16 февраля 2012
Беспроводные каналы связи в СКУД
Беспроводные устройства продолжают свое победное шествие по миру, вторгаясь во всё новые и новые аспекты нашей повседневной жизни, и текущее десятилетие можно смело назвать эрой беспроводных технологий. Данная статья впервые увидела свет около трёх лет назад, за это время кое-что поменялось во взглядах и окружающем нас мире, поэтому предлагаем несколько доработанный и расширенный вариант материала, адаптированный к сегодняшнему дню.
Леонид СТАСЕНКО,
компания ООО «НПО РЕЛВЕСТ»
Сетевая модель СКУД
Сразу оговоримся, что мы рассматриваем сетевые профессиональные СКУД, то есть распределённые 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 пойдёт о более простых системах, то это будет отдельно оговариваться.
С учётом принятого посыла уместно вспомнить, что весь обмен между приложениями в таких системах в соответствии с сетевой моделью OSI делится максимум на 7 уровней, где самый нижний уровень – это физическая передача данных по среде передачи (провод, радиоканал или что-то иное), 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 посредством той или иной физической среды.
Итак, нас конкретно интересует применимость для СКУД беспроводных технологий, их преимущества (если таковые имеются) и недостатки, из чего можно будет делать вывод о целесообразности применения радиоканала в сетевых системах доступа. Рассматривая данные аспекты, следует сразу определить, в чём может быть смысл применения беспроводных технологий в СКУД? Очевидны следующие варианты:
- проблема «последней мили», когда до точки прохода невозможно или нерационально довести проводные коммуникации. Достаточно типичный случай – проходная, отделенная от основных зданий бетонированными дорогами или площадками.
- Упрощение прокладки коммуникаций: всё оборудование точки прохода (например, двери) компактно смонтировано с помощью проводов, а канал связи надо вести сравнительно далеко, да иногда ещё и по финально отделанному дизайнерами помещению – ситуация, знакомая практически каждому монтажнику систем безопасности.
- Удешевление стоимости монтажа точки прохода. Вместо смены замков на электрически управляемые, монтажа контроллера, считывателей на стене рядом с дверью проще сменить накладки штатного замка на новые, с интегрированным контроллером, считывателем и механизмом блокировки.
Итак, для начала рассмотрим технологические основы, то есть существующие варианты радиоканалов.
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 так или иначе пригодны для системы контроля доступа.
Wi-Fi
На мой взгляд, это канал связи, который вполне может быть применим в профессиональных СКУД. С точки зрения компонентов СКУД (контроллеров, компьютеров) это – полный аналог проводного Ethernet, и подключённые к беспроводным коммутаторам (точкам доступа) 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. Последний вариант достаточно популярен в небольших компаниях, когда нет желания в арендуемом офисе разворачивать полномасштабный проводной Ethernet.
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 всё равно придется дотягиваться кабелем.
По мере развития сетей WiFi и снижения стоимости WiFi-модулей (для интеграции в контроллер доступа в качестве основного интерфейса связи) популярность такого решения, вероятно, будет расти. Уже сегодня стоимость такого модуля находится в районе 800–1000 рублей, что не будет сильно затратным с учетом того, что отпадает необходимость прокладки проводного канала связи длиной в несколько десятков метров.
Bluetooth
У этого канала связи несколько иное назначение: изначально он разрабатывался как канал малого радиуса действия с небольшими скоростями передачи. Типичное применение – беспроводные «мышки», гарнитуры мобильных телефонов.
Однако за последнее время этот стандарт получил дальнейшее развитие, стандартизировано множество профилей устройств, выпускаются трансиверы с увеличенной до нескольких сотен метров дальностью. Интересным, на мой взгляд, является профиль SPP (англ. Seral Port Profile – профиль последовательного порта). Используя два или более готовых модуля с данным профилем можно создать беспроводной канал для устройств, разработанных для работы через последовательный порт (RS-232, RS-485), причём практически без доработки существующих контроллеров СКУД. На открытом воздухе можно получить дальность связи до нескольких сотен метров, что позволяет решить, например, проблему «последней мили» и удешевить процесс монтажа. Ведь прокладка уличных коммуникаций – не самая дешёвая работа, и организация канала связи менее чем за 3000 рублей может даже позволить сэкономить время и деньги.
ZigBee
Это – одна из самых быстроразвивающихся в последние годы беспроводных технологий, работающая в нелицензируемом диапазоне 2,45 ГГц. Изначально технология разрабатывалась как низкоскоростной канал связи для объединения в сеть различных датчиков с малым потреблением (для питания от батареек) и невысокими скоростями передачи. Применительно к безопасности это могут быть датчики охранной и пожарной сигнализации, и в настоящее время такие охранные системы уже получили определенное распространение, начиная вытеснять традиционные радиосистемы, работающие в других частотных диапазонах (430–460 МГц, 800–900 МГц).
Возможно, причем в скором времени, ZigBee основательно потеснит многие существующие сегодня радиоканальные 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. В то же время для систем жизнеобеспечения зданий, целей охраны и других у ZigBee есть стандартизированные профили, что обеспечивает совместную работу оборудования различных производителей, и заказчик получит возможность использовать в системах ОПС практически любые датчики на выбор по требуемым параметрам, дизайну и другим характеристикам. Ещё раз отметим, что всё это возможно именно за счет утверждённых стандартных профилей (спецификации наборов команд и протоколов обмена) для конкретных приложений в области автоматизации зданий и систем безопасности, и всё это вместе взятое гарантирует совместимость оборудования разных производителей. Причем территория покрытия может быть весьма большой за счёт включения в систему ретрансляторов.
За время, прошедшее с момента написания первого варианта статьи, технология пришла уже и в системы доступа. На рынке появилось несколько решений на основе ZigBee (а точнее – нижнего уровня протоколов данного стандарта – IEEE 802.15.4). Например, система APERIO группы ASSA ABLOY. Данная система предлагает два варианта оборудования дверей: накладки с интегрированным считывателем-контроллером и механизмом блокировки ручки открывания двери и электронный цилиндр с интегрированным считывателем бесконтактных карт. Оба варианта имеют беспроводной интерфейс IEEE 802.15.4 для связи с концентратором, который, в свою очередь, имеет два варианта исполнения: с интерфейсом RS-485 (обслуживает до 8 беспроводных дверей) и с интерфейсом wiegand (позволяет использовать оборудование двери со стандартным контроллером доступа).
Система идеальна для оборудования гостиниц и офисов, позволяя максимально сократить затраты на монтаж точки прохода, не нарушая при этом интерьер помещения, поскольку требуется только прокладка кабеля до концентратора, который может располагаться в запотолочном пространстве и обслуживать до 8 дверей на удалении до 30 метров. Заявленный производителем срок службы встроенных в цилиндры или дверные накладки батареек – порядка двух лет или до 40000 циклов открывания двери. На сегодняшний день поддерживаются бесконтаткные карты Mifare classic, i-Class, Mifare Plus, DESFire, в ближайшем будущем будет обеспечена поддержка популярных карт EM Marin. Кроме того, гамма интерфейсов концентраторов будет дополнена стандартным Ethernet, что еще больше упростит интеграцию решения в информационную инфраструктуру современных зданий.
GSM
Исторически эта беспроводная сеть начала применяться в системах безопасности первой. У GSM-каналов есть очень большое преимущество: сеть обеспечивает практически сплошное покрытие. Всё 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
SMS-сервис позволяет передавать короткие текстовые сообщения. Если есть необходимость передавать нетекстовую информацию, её нужно перекодировать, тогда допустимый объём 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 счёт помех, шумов, наводок и т.д. Искажённая информация – потерянная информация. С этой проблемой можно бороться. Для того чтобы обеспечить гарантированную доставку, используется подтверждение, на чём, как известно, основана работа протокола TCP/IP. 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.
Вместе с тем именно сервис SMS используется в современных интегрированных системах как дополнение к другим сервисам – именно через SMS-сообщения система безопасности школы может оповещать родителей о приходе ребёнка в школу и уходе из школы, о приходе первого сотрудника в офис и так далее.
Голосовой канал
Голосовой канал чаще всего используется, например, для управления 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 удалённо подключать IP-оборудование. Но вновь возникает вопрос: насколько такой подход рационален для профессиональных систем? Распределённые удалённые офисы почти всегда подключены к сети Интернет, причем подключены через готовые каналы связи с минимальной платой за трафик. Использовать для этих целей параллельный беспроводной канал не очень интересно и достаточно накладно, хотя в отдельных случаях это может быть единственным решением.
Если у пользователя есть коммуникатор с приличным дисплеем, можно по дороге на работу набрать адрес своего сервера и посмотреть, например, отчёт 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 системы – например, рекламные, но уж никак не базовые. Ведь системы одного класса достаточно равноценны и равно функциональны. Отличия ради можно сделать что-то особое. Как сказал герой популярной кинокомедии, «такое же, но с перламутровыми пуговицами».
Другие частотные диапазоны
Для решения отдельных частных задач можно использовать в качестве каналов связи имеющиеся на рынке различные радиомодемы, работающие в свободных частотных диапазонах (433–460 МГц, 860 МГц). Причём с такими модемами за счёт значительных допустимых мощностей передатчиков можно получить дальность связи до десятков километров. Но это будут специфические частные решения, которые вряд ли найдут массовое применение в системах безопасности вообще и в СКУД в частности.
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, но могут использоваться и для обслуживания беспроводных точек прохода с невысокой интенсивностью проходов
- Такая привлекательная сеть, как GSM, может использоваться либо в «домашних» системах, либо как дополнительный канал удаленного доступа к серверу СКУД для получения отчётов и аналогичных действий. При этом, используя готовую инфраструктуру, за создание которой не требуется явно платить, готовьтесь постоянно оплачивать трафик такой сети.
