Rambler's Top100
Альфа-Пром. Промышленная автоматизация и энергосбережение
Группа компанийАльфа-Пром

gprs, беспроводная диспетчеризация
 

Из опыта беспроводной диспетчеризации

В нижеприведённом материале рассматривается опыт создания и эксплуатации автоматизированных систем диспетчеризации с использованием беспроводных каналов передачи информации.
GPRS (General Packet Radio Service (пакетная радиосвязь общего пользования) — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объёму переданной/полученной информации, а не по времени, проведённому онлайн. Но необходимо отметить, что отдельно тарифицируется сейчас также и подключение Интернет, даже без передачи данных или с передачей нескольких байтов или десятков байтов информации. Пять лет назад существовал термин «нетарифицируемая длина пакета». Т.е. короткие пакеты (в моем случае 47 байтов с контроллеров «Морион») вообще не тарифицировались Билайном в течение почти года. Зато потом ОперСоС решил округлять пакет до 10К. Т.е. операции «соединение – посылка короткого пакета - отсоединение» тарифицировались как 10К у Билайна и 100К у Мегафона. В случае неустойчивой связи, когда соединение часто рвется (и его приходится снова восстанавливать), стоимость переданной информации возрастает. Если же связь устойчива и установившийся канал «контроллер - компьютер» не рвется, то стоимость переданной информации минимальна. По моим последним общениям с Мегафоном и Билайном существовали корпоративные тарифы, имеющие опцию «Нетарифицируемые пакеты». Тарифы надо обсуждать под каждый конкретный проект отдельно, предупреждая заказчика о возможном возрастании стоимости эксплуатации системы.
При использовании GPRS информация собирается в пакеты и передаётся через неиспользуемые в данный момент голосовые каналы, такая технология предполагает более эффективное использование ресурсов сети GSM. При этом, что является приоритетом передачи — голосовой трафик или передача данных — выбирается оператором связи. Федеральная тройка в России использует безусловный приоритет голосового трафика перед данными, поэтому скорость передачи зависит не только от возможностей оборудования, но и от загрузки сети. Возможность использования сразу нескольких каналов обеспечивает достаточно высокие скорости передачи данных, теоретический максимум при всех занятых таймслотах TDMA составляет 171,2 кбит/c.
Абоненту, подключенному к GPRS, предоставляется виртуальный канал, который на время передачи пакета становится реальным, а в остальное время используется для передачи пакетов других пользователей. Поскольку один канал могут использовать несколько абонентов, возможно возникновение очереди на передачу пакетов, и, как следствие, задержка связи. Например, современная версия программного обеспечения контроллеров базовых станций допускает одновременное использование одного таймслота шестнадцатью абонентами в разное время и до 5 (из 8) таймслотов на частоте, итого — до 80 абонентов, пользующихся GPRS на одном канале связи (средняя максимальная скорость при этом 21,4*5/80 = 1,3 кбит/с на абонента). Фактическая скорость обмена при использовании SIM-карт любого из трех операторов редко превышает 2-3 кбит/c. Хотя нас это в общем должно мало волновать, т.к пакеты, которыми мы обмениваемся – короткие. В большей степени должна волновать устойчивость установившегося канала.
При построении сети сбора информации возможны два следующих подхода:

  • - компьютер как сервер <--> контроллеры как клиенты;
  • - контроллеры как серверы <--> компьютер как клиент.

Первый вариант подразумевает покупку одной SIM-карты со статичным IP-адресом и установку ее в модем на стороне компьютера. В модемы со стороны контроллеров устанавливаются обычные SIM-карты с интернетовским тарифом (например, «Клик» у Билайна). Инициаторами обмена при таком варианте выступают контроллеры, которые адресуют запросы на прописанный в их памяти IP-адрес SIM-карты, стоящей в модеме на стороне компьютера. В данном варианте компьютер осуществляет «прослушку» определенного порта своего IP-адреса на предмет запросов на соединение от контроллеров, выделение порта для установления канала связи с конкретным контроллером и удержания его (канала) как можно дольше в рабочем состоянии. По своему опыту могу сказать, что были каналы, просуществовавшие до суток без разрыва. Но это редкость, обычно рвется раз в час-два-три. Затем контроллер (после потери канала) снова ищет соединения с компьютером. Минус этого варианта - мы никак не можем проверить работоспособность молчащего контроллера. Разумеется по GPRS-каналу. Для проверки работоспособности контроллера я использовал SMS-ки, реализуя обычно три SMS-команды: запрос «кто на связи», запрос «короткая информация с контроллера» и запрос «расширенная информация с контроллера».
Второй вариант подразумевает покупку SIM-карт со статичными IP-адресами для контроллеров и со статичным или динамическим адресом для модема со стороны компьютера. Этот вариант подразумевает возможность адресации к каждому контроллеру сети сбора информации. Такие сети строились мной для телемониторинга и управления комплектными распредустройствами наружного исполнения (КРУН), оснащенными контроллерами «Сириус СП» и имеющими в своем составе 485-й интерфейс, к которому подключался модем, собственно реализующий процедуру поддержания связи. Здесь инициатором обмена выступает компьютер, а модемы «слушают» прописанный порт и устанавливают соединение в ответ на запрос соединения. Плюсом является то, что можно сразу установить, кто из них не отвечает. И, если в первом варианте по GPRS-каналу осуществлялся только мониторинг, то в этом случае реализовывался расширенный набор команд обмена (как запрос данных – довольно больших пакетов, так и посылка команд на управление КРУН с подтверждением исполнения). Использование SMS-ок не отвергалось и в этом случае, т.к. приоритет SMS выше, чем GPRS. В этом варианте тревожные события не могут инициировать GPRS-обмен со стороны контроллера, т.к. он не активен, поэтому события «Несанкционированное проникновение», «Пропадание внешнего питания» или «Разрядка ИБП» передаются на прописан-ный (ные) мобильники в виде SMS-ок. Важные команды управления КРУН дублировались SMS также с подтверждением исполнения по SMS-каналу. Здесь имеет место момент оптимизации по стоимости эксплуатации – запрашиваем или управляем когда и чем хотим.

Сircuit Switched Data (CSD) — технология передачи данных, разработанная для мобильных телефонов стандарта GSM. CSD использует один временной интервал для передачи данных на скорости 9,6 кбит/с в подсистему сети и коммутации (Network and Switching Subsystem NSS), где они могут быть переданы через эквивалент нормальной модемной связи в телефонную сеть.
Этот вид передачи подразумевает как бы набор номера и передачу данных по голосовому каналу. Не требует SIM-карт со статичными или динамическими IP-адресами. Но дорог в эксплуатации, т.к. эквивалентен разговору. Не видел ни одной мало-мальски работающей системы телемониторинга, работающей сколько-нибудь приемлемо надежно на базе CSD. Опыта программирования этого канала не имею.
В 2010 году появился интересный комплект оборудования передачи информации по беспроводному каналу у компании ОВЕН (Москва). При этом всё, что необходимо для построения системы можно заказать в одном месте. Компания приступила к выпуску GSM/GPRS-модема ПМ-01 (ссылка на материалы с сайта ОВЕНа).
Стоимость комплекта оборудования - подбирается в каждом случае с учётом конкретных условий объекта, на котором планируется внедрение. В общем случае складывается из :

  • - стоимости самого GSM/GPRS одного модема от 2870 до 3540 рублей (от модификации);
  • - стоимости аксессуаров (1 антенна от 177 до 413, 1 кабель связи 118 руб, (аксессуары);
  • - стоимости программного обеспечения Lectus – 4130 руб.

Итого в общем случае расходы на оборудование для организации беспроводной передачи информации с одной точки контроля определяются на уровне 7500-8000 рублей с НДС . При увеличении точек контроля будет добавляться только стоимость модема и аксессуаров.

Расходы по подключению и эксплуатации складываются из (например):
а) стоимость подключения корпоративного клиента в сети Билайн составляет 200 рублей (разовый платёж за выделение постоянного IP-адреса и SIM-карты)
б) плата по тарифу «Яблочный фрэш» составляет 3 рубля за мегабайт переданной информации,
в) абонентская плата 200 рублей в месяц.

Все цены приведены на октябрь 2010 года и включают НДС

Пъянков Андрей Васильевич,8332 57-27-16, 63-39-84