Системы контроля доступа и идентификации
Обратный звонок

Беспроводные каналы связи в СКУД

16.02.2012 Источник: интернет-портал sec.ru
Автор: Стасенко Л.А.

Беспроводные устройства продолжают свое победное шествие по миру, вторгаясь во все новые и новые аспекты нашей повседневной жизни, и текущее десятилетие можно смело назвать эрой беспроводных технологий. Данная статья впервые увидела свет около трех лет назад, за это время кое-что поменялось во взглядах и окружающем нас мире, поэтому предлагаем несколько доработанный и расширенный вариант материала, адаптированный к сегодняшнему дню.

Сетевая модель СКУД

Сразу оговоримся, что мы рассматриваем сетевые профессиональные СКУД, то есть распределенные системы, в которых необходимо обеспечить взаимодействия между компонентами — компьютерами и контроллерами, независимо от принципов обмена («каждый с каждым», система с выделенным сервером или иная другая топология). Если речь пойдет о более простых системах, то это будет отдельно оговариваться.

С учетом принятой посылки уместно вспомнить, что весь обмен между приложениями в таких системах в соответствии с сетевой моделью OSI делится максимум на семь уровней, где самый нижний уровень — это физическая передача данных по среде передачи (провода, радиоканал или иная другая среда), а самый верхний — это уровень приложения пользователя, которое и выполняет специфический для системы функционал. Предмет нашего обсуждения — это один или два нижних уровня, обеспечивающих упаковку рабочих данных в протокольные пакеты и передачу их через посредство той или иной физической среды.

Итак, нас интересует применимость для СКУД конкретно беспроводных технологий, их преимущества (если есть) и недостатки, откуда можно будет делать вывод о целесообразности применения радиоканала в сетевых системах доступа. Рассматривая данные аспекты следует сразу определить, в чем может быть смысл применения беспроводных технологий в СКУД? Очевидны следующие варианты:

  • Проблема «последней мили», когда до точки прохода невозможно или нерационально довести проводные коммуникации. Достаточно типичный случай — проходная, отделенная от основных зданий бетонированными дорогами или площадками.
  • Упрощение прокладки коммуникаций: все оборудование точки прохода (например, двери) компактно смонтировано с помощью проводов, а канал связи надо вести сравнительно далеко, да иногда еще и по финально отделанному дизайнерами помещению — ситуация, знакомая практически каждому монтажнику систем безопасности.
  • Удешевление стоимости монтажа точки прохода. Вместо смены замков на электрически управляемые, монтажа контроллера, считывателей на стене рядом с дверью проще сменить накладки штатного замка на новые, с интегрированным контроллером, считывателем и механизмом блокировки.

Итак, для начала рассмотрим технологические основы, то есть существующие варианты радиоканалов.

Варианты радиоканалов

Существует достаточно большое разнообразие беспроводных сетей, разработанных для тех или иных целей с вытекающими из этого конкретными характеристиками. Рассмотрим те из них, которые пригодны так или иначе для СКУД.

Wi-Fi

На мой взгляд, это канал связи, который вполне может быть применим в профессиональных СКУД. С точки зрения компонентов СКУД (контроллеров, компьютеров) это полный аналог проводного Ethernet, и подключенные к беспроводным коммутаторам (точкам доступа) устройства даже не отличат одну среду передачи от другой.

Как абсолютно нормально использовать сеть Ethernet для подключения контроллеров к системе, так же естественно использовать и беспроводные каналы связи на базе Wi-Fi. Это освобождает от необходимости прокладки параллельный коммуникаций для связи компонентов при использовании традиционного RS-485.

Вся разница только в том, как на данном предприятии или части его территории построена локальная сеть: на витой паре, оптоволокне или с применением радиоканала. Последний вариант достаточно популярен в небольших компаниях, когда нет желания в арендуемом офисе разворачивать полномасштабный проводной Ethernet.

Таким образом, если говорить о Wi-Fi, то это в чистом виде замена только среды передачи без каких-либо других изменений. Скорости передачи практически одинаковые, внутренние протоколы - тоже. Но до точки доступа всё равно придется дотягиваться кабелем.

По мере развития сетей WiFi и снижения стоимости WiFi модулей (для интеграции в контроллер доступа в каечтсве основного интерфейса связи) популярность такого решения, вероятно, будет расти. Уже сегодня стоимость такого модуля находится в районе 800 — 1000 рублей, что не будет сильно затратным с учетом того, что отпадает необходимость прокладки проводного канала связи длиной в несколько десятков метров.

Bluetooth

У этого канала связи несколько иное назначение: изначально он разрабатывался как канал малого радиуса действия с небольшими скоростями передачи. Типичное применение — беспроводные «мышки», гарнитуры мобильных телефонов.

Однако за последнее время этот стандарт получил дальнейшее развитие, стандартизировано множество профилей устройств, выпускаются трансиверы с увеличенной до нескольких сотен метров дальностью. Интересным, на мой взгляд, является профиль SPP (Seral Port Profile — профиль последовательного порта). Используя два или более готовых модулей с данным профилем можно создать беспроводной канал для устройств, разработанных для работы через последовательный порт (RS-232, RS-485), причем практически без доработки существующих контроллеров СКУД. На открытом воздухе можно получить дальность связи до нескольких сотен метров, что позволяет решить, например, проблему «последней мили» и удешевить процесс монтажа — прокладка уличных коммуникаций — не самая дешевая работа, и организация канала связи менее чем за 3000 рублей может даже позволить сэкономить время и деньги.

ZigBee

Это – одна из самых быстроразвивающихся в последние годы беспроводных технологий, работающая в нелицензируемом диапазоне 2,45 ГГц. Изначально технология разрабатывалась как низкоскоростной канал связи для объединения в сеть различных датчиков с малым потреблением (для питания от батареек) и с невысокими скоростями передачи. Применительно к безопасности это могут быть датчики охранной и пожарной сигнализации, и в настоящее время такие охранные системы уже получили определенное распространение, начиная вытеснять традиционные радиосистемы, работающие в других ачстотных диапазонах (430-460 МГц, 800-900 МГц).

Возможно, причем в скором времени, ZigBee основательно потеснит многие из существующих сегодня радиоканальных ОПС. Ведь почти все они разработаны вне каких-либо стандартов. У каждого производителя – свои протоколы обмена, и заменить имеющиеся на объекте беспроводные датчики на оборудование другого производителя невозможно. В то же время для систем жизнеобеспечения зданий, целей охраны и других у ZigBee есть стандартизированные профили, что обеспечивает совместную работу оборудования различных производителей, и заказчик получит возможность использовать в системах ОПС практически любые датчики на выбор по требуемым параметрам, дизайну и другим характеристикам. Еще раз отметим, что все это возможно именно за счет утвержденных стандартных профилей (спецификации наборов команд и протоколов обмена) для конкретных приложений в области автоматизации зданий и систем безопасности, и всё это вместе взятое гарантирует совместимость оборудования разных производителей. Причем за счет включения в систему ретрансляторов территория покрытия может быть весьма большой.

За время, прошедшее с момента написания первого варианта статьи, технология пришла уже и в системы контроля доступа. На рынке появилось несколько решений на основе ZigBee (а точнее — нижнего уровня протоколов данного стандарта - IEEE 802.15.4). Например, система APERIO группы ASSA ABLOY. Данная система предлагает два варианта оборудования дверей: накладки с интегрированным считывателем-контроллером и механизмом блокировки ручки открывания двери и электронный цилиндр с интегрированным считывателем бесконтактных карт. Оба варианта имеют беспроводной интерфейс IEEE 802.15.4 для связи с концентратором, который, в свою очередь, имеет два варианта исполнения: с интерфейсом RS-485 (такой концентратор обслуживает до 8 беспроводных дверей) и с интерфейсом wiegand (позволяет использовать оборудование двери со стандартным контроллером доступа).

Сиситема идеальна для оборудования гостиниц и офисов, позволяя максимально сократить затраты на монтаж точки прохода, не нарушая при этом интерьер помещения, поскольку требуется только прокладка кабеля до концентратора, который может располагаться в запотолочном пространстве и обслуживать до 8 дверей на удалении до 30 метров. Заявленный производителем срок службы встроенных в цилиндры или дверные накладки батареек порядка двух лет или до 40000 циклов открывания двери. На сегодняшний день поддерживаются бесконтаткные карты Mifare® classic, i-Class, Mifare® Plus, DESFire, в ближайшем будущем будет обеспечена поддержка популярных карт EM Marin. Кроме того, гамма интерфейсов концентраторов будет дополнена стандартным Ethernet, что еще больше упростит интеграцию решения в информационную инфраструктуру современных зданий.

GSM

Исторически эта беспроводная сеть начала применяться в системах безопасности первой. У GSM-каналов есть очень большое преимущество: сеть обеспечивает практически сплошное покрытие. Всё пространство, где живет человек, находится в зоне действия сети. Заманчиво использовать эти каналы для передачи информации в системах безопасности. Но давайте зададимся вопросом: а зачем? Для каких целей? И главное - как?

Чтобы ответить на него, надо вспомнить, что основные методы передачи информации в сети GSM – это SMS-сервис, голосовой канал, а также технология передачи данных GPRS.

SMS

SMS-сервис позволяет передавать короткие текстовые сообщения. Если есть необходимость передавать не-текстовую информацию, ее нужно перекодировать, тогда допустимый объем этого сообщения будет уменьшаться.

Главный, применительно к системам безопасности, недостаток в том, что это не on-line сервис. А для профессиональных СКУД on-line мониторинг просто необходим. То есть, в режиме реального времени информация должна поступать в службу реагирования, и в таком же on-line режиме команды от оператора или компьютера должны поступать на контроллер. Сервис не гарантирует время доставки, сообщение вообще может затеряться. Конечно, потери могут быть в любых протяженных каналах связи — за счет помех, шумов, наводок и т.д. Искаженная информация – потерянная информация. С этой проблемой можно бороться. Для того, чтобы обеспечить гарантированную доставку используется подтверждение, на чем, как известно, основана работа протокола TCP/IP. Аналогичный механизм можно было бы использовать в SMS. Но сервис не дает гарантий оперативной доставки сообщений, и это принципиально не позволяет применять его для работы в реальном времени.

Использовать SMS как резервный канал связи – вполне нормально и допустимо. Как основной – только в не-профессиональных системах.

Вместе с тем именно сервис SMS используется в современных интегрированных системах как дополнение к другим сервисам — именно через SMS сообщения система безопасности школы может оповещать родителей о приходе ребенка в школу и уходе из школы, о приходе первого сотрудника в офис и так далее.

Голосовой канал

Голосовой канал чаще всего используются для управления, например, для управления домашней автоматикой и системой безопасности через голосовые меню, и этим область его применения, пожалуй, исчерпывается.

GPRS

Можно в GSM-каналах использовать GPRS или EDGE– специализированные службы, которые предназначены для обмена информацией на сравнительно высоких скоростях. С использованием этих служб можно удаленно подключать IP-оборудование. Но вновь возникает вопрос: насколько такой подход рационален для профессиональных систем? Распределенные удаленные офисы почти всегда подключены к Интернет, причем, подключены через готовые каналы связи с минимальной платой за трафик. Использовать для этих целей параллельный беспроводной канал не очень интересно и достаточно накладно, хотя в отдельных случаях это может быть единственным решением.

Если у пользователя есть коммуникатор с приличным дисплеем, можно по дороге на работу набрать адрес своего сервера и посмотреть, например, отчет о рабочем времени. Приятная и для кого-то полезная функция, но, согласитесь, решающего значения она иметь не может.

Системы безопасности с GSM-каналом давно разрабатывают и пытаются продавать. Но мы не видим развития подобных систем, а это – первый признак небольшой перспективности разработки. Они не обеспечивают в полной мере требуемого функционала, а выполняют только мелкие вспомогательные функции, которые могут скорее выполнять рекламные функции, нежели базовые функции системы. Ведь системы одного класса достаточно равноценны и равно функциональны. Отличия ради можно сделать что-то особое. Как сказал герой популярной кинокомедии, «такая же, но с перламутровыми пуговицами».

Другие частотные диапазоны

Для решения отдельных частных задач можно использовать в качестве каналов связи имеющиеся на рынке различные радиомодемы, работающие в свободных частотных диапазонах (433-460 МГц, 860 МГц), причем за счет значительных допустимых мощностей передатчиков с такими модемами можно получить дальность связи до десятков километров. Но это будут специфические частные решения, которые вряд ли найдут массовое применение в системах безопасности вообще и в СКУД в частности.

Заключение

Подводя итого, можно сделать следующие выводы:

  • В качестве основного канала связи в профессиональных СКУД могут использоваться только те беспроводные технологии, которые эквивалентны по функционалу, назначению и стоимости стандартной проводной компьютерной сети предприятия — это Wi-Fi, Wi-Max и аналогичные беспроводные сети.
  • Технологии сенсорных сетей типа ZigBee, Z-Wawe и многие аналогичные должны использоваться по своему прямому назначению — для получения информации от различных датчиков без прокладки проводов на ограниченной (локальной) территории, но могут использоваться и для обслуживания беспроводных точек прохода с невысокой интенсивностью проходов
  • Такая привлекательная сеть как GSM может использоваться либо в «домашних» системах, либо как дополнительный канал удаленного доступа к серверу СКУД для получения отчетов и аналогичных действий. При этом, используя готовую инфраструктуру, за создание которой не требуется явно платить, готовьтесь постоянно оплачивать трафик такой сети.

Возврат к списку