Беспроводные каналы связи в СКУД

Журнал ТЗ № 1 2009

 Сетевая модель

Сразу оговоримся, что мы рассматриваем сетевые профессиональные СКУД, т. е. распределенные системы, в которых необходимо обеспечить взаимодействия между компонентами – компьютерами и контроллерами независимо от принципов обмена («каждый с каждым», система с выделенным сервером или иная другая топология). Если речь пойдет о более простых системах, то это будет отдельно оговариваться.

С учетом принятой посылки уместно вспомнить, что весь обмен между приложениями в таких системах в соответствии с сетевой моделью OSI делится максимум на семь уровней, где самый нижний уровень – это физическая передача данных по среде передачи (провода, радиоканал или иная другая среда), а самый верхний – это уровень приложения пользователя, которое и выполняет специфический для системы функционал.

Предмет нашего обсуждения – это один или два нижних уровня, обеспечивающих упаковку рабочих данных в протокольные пакеты и передачу их через посредство той или иной физической среды.

Итак, нас интересует применимость для СКУД конкретно беспроводных технологий, их преимущества (если есть) и недостатки, откуда можно будет делать вывод о целесообразности применения радиоканала в сетевых системах доступа.

Варианты радиоканалов

Существует достаточно большое разнообразие беспроводных сетей, разработанных для тех или иных целей с вытекающими из этого конкретными характеристиками. Рассмотрим те из них, которые пригодны так или иначе для СКУД.

Wi-Fi

На мой взгляд, этот канал связи единственный, который может быть применим в профессиональных СКУД. С точки зрения компонентов СКУД (контроллеров, компьютеров) это полный аналог проводного Ethernet, и подключенные к беспроводным коммутаторам устройства даже не отличат одну среду передачи от другой.

Как абсолютно нормально использовать сеть Ethernet для подключения контроллеров к системе, так же естественно использовать и беспроводные каналы связи на базе Wi-Fi. Это освобождает от необходимости прокладки параллельных коммуникаций для связи компонентов при использовании традиционного RS-485.

Вся разница только в том, как на данном предприятии или части его территории построена локальная сеть: на витой паре, оптоволокне или с применением радиоканала.

Таким образом, если говорить о Wi-Fi, то это в чистом виде замена только среды передачи без каких-либо других изменений. Скорости передачи практически одинаковые, внутренние протоколы тоже. Но до точки доступа все равно придется дотягиваться кабелем.

Реализация может быть и иной – оснастить сам контроллер доступа радиоканалом и соответствующим программным стеком, но о таких разработках я, например, пока даже не слышал. Главная причина, видимо, в том, что они будут достаточно затратны в производстве, особенно если учесть изначально невысокую тиражность оборудования. Понятно, что контроллеры СКУД, наверное, никогда не будут выпускать миллионными тиражами. В то же время готовая точка доступа Wi-Fi сегодня стоит два-три десятка долларов.

Bluetooth

У этого канала связи несколько иное назначение. К тому же Bluetooth имеет небольшой радиус действия, собственные протоколы. Использовать его нужно на обеих сторонах: и со стороны компьютера, и со стороны контроллера. Скоростей передачи было бы достаточно, но при малом радиусе действия смысл использовать Bluetooth в профессиональных системах теряется. Основное назначение данного интерфейса – связать что-то в рамках хотя бы одного помещения. Надежно соединить контроллер с сервером, который стоит через 5 дверей, нереально, такая система просто не будет работать.

ZigBee

Это одна из самых быстроразвивающихся беспроводных технологий. Но для использования в системах контроля и управления доступом она тоже не очень подходит прежде всего потому, что изначально разрабатывалась как низкоскоростной канал связи для объединения в сеть различных датчиков. Применительно к безопасности это могут быть датчики охранной и пожарной сигнализации.

Возможно, причем в скором времени ZigBee потеснит многие из существующих сегодня радиоканальных ОПС. Ведь почти все они разработаны вне каких-либо стандартов. У каждого производителя – свои протоколы обмена, и заменить имеющиеся на объекте беспроводные датчики на оборудование другого производителя невозможно.

Если стандарт ZigBee получит распространение, что вполне вероятно, то заказчик получит возможность использовать в системах ОПС практически любые датчики на выбор. Тем более что стандартные профили (спецификации наборов команд и протоколов обмена) для конкретных приложений в области автоматизации зданий и систем безопасности разработаны, опубликованы, и все это вместе взятое гарантирует совместимость оборудования разных производителей.

Этот стандарт, не побоюсь повториться, хорош для соединения центрального узла с периферией, которая размещается территориально распределенно, причем за счет включения в систему ретрансляторов территория покрытия может быть весьма большой. Теоретически можно использовать ZigBee и в СКУД. Но этот канал имеет небольшую скорость передачи данных и небольшую дальность. Согласитесь, нерационально строить длинную цепочку ретрансляторов ради соединения контроллера с компьютером. Есть много более простых, а главное, дешевых и надежных способов. Тот же Wi-Fi, например.

GSM

Исторически эта беспроводная сеть начала применяться в системах безопасности первой. У GSM-каналов есть очень большое преимущество: сеть обеспечивает практически сплошное покрытие. Все пространство, где живет человек, находится в зоне действия сети. Заманчиво использовать эти каналы для передачи информации в системах безопасности.

Но давайте зададимся вопросом: а зачем? Для каких целей? И главное – как?

Чтобы ответить на него, надо вспомнить, что основные методы передачи информации в сети GSM – это SMS-сервис, голосовой канал, а также технология передачи данных GPRS.

SMS-сервис позволяет передавать короткие текстовые сообщения. Если есть необходимость передавать не текстовую информацию, ее нужно перекодировать, тогда допустимый объем этого сообщения будет уменьшаться.

Главный применительно к системам безопасности недостаток в том, что это не on-line сервис. А для профессиональных СКУД on-line мониторинг просто необходим. То есть в режиме реального времени информация должна поступать в службу реагирования, и в таком же on-line режиме команды от оператора или компьютера должны поступать на контроллер. Сервис не гарантирует время доставки, сообщение вообще может затеряться. Конечно, потери могут быть в любых протяженных каналах связи – за счет помех, шумов, наводок и т. д. Искаженная информация – потерянная информация. С этой проблемой можно бороться. Для того чтобы обеспечить гарантированную доставку, используется подтверждение, на чем, как известно, основана работа протокола TCP. Аналогичный механизм можно было бы использовать в SMS. Но сервис не дает гарантий оперативной доставки сообщений, и это принципиально не позволяет применять его для работы в реальном времени.

Использовать SMS как резервный канал связи – вполне нормально и допустимо. Как основной – только в непрофессиональных системах.

Голосовой канал чаще всего используются для управления, например, домашней автоматикой и системой безопасности через голосовые меню, и этим область его применения, пожалуй, исчерпывается.

GPRS

Можно в GSM-каналах использовать GPRS или EDGE – специализированные службы, которые предназначены для обмена информацией на сравнительно высоких скоростях. С использованием этих служб можно удаленно подключать IP-оборудование. Но вновь возникает вопрос: насколько такой подход рационален для профессиональных систем? Распределенные удаленные офисы почти всегда подключены к Интернету, причем подключены через готовые каналы связи с минимальной платой за трафик. Использовать для этих целей параллельный беспроводной канал не очень интересно и достаточно накладно.

Если у пользователя есть коммуникатор с приличным дисплеем, можно по дороге на работу набрать номер своего сервера и посмотреть, например, отчет о рабочем времени. Приятная и для кого-то полезная функция, но, согласитесь, решающего значения она иметь не может.

Системы безопасности с GSM-каналом давно разрабатывают и пытаются продавать. Но мы не видим развития подобных систем, а это первый признак небольшой перспективности разработки. Они не обеспечивают в полной мере требуемого функционала, а выполняют только мелкие вспомогательные функции, которые могут скорее выполнять рекламные функции, нежели базовые функции системы. Ведь системы одного класса достаточно равноценны и равно функциональны. Отличия ради можно сделать что-то особое. Как сказал герой популярной кинокомедии, «такой же, но с перламутровыми пуговицами».

Заключение

Подводя итоги, можно сделать следующие выводы.

В качестве основного канала связи в профессиональных СКУД могут использоваться только те беспроводные технологии, которые эквивалентны по функционалу, назначению и стоимости стандартной проводной компьютерной сети предприятия, – это Wi-Fi, Wi-Max и аналогичные беспроводные сети.

Технологии сенсорных сетей типа ZigBee, Z-Wawe и многие аналогичные должны использоваться по своему прямому назначению – для получения информации от различных датчиков без прокладки проводов на ограниченной (локальной) территории. Такая привлекательная сеть, как GSM, может использоваться либо в домашних системах, либо как дополнительный канал удаленного доступа к серверу СКУД для получения отчетов и аналогичных действий.