CC BY
238
университета ^ИИИ водных дДДДтдр коммуникации
Список литературы
1. Бордовская Н. В. Педагогика / Н. В. Бордовская, А. А. Реан. — СПб.: Питер, 2004.
2. Жуков А. Д. Образование в России: Проблемы и решения / А. Д. Жуков, Н. М. Канаев. — М.: ЭКМОС, 2000.
3. Лиферов А. П. Интеграция мирового образования — реальность третьего тысячелетия / А. П. Лиферов. — М., 1997.
4. Невежина М. М. Педагогика / М. М. Невежина, Н. В. Пушкарева, Е. В. Шарохина. — М.: Риор, 2005.
5. Москва, Кремль. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года // Электронный ресурс http://www.kremlin.ru/text/docs/2002/04/57884.shtml.
6. Савченко Н. А. Инновации в образовании: основания и смысл // Электронный ресурс // http://www.humanities.edu.ru/db/msg/84210.
7. Савченко Н. А. Инновации в образовании: сущность и социальные механизмы // Электронный ресурс // http://www.humanities.edu.ru/db/msg/84211.
8. Береснева О. А. Концепция инновационного развития образования Новосибирской области // http://www.websib.ru/develop/page.php?article.
УДК 681.322:0/9 И. В. Юрин,
канд. военных наук, СПГУВК;
Е. А. Глущенко,
аспирант, СПГУВК
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИЙ НА ВОДНОМ ТРАНСПОРТЕ
APPLICATION OF MODERN INTERNET TECHNOLOGIES ON RIVER TRANSPORT
Описываются основные аспекты применения WiMAX-технологий на водном транспорте. Рассматривается возможность использования интернет-служб применительно к речному судоходству.
The basic aspects of application of WiMAX-technologies on a river transport are described. Possibility of use of Internet services with reference to river navigation is considered.
Ключевые слова: АСУДС, беспроводные сети, 802.16, передача данных, системы управления движением судов, беспроводной стандарт.
Key words: shipping, shipping management systems, data transmission, wireless networks, wireless standard, IEEE 802.16, WiMAX.
И
НТЕРНЕТ — это своего рода набор услуг, который постоянно пополняется и развивается в зависимости от пропускной способности каналов передачи данных. Благодаря глобальной сети появи-
лась возможность обмениваться информационными и управляющими цифровыми сигналами. Это открывает огромные перспективы для речного судоходства. При условии, что корабль будет погружен в высокоскоростную
3
ж
Гб5|
широкополосную сеть передачи данных, он сможет реализовывать огромное количество различных услуг. При существующих скоростях передачи информации по радиоканалу (на сегодняшний день — до 10 Мбит/с) можно обеспечить полноценную работу большинства информационных служб.
Предполагается дублировать такие службы, как:
— службы путевой информации;
— связь на внутренних водных путях;
— Интернет;
— службы информации о движении флота;
— отображение текущей дислокации флота;
— отображение долгосрочной дислокации флота;
— службы управления движением флота;
— управление движением флота в зоне ответственности (локальная СУДС);
— управление работой шлюзов и мостов;
— рейсовое планирование;
— статистика;
— информация о тарифах и сборах.
Все эти службы предполагают передачу управляющих информационных сигналов
либо к береговой станции, либо к другим кораблям. Относительно канала «судно — берег» ситуация примерно ясна. Судно или береговая станция отсылает запрос на установку соединения, и с помощью специального программного обеспечения организуется защищенный канал передачи информации.
Если рассматривать широковещательные запросы, то здесь можно использовать специальное программное обеспечение, которое будет отслеживать все корабли, находящиеся в данный момент в зоне доступа. Идентифицировать корабли предлагается по MAC-адресу беспроводного устройства. Каждое установленное на судно устройство нужно будет внести в единую базу данных, которая будет храниться на береговых станциях (рис. 1).
Вся информация должна проходить через береговые СУДС.
Интернет как канал передачи информации
Технология WiMax обеспечит скорость передачи информации сначала от 2 до 10 Мбит/с, а затем, с введением второй версии стандарта 802.16, до 300 Мбит/с. Но данная технология — это только инструмент для транспортировки информационных и управляющих сигналов. Чтобы полноценно использовать уже существующую инфраструктуру,
л са
Рис. 1. Схема построения связи между судами
необходимо внедрять и активно применять все имеющиеся возможности Интернет в АСУ ДС, такие как:
— текстовые сообщения;
— голосовые сообщения (1Р-телефония);
— видеосообщения;
— удаленное управление отдельными узлами корабля;
— широковещательная рассылка информационных сообщений.
Соседние базовые станции должны находиться в пределах прямой видимости, что позволяет устанавливать постоянное соединение с использованием режима СВЧ-радиосвязи (сверхвысокие частоты 10-66 ГГц) (line-of-sight). Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с.
Текстовые сообщения
В данном применении Интернет расценивается как информационное текстовое табло. Здесь можно обеспечить устойчивый канал связи, настроить программное обеспечение и получать от береговых СУДС текстовую информацию в прямом эфире. Это может выглядеть как информационное табло, на ко-
тором будут отображаться:
— информация от местной гидрометеослужбы;
— информация о тарифах и сборах;
— местные навигационные предупреждения;
— дифференциальные поправки для ГНСС;
— данные о судах, сопровождаемых СУДС;
— статистика.
Довольно удобно в реальном времени отслеживать данного рода информацию. Это позволит обеспечить быстрый доступ к актуальной информации на протяжении всего пути следования судна.
Голосовые сообщения
Максимально быстро и понятно информацию до человека легче всего донести при помощи голоса. Не всегда есть возможность применить мобильную связь, а в некоторых районах она достаточно дорога либо сигнала базовой станции нет вообще. В этом случае при помощи свободно распространяемого программного обеспечения или лицензионного ПО можно совершать телефонные звонки
Рис. 2. Возможные места размещения камер наблюдения
л ей
или быть на связи без перерыва. Здесь сможет помочь VoIP-телефония (Voice over IP).
Безопасность переговоров необходимо обеспечить, применяя виртуальные частные сети (VPN — Virtual Private Network). Любую программу для VoIP-телефонии следует устанавливать, используя VPN-канал. Тогда перехватить или подменить голосовые сообщения будет практически невозможно. Но даже в этом случае необходимо применять специальные опознавательные знаки, которые должны регулярно меняться.
Видеосообщения
Передача видеосигнала на расстояние без проводов была до недавнего времени непозволительной роскошью. Высокая стоимость передачи и приема интернет-трафика, а также ограничения по скорости передачи данных не позволяло применять данного рода услугу на водном транспорте.
Между тем видеонаблюдение может позволить не только выйти на новый уровень коммуникаций между судами и берегом, но также существенно повысить безопасность экипажа и самого корабля в процессе совершения рейса по реке. В данном случае беспроводные видеокамеры можно установить в ключевых отсеках корабля: в рубке, в моторном отсеке и на палубе.
На рис. 2 показаны места на судне, где могут быть закреплены видеокамеры. Можно установить аккумуляторные батареи или автономные источники энергии, если провести кабель электропитания к месту расположения камеры не представляется возможным.
Каждое устройство видеозахвата передает изображение (по проводному либо беспроводному каналу) видеорегистратору или обычному компьютеру. Он же, в свою очередь, обрабатывает полученные данные и отсылает их по запросу наземной станции.
Можно предусмотреть несколько вариантов связи наземных СУДС с судами:
1. Подключение через Интернет и скачивание накопленных архивов каждые несколько часов.
2. Подключение в режиме онлайн вручную оператором в любое время к любому судну и любой видеокамере.
3. Включение камер только в случае каких-либо запрограммированных событий (например, срабатывание датчика движения). Затем можно использовать описанные выше варианты.
4. Непрерывная трансляция с камер корабля на берег в процессе всего нахождения судна в зоне действия WiMax.
Установка видеосоединения по графику Данный вид контроля судов предполагает установление связи по определенному расписанию. Регулярный контроль за работой приборов судна может позволить избежать каких-либо проблем, связанных с износом оборудования. Для этого камеры наблюдения необходимо установить так, чтобы можно было контролировать все приборы и помещения на судне. Периодическое видеонаблюдение
в реальном времени Оператор сам решает, когда подключаться и просматривать камеры и датчики, установ ленные на судне. Этот метод подходит для профилактики чрезвычайных ситуаций, связанных с возможными неисправностями оборудования.
Подключение в случае определенных событий В этом случае подключение к видеокамерам и другим приборам судна удаленно осуществляется только при возникновении какого-либо заранее определенного события. При срабатывании датчиков задымления, объема, движения сигнал подается на пульт диспетчера, который оперативно подключается и проводит мониторинг судна. Здесь важно вовремя установить причину срабатывания датчиков, иметь резервное энергоснабжение и связь с капитаном судна.
Данный вид подключения к судну подходит, если было принято решение сократить количество экипажа на борту.
Непрерывная видеотрансляция Непрерывное видеонаблюдение на борту судна может быть использовано для обучения студентов вузов. В этом случае появляется возможность студентам в любое время с любого компьютера подключаться к судам, на которых установлено такое оборудование, и наблюдать за приборами и за процессом управления.
Доступ к данного рода информации необходимо будет ограничить. К примеру, можно создать защищенный web-ресурс, который будет проводить аутентификацию пользователей. На таком сайте можно будет выбрать активные на данный момент видеокамеры и снимать информацию с приборов судна.
Удаленное управление
Нельзя исключать возможности управления различными узлами судна на расстоянии. В этом случае отпадает необходимость в постоянном присутствии человека около определенного рода приборов, требующих совершения каких-либо действий. Естественно, необходимы уверенный прием сигнала, а также резервный канал связи и система оповещения команды судна в случае каких-либо сбоев в работе системы.
В будущем можно будет запускать в плавание по рекам суда вообще без экипажа либо сокращать количество людей до минимума.
Широковещательная рассылка
Еще одним применением высокоскоростного интернет-канала на судах является использование широковещательных сообщений. Так называемая групповая рассылка может применяться для рассылки новостей, прогноза погоды, каких-то общих рекомендаций и т. п. Широковещательная рассылка в основном предполагает передачи информации в открытом виде. Следовательно, это необходимо учитывать при использовании данного рода канала связи.
Медицинская помощь
Речной транспорт — это источник повышенной опасности жизни и здоровью человека. Часто бывает необходимым оперативно оказать медицинскую помощь, но на борту не оказывается врачей.
Благодаря высокоскоростному доступу в Интернет появится возможность врачу на расстоянии поставить предварительный диагноз и дать необходимые консультации.
Достоинства стандарта 802.16 применительно к АСУ ДС
Основными достоинствами стандарта 802.16e являются мобильность и скорость передачи данных. Этот стандарт разрабаты-
вался непосредственно для применения в мобильных терминалах. В отличие от предыдущих версий в нем реализованы функции хэн-довера, позволяющие абоненту быть на связи при движении на скорости до 150 км/час. Это более чем достаточно для судов, путешествующих по рекам и каналам.
Кроме того, в стандарте реализована возможность борьбы с межсимвольной интерференцией. Благодаря этому при помехах, связанных с особенностями рельефа, можно по-прежнему иметь возможность принимать сигнал от наземной станции.
Побочным положительным эффектом от размещения базовых станций по периметру всего водного пути является обеспечение широкополосным доступом в глобальную сеть целого ряда городов, сел и деревень. Это в значительной мере будет способствовать внедрению информационных технологий в отдаленные регионы страны.
Недостатки и ограничения стандарта 802.16
Основными недостатками стандарта 802.16 являются: высокая чувствительность к помехам, повышение вероятности перехвата передаваемой информации и возможность реализации атаки отказа в обслуживании при помощи аппаратов, генерирующих белый шум. Стоимость оборудования и монтажных работ также являются недостатками, но они со временем окупятся. Кроме того, данного рода инфраструктура будет полезна всем типам населенных пунктов, располагающимся в зоне действия базовых станций.
Таким образом, основные трудности — низкая помехозащищенность и безопасность передаваемых данных. При условии получения максимально защищенных каналов связи можно покрыть все реки и каналы высокоскоростной беспроводной связью, которая даст возможность судам использовать все преимущества высокоскоростного широкополосного доступа в гло- н бальную сеть.^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ЬУ Вывод
Сейчас активно применяется стандарт 802.16е, в то время как в начале 2011 года планируется внедрить вторую версию мобильного WiMax 802.16m. Основным ново-
университета ШИПИ водных коммуникации
введением данного стандарта будет являться использование нескольких антенн для передачи и приема сигналов MIMO (multiple-input/multiple-output). В этом случае скорость приема информации будет составлять до 300 Мбит/с. Так называемый Mobile WiMAX Release 2.0 обеспечивает полную обратную совместимость с решениями Mobile WiMAX
Release 1.0 (802.16e). Это позволит без каких-либо крупных затрат в дальнейшем перейти на него.
В идеале мы получим водные пути, погруженные в беспроводной широкополосный канал связи. И чем надежнее, безопаснее и быстрее будет связь, тем больше возможностей для ее применения будет появляться.
Список литературы
1. Вишневский В. М. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. — М.: Техносфера, 2005. — 592 с.
2. Гейер Джим. Беспроводные сети. Первый шаг: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. — 192 с.
3. Гепко И. А., Москаленко А. А., Бондаренко А. В. Возможности обеспечения информационной безопасности в стандартах сотовой связи 2-го и 3-го поколений // Зв'язок. — 2006. — № 5. — С. 29-33.
4. Сюваткин В. С., Есипенко В. И. WiMAX-технология беспроводной связи: теоретические основы, стандарты, применение. СПБ.: БХВ-Петербург, 2005. — 356 с.
5. http://standards.ieee .org/regauth/groupmac/tutorial .html
6. http://www.wimaxforum.ru/technology/
УДК 656.025.4/6 Ю. Я. Зубарев,
д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;
А. С. Гайнуллин,
аспирант, СПГУВК
ВЕРОЯТНОСТНАЯ ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ КАБОТАЖНЫХ СУДОВ НА КОНТЕЙНЕРНЫХ ТЕРМИНАЛАХ
PROBABILISTIC FORMALIZATION OF COASTERS HANDLING PROCESSES
ON LINE TERMINALS
Рассматривается вероятностная формализация процессов обработки каботажных судов. В отличие от общепринятого допущения о показательном законе распределения времени цикла и его отдельных фаз, предполагается, что вероятность нахождения судна в каждой фазе пропорциональна математическому ожиданию длительности этой фазы.
Probabilistic formalization of coasters handling processes is considered. As distinct from common assumption about the model law of time allocation of the cycle and its phases, it is proposed that the possibility of the ship whereabout in every phase is proportional to the average of distribution of this phase duration.
