Первые попытки применения беспроводных решений для построения объектовых систем ОПС были предприняты более 20 лет назад – тогда новое оборудование вызвало большой интерес у специалистов. Производители обещали удобство настройки и монтажа без использования проводов. Были и те, у кого беспроводные системы вызывали недоверие, и, как позже стало ясно, вполне обоснованное. Первые беспроводные системы, несмотря на уверения их производителей, имели низкую надежность, высокую стоимость и требовали долгой и сложной настройки. Для работы с ними приходилось привлекать грамотных специалистов. Все это еще больше увеличивало стоимость и без того недешевой системы.
Прошло немало времени, прежде чем беспроводные системы смогли закрепить свое положение на рынке систем безопасности. Произошло это благодаря развитию элементной базы, в том числе появлению специ ализированных приемопередатчиков, упростивших разработку и производство беспроводных систем. Вдобавок это повысило их надежность и существенно снизило стоимость. А упорный труд разработчиков позволил создать такие системы, для которых установка, настройка и эксплуатация не требует наличия специальных знаний. Сейчас на рынке доступны комплекты беспроводных охранных систем и домашней автоматики, с настройкой и эксплуатацией которых может справиться практически каждый. Основным преимуществом таких систем является возможность организовать охрану объекта без использования проводных линий связи, а, как известно, прокладка этих линий – трудоемкий и дорогостоящий процесс. Отказавшись от проводов, заказчик экономит время и деньги. Еще одним преимуществом является то, что беспроводные охранные системы изначально являются адресными и предоставляют более высокую информативность по сравнению с неадресными проводными решениями. Неудивительно, что в последнее время беспроводные системы стали набирать популярность.
Производимые в России беспроводные охранные системы чаще всего рабо тают в так называемых нелицензируемых радиочастотных диапазонах 433 или 868 МГц и используют частотные полосы 433,05–434,79 и 868,7–869,2 МГц. Некоторые беспроводные системы работают в двух этих диапазонах и переключаются между ними. Также встречаются системы, работающие в частотном диапазоне 2,4 ГГц.
Такие частоты могут эксплуатироваться совершенно бесплатно и без офор мления специального разрешения от государственного регулирующего органа, но при условии соблюдения требований по ширине полосы, назначению изделия, излучаемой мощности: до 10 мВт для диапазона 433 МГц и до 25 мВт для диапазона 868 МГц.
Вроде с частотными диапазонами все ясно, а вот с параметрами работы самих беспроводных систем нужно разобраться подробнее. Беспроводная система состоит из некоего координатора и связанных с ним по радиоканалу оконечных устройств.
В роли координатора может выступать:
- ПКП с интегрированным на плату приемопередатчиком;
- радиорасширитель в виде отдельной платы для установки на основную плату ПКП;
- радиорасширитель в виде отдельного устройства с подключением к ПКП через последовательный проводной интерфейс;
- радиорасширитель в виде отдельного устройства с подключением к проводным шлейфам сигнализации ПКП через релейные выходы типа «сухой контакт».
В роли оконечных устройств могут выступать:
- извещатели (охранные, пожарные и т. д.);
- датчики и сигнализаторы (температурные, затопления и т. д.);
- оповещатели (световые, звуковые и т. д.);
- исполнительные устройства (реле и т. д.);
- интерфейсные устройства (считыватели, клавиатуры, кнопки).
Связь между координатором и оконечными устройствами в беспроводных системах разных производителей может быть двусторонней либо односторонней.
Недостатком односторонних систем является отсутствие обратной связи между координатором и оконечными устройствами. Отправляя на координатор тревожное извещение, оконечное устройство не получает от него подтверждения (квитанции) о доставке этого извещения. Для увеличения вероятности доставки один и тот же пакет отправляется несколько раз подряд. Количество отправляемых пакетов и время отправки ограничены с целью экономии ресурса батарейки и обеспечения свободного радиоэфира для работы других устройств на данной радиочастоте. Таким образом, наличие радиочастотных помех может привести к существенной задержке доставки тревожного извещения, а в некоторых случаях извещение о тревоге может быть и вовсе не получено.
Также отсутствие обратной связи делает невозможным применение исполнительных устройств, изменение параметров работы оконечных устройств сети (например, период связи или число пропусков сеанса связи) и препятствует применению таких систем для обеспечения пожарной безопасности объекта.
Двусторонняя связь позволяет обеспечить высочайшую надежность доставки. Каждое оконечное устройство всегда знает, доставлено его извещение или нет посредством получения подтверждения (квитанции) о доставке. Нет смысла отправлять лишние (избыточные) извещения, если подтверждение о доставке получено. Это значительно экономит ресурс батарейки и освобождает эфир для работы других устройств в сети. Если с первого раза доставить извещение не удалось, оконечное устройство предпримет дополнительные попытки отправки извещения. В таких системах есть возможность управлять режимами работы оконечных устройств и менять их параметры удаленно. Можно послать оконечному устройству команду включения режима опознавания, тем самым активировав на нем специальную световую индикацию для его быстрого поиска, или менять параметры связи с координатором.
Дальность беспроводных систем
Дальность действия большинства объектовых беспроводных систем в нормальном режиме примерно одинакова и в среднем находится в пределах 1000 м на открытом пространстве. В условиях плотной городской застройки и зашумленности радиоэфира это значение существенно меняется в меньшую сторону, тогда как внутри помещений дальность проще измерять стенами и перекрытиями. Дальность также может незначительно отличаться в зависимости от рабочей частоты системы, но в целом основные ограничения определяются условиями использования нелицензируемых радиочастотных диапазонов.
Плотность системы
Применение беспроводных систем на таких объектах, как жилые многоквартирные дома, коттеджные поселки, торговые и бизнес-центры, ставит перед производителями задачу обеспечения бесперебойной совместной работы оборудования в едином радиочастотном пространстве. Радиообмен между устройствами в одной системе не должен влиять на работу соседних систем. Это достаточно сложная задача. Для ее решения в беспроводных системах применяется частотное разделение каналов с дальнейшим делением каналов на подсети. Такой подход позволяет развернуть множество отдельных систем в рамках одного радиочастотного пространства. Каждый новый координатор сканирует радиоэфир и выбирает для себя свободный частотный канал и подсеть.
Для уменьшения плотности передачи в радиосети извещения отправляются на максимальной скорости. Чтобы извещения не накладывались друг на друга, они отправляются в паузах между посылками от других устройств. Также применяется адаптивная регулировка мощности передатчика оконечного устройства: она снижается, если координатор «слышит», что передача ведется с избыточной мощностью. Это уменьшает засоренность радиоэфира.
Большую плотность устройств на объекте позволяют обеспечить только системы с двусторонним обменом, так как в односторонних с увеличением плотности гарантированно появляются так называемые коллизии, когда одни извещения накладывается на другие, что может привести к потере переданной информации.
Помехозащищенность
Для преодоления помех в радиоэфире системы с односторонним радиообменом используют принцип избыточной отправки информации, т. е. одно и то же извещение отправляется несколько раз подряд со случайными временными интервалами. Это позволяет надеяться, что извещение будет доставлено, если помеха непродолжительна. В системах с двусторонним радиообменом предусмотрена возможность перехода на резервные частоты. Если после отправки извещения оконечное устройство не получило подтверждения о доставке, оно предпринимает несколько повторных попыток передачи на основной частоте, а при дальнейшей неудаче осуществляется переход на одну из резервных частот – и попытка отправки повторяется вновь. Таким образом, процесс повторяется до тех пор, пока не будет получено подтверждение доставки извещения.
Время работы от батарей
В современных беспроводных системах срок работы оконечных устройств от батарей составляет 10 лет и более. Это достигается за счет применения современной элементной базы и специальных алгоритмов работы. Наибольшее потребление энергии в оконечных устройствах приходится на приемопередатчик, поэтому большую часть времени он «спит», «просыпаясь» только на время передачи извещения. Для существенного уменьшения влияния высокого потребления применяется адаптивная регулировка мощности, уменьшение размера передаваемых данных и увеличение скорости передачи, что сокращает суммарное время активности передатчика. Правильный выбор периода выхода в эфир для оконечных устройств может также существенно влиять на срок службы элементов питания. Для надежной устойчивой работы системы нужно применять качественные элементы питания.
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж и эксплуатация современных беспроводных систем по сравнению со своими предшественниками значительно упростились. Для монтажа таких систем практически отпала необходимость в привлечении высококвалифицированных специалистов. Все процессы согласования оборудования между собой максимально упрощены и подробно описаны в инструкциях. Большинство современных решений активно используют для своей работы облачные сервисы, что полностью избавляет потребителя от трудностей, связанных с конфигурированием сетевых параметров на роутерах. Для монтажа на более крупных объектах предусмотрены специальные инструменты, реализованные в виде программного мониторинга и специальной световой индикации на координаторе и оконечных устройствах. Благодаря этим инструментам можно в реальном времени оценить качество связи в текущем месте и скорректировать предполагаемое место размещения. Работать с такими инструментами очень просто. Для конечного пользователя разработаны приложения для мобильных телефонов на платформах iOS и Android, которые позволяют оперативно получать различные тревожные и информационные оповещения, а также управлять различными исполнительными устройствами и осуществлять постановку/снятие с охраны.
Заключение
Таким образом, данные решения имеют свою нишу на рынке средств ОПС, постоянно совершенствуются, упрощаются в настройке и использовании, становятся дешевле и надежнее. В настоящее время имеется тенденция к расширению области применения беспроводных систем, в частности в домашней автоматике.
Павел Виленский, руководитель отдела технической поддержки ЗАО «РИЭЛТА»
Источник:
http://www.tzmagazine.ru/jpage.php?uid1=1749&uid2=1775&uid3=1794