Спутниковая связь: использование М2М технологий - Морские вести России

Спутниковая связь: использование М2М технологий

08.07.2014

Инфраструктура / Образование

Спутниковая связь: использование М2М технологий

В настоящее время во всем мире наблюдается резкий рост использования приложений М2М в различных сферах деятельности. Это мониторинг подвижных объектов, мониторинг нефтегазовых трубопроводов, экология, метеорология, охрана, военные приложения, объекты энергетики.

Сергей Старик, заместитель генерального директора ОАО «Морсвязьспутник»

рганизация М2М-услуг в зонах покрытия GSM-связью не вызывает значительных трудностей, сотни компаний предлагают различные решения на основе GSM-модулей собственной разработки. Основные трудности при внедрении М2М-технологий возникают там, где нет покрытия каналами GSM-связи или движущийся объект мониторинга периодически попадает в зоны отсутствия или неуверенного приема GSM-сигналов. Ряд объектов мониторинга требует наличия резервного канала связи для безусловной доставки информации. Это проблематично сделать только с использованием каналов связи GSM из-за присущих сетям GSM явлений перегрузки и сбоев в периоды чрезвычайных ситуаций, стихийных бедствий и военных действий. Использование каналов подвижной спутниковой связи в приложениях М2М особенно актуально для стран со слабой инфраструктурой связи и стран с большой территорией, где значительные регионы не охвачены каналами GSM. Поэтому помимо традиционного рынка технологий М2М с использованием каналов подвижной спутниковой связи на морях и океанах к зоне интересов можно отнести следующие регионы:

-         США и Канада

-         Ближний Восток

-         Китай

-         Россия

-         Австралия

-         Южная Африка

-         Африка

Существует ряд операторов подвижной спутниковой связи, которые предлагают решения для М2М-приложений. В данной статье мы ограничимся только двумя из них – Инмарсат и Иридиум. Ограничимся по причине того, что ФГУП «Морсвязьспутник» накопило достаточный опыт работы с оборудованием Инмарсат (более 500 торговых судов под флагом России были оснащены специальным оборудованием М2М для выполнения международных требований к системе опознавания судов и слежения за ними на дальнем расстоянии (ОСДР) и системе судового охранного оповещения (ССОО) и интенсивно работает по внедрению услуг Иридиум SBD (short burst data) в интересах транспортного комплекса России. Вместе с тем надо отметить, что все операторы подвижных спутниковых сетей пристально следят за развитием сектора услуг М2М друг друга, и в конечном итоге это приводит к некоторому балансу в части тарификации услуг, стоимости оборудования, разработке новых приложений. Дадим буквально микрохарактеристику сетей.

Компания «Инмарсат» в настоящее время эксплуатирует спутники связи 4-го поколения. Три геостационарных спутника обеспечивают почти глобальное покрытие, вплоть до 70-й широты. То есть система фактически не охватывает только полярные шапки. Инмарсат развернул сеть широкополосной связи BGAN (Broadband Global Area Network), и портативные мобильные терминалы способны обеспечивать связь по IP до 500 бит/с, предоставлять услуги телефонии.

Компания «Иридиум» является оператором сети связи с использованием низкоорбитальных спутников. Группировка из 66 спутников (11 орбитальных плоскостей по 6 спутников в каждой) обеспечивает полностью глобальное покрытие поверхности Земли. Иридиум обеспечивает услуги IP до 128 Кбит/с, предоставляет услуги телефонии.

Инмарсат может предложить оборудование для оказания услуг М2М трех видов:

-         оборудование серии IsatM2M (терминалы SureLinx 8100, DMR 800, Osprey, SAT-202);

-         оборудование серии IsatDataPro (терминалы IDP 680, 690, 800, 780, 100);

-         оборудование серии BGAN M2M (терминал Hughes 9502).

Оборудование серии IsatM2M обеспечивает передачу информации пачками до 85 бит и прием пачками до 200 бит. Оборудование серии IsatDataPro обеспечивает передачу информации пачками до 6400 байт и прием пачками до 10 000 байт. Оборудование серии BGAN M2M обеспечивает доступ в Интернет для приложений М2М на скоростях выше 100 Кбит/с. Каждая серия имеет свою нишу приложений. Если терминалы серии IsatM2M подходят для целей мониторинга (для передачи информации о координатах, скорости и направлении движения достаточно 82 бит), то для приложений, связанных, например, с метеорологией, потребуется оборудование серии IsatDataPro или BGAN M2M. Оборудование серии BGAN M2M используется в приложениях нефтегазовой отрасли, банковской сфере для обслуживания точек расчета, приложениях экологического контроля. Характерная особенность оборудования Инмарсат – наличие встроенных контроллеров. Любая система М2М помимо предоставления канала связи должна обеспечить и некоторую логику работы (считывание и обработка информации с контрольных датчиков, обработка информации GPS/GLONASS-приемника, контроль особых геозон (геофенсинг) и сравнение геозоны с текущими координатами, контроль датчика движения и пр.). Эти функции должен выполнять контроллер. Таким образом, оборудование Инмарсат упрощает процесс внедрения проекта.

Практический пример использования оборудования М2М Инмарсат и всех возможностей встроенного контроллера – работы, проведенные специалистами ФГУП «Морсвязьспутник» в рамках ЕСИМО (Единая система информации об обстановке в Мировом океане). Известно, что во времена СССР советские торговые суда передавали информацию о текущей погоде 3-4 раза в сутки. Информация поступала в Госгидромет СССР со всех концов Мирового океана, что позволяло производить оценку текущего состояния и предоставлять достоверный прогноз погодных явлений. Эта система была частью мировой системы обмена метеорологической информацией, снятой судами в море. К сожалению, в настоящее время Росгидромет является только получателем информации с зарубежных судов, и лишь небольшое количество судов под флагом РФ продолжает передавать наблюдаемые метеоданные. Это связано с тем, что метеорологические данные на борту судна снимались вручную, требовалось время для подготовки передачи информации по каналам связи. В связи с сокращением штатов торговых судов эту работу просто стало некому делать. Вместе с тем современные судовые автоматические метеостанции позволяют снять все параметры в автоматическом режиме. Оставался только еще один шаг – организовать автоматическую обработку и передачу метеорологической информации, что и было сделано с использованием оборудования IDP 690.

Автоматическая судовая метеостанция AirMar PB-200 генерирует каждые 5 секунд предложение NMEA с метеоданными, встроенный контроллер терминала IDP 690 считывает метеоданные и один раз в час автоматически передает текущий результат получателю. Для передачи метеоинформации требуется всего 600 бит. При этом набор передаваемых данных содержит следующую информацию:

-         Радиопозывной судна

-         Код судна от Международной морской организации (ИMO)

-         Час снятия показаний метеоданных

-         Минута снятия показаний метеоданных

-         Секунда снятия показаний метеоданных

-         День снятия показаний метеоданных

-         Месяц снятия показаний метеоданных

-         Год снятия показаний метеоданных

-         Широта местоположения снятия показания метеоданных

-         Долгота местоположения снятия показания метеоданных

-         Высота местоположения снятия показания метеоданных

-         Курс относительно земли истинный [degrees]

-         Скорость объекта относительно земли [km/h]

-         Индикатор валидной координаты

-         Кол-во спутников GPS в решении

-         Атмосферное давление в барах [mbar]

-         Температура воздуха С° [C]

-         Направление истинного ветра [degrees]

-         Скорость истинного ветра [m/s]

-         Направление ветра относительно Севера [degrees]

-         Скорость ветра относительно Севера [m/s]

-         Направление вымпельного ветра [degrees]

-         Скорость вымпельного ветра [m/s]

-         Скорость поворота судна [minute/degrees]

-         Угол килевой качки [degrees]

-         Угол бортовой качки [degrees]

Из приведенного примера видно, что достаточно сложная техническая и организационная задача решается достаточно просто с использованием встроенного контроллера и каналов подвижной спутниковой связи.

Система Иридиум может предложить два варианта модема услуг SBD для приложений М2М:

-         модемы 9602 и 9603 (передача 340 байт, прием 240 байт);

-         модем 9523 (передача 1960 байт, прием 1890 байт).

В отличие от оборудования Инмарсат модемы Иридиум принципиально нуждаются в дополнении контроллером. Сами по себе они использованы быть не могут. Однако Иридиум имеет одно явное преимущество – это энергопотребление. Используя оборудование Иридиум, можно (что и делается практически) создавать компактное автономное оборудование, со своей собственной батареей и сроком жизни от полугода до 3 лет (в зависимости от частоты передачи отчетов).

ФГУП «Морсвязьспутник» осенью 2013 года провело тестирование применения оборудования М2М на базе модема 9602 для мониторинга речных буев. При этом производился контроль местоположения буя, работа цепей фотоавтомата и светодиодного оборудования, контроль заряда батареи буя. Тестирование показало, что мониторинг на базе модемов Иридиум позволит осуществлять мониторинг в течение всего сезона навигации без замены батареи питания оборудования М2М.

Как в системе Инмарсат, так и в системе Иридиум логика работы сети построена по одному принципу. Оборудование М2М генерирует отчет, отчет через спутниковый сегмент попадает на сервер оператора, откуда провайдер услуг М2М забирает сообщение для последующей обработки на своем сервере или сервере клиента. Принципиальными узловыми точками при реализации проекта М2М с использованием каналов подвижной спутниковой связи являются:

-         выбор оборудования (желательно иметь двойной режим GSM/спутниковый канал связи);

-         выбор контроллера с подходящим программным обеспечением (для Иридиума);

-         учет энергопотребления оборудования М2М;

-         надежный поставщик услуг подвижной спутниковой связи;

-         программное обеспечение центра обработки сообщений М2М.

Для просторов нашей страны видятся очень хорошие перспективы развития технологий М2М с использованием спутниковых каналов подвижной связи. Но нужно учитывать, что решения М2М требуют тщательного предварительного исследования и консультаций специалистов. В конечном итоге перед разработчиком – конструктор, из ряда элементов которого он может собрать удачное или не очень удачное решение для конечного клиента. Результат будет зависеть от искусства инженеров и ясно поставленных целей заказчиком.

 

Морской флот №6 (2013)

75 лет Великой Победы
Баннер
6MX
Справочник Речные порты России 2019
Журнал Транспортное дело России

22.10.2020

Инфраструктура / Образование

07.10.2020

Инфраструктура / Образование

21.08.2020

Инфраструктура / Образование