М2М

Мобильная связь распространяется быстрыми темпами и охватывает промышленность, техническое обслуживание, работу с клиентами, системы безопасности, банковский сервис и т. д. Благодаря преимуществам этой технологии большинство устройств способно быстро интегрироваться в широкий спектр существующих ИТ-систем.

Передача данных посредством систем радиосвязи преобразует рабочие и бизнес-модели в различных организациях и отраслях промышленности, предоставляя совершенно новые возможности (см. PC Week/RE, № 7/2002, с. 25). В данной статье рассматривается несколько аспектов использования концепции беспроводной автоматизации М2М (mobile-to-mobile).

Три составляющие концепции M2M

Концепцию беспроводной автоматизации М2М формально можно разделить на три составляющие (рис. 1):    

Рис. 1. M2M: сеть оператора, оконечные модемы и телефоны, централизованное ПО передачи данных

1) предоставление операторами связи базовых услуг, таких, как передача данных по GSM-сетям (GSM-data), внедрение службы коротких сообщений (SMS) и пакетной передачи данных (GPRS);

2) выпуск оконечных устройств (модемов и телефонов), обеспечивающих связь между оборудованием и пользователями через мобильную сеть;

3) обеспечение конфигурирования, управления и связи подключаемого оборудования с существующими приложениями посредством централизованного ПО/межсетевого интерфейса.

SMS на данном этапе предлагает пакетный тип передачи данных, который широко используется, отличается высокой надежностью, и к тому же это оптимальный вариант объединения оборудования и устройств в мобильную сеть. Текстового сообщения длиной в 160 символов достаточно для большинства межмашинных взаимодействий, и они простым способом реализуются в действующих приложениях и согласуются с другими приложениями. Обычно именно SMS является удобным способом реализации концепции беспроводной автоматизации М2М. Другой новый тип передачи данных - это ММS (передача сообщений с мультимедийным содержанием), который дает расширенные возможности при пересылке сообщений, включая больший объем информации, в том числе речевые сигналы и видеоданные в режиме реального времени.

Передача данных по GSM-сетям подобна передаче данных по кабельным линиям связи. Однако уровень надежности передачи данных посредством сети радиосвязи ниже, чем при использовании фиксированных кабельных линий связи, - этот фактор необходимо учитывать. К передаче данных по GSM-сетям целесообразно прибегать в тех случаях, когда пользователь контролирует процесс связи (в таких приложениях, как дистанционное программирование, загрузка программ и т. д.). Типичная скорость работы при использовании этого способа - 9,6 и 14,4 кбит/с.

GPRS (услуги пакетной передачи данных по радиоканалу) относятся к сетевой службе 2,5G. Выполняя коммутацию пакетов, оператор GPRS предоставляет пользователю постоянную беспроводную связь подобно Интернету; сумма оплаты рассчитывается исходя из объема посылаемых данных, а не в зависимости от времени связи. GPRS является еще одной альтернативой при реализации концепции беспроводной автоматизации М2М для пользовательского интерфейса (взаимодействие человек-машина), когда необходимо подключиться к базе данных, подобно тому, как это делается через Интернет. На уровне конечных устройств GPRS сегодня использует динамическую IP-адресацию, предъявляющую определенные требования к устройствам обмена сообщениями. Скорость передачи данных посредством GPRS на сегодня достигает 20-40 кбит/с, в будущем намечается ее увеличение до 100 кбит/с.

Для следующего поколения (3G) сетей, таких, как UMTS и другие, в течение трех-пяти лет планируется значительное расширение возможностей и увеличение скорости передачи. Важной проблемой в приложениях M2M останется вопрос, каким образом осуществить объединение действующих машин и устройств в усовершенствованную сеть без высоких затрат на интерфейс.

Оконечные устройства

GSM-модемы предназначены для объединения устройств передачи данных в мобильную сеть. Существует два основных типа модемов: оконечные, которые аналогичны стандартным проводным модемам и имеют последовательный порт для интерфейса с оборудованием через AT-команды, и модульные. Модемы, если сравнивать их с мобильными телефонами, имеют более долгий срок службы и более высокие показатели надежности и чувствительности к мобильной сети. Среди самых популярных - GSM-модемы Siemens M20T и TC35T. Siemens MC35T является первым серийно выпускаемым GPRS-устройством (см. рис. 2).

Рис. 2. GSM-модем Siemens TC35T: соединение без проблем

Модульные модемы отличаются малыми габаритами, а потому могут быть встроены в изделия на уровне печатных плат для осуществления беспроводной связи. Например, GSM-модуль Siemens TC35 и GPRS-модуль MC35 весят всего 18 граммов.

Для функционального и пользовательского интерфейса M2M может использоваться любой мобильный телефон с текстовыми сообщениями для двустороннего управления (аварийная сигнализация, параметры настройки, измерения и т. д). WAP- и GPRS-совместимые телефоны открывают доступ также и к базам данных. Новые персональные карманные информационные устройства и компьютеры предоставляют широкие возможности для графического интерфейса пользователя в системах беспроводной автоматизации М2М.

Устройства автоматизации с беспроводной связью

Уже разработаны специализированные средства автоматизации на основе беспроводной связи. Klinkmann GSM-контроллер M90 представляет собой программируемый логический модуль с устройствами ввода-вывода (до 64 максимально) и встроенным интерфейсом человек-машина (рис. 3). Он оперирует текстовыми сообщениями в мобильной сети, кроме того, при помощи GSM-data можно конфигурировать прикладную программу контроллера. Управление этим устройством можно осуществлять посредством мобильного телефона или ПК через GSM-модем и ПО Klinkmann.    

Рис. 3. GSM-контроллер M90 фирмы Klinkmann

Klinkmann GSM-SMC является малогабаритным недорогим переключателем на четыре входа-выхода для последовательного порта GSM-модемов с возможностью переключения посредством текстовых сообщений. GSM-SMC используется для присоединения устройств переключения к мобильной сети (устройства сигнализации, системы охлаждения и др.).    

 

ПО интерфейсов для ПК на основе беспроводной связи

В любом большом приложении M2M должна быть централизованная система, которая управляет потоком данных, контролирует беспроводную связь устройств, обеспечивает формирование сообщений и передачу их другим приложениям. ПК предоставляет удобную и недорогую среду для образования центра беспроводной связи. Klinkmann занимается разработкой центра беспроводной связи/межсетевого интерфейса и предлагает несколько видов ПО.

Одно из них, GSM-Control, работает на ПК, который подключен к мобильной сети через GSM-модем. Поскольку отдельное SMS-сообщение занимает модем только на две-три секунды и система заполняет сообщениями буфер, одна система GSM-Control может управлять множеством функций.

Это ПО обеспечивает конфигурирование, защиту сообщений, формирование отчетов и интерфейса потока данных SMS для локального функционирования и/или для обеспечения беспроводной связи с другими системами (Excel, SQL, SCADA и т. д).

Еще один вид ПО - GPRS/ WAP-Tool - представляет собой конфигурируемый программный продукт, открывающий через беспроводную связь простой доступ к базам данных и непосредственно к различным протоколам и промышленным шинам.

ПО GSM-Dial обеспечивает стандартную передачу данных с помощью беспроводной связи.

Компания Klinkmann в сотрудничестве с крупнейшим разработчиком ПО в области промышленной автоматизации фирмой Wonderware (США) предлагает программно-технический комплекс M2M для разработки таких программных средств, как InTouch SCADA/HMI, база данных автоматизации InSQL, Web-портал SuiteVoyager, средства отчетности DownTime Analyst (анализ времени простоя) и промежуточное программное обеспечение InTrack (планирование ресурсов предприятий).

Приложения

Технологии беспроводной связи коренным образом изменяют деловую среду и рабочие модели многих организаций. При использовании беспроводной связи важно обновить традиционные бизнес-модели с целью обеспечения соответствия новым условиям.

Klinkmann поставила решения на основе беспроводной связи приблизительно в 1000 организаций и компаний различных стран.

Благодаря концепции беспроводной автоматизации М2М устройства и механизмы могут легко и просто подсоединяться к единой системе отчетности, передавать данные о своей работе, потребностях в техническом обслуживании и ремонте и т. д. Обслуживающий персонал имеет возможность запрашивать необходимые параметры по объектам и снимать показания измерительных приборов с помощью мобильных телефонов. В случае необходимости работники, отвечающие за обслуживание устройств аварийной сигнализации, немедленно получают инструкции непосредственно на свои телефоны. Наше резюме: в большинстве случаев модель с беспроводной связью является лучшим решением, не ищите сложных вариантов и изучайте уже существующие приложения!