|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли ЧТО НЕОБХОДИМО ПРОФЕССИОНАЛАМ?Сегодня многие организации, такие как правоохранительные органы, МЧС, пожарные, скорая помощь, традиционно используют в своей работе ведомственные системы профессиональной мобильной радиосвязи. Эти системы гарантированно обеспечивают надежную и устойчивую связь. Тем не менее, многие специалисты признают, что сети общедоступной мобильной телефонной связи предоставляют более широкий спектр информационных услуг и могут заменить системы профессиональной радиосвязи. Авторы статьи постараются ответить на вопросы о возможности применения сетей общедоступной мобильной телефонной связи в экстремальных условиях и о влиянии на эффективность работы специализированных сетей радиосвязи. Требования, предъявляемые аварийными службами к системам мобильной связи Существуют два основных вида деятельности аварийных служб – повседневная и специальная. В ходе повседневной деятельности аварийная служба функционирует как обычное учреждение, решающее текущие задачи, в ходе специальной – занимается выполнением задач по своему предназначению. Повседневная деятельность аварийных служб характеризуется относительно невысокой интенсивностью трафика, равномерно распределенного по элементам инфраструктуры сети. Часть элементов инфраструктуры и терминального оборудования может быть вообще не задействована и находиться в состоянии ожидания. Специальная деятельность аварийных служб характеризуется очень высокой интенсивностью трафика при весьма неравномерном распределении его по элементам инфраструктуры. Заблаговременно предусмотреть, на каких направлениях возникнет наибольшая нагрузка на сеть, так же трудно, как и спрогнозировать саму чрезвычайную ситуацию. Кроме того, в ходе специальной деятельности для решения особых задач часто возникает необходимость в создании временных формирований и обеспечении оперативного управления ими. Отсюда вытекает первое требование к системе мобильной связи аварийной службы – высокая гибкость системы, которая заключается в возможности быстрого наращивания структуры, расширения или изменения границ зоны покрытия с сохранением требуемой оперативности и высокого качества связи, а также всего перечня предоставляемых услуг. Следующим ключевым требованием, предъявляемым к системам мобильной связи, является обеспечение максимальной <болд>отказоустойчивости<болд>. Для того чтобы противостоять практически любой неисправности, системы связи должны иметь встроенные средства резервирования. Еще одно ключевое требование, предъявляемое аварийными службами, состоит в необходимости обеспечения многофункциональности систем связи. Сотрудники должны иметь доступ к передаче речи и данных при согласованном и приемлемом для эксплуатации уровне обслуживания. Он должен быть достаточным для обеспечения ожидаемого максимального трафика и в определенной степени эластичным, чтобы поддерживать связь в условиях пиковых нагрузок, превышающих ожидаемый мат также возможность обеспечения режима «прямой связи» (Direct Mode, set-to-set), который применяется для непосредственной связи между терминалами без использования инфраструктуры системы. Этот режим крайне необходим при работе в таких зонах, где покрытие со стороны сети подвижной радиосвязи отсутствует либо имеет ограниченный характер. В условиях, когда базовые станции, обеспечивающие связь в определенной зоне, неработоспособны, радиотерминалы должны иметь возможность работать в режиме прямой связи друг с другом, независимо от основной инфраструктуры. Данный режим идеален и в таких местах, где сеть не обеспечивает надежного покрытия, например, в подвальных помещениях, тоннелях и других закрытых зонах. Сеть должна поддерживать радиосвязь в режиме all informed («все проинформированы», «все в курсе»), при котором любой абонент может инициировать групповой вызов, адресованный одновременно всем абонентам, входящим в заранее сформированную группу или команду. В критических ситуациях аварийным службам необходима связь с немедленным установлением соединения. Поэтому предполагаемая к использованию система мобильной связи должна обеспечивать время установления соединения не более 300 мс при работе внутри «соты» или локальной области. При возникновении чрезвычайных ситуаций (ЧС) сети связи становятся перегруженными. В таких условиях системы мобильной связи должны обеспечивать приоритетное предоставление услуг уполномоченным аварийным службам по единым общегосударственным правилам. Приоритет может распределяться как внутри одного ведомства, так и между различными ведомствами. Поэтому гибкость в назначении и реализации приоритетов имеет первостепенное значение. Поддержка «аварийного вызова» также относится к числу наиболее важных требований, предъявляемых аварийными службами к системам связи. Как правило, такой вызов в PMR-системах имеет высший приоритет. Залы управления связью (диспетчерские) – основа для удовлетворения потребностей аварийных служб в условиях и повседневной работы, так и чрезвычайных ситуаций. Операторы залов управления должны иметь возможность получать сообщения от населения и персонала их собственных служб и затем с помощью системы мобильной радиосвязи координировать использование соответствующих ресурсов. Данное требование принято называть интеграцией с залами управления. Регистрация происшествий, обеспечение пользователей картографической информацией и предоставление сведений, необходимых для управления ресурсами и их распределения, осуществляются с помощью информационных систем и баз данных. Потребность в интеграции этих систем и баз данных с системами мобильной радиосвязи постоянно возрастает, особенно в связи с увеличением объема передачи данных абонентами мобильных систем. Основу любых – как проводных, так и беспроводных – систем связи, предназначенных для служб общественной безопасности, должны составлять стандартизованные междветствовать государственным нормам и стандартам, а не формироваться на базе специальных локализованных решений. При выработке стандартов на эксплуатационные параметры систем мобильной радиосвязи необходимо учитывать условия, в которых абоненты будут работать и поддерживать связь. Качество передачи речи – важный фактор при ведении оперативного и надежного обмена информацией между сотрудниками аварийных служб. Достижения в технологии связи приносят огромную пользу аварийным службам, но одновременно повышают чувствительность их систем к несанкционированному доступу к информации и преднамеренным нарушениям работоспособности оборудования. Растущая потенциальная возможность «вторжения» в систему связи в сочетании с весьма реальной угрозой внутреннего и международного терроризма, является серьезной проблемой в области защиты связи и информации. В число методов защиты должны входить (с учетом обстановки) развитые технологии шифрования и аутентификации абонентов. Шенгенское соглашение способствовало выработке требований к защите связи и ускорило стандартизацию характеристик защищенных систем подвижной связи в Европе. Таким образом, для аварийных служб необходима гибкая, отказоустойчивая и защищенная инфраструктура мобильной связи, имеющая широкую зону покрытия и отвечающая потребностям служб при выполнении сложных и ответственных заданий. Помимо этого, требуется специально разработанное терминальное и периферийное оборудование, обладающее такими функциональными возможностями, которые обеспечивают выполнение эксплуатационных требований, предъявляемых службами. *** Определения некоторых основных терминов Термин «ведомственная система мобильной радиосвязи» (Private Mobile Radio – PMR) широко используется для обозначения систем двусторонней радиосвязи, предназначенных для решения специальных задач в зависимости от области применения или эксплуатирующей их организации. Данные системы мобильной радиосвязи, известные также под названием «системы профессиональной мобильной радиосвязи» (Professional Mobile Radio) различаются по сложности – от группы простых радиостанций до сетей транкинговой радиосвязи, требующих сложной инфраструктуры. Общедоступную мобильную телефонную связь сегодня в основном обеспечивают системы сотовой связи, в частности GSM- и UMTS-системы. Они предназначены для предоставления разнообразных платных услуг связи типа «точка-точка» большим группам абонентов, имеющим равные права доступа. Под термином «аварийные службы» в данной статье мы будем понимать пожарные расчеты, милицию, бригады скорой помощи, спасательные подразделения, службы охраны и т. п., являющиеся во всем мире главными защитниками жизни и имущества граждан. *** Возможности GSM-систем по удовлетворению требований аварийных служб В качестве примера рассмотрим еним степень их соответствия требованиям, предъявляемым аварийными службами. Сотовые системы связи имеют иерархическую по своей природе архитектуру, которая оптимизирована для централизованной работы и проверки прав абонента (call validation), выполняемых на региональном и даже общегосударственном уровне при каждом звонке. Обычные мобильные телефоны просты в использовании и недороги. Они обладают широкими функциональными возможностями, портативны и транспортабельны, что делает их удобными при работе на месте происшествий. Недавно появившиеся услуги интегрированной передачи речи и данных предоставляют аварийным службам альтернативные средства передачи информации. Однако, вполне естественно, что общедоступные сети мобильной связи не могут удовлетворить все уникальные и критически важные требования, предъявляемые аварийными службами. Особенно во время ЧС они не поддерживают такие функции и характеристики, как быстрый доступ, высокая работоспособность, широкое покрытие (включая связь вне зоны действия инфраструктуры – режим прямой связи), управляемый переход на аварийный режим работы, связь в режиме all informed («все в курсе») и высокий уровень защиты. Иерархическая архитектура общедоступных сетей мобильной связи представляет значительный риск при попытке их использования в качестве единственной платформы мобильной связи для аварийных служб. Последствиями применения такой архитектуры являются длительное время установления соединения, относительно высокая стоимость передачи и низкая «врожденная» отказоустойчивость, приводящая к тому, что одиночная неисправность может вызвать крупное нарушение работы сети. В отличие от проводных сетей, где аппараты подключены к центральному коммутатору на полупостоянной основе, системы GSM обеспечивают своим абонентам внутригосударственный и международный роуминг. Однако для поддержки роуминга такого уровня необходимы развитый план нумерации и сложные процедуры аутентификации, в выполнении которых ключевую роль играют коммутационные центры сетей мобильной связи (MSSC). Централизованный тип маршрутизации вызовов, применяемый в сети мобильной связи, требует надежного центрального коммутационного центра и, следовательно, создает потенциальную угрозу нарушения работы сети. Вызовы в сети должны проходить через элементы инфраструктуры от базовой станции к коммутатору и обратно, что значительно увеличивает время установления соединения. Отказ такого важного устройства, как коммутатор, будет иметь самые серьезные последствия для работоспособности сети; без коммутационных центров сети GSM не могут обеспечивать мобильную связь. По результатам анализа, проведенного норвежским министерством юстиции и полиции, существующие функциональные возможности систем GSM, в том числе и при внедрении усовершенствований, не способны удовлетворить требования, предъявляемые службами общественной безопасности к мобильной связи. Тем не менее, неразумно отказным службам общедоступные сети мобильной связи, например, следующих: конкурентоспособные тарифы; возможность взаимодействия различных аварийных служб, так как доступ и зона покрытия не принадлежат какой-либо одной организации; поставка некоторыми провайдерами портативных сайтов для расширения зоны покрытия в ЧС; технологические достижения в области надежной доставки мультимедийной информации. Таким образом, широко распространенные системы стандарта GSM могут быть полезными для аварийных служб. Многие службы используют эту технологию при выполнении своих повседневных обязанностей. Например, для улучшения телефонной связи и повышения качества услуг, оказываемых населению, полиция Гонконга в 2001 году распространила среди полицейских 3,5 тыс. сотовых телефонов. Задача заключалась не в замене системы оперативной радиосвязи, которая оставалась основным средством связи, а в том, чтобы предоставить постовым полицейским еще один способ связи для повышения гибкости работы и качества услуг. Несмотря на то, что это является временной мерой на пути перехода к новейшей цифровой системе оперативной радиосвязи, такая акция была хорошо воспринята пользователями, и были проведены соответствующие широкомасштабные полевые испытания. Возможности PMR-систем по удовлетворению требований аварийных служб Основной отличительной особенностью PMR-систем является то, что они были созданы для удовлетворения специфических требований, предъявляемых аварийными службами к системам мобильной связи. Со временем эти системы получали все большее развитие. Сегодня существует ярко выраженное стремление к построению цифровых PMR-систем, которые позволяют наиболее полно реализовать преимущества новых технологий. Распределенная архитектура транкинговых и конвенциональных PMR-систем требует, чтобы оборудование базовых сайтов имело более высокий уровень «интеллекта», чем оборудование для систем стандарта GSM. Благодаря такому построению, обеспечиваются легкая масштабируемость и, как следствие, высокий уровень гибкости системы. Высокая отказоустойчивость PMR-систем обеспечивается за счет реализации функции резервирования путем соединения компонентов сети таким образом, что если передача сигнала прерывается, то связь поддерживается с помощью локальной базовой станции (или нескольких станций), охватывающих определенную область. В качестве примера можно привести системы, в которых локальная базовая станция предоставляет связь всем мобильным терминалам, находящимся в зоне ее покрытия. PMR-системы поддерживают различные специфические режимы работы, в том числе прямой связи (back-to-back или set-to-set), используемый вне или на краю зоны покрытия инфраструктуры системы, а также там, где с ограничениями из-за отказа инфраструктуры функционирует одиночный сайт. Такие устройства, как шлюзы и ретрансляторы для прямой связи, позволяют структурой и теми абонентами, которые работают вне зоны покрытия системы, но в зоне действия шлюза в режиме прямой связи. Ретрансляторы могут использоваться для расширения зоны покрытия в режиме прямой связи для групп абонентов, находящихся там, где инфраструктура сети не обеспечивает покрытия. Транкинговые и конвенциональные PMR-системы, в отличие от общедоступных сотовых, оптимизированы для условий с преобладанием локального трафика. Поэтому в них используется распределенная логика коммутации, архитектура оптимизирована для работы на локальном уровне, и проверка прав абонента (call validation) выполняется один раз за сеанс связи. В результате снижается стоимость передачи сообщений, значительно сокращается время установления соединения, обеспечивается внутренняя отказоустойчивость системы. При создании PMR-систем учитывались условия, в которых работают мобильные терминалы аварийных служб. Стандарты на такие системы предусматривают использование кодека, специально разработанного (и испытанного) для устранения фонового шума и обеспечения высококачественной передачи речи в условиях шума. Таким образом, к числу преимуществ использования PMR-систем следует отнести следующие функциональные возможности: обеспечение гибкого управления собственной сетью; установка прав доступа с учетом приоритетов и привилегий; высокий уровень отказоустойчивости систем; обеспечение управляемого перехода на аварийный режим работы при возникновении неисправности или отказе оборудования инфраструктуры; хорошее качество передачи речи; многофункциональность. Сегодня можно сказать, что системы мобильной радиосвязи выполняют функцию виртуального спасательного троса, связывающего работников аварийных служб. Анализ работы систем мобильной связи в условиях техногенных и природных катастроф Несмотря на достоинства общедоступных систем мобильной связи, следует осознавать, что существуют фундаментальные ограничения в использовании систем GSM аварийными службами. Ниже приводятся свидетельства того, как при возникновении ЧС общедоступные сети мобильной связи становились неработоспособными либо бесполезными для аварийных служб. Разрушение Всемирного торгового центра, Нью-Йорке, сентябрь 2001 года В общей сложности, компания Verizon, крупнейший провайдер услуг связи, потеряла 200 тыс. телефонных линий, 150 тыс. линий УАТС, 3,7 млн линий передачи данных (data circuits) и 10 сотовых ретрансляторных сайтов. Эти потери затронули 14 тыс. абонентов среди населения и 20 тыс. абонентов в деловой сфере. Компания Sprint сообщала о перегрузке, которую испытывали коммутационные центры сотовой связи в общегосударственном масштабе в течение 24 часов после атаки. Для замены вышедших из строя сотовых сайтов провайдеры применяли установки COW (Cellular On Wheels – «Сотовая связь на колесах»), однако их размещение в условияогли обеспечить необходимый уровень отказоустойчивости. Были также выявлены некоторые недостатки современных аналоговых систем радиосвязи, используемых аварийными службами. В отчете МакКинси (McKinsey), представленном департаментом FDNY (Fire Department New York City – Департамент пожарной службы Нью-Йорка) спустя пять месяцев после атаки на ВТЦ, были отмечены серьезные проблемы, возникшие в работе аналоговых систем радиосвязи. Взрыв бомбы около Хельсинки, октябрь 2002 года Взрыв бомбы, происшедший 11 октября 2002 года в торговом пассаже Миирманни (Myyrmanni) в предместье Вантаа (Vantaa) города Миирмяки (Myyrmäki) около Хельсинки, привел к гибели нескольких человек. Когда тысячи людей пытались вызвать аварийные службы по номеру 112 либо связаться с друзьями и родственниками, все сети GSM, обслуживающие этот район, были полностью заблокированы. Авиакатастрофа в Милане, апрель 2002 года В апреле 2002 года небольшой самолет врезался в здание компании Pirelli, расположенное в центре Милана. Спасательные операции, выполняемые аварийными службами, были серьезно затруднены из-за проблем с использованием общедоступных сетей мобильной связи, которые сразу после аварии оказались перегруженными из-за большого количества звонков. Радиосвязь обеспечивалась с помощью PMR-системы. Однако быстрой и четкой реакции на это происшествие мешало отсутствие взаимодействия между системами радиосвязи, относящимися к различным аварийным службам. Природные катастрофы Изучение недавних «типичных» катастроф и происшествий показывает, что существует немало проблем, ограничивающих пригодность общедоступной мобильной связи для аварийных служб в таких ситуациях, в частности: низкий уровень физической живучести и устойчивости сетей; возникновение перегрузок и отсутствие приоритетного доступа; недостаточное обеспечение покрытия и взаимосвязанности; слабое взаимодействие систем. Приведенные примеры показывают, что общедоступные сети имеют серьезные недостатки, препятствующие выполнению требований аварийных служб. Выводы Наиболее вероятным путем развития систем мобильной связи аварийных служб представляется комплексное использование общедоступных и профессиональных систем при четком разграничении областей их применения. Выпуск миллионов портативных и мобильных терминалов для GSM-систем гарантирует привлечение финансовых средств в разработку комплектов микросхем с высокой степенью интеграции. Поскольку объем рынка терминалов для PMR-систем значительно меньше, они вряд ли смогут достичь столь малых размеров и цен, присущих терминалам для систем GSM. Подобная ситуация наблюдается и в отношении стандартных аксессуаров: аккумуляторов, зарядных устройств, аппаратуры передачи данных и т. д. Кроме того, большие партии терминалов для систем GSM имеются в обширных зонах их распространения. При необходимости, например, возникновении чыть быстро удовлетворена. Однако особенности работы аварийных служб требуют применения специализированных систем связи, обеспечивающих необходимую оперативность доступа к связи, надежность работы, «пропускную способность», возможности групповой связи и, в ряде случаев, защиту от несанкционированного доступа. Здесь уместно привести следующую аналогию: невозможно представить хирурга в операционной с кухонным ножом в руках, как и высококлассного повара с «универсальным» ножом, купленным в сувенирном магазине. Каждому специалисту необходим соответствующий инструмент. Материал подготовлен Сергеем Селивановым по материалам офоциального сайта ассоциации TETRA MOu Главная страница / Архитектура отрасли |