Сетевая маршрутизация. Маршрутизация

Или шлюзом , называется узел сети с несколькими IP-интерфейсами (содержащими свой MAC-адрес и IP-адрес), подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.

Представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением.

Маршрутизация в IP-сетях

Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передачи его по сети другому устройству через другие сети. Если в сети нет маршрутизаторов, то не поддерживается маршрутизация. Маршрутизаторы направляют (перенаправляют) трафик во все сети, составляющие объединенную сеть.

Для маршрутизации пакета маршрутизатор должен владеть следующей информацией:

• Адрес назначения
• Соседний маршрутизатор, от которого он может узнать об удаленных сетях
• Доступные пути ко всем удаленным сетям
• Наилучший путь к каждой удаленной сети
• Методы обслуживания и проверки информации о маршрутизации

Маршрутизатор узнает об удаленных сетях от соседних маршрутизаторов или от сетевого администратора. Затем маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, которая описывает, как найти удаленные сети.

Если сеть подключена непосредственно к маршрутизатору, он уже знает, как направить пакет в эту сеть. Если же сеть не подключена напрямую, маршрутизатор должен узнать (изучить) пути доступа к удаленной сети с помощью статической маршрутизации (ввод администратором вручную местоположения всех сетей в таблицу маршрутизации) или с помощью динамической маршрутизации.

Динамическая маршрутизация - это процесс протокола маршрутизации, определяющий взаимодействие устройства с соседними маршрутизаторами. Маршрутизатор будет обновлять сведения о каждой изученной им сети. Если в сети произойдет изменение, протокол динамической маршрутизации автоматически информирует об изменении все маршрутизаторы. Если же используется статическая маршрутизация, обновить таблицы маршрутизации на всех устройствах придется системному администратору.

IP-маршрутизация - простой процесс, который одинаков в сетях любого размера. Например, на рисунке показан процесс пошагового взаимодействия хоста А с хостом В в другой сети. В примере пользователь хоста А запрашивает по ping IP-адрес хоста В. Дальнейшие операции не так просты, поэтому рассмотрим их подробнее:

• В командной строке пользователь вводит ping 172.16.20.2. На хосте А генерируется пакет с помощью протоколов сетевого уровня и ICMP .

• IP обращается к протоколу ARP для выяснения сети назначения для пакета, просматривая IP-адрес и маску подсети хоста А. Это запрос к удаленному хосту, т.е. пакет не предназначен хосту локальной сети, поэтому пакет должен быть направлен маршрутизатору для перенаправления в нужную удаленную сеть.
• Чтобы хост А смог послать пакет маршрутизатору, хост должен знать аппаратный адрес интерфейса маршрутизатора, подключенный к локальной сети. Сетевой уровень передает пакет и аппаратный адрес назначения канальному уровню для деления на кадры и пересылки локальному хосту. Для получения аппаратного адреса хост ищет местоположение точки назначения в собственной памяти, называемой кэшем ARP.
• Если IP-адрес еще не был доступен и не присутствует в кэше ARP, хост посылает широковещательную рассылку ARP для поиска аппаратного адреса по IP-адресу 172.16.10.1. Именно поэтому первый запрос Ping обычно заканчивается тайм-аутом, но четыре остальные запроса будут успешны. После кэширования адреса тайм-аута обычно не возникает.
• Маршрутизатор отвечает и сообщает аппаратный адрес интерфейса Ethernet, подключенного к локальной сети. Теперь хост имеет всю информацию для пересылки пакета маршрутизатору по локальной сети. Сетевой уровень спускает пакет вниз для генерации эхо-запроса ICMP (Ping) на канальном уровне, дополняя пакет аппаратным адресом, по которому хост должен послать пакет. Пакет имеет IP-адреса источника и назначения вместе с указанием на тип пакета (ICMP) в поле протокола сетевого уровня.
• Канальный уровень формирует кадр, в котором инкапсулируется пакет вместе с управляющей информацией, необходимой для пересылки по локальной сети. К такой информации относятся аппаратные адреса источника и назначения, а также значение в поле типа, установленное протоколом сетевого уровня (это будет поле типа, поскольку IP по умолчанию пользуется кадрами Ethernet_II). Рисунок 3 показывает кадр, генерируемый на канальном уровне и пересылаемый по локальному носителю. На рисунке 3 показана вся информация, необходимая для взаимодействия с маршрутизатором: аппаратные адреса источника и назначения, IP-адреса источника и назначения, данные, а также контрольная сумма CRC кадра, находящаяся в поле FCS (Frame Check Sequence).
• Канальный уровень хоста А передает кадр физическому уровню. Там выполняется кодирование нулей и единиц в цифровой сигнал с последующей передачей этого сигнала по локальной физической сети.

• Сигнал достигает интерфейса Ethernet 0 маршрутизатора, который синхронизируется по преамбуле цифрового сигнала для извлечения кадра. Интерфейс маршрутизатора после построения кадра проверяет CRC, а в конце приема кадра сравнивает полученное значение с содержимым поля FCS. Кроме того, он проверяет процесс передачи на отсутствие фрагментации и конфликтов носителя.
• Проверяется аппаратный адрес назначения. Поскольку он совпадает с адресом маршрутизатора, анализируется поле типа кадра для определения дальнейших действий с этим пакетом данных. В поле типа указан протокол IP, поэтому маршрутизатор передает пакет процессу протокола IP, исполняемому маршрутизатором. Кадр удаляется. Исходный пакет (сгенерированный хостом А) помещается в буфер маршрутизатора.
• Протокол IP смотрит на IP-адрес назначения в пакете, чтобы определить, не направлен ли пакет самому маршрутизатору. Поскольку IP-адрес назначения равен 172.16.20.2, маршрутизатор определяет по своей таблице маршрутизации, что сеть 172.16.20.0 непосредственно подключена к интерфейсу Ethernet 1.
• Маршрутизатор передает пакет из буфера в интерфейс Ethernet 1. Маршрутизатору необходимо сформировать кадр для пересылки пакета хосту назначения. Сначала маршрутизатор проверяет свой кэш ARP, чтобы определить, был ли уже разрешен аппаратный адрес во время предыдущих взаимодействий с данной сетью. Если адреса нет в кэше ARP, маршрутизатор посылает широковещательный запрос ARP в интерфейс Ethernet 1 для поиска аппаратного адреса для IP-адреса 172.16.20.2.
• Хост В откликается аппаратным адресом своего сетевого адаптера на запрос ARP. Интерфейс Ethernet 1 маршрутизатора теперь имеет все необходимое для пересылки пакета в точку окончательного приема. На рисунке показывает кадр, сгенерированный маршрутизатором и переданный по локальной физической сети.

Кадр, сгенерированный интерфейсом Ethernet 1 маршрутизатора, имеет аппаратный адрес источника от интерфейса Ethernet 1 и аппаратный адрес назначения для сетевого адаптера хоста В. Важно отметить, что, несмотря на изменения аппаратных адресов источника и назначения, в каждом передавшем пакет интерфейсе маршрутизатора, IP-адреса источника и назначения никогда не изменяются. Пакет никоим образом не модифицируется, но меняются кадры.

• Хост В принимает кадр и проверяет CRC. Если проверка будет успешной, кадр удаляется, а пакет передается протоколу IP. Он анализирует IP-адрес назначения. Поскольку IP-адрес назначения совпадает с установленным в хосте В адресом, протокол IP исследует поле протокола для определения цели пакета.
• В нашем пакете содержится эхо-запрос ICMP, поэтому хост В генерирует новый эхо-ответ ICMP с IP-адресом источника, равным адресу хоста В, и IP-адресом назначения, равным адресу хоста А. Процесс запускается заново, но в противоположном направлении. Однако аппаратные адреса всех устройств по пути следования пакета уже известны, поэтому все устройства смогут получить аппаратные адреса интерфейсов из собственных кэшей ARP.

В крупных сетях процесс происходит аналогично, но пакету придется пройти больше участков по пути к хосту назначения.

Таблицы маршрутизации

В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables).

Таблица представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей, для сети, представленной на рисунке.

Таблица маршрутизации для Router 2

В таблице представлена таблица маршрутизации многомаршрутная, так как содержится два маршрута до сети 116.0.0.0. В случае построения одномаршрутной таблицы маршрутизации, необходимо указывать только один путь до сети 116.0.0.0 по наименьшему значению метрики.

Как нетрудно видеть, в таблице определено несколько маршрутов с разными параметрами. Читать каждую такую запись в таблице маршрутизации нужно следующим образом:

Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.

В этой таблице в столбце "Адрес сети назначения" указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В стеке TCP/IP принят так называемый одношаговый подход к оптимизации маршрута продвижения пакета (next-hop routing) – каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие в выборе только одного шага передачи пакета. Поэтому в каждой строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут в виде последовательности IP-адресов маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет, а только один IP-адрес - адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута. Это снимает ограничение на максимальное количество транзитных маршрутизаторов на пути пакета.

Для отправки пакета следующему маршрутизатору требуется знание его локального адреса, но в стеке TCP/IP в таблицах маршрутизации принято использование только IP-адресов для сохранения их универсального формата, не зависящего от типа сетей, входящих в интерсеть. Для нахождения локального адреса по известному IP-адресу необходимо воспользоваться протоколом ARP.

Одношаговая маршрутизация обладает еще одним преимуществом - она позволяет сократить объем таблиц маршрутизации в конечных узлах и маршрутизаторах за счет использования в качестве номера сети назначения так называемого маршрута по умолчанию – default (0.0.0.0), который обычно занимает в таблице маршрутизации последнюю строку. Если в таблице маршрутизации есть такая запись, то все пакеты с номерами сетей, которые отсутствуют в таблице маршрутизации, передаются маршрутизатору, указанному в строке default. Поэтому маршрутизаторы часто хранят в своих таблицах ограниченную информацию о сетях интерсети, пересылая пакеты для остальных сетей в порт и маршрутизатор, используемые по умолчанию. Подразумевается, что маршрутизатор, используемый по умолчанию, передаст пакет на магистральную сеть, а маршрутизаторы, подключенные к магистрали, имеют полную информацию о составе интерсети.

Кроме маршрута default, в таблице маршрутизации могут встретиться два типа специальных записей - запись о специфичном для узла маршруте и запись об адресах сетей, непосредственно подключенных к портам маршрутизатора.

Специфичный для узла маршрут содержит вместо номера сети полный IP-адрес, то есть адрес, имеющий ненулевую информацию не только в поле номера сети, но и в поле номера узла. Предполагается, что для такого конечного узла маршрут должен выбираться не так, как для всех остальных узлов сети, к которой он относится. В случае, когда в таблице есть разные записи о продвижении пакетов для всей сети N и ее отдельного узла, имеющего адрес N,D, при поступлении пакета, адресованного узлу N,D, маршрутизатор отдаст предпочтение записи для N,D.

Записи в таблице маршрутизации, относящиеся к сетям, непосредственно подключенным к маршрутизатору, в поле "Метрика" содержат нули («подключено»).

Алгоритмы маршрутизации

Основные требования к алгоритмам маршрутизации:

• точность;
• простота;
• надёжность;
• стабильность;
• справедливость;
• оптимальность.

Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:

• алгоритмы простой маршрутизации;
• алгоритмы фиксированной маршрутизации;
• алгоритмы адаптивной маршрутизации.

Независимо от алгоритма, используемого для построения таблицы маршрутизации, результат их работы имеет единый формат. За счет этого в одной и той же сети различные узлы могут строить таблицы маршрутизации по своим алгоритмам, а затем обмениваться между собой недостающими данными, так как форматы этих таблиц фиксированы. Поэтому маршрутизатор, работающий по алгоритму адаптивной маршрутизации, может снабдить конечный узел, применяющий алгоритм фиксированной маршрутизации, сведениями о пути к сети, о которой конечный узел ничего не знает.

Проста маршрутизация

Это способ маршрутизации не изменяющийся при изменении топологии и состоянии сети передачи данных (СПД).

Простая маршрутизация обеспечивается различными алгоритмами, типичными из которых являются следующие:

• Случайная маршрутизация – это передача сообщения из узла в любом случайно выбранном направлении, за исключением направлений по которым сообщение поступило узел.
• Лавинная маршрутизация – это передача сообщения из узла во всех направлениях, кроме направления по которому сообщение поступило в узел. Такая маршрутизация гарантирует малое время доставки пакета, засчет ухудшения пропускной способности.
• Маршрутизация по предыдущему опыту – каждый пакет имеет счетчик числа пройденных узлов, в каждом узле связи анализируется счетчик и запоминается тот маршрут, который соответствует минимальному значению счетчика. Такой алгоритм позволяет приспосабливаться к изменению топологии сети, но процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.

В целом, простая маршрутизация не обеспечивает направленную передачу пакета и имеет низкую эффективности. Основным ее достоинством является обеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя различных частей сети.

Фиксированная маршрутизация

Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали, выделяют следующие алгоритмы:

• Однопутевая фиксированная маршрутизация – это когда между двумя абонентами устанавливается единственный путь. Сеть с такой маршрутизацией неустойчива к отказам и перегрузкам.
• Многопутевая фиксированная маршрутизация – может быть установлено несколько возможных путей и вводится правило выбора пути. Эффективность такой маршрутизации падает при увеличении нагрузки. При отказе какой-либо линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации, для этого в каждом узле связи храниться несколько таблиц.

Адаптивная маршрутизация

Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.

Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами, выделяют следующие алгоритмы:

• Локальная адаптивная маршрутизация – каждый узел содержит информацию о состоянии линии связи, длины очереди и таблицу маршрутизации.
• Глобальная адаптивная маршрутизация – основана на использовании информации получаемой от соседних узлов. Для этого каждый узел содержит таблицу маршрутизации, в которой указано время прохождения сообщений. На основе информации, получаемой из соседних узлов, значение таблицы пересчитывается с учетом длины очереди в самом узле.
• Централизованная адаптивная маршрутизация – существует некоторый центральный узел, который занимается сбором информации о состоянии сети. Этот центр формирует управляющие пакеты, содержащие таблицы маршрутизации и рассылает их в узлы связи.
• Гибридная адаптивная маршрутизация – основана на использовании таблицы периодически рассылаемой центром и на анализе длины очереди с самом узле.

Показатели алгоритмов (метрики)

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую используют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. Чем характеризуется построение маршрутных таблиц? Какова особенность природы информации, которую они содержат? В данном разделе, посвященном показателям алгоритмов, сделана попытка ответить на вопрос о том, каким образом алгоритм определяет предпочтительность одного маршрута по сравнению с другими.

В алгоритмах маршрутизации используется множество различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут базироваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один гибридный показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршрутизации:

• Длина маршрута.
• Надежность.
• Задержка.
• Ширина полосы пропускания.

Длина маршрута.

Длина маршрута является наиболее общим показателем маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администраторам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым каналом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют "количество пересылок" (количество хопов), т. е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через элементы объединения сетей (такие как маршрутизаторы).

Надежность.

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соотношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежности могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки надежности обычно назначаются каналам сети администраторами. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка.

Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок времени, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта назначения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факторов, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого маршрутизатора на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Т. к. здесь имеет место конгломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания.

Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропускания 64 Кбайт/с. Хотя полоса пропускания является оценкой максимально достижимой пропускной способности канала, маршруты, проходящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.

Величина (ж при расчетах может быть принята:

■ для горочных автоматизированных и механизированных сортировочных
станций 1,5- 2,2 ч;

■ для немеханизированных станций 2,1- 2,8 ч; „|____________ ;:_,___ , т ________ „„..

■ для безгорочных станций 4,0-5,0 ч.

Кроме того, при пропуске струй без переработки надо учитывать, что пе­реработка вагонов на станциях и пропуск их без переработки по затратам да­леко не одинаковы. Для переработки нужны сортировочные пути, горки, вы­тяжки, локомотивы, большой штат станционных работников.

Поэтому, чтобы учесть экономические затраты по вариантам, введено по­нятие об эквиваленте переработки вагонов. Экономию от переработки ваго­нов выражают эквивалентом ч в = 1,5- 2,5, экономию локомотиво-часов и бригадо-часов выражают ч =0,4- 1,5.

Таким образом, окончательная формула расчета приведенных вагоно-ча-сов экономии на один вагон имеет вид:

Все расчеты по определению Т ж ведутся в МПС России с использовани­ем электронно-вычислительной техники.

3.2. Организация вагонопотоков с мест погрузки

Виды маршрутов, основные показатели маршрутизации

На сети железных дорог выделяются несколько сотен основных, решаю­щих станций, на которых выполняется 70 % погрузки, и примерно столько же станций - 70 % выгрузки. На станциях погрузки образуются мощные гру­зопотоки, входящие в десятку важнейших грузов: нефтяные, лесные, уголь­ные, рудные, строительные, химические и минеральные удобрения, хлебные и т.д. Самым эффективным способом организации вагонопотоков является маршрутизация перевозок. Она позволяет ускорить доставку грузов, сократить потребность в рабочем парке вагонов, освободить попутные станции от доро­гостоящей работы по переработке вагонов, а значит, - сократить эксплуата­ционные расходы в перевозочном процессе.

Маршруты различают:

По условия организации с мест погрузки;
■ по назначению;

По условиям обращения.

По условиям организации с мест погрузки выделяют маршруты:

По назначению выделяют маршруты:

По условиям обращения маршруты бывают:

Высокий процент охвата отправительской маршрутизацией имеют такие грузы, как руда (более 90 %), уголь и нефть (около 70 %), химические и мине­ральные удобрения (более 50 %). Слабо маршрутизируются хлебные грузы (около 3 %).

Если проанализировать по дальности пробега, то больше 57 % маршрутов следуют на небольшие расстояния (до 400 км). А маршруты, следующие на расстояния более 1500 км, составляют всего лишь 10 %. Указанные проценты не могут полностью характеризовать уровень маршрутизации на сети, потому что одна треть маршрутов следует только до маршрутных баз, т.е. в распыле­ние, что менее эффективно в сравнении с чисто отправительской маршрути­зацией до станции выгрузки.

Качество организации маршрутизации оценивается таким показателем,

как уровень маршрутизации ^, где () м - масса грузов, отправленных в маршрутах; 0, - общая масса отправленных грузов.

Но гораздо целесообразнее в качестве основного показателя уровня маршрутизации брать отношение ^-р, где 1 М - средняя дальность следо-

вания грузов в отправительских маршрутах, км; I - средняя дальность сле­дования грузов, км.

Маршрутизация перевозок с мест погрузки является высокоэффективным способом организации грузовых перевозок.

Маршрутизация является предметом договора на организацию перевозок грузов на железнодорожном транспорте, поэтому лишь участники договора вправе определять его содержание. В нем могут предусматриваться отправительские маршруты, формируемые на железнодорожном подъездном пути или на железнодорожной станции, группы вагонов для организации ступенчатых станционных или участковых маршрутов и др.

Под отправительским маршрутом понимается состав поезда установленной массы или длины, сформированный грузоотправителем на железнодорожном подъездном пути организации либо по договору с железной дорогой на железнодорожной станции с обязательным освобождением не менее одной технической станции от переработки такого поезда, предусмотренным действующим планом формирования грузовых поездов.

Отправительские маршруты проходят одну или несколько сортировочных станций без переработки, поэтому ускоряется доставка груза, сокращается работа по переформированию составов, снижается себестоимость перевозок, ускоряется оборот вагонов, снижается потребность в вагонах, лучше обеспечивается сохранность перевозимых грузов, повышается конкурентоспособность производителей товаров и железнодорожного транспорта.

Ступенчатые маршруты формируются из вагонов, погруженных разными грузоотправителями на путях одной или нескольких станций участка или узла. Правила перевозок грузов отправительскими маршрутами на железнодорожном транспорте предусматривают, что в целях ускорения доставки грузов, сокращения транспортных и эксплуатационных расходов перевозки грузов могут осуществляться отправительскими маршрутами и предусматриваться в договорах на организацию перевозок грузов на железнодорожном транспорте. Отправительская маршрутизация является основой создания в перспективе сети логистических центров железных дорог России.

Порядок перевозок грузов отправительскими маршрутами устанавливается Правилами перевозок грузов отправительскими маршрутами на железнодорожном транспорте.

По назначению отправительские маршруты бывают:

• прямые — при перевозке на одну станцию назначения (перевалки) в адрес одного или нескольких грузополучателей (грузовые вагоны в адрес каждого грузополучателя должны находиться в составе отдельной группы);
• в распыление — при перевозке назначением на станции расформирования по плану формирования грузовых поездов либо назначением в объявленные ОАО РЖД пункты (станции) распыления маршрутов, где производится заадресовка (указание станций назначения и грузополучателя) вагонов на станции выгрузки в адрес конкретных грузополучателей, либо назначением на входные и распределительные станции, получающие топливные грузы, с дальнейшей заадресовкой вагонов на станции выгрузки.

Грузоотправитель согласовывает с грузополучателем возможность приема маршрутов установленной массы или длины под выгрузку. При наличии на направлении следования маршрутов станций изменения массы поезда (пункт перелома) в сторону уменьшения отправление маршрутов организуется из ядра и прицепной части, следующей в составе маршрута до пунктов перелома массы.

Ядро — это основная часть отправительского маршрута установленной массы, которая следует без переформирования до железнодорожной станции назначения в случае изменения массы поезда в пути следования.

По условиям обращения отправительские маршруты различают:

• кольцевые с постоянным составом, которые после выгрузки в том же составе возвращаются на ту же станцию или отделение под повторную погрузку;
• кольцевые с переменным составом, которые после выгрузки возвращаются на ту же станцию или отделение, при этом сохраняется число, тип вагонов и их назначение, но при необходимости одни вагоны могут заменяться другими аналогичными вагонами.

Организация кольцевых маршрутов существенно сокращает затраты на подготовку вагонов под погрузку, при этом сокращается простой вагонов в пунктах погрузки, так как вагоны требуют минимальной подготовки под нее.

Маршрутизация перевозок

1) по способу организации

2) по назначению

3) по расстоянию следования

Организация перевозок грузов маршрутами

Освоение устойчивых груженых вагонопотоков маршрутными перевозками учитывается при разработке плана формирования поездов.

Грузоотправитель с заявкой на перевозку грузов, представляют в дирекцию Ж/Д заявку на перевозку грузов маршрутами в 3х экземплярах в установленной форме.

При рассмотрении заявки проверяется соответствие предъявленных к перевозке объемов грузов установленным нормам веса и длины маршрута.

1экз. принятой заявки на перевозку грузов маршрутами направляется грузоотправителю

2экз. начальнику станции отправления

3экз. остается в ДУД Ж/Д

На станции погрузки маршрута в перевозосчных документах на вагоны, следующие в составе маршрута или ядра на одну станцию выгрузки, производится отметка штемпелем «Отправительский маршрут №… прямой.»

А назначением на станции распыления штемпелем «Отправительский маршрут №… с распылением на станции…»

Порядок подачи вагонов под погрузку и выгрузку маршрутов, их формирования, возврат порожних вагонов после выгрузки, технологические нормы на погрузку/выгрузку – устанавливаются в договорах на эксплуатацию пути необщего пользования и на подачу/уборку вагонов.

При организации маршрутных перевозок следует учитывать техническую оснащенность грузовых фронтов погрузки/выгрузки, нормы веса, длины состава маршрутных поездов и др. факторы.

Грузоотправитель должен согласовать с грузополучателем технологическую возможность приема маршрутов установленного веса и длины под выгрузку, благодаря развитию перевозок по схеме прямой вариант, происходит согласование массы длины времени отправления и поступления на склады грузополучателя отправительских маршрутов, что превращает их в логистические поезда.

Значение, характеристика и классификация железнодорожных путей необщего пользования.

Ж.д. ПНП предназначены для обслуживания отдельных предприятий, учреж/дений. Они связаны с общей сетью ж.д. России непрерывной рельсовой колеёй.

ПНП. – это комплекс устройств, включающих путевое хозяйство, складские сооружения, погрузо-разгрузочные устройства и механизмы, весовые приборы, устройства СЦБ и связи и др.

ПНП должен обеспечивать в соответствии с объёмом работы бесперебойную погрузку и выгрузку, маневровую работу и рациональное использование вагонов и локомотивов.

Здесь начинается и завершается процесс перевозки груза, выполняемый транспортом общего пользования, на них выполняется основная часть грузовых операций. Также на ПНП выполняется большой объём внутризаводских перевозок готовой продукции, сырья и полуфабрикатов в процессе производства. Эти перевозки, называются технологическими . Они осуществляются, как правило, на предприятиях чёрной, цветной металлургии, химической промышленности.

К другой категории ПНП относятся ПНП, несвязанные с технологическими внутризаводскими перевозками. На таких путях выполняются операции только по погрузке/выгрузке груза, и маневровые операции.

Уставом предусмотрено, что ПНП не связанные с технологическими перевозками могут принадлежать перевозчику или предприятиям и организациям.

6. Основные требования к Ж/Д ПНП, примыкающим к Ж/Д путям общего пользования

Ж/Д ПНП и расположенные на них сооружения и устройства должны обеспечивать маневровую и сортировочную работу в соответствии с объемом перевозок.

Ритмичную погрузку и выгрузку, а так же рациональное использование Ж/Д транспорта и его сохранность.

Конструкция и состояние сооружений и устройств расположенных на ПНП должны соответствовать строительным нормам и правилам, обеспечивать пропуск вагонов в допустимые на Ж/Д путях нормы технической нагрузки, а так же пропуск локомотивов предназначенных для обслуживания ж/д ПНП.

Владелец ПНП обеспечивает за свой счет их содержание с соблюдением требований безопасности движения и эксплуатации ж/д транспорта а также осуществлять совместно с ГО и ГП, освещение таких путей в пределах занимаемой ими территории и в местах погрузки-выгрузки грузов. Проводят очистку ПНП от мусора и снега.

В случае если на ПНП осуществляется подача ж/д ПС, эксплуатация которого осуществляется так же на ж/д путях общего пользования, ж/д ПНП должны соответствовать требованиям установленным в отношении ж/д ПОП и в определенных случаях подлежат обязательной сертификации.

Строительство и реконструкцию ж/д ПНП, устройств предназначенных для погрузки-выгрузки грузов, очистки и промывки вагонов (контейнеров), определение мест примыкания ж/д ПНП к ж/д ПОП осуществляется в порядке установленном федеральным органом исполнительной власти в области ж/д транспорта (ФАЖТ) по согласованию с владельцем инфраструктуры к которому примыкает ж/д ПНП и федеральным органом исполнительной власти в области транспорта (Минтранс).

Строительство новых ж/д ПНП осуществляется по согласованию с органом исполнительной власти субъекта РФ на территории которого будут находиться такие ж/д пути.

Примыкание к ж/д пути общего пользования строящихся, новых или восстановленных ж/д ПНП осуществляется в порядке определенном правительством РФ.

Примыкание к ж/д ПНП строящихся ПНП в порядке определяемом федеральным органом исполнительной власти в области ж/д транспорта совместно с федеральным органом исполнительной власти в области транспорта.

Договор на эксплуатацию ж/д ПНП содержит следующие положения:

1. Принадлежность ж/д пути необщего пользования;

2. Указание развернутой длины ж/д ПНП в метрах;

3. Описание порядка передачи уведомления о подаче вагонов;

4. Описание порядка движения поездов на ж/д ПНП в том числе с соблюдением ПТЭ, ИДП, инструкции по маневровой работе, ИСИ (сигнализации);

5. Количество вагонов каж/дой одновременно сдаваемой группе и места их передачи;

6. Порядок обмена информацией о готовности вагонов к сборке и срок уборки вагонов перевозчиком;

7. Нормы технологического срока оборота вагонов (час.);

8. Неоплачиваемое технологическое время на выполнение начально/конечных операций включенные в тариф, а так же неоплачиваемое время на подачу вагонов к местам погрузки(выгрузки) нежен контрагент

9. Перерабатывающая способность по основным родам грузов;

10. Расстояние, за которое взимается сбор за подачу и уборку вагонов

11. Мероприятия по развитию транспортного хозяйства.

12. Виды сборов уплачиваемых владельцем за подачу и уборку вагонов.

Контейнерные терминалы

Переработка контейнеров на сети ж/д РФ происходит на контейнерных терминалах, которые являются частью территории станции, где осуществляется: погрузка/выгрузка, сортировка, хранение, завоз/вывоз, комплектование, технический и коммерческий осмотр и текущий ремонт, оформление грузовых и перевозочных документов, транспортно-экспедиционных документов, информирования грузополучателя о времени прибытия контейнера, а также др. операции обеспечивающие сохранность груза.

Терминал может иметь одну или несколько контейнерных площадок, которые включают в себя погрузо-разгрузочные и подкрановые пути, площадку для кратковременного хранения, грузоподъемные устройства и машины, стоянки для прицепов и полуприцепов.

На сети терминалов 700 штук, из них 298 открыты для переработки крупнотоннажных контейнеров.

По роду выполняемых работ контейнеры бывают: грузовые, сортировочные, смешанные. Грузовые перерабатывают только местные контейнеры, сортировочные только транзитные, смешанные и те и другие.

Размещение контейнеров с соблюдением правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, правил противопожарной безопасности, габаритов и требований, относящихся к организации текущего ремонта контейнеров и ТО кранов.

Среднетоннажные контейнеры устанавливаются на площадке, как правило, в один ярус, крупнотоннажные в зависимости от применяемых погрузо-разгрузочных машин и прочности покрытия площади могут устанавливаться не более чем в 6 ярусов. (чаще всего 1-2).

Число погрузо-разгрузочных путей, количество, линейные размеры площадок определяются объемом работы, характером операций и средствами механизации.

Площадь контейнерных площадок рассчитывается, но нормам установленным инструкцией по проектированию станций и узлов. Контейнерные терминалы должны примыкать к путям станции стой стороны где находиться сортировочные устройства или к горловине параллельно с соединительным путем, целесообразно иметь выставочный путь длинной около 220 метров вмещающая 50% от состава контейнерного поезда.

Необходимо чтобы движение автотранспорта на терминале было поточным, автопроезды не пересекали ж/д пути в одном уровне.

Индекс негабаритности груза

Индекс негабаритности груза для указания в перевозочных документах а так же в поездных документах выдаваемых из ЭВМ данных о зонах и степенях негабаритности перевозимых грузов вводится понятие индекс негабаритности груза, который состоит из 5ти знаков. Каждый знак индекса негабариности (кроме первого) обозначает степень негабаритности. Сверхнегабаритность в любой зоне обозначается цифрой 8.

Обозначение в индексе негабаритности.

Первый знак: всегда буква H

Второй знак: степень нижней негабаритности (от 1 до 6)

Третий знак: степень боковой негабаритности (от 1 до 6)

Четвертый знак: степень верхней негабаритности (от 1 до 3)

Пятый знак: вертикальная сверхнегабаритности (8)

Отсутствие негабаритности в любой зоне в том числе и отсутствие вертикальной сверхнегабаритности отмечается цифрой 0 в соответствующем знаке индекса негабаритности.

Например, индекс негабаритности Н8480 означает что негабаритный груз имеет нижнюю и верхнюю сверхнегабариность, боковую негабаритность 4-той степени, а вертикальная сверхнегабаритности отсутствует. В натурном листе и телеграмме натурном листе рядом с номером поезда проставляется индекс негабаритности поезда. То есть буква Н и коды наибольших степеней нижней, боковой и верней негабаритности (с учетом расчетной) а так же код вертикальной сверхнегабаритности (0 или 8) грузов имеющихся в составе поезда.

Определение и классификация маршрутов

Маршрутизация перевозок – является высокоэффективным способом оптимизации грузовых перевозок. Она обеспечивает быстрейшее продвижение грузов из пунктов производства в пункты потребления. Сокращает работы технических станций по переформированию составов, обороты вагонов, снижает себестоимость перевозок, обеспечивает сохранность перевозок. В маршрутах вагоны в составе полновесных поездов проходят транзитом без переформирования все или часть участковых и сортировочных станций, расположенных меж/ду станциями погрузки и назначения.

В соответствии со ст.13 Маршрутом называется состав поезда установленной массы или длины, сформированный в соответствии с правилами технической эксплуатации Ж/Д ПТЭ и планом формирования из вагонов определенного назначения при условии прохож/дения без переработки не менее 1 технической станции.

Маршруты с мест погрузки классифицируются по следующим признакам:

1) по способу организации

а) отправительские, погруженные и сформированные на 1станции или на 1 пути необщего пользования, одним или несколькими грузоотправителями.

б) ступенчатые, погруженные несколькими ГО на путях необщего пользования с объединением групп вагонов на станции примыкания, либо погруженные на нескольких станциях узла или участка с объединением на опорной станции.

в) кольцевые (вертушки), составы поездов обращающиеся меж/ду 1 станцией погрузки и выгрузки по принципу челночного движения.

2) по назначению

а) прямые, составленные из вагонов, следующих до 1 станции назначения

б) в распыление, состоящие из вагонов, следующих по нескольким станциям назначения подлежащих расформированию на ближайшей району выгрузки технической станции.

3) по расстоянию следования

а) сетевые – следующие от станции формирования до станции назначения в пределах двух и более Ж/Д.

б) внутридорожные - в пределах одной Ж/Д.

Вес и длина сетевых маршрутов устанавливается ОАО РЖ/Д, а внутри дорожные начальником дирекции соответственно или его заместителем. Норма веса и длины маршрута определяется грузоотправителем. Маршрутом могут перевозиться однородные грузы или грузы нескольких наименований.

Маршрутизация – это процесс определения пути следования информации в сетях связи. Маршрутизация служит для приема пакета от одного устройства и передаче его другому устройству через другие сети. Маршрутизатором или шлюзом называется узел сети с несколькими интерфейсами, каждый из которых имеет свой MAC-адрес и IP адрес.

Другим важным понятием является таблица маршрутизации. Таблица маршрутизации – это база данных, хранящаяся на маршрутизаторе, которая описывает соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего узла. Таблица маршрутизации содержит: адрес узла назначения, маску сети назначения, адрес шлюза (обозначающий адрес маршрутизатора в сети на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения), интерфейс (физический порт через который передается пакет), метрика (числовой показатель, задающий приоритет маршрута).

Размещение записей в таблице маршрутизации может производиться тремя различными способами. Первый способ предполагает применение прямого соединения при котором маршрутизатор сам определяет подключенную подсеть. Прямой маршрут – это маршрут, который является локальным по отношению к маршрутизатору. Если один из интерфейсов маршрутизатора соединен с какой-либо сетью напрямую, то при получении пакета, адресованного такой подсети, маршрутизатор сразу отправляет пакет на интерфейс, к которому она подключена. Прямое соединение является наиболее достоверным способом маршрутизации.

Второй способ предполагает занесение маршрутов вручную. В данном случае имеет место статическая маршрутизация. Статический маршрут определяет Ip-адрес следующего соседнего маршрутизатора или локальный выходной интерфейс, который используется для направления трафика к определенной подсети-получателю. Статические маршруты должны быть заданы на обеих концах канала связи между маршрутизаторами, иначе удаленный маршрутизатор не будет знать маршрута, по которому нужно отправлять ответные пакеты и будет организована лишь односторонняя связь.

И третий способ подразумевает автоматическое размещение записей с помощью протоколов маршрутизации. Данным способ называется динамической маршрутизацией. Протоколы динамической маршрутизации могут автоматически отслеживать изменения в топологии сети. Успешное функционирование динамической маршрутизации зависит от выполнения маршрутизатором двух основных функций:

1. Поддержка своих таблиц маршрутизации в актуальном состоянии
2. Своевременное распространение информации об известных им сетях и маршрутах среди остальных маршрутизаторов

В качестве параметров для расчет метрик могут выступать:

1. Ширина полосы пропускания
2. Задержка (время для перемещения пакета от источника к получателю)
3. Загрузка (загруженность канала в ед. времени)
4. Надежность (относительное количество ошибок в канале)
5. Количество хопов (переходов между маршрутизаторами)

Если маршрутизатору известно более одного маршрута до сети получателя, то он сравнивает метрики этих маршрутов и передает в таблицу маршрутизации маршрут с наименьшей метрикой (стоимостью).

Существует достаточно много протоколов маршрутизации – все они делятся по следующим признакам:

1. По используемому алгоритму (дистанционно-векторные протоколы, протоколы состояния каналов связи)
2. По области применения (для внутридоменной маршрутизации, для междоменной маршрутизации)

Протокол состояния каналов основан на алгоритме Дейкстры, про него я уже . Про дистанционно-векторный алгоритм расскажу вкратце.

Итак, в дистанционно-векторных протоколах маршрутизаторы:

• Определяют направление (вектор) и расстояние до нужного узла сети
• Периодически пересылают таблицы маршрутизации друг другу
• В регулярных обновлениях маршрутизаторы узнают об изменениях топологии сети

Если не вдаваться в подробности, то протокол маршрутизации по состоянию каналу лучше по нескольким причинам:

• Точное понимание топологии сети. Протоколы маршрутизации состояния канала создают дерево кратчайших путей в сети. Таким образом, каждый маршрутизатор точно знает, где находится его “собрат”. В дистанционно-векторных протоколах такой топологии нет.
• Быстрая сходимость. Получая пакет состояния канала LSP, маршрутизаторы сразу же лавиннообразно рассылают этот паке дальше. В дистанционно-векторных протоколах маршрутизатор должен сначала обновить свою таблицу маршрутизации, прежде чем разослать его лавинно на другие интерфейсы.
• Управляемые событиями обновления. LSP отправляются только тогда, когда происходят изменения в топологии и только информацию, касающуюся этого изменения.
• Разделение на зоны. Протоколы состояния канала используют понятие зона – область в пределах который распространяется маршрутная информация. Это разделение помогает снизить нагрузку на ЦП маршрутизатора и структурировать сеть.

Примеры протоколов состояния канала: OSPF , IS-IS .

Примеры дистанционно-векторных протоколов: RIP , IGRP .

Другое глобальное разделение протоколов по области применения: для внутредоменной маршрутизации IGP, для междоменной маршрутизации EGP. Пройдемся по определениям.

IGP (Interior Gateway Protocol) – протокол внутреннего шлюза. К ним относят любые протоколы маршрутизации, используемые внутри автономной системы (RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS). Каждый IGP-протокол представляет один домен маршрутизации внутри автономной системы.

EGP (Exterior Gateway Protocol) – протокол внутреннего шлюза. Обеспечивает маршрутизацию между различными автономными системами. Протоколы EGP обеспечивают соединение отдельных автономных систем и транзит передаваемых данных между этими автономными системами. Пример протокола: BGP .

Поясним также понятие автономной системы.

Автономная система (authonomous system, AS) – это набор сетей, которые находятся под единым административным управлением и в которых используется единая стратегия и правила маршрутизации.

Автономная система для внешних сетей выступает как единый объект.

Домен маршрутизации – это совокупность сетей и маршрутизаторов, использующих один и тот же протокол маршрутизации.

Напоследок картинка, поясняющая структуру протоколов динамической маршрутизации.

Поддержите проект

Друзья, сайт Netcloud каждый день развивается благодаря вашей поддержке. Мы планируем запустить новые рубрики статей, а также некоторые полезные сервисы.

У вас есть возможность поддержать проект и внести любую сумму, которую посчитаете нужной.