Арктика: M2M на северных рубежах России

Арктика – важный стратегический регион для многих стран. Через этот район пролегает Северный морской путь, который является связующим звеном между западными регионами и Дальним Востоком России. Здесь же проходят кратчайшие водные пути между странами Северо-Восточной Европы и Тихоокеанским регионом. Крайний Север – это территория развития металлургической, лесоперерабатывающей, нефтегазовой, горнодобывающей отрасли. И, несмотря на суровый климат и тяжелые условия, освоение Арктики продолжается, и технологии межмашинного взаимодействия здесь не остались в стороне

Связь в труднодоступных районах с экстремальными природно-климатическими условиями, включая постоянный ледовый покров или дрейфующие льды в арктических морях, в условиях отсутствия GSM сигнала обеспечивается с помощью спутниковой связи. Одно из важнейших применений М2М в Арктике – это системы позиционирования объектов на основе ГЛОНАСС/GPS. Навигаторы и другое оборудование с приемниками ГЛОНАСС/GPS на Крайнем Севере используются во многих сферах деятельности – наземный и морской транспорт (грузоперевозки, пассажирские перевозки), предприятия нефтегазовой отрасли, ЖКХ, строительство, сельское хозяйство, торговля, спасательные работы, оказание скорой помощи, метеорология, экология, военные объекты, охрана, объекты энергетики и т.д. К М2М технологиям на транспорте можно отнести различные локальные системы мониторинга судов или объектов системы навигационного оборудования, системы дистанционного контроля расхода топлива, системы контроля параметров механизмов и устройств, судовая система охранного оповещения (ССОО – SSAS) и системы опознавания судов и слежения за ними на дальнем расстоянии (ОСДР – LRIT).

Спутниковую связь для всех этих целей обеспечивают операторы подвижной спутниковой связи — «Inmarsat», «Iridium»,  «Гонец», «GlobalStar», «Thuraya». Рассмотрим первые две из них.

Спутники «Inmarsat» находятся на геостационарной орбите и обеспечивают покрытие до 70° северной и южной широты, то есть охватывают почти весь земной шар за исключением «снежных шапок».

Зона покрытия спутниковой системы «Inmarsat»

Компания развернула сеть широкополосной связи BGAN (Broadband Global Area Network), благодаря которой специальные портативные мобильные устройства обеспечивают связь по IP до 500 бит/сек и предоставляют услуги телефонии. Специалистами «Inmarsat» было разработано несколько линеек оборудования для М2М в зависимости от сложности, скорости и объема передаваемой и принимаемой информации – IsatM2M, IsatDataPro, BGAN M2M. Каждая линейка имеет свою нишу приложений. Например, терминалы серии IsatM2M могут быть использованы для мониторинга и слежения, так как могут передавать незначительное количество информации, а для передачи данных о направлении движения, скорости и координатах необходимо всего 82 бита. Метеорология для своих целей потребует оборудование более высокого класса – IsatDataPro или BGAN M2M. Серия BGAN M2M может найти свое применение в нефтегазовой, банковской, экологической отраслях. Оборудование «Inmarsat» имеет одно значительное достоинство – встроенные контроллеры. Межмашинное взаимодействие не может осуществляться без контроллера, так как он выполняет ряд важнейших функций по считыванию и обработке показаний датчиков и сенсоров, обработке данных с ГЛОНАСС/GPS-приемника, контролю датчиков движения и т.д. Таким образом, логика работы обеспечивается встроенным контроллером, благодаря чему с помощью оборудования «Inmarsat» легче реализовать проект в короткие сроки. Так, в рамках ЕСИМО (Единой системы информации об обстановке в Мировом океане) сотрудники ФГУП «Морсвязьспутник» оборудовали суда автоматическими метеостанциями и организовали автоматический сбор, обработку и передачу метеорологической информации. Проект был реализован с использованием оборудования «Inmarsat» — автоматических судовых метеостанций AirMar PB-200.

Автоматическая судовая метеостанция AirMar PB-200

Через каждые 5 секунд станция генерирует предложение NMEA, содержащее метеоданные. Контроллер считывает их и раз в час автоматически передает полученный результат получателю. Для данной операции требуется 600 бит. При этом набор передаваемых данных содержит радиопозывной судна, код судна от Международной морской организации, время и координаты места снятия показаний, скорость суда, давление, температуру воздуха, направление и скорость ветра, скорость поворота судна и т.д.

«Iridium» использует 66 низкоорбитальных спутников, которые располагаются в 11 орбитальных плоскостях, то есть обеспечивает полностью глобальное покрытие поверхности Земли.

Зона покрытия спутниковой системы «Iridium»

Услуги IP «Iridium» достигают 128 Кбит/сек. Компания предоставляет услуги телефонии. «Iridium» предлагает оборудование М2М на основе модемов SBD типа 9602, 9603N и 9523. В отличие от оборудования «Inmarsat», модемы «Iridium» не могут работать самостоятельно и нуждаются в дополнении контроллером. Несмотря на это, «Iridium» имеет одно значительное преимущество – энергопотребление, которое позволяет создавать автономные комплексы оборудования со своей батареей и длительным сроком эксплуатации (от полугода до 3 лет). Как в системе «Inmarsat», так и в системе «Iridium», логика работы сети построена по одному принципу. Отчет генерируется оборудованием и передается на сервер оператора через спутниковый сегмент. Далее провайдер услуг М2М забирает это сообщение с сервера и уже использует по собственному усмотрению, то есть обрабатывает его на собственном сервере или на сервере клиента.

Рассмотрим более детально спутниковый телефон от компании «Iridium» – «9575 Extreme». Он одновременно может выполнять функции телефона, устройства М2М и модема для доступа в интернет со скоростью до 2400 бит/сек.

Спутниковый телефон

Телефон поддерживает услугу SBD, то есть передает данные короткими пачками, которая обеспечивает сервис определения местоположения (LBS). Модем телефона способен передавать и принимать почти 2 килобайта информации. Прочный корпус позволяет использовать устройство в экстремальных условиях, а кнопка «Тревога» активирует передачу сигнала бедствия по заранее заданным адресам. Преимущество телефона заключается в том, что его владелец может настроить его в соответствии со своими индивидуальными пожеланиями, например, организовать передачу маршрута на портал провайдера услуг, обеспечить передачу сигнала тревоги по каналу SBD, изменить частоту отсчетов, разрешить передачу условных команд. К телефону нельзя подключить датчики, зато функция LBS позволяет получать данные о местоположении телефона независимо от других действий с устройством.

Алгоритм активации услуги LBS следующий: владелец телефона производит его настройку, то есть включает GPS-приемник и указывает, как часто он должен рассчитывать местоположение и передавать его на геопортал, провайдер активирует услугу на сервере компании, после чего пользователь получает пароль доступа на портал и регистрирует там свое устройство. Финальная активация сервиса местоположения происходит через меню телефона.

Активация услуги LBSна телефоне «9575 Extreme»

Реализация проекта М2М при использовании подвижной спутниковой связи может стать более эффективной при внимательном и продуманном выборе оборудования, которое должно работать в двух режимах – спутниковой связи и GSM. При использовании оборудования «Iridium» акцент нужно сделать на выбор контроллера с подходящим ПО. Энергопотребление – еще один из важнейших пунктов при реализации системы, так же, как и выбор провайдера услуг спутниковой связи, и выбор ПО для центра обработки служебных сообщений (например, от датчиков).

Для просторов нашей страны видятся очень хорошие перспективы развития технологий М2М. Но нужно учитывать, что такие решения требуют тщательного предварительного исследования.

/iot.ru/