Тел.: 8 (495) 640-49-48
E-mail: mail@gkantecreo.ru
Работаем со всеми регионами РФ
  • Системы видеонаблюденияпродажа и монтаж систем
  • Системы безопасностиконтроль доступа
  • Противопожарная безопасностьпервичные средства пожаротушения
  • Пожарная автоматикаспринклерные и пенные системы
  • Средства радиосвязи
  • Беспроводная передача данныхрадиотелеметрия
  • Осветительное оборудование
  • Машины и спецтехника

Новости

Спасатель 112

12 Сентябрь 2017 Вбрасываемая огнетушащая капсула “Спасатель 112” . Взял. Бросил. Потушил. Легко и просто. Огнетушитель состоит из травмобезопасной цилиндрической капсулы для хранения огнетушащего вещества и запатентованного огнетушащего состава. Защищаемый объем 3-5 м3.
  

Пластина ФОГ 65

11 Март 2016 Обновление в линейке автономных установок пожаротушения на основе микрокапсулированного огнетушащего вещества ФОГ.  Пластина ФОГ 65 разработана для защиты от возгораний электрооборудования шкафного исполнения: распределительные щиты, электрошкафы, электрические розетки, шкафы управления, сейфы и др. Защищаемый объем 65 литров.
 

Система поиска RECCO R-9 в лавиноопасных зонах.

28 Сентябрь 2014 Recco, на протяжении последних 25 лет единственный в мире производитель не имеющей аналогов системы пассивного обнаружения под снегом, представляет систему R9 - детектор, в четыре раза более легкий и почти вдвое меньший, чем предыдущие, способный принимать сигналы не только от рефлекторов RECCO, но и от лавинных маяков. Это портативное устройство может значительно уменьшить время, которое поисковые группы тратят на обнаружение жертв лавины с воздуха или земли.
Подробнее...

Дымососы ДПЭ-7

11 Февраль 2014 В продажу поступили дымососы серии ДПЭ-7 для систем газового, порошкового и аэрозольного пожаротушения. Дымососы  ДПЭ-7 ОТП для боевых пожарных расчетов с электродвигателем и дымососы с двигателем внутреннего сгорания. Узлы стыковочные. Рукавные линии.
Подробнее...

Проект ГК "Антэ Крео" по радиофикации на основе средств связи Motorola в городе Нефтеюганск (месторождение нефти "Мангазея")

29 Декабрь 2012 Группа компаний "АНТЭ КРЕО" вместе с коллегами из города Нефтеюганск завершила основную часть проекта по оснащению средствами радиосвязи на основе оборудования Motorola месторождения нефти "Мангазея".  Подробнее...

Радиомодемы CalAmp

09 Сентябрь 2012

В разделе радиосвязь и беспроводной доступ представлена информация о радиомодемах CalAmp (США). Компания CalAmp, Inc. является одним из ведущих разработчиков решений в области радиосвязи для критически важных приложений. Подразделение CalAmp’s Wireless DataCom Division поставляет продукцию для технологических радиосетей служб общественной безопасности, АСУ в промышленности и на транспорте.

Подробнее...

Конвенциональные узкополосные технологические радиосети обмена данными повышенной надежности и живучести

Конвенциональные узкополосные технологические радиосети обмена данными повышенной надежности и живучести
Часть 1

Технологическая сеть связи (англ. privatenetwork) предназначена для обеспечения производственной деятельности организа­ций, управления технологическими процессами в производстве. Технологии и средства связи, применяемые для создания технологических сетей связи, а также принципы их построения устанавливаются собственниками или иными владельцами этих сетей [1].
Надежность (англ. reliability) — свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способ­ность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания и транспортирования [2].
Живучесть (англ. survivability) — свойство систе­мы, характеризуемое способностью выполнять установленный объем функций в условиях воз­действий внешней среды и отказов компонентов системы в заданных пределах [3].

Общие сведения

Технологические радиосети обмена данными создаются для решения комплекса функциональ­ных задач, связанных с организацией монито­ринга состояния (сбора данных о техническом и/или оперативном состоянии), оперативно­диспетчерского управления и информационного обеспечения в условиях, когда использование других средств связи невозможно или нецелесообразно.
Значительная часть таких радиосетей предна­значена для обеспечения в качестве основного или резервного средства функционирования критически важных и ответственных приложе­ний, сбой в работе которых может приводить к серьезным авариям и катастрофам.

Область применения технологических радио­сетей обмена данными определяется следую­щими основными оперативно-техническими возможностями и преимуществами:

  • Надежность среды передачи (линия передачи не подвергается механическим повреждениям и разрушающему влиянию окружающей среды, а ее качество контролируется соответ­ствующими государственными органами).
  • Обширная оперативная зона с возможностью ретрансляции сигнала (реально построенные радиосети имеют сплошную оперативную зону более миллиона кв. км).
  • Относительно небольшое время доступа к каналу передачи данных, обеспечиваю­щее незначительные и приемлемые для большинства автоматизированных систем задержки в доставке данных.
  • Применение детерминированных прото­колов обмена данными, поддерживающих работу в близком к реальному режиму времени и обеспечивающих гарантиро­ванную доставку данных в установленные регламентом работы радиосети сроки;
  • Высокая безопасность данных, функцио­нирующих в технологической радиосети (применяемые технологии обеспечивают защиту от подавления, перехвата или несанкционированного доступа к работе в составе технологической радиосети).
  • Относительно низкая стоимость эксплуа­тации.
  • Независимость от «чужой» инфраструк­туры связи и возможность развития, ис­ходя из реальных требований (радиосеть принадлежит собственно пользователю, параметры ее работы и оперативная зона могут изменяться им самостоятельно).
  • Совместимость с разнородным оборудова­нием сбора и обработки данных по широко применяемым и детально отработанным интерфейсам.
  • Простота перемещения и оперативность развертывания в новом районе.
  • Возможность эксплуатации в жестких усло­виях.


Основными пользователями узкополосных стацио­нарных средств обмена данными являются:

  • промышленность и транспорт, где они применяются для управления телемеха­ническими устройствами и аппаратурой сбора телеметрической информации;
  • банки и офисы — для подключения авто­номно функционирующих технических средств, например, банкоматов;
  • вооруженные силы и службы общественной безопасности — для оперативного управ­ления подвижными силами и средствами, дистанционного управления специальной техникой и оповещения.

Наиболее широкое распространение в России такие радиосети получили на предприятиях топливно-энергетического комплекса, в гор­нодобывающей промышленности, лесном и водном хозяйстве, дорожных службах, на стационарных и подвижных объектах авиа­ционного, железнодорожного, автомобильного и электротранспорта.
В связи с расширением областей применения и масштабов технологических радиосетей обмена данными, их использованием в ответственных приложениях, разработчиками ведутся активные работы, направленные на повышение надеж­ности и живучести таких радиосетей.

Варианты построения технологических радиосетей обмена данными

Современные программно-технические средства позволяют создавать относительно недорогие, эффективные и гибкие радиосети обмена дан­ными, способные функционировать на протя­жении многих лет с минимальным техническим обслуживанием. Типовая упрощенная схема коммутации технологической радиосети обмена данными представлена на рис. 1.
Источником данных на удаленном объекте является датчик (группа датчиков) или поль­зователь (группа пользователей). Информация от источника принимается и обрабатывается программируемым контроллером или удаленным терминалом, который подключается к радиомо­дему по стандартному интерфейсу (как правило, RS-232 или Ethernet). Радиомодем служит для преобразования поступающих цифровых дан­ных в аналоговый сигнал, который посредством радиопередатчика передается в пункт управления (например, диспетчерскую или полевой пункт управления). Здесь процесс обработки проис­ходит в обратном порядке: модем преобразует поступивший от радиоприемника аналоговый сигнал в цифровую форму, пригодную для его дальнейшей автоматизированной обработки. В типовых приложениях обмен данными производится под управлением центрального объекта (топология «звезда»), работающего через базовую станцию по принятым для конкретной радиосети протоколам обмена данными. Возможные варианты построения технологических радиосетей обмена данными представлены на рис. 2.
Таким образом, создается радиосеть обмена данными с полностью детерминированными параметрами, исключающая флуктуации ин­формационного потока, способные привести к сбоям в ее работе, и поддерживающая работу удаленных устройств и пользователей в режиме времени, близком к реальному.
Наиболее высокая надежность работы дости­гается в системах, в которых обеспечивается прямая радиовидимость между объектами, то есть радиосигнал беспрепятственно рас­пространяется от передающей до приемной антенны. Номинально в создаваемых радиосетях радиовидимость составляет 30 км на открытой местности и 10 км в условиях города со сред­ней плотностью застройки. Минимальные и максимальные значения зависят от условий местности и могут отличаться на порядок. Прямая радиовидимость относительно просто достигается в стационарных технологических
радиосетях, но оказывается практически не­выполнимой для подвижных радиосетей, в которых условия приема радиосигнала постоянно изменяются. В связи с этим при создании подвижных радиосетей применяется специальное радиотехническое оборудование, существенно отличающееся от используемого в стационарных радиосетях.

Радиомодемы для стационарных технологических радиосетей

В стационарных технологических радиосетях обмена данными используются различные модели радиомодемов, обеспечивающие работу в режиме «точка — много точек». Поскольку, в отличие от подвижных радиосетей, позиции оборудования в таких сетях остаются неизмен­ными на протяжении всего периода работы, функциональные требования к применяемо­му в их составе оборудованию ограничены. Радиомодемы в таких радиосетях функционируют в условиях минимального изменения условий приема радиосигнала. При правильно спроек­тированной радиосети уровень принимаемого сигнала на каждой приемо-передающей позиции соответствует номинальному для используемой модели оборудования, поэтому специальные методы повышения помехоустойчивости, в от­личие от подвижных радиосетей, как правило, не нужны. Таким образом, радиомодемы для стационарных технологических радиосетей обмена данными представляют собой более простые устройства, в которых не реализуются функциональные возможности, обязательные для радиомодемов, применяемых в подвижных радиосетях обмена данными. Надежность функционирования стационарной техноло­гической радиосети встроенными средствами оборудования не обеспечивается. Современные стационарные радиосети стро­ятся на специализированных радиомодемах.

Основные свойства этих устройств:

  • «Прозрачный» режим работы (используется протокол верхнего уровня, что упрощает интеграцию с АСУ ТП и различными типами оборудования).
  • Относительно невысокая скорость обмена данными (пакетная передача и дополнительные методы повышения надежности доведения информации, связанные с увеличением объема служебной информации, не применяются. Пропускная способность радиоканала в таком режиме значительно выше, чем в «пакетном» на аналогичной скорости.).
  • Малое время доступа к радиоканалу (основное время при передаче затрачивается на вы­полнение процедур связи, поскольку объем данных, передаваемых от контролируемых объектов за один сеанс связи, относительно мал и обычно составляет десятки байт).
  • Высокая пропускная способность (в со­ставе системы может функционировать значительное количество объектов, по­следовательный опрос которых должен производиться за короткий промежуток времени, обычно от нескольких десятков секунд до нескольких минут).
  • Удаленная диагностика и настройка (по­скольку создаваемые системы размещаются, как правило, на обширной территории, наличие данной функции позволяет обе­спечить их надежное функционирование и снизить затраты на обслуживание в про­цессе эксплуатации).
  • Ограниченная оперативная зона (стацио­нарная радиосеть может функционировать на обширных территориях, но ее оператив­ная зона формируется индивидуальными базовыми станциями, которые не взаимо­действуют между собой).
  • Низкая стоимость эксплуатации (основные затраты на создание технологической радио­сети связаны с ее развертыванием, затраты на этапе эксплуатации должны быть от­носительно низкими).
  • Поддержка работы в 50% цикле (непрерывная работа на излучение и передача больших объемов информации за один сеанс, как правило, не требуются).
  • Простота в расширении радиосети (без за¬мены использующегося оборудования).
     

Основными пользователями узкополосных стационарных технологических радиосетей обмена данными являются промышленность и транспорт (включая трубопроводный), где они используются для удаленного сбора данных и управления исполнительными устройствами автономно или в составе автоматизированных систем управления технологическими процес­сами различного масштаба.
Наиболее широкое распространение такие радиосети получили на предприятиях топливно-энергетического комплекса (сбор данных о функционировании и управление устройствами телемеханики), в гор­нодобывающей промышленности (управление механизмами и агрегатами), в инженерных сетях (контроль функционирования объектов электро-, водо-, газо-, теплоснабжения и канализации), на стационарных объектах авиационного, же­лезнодорожного и морского транспорта (сбор данных и управление).
Основные характеристики радиомодемов для создания стационарных технологических радиосетей обмена данными представлены в таблицах 1 и 2 [4].
Надежность радиомодемов определяется ха­рактеристиками безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определенным сочетанием этих свойств.

В связи с этим для построения технологических радио­сетей с повышенной надежностью выбираются технические средства, имеющие соответствую­щие значения следующих параметров:
  • среднее время наработки на отказ;
  • срок службы;
  • гарантийный срок эксплуатации;
  • среднее время устранения неисправно­сти;
  • среднее время восстановления работоспо­собности после сбоя.
При выборе оборудования для создания радио­сети повышенной надежности и живучести учитывается заявленная производителем вероятность возникновения необнаруженной ошибки в процессе обмена данными, а также данные о стабильности (сохранении) заявлен­ных параметров в процессе эксплуатации при различных условиях окружающей среды. Как правило, это требование строго выполняется в случае использования моделей «профессио­нального» оборудования, при изготовлении которых применяются электронные компоненты в промышленном или военном исполнении.

Т а б л и ц а 1 . Характеристики радиомодемов для стационарных технологических радиосетей обмена данными отечественного производства

Технологические радиосети с повышенной надежностью и живучестью строятся с исполь­зованием специальных моделей оборудования, имеющих высокие характеристики по отказо­устойчивости. Например, в радиотехнических комплексах T-Base/HA (HighAvailability) и I-Base/ HA(табл. 2), предназначенных для использо­вания в качестве базовых станций, реализована отказоустойчивая архитектура, предусматри­вающая полное дублирование всех компонен­тов устройства. В составе каждого комплекса используется по два радиомодема T-Baseили I-Base, работающих на единое антенно-фидерное устройство. Один из радиомодемов находится в «горячем» резерве и в случае выхода из строя основного радиомодема автоматически берет на себя выполнение его функций. В такой кон­фигурации коэффициент исправного действия связи радиотехнического комплекса составляет не менее 99,99%.
Снижение среднего времени устранения неисправ­ности в работе оборудования и устранения сбоев в работе радиосети достигается за счет использова­ния средств автоматического мониторинга и диа­гностики технического состоянии оборудования, поддержания квалификации обслуживающего персонала на должном уровне и создания резерва оборудования и запасных частей.

Радиомодемы для подвижных технологических радиосетей

В составе подвижных технологических радио­сетей используются радиомодемы, устанавли­ваемые на стационарных (базовые станции) и подвижных объектах. К каждому из таких модемов предъявляются требования, обуслов­ленные их функциональным назначением и условиями эксплуатации [5].
Радиомодемы базовых станций (БС) подвиж­ной технологической радиосети представляют собой специализированное радиотехническое оборудование, предназначенное для эксплуата­ции в стационарных условиях. В современных радиосетях они обеспечивают реализацию функций, связанных с надежной работой радио­сети с постоянно меняющейся конфигурацией и условиями приема сигнала. Данные функции включают в себя автоматический перевод под­вижных объектов из оперативной зоны одной БС в оперативную зону другой, гарантированное доведение передаваемых сообщений собствен­ными встроенными средствами, автоматическое распределение нагрузки в радиосети и многие другие функции, связанные с ее работой.

Т а б л и ц а 2 . Характеристики радиомодемов для стационарных технологических радиосетей обмена данными зарубежного производства

Радиомодемы для подвижных объектов пред­ставляют собой специализированное радио­техническое оборудование, предназначенное для эксплуатации на борту подвижных средств и обеспечивающие работу со стационарной базовой станцией и между собой. Надежность функционирования подвижной технологической радиосети частично обе­спечивается встроенными средствами обо­рудования.

Современные подвижные радиосети строят­ся на специализированных радиомодемах. Основные свойства этих устройств:
  • «Пакетный» режим работы (используется встроенный протокол, обеспечивающий функционирование оборудования в составе системы с архитектурой «точка — много точек» с постоянно изменяемыми конфи­гурацией и передаваемым подвижными объектами объемом данных).
  • Относительно высокая скорость обмена дан­ными (пакетная передача и дополнительные методы повышения надежности доведения информации связаны с увеличением объема служебной информации и общего объема данных в радиосети. Пропускная способность радиоканала в таком режиме значительно ниже, чем в «прозрачном» на аналогичной скорости).
  • Малое время доступа к радиоканалу (основ­ное время при передаче затрачивается на выполнение процедур связи, поскольку объем данных, передаваемых от подвижных объектов за один сеанс связи, относительно мал и обычно составляет десятки байт).
  • Высокая пропускная способность (в составе системы может функционировать значительное количество объектов, взаимодействие с ко­торыми должно производиться за короткий промежуток времени, обычно от нескольких десятков секунд до десятков минут).
  • Относительно высокая выходная мощ­ность (постоянно изменяемые условия приема и работа на отраженном от местных предметов сигнале требуют более высокой по сравнению со стационарными радиосетя­ми выходной мощности оборудования).
  • Работа оборудования базовой станции в ду­плексном режиме (что позволяет сократить период опроса в системах с множеством подвижных объектов, общее количество которых в зоне действия каждой БС радио­сети постоянно изменяется. Подвижные объекты в этом случае используют по­лудуплексное оборудование.).
  • Удаленная диагностика и настройка (посколь­ку создаваемые системы размещаются, как правило, на обширной территории, наличие данной функции позволяет обеспечить их на­дежное функционирование и снизить затраты на обслуживание в процессе эксплуатации).
  • Более высокая по сравнению с радиомодемами для стационарных радиосетей надежность доставки информации в условиях постоянно меняющихся характеристик среды передачи. (в аппаратуре передачи данных реализуются специальные программно-технические решения,направленные на увеличение вероятности их доведения до адресатов).
  • Высокая достоверность данных (исполь­зование помехоустойчивого кодирования и функции коррекции ошибки).
  • Использование встроенных протоколов обмена данными, реализующих различные варианты взаимодействия с подвижными объектами (инициатором сеанса связи может выступать как базовая станция, так и под­вижный объект).
  • Обширная оперативная зона (в большинстве случаев в составе подвижной технологической радиосети используется несколько базовых станций, обеспечивающих согласованную работу в единой оперативной зоне).
  • Поддержка продолжительной работы в 100% цикле (непрерывная работа на излучение при передаче больших объемов информа­ции).
  • Низкая стоимость эксплуатации (основ­ные затраты на создание технологической радиосети связаны с ее развертыванием, затраты на этапе эксплуатации должны быть относительно низкими).
  • Простота в расширении радиосети (рас­ширение должно производиться без замены использующегося оборудования).
  • Эксплуатация в более жестких, по сравне­нию с радиомодемами для стационарных технологических радиосетей, условиях.
Основными пользователями подвижных технологических радиосетей обмена данными являются транспорт, промышленность и си­ловые структуры, где они применяются для оперативного и диспетчерского управления, дистанционного мониторинга и навигации, обе­спечения аварийно-ремонтных работ и действий по ликвидации последствий происшествий и чрезвычайных ситуаций как в районах с хо­рошо развитой инфраструктурой связи, так и в труднодоступных районах, в которых такая инфраструктура развита слабо или полностью отсутствует.
Наиболее широкое распространение такие радио­сети получили на предприятиях пассажирского и специального автомобильного транспорта, включая подземный, в правоохранительных органах и вооруженных силах, на станциях скорой медицинской помощи, в службах поиска и спасе­ния, на предприятиях топливно-энергетического комплекса (аварийно-ремонтные бригады и под­вижные средства контроля), в горнодобывающей промышленности (управление большегрузными самосвалами и погрузочной техникой в карьерах и разрезах), на авиационном, железнодорожном и морском транспорте.

Т а б л и ц а 3 . Характеристики специализированных радиомодемов для подвижных технологических радиосетей обмена данными
зарубежного производства2

Основные характеристики радиомодемов для создания подвижных технологических радиосетей обмена данными представлены в таблице 3. Применяемое в составе подвижных технологиче­ских радиосетей оборудование эксплуатируется в более жестких, по сравнению со стационарными радиосетями, условиях и режимах. Обычно они строятся как интегрированные системы, исполь­зующие разнотипное стационарное и подвижное оборудование, к каждому из которых предъявляются различные требования по надежности и живучести, безусловное выполнение которых закладывается уже на этапе разработки и производства.

Примеры построения конвенциональных узкополосных технологических радиосетей обмена данными повышенной надежности и живучести

Представленные ниже варианты повышения на­дежности и живучести технологических радиосетей обмена данными основываются на применении избыточности программно-технических средств и отказоустойчивой архитектуры радиосетей, предусматривающей автоматическое восстанов­ление работоспособности в случае аварий и сбоев в функционировании радиосети. Информация касается реализованных, спроектированных и перспективных радиосетей обмена данными для ответственных приложений.

Интегрированная подвижная и стационарная радиосеть для промышленного железнодорожного транспорта

Работа железнодорожного транспорта связана с повышенной опасностью и ответственностью. В связи с этим все системы управления движением и сбора данных об оперативном и техническом состоянии подвижного состава и напольной автоматики на контролируемой ж/д сети имеют полное (двойное или тройное) дублирование. Схема радиосети повышенной надежности и живучести представлена на рис. 3.
Схема разработана и применяется в системе дис­петчерского управления на участке путей протя­женностью около 400 км на одном из предприятий промышленного железнодорожного транспорта для управления ж/д составами увеличенной длины (до 200 вагонов). Радиосеть работает на скорости 9600 бит/с. 

Система управления решает задачи мониторинга подвижных объектов и контроля работы напольной автоматики, включая:
  • выявление перегрева колесной пары;
  • контроль состояния и управление стре­лочными переводами;
  • контроль местоположения локомотива по данным спутниковой навигации;
  • автоматическое обнаружение схода вагона;
  • автоматическое обнаружение дефектов колесной пары.
Оперативная зона радиосети формируется 13 ба­зовыми станциями (БС), работающими на пяти парах радиочастот (использование радиочастот чередуется). Под управлением системы находится 71 объект напольной автоматики и 28 локомо- тивосоставов. Каждая БС подключена к центру диспетчерского управления по выделенному радиорелейному каналу связи. Оперативные зоны соседних базовых станций имеют 100% перекрытие, что обеспечивает возможность подключения любого из устройств напольной автоматики к одной из двух БС. В случае на­рушения работы одной из них подключенные к удаленным устройствам напольной автоматики радиомодемы автоматически переключаются на работу со второй БС (функция автомати­ческого перехода на резервный канал связи
является стандартной для радиомодемов для подвижных радиосетей обмена данными). Подключенные к радиосети устройства напольной автоматики передают сигналы тревоги в адрес диспетчера с автоматической ретрансляцией его в адрес машиниста по каналам этой же (основной) радиосети. Кроме того, каждое устройство имеет собственный аналоговый голосовой резервный канал с машинистом, который используется для передачи сигналов тревоги непосредственно машинисту в виде голосового сообщения. Автоматическое управление радиосетью выполняет многобазовый контроллер в отказоустойчивом исполнении со 100% дублированием, имеющий в своем составе два блока, каждый из которых способен управлять 15 базовыми станциями. Упрощенная схема многобазового управляющего контроллера в отказоустойчивом исполнении представлена на рис. 4.
Таким образом, в системе управления предусмо­трена не только возможность перехода на резерв­ный комплект оборудования в случае аварии, но и ручное переключение на резервный порт ввода/вывода данных на основном комплекте в случае выхода из строя одного из портов. Работа основной радиосети, обеспечивающей двойное перекрытие каждой оперативной зоны, дублируется работой резервной аварийной радиосети оповещения машиниста.

Реализация стационарной технологической радиосети обмена данными повышенной надежности и живучести на радиомодемах DataradioI-Base-HA/Integra-TR

В настоящее время в составе стационарных технологических радиосетей управления телеме­ханикой на объектах топливно-энергетического комплекса и предприятиях трубопроводного транспорта на территории Российской Федерации и государств СНГ широко применяются радио­модемы DataradioIntegra-TR. Данные радио­модемы обладают высокими характеристиками надежности (среднее время наработки на отказ свыше 540 тыс. часов, среднее время устранения неисправности (при наличии запасных частей) — 30 мин.). Они входят в состав радиотехнической платформы, включающей в себя оборудование для базовых станций (I-Base) и удаленных кон­тролируемых объектов (Integra-TR).
Технические характеристики оборудования позволяют строить технологические радиосети обмена данными по­вышенной надежности и живучести, обладающие свойствами автоматического восстановления работоспособности в случае выхода из строя отдельных элементов радиосети. На рис. 5 представлен вариант реализации такой сети для отдельного участка системы управления телемеханикой нефтепровода (общая протяжен­ность трубопровода составляет более 3500 км, скорость обмена данными — 19200 бит/с). Схема коммутации УКВ-оборудования стацио­нарной технологической радиосети управления телемеханикой повышенной надежности
и живучести на радиомодемах I-Base/Integra- TRпредставлена на рис. 6.
Техническое решение подготовлено для реали­зации на участке трубопровода протяженностью около 60 км, проходящего в сейсмоопасной зоне, где существует угроза одновременного выхода из строя всего оборудования базовой станции (БС-2) на одной из позиций. Технологическая радиосеть управления телемеханикой функцио­нирует на скорости 19200 бит/с. БС-2 обеспечивает управление телемеханикой четырех контролируе­мых пунктов. Связь с КП-4 осуществляется через КП-3, который дополнительно выступает в качестве ретранслятора. Позиция КП-2 находится в зоне прямой радиовидимости с позицией КП-3 и КП-1 (на схеме не указан). Связь между КП-2 и БС-3 осуществляется по выделенному радиоканалу. На КП-2 развернут комплект резервной базовой станции (БС-Р), обеспечивающий функциониро­вание через единое антенно-фидерное устройство. БС-Р подключается к соседней базовой станции БС-3 по среднескоростному выделенному каналу обмена данными посредством радиомодемов Viper-100/400 по IP-протоколу. Коммутация аппа­ратуры БС-Р и КП-2 выполнена с использованием преобразователей интерфейсов RS-232 - Ethernet: 4-портовый LantronixMMS4 для подключения радиомодема DataradioIntegra-TRи I-Baseна по­зиции КП-2 и 2-портовый LantronixXPress-DR+ для сопряжения аппаратуры БС-3 с каналом связи с БС-Р через радиомодем Viper-100/400. Двухпортовый LantronixXPress-DR+ имеет ре­зервированный канал Ethernet, обеспечивающий его подключение одновременно по двум портам. В полной комплектации схема предусматривает дополнительное дублирование преобразователей интерфейсов и аппаратуры обмена данными. Все базовые станции радиосети (за исключени­ем резервной) реализованы на радиомодемах I-Base-HA, имеющих 100% дублирование и обла­дающих повышенной надежностью и живучестью. В случае выхода из строя одного из комплектов оборудования данного радиомодема производится автоматический переход на второй комплект, а информация о выходе из строя направляется дежурному инженеру связи.
Подключение каждого комплекта оборудования производится по двум портам RS-232: первый используется для связи с устройствами теле­механики, второй — для передачи диагности­ческой информации о текущем состоянии всех радиомодемов в составе радиосети в масштабе времени, близком к реальному. По второму порту обеспечивается также удаленная настройка радиомодемов на БС и КП (выполняется в период технологических перерывов связи). Обработка данных о текущем техническом со­стоянии выполняется средствами программно­технического комплекса диагностики радиосети, возможности которого будут описаны ниже.
Реализация стационарной технологической радиосети обмена данными повышенной надежности и живучести на радиомодемах Viper100/400
Радиомодем Viper-100/400 относится к последне­му поколению оборудования и имеет развитый интерфейс, включающий в себя два последова­тельных порта RS-232 (информационный и для диагностики и настройки) и один порт RJ-45 Ethernet. Обмен данными в радиосети произ­водится с использованием адаптированного IP-протокола (реализована фильтрация части избыточной служебной информации и аппарат­ное сжатие данных), что делает его полностью «прозрачным» для любого программного обе­спечения, использующего IP-протокол.
В отличие от «прозрачных» радиомодемов, в данном устройстве используется встроенный пакетный протокол, который обеспечивает не только возможность работы в составе радиосети по инициативе любого подклю­ченного к ней устройства (как в сети Ethernet), но и автоматическую маршрутизацию пере­даваемых пакетов.
Функциональные возможности устройства, связанные с использованием IP-протокола, позволяют создавать на его базе технологи­ческие радиосети повышенной надежности и отказоустойчивости с автоматически изме­няемыми маршрутами доставки сообщений и возможностью ретрансляции данных (до четырех промежуточных узлов ретрансляции). Наличие выделенного порта для съема диагно­стической информации позволяет организовать контроль технического состояния устройства в близком к реальному масштабу времени, без существенного ухудшения общей пропускной способности радиосети. Упрощенная схема такой радиосети представлена на рис. 7. Схема коммутации УКВ-оборудования стацио­нарной технологической радиосети управления телемеханикой повышенной надежности и живучести на радиомодемах Viper-100/400 представлена на рис. 8.
Технологическая радиосеть управления телеме­ханикой функционирует на скорости 32000 бит/с. БС-2 обеспечивает управление телемеханикой четырех контролируемых пунктов. Связь любого из четырех КП с БС-2 может осуществляться напрямую либо посредством ретрансляции через один или несколько КП. Позиция КП-4 находится в зоне прямой радиовидимости с по­зицией КП-1 БС-3, что обеспечивает сопряжение всех четырех КП БС-2 с БС-3.
Таким образом, в случае выхода из строя БС-2 радиомодемы Viper-100/400 автоматически изменяют маршруты передачи информации и передают данные через соседнюю базовую станцию (БС-3). Данная схема выглядит гораздо проще, чем схема коммутации технологической радиосети обмена данными на радиомодемах I-Base/Integra-TR, однако для ее реализации требуется обеспечение электромагнитной доступности между позициями всех соседних удаленных контролируемых пунктов.
Реализация подвижной технологической радиосети обмена данными повышенной надежности и живучести на радиомодемах DataradioParagonG3/GeminiG3
Одним из направлений повышения надежности функционирования технологических процессов является их автоматизация с максимальным исключением влияния человеческого фактора на работу системы. На промышленном железно­дорожном транспорте перспективным является обеспечение автовождения локомотивосоставов без машиниста на борту (аналогичные вари­анты управления уже реализованы в метро в ряде государств). Наряду с повышением на­дежности и безопасности работ такой подход связан с получением серьезных экономических и финансовых выгод, поскольку позволяет организовать движение с существенно более короткими интервалами, нежели при регули­ровании на перегонах. Первый масштабный проект такого рода реализуется компанией RioTintoв Австралии на участке путей общей протяженностью 1200 км. Пилотный проект предусматривает организацию движения около 100 локомотивов при управлении из единого диспетчерского центра. Технологическая радиосеть имеет в своем составе 60 базовых станций с полностью перекрывающимися оперативными зонами. Подобная система предъявляет повышенные требования к на­дежности функционирования радиосети, через которую осуществляется передача управляющих команд на борт локомотива и сбор данных об оперативном и техническом состоянии его подсистем и агрегатов. Упрощенная схема радиосети обмена данными на радиомодемах ParagonG3/GeminiG3 представлена на рис. 9. Схема коммутации УКВ-оборудования под­вижной технологической радиосети управления движением промышленного железнодорожного транспорта повышенной надежности и живу­чести на радиомодемах ParagonG3/GeminiG3 представлена на рис. 10.








Технологическая радиосеть управления движе­нием промышленного железнодорожного транс­порта функционирует на скорости 64000 бит/с и обеспечивает трансляцию телеметрических и навигационных данных с борта локомотивов в адрес диспетчера-оператора, а также запросов и управляющих команд от диспетчера-оператора и управляющего комплекса диспетчерской системы на борт. Перевод локомотива из оперативной зоны одной базовой станции в оперативную зону соседней выполняется автоматически. В случае увеличения объема транслируемых в радиосети данных и возникновения угрозы перегрузки каждая базовая станция автоматически распре­деляет нагрузку и принудительно переключает подвижный объект на соседнюю БС.
Протокол обмена данными предусматривает воз­можность инициативной передачи как со стороны базовой станции, так и с локомотива. В случае потери связи с БС бортовой радиомодем автоматически производит поиск другой базовой станции и вы­полняет коммутацию с ней. Подключение бортового оборудования производится одновременно по двум интерфейсам: сетевому TCP/IP и последователь­ному (порт RS-232, диагностическая информация о радиомодеме).
Таким образом, современные радиотехниче­ские средства позволяют создавать подвижные технологические радиосети обмена данными повышенной надежности и живучести для от­ ветственных приложений. Опыт эксплуатации таких радиосетей подтверждает эффективность описанной выше схемы радиосети на промыш­ленном железнодорожном транспорте.

Повышение надежности и живучести технологических радиосетей обмена данными за счет внедрения средств оперативного мониторинга и контроля технического состояния

Применяемое в составе технологических радиосетей обмена данными радиотехническое оборудование имеет, как правило, очень высокие характеристи­ки надежности. Однако несоблюдение условий (в первую очередь, нестабильные характеристики питающего тока, несоблюдение температурного режима и воздействие влаги) и правил эксплуатации приводят к преждевременному выходу аппаратуры из строя и сбоям в работе радиосетей.
С целью дальнейшего повышения надежности функционирования технологических радиосетей используются специальные программные средства оперативного мониторинга и контроля технического состояния радиомодемов. Такие средства позво­ляют в близком к реальному масштабу времени контролировать рабочие параметры аппаратуры, выявлять отклонения в параметрах работы и — на этой основе — предупреждать о возможных сбоях и выходах из строя. В результате появляется возможность предотвращения сбоев и дорого­стоящих долговременных перерывов в работе технологической радиосети за счет своевременной замены и восстановления работоспособности аппаратуры до ее полного выхода из строя. Обычно такие программные средства базируются на использовании встроенной функции автономной диагностики радиомодемов. Одним из известных типовых решений, предназначенных для повы­шения надежности технологических радиосетей обмена данными, является программно-технический комплекс (ПТК) «Балтика».
ПТК «Балтика» предназначен для мониторинга состояния и поддержания эксплуатационной готов­ности стационарной технологической радиосети обмена данными УКВ-диапазона на радиомодемах DataradioT-Base/T-96SR, I-Base/Integra-TRи Viper- 100/400 производства американской компании CalAmp.

В настоящее время ПТК используется для мониторинга технического состояния аппаратуры радиосетей сбора данных и управления:
  • линейной телемеханикой магистральных продуктопроводов;
  • средствами автоматизации районов газо- и нефтедобычи;
  • аппаратурой контроля и управления элек­трическими сетями;
  • технологическими процессами в добывающей и перерабатывающей промышленности;
  • железнодорожной напольной автоматикой;
  • инженерными сетями энерго-, газо-, водо- и теплоснабжения;
  • очистными сооружениями;
  • шлюзами и заслонками оросительных каналов;
  • cредствами сбора сейсмической и метео­рологической информации;
  • устройствами анализа радиационной и химической обстановки.
ПТК состоит из технических средств сопряжения аппаратуры базовых станций технологической радиосети с магистральными каналами передачи данных и программно-технических средств сбора, отображения, обработки и хранения диагности­ческой информации, разворачиваемых в пунктах диспетчерского управления и связи.
ПТК обеспечивает автоматический сбор, обработку по заданным алгоритмам в оперативном режиме и отображение данных о состоянии радиосети с привязкой ко времени. Данные о техническом состоянии аппаратуры автоматически передаются с каждым сообщением от удаленного контроли­руемого пункта на диагностический порт базовой станции, откуда они поступают в обработку.

Программа обработки данных производит анализ информации по следующим основным служебным и техническим параметрам:
  • идентификационный номер устройства;
  • температура внутри корпуса;
  • напряжение питания;
  • уровень сигнала, принимаемого базовой стан­цией радиосети от удаленного устройства;
  • излучаемая мощность передатчика;
  • мощность обратной волны.

ПТК «Балтика» позволяет:
  • следить за целостностью и качеством каналов технологической радиосети обмена данными;
  • контролировать рабочие параметры радио­технической аппаратуры;
  • извещать оператора о нештатной работе каналов обмена данными;
  • выявлять сбои в функционировании основной электросети и фиксировать факт перехода на питание от резервной сети (аккумуляторов);
  • проводить предварительный расчет зон электромагнитной доступности для объ­ектов технологической радиосети обмена данными.

Программный комплекс имеет архитектуру «клиент-сервер» и функционирует на основе СУБД MSSQLServer, в том числе на вычис­лительных отказоустойчивых комплексах по­вышенной надежности и живучести, которые будут описаны ниже.
Проектная емкость ПТК составляет 250 базовых станций и 1000 удаленных контролируемых объектов, сведенных в единую радиосеть с иерархической структурой и распределенной системой управления.
Комплекс обеспечивает формирование и ведение паспортов объектов технологической радиосети, учет их оснащения аппаратурой связи и передачи данных, хранение и получение данных о приме­няемых вспомогательных технических средствах и антенно-фидерных устройствах. Хранимые в памяти ПТК данные о техническом оснащении объектов связи позволяют сократить сроки вос­становления их работоспособности при сбоях и авариях, повышая живучесть радиосети. Иерархическая структура радиосети формируется автоматически на основе данных, внесенных в базу, и изменяется в интерактивном режи­ме персоналом, допущенным к выполнению данной функции (рис. 11).
Система разграничения доступа позволяет создавать и сопровождать рабочие профили
пользователей, обеспечивая решение функцио­нальных задач диспетчера и оператора радио­сети. Последний имеет доступ к выполнению комплекса аналитических задач с целью оценки параметров работы радиосети и отдельных устройств, функционирующих в ее составе, за определенный период времени. В полном объеме в составе ПТК разворачиваются и функ­ционируют рабочие места диспетчера (дежур­ного инженера), оператора, администратора и учебное рабочее место.
Программное обеспечение ПТК позволяет воспроизводить работу радиосети за заданный период и использовать его в интересах обучения персонала на реальных данных без вмешательства в текущую работу, обеспечивая выполнение организационных мероприятий, направлен­ных на повышение надежности и живучести радиосети.

ПО ПТК производит сбор, анализ, отображение и архивирование информации, обеспечивая:
  • конфигурирование (описание структуры) ПТК мониторинга технологической радио­сети обмена данными, установку пороговых значений для измеряемых параметров оперативной диагностики;
  • слежение за поступлением данных опера­тивной диагностики устройств передачи данных на основании их идентификаторов и выдачу сигнала «авария» при пропадании этих данных;
  • анализ значений данных оперативной диагностики устройств передачи данных относительно пороговых значений и фор­мирование сигнала «авария» при их выходе за установленные пределы;
  • анализ данных оперативной диагностики для косвенного определения исправности абонентских радиомодемов, работающих через удаленные ретрансляторы технологи­ческой радиосети обмена данными, не под­ключенные непосредственно к комплексу мониторинга (рис. 12);
  • ведение журнала аварий, формирование и представление отчетов по видам аварий и времени их возникновения;
  • анализ изменения данных оперативной диагностики с целью предсказания воз­можных аварийных ситуаций и сбоев.

Применение программно-технического ком­плекса «Балтика» повышает оперативность реагирования на возможные сбои в работе технологической радиосети обмена данными и на достоверность информации, используемой при принятии решений по восстановлению ее работоспособности. ПТК обеспечивает снижение эксплуатационных затрат, связанных с поддержанием радиосети в высокой оператив­ной готовности, оптимизацию технологических процессов за счет распределения обязанностей между подразделениями АСУ и связи при проведении ремонтно-восстановительных мероприятий.
Комплекс позволяет организовать надежную эксплуатацию крупных технологических радио­сетей и автоматизировать процесс мониторинга их технического состояния и параметров работы, повышая надежность и безопасность функционирования управляемых и контро­лируемых объектов.
Таким образом, перспективные программные решения позволяют повысить надежность и живучесть технологических радиосетей обмена данными за счет превентивного выявления воз­можных сбоев в работе и аварий, сокращения сроков ликвидации их последствий и непре­рывного контроля технического состояния радиотехнического оборудования в масштабе времени, близком к реальному.

Часть 2

Оборудование УКВ-диапазона на практике является идеальным выбором при создании технологических радиосетей обмена дан­ными в большинстве ответственных применений. Поэто­му на протяжении последних десятилетий узкополосные технологические радиосети обмена данными оставались основным инструментом сбора данных и управления. Однако с развитием информационных технологий воз­росли потребности в пропускной способности радио­сетей, в связи с чем были созданы образцы аппаратуры УКВ-диапазона, имеющие более высокие технические характеристики и позволяющие обеспечить передачу в оперативном режиме достаточно Большого объема данных. Для достижения таких характеристик были ис­пользованы широкополосные сигналы, что позволило увеличить скорость обмена данными и пропускную спо­собность радиосетей, сохранив дальность передачи, ха­рактерную для УКВ-диапазона.
В настоящее время количество представленных на российском рынке моделей широкополосной аппарату­ры, работающей в УКВ-диапазоне, относительно неве­лико. Все широкополосные радиомодемы обеспечивают работу в радиосетях с архитектурой "точка - много то­чек". Так, радиомодемы Mercury-900 (GEMDS, США) и Sentry-4G-900 (CalAmp, США) могут использоваться для строительства как подвижных, так и стационарных радио­сетей (в последнем случае поставляются без встроенно­го навигационного приемника). Надежность работы этих устройств в составе радиосети обеспечивается реализа­цией разнесенного приема (технология MIMO- multipleinmultipleout), при котором радиосигнал принимается одновременно на две антенны, установленные на расстоянии одна от другой. В Mercury-900 разнесенный прием используется для работы в радиосети WiMax, в Sentry-4G-900 - в радиосетях WiMaxи WiFi.

Построение технологической радиосетей на базе Sentry-4G-900

Надежность и живучесть технологических радиосетей на перспективном оборудовании Sentry-4G-900 обеспечи­вается за счет возможности создания на их базе единого информационного поля, функционирующего по IP-прото­колу, доступ к которому с каждого устройства организуется по двум выделенным каналам - 900 МГц IEEE802.16е-2005
WiMax иIEEE 802.1 lb/g WiFi. Кроме того, при наличии в оперативной зоне радиосетей стандарта WiFiобщего пользования они могут использоваться в качестве резерв­ных каналов доставки информации, повышая живучесть разворачиваемой технологической радиосети.
Упрощенная схема радиосети обмена данными МЧС России, построенная на радиомодемах Sentry-4G-900, представлена на рисунке. Радиосеть функционирует по IP-протоколу и является "прозрачной" для любого про­граммного обеспечения, поддерживающего работу че­рез локальную или глобальную вычислительную сеть. Задействуемая для работы в составе радиосети аппа­ратура может автоматически сопрягаться между собой по каналам WiMaxили WiFi, используя автоматическую маршрутизацию сообщений и прозрачное объединение обеих технологий, чем обеспечивается высокая надеж­ность и живучесть радиосети и функционирующей на ее базе информационной системы в целом.


Радиосеть имеет следующие функциональные воз­можности и порядок функционирования:

1) стационарная базовая станция WiMaxширокополос­ной технологической радиосети обмена данными;
2) мониторинг и оперативно-диспетчерское управление подвижными дежурными силами в зоне работы посто­янно действующей технологической радиосети;
3) управление светофорными комплексами по каналам технологической радиосети в интересах приоритет­ного пропуска подвижных дежурных сил;
4) оперативное управление и информационное обес­печение сил и средств служб общественной безо­пасности в районе проведения оперативных дейст­вий, находящемся в зоне действия технологической радиосети, по каналам связи WiMax;
5) локальная сеть управления силами и средствами служб общественной безопасности в районе опе­ративных действий по каналам связи WiFi;
6-9) разнородные подвижные силы и средства служб об­щественной безопасности различной ведомствен­ной принадлежности в удаленной зоне;
10) локальная сеть WiFiдля взаимодействия разнород­ных подвижных сил и средств служб общественной безопасности;
11) локальная сеть WiFiобщего пользования.

Широкополосная технологическая радиосеть обмена
данными имеет в своем составе группу стационарных базовых станций WiMaxи обеспечивает функционирование подвижных и стационарных объектов в оперативной зоне. Встроенный протокол позволяет организовать автомати­ческий перевод подвижных объектов между соседними ба­зовыми станциями с минимальной задержкой по времени. Базовые станции подключаются к региональному пункту управления по проводным или беспроводным магистраль­ным каналам связи, работающим по 1Р-протоколу.
Региональный пункт управления осуществляет мо­ниторинг и оперативно-диспетчерское управление под­вижными дежурными силами при их выдвижении в ходе решения функциональных задач в районе оперативного предназначения в зоне работы постоянной действующей технологической радиосети. Он обеспечивает автома­тизированный контроль за действиями подвижных сил с самого начала их оперативного использования и до за­вершения операции. По каналам радиосети с заданной периодичностью транслируются данные о текущем место­положении подвижных сил и средств и характере их ис­пользования, передаются команды управления и сигналы оповещения, а также обеспечивается удаленный доступ к массивам информации, которая может потребоваться в процессе решения оперативных задач.
По каналам технологической радиосети осуществля­ется оперативно-техническое управление стационарной инфраструктурой, в частности светофорными комплекса­ми. Наличие такой возможности позволяет организовать приоритетный пропуск подвижных средств дежурных сил служб общественной безопасности на регулируемых пе­рекрестках при их выдвижении в район оперативных дей­ствий. Реализация данной задачи позволяет существенно сократить время реагирования на аварии и происшест­вия и свести к минимуму тяжесть их последствий.
Оперативное управление и информационное обеспе­чение сил и средств служб общественной безопасности в районе проведения операции, находящемся в зоне дейст­вия технологической радиосети, осуществляется по кана­лам связи WiMax, которые обеспечивают обмен мульти­медийной информацией. Относительно высокая пропуск­ная способность радиосети позволяет передавать доста­точно большие массивы графической и видеоинформации.
В районе оперативных действий разворачивает­ся беспроводная локальная сеть управления силами и средствами служб общественной безопасности по каналам связи WiFi. Она сопрягается с действующей стационарной технологической радиосетью обмена данными WiMaxи обеспечивает доступ пользователей к ресурсам информационной системы на региональном и федеральном уровнях. В результате подвижные силы имеют функциональные возможности, аналогичные тем, которыми они располагают при работе в стационар­ных условиях. Применение WiFiпозволяет организовать подключение к сети абонентов различной ведомствен­ной принадлежности и использовать для подключения коммерческие терминалы и стандартное программное обеспечение, используемое в сетях данного типа.
Полевой (мобильный) пункт управления подвижны­ми силами служб общественной безопасности может разворачиваться в удаленном районе при отсутствии постоянно действующей технологической радиосети обмена данными либо на границе данной сети. В по­следнем случае он может выступать как ретранслятор, увеличивая дальность связи. Связь обеспечивается тех­ническими средствами, разворачиваемыми в оператив­ной зоне на период проведения совместной операции. Технологическая радиосеть обеспечивает обмен дан­ными между всеми участниками операции, независимо от их ведомственной принадлежности.
Обеспечение участников операции навигационны­ми данными от системы спутниковой связи ГЛОНАСС осуществляется через внешние или встроенные навига­ционные приемники аппаратуры Sentry-4G-900.
Таким образом, рассмотренная технология широко­полосной передачи данных и реализованные на ее осно­ве образцы оборудования позволяют создавать мобиль­ные и стационарные интегрированные технологические радиосети обмена данными повышенной надежности и живучести для служб общественной безопасности и уп­равления удаленными объектами.

Обеспечение безопасности информации в стационарных и подвижных радиосетях обмена данными

Безопасность данных в стационарных и подвижных технологических радиосетях является одним из ключевых условий их использования, а строительство таких радио­сетей осуществляется с учетом необходимости полного исключения или максимального затруднения искажения передаваемой по ним информации. Степень защиты данных оказывает непосредственное влияние на надеж­ность радиосети и ее живучесть, поскольку постороннее вмешательство в работу может существенно снизить эти параметры. В радиосетях обмена данными широко при­меняются различные методы и способы защиты инфор­мации. Ниже представлена информация о возможностях данных радиосетей противостоять основным угрозам: перехвату данных, несанкционированной работе в со­ставе радиосети и радиоэлектронным помехам (вопросы противодействия профессиональным средствам радио­электронной борьбы и радиоэлектронного подавления в настоящей статье не рассматриваются).
Обеспечение безопасности данных в стационарных радиосетях
Одним из наиболее важных требований к техноло­гическим радиосетям обмена данными является обеспе­чение их безопасности. Следует отметить, что защита данных в любой системе представляет собой комплекс
непрерывных организационно-технических и специаль­ных мероприятий, ни одно из которых в отдельности не позволяет добиться поставленной задачи. Тем не менее, рассматриваемые средства обмена данными обладают возможностями, позволяющими существенно снизить существующие угрозы, главными из которых являются перехват и несанкционированный доступ к работе в ра­диосети, что обусловлено уже самой средой передачи.

Устойчивость к перехвату данных

На первый взгляд, перехват данных в проводных технологических сетях связи сопряжен с серьезными трудностями. Однако эта задача не так сложна для специалиста, имеющего соответствующую подготовку (подтверждением этому являются многочисленные ус­пешные атаки хакеров на информационные системы): кабельная сеть прокладывается внутри здания или ком­плекса зданий, при этом отдельные сегменты могут ук­ладываться в подвалах зданий, коллекторах, патернах и т.п., то есть в местах, не контролируемых службами безопасности и представляющих собой, таким обра­зом, потенциальные точки для несанкционированного подключения. Теоретически любой человек, знающий структуру кабельной системы, может получить доступ к ней в этих точках. После подключения к проводной сис­теме связи получение доступа к информации является делом техники, поскольку во всех открытых проводных сетях используются стандартные протоколы связи и об­мена данными, а также серийно выпускаемые и обще­доступные программно-технические средства.
Средой передачи данных в радиосетях являются радиоволны, которые могут приниматься любым прием­ником на относительно Большом расстоянии от передат­чика. Однако радиосигналы, передаваемые в системах обмена данными с использованием современных радио­модемов, не так доступны, как это может показаться на первый взгляд.
Во-первых, для организации перехвата необходимо точно знать номинал рабочей частоты, используемой для обмена данными. При соблюдении пользователями мини­мальных правил безопасности получение этой информа­ции крайне затруднено. Поскольку передаваемые данные не могут восприниматься на слух, то при использовании для определения номинала рабочей частоты доступных средств перехвата, например частотных сканеров, фик­сируется только факт передачи сигналов на определен­ной частоте, которые представляются как набор шумов. Определение принадлежности этих сигналов тому объек­ту, поиск которого ведется, без доступа к передаваемой информации оказывается практически невозможным.
Во-вторых, оборудование использует специальные схемы модуляции сигнала и собственные преамбулы (структуру пакета данных). На практике это выливается в невозможность получения доступа к собственно пе­редаваемой информации при отсутствии соответству­ющего радиомодема или специального оборудования для анализа сигналов. В отличие от проводных модемов распространение радиотехнического оборудования имеет известные ограничения, а все его пользователи регистрируются. В связи с этим вероятность легального приобретения оборудования, которое может исполь­зоваться для обеспечения доступа к передаваемой в технологических радиосетях информации, практически равна нулю.
В-третьих, в большинстве радиосетей, особенно име­ющих топологию типа "звезда", в которых обмен данными производится через базовую станцию, в отдельно взятой точке могут приниматься только данные, передаваемые в одном направлении (от базовой станции к удаленному объекту). Это связано с принципами построения сети, в которой базовая станция разворачивается на возвышен­ности и имеет высоко подвешенную приемо-передающую антенну, что обеспечивает возможность организации свя­зи со всеми удаленными станциями сети. Для организации перехвата используемое для него оборудование необ­ходимо разместить на такой же выгодной позиции, что в большинстве случаев оказывается невозможным. В про­тивном случае обеспечивается перехват только данных от базовой станции, которые в большинстве стационарных технологических радиосетей представляют наименьший с точки зрения перехвата интерес (например запросы, которые дают минимальное представление о работе ин­формационной системы).
И наконец, в отличие от проводных сетей обмена данными, где кабельная инфраструктура и аппаратура для ретрансляции сигналов распределены на Больших территориях, радиооборудование передачи данных мо­жет Быть полностью развернуто в охраняемых помеще­ниях, физический доступ в которые строго ограничен.
Совокупность всех перечисленных выше качеств де­лает радиосети обмена данными более безопасными по сравнению с технологическими проводными сетями свя­зи и обмена данными в части перехвата данных.

Устойчивость к несанкционированному подключению

При подключении к сети обмена данными обычно ставится цель получения доступа для работы в составе информационной системы или к "просмотру" передава­емых данных. Для решения этой задачи требуется соот­ветствующий терминал, поддерживающий используемые в сети обмена данными протоколы. Такой терминал мо­жет Быть легко реализован на базе современного ком­пьютера, но решение второй части задачи представля­ется не таким простым.
Перечисленные выше трудности, возникающие при организации перехвата, встают и при попытке получить доступ к работе в составе сети обмена данными. Крат­ко описанные ниже свойства применяемых протоколов связи и обмена данными в равной степени относятся к радио- и проводным сетям и характеризуют их возмож­ности по обеспечению безопасности информации.
Большинство коммерческих пользователей синх­ронных систем (например банков) используют прото­колы "опроса" (например синхронный протокол SDLC), в которых заложены определенные возможности по обеспечению безопасности. Чтобы терминал распоз­навался системой, он должен быть внесен в "опросную таблицу", которая ведется и поддерживается на центральном компьютере. Несмотря на то, что система может самостоятельно распознавать новые термина­лы и автоматически вносить их в таблицу, содержание таблицы постоянно контролируется администратором сети и специальными программами, которые могут ло­кализовать нового пользователя, получившего доступ к системе, и предпринять соответствующие меры по ис­ключению возможности его работы в составе инфор­мационной системы. Если терминал не будет внесен в таблицу, он не сможет работать в составе сети.
Значительная часть стационарных технологических радиосетей (например технологические радиосети уп­равления телемеханикой на объектах топливно-энер­гетического комплекса) используется для обслуживания строго определенного количества терминалов, поэтому появление в их составе новых терминалов вообще не предусматривается.
Возможно, что профессиональный крэкер или хакер сможет перепрограммировать компьютер таким обра­зом, чтобы получать данные без внесения дополнитель­ного адреса в "опросную таблицу", однако в этом случае он не сможет передавать свои данные в центральный компьютер (что в большинстве случаев является основ­ной целью проникновения в систему).
Попытки работы через технологическую радиосеть обмена данными под "прикрытием" другого терминала за счет дублирования его идентификационного номе­ра приводят к генерации некорректных данных и под­тверждений, получаемых центральным компьютером. Этот факт незамедлительно привлечет внимание адми­нистратора сети. На данном этапе достаточно прос­то выявить попытку получения несанкционированного доступа к работе в сети и предпринять соответствую­щие меры. Поскольку основным условием успешного проникновения в сеть является скрытность, уже сам факт выявления попытки несанкционированного досту­па делает дальнейшие действия злоумышленника бес­смысленными.
На практике выявить и локализовать несанкциони­рованную работу в технологической радиосети обме­на данными намного проще, чем в проводной системе связи. В случае предоставления крэкеру или хакеру возможности продолжения контролируемой работы в сети излучаемые его приемопередатчиком сигналы при посылке запросов и подтверждении приема сообщений могут быть легко запеленгованы (а поскольку работа в сети управляется с базовой станции администратором, последний может инициировать работу передатчика злоумышленника с необходимой периодичностью), что существенно проще осуществить, чем определить точку подключения к проводной сети обмена данными.

Устойчивость к подавлению и к воздействию помех

Подавление или намеренная постановка помех ра­боте радиосистемы - задача существенно более слож­ная, чем физическое нарушение соединения в проводной системе, и ее реализация для большинства коммерческих систем маловероятна. Для выполнения этой задачи необ­ходимо знать номинал рабочей частоты системы обмена данными, установить который не так просто, поскольку передача ведется коротким сеансами. Факт появления помех немедленно выявляется администратором радио­сети, а источник излучения становится объектом пелен­гования и локализации, осуществляемых в том числе и при поддержке соответствующих организаций, контро­лирующих использование радиочастотного спектра. Та­ким образом, установка и использование специального оборудования радиопротиводействия требует времени и крупных финансовых затрат, но при этом его дееспо­собность не может быть продолжительной.
 

Часть 3

Вычислительный комплекс системы управления технологической радиосети обмена данными повышенной надежности и живучести

Надежность функционирования технологических радиосетей обмена данными и их живучесть напрямую и тесно связаны с работой вычисли­тельных комплексов информационных систем, эксплуатацию которых они обеспечивают. Кроме того, средства оперативного мониторинга и кон­троля технического состояния технологических радиосетей интенсивно используют вышеуказан­ные вычислительные комплексы. В связи с этим при построении таких радиосетей необходимо уделять внимание созданию вычислительной инфраструктуры с повышенной надежностью и живучестью.
Способы повышения надежности и живучести вычислительных комплексов хорошо известны и достаточно широко освещаются в специальной литературе. Поэтому в статье рассматриваются только отдельные решения на основе технологий виртуализации американской компании MarathonTechnologies, получившие практическое примене­ние в ответственных приложениях и, по мнению автора, представляющие определенный интерес при создании автоматизированных систем, ис­пользующих операционные системы компании Microsoft.
Рассматриваемые технологии представляют собой программные решения, предназначенные для повышения надежности функциониро­вания и живучести информационных систем для ответственных приложений, в том числе предусматривающих использование технологи­ческих радиосетей обмена данными. В первую очередь к этой категории относятся системы оперативно-диспетчерского управления служб общественной безопасности и всех видов транс­порта, включая трубопроводный.

Основными функциональными областями исполь­зования описанных ниже решений являются:

  • автоматизированное управление техноло­гическими процессами (АСУ ТП);
  • автоматизированные системы управления предприятием (АСУП);
  • почтовые системы (электронная почта);
  • центры обработки вызовов;
  • серверы баз данных, требующие повышенной надежности;
  • ответственные бизнес-процессы;
  • файловые серверы;
  • web-хостинг.

Поскольку для выполнения этих функциональ­ных задач широко применяются операционные системы общего назначения компании Microsoft, применение дополнительных средств повыше­ния надежности и живучести представляется весьма целесообразным.

Общие принципы построения вычислительных комплексов повышенной надежности и живучести
Наиболее широко распространенным программно­техническим решением, обеспечивающим высокую надежность и живучесть вычис­лительного комплекса, является технология создания кластерных компьютерных систем («кластеров»). Типовой кластер представляет собой два или группу физических серверов («узлов кластера»), объединяемых между собой. Специальное управляющее програм­мное обеспечение запускается на всех серверах и постоянно контролирует работоспособность каждого сервера в кластере. Целостность дан­ных обеспечивается использованием общей
внешней памяти (дискового пространства). В случае выхода из строя одного из серверов кластера выполнение работавших на нем при­ложений автоматически переносится на другой сервер (рис. 14).
Обычно функция переноса приложения происходит с прерыванием работы приложения, продолжитель­ность которого занимает от единиц до нескольких десятков минут. В отдельных случаях, когда перенос выполняется некорректно, эта процедура занимает значительно больше времени.
Корректный автоматический перенос при­ложения возможен, как правило, только в том случае, если само приложение написано и сконфигурировано с учетом автоматического повторного запуска на другом узле кластера,
то есть подготовлено для работы в составе вы­числительного комплекса, имеющего кластерную архитектуру. Вычислительные комплексы с такой архитектурой имеют специальную настройку, индивидуальную для каждой конфигурации. Причины некорректного переноса приложений могут заключаться в работе как технических, так и программных средств. При этом основные задержки обычно связаны с функционированием драйверов устройств, которые написаны без учета требований, предъявляемых системами повышенной надежности и живучести.
После восстановления работоспособности вышед­шего из строя кластерного узла приложение пере­носится обратно, и первоначальная конфигурация кластера восстанавливается.


Данная процедура также требует времени, поэтому выполняется, как правило, в период отключения вычислительного комплекса или во время наименьшей нагрузки на него. В этом случае до завершения процедуры восстановления первоначальной конфигурации работа приложений производится на вычислитель­ном комплексе, имеющем относительно низкие параметры надежности и живучести.
Кластеры обеспечивают достаточно высокую надежность и живучесть вычислительного комплекса. Однако они имеют единую точку отказа, которой является общее дисковое про­странство и накопитель на жестком магнитном диске, на котором хранятся данные о настройке и состоянии кластера.
Информация о сравнительных возможностях некоторых технических решений повышен­ной надежности и живучести представлена в таблице 6.
Судя по данным, приведенным в таблице, очевидны преимущества ПО MarathoneverRunпо сравнению с другими распространенными решениями высокой готовности. Совокупная стоимость владения (totalcostofownership, TCO) систем на основе everRunзначительно ниже, чем у других систем высокой готовности, при более строгих параметрах надежности и живучести. Достаточно сопоставить возможные убытки от перерыва в работе или потери жизненно важных данных с затратами на внедрение про­дукта, чтобы сделать правильный выбор в пользу решения, обеспечивающего повышенную на­дежность и живучесть. Сравнительные данные о различных системах повышенной надежности и живучести представлены в таблице 7.
В настоящее время в ответственных инфор­мационных системах часто применяются технические решения, обеспечивающие более высокие по сравнению с кластерами параметры надежности и живучести. Значительная часть таких решений строится на программных про­дуктах MarathoneverRunFT (FaultTolerant), everRunHA (HighAvailability), everRunDR (DisasterRecovery), everRunVM (VirtualMachine) и everRun 2G (SecondGeneration). Информационные системы повышенной на­дежности и живучести обычно состоят из двух или четырех физических серверов на базе процессоров Intel или AMD с собственным дисковым пространством, являющихся узлами системы. Серверы работают под управлением ПО MarathoneverRun и стандартного издания MSWindowsServer или CitrixXenServer в ка­честве ОС нижнего уровня. MarathoneverRun создает виртуальную среду, в которой при­ложения выполняются на одном сервере или паре серверов, а на втором или другой группе серверов производится синхронизация всех данных в режиме реального времени. Схема работы ПО на примере MarathoneverRunHA представлена на рис. 15.
В случае отказа или сбоя элемента работающего узла информационная система использует соответствующий элемент второго. Для поль­зователей такой переход абсолютно незаметен. Данные о порядке работы MarathoneverRunHAпри сбое накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД) представлены на рис. 16.
В отличие от кластеров, которые не обеспечи­вают непрерывности вычислений и требуют относительно продолжительного перерыва в обслуживании пользователей при выходе из строя одного из узлов, в everRunHAот­сутствуют общие точки отказа, такие как разделяемое дисковое пространство, и выход из строя отдельных компонентов узла не при­водит к перерыву в работе сервера.

К числу преимуществ everRun относятся:

  • Простота. Это единственная технология высокой готовности, которая так же легка для администрирования, как и единый сервер. Установка и эксплуатация everRunне требует дорогостоящей специальной подготовки персонала.
  • Минимальное время простоя. Отказы элементов серверов практически никак не влияют на про­изводительность и целостность данных.
  • Экономичность. Более низкая стоимость системы в целом по сравнению с кластерами и другими системами высокой готовности.
  • Катастрофоустойчивость. Работоспособность сервера сохраняется даже при физическом уничтожении одного из узлов. При этом узлы могут географически находиться на разных этажах здания, в разных зданиях или даже в разных городах.
  • Полная защита информации. Данные не теряются даже в переходных процессах в случае отказа одного из узлов.
  • Открытая архитектура. Все компоненты системы абсолютно стандартны. В системе не требуется применение специальных аппаратных средств, модифицированных или специально написанных для кластерной среды приложений и специальных драйверов устройств.

ПО everRun поддерживает современные техно­логии в области создания информационных систем, включая серверы-«лезвия» и системы хранения данных SAN (StorageAreaNetwork), DAS (DirectAttachedStorage), NAS (NetworkAttachedStorage).
Сравнительные данные о различных решениях повышенной надежности и живучести на плат­форме everRunпредставлены в таблице 8.
ПО MarathoneverRunDR— это надежное и гибкое средство восстановления критически важных данных и приложений после катастроф, обеспечивающее автоматическую и надежную защиту данных на больших расстояниях. Работа everRunDR предусматривает удаленную защиту данных и автоматический перехват управле­ния при отказе или восстановлении данных и приложений, что гарантирует непрерывность вычислений при любого рода сбоях на узле. MarathoneverRunDR добавляет возможности
удаленного восстановления после катастроф для локального узла и отказоустойчивую защиту удаленно разнесенных серверов при помощи дополнительной опции SpliteSite. Вариант реализации everRunDRпредставлен на рис. 18.
Технология everRunDR расширила диапазон не только средств восстановления в реальном масштабе времени, но и средств восстановле­ния по задаваемым событиям. ПО everRunDR позволяет отмечать определенные события закладками и использовать их для быстрого восстановления или для выбора точки перехвата управления при отказе. В отличие от техни­ческих решений, которые просто добавляют метку времени к каждому блоку данных для обеспечения возможности их восстановления, everRunDR распознает состояние приложения, организуя проведение последовательного восстановления. Такой алгоритм функцио­нирования позволяет восстанавливать данные от определенного события или от определенного момента времени и быть уверенными, что приложение запустится корректно.
ПО everRunDR может защищать конфигурации виртуальных серверов, равно как и копировать данные в целевую конфигурацию виртуально­го сервера, что дает возможность экономить средства при их объединении.
Таким образом, современные технологии по­зволяют создавать сложные интегрированные информационные системы повышенной надеж­ности и живучести, которые можно применять для обеспечения функционирования важных приложений, в том числе с использованием тех­нологических радиосетей обмена данными.

Узкополосные межведомственные интегрированные технологические радиосети обмена данными для транспортного комплекса
Одним из перспективных направлений раз­вития узкополосных радиосетей обмена данными является разработка технических решений для создания интегрированных технологических радиосетей (ИТРС), кото­рые могут эксплуатироваться одновременно пользователями различной ведомственной принадлежности и обеспечивать исключение компрометации передаваемой в радиосети информации за счет разграничения доступа к транслируемым в радиосети данным. Как правило, такие интегрированные радиосети позволяют поддерживать связь с подвижными и стационарными объектами и используют для обмена универсальный IP-протокол, позволяю­щий сделать доступ к радиосети прозрачным для различных приложений, способных успешно функционировать в обычных локальных вы­числительных сетях (ЛВС). Интегрированные радиосети могут в полной мере использовать описанные в статье решения, направленные на повышение их надежности и живучести. Вместе с тем они обладают до­полнительными преимуществами, поскольку строятся на единых технических принципах и используют единую инфраструктуру. Кроме того, правильное распределение функций между владельцами сетей с учетом специфических возможностей каждого из них позволяет упро­стить выполнение организационно-технических мероприятий, связанных с их эксплуатацией. Например, в случае создания единой сети для всех служб общественной безопасности города каждая из служб может обеспечивать экс­плуатацию собственного сегмента радиосети, отдельные службы — отвечать за эксплуатацию совместно используемых сегментов, а подраз­деления МВД — осуществлять физическую охрану всех объектов, на которых размещается аппаратура связи. Радиочастотный ресурс для создания ИТРС может выделяться всеми службами общественной безопасности с учетом возможностей каждой из служб, а использо­ваться в зависимости от текущих потребностей каждой из них. Наиболее сложным в реализации такого подхода представляется слабое межве­домственное взаимодействие и существующие правила и особенности финансирования служб общественной безопасности, однако и эти проблемы не являются непреодолимыми, если задача решается в рамках муниципаль­ного образования или субъекта Российской Федерации.
Вариант интегрированной технологической радиосети обмена данными повышенной на­дежности и живучести представлен на рис. 19.

Радиосеть имеет следующие функциональные узлы и возможности:
  1. Вычислительный узел Центра управления дорожным движением.
  2. Диспетчеры ведомственной службы (служб общественной безопасности).
  3. Вычислительный узел Центра управления.
  4. Вычислительный комплекс диспетчерского пункта пассажирского автотранспортного пред­приятия или трамвайно-троллейбусного депо.
  5. Базовая инфраструктура подвижной опера­тивной подсети ИТРС обмена данными.
  6. Бортовое оборудование подвижной опера­тивной подсети ИТРС обмена данными.
  7. Базовая инфраструктура единой стационар­ной подсети обмена данными, реализованная на радиомодемах Viper-100/400.
  8. Интеллектуальный светофорный комплекс, подключенный по волоконно-оптической линии связи.
  9. Интеллектуальный светофорный комплекс, подключенный по радиоканалу Единой стационарной подсети.
  10. Информационный комплекс остановочного пункта.
  11. Базовая инфраструктура подвижной опе­ративной подсети обмена данными транс­порта, реализованная на радиомодемах Viper-100/400.
  12. Бортовой радиотехнический комплекс пассажирского транспорта.
  13. Бортовой радиомодем Viper-100/400.
  14. Стационарная технологическая подсеть предприятия пассажирского транспорта.
  15.  Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС/GPS«Навстар».
  16. Городская маршрутная сеть.


Предполагается, что ИТРС обслуживает под­вижные дежурные силы и функционирование объектов инфраструктуры Министерства транспорта (пассажирского транспорта), Министерства внутренних дел, Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, а также городских аварийных служб муниципальных образований в повседневной деятельности и при проведении совместных операций (специального транспорта подвижных дежурных сил).
Вычислительный узел Центра управления дорожным движением реализуется на базе серверов повышенной надежности и живучести с использованием технологий виртуализации MarathoneverRunс физическим разнесени­ем вычислительных узлов. Он сопрягается с вычислительным узлом Центра управления перевозками. Доступ к инфраструктуре ИТРС обеспечивается по выделенным проводным каналам связи. Центр управления дорожным движением осуществляет управление свето­форными комплексами с учетом реальной дорожной обстановки. Связь со светофорными комплексами организуется по ВОЛС и/или радиоканалам единой стационарной под­сети. Управление светофорами организуется с учетом поступающих в реальном масштабе времени данных от Центра управления перевоз­ками и транспортных средств (пассажирского и специального транспорта), находящихся на маршрутах движения.
Диспетчеры ведомственной службы (служб общественной безопасности) подключаются к Центру управления дорожным движением и Центру управления перевозками по выделен­ным каналам связи или существующим каналам связи общего пользования. Они имеют доступ к инфраструктуре Интегрированной технологиче­ской радиосети обмена данными по выделенным проводным каналам связи и взаимодействуют с Центром управления дорожным движением в части приоритетного пропуска транспорта подвижных дежурных сил служб обществен­ной безопасности на регулируемых дорожных перекрестках с учетом реально складывающейся оперативной и дорожной обстановки. Вычислительный узел Центра управления перевозками реализуется на базе виртуальных
серверов повышенной надежности и живучести MarathoneverRunс физическим разнесени­ем вычислительных узлов. Он сопрягается с вычислительным узлом Центра управления дорожным движением, формируя единый вычислительный комплекс. Доступ к инфра­структуре Интегрированной технологической радиосети обмена данными обеспечивается по выделенным проводным каналам связи. Вычислительный узел обеспечивает мониторинг, оперативно-диспетчерское управление и ин­формирование всех участников перевозочного процесса, включая пассажиров на остановках общественного транспорта. Он взаимодействует с Центром управления дорожным движением в части приоритетного пропуска пассажирского транспорта на регулируемых дорожных пере­крестках с учетом реальных потребностей. Вычислительный комплекс диспетчерского пункта пассажирского автотранспортного предприятия или трамвайно-троллейбусного депо решает задачи, связанные с выделением транспортных средств и поддержанием их готов­ности к выполнению пассажирских перевозок в процессе их выполнения под руководством Центра управления перевозками. Он получает полную информацию о работе пассажирского транспорта в масштабе времени, близком к реальному.
Базовая инфраструктура подвижной оперативной подсети ИТРС обмена данными обеспечивает обмен данными средств дежурных подвижных сил служб общественной безопасности с дис­петчерами ведомственной службы и между собой. Она создается на специализированной базовой аппаратуре передачи данных, радио­модемах ParagonG3, обеспечивающих обмен данными в движении со скоростью 64-128 кбит/с с использованием IP-протокола.
Бортовое оборудование подвижной оперативной подсети ИТРС обмена данными реализуется на специализированной бортовой аппаратуре передачи данных, радиомодемах GeminiG3, обеспечивающих обмен данными в движении со скоростью 64-128 кбит/с с использованием IP-протокола.
Базовая инфраструктура единой стационар­ной подсети обмена данными, реализованная на радиомодемах Viper-100/200/400, обеспечивает обмен данными со скоростью 32-128 кбит/с с использованием IP-протокола. Она исполь­зуется для обеспечения связи со светофорными комплексами (включая временные), не имею­щими постоянной проводной связи, а также информационными средствами остановочных пунктов пассажирского транспорта. Каналы стационарной подсети обмена данными обе­спечивают выполнение функций сбора данных и управления работой светофорных комплексов в интересах организации приоритетного про­пуска через регулируемые дорожные перекрестки пассажирского и специального транспорта, а также трансляции данных о расписании и реальных графиках движения пассажирского транспорта в интересах информирования на­селения на остановках.
Интеллектуальный светофорный комплекс, подключенный по волоконно-оптической линии связи, обеспечивает получение данных от бортового радиотехнического комплек­ са пассажирского транспортного средства и их трансляцию в адрес Центра управле­ния перевозками по волоконно-оптической линии связи в интересах принятия решения о приоритетном пропуске через регулируемый дорожный перекресток.
Интеллектуальный светофорный комплекс, подключенный по радиоканалу Единой ста­ционарной подсети, обеспечивает получение данных от бортового радиотехнического ком­плекса пассажирского транспортного средства и их трансляцию в адрес Центра управления перевозками по каналам Единой стационар­ной подсети в интересах принятия решения о приоритетном пропуске через регулируемый дорожный перекресток.
Информационный комплекс остановочного пункта обеспечивает информирование на­селения на остановках и предоставление ин­формации о расписаниях и реальных графиках движения пассажирского транспорта, а также любой другой информации, включая рекламу. Он является составным элементом городской системы оповещения населения в чрезвычай­ных ситуациях.
Базовая инфраструктура подвижной оператив­ной подсети обмена данными пассажирского транспорта, реализованная на радиомодемах Viper-100/400, обеспечивает обмен данными со скоростью 32 кбит/с с использованием IP-протокола средств пассажирского транс­порта с диспетчерами Центра управления перевозками и между собой. Она используется для обеспечения мониторинга и оперативно­диспетчерского управления пассажирскими перевозками, включая перевозки речным транспортом.
Бортовой радиотехнический комплекс пасса­жирского транспорта, оснащенный техниче­скими средствами, обеспечивающими работу в составе подвижной оперативной подсети ИТРС обмена данными со скоростью 32 кбит/с и стационарной технологической подсети автотранспортных предприятий и трамвайно­троллейбусных депо со скоростью до 54 Мбит/с, позволяет организовать оперативный обмен данными с диспетчером Центра управления перевозками и автоматическую связь с аппа­ратурой светофорных комплексов в интересах организации приоритетного пропуска через регулируемые дорожные перекрестки, а также автоматический обмен служебной информацией с вычислительным комплексом транспортно­го предприятия при выходе и возвращении в парк или депо.
Бортовой радиомодем Viper-100/400 обеспе­чивает обмен данными с вычислительным комплексом и диспетчерами Центра управления перевозками по радиоканалам подвижной оперативной подсети транспорта на скорости 32 кбит/с. Он используется для трансляции навигационных и телеметрических данных, команд управления и сигналов оповещения. Стационарная технологическая подсеть пред­приятия пассажирского транспорта обеспечивает автоматический обмен данными с бортовым радиотехническим комплексом в интересах поддержания в актуальном состоянии тех­нологической информации на борту, а также съема данных о результатах эксплуатации за заданный период. Позволяет организовать обмен данными в автоматическом режиме по IP-протоколу на скорости до 54 Мбит/с и автоматический сбор данных с борта пасса­жирских транспортных средств на территории парка или депо.
Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС/GPS«Навстар» выполняет функции навигационного обеспечения функционирования пассажирского и специального транспорта. Городская маршрутная сеть формируется с учетом объективных данных о пассажиро­потоках. Движение организуется по единому согласованному графику для автомобильного и электрического транспорта с учетом тре­бований по обеспечению интермодальности перевозок (согласованности с возможностью выбора наиболее подходящего варианта для конкретного пассажира), включая расписание движения авиационного и речного (морского) транспорта.
Широкие возможности радиосети позволяют эффективно использовать ее в интересах реше­ния задач эвакуации населения в чрезвычайных ситуациях, а также обеспечения мобилиза­ционного развертывания вооруженных сил в особый период.
В рассматриваемом варианте интегрированная технологическая радиосеть обмена данными становится компонентом единой городской информационной инфраструктуры. Она обе­спечивает взаимодействие между подвижными силами и средствами различной ведомственной принадлежности и функционирование стацио­нарных элементов городской и транспортной инфраструктуры. Радиосеть используется для решения различных функциональных задач, поэтому в ее составе применяются аппаратно­программные средства с различными техни­ческими характеристиками, выбор которых производится исходя из требований решения конкретных задач. Поскольку основная часть вышеуказанных задач относится к категории ответственных, при создании радиосети должно быть предусмотрено выполнение требований к ее повышенной надежности и живучести.

Особенности построения подвижных узкополосных технологических радиосетей обмена данными

На протяжении многих лет организации и ведомства использовали профессиональную мобильную радиосвязь (ПМР) в интересах обеспечения работы служб общественной безопасности, предприятий промышленности и транспорта. Значительные ресурсы были вложены в развитие узкополосных аналого­вых технологических1 голосовых радиосетей. В настоящее время осуществляется их модер­низация и одновременно проводится развер­тывание новых радиосетей с использованием цифрового оборудования, которое позволяет повысить безопасность, пропускную способ­ность и функциональные возможности таких радиосетей.
Современные узкополосные цифровые тех­нологические радиосети, наряду с передачей голосовых сообщений, позволяют осуществлять обмен данными, что существенно повышает их эффективность. Наиболее широкими воз­можностями по обмену данными располагают конвенциональные радиосети, создаваемые с ис­пользованием специализированной аппаратуры передачи данных. Такие радиосети обеспечивают увеличение пропускной способности и более эффективное использование радиочастотного спектра, в том числе в условиях повышенного уровня внешних помех.
Новые функциональные возможности техно­логических радиосетей обусловили их активное использование в интересах обеспечения работы подвижных дежурных сил служб общественной безопасности. Реальное применение радиосетей обмена данными позволило создать надежную и гибкую систему управления подчиненными силами и средствами непосредственно в районах их использования с максимальной автомати­зацией процессов мониторинга, оперативного управления и информационного обеспечения. Современные автоматизированные системы оперативно-диспетчерского управления позво­ляют существенно сократить сроки реагирова­ния на возникающие чрезвычайные ситуации, эффективно координировать действия служб общественной безопасности в ходе совместных операций по предотвращению террористиче­ских актов, ликвидации последствий аварий и катастроф, при тушении пожаров, пресечении несанкционированных митингов и демонстраций, обеспечении безопасности массовых мероприя­тий, борьбе с преступными группировками и в повседневной деятельности.
Устойчивое управление и оперативное опо­вещение о складывающейся обстановке дают возможность повысить результативность проводимых мероприятий, перераспределить численность обеспечивающих сил, работаю­щих в стационарных условиях и действующих непосредственно в районе оперативного пред­назначения в пользу последних. Автоматизация процесса управления под­вижными силами позволяет сократить вре­менные затраты личного состава подвижных подразделений (например, экипажей машин патрульно-постовой службы) на выполнение своих функциональных обязанностей и снизить нагрузку на диспетчеров и операторов пунктов управления (например, дежурных частей МВД). По результатам практического внедрения автоматизированных систем управления, использующих технологические радиосети обмена данными, в службах общественной безопасности удается сократить численность диспетчеров не менее чем в два раза и увеличить время работы личного состава подвижных подразделений непосредственно на постах и маршрутах патрулирования не менее чем на один час за счет обеспечения возможности автоматизированного формирования отче­тов о проделанной работе непосредственно в районах выполнения функциональных задач. Улучшение информированности и оператив­ности оповещения подвижных дежурных сил позволяет не только повысить результатив­ность их работы, но и практически увеличить безопасность личного состава.
С технической точки зрения узкополосная тех­нологическая радиосеть обмена данными может полностью повторять архитектуру голосовой радиосети. Однако в связи с тем, что в ее со­ставе используются только автомобильные терминалы, имеющие более высокую выходную мощность, оперативная зона каждой базовой станции, функционирующей на одинаковых с голосовой базовой станцией радиочастотах, будет иметь более обширную оперативную зону. Это означает, что при построении новой радиосети для ее создания требуется меньше базовых станций и магистральных каналов связи, подключающих базовые станции к пунктам управления. К магистральным каналам связи предъявляются более низкие требования к про­пускной способности, что существенно снижает стоимость инфраструктуры технологической радиосети обмена данными и упрощает ее по сравнению с голосовой. В случае развертывания аппаратуры на позициях базовых станций уже имеющейся голосовой радиосети формируемые соседними базовыми станциями оперативные зоны могут иметь значительное перекрытие, что обеспечит более высокую надежность создавае­мой радиосети и возможность гибкого перерас­пределения информационных потоков между соседними базовыми станциями, имеющими перекрывающиеся оперативные зоны. Технологические радиосети обмена данными первого поколения строились на базе суще­ствовавших радиосетей ПМР и использовали единый радиочастотный ресурс. Скорость обмена данными в таких радиосетях дости­гала 9,6 кбит/с. Голосовые сообщения имели приоритет, а данные передавались в паузах между переговорами. При невысокой загрузке канала связи оба вида связи (обмен голосовыми сообщениями и данными) функционировали достаточно надежно, но при пиковых нагрузках передача данных производилась с большими задержками либо вообще прекращалась. Информационная пропускная способность канала обмена данными существенно выше голосового, например, трансляция страницы текста формата А4 по каналу передачи данных на скорости обмена 64 кбит/с занимает не­сколько секунд, в то время как для передачи и приема того же текста в виде голосового сообщения потребуется не менее 20 минут. Поэтому с внедрением функции передачи данных пропускная способность смешанной радиосети значительно возрастает. По мере освоения абонентами функций обмена данны­ми количество и объем голосовых сообщений в такой радиосети сокращается, увеличивая возможности по обмену данными. Поэтому при проектировании радиосетей, в которых предусматривается обмен голосовыми со­общениями и данными, следует учитывать перераспределение загрузки в процессе их экс­плуатации в сторону данных.
Фактически объем передаваемых данных в совре­менных подвижных узкополосных технологических радиосетях быстро растет (что связано с развитием информационных систем и автоматизацией про­цессов обработки информации), а относительный объем голосовой информации — сокращается. Поскольку каждый из вышеупомянутых видов информации определяет различные требования к техническим характеристикам и оперативным возможностям радиосети, современные решения предполагают создание отдельных узкополосных радиосетей для каждого вида информации. Такие решения не соответствуют общемировым тенден­циям для проводных информационных сетей, которые ориентированы на обмен мультимедийной информацией, и даже направлениям развития радиосетей сотовой связи общего пользования, в которых, наряду с расширением возможностей по передаче данных, одним из основных видов информации остаются речевые сообщения. Это связано, с одной стороны, с тем, что скорость обмена данными в узкополосных радиосетях практически достигла своего теоретического предела, а с дру­гой — с невозможностью расширения полосы пропускания (современные широкополосные системы весьма «прожорливы» и требовательны к радиочастотным ресурсам, в то время как узко­полосные довольствуются малым радиочастотным ресурсом, весьма рационально и эффективно используя выделенные полосы).
Выделение отдельных радиосетей или каналов радиосети для обмена голосовой информацией или данными (в том числе мультимедийными) позволяет оптимизировать их работу и органи­зовать ее с учетом особенностей и требований, предъявляемых каждым видом информации. Наиболее эффективными для обмена голосовыми сообщениями считаются транковые радиосети (включая цифровые), а для обмена данными — конвенциональные. Наличие на борту транс­портного средства одновременно аппаратуры транковой и конвенциональной радиосети по­зволяет разделить потоки информации и обеспе­чить резервирование каналов связи (при выходе из строя или сбое в работе одной из радиосетей вторая будет продолжать функционировать). Тем самым обеспечивается повышение надежности и живучести системы связи, функционирующей на узкополосных радиоканалах. Конвенциональные радиосети обмена данными могут строиться по всем применяемым в ПМР схемам, включая многобазовые радиосети, фор­мирующие общую зону покрытия и обеспечиваю­щие надежное функционирование подвижных объектов во всей зоне. При проектировании и развертывании таких радиосетей необходимо правильно оценивать их пропускную способ­ность, учитывать необходимость реализации функции бесшовного перевода подвижных объектов на работу с базовыми станциями со­седней зоны при их перемещении в эту зону, применять оборудование с помехоустойчивым кодированием, возможностью коррекции ошибок и восстановления поврежденных при передаче данных, а также обеспечивать повышенную на­дежность и живучесть таких радиосетей. Созданные с учетом вышеуказанных требований радиосети повышенной надежности и живуче­сти являются эффективным инструментом для обслуживания подвижных объектов различного назначения и основой для автоматизации про­цессов оперативно-диспетчерского управления на транспорте и в службах общественной безопасности. Внедрение таких сетей позволяет сформировать единое информационное про­странство для совместного решения широкого круга функциональных задач стационарными и подвижными пользователями в повседневной обстановке, в чрезвычайных ситуациях и в осо­бый период.