Zalety sieci komórkowych

ZDALNY MONITORING

Innym zastosowaniem łączności bezprzewodowej w instalacjach dostawców mediów użytkowych jest zdalne sterowanie oraz monitoring. W niektórych przypadkach jest to najlepsze, a często jedyne możliwe rozwiązanie. Dotyczy to zwłaszcza obiektów infrastruktury sieciowej rozproszonych terytorialnie, znajdujących się w dużej odległości od centrum sterowania lub na terenach trudno dostępnych, m.in. w lesie.

Przykładem są linie energetyczne. Mogą one ulec uszkodzeniu w wyniku na przykład działania wysokich temperatur, oblodzenia zimą, silnego wiatru zrywającego lub obluzowującego przewody oraz przeciążeń. Monitorować trzeba zatem zarówno elektryczne, jak i mechaniczne parametry linii zasilających, a także ich temperaturę oraz warunki otoczenia.

W tym celu na przewodach montowane są m.in. czujniki mierzące natężenie prądu i kąt zwisu przewodów oraz sensory temperatury. W ich pobliżu instaluje się także stacje pogodowe.

Innym przykładem są stacje elektroenergetyczne. W ich wypadku zdalnie kontroluje się m.in. parametry urządzeń, na przykład transformatorów. W tych ostatnich instalowane są czujniki parametrów elektrycznych, temperatury, przepływu oleju, jego poziomu oraz położenia przełącznika zaczepów.

ZDALNE STEROWANIE

Wyniki pomiarów stanu urządzeń oraz inne informacje, na przykład o alarmach, zanikach napięcia, zadziałaniu zabezpieczeń oraz położeniu różnych łączników są przesyłane do dyspozytorni. Stąd obsługa może m.in. zmieniać ustawienia łączników, reagować na sytuacje problemowe oraz konfigurować poszczególne urządzenia.

Oprócz energetyki łączność bezprzewodowa w zdalnym sterowaniu i monitoringu jest używana w instalacjach wodociągowych, gazowych i ciepłowniczych. Przykładowo w tych pierwszych kontrolować należy wartości ciśnienia, parametrów przepływu oraz wskaźników jakościowych medium (mętności, przewodności, pH, zawartości chloru, stopnia czystości biologicznej, temperatury).

Ciśnienie w sieci można też regulować zdalnie sterując przepompownią. W tym celu dyspozytor może uruchomić lub wyłączyć taką instalację oraz zmieniać parametry pracy komponentów jej układu hydraulicznego. Operator kontroluje też zasilanie obiektu oraz nadzoruje pracę systemów zabezpieczeń (przed zalaniem, kontroli dostępu, instalacji przeciwpożarowej itp.).

Z kolei w wypadku sieci ciepłowniczych zdalnie odczytywane są m.in. parametry pracy węzłów cieplnych (dane z liczników ciepła, stacji pogodowych), na podstawie których dyspozytor steruje ich regulatorami. Zwykle łączność w opisanych aplikacjach jest realizowana za pośrednictwem sieci komórkowych GSM/GPRS lub radiomodemów.

WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII GSM/GPRS

Sieci komórkowe GSM zyskały dużą popularność w systemach zdalnych pomiarów i sterowania, gdy udostępniono w nich usługę GPRS, czyli pakietowej transmisji danych. Dzięki niej pojedynczy użytkownik nie zajmuje całego kanału transmisyjnego, a każda ze szczelin czasowych może zawierać informacje od różnych abonentów.

Przekazywane dane przed wysłaniem dzielone są na pakiety, którym przyporządkowuje się unikalne identyfikatory, na których podstawie odbiornik łączy pakiety w jeden strumień danych, co gwarantuje efektywne wykorzystanie pasma transmisyjnego.

Podobnie jak w sieci Ethernet, możliwa jest jednoczesna, dwukierunkowa transmisja danych pomiędzy wieloma punktami sieci (np. pomiędzy modułami telemetrycznymi a serwerem czy też pomiędzy samymi modułami telemetrycznymi).

Możliwe jest wykorzystywanie prywatnych podsieci APN, do których nie mają dostępu inni użytkownicy, a także bezpiecznych, szerokopasmowych tuneli IPsec pomiędzy podsiecią APN a infrastrukturą IT użytkownika.

Użytkownicy płacą tylko za ilość wymienionych danych, a nie za czas połączenia, dzięki czemu urządzenia telemetryczne mogą być zalogowane do sieci GPRS w sposób permanentny, 24 godziny na dobę, gwarantując stała dostępność toru transmisyjnego bez konieczności ponoszenia wysokich kosztów budowy własnej infrastruktury transmisyjnej.

ZALETY SIECI KOMÓRKOWYCH

W telemetrii i telesterowaniu zazwyczaj przesyłane są krótkie komunikaty (wyniki pomiarów, komendy sterujące) w określonych (dane kontrolne) lub nieprzewidywalnych (alarmy i zdarzenia) odstępach czasu. Dlatego z reguły wymagane jest stałe połączenie między centrum sterowania i rozproszonymi węzłami sieci.

Sposób naliczania opłat za korzystanie z sieci jest zatem w wypadku sieci GSM/GPRS korzystniejszy dla takich abonentów, niż ten stosowany w sieciach z komutacją kanałów. Oprócz tego zaletą sieci komórkowych jest możliwość użytkowania już istniejącej infrastruktury komunikacyjnej. Dzięki temu koszty początkowe użytkowników ograniczają się do wydatków na zakup sprzętu sieciowego oraz wykupu usługi u operatora.

Skraca to także czas wdrożenia. Korzystający z sieci nie musi się ponadto zajmować jej konserwacją ani naprawami w razie awarii. Zaletą z punktu widzenia dostawców mediów użytkowych jest również duży zasięg ograniczony tylko przez obszar pokrycia sieci GSM na danym terenie. Dzięki temu odległość między węzłami sieci może być dowolna.

Nie jest też konieczna bezpośrednia widoczność optyczna między nadajnikiem i odbiornikiem. Cyfrowy charakter transmisji i algorytmy szyfrowania zapewniają wysoką odporność na zakłócenia a także wysoki poziom bezpieczeństwa transmitowanych danych, zwłaszcza w prywatnych podsieciach APN.

Możliwość szerokopasmowego dostępu do danych poprzez bezpieczne tunele IPsec w połączeniu ze zdarzeniową (nie wymagającą odpytywania przez stację centralną) transmisją z urządzeń telemetrycznych zapewnia znakomitą skalowalność systemów telemetrycznych bez pogorszenia czasu reakcji.

Ważne jest również to, że technologia mobilnej transmisji pakietowej jest wciąż rozwijana (sieci 3G, 3,5G, 4G), poszerzając pola możliwych zastosowań telemetrycznych.