорта потребности в связи между поездами и наземными системами расширились от традиционной передачи команд управления до многомерных аспектов, таких как мультимедийные услуги, мониторинг в реальном времени и прогнозируемое техническое обслуживание. Первоначальный стандарт демонстрировал ограничения в отношении применения новых технологий, таких как 5G и Интернет вещей. Данная редакция в основном обусловлена следующими технологиями: Широкое распространение широкополосной мобильной связи: сети 4G/5G обеспечивают поездам высокоскоростное беспроводное соединение с низкой задержкой. Растущий спрос на граничные вычисления: бортовые интеллектуальные устройства должны взаимодействовать с облачными системами для обработки данных. Усиление угроз кибербезопасности: системы связи сталкиваются с более сложными векторами атак, требующими усиления механизмов безопасности. Тенденция конвергенции многофункциональных услуг: оперативное управление, пассажирские перевозки, диагностика технического обслуживания и другие услуги требуют единой коммуникационной платформы. Пересмотр стандарта был инициирован Техническим комитетом IEC TC9 (Оборудование и системы электрификации железных дорог), при этом Франция выполняла функции секретариата. После нескольких раундов рассмотрения проекта и голосования государств-членов был опубликован окончательный проект международного стандарта (FDIS).

---

Основная архитектура: шлюз мобильной связи (MCG) и шлюз наземной связи (GCG)

Стандарт определяет **двухуровневую архитектуру шлюза**, которая обеспечивает логическую изоляцию и преобразование протоколов между поездом и наземной системой через шлюз мобильной связи (MCG) и шлюз наземной связи (GCG).

Компоненты архитектуры	Функциональное позиционирование	Ключевые технические характеристики	Требования к развертыванию
Шлюз мобильной связи (MCG)	Прокси-сервер связи со стороны поезда, обеспечивающий преобразование протоколов, сопоставление адресов и управление качеством обслуживания	Поддерживает многосетевое переключение, кэширование данных и локальное обслуживание	Развертывание на борту должно соответствовать стандартам EN 50155 для железнодорожной среды
Наземный коммуникационный шлюз (GCG)	Наземная точка доступа, обеспечивающая управление парком устройств, сохранение сеансов и защиту границ безопасности	Поддерживает балансировку нагрузки, отказоустойчивость и глобальное разрешение адресов	Развертывание в центре обработки данных, поддерживает архитектуру высокой доступности
Точка доступа к сервисам (SAP)	Абстракция интерфейса прикладного уровня, обеспечивающая унифицированный метод вызова сервисов	Поддерживает четыре типа сервисов: сообщения, файлы, процессы и потоковые данные	Кроссплатформенная реализация, требует предоставления стандартных API

В архитектурном проектировании особое внимание уделяется Режим прокси-сервиса MCG позволяет бортовым приложениям получать доступ к сервисным интерфейсам, предоставляемым MCG, через локальную сеть, после чего MCG отвечает за связь с наземной системой. Такая конструкция снижает сложность бортовых приложений, одновременно упрощая внедрение единых политик безопасности и управления трафиком.

---

Стек протоколов связи и механизм передачи классификации данных

Стандарт использует многоуровневую архитектуру стека протоколов, определяющую дифференцированные схемы связи для различных типов потребностей в передаче данных:

2.1 Классификация данных и характеристики передачи

Телеметрия в реальном времени, данные датчиков, состояние устройства. MQTT. Низкая задержка, режим публикации/подписки. ≤1 секунда. Потоковая передача данных. Видеонаблюдение, голосовая связь, мультимедийное вещание. RTP/RTSP. Гарантированная пропускная способность, контроль дрожания. ≤100 миллисекунд. Большие объемы данных. Загрузка журналов, обновление программного обеспечения, резервное копирование конфигурации. HTTP(S) с возможностью возобновления. Высокая пропускная способность, отказоустойчивость. Нет строгих ограничений. Технические характеристики стека протоколов

Реализация протокола HTTP(S): Основан на таких стандартах, как RFC 7233, требует поддержки шифрования TLS 1.2 и выше. Стандарт подробно описывает такие параметры, как режимы запроса/ответа, сопоставление кодов состояния и механизмы тайм-аута, а также оптимизирует механизмы сохранения соединения и восстановления сессии, в частности, для среды движения поездов.

Расширения протокола MQTT: На основе стандарта MQTT 3.1.1/5.0 определена специальная система именования тем для железнодорожного транспорта:

Структура темы: {authority}/{consistID}/{vehicleID}/{deviceID}/{functionID}/{variableName} Пример: railway.eu/TR1234/CAR01/TCMS/brakeSystem/pressure

Стандарт также определяет **сопоставление уровней качества обслуживания (QoS)** для агента MQTT, преобразуя приоритеты приложений (0-7) в уровни QoS MQTT (0-2) для обеспечения надежной передачи критически важных управляющих данных.

Поддержка потоковой передачи RTP: Для приложений Например, для видеонаблюдения определена структура управления сессиями на основе RTSP и передачи мультимедиа по протоколу RTP, поддерживающая кодирование H.264/H.265 и адаптивную регулировку битрейта.

---

Инновации в системе адресации и идентификации

Второе издание стандарта внесло значительные улучшения в систему адресации, введя **иерархическую структуру идентификации**, поддерживающую улучшенное управление от уровня оборудования до уровня парка:

3.1 Схема расширения TCN-URI

На основе схемы TCN-URI IEC 61375-2-3 добавлено глобальное расширение домена DNS, обеспечивающее доступность идентификации поездов через Интернет:

Категория данных	Типичные сценарии применения	Рекомендуемый протокол	Требования к качеству обслуживания	Максимальная задержка
Данные сообщения	Команды управления, отчеты о состоянии, уведомления о тревоге	HTTP(S)	Высокая надежность, упорядоченная передача	≤5 секунд
Обработка данных

Иерархия идентификации	Правила именования	Пример	Разрешение Метод
Уровень флота	{operator}.{country}.railway	sncf.fr.railway	Глобальный DNS
Уровень поезда	{trainID}.{operator}.{country}.railway	TGV1234.sncf.fr.railway	Разбор GCG
Уровень транспортного средства	{vehicleID}.{trainID}.{operator}.{country}.railway	CAR01.TGV1234.sncf.fr.railway	Локальный анализ MCG
Уровень устройства	{deviceID}.{vehicleID}.{trainID}.{operator}.{country}.railway	TCMS.CAR01.TGV1234.sncf.fr.railway	Разрешение сети транспортных средств

3.2 Реорганизация идентификаторов связи (ComID)

Стандарт реорганизовал пространство номеров ComID, используя 1000-9999 для новых услуг и резервируя 000-999 для обратной совместимости.

ComID, сгруппированные по типу услуги:

• 1000-1099: Служба обнаружения возможностей (например, запрос возможностей ComID 1001)
• 1100-1199: Служба передачи файлов (например, запрос на загрузку файла ComID 1101)
• 1200-1299: Служба определения местоположения (например, запрос местоположения ComID 1201)
• 1300-1399: Служба информации о поезде
• 1500-1599: Служба пробуждения поезда (опционально)
• 1600-1699: Служба набора команд опроса

---

Углубленный анализ архитектуры сетевой безопасности

Раздел 4.7 стандарта систематически определяет требования к сетевой безопасности для связи поезд-наземное сообщение. Построение многоуровневой системы защиты на основе концепции эшелонированной защиты: 4.1 Механизм аутентификации и авторизации. Используется двусторонняя аутентификация по сертификатам, требующая от MCG и GCG развертывания цифровых сертификатов X.509 и поддержки онлайн-проверки статуса сертификатов OCSP. Авторизация на прикладном уровне основана на управлении доступом на основе ролей (RBAC). Стандарт определяет следующие шаблоны ролей: Оператор поезда: доступ к командам управления и функциям мониторинга состояния. Инженер по техническому обслуживанию: доступ к диагностическим данным и функциям управления конфигурацией. Администратор пассажирских перевозок: доступ к мультимедийному контенту и функциям информационных служб. Монитор только для чтения: только просматриваемые данные, без прав управления. 4.2 Меры защиты данных Стандарт требует сквозного шифрования передаваемых данных с использованием различных алгоритмов шифрования в зависимости от конфиденциальности данных:

Классификация данных	Требования к шифрованию	Рекомендуемый алгоритм	Цикл обновления ключа
Критические контрольные данные	Обязательное шифрование, защита целостности	AES-256-GCM	Каждые 24 часа или за сессию
Операционные данные	Обязательное шифрование	AES-128-GCM	Еженедельно
Мультимедийные данные	Дополнительное шифрование	AES-128-CTR	Ежемесячно
Общедоступная информация	Только защита целостности	HMAC-SHA256	Не применимо

4.3 Мониторинг и аудит безопасности

MCG и GCG обязаны внедрить **журнал событий безопасности**, регистрирующий все попытки аутентификации, изменения разрешений, ненормальный доступ и другие события. Журнал должен храниться с использованием механизма защиты от несанкционированного доступа и поддерживать безопасную удаленную передачу в наземную систему управления информацией и событиями безопасности (SIEM).

---

Стандартизированный дизайн интерфейса сервиса

Главы 6-7 стандарта подробно определяют **спецификации интерфейса сервиса** для MCG и GCG, используя принципы проектирования RESTful. Все интерфейсы используют JSON в качестве формата обмена данными (спецификация Приложения A).

5.1 Основные интерфейсы сервиса

Служба подключения: Обеспечивает функции установления, поддержания и разрыва сеансов, поддерживая бесперебойное переключение в мобильных средах. При проектировании интерфейса учитывается **миграция соединений** при перемещении поездов через различные зоны покрытия сети, что обеспечивает непрерывность сеансов приложения.

Служба обнаружения возможностей: динамически обнаруживает поддерживаемые партнером сервисы и возможности, включая версию протокола, тип данных, функции безопасности и т. д. Использует обмен сообщениями ComID 1001/1002 и поддерживает уведомления об обновлении возможностей сервиса в режиме реального времени (ComID 1003/1005). Служба информации о поездах: предоставляет статические и динамические запросы информации о поездах, включая информацию о составе поезда, список оборудования, версию программного обеспечения и т. д. Поддерживает режим подписки/уведомления; когда наземной системе необходимо отслеживать изменения состояния поезда, она может зарегистрироваться в качестве получателя уведомления. 5.2 Оптимизация службы передачи файлов Для сценариев передачи больших файлов стандарт предусматривает механизм **передачи по частям и возобновления передачи с помощью точек останова**:

1. Согласование списка: Обмен списками файлов через ComID 1120/1121 для выявления различий
2. Дешевая передача: Разделение больших файлов на блоки данных размером 1–10 МБ для независимой передачи и проверки
3. Проверка целостности: Вычисление контрольной суммы SHA-256 для каждого блока данных, поддержка частичной повторной передачи
4. Атомная фиксация: После завершения всех передач по частям, фиксация всего файла с помощью подтверждающего сообщения

Этот механизм особенно подходит для **обновлений программного обеспечения транспортных средств** и **загрузки данных регистратора событий**, обеспечивая надежную передачу даже в мобильных средах с ограниченной пропускной способностью.

---

Рекомендации по внедрению и лучшие практики

На основе требований стандарта и тенденций технологического развития предлагаются следующие рекомендации по внедрению системы:

6.1 Стратегия развертывания сети

Агрегация нескольких сетей: Рекомендуется, чтобы MCG поддерживала как минимум две беспроводные сетевые технологии (например, 5G + спутник) и динамически выбирала оптимальное соединение с помощью службы выбора сети, определенной в стандарте (раздел 6.3.4). Решения о выборе сети должны основываться на следующих факторах:

• Требования к качеству обслуживания приложений (задержка, пропускная способность, дрожание сигнала)
• Доступность сети и качество сигнала
• Учет стоимости тарифов на передачу данных
• Требования к уровню безопасности сети

6.2 Проектирование резервирования системы

Рекомендуется использовать архитектуру двойного резервирования MCG с горячим резервированием, подключенную через установленный в транспортном средстве Ethernet, для обеспечения автоматического переключения при сбоях.

На уровне GCG следует внедрить **многосайтовое распределенное развертывание** в сочетании с балансировкой нагрузки и географическим резервированием для обеспечения высокой доступности наземной системы.

6.3 Меры по оптимизации производительности

Сжатие и кэширование данных: Для данных процесса и данных сообщений рекомендуются следующие оптимизации:

Тип данных	Алгоритм сжатия	Стратегия кэширования	Ожидаемая экономия полосы пропускания
Телеметрия датчиков	Дельта-кодирование + Zstandard	Агрегация временных окон	60-80%
Файлы журналов	LZ4 или Brotli	Автономное сжатие, запланированное Передача	70-90%
Конфигурационные данные	Минимизация JSON + Gzip	Передача с учетом различий в версиях	40-60%

6.4 Структура тестирования и верификации

Рекомендуется создать трехуровневую систему тестирования:

1. Тестирование согласованности протокола: Проверка формата сообщений, конечного автомата и обработки ошибок, определенных стандартом
2. Тестирование совместимости: Перекрестное тестирование устройств MCG и GCG от разных производителей
3. Стресс-тестирование производительности: Моделирование поведения системы в сложных сетевых условиях

Для разработки тестовых примеров и инструментов верификации обратитесь к примерам применения, приведенным в Приложении B стандарта.

---

Тенденции развития технологий и перспективы стандартов

Стандарт IEC 61375-2-6:2025 закладывает прочную основу для развития связи между поездом и наземным транспортом в течение следующих 5-10 лет, но технологическая эволюция продолжается:

7.1 Интеграция с новыми технологиями

Сетевое сегментирование 5G: В будущих версиях технология сетевого сегментирования 5G может быть интегрирована более глубоко, обеспечивая дифференцированные виртуальные сети для различных услуг. Параметры QoS, определенные в настоящее время в стандарте, могут быть расширены и служить основой для выбора срезов.

Сети, чувствительные ко времени (TSN): С развертыванием бортовых TSN связь между поездом и наземным транспортом может потребовать поддержки сквозной синхронизации времени и детерминированных гарантий задержки, что окажет значительное влияние на потоковое мультимедиа и приложения управления в реальном времени.

Сотрудничество на периферийных вычислениях: MCG может трансформироваться в бортовые узлы периферийных вычислений, обрабатывающие данные локально, прежде чем взаимодействовать с наземной облачной платформой, что снизит требования к пропускной способности восходящего канала.

7.2 Направление работы по стандартизации

Исходя из даты стабильности (2028), упомянутой в главе 1 стандарта, ожидается, что будущие изменения будут сосредоточены на:

• Квантово-безопасное шифрование: Введение постквантовых криптографических алгоритмов для противодействия угрозе квантовых вычислений
• Интеграция искусственного интеллекта: Оптимизация механизмов сбора и передачи данных для обучения и вывода моделей ИИ
• Поддержка цифровых двойников: Расширение моделей данных для поддержки синхронизации цифровых двойников поездов в реальном времени
• Межмодальная совместимость: Совместимость со стандартами связи транспортных систем, таких как авиация и автомагистрали

---

Типичный сценарий применения: Внедрение систем прогнозирующего технического обслуживания

На основе стандарта IEC 61375-2-6 реализация связи в системах прогнозирующего технического обслуживания может следовать следующей схеме:

8.1 Этап сбора данных

Бортовые датчики публикуют данные о состоянии оборудования в локальный брокер MQTT через сеть TCMS. MCG подписывается на ключевые темы (такие как вибрация, температура и ток), инкапсулирует данные в соответствии со спецификацией службы технологических данных и передает их наземной GCG.

8.2 Этап анализа и обработки

Наземная платформа больших данных получает потоки данных в реальном времени через GCG и запускает алгоритмы прогнозирования для выявления аномальных закономерностей. При обнаружении потенциальной неисправности на поезд через службу сообщений отправляется подробная диагностическая команда (ComID 1101) с запросом подробных журналов для конкретного оборудования.

8.3 Этап выполнения технического обслуживания

Персонал по техническому обслуживанию инициирует запрос на загрузку файла (ComID 1107) через наземную систему для получения полного пакета данных о неисправности. Если требуется удаленный ремонт, файлы конфигурации или исправления программного обеспечения могут быть распространены через службу загрузки файлов (ComID 1101). Весь процесс соответствует требованиям стандарта к аутентификации и шифрованию.

Этот сценарий применения демонстрирует, как стандарт поддерживает **интеллектуальное техническое обслуживание на основе данных**, интегрируя мониторинг в реальном времени, диагностический анализ и удаленное техническое обслуживание на протяжении всего процесса посредством единой коммуникационной структуры.

Краткое описание: Стандарт IEC 61375-2-6:2025 предоставляет всеобъемлющую и масштабируемую техническую основу для связи поезда с наземным транспортом. Его многоуровневая архитектура, гибкий механизм классификации и передачи данных, а также повышенные требования к безопасности могут удовлетворить разнообразные и интеллектуальные коммуникационные потребности современного железнодорожного транспорта. Разработчики должны в полной мере использовать сервисные интерфейсы и варианты протоколов, предоставляемые стандартом, для создания эффективной, надежной и безопасной системы связи поезда с наземным транспортом, адаптированной к конкретным бизнес-сценариям.