М2М
В настоящее время во всем мире наблюдается резкий рост использования приложений М2М в различных сферах деятельности. Здесь можно упомянуть мониторинг подвижных объектов, мониторинг нефтегазовых трубопроводов, экология, метеорология, охрана, военные приложения, объекты энергетики.
Организация 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 требуют 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.
Компания Инмарсат в настоящее время эксплуатирует спутники связи 4 поколения. 3 геостационарных спутника обеспечивают почти глобальное покрытие, вплоть до 70 широты. То есть система фактически не охватывает только полярные шапки. Инмарсат развернул сеть широкополосной связи BGAN (Broadband Global Area Network) и портативные мобильные трерминалы способны обеспечивать связь по IP до 500 бит/сек, предоставлять услуги телефонии.
Компания Иридиум является орператором 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/сек, предоставляет услуги телефонии.
«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 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 информации снятой судами в море. К сожалению, в настоящее время Росгидромет является только получателям информации с зарубежных судов, и лишь небольшое количество судов под флагом РФ продолжают передавать наблюдаемые метеоданные. Это связано с тем, что метеорологические данные на борту судна снимались в ручную, и еще 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. Осталось сделать еще один шаг – организовать автоматическую обработку и передачу метеорологической информации, что и было сделано с использованием оборудования IDP 690. Схема собранного тестового судового автоматического комплекса приведена на Рис.3.
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 (IMO)
- Час снятие показаний метеоданных
- Минута снятие показаний метеоданных
- Секунда снятие показаний метеоданных
- День снятие показаний метеоданных
- Месяц снятие показаний метеоданных
- Год снятие 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]
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 возможно (что и делается практически) создавать компактное автономное оборудование, со своей собственной батарей и сроком жизни от полугода до 3 лет (в зависимости от частоты передачи отчетов). Модемы Иридиум серии 9602 и 9523 представлены на рис. 4.
Рис. 4 Модемы Иридиум 9602 и 9523
ФГУП «Морсвязьспутник» провел 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. Принципиальным 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 Иридиум);
- 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.
ФГУП "Морсвязьспутник" предлагает следуещее портфолио М2М услуг: