CC BY
307
УДК 654.938
РАЗВЕДЫВАТЕЛЬНО-СИГНАЛИЗАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС «РАДИОБАРЬЕР»
Сергей Григорьевич Губин
Бердский политехнический колледж, 633004 Россия, Новосибирская область, г. Бердск, ул. Островского, 97, преподаватель 1-й квалификационной категории, тел. (383-41)5-15-60, e-mail: ognewik61@mail.ru
Сеть РСК РБ функционирует на основе синхронного сетевого протокола. Сетевой уровень протокола включает в себя синхронизацию сети, обмен короткими пакетами с выделением каждому узлу гарантированного временного окна для передачи в каждом кадре, анализ взаимной радиослышимости и автоматическое построение маршрутных таблиц ретрансляции пакетов. Для исключения перекрывания передаваемых пакетов используется механизм «гарантированного окна передачи». Время разделяется на одинаковые по длительности «кадры», и в каждом кадре каждому узлу сети выделяется временное окно, в котором он и только он может передавать.
Ключевые слова: разведывательный комплекс, средства обнаружения, средства ретрансляции, устройства сопряжения, однопортовый асинхронный сервер MOXA.
RECONNAISSANCE - SIGNAL COMPLEX «RADIOBARYER»
Sergey G. Gubin
Berdskiy Politechnic College, 633004, Russia, Novosibirsk Region, Berdsk, Ostrovsky Str., 97, the Teacher of the First Qualifying Category, tel. (383-41)5-15-60, e-mail: ognevik61@mail.ru
The Network of RSK RB is based on a synchronous network protocol. The Network level of protocol includes synchronization of network, exchange of short packets with allocation of each node guaranteed time window for transmission in each frame, the analysis of mutual radio audibility and auto building the routing tables of relaying packets. To exclude overlapping of transmitted packets is used the mechanism of «guaranteed transfer window». Time is divided into similar in duration «frames», and each frame of each node of the network is allocated a temporary window in which he and only he can pass.
Key words: Reconnaissance complex of detection tools, a mean of relaying device pairing, single-port asynchronous server MOXA.
Разведывательно-сигнализационный комплекс «Радиобарьер» - автономный сигнализационный комплекс охраны участков местности и периметров важных объектов [1].
Комплекс позволяет значительно повысить эффективность мероприятий по охране сильнопересечённых и неподготовленных в инженерном отношении участков местности.
Принцип работы комплекса основан на получении и обработке информации от радиосигнализаторов, установленных на контролируемой территории. В составе комплекса имеются радиосигнализаторы с сейсмическими, магнитными, инфракрасными, радиолучевыми сенсорами, которые работают на различных физических принципах. Это позволяет обнаруживать и идентифицировать
транспортные средства, человека (двигающегося шагом, ползущего, бегущего) или группу людей. [2]
Состав РСК «Радиобарьер»
Разведывательно-сигнализационный комплекс «Радиобарьер» включает в себя четыре группы средств охраны:
1. Средства обнаружения. Это устройства, основная задача которых: обнаружить нарушителя и выдать в сеть тревожное сообщение о его проникновении на охраняемую территорию. Эти устройства постоянно находятся в режиме охраны. К средствам обнаружения в СК РБ относятся радиосигнализатор универсальный РС-У (использующий вибрационный и обрывной датчики), лучевой сигнализатор РС-Л, инфракрасный сигнализатор РС-ИК.
2. Подсистема видеонаблюдения. Задача этой подсистемы: помочь оператору сигнализационного комплекса понять, что именно произошло; различить ложную и боевую тревоги, выяснить, является ли нарушитель человеком или это крупное животное, выяснить, один ли это нарушитель или их несколько, вооружены ли они и т.д. В подсистему видеонаблюдения входит два устройства: телевизионная камера РС-ТВ и тепловизионная камера (снимающая в инфракрасном диапазоне) РС-ТП.
3. Средства сбора и обработки информации. С этими устройствами работают непосредственно операторы. Их задача: получить информацию (включая тревожные сообщения) от других устройств СК РБ и передать её оператору в удобной для восприятия форме, а также передать от оператора устройствам комплекса команды управления. С помощью этих команд оператор может включать и выключать различные устройства, настраивать их, устанавливать различные режимы их работы и так далее. В составе СК РБ имеются четыре устройства этой группы: контрольный приёмник КОПР, мобильный пульт оператора МПО, телевизионный приёмник ПТВ.
4. Средства ретрансляции. Это устройства, имеющие единственную задачу: передача информации от рубежей охраны, где расположены средства обнаружения и доразведки, к месту расположения оператора охранного комплекса. В СК РБ используются два вида устройств ретрансляции: телевизионный ретранслятор ТВ-Р и магистральный ретранслятор МР. Кроме того, в сети, не имеющей подсистемы видеонаблюдения, в качестве устройства ретрансляции часто используется универсальный сигнализатор РС-У, работающий в режима автономного ретранслятора АВР.
Кроме названных средств охраны, в РСК «Радиобарьер» входит специальное программное обеспечение (СПО), вспомогательные устройства и средства обеспечения (антенны, антенно-мачтовые устройства, устройства крепления, источники питания, кабели различного назначения).
Синхронный сетевой протокол
Сеть РСК РБ функционирует на основе синхронного сетевого протокола, который обеспечивает:
- автоматическую маршрутизацию пакетов исходя из условий прохождения радиосигналов;
- адаптацию маршрутов ретрансляции при изменении условий прохождения;
- гарантированную доставку пакета в условиях неустойчивой связи.
Сетевой уровень протокола включает в себя синхронизацию сети, обмен
короткими пакетами с выделением каждому узлу гарантированного временного окна для передачи в каждом кадре, анализ взаимной радиослышимости и автоматическое построение маршрутных таблиц ретрансляции пакетов.
Сетевой уровень протокола работает автоматически. Пользователю доступна информация о том, с какими узлами сети есть прямая связь, и какие доступны через ретрансляцию другими узлами.
Обмен радиомодема с внешним устройством состоит в основном в том, что модем получает от внешнего устройства пакет с указанием адреса и отправляет его по назначению. Если между отправителем пакета и получателем есть прямая слышимость, пакет передаётся напрямую. Если нет, то он передаётся по цепочке ретрансляции. Механизмы квитирования, повторных попыток и запасных путей обеспечивают гарантированную доставку пакета при неустойчивой радиосвязи. Когда пакет достигает пункта назначения, он передаётся внешнему устройству узла назначения с указанием номера узла-отправителя. [3]
Принцип действия синхронного сетевого протокола
Для исключения перекрывания передаваемых пакетов используется механизм "гарантированного окна передачи". Время разделяется на одинаковые по длительности "кадры", и в каждом кадре каждому узлу сети выделяется временное окно, в котором он и только он может передавать.
Для того, чтобы синхронизовать кадры, узлы периодически обмениваются синхропакетами. Один из узлов назначается ведущим, он является инициатором рассылки синхропакетов. Любой другой узел, получив синхропакет, корректируют по нему свои часы, и в свою очередь передаёт синхропакет, по которому корректируют время те узлы, которые находятся вне прямой радиослышимости ведущего.
Рис. 1. Временная диаграмма передачи пакетов узлами с номерами 1,4и 7, где узел № 1 - ведущий, а узел № 7 не "слышит" ведущего напрямую Фундаментальным параметром сети является длительность кадра - она может быть от десятков миллисекунд до нескольких секунд. Эта длительность
соответствует времени доставки пакета на один шаг ретрансляции. Максимальная длина пакета данных, который узел может передать в отведённом ему окне определяется длительностью кадра и числом окон, на которое он разбит - это максимальное число узлов в данной сети. Если суммарная длительность окон передачи меньше длительности кадра, то оставшееся время в каждом кадре может выделяться одному из узлов как дополнительное окно для передачи длинных пакетов.
Узел А: передача
Узел Б: прием
Окно передачи |
Рис. 2. Узел Б прослушивает начало «пустого» окна передачи, а в следующем
окне принимает пакет от узла А
Узел может передавать в отведённом ему окне и прослушивать эфир в окнах, отведённых другим узлам. Приём включается перед началом очередного окна, и если в начале окна не обнаружен сигнал - маркер начала пакета, то приём выключается. Если есть пакет, то он принимается, затем приём выключается до начала следующего окна.
Оптимизация энергопотребления сети
При переводе сети в экономичный режим действуют следующие правила:
1. Узел, который сам ретранслятором не является, в экономичном режиме слушает не все узлы, с которыми есть хорошая связь, а только те из них, которые являются ретрансляторами.
2. Узел же, который является ретранслятором, по прежнему слушает всех, кого было слышно на момент включения экономичного режима. То есть, «я слушаю тебя, если тебя было хорошо слышно, и если хотя бы один из нас -ретранслятор».
Рассмотрим для примера радиосеть следующей топологии.
Рис. 3. Топология связи
Отрезками прямых обозначены те звенья, в которых в обе стороны качество радиослышимости связи не менее чем 2-го уровня. Черным фоном обозначены узлы, у которых установлено значение флага ретрансляции «ДА».
В этом примере узел 00 (ведущий) прослушивает только окно, отведённое для передачи 01, 01 слушает 3 окна - 00, 02, 06. 02 прослушивает 5 окон - 01, 03, 04, 05 и 06. Узлы 03, 04, 05 хотя и могут слышать друг друга, прослушивают только 02, а 06 слушает 01 и 02. [1]
Рассмотрим расчётный расход энергии сейсмическими датчиками для данного примера. Будем исходить из стандартной сети на 40 узлов с кадром 1 с, и источника питания ВИП-1013. Заложим в расчёт напряжение источника 10,5 В и ёмкость, с учётом саморазряда и потери ёмкости на холоде, 11 А/ч.
Базовое потребление датчика (в режиме сна) от источника с напряжением 10.5 В составляет 76 мкА, сейсмическая часть датчика (в режиме «только пешеход») потребляет 0,95 мВт, или 90 мкА, итого 166 мкА без потребления радиоканала. Без учёта полезного трафика в активном режиме средний ток, потребляемый датчиком 1,21 мА, расчётный ресурс батареи 378 суток, т.е. около года. [4]
В экономичном режиме:
- для узла 02 из нашего примера средний ток 0,32 мА, ресурс 1432 суток, почти 4 года;
- для узла 01 средний ток 0,27 мА, ресурс 1700 суток, чуть более 4,5 года;
- для периферийных датчиков 03, 04, 05 средний ток 0,25 мА, ресурс 1800 суток, около 5 лет.
Вклад полезного трафика в потребление пренебрежимо мал, например, передача 100 пакетов («тревог») в сутки добавляет к среднему потреблению 2 мкА.
Исходя из этого, для снижения энергопотребления сети рекомендуется:
1. С помощью средств СПО отключать функцию ретранслятора у тех датчиков, которые не предполагается использовать для ретрансляции пакетов. В группе компактно (в пределах взаимной радиослышимости) расположенных датчиков лучше оставлять только один ретранслятор, и при этом иметь в виду, что у ретранслятора ресурс батареи будет меньше.
2. После того, как датчики установлены на местности и настроена система ретрансляции, сеть надо перевести в экономичный режим.
3. Если в результате ошибки при раздаче функции ретрансляции часть сети оказалась недоступна, надо перевести сеть в активный режим, выждать 8 минут для восстановления данных слышимости, скорректировать систему ретрансляции и снова перевести сеть в экономичный режим. [5]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Губин С.Г., Енкен Б.В. База знаний по сигнализационному комплексу «Радиобарьер»/ Новосибирск, Полюс-СТ., 2012. - 347 с.
2. Общие сведения о комплексе. Руководство по эксплуатации. Часть 1 // отдел технической документации НФ ООО «ПОЛЮС-СТ»;
3. «Сигнализационный комплекс «Радиобарьер». Учебное пособие по установке и применению сигнализационного комплекса «Радиобарьер» // отдел технической документации НФ ООО «ПОЛЮС-СТ»;.
4. Губин С. Г., Войновский В. А. Обзор развития разведывательно-боевых комплексов в системе средств обеспечения разведывательно-боевой деятельности подразделений СПН и войсковой разведки сухопутных войск // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. Х Междунар. науч.
конгр. : Междунар. науч. конф. «Сиб0птика-2014» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 2. - С. 190-193.
5. Губин С.Г. Тактика действий с сигнализационным комплексом «Радиобарьер» / методическое пособие / Новосибирск, Полюс-СТ., 2012. - 40 с.
© С. Г. Губин, 2016
