Сотовые модемы Fargo Telecom и DAI Telecom выходят на российский рынокОбласти применения сотовых модемов
Промышленные системы автоматизации, мониторинга, управления обычно имеют распределенную архитектуру и нуждаются в надежном канале связи. Контролируемые объекты могут находиться на большом удалении от телефонизированных узлов, а потому прокладка телефонного кабеля к такому объекту может быть экономически нецелесообразной.
Естественным выходом из положения становится беспроводный канал связи, однако использование выделенного радиочастотного канала сопряжено с рядом проблем. Во-первых, это получение разрешения на специально выделенный участок радиоспектра - процесс длительный и затратный. Использование же разрешенных частот порождает проблемы помехозащищенности и дальности связи. Как правило, при работе в разрешенном диапазоне частот накладываются ограничения на мощность передающего устройства, соответственно - и на дальность связи. Так для диапазона 433 МГц ограничение составляет не более 10 мВт. Во-вторых, разработчику приходится решать проблемы системного уровня: временное или кодовое разделение сигналов от разных датчиков, расчет бюджета радиолинии, анализ емкости и пропускной способности реализуемого канала связи и многое другое.
Использование каналов GSM позволяет переложить решение описанных и ряда иных проблем на плечи сотового оператора сети. При этом системному интегратору достаточно закупить нужное количество сотовых модемов, а конечному пользователю - приобрести SIM-карты у выбранного оператора GSM. Практика показывает, что использование сотовой связи упрощает, ускоряет и, возможно, даже удешевляет создание законченных диспетчерских систем. При этом интегратору или пользователю информационной системы остается только подсоединить к сотовому модему свои датчики и приборы, и таким образом получить выход во внешний мир.
Можно привести немало примеров реального использования сотовых модемов на промышленных объектах.
Например, в энергетике возрастает значение автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов. Данные от многих локально размещенных измерительных приборов учета тепла, электричества, воды и т.п. стекаются на центральное устройство сбора данных (УСД), расположенное в пределах объекта. Если объектом является жилой дом, то данные со счетчиков на УСД могут передаваться разными способами, начиная от выделенной линии и заканчивая сетью 220 В. Далее эти данные периодически, как правило, не чаще нескольких раз в сутки, должны быть переданы от УСД в центр сбора данных - и это выгоднее сделать с помощью сотового модема.
Велик потенциал применения сотовой связи и у железнодорожников. Здесь существует необходимость оперативно контролировать местоположение подвижного состава и перевозимых грузов, состояние систем охранной и пожарной сигнализации локомотивов и вагонов, предоставить мобильную связь пассажирам.
Огромное значение в связи с воздействием человека на окружающую среду приобретают системы экологического мониторинга. По многим прогнозам проблема защиты окружающей среды в ближайшей перспективе станет наиболее значимой для большинства промышленно развитых стран. В подобной ситуации налаженная широкомасштабная и эффективная сеть контроля состояния окружающей среды, особенно в крупных городах и вокруг экологически опасных объектов, может стать важным элементом обеспечения экологической безопасности. Оптимальным решением для организации связи между элементами сети является использование уже готовой инфраструктуры сети GSM.
Большое значение во всех развитых странах придается управлению автоперевозками, в первую очередь дорогих и опасных грузов. Для того, чтобы контролировать положение автомобиля, на него устанавливается GPS-приемник, который вычисляет его координаты и по сети GSM передает их в центр обработки данных, где на электронной карте отслеживается положение мобильного объекта. Кроме того, могут передаваться данные о состоянии различных систем объекта: уровень топлива в баке, состояние груза. При необходимости водитель может связаться с диспетчером по голосовому каналу сотового модема. По аналогичному принципу строятся охранные системы: при угоне автомобиля система передает координаты авто владельцу или в центр мониторинга.
Это далеко не полный перечень приложений, где не обойтись без сотовой связи, и ее использование может быть экономически выгодно.
Режимы GSM связи
Разнообразие режимов в сотовых сетях позволяет оптимизировать систему мониторинга по стоимости эксплуатации канала связи. На сегодняшний день сотовые операторы могут предложить три варианта связи: при помощи коротких SMS-сообщений, в режиме GSM и в режиме GPRS.
Если до недавнего времени услуга SMS (Short Message Service - услуга коротких сообщений) была популярна в основном у тинэйджеров, то сейчас, благодаря низкой стоимости, простоте использования и удобному сервису она находит широкое применение в промышленных системах. Кроме того, если по какой-то причине у принимающей стороны не было возможность принять сообщение, то это можно сделать позднее: все сообщения хранятся на сервере сотового оператора. Недостатками этого сервиса являются: негарантированность быстрой доставки сообщения адресату и ограничение по длине сообщения (не более 160 буквенно-цифровых знаков). SMS удобны при небольшом объеме передаваемых данных. Например, счетчик электроэнергии может опрашиваться один раз в сутки. Или другой вариант, когда необходимо передать сигнал тревоги с охраняемого объекта.
Когда объем передаваемых данных превышает лимит SMS-сообщения, можно воспользоваться режимом GSM. Скоростные характеристики канала в этом режиме соответствуют голосовому каналу связи. Поэтому при передаче данных в режиме GSM скорость ограничена пропускной способностью голосового канала - 9600 бит/с. Несомненное достоинство этого режима по сравнению с SMS - его надежность. Режим GSM, как звуковой режим, имеет максимальный приоритет у сотового оператора. Однако в этом режиме потребитель платит не за переданный трафик, а за время соединения. Так, к примеру, время дозвона может составлять от 5 до 15 секунд, в то время как непосредственно передача данных может длиться не более 3 секунд. В итоге ресурс используется не оптимально.
Альтернативу представляет GPRS канал (режим). Он наилучшим образом подходит для передачи больших объемов данных, работы в сети Интернет, передачи факсимильных сообщений, электронной почты, непрерывного контроля состояния объектов. GPRS - это технология пакетной передачи данных (General Package Radio Service) в сетях GSM. Особенность этого режима в том, что абоненту предоставляется канал связи, который зависит не от времени подключения к сети, а от трафика. После установки соединения абонент может все время находиться в on-line, при этом платить он будет за фактически переданные данные, а не за время соединения. Такой подход объясняется тем, что в режиме GPRS после соединения с сотовым оператором абоненту предоставляется "виртуальный канал связи", который становится реальным только в момент передачи данных. В остальное время этот канал может использоваться оператором для передачи данных других абонентов, что позволяет снизить стоимость единицы информации и принципиально иным образом рассчитывать стоимость услуги связи - исходя не из времени, которое абонент проводит в сети, а из объема передаваемой информации. При этом режиме связи появляется возможность мониторинга в реальном времени, так как объект постоянно находится на связи.
Модемы Maestro и Telit для сетей GSM
Для связи в сотовых сетях предназначены GSM-модемы. Это устройства отличаются от мобильных телефонов лишь конструктивным исполнением и рассчитаны на более жесткие условия эксплуатации.
Одним из лидеров в производстве завершенных сотовых модемов является компания Fargo Telecom. Взяв за основу ядро WISMO Quik - ведущего производителя французской компании WAVECOM, компания реализовала серию приборов MAESTRO. По конструктивному исполнению Maestro 100 - готовые терминальные устройства в миниатюрном металлическом корпусе (рис. 1). В качестве внешнего интерфейса такой модем имеет антенну, фиксатор SIM карты, порт RS232 и вход для подключения питания. Фирменное "know-how" - специальный крепежный элемент для размещения модема на вертикальной поверхности. Его конструкция существенно упрощает монтаж модема на стойках промышленного оборудования. Те, кому приходилось подготавливать модемы WAVECOM к работе, оценят и еще одно отличие изделий Fargo: для удобства настройки модема разработана специализированная программа для операционной системы Windows, позволяющая в диалоговом режиме настраивать любые параметры модема.
Рис. 1. Конструктивное исполнение модема Fagro Maestro 100
Сплав проверенного функционального ядра, миниатюрного исполнения, удобного крепления, упрощенной среды для настройки модемов с конкурентной ценой позволил Fargo успешно продавать свои изделия во многих странах.
В отличие от внешних модемов Fargo, итальянская компания DAI Telecom (торговая марка Telit) предлагает модули сотовых модемов семейства GM862 для встраивания в корпуса различного оборудования. Фактически это ядро сотового модема для монтажа на плату целевого устройства потребителя. Применение таких устройств позволяет создавать компактное прикладное оборудование с максимально низкой стоимостью. Модем выполнен в жестком металлическом корпусе и имеет антенный вход, фиксатор SIM карты и специализированный разъем для интеграции в прикладное устройство (рис. 2).
Рис.2. Модем семейства GM862 фирмы DAI Telecom
Встроенный считыватель SIM карты на сотовом модуле не только сокращает стоимость конечного оборудования, но существенно удешевляет сертификацию законченного изделия в странах ЕС.
Отличительной особенностью модели GM862-PCS является то, что на 50-контактный интерфейсный разъем, помимо стандартных функций выведены контакты подключения цифровой фотокамеры. В сочетании со скоростью передачи данных в режиме GPRS это свойство позволяет передавать видео-картинку со скоростью 3-5 кадров в секунду. Такой прибор уникален на рынке и позволяет создавать оборудование для охранных систем или систем промышленной безопасности.
Оба типа модемов имеют сходные функциональные характеристики. Это - двухдиапазонные устройства, с выходной мощностью 2 Вт на частоте 900 МГц и 1 Вт на частоте 1800/1900 МГц. Они поддерживают телефонную связь, передачу данных и факсимильных сообщений как в режиме GSM, так и в режиме GPRS, передачу коротких SMS-сообщений. И модемы Fargo, и модули Telit имеют версии как со встроенной поддержкой стека TCP IP, так и без нее. Последнее означает, что потребитель может при необходимости реализовать режим GPRS с любым контроллером, а не обязательно через компьютер, обеспечив своему прикладному решению дешевый канал непрерывного подключения к диспетчерскому центру или к Интернет.
Внедрение содовых модемов в России пока ограничивается возможностями сотовых операторов. По мере расширения зоны покрытия и уверенного овладения сервисами GPRS, интерес потребителей к передаче данных через сотовые каналы будет возрастать, как это происходит во всем мире. Вспомним историю сотовой телефонии. Аналитический прогноз 1995 года компании International Engineering Consortium предсказывал, что к 2004 году количество абонентов сотовых сетей превысит 80 миллионов, а к 2005 году достигнет цифры 100 миллионов. На прошедшей в 2004 г. выставке CEBIT в одном из докладов называлось количество абонентов сотовой связи стандарта GSM ? более 500 млн. Нечто подобное в соответствующих пропорциях ожидает и рынок коммерческих пользователей GSM. Без сомнения сфера использования сотовых модемов будет постоянно расширяться, пополняя год от года список приложений. Развивается аппаратная часть модемов, увеличивается число сервисов, которые предлагают сотовые операторы. Не вызывает сомнения, что качественные и недорогие модемы компаний Fargo Telecom и DAI Telecom займут займут на это рынке достойное место.
Редакция благодарит компанию RAINBOW TECHNOLOGIES (http://www.rtcs.ru) за предоставленный материал | 
