Использование GSM в ПЦН

В этой статье рассмотрены принципы построения пункта центрального наблюдения и его компоненты. Так же выделены основные виды каналов передачи данных используемые в ПЦН, указаны их достоинства и недостатки.

ПЦН - пульт централизованного наблюдения. Это, своего рода, информационный центр, куда стекаются все события с объектов. Цент оборудован специализированными техническими средствами, информацию с которых принимает и анализирует оператор.

ГОСТом определено, что пульт централизованного наблюдения - это самостоятельное техническое средство (совокупность технических средств) или составная часть системы передачи извещений, которое устанавливается в пункте централизованной охраны для приема от пультовых оконечных устройств или ретранслятора извещений о проникновении на охраняемые объекты и (или) о пожаре на них, служебных и контрольно-диагностических извещений, обработки, отображения, регистрации полученной информации и представления ее в заданном виде для дальнейшей обработки, а также (при наличии обратного канала) для передачи через пультовое оконечное устройство на ретранслятор и объектовые оконечные устройства команд телеуправления».

То есть, объектовые приборы передают информацию о состоянии объекта и происходящих на нем событиях (постановка на охрану, снятие с охраны, тревога, неисправность, нарушение электропитания и др.) на пульт централизованного наблюдения, где происходит обработка информации и выдача оператору соответствующих сообщений.

Современные ПЦН выполняются на основе компьютера и специализированного программного обеспечения. Так же работа пультов централизованного наблюдения может строиться на основе локальной вычислительной сети (ЛВС). Это, как отмечают эксперты, обеспечивает возможность приема информации по различным каналам связи, ее передачу большому кругу пользователей, а также максимально использовать возможности современных информационных технологий.

Принципиально важный момент - каналы связи, используемые для передачи от объектового оборудования на ПЦН информации и данных.

По виду каналов связи, которые используются для передачи информации, системы централизованного наблюдения разделяются на следующие группы:

1. Cистемы использующие проводные каналы связи

системы с переключением на период охраны линий городской (местной) телефонной сети;
системы, передающие извещения с помощью высокочастотного уплотнения телефонных каналов. Особенность в том что линия остается не занятой на период охраны;
системы, использующие коммутируемые линии связи городской телефонной сети. Основной режим - передача данных во всех стандартных коммуникационных протоколах обмена (форматы обмена SIA, SK, BFSK, SK 4+2, SK 3+1 и другие) или режим автодозвона;

2. Cистемы, использующие радиоканал для передачи данных от объекта на пульт централизованного наблюдения

3. Cистемы, использующие возможности сети сотовой связи (GPRS, голосовой канал, канал передачи данных или SMS-сообщения)

До недавнего времени телефонная сеть являлась единственной средой для передачи информации от устройства сигнализации на ПЦН. Это делалось, как правило, одним из двух способов. В первом - автодозвоне - удаленный прибор звонил на ПЦН и передавал коды о тревогах специальными тоновыми посылками. Главным недостатком такого подхода является то, что злоумышленник может перерезать телефонный провод и проникнуть на охраняемый объект незамеченным. Во втором способе производится постоянный контроль целостности линии, и если обнаружено нарушение, считается, что поступил сигнал тревоги. Но чтобы осуществить такой контроль, нужно ставить специализированное оборудование на каждой АТС, к которой могут быть подключены приборы охранной сигнализации . Это дорого и хлопотно, а порой и невозможно с учетом разнотипной аппаратуры АТС. Общим недостатком обоих методов является также то, что телефонные линии на всем постсоветском пространстве в целом низкого качества, и либо тревожное сообщение не доходит до ПЦН, либо слишком часто случаются ложные обрывы связи. К тому же, многие объекты просто не телефонизированы.

Передача тревожных сигналов по радиоэфиру - совершенно другой подход. Здесь провода не перекусишь. Но сложностей и здесь хватает. Систем радиомониторинга на фиксированной частоте достаточно много, однако есть несколько серьезных проблем:

сильные радиопомехи, имеющиеся в условиях города;
препятствия на пути распространения радиоволн (постройки, неровный рельеф местности);
удаленность объектов от базовой станции, в связи, с чем требуется установка большого количества ретрансляторов.

Станции мониторинга, использующие сотовый канал связи, появились в последние годы. Толчком послужило быстрое и мощное развитие и распространение сотовой телефонной связи стандарта GSM, которое стало серьезным стимулом для создания новых систем, использующих широкие возможности новых технологий.

Сотовая сеть стандарта GSM-900/1800 обеспечивает лучшее качество связи и уже развернута в большинстве городов России и стран СНГ.

Системы, использующие GSM-связь, позволяют осуществить охрану любых объектов, в том числе и нетелефонизированных. Сети GSM позволяют также осуществлять аудио- и видеоконтроль с помощью современных телефонов (смартфоны и КПК, оснащенные модулем GSM). Это позволяет видеть и слышать, что происходит на охраняемом объекте.

Использование GSM избавляет от необходимости развертывать свою сеть ретрансляторов, - используются ретрансляторы GSM-операторов. Вследствие этого можно брать под охрану объект везде, где уверенно работает сеть GSM-оператора.

Если же говорить об объектах, где затруднена или невозможна прокладка кабельной инфраструктуры и единственными коммуникациями являются линии электропередачи (дачи, гаражи, промышленные или удаленные необслуживаемые объекты), то альтернативы сотовой связи нет в принципе.

И, конечно, очень перспективным представляется использование новых протоколов и сетей 3G (третьего поколения сотовой связи с протоколом USSD), специально предназначенных для корпоративных клиентов - виртуальные корпоративные сети передачи данных с имитостойкостью и защитой информации.

Способы передачи данных в GSM-комплексах

В GSM-900/1800 используются 4 канала (способа) передачи информации: голосовой, SMS (Short Message Service - служба коротких сообщений), канал передачи данных DTMF и GPRS-технологии. Голосовой канал хорошо знаком владельцам GSM-телефонов, это тот канал, которым обычно пользуются для обычных разговоров по сотовому телефону. Канал для передачи данных и GPRS предназначен для соединения компьютеров между собой через сотовые телефоны, выхода в Интернет. Канал SMS предназначен для передачи коротких цифровых сообщений (до 160 байт). SMS предусматривает наличие центра обслуживания сообщений, который принадлежит поставщику услуг сотовой связи. Сообщение от абонента поступает в центр обслуживания, а затем передается адресату.

Технически SMS-канал хорошо подходит для передачи информации от удаленного охранного прибора на ПЦН. Его достоинства:

полностью цифровой канал с контролем целостности сообщения, гарантирует, что доставленное сообщение не содержит ошибок;
возможность связи при низких уровнях сигналов в условиях помех;
возможность хранения сообщения в центре обслуживания, если адресат недоступен, и доставка сообщения после того, когда адресат попадает в зону действия связи.

Однако реальность такова, что в наших конкретных условиях сообщение может быть доставлено с задержкой в несколько минут или даже часов, нередки случаи пропадания сообщений. Это объясняется тем, что сообщение ставится в очередь и обслуживается с обычным приоритетом наряду с другими сообщениями других абонентов и сообщениями оператора сотовой связи. Общемировая статистика сотовых операторов показывает, что порядка 6% сообщений теряется и не доходит до адресата.

На данный момент DTMF - один из самых распространенных каналов передачи данных. DTMF (Dual Tone Multi Frequency) - термин для обозначения тонального набора. В DTMF при нажатии на клавишу кнопочного телефона раздается звук (тон), который является комбинацией двух тонов, высоко- и низкочастотного. Отсюда и название (Dual - двойственный)

Система сигналов DTMF включает восемь тонов, которые были специально подобраны таким образом, чтобы передаваться через телефонную сеть без затухания и с минимальным воздействием друг на друга. Поскольку эти звуковые сигналы попадают в частотный диапазон человеческого голоса, были дополнительно введены меры для того, чтобы голос не воспринимался как набор. Одна из таких мер - деление тонов на две группы, высоко- и низкочастотную.

Поскольку форматы данных, принцип передачи, приемное оборудование - полностью заимствовано у проводного мониторинга, то DTMF является одним из самых распространенных каналов передачи данных. Например, если охранное предприятие уже имеет станцию централизованного мониторинга, то применение GSM-сигнализации не вызывает лишних затрат, т.к. не требуется заменять оборудование на станции мониторинга. Использование DTMF форматов предъявляет дополнительные требования к проработке звукового тракта GSM-модема. Аналого-цифровые преобразования влекут за собой искажения при передаче сигнала. Из-за этого могут происходить сбои при приеме отчетов от объектового оборудования. Данная проблема довольно часто встречается у отечественного оборудования. И хотя сигнал не потеряется в сети (большинство систем контролируют передачу данных, запрашивая подтверждение приема), но значительно увеличится время прохождения сигнала. Причем увеличение времени прохождения сигнала может быть фатальным. Представьте себе ситуацию, когда на объект установлено оборудование использующее передачу данных в формате DTMF кодов. Из-за неисправности оборудования или плохого качества сигнала, объектовый прибор не сможет передать сообщение на пульт. И, как следствие, не получит подтверждения о приеме. Не получив сообщение о приеме прибор начнет повторный набор, с попыткой передать сообщение. Но в итоге, не получив ничего, начинается цикл дозвонов. Этот цикл полностью займет весь канал, что не позволит передать сообщение другим объектовым приборам, т.е. будет потеряна связь с объектами. Не будет сообщений о тревоге, не будет сообщений о постановке и снятия с охраны и т.д.

В последнее время GPRS становится одним из лидеров по эффективности и надежности среди каналов передачи данных. Из плюсов:

Мгновенная передача
Постоянный контроль связи и состояния объекта
Низкая стоимость

Использование голосового канала также имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому наиболее продвинутые производители используют в своем оборудовании все 4 формата связи. И в случает выхода из строя одного канала происходит автоматическое переключение на другой канал.

Как устроен ПЦН

Прежде всего, нужно подчеркнуть, что необходимым условием надежной работы ПЦН является его нахождение в зоне устойчивой мобильной связи стандарта GSM-900/1800.

Конструктивно ПЦН, как правило, состоит из модулей с сотовыми терминалами, зарядных устройств, кабелей для межмодульных соединений, кабелей сопряжения с ПК. Микропроцессорный модуль соединяется с сотовым терминалом с помощью разъема. Зарядное устройство и модуль сопряжения с ПК подключаются к разъему. Модуль сопряжения с ПК подключается к COM-порту ПК.

Функционал ПЦН зависит от применяемого программного обеспечения. Мы приведем некий необходимый, на взгляд экспертов, перечень функциональных возможностей, которые современный ПЦН должен предоставлять пользователю.

Прежде всего, это прием сообщений от объектовых блоков (ОБ). Это процесс может сопровождаться звуковым и визуальным сопровождением, расшифровкой и обработкой.
Следующая функция - ведение централизованной базы данных. Она обеспечивает клиент-серверную архитектуру ПО, а также распределенный доступ к базе данных с различных компьютеров сети.
Очень полезна такая функция, как постоянный мониторинг состояния объектов и тестирование охранных объектовых приборов.
Следует назвать также такие функции как хранение и отображение планировок объектов, различных схем, описаний объектов (в текстовом виде), номеров кодов доступа, событий и их расшифровки, описаний зон, ведение архивов принятых сообщений и всех произошедших на объектах событий.
Разумеется, должна быть возможность оперативно распечатать базы данных объектов, архива событий, - как полностью, так и фрагментарно.
Очень важная для организации пультовой охраны функция - возможность протоколировать время прибытия группы реагирования на объект по тревоге.
Хорошо, если ПЦН в автоматическом режиме создает графики и отчеты о работе пульта за определенный период времени, - эта функция значительно повышает удобство пользования.