Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Выбор канала связи для пожарного мониторинга

В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Выбор канала связи для пожарного мониторинга

Вопрос выбора канала связи при построении пожарного мониторинга будет еще долго обсуждаться в различных кругах специалистов. По нему существует множество мнений, но в нормативной базе это пока никак не закреплено, за исключением используемых в НПБ 110 и НПБ 88 различных редакций термина "радиотелекоммуникационная система". Попробуем разобраться в обоснованности выбора того или иного канала связи, рассмотрев как финансовую, так и техническую и организационно-техническую стороны вопроса
Александр Филиппов
Доцент кафедры пожарной безопасности зданий
и автоматизированных систем пожаротушения
Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, к.т.н.

Существует довольно жесткое законодательное ограничение по выбору информационного ресурса для передачи сигналов о пожаре. В ст. 52 "Вызов экстренных оперативных служб" Федерального закона от 7.07.2003 № 126-ФЗ (в ред. от 2.07.2013) "О связи" предусмотрено:

"Оператор связи обязан обеспечить возможность круглосуточного бесплатного для пользователя услугами связи вызова экстренных оперативных служб (пожарной охраны, полиции, скорой медицинской помощи, аварийной газовой службы и других служб, полный перечень которых определяется Правительством Российской Федерации)"

Это говорит о том, что сам канал связи для организации пожарного мониторинга собственник оплачивать не должен. Такие затраты должны лечь на плечи бюджета, в частности МЧС России, в соответствии с той же статьей закона:

"Расходы операторов связи, понесенные в связи с обеспечением вызова экстренных оперативных служб, в том числе расходы, связанные с оказанием услуг по присоединению сетей связи экстренных оперативных служб к сети связи общего пользования и передаче и приему сообщений этих служб, возмещаются на основании договоров, заключаемых операторами связи с органами и организациями, создавшими соответствующие экстренные оперативные службы"

Пожарный мониторинг должен финансироваться так же, как привычная телефония, посредством которой можно вызвать пожарные подразделения. Все оборудование для передачи сигналов в подразделения пожарной охраны должно приобретаться и содержаться за счет средств этих объектов независимо от типа собственности, а вот содержание канала связи должно финансироваться из средств МЧС России.

Всем должно быть понятно, что расходы на текущее содержание каналов связи должны быть предельно минимизированы и реально обоснованы, а сами каналы связи должны обеспечивать максимальную своевременность и достоверность передаваемой информации. С точки зрения затрат со стороны МЧС России следует рассмотреть возможность использования различных типов каналов связи для пожарного мониторинга.

Классификация систем и линий связи

Для организации пожарного мониторинга можно использовать выделенные сети, технологические сети, сети общего пользования и сети специального назначения.

В выделенных, технологических сетях и сетях специального назначения могут быть как прямые каналы (объект – пульт) с радиальной топологией, так и каналы с использованием ретрансляторов (радиально-узловая топология). Причем в качестве ретрансляторов могут применяться как самостоятельные устройства, так и все объектовые станции данной сети.


Здесь имеет смысл выделить сети специального назначения. Они служат нуждам органов государственной власти, обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка. Эти сети не могут использоваться для возмездного оказания услуг связи. В соответствии с законом о связи МЧС России может создавать и иметь свои сети связи специального назначения, в том числе и для организации пожарного мониторинга. В этом случае МЧС несет затраты только на содержание этой сети, не будучи связанным с операторами сетей других типов.

По физическому принципу каналы связи, работающие в этих сетях, могут быть проводными, беспроводными (радиоканалы), оптоволоконными и комбинированными.

Каналы обмена данными для всех физических принципов организации в первую очередь подразделяются на дуплексные (с двухсторонним обменом данными) и симплексные (с односторонним обменом данными).

Для тех, кто неплохо разбирается в нормативной документации по пожарной безопасности, очевидно, что каналы связи для пожарного мониторинга должны быть двухсторонние, чтобы их всегда можно было контролировать с обоих концов. Такие требования существуют во всем мире.

Проводные каналы связи

Исторически сложилось, что первым и основным каналом связи для охраны объектов силами вневедомственной охраны были проводные телефонные линии связи. Надежность их работы позволяла гарантировать максимальную достоверность получаемых извещений с объектов.

В силу своей дороговизны и недоступности для целей охраны объектов выделенные линии проводной связи уже изначально имели очень ограниченное применение, поэтому повсеместно использовалось высокочастотное уплотнение телефонных линий связи. Но в конце 1990-х гг. появилась проблема совместной работы охранной техники с использованием высокочастотного уплотнения телефонной линии и интернет-каналов по технологии ADSL. Это было началом вытеснения вневедомственной охраны с проводных телефонных линий.

С появлением цифровых телефонных выносов (подстанций) прямо в подъездах жилых домов и производственных зданиях ситуация с передачей сигналов методом высокочастотного уплотнения усугубилась. От этих выносов до здания автоматической телефонной станции (АТС) мультиплексированный сигнал передавался в цифровом виде, но места в них для передачи извещений от технических средств охранной сигнализации не нашлось.

По мере широкого внедрения оптоволоконных кабелей стала повсеместно использоваться технология FTTx. В рамках данной технологии определились три основные направления: оптика до дома, оптика до здания (строения), оптика до группы домов. Но прогресс в области связи не стоит на месте. В последние годы все больше и больше применяется технология PON, и в частности GPON, когда оптоволоконная линия с предельной скоростью обмена в несколько гигабит в секунду от коммуникационного центра заканчивается прямо в помещении абонента.

Проблемой всех упомянутых проводных технологий в части организации любой системы мониторинга является практически полное отсутствие у них резервных источников питания. И это логично, кому будет нужна передаваемая по ним информация (телевидение, Интернет и т.п.) при отключении электрической сети.

Понятно, что интернет-каналы, работающие по этим сетям, мало того что не могут гарантировать своевременную доставку извещений, так они еще и привязаны к необходимости иметь резервные источники питания, которые никто не использует, тем более, как оно принято в области пожарной безопасности, из расчета 24 часов работы от них. Такая ситуация вообще характерна практически для всех типов каналов в сетях связи общего пользования.

Таким образом, все попытки использовать проводные и оптоволоконные каналы для организации пожарного мониторинга уже не имеют перспективы, да и с финансовой стороны они не являются совсем уж бесплатными.

Каналы связи по технологии GSM

Всем известно, что пропускная способность сетей мобильной связи для каналов по передаче данных в формате SMS и GPRS не является фиксированной, а определяется трафиком речевых (голосовых) каналов. Чем выше трафик голосовых каналов, тем ниже трафик каналов для передачи данных. С работоспособностью систем передачи извещений от охранной сигнализации это связано мало, так как в случае кражи на каком-либо объекте нет необходимости ставить об этом в известность общественность, находящуюся в зоне действия базовой станции.

Совсем иная картина наблюдается в чрезвычайных ситуациях, к которым можно отнести возникновение пожара, когда все находящиеся поблизости от этих событий люди одномоментно пытаются использовать свои мобильные телефоны. Возникает перегруз трафика ближайших базовых станций, и тут уже не до передачи данных. Если еще учесть, что в сетях подвижной связи допускается иметь до 5% несостоявшихся вызовов из-за технических неисправностей или перегрузки сети, то на такую связь надежд мало, а оплата цифровых каналов в формате GPRS с двухсторонним обменом для МЧС будет стоить недешево.

В чрезвычайных ситуациях показатель несостоявшихся вызовов многократно увеличивается и нормированию уже не подлежит, а значит, и виноватых в несвоевременном получении извещений о пожаре с объекта можно будет не искать.

В МВД России не так давно было принято решение полностью отказаться от симплексных объектовых устройств и использовать только дуплексные каналы радиосвязи

Не исключено, что базовые станции сотовой связи, расположенные в малонаселенной местности, вряд ли будут перегружены незначительным количеством пользователей, находящихся в зоне их действия, даже в чрезвычайных ситуациях. Тогда с учетом большой протяженности каналов связи других типов (а следовательно, их низкой надежности) скорее всего каналам мобильной связи не будет долгое время другой альтернативы в рамках пожарного мониторинга, за исключением мест с массовым пребыванием людей. Но в оборудовании, работающем по этим каналам, должен быть организован контроль целостности и работоспособности канала как со стороны объектового оборудования, так и со стороны центральной станции. Пока только неясно, кто будет оплачивать такие каналы связи.

Кстати, совсем недавно на правительственном уровне рассматривался вопрос о резервировании электропитания базовых станций сотовой связи. Итоги неутешительные: ничего общего у них со временем работы систем противопожарной защиты от резервных источников питания как не было, так и не предвидится. В лучшем случае речь может идти об обеспечении работоспособности от резервных источников не более 1 часа, что намечено реализовать только к 2017 г.

Радиоканал на нелицензируемых частотах

Наиболее часто для передачи извещений используется диапазон 433 МГц. Однако при допустимой в данном частотном диапазоне мощности передающего устройства 10 мВт для внутриобъектовых систем охранно-пожарной сигнализации их использование не имеет каких-то серьезных проблем, тогда как для построения систем передачи извещений о пожаре в городах и поселках городского типа является очень рискованным шагом. Тем более надо понимать, что организовать такую сеть для большого количества объектов будет практически невозможно ни при каких затратах.

Радиоканал на выделенных частотах

С учетом имеющегося порядка получения частотного ресурса на той или иной территории с последующей регистрацией всех используемых получателем этого ресурса средств излучения можно гарантировать, что никто, кроме зарегистрированного пользователя, не сможет применять данный частотный ресурс. Поэтому эти каналы так популярны для построения выделенных и технологических сетей связи, а также сетей связи специального назначения.

Односторонний радиоканал
С самого начала работ по организации систем передачи извещений в частных охранных организациях (ЧОО) в подавляющем большинстве использовался и используется по настоящее время односторонний (симплексный) радиоканал. До недавнего времени он применялся в подразделениях вневедомственной охраны. При этом было понятно, что конфликтные ситуации между несинхронизированными друг с другом по времени излучения передающими устройствами неизбежны. Одно излучающее средство будет глушить другое, в итоге ни от одного, ни от другого сигнал получен не будет. В МВД России не так давно было принято решение полностью отказаться от симплексных объектовых устройств и использовать только дуплексные каналы радиосвязи.

Двухсторонний радиоканал
Для МЧС России это самый удобный в части финансирования канал связи. На возмездной основе приобретается всего одна на весь город или район рабочая частота, устанавливается пультовая станция с приемопередающим комплектом, и система готова к приему сообщений от объектов. В системе изначально организуется двухсторонний обмен данными с этими объектами.

В пожарном мониторинге двухсторонний обмен со временем будет необходим также для дистанционного пуска приборов управления системами противопожарной защиты, когда этого по понятным причинам не может сделать дежурный персонал при заблокированном автоматическом пуске. Плюс появляется дополнительная возможность оповещения людей в рамках гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций. Поэтому, если выбирать между односторонним и двухсторонним обменом, здесь не должно возникать вопросов.

В радиосетях связи, работающих на одной общей несущей частоте, как правило, используется временное разделение имеющегося ресурса. Это может быть централизованный циклический опрос. Но наиболее высокая эффективность достигается на основе протоколов множественного доступа (ПМД), когда это производится по каким-то алгоритмам работы самих оконечных устройств. То есть инициатором сеанса связи в этом случае является не центральная станция, а любая объектовая – по ее требованию. Среди этих протоколов наиболее известен множественный доступ с контролем несущей (МДКН), когда оконечное устройство, прежде чем включить свой передающий тракт, контролирует наличие свободного для обмена ресурса и только при его наличии передает запрос на организацию сеанса связи с центральной станцией. Протоколы множественного доступа позволяют очень гибко использовать ограниченный частотно-временной ресурс, при этом позволяя разрешать в системе все конфликтные ситуации.

Наличие только дуплексных радиоканалов в системах передачи извещений не является всеобъемлющим и законченным решением, то есть панацеей от всех проблем. В радиальных структурах построения в условиях городской застройки антенные устройства приходится размещать на крышах зданий. Из-за потерь сигнала в фидерных устройствах, их неустойчивой работы в различных погодных условиях подчас невозможно организовать устойчивую радиосвязь, тем более на очень большие расстояния.

Для решения этой проблемы логичнее использовать радиально-узловую топологию построения сети, в которой роль узлов будут выполнять специальные ретрансляторы. Но как показывает опыт построения таких сетей, это также не может быть панацеей, иначе в условиях городской застройки придется размещать ретрансляторы на крышах почти всех домов. Можно представить себе, как это скажется на общей стоимости системы.

Выходом из ситуации может быть использование двухсторонних систем с функцией динамической маршрутизации при передаче пакетов данных (см. рисунок).

Динамическая маршрутизация
Эта функция позволяет при минимальном энергетическом потенциале радиоинтервалов осуществлять гарантированную доставку извещений на предельные расстояния в случае как преднамеренных, так и непреднамеренных помех. А это очень важная особенность, поскольку в условиях городской застройки на тех или иных радиоинтервалах системы возможны глубокие и длительные так называемые медленные затухания сигнала, вызванные переотражением сигналов от тех или иных строительных конструкций, а также рефракцией (отклонением направления радиоволны от прямой линии), сильно зависящей от погодных условий. И вот тут без динамической маршрутизации не обойтись.

При высокой плотности размещения объектовых устройств-ретрансляторов можно будет практически полностью отказаться от выносных антенно-фидерных устройств, что станет все более очевидным по мере развития системы пожарного мониторинга. Причем порядок построения такой сети заключается в том, чтобы постепенно развивать сеть от центрального пульта (узла) в сторону максимально удаленных объектовых устройств. При необходимости охвата значительной территории целесообразно создание промежуточных узлов на базе объектовых станций-ретрансляторов с высоко расположенными антеннами, которые бы являлись первичной базой для сети. В качестве таковых могут быть задействованы объекты пожарной охраны города или района, в частности те же пожарные депо.

Таким образом, изначально будет формироваться сеть с абсолютно достаточной плотностью оконечных станций-ретрансляторов с последующим ее продвижением к удаленным объектам. Это особенно важно, если нет возможности установки на объектах городской застройки высоких антенно-мачтовых устройств.

Практические рекомендации

При выборе канала связи для построения системы пожарного мониторинга стоит учитывать несколько рекомендаций.

  • Проводные каналы связи нецелесообразно использовать по причине отсутствия у них резервных источников питания.
  • GSM-каналы имеет смысл применять в малонаселенной местности, чтобы избежать проблем с перегруженностью сети. При этом должен быть реализован контроль целостности и работоспособности канала со стороны объектового оборудования и центральной станции.
  • Передача извещений в городской среде по радиоканалу на нелицензируемых частотах нерациональна ввиду недостаточной допустимой мощности устройств, а также "засоренности" эфира.
  • Наиболее надежными и целесообразными с экономической точки зрения являются двухсторонние радиоканальные системы передачи извещений о пожаре на выделенных частотах с функцией динамической маршрутизации.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #2, 2014
Посещений: 12508

  Автор

Филиппов А. Г.

Филиппов А. Г.

Старший преподаватель кафедры автоматики и сетевых технологий Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, старший лейтенант внутренней службы

Всего статей:  9

В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций