Спутниковый мониторинг. Часть 1

    Старые фокусы на новый лад

    Спутниковый мониторинг подвижных объектов вещь абсолютно не новая. Много лет перевозчики и автопарки используют GPS-трекеры для определения местоположения каждой машины автопарка. Не составляет труда узнать не только местоположение ТС, но и объем топлива, расход, скорость и любую другую информацию с датчиков автомобиля.

    До сих пор под спутниковым мониторингом подразумевали устройства с определением местоположения через системы глобального позиционирования (GPS, GLONASS, Galileo и тд) и передачей данных по каналу GPRS, реже по радио или Wi-Fi.

    Основной проблемой существующих систем является отсутствие глобального покрытия сети. Многие компании нашли выход в использовании «черного ящика», буфера в котором хранится информация о точках и передается, как только появляется сеть. Но что делать, если данные необходимо получать постоянно? А если техника многие месяцы не входит в сеть GSM? В нашей практике был клиент, у которого раз в две недели на объект выезжал специальный человек с ноутбуком и собирал данные с трекеров по Wi-Fi. Решение более чем спорное.

    Спутниковые сети и M2M


    Решение проблемы нашлось на поверхности. Точнее над поверхностью. От 740 до 35 000 км над землей. Установка трекеров со спутниковым каналом или спутниковых модемов в поддержку существующих систем. На данный момент две сети обеспечивают отличное покрытие и поддерживают M2M сервисы.

    Iridium – крупнейшая спутниковая сеть со 100% покрытием Земли. 66 активных спутников и 6 резервных обеспечивают передачу данных из самых удаленных уголков планеты. Высота расположения спутников 740 км. В любой момент времени над вами не менее 3-х спутников, что позволяет оборудованию тратить меньше времени на поиск луча.

    Inmarsat – вторая по величине спутниковая сеть. Покрытие составляет 98% и обеспечивается 11 геостационарными спутниками. Однако передача данных требует наведения на спутник или, в случае использования всенаправленной антенны, прямой видимости спутника, то есть на Юг.

    Картина была бы не полной, если я не упомяну оператора Thuraya, самого молодого из всех. Спутники оператора так же геостационарное. Покрытие значительно уступает предыдущим двум, однако подкупает цена трафика, как голосового так и IP. Кроме того компания выпустила модуль all-in-one позволяющий создавать свои устройства. К тому же модуль сильно подкупа низкой ценой.

    В первой части рассмотрим оборудование для передачи данных в сети Iridium.

    Оборудование

    Компания Iridium имеет крайне противоречивое прошлое. С одной стороны — самая крупная спутниковая сеть, с другой — банкротство пережитое в 1999г повлекшее за собой отключение всех устройств сети. Однако в 2001г компания была запущена вновь. Руководство сильно пересмотрело ценовую политику. Теперь передача данных и голоса стоит приемлемых денег (минута разговора до 1999г – 5$/мин, на данный момент до 1.2$/мин). Спутниковый телефон стоит чуть больше 1000$, что вполне приемлемо в наше время.

    Однако не о телефонах пойдет речь. В линейке компании появились встраиваемые модули, которые можно использовать как для интеграции в существующие приборы, так и для создания собственных устройств передачи данных.

    Модули существуют двух типов: SBD модуль и модуль с поддержкой всех сервисов компании.
    Наиболее интересным для нас является первый тип, а конкретно модуль Iridium 9602 производства компании Nal Research.



    Модуль 9602 используется только для передачи SBD трафика, что благотворно влияет на его стоимость (до 300$).

    SBD (Short Bust Data) – вид трафика используемый для передачи коротких сообщений. Длинна сообщения может составлять до 1920 байт, но чаще используются сообщения до 340 байт. Данные могут передаваться на e-mail, IP, IMEI другого SBD устройства.


    На модуле расположены: вход Iridium антенны, вход GPS антенны (не очень ясно назначение. В своем приборе мы его не используем), 20 pin коннектор.



    Для передачи информации на модуль используется RS-232 порт.

    Принцип передачи данных

    В системе мониторинга транспорта основным передатчиком является GSM-модуль, а резервирование происходит через модуль Iridium 9602. Маршрут пакета данных переданного через GPRS предельно прост. Трекер собирает данные о точке (координаты, скорость, к-во топлива и тд.), сжимает их по своему протоколу и отправляет на IP сервера мониторинга. Однако, протокол сжатия данных для сотовой сети не подходит спутниковому каналу. Дело в том, что через GPRS сообщения о точках передаются с высокой периодичностью. Примерно два раза в минуту. Для спутника такой расход трафика — недопустимая роскошь. В связи с этим разработан специальный протокол, который собирает данные нескольких точек, пакует в одно сообщение и пересылает на сервер, как только размер пакета достигнет 340 байт. В результате мы имеет два разных формата данных с одного устройства. Но не все разработчики систем мониторинга готовы внедрять поддержку дополнительных протоколов в свое ПО. На помощь нам приходят решения по эмуляции пакетов. Ниже наглядно показан маршрут следования пакета данных с устройства до сервера мониторинга.



    Контроллер трекера с определенной периодичностью опрашивает датчики и собирает информацию в пакет. Каждый период опроса является точкой и подписывается геоданными. Как только объем пакета достигает 340 байт контроллер, через порт RS-232, отправляет данные на модуль, откуда они уходят в формате SBD. Так как, на данный момент, точка сопряжения (телепорт) всего одна, то данные передаются от спутника к спутнику до телепорта, где пакету присваивается IP адрес и порт назначения. Для того, что бы сервер знал куда направлять данные, при регистрации IMEI устройства нужно указать IP адрес и порт нашего сервера эмуляции. В системе можно задать до 5-ти различных точек назначения. В их качестве можно указать e-mail, IP или IMEI другого SBD устройства (это может быть нужно для реализации системы обмена сообщениями). После того как сервер эмуляции получил данные он распаковывает пакет и пакует каждую точку в отдельности эмулируя протокол в котором данные идут через GPRS. Дальше информация о точках отправляется в систему мониторинга и мы можем видеть пройденный маршрут и состояние транспорта на разных этапах движения.

    Зачем это нужно

    Иметь данные о перемещении транспорта это приятно, но далеко не все компании видят в них пользу. И правда, зачем отправлять данные через спутник, если их можно собирать и отправить как только появится GSM сеть?
    Наиболее веским доводом является возможность получать экстренные данные. Может лопнуть колесо, произойти слив топлива, отказ двигателя и множество непредсказуемых ситуаций. В этом случае формируется внеочередной пакет и отправляется на систему мониторинга, благодаря чему можно предпринять экстренные меры. На случай внештатных ситуаций не связанных напрямую с транспортом можно предусмотреть кнопку экстренного вызова.

    Иные применения

    На примере мониторинга транспорта можно понять, что модуль 9602 может пригодиться в любой сфере, где необходимо получать актуальную информацию с удаленных объектов или обеспечить резервный канал передачи данных. Вендинговые автоматы, спасательные буи, счетчики и многое другое оборудование, которые требует постоянного наблюдения. Режим пониженного энергопотребления позволяет создать на базе модуля модем для передачи данных с точек, где нет постоянного питания. Самый простой пример – датчики наблюдения за сейсмоактивностью.

    Итог

    Модуль 9602, как и оператор Iridium, далеко не единственные решения для M2M. Под решение каждой задачи можно подобрать необходимое оборудование и выбрать наиболее подходящего оператора. В следующих статьях я опишу модем Iridium 9522b и модуль 9523, а так же расскажу о решениях на базе оператора Inmarsat, долгое время сохранявшего монополию на спутниковую передачу данных в C и L диапазонах на территории РФ. Не обойдется без внимания и Thuraya, так же недавно получивший лицензию на работу в России.
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 34

      +2
      Интересно, сколько времени в среднем занимает отправка этого 340 байтного блока? Насколько стабильно работает, часто ли бывают ошибки, невозможность отправки? И сколько стоит трафик?
        +1
        Тоже интересует стоимость траффика.
          +1
          >Интересно, сколько времени в среднем занимает отправка этого 340 байтного блока?
          Если не ошибаюсь, около 10-ти секунд.

          >Насколько стабильно работает, часто ли бывают ошибки, невозможность отправки?
          По нашим наблюдениям работает стабильно. Испытания гибридного трекера мы проводили в дождь и достаточно плотную облачность и особых проблем при отправке не было.
          ошибки могут быть в случае, если во время передачи спутник пропал из зоны видимости, что случается не часто. В этом случае модуль начинает снова искать спутник и повторно отправляет пакет. Невозможность отправки из мест с закрытым небом. Для Иридиума хватает всего одного спутника, так что в частичным перекрытием, в большинстве случаев, справляется.

          >И сколько стоит трафик?
          Мы используем предоплатную систему.
          За новый модуль затраты следующие:
          1550р — активация модуля. Заведение аккаунта и заведение точек доставки.
          700р — абонентская плата в которую входят 12кб предоплаченного трафика.
          40р — 1кб перерасхода.
          мы подсчитали, что при отправки сообщений каждые 1,5 часа, в месяц затрат не более 50$ на машину. Учитывая, что трекер периодически использует GPRS, то чаще затраты сильно снижаются.
          В местах без сотовой сети иного выхода просто нет. Однако учитывая что зачастую используются гораздо более дорогие системы, такие расходы вполне приемлемы.
            0
            Голосовая линия на столько плоха, что модем на голосовой линии выдаст меньше 136 бит/сек? Какая то разная цена за цифру и голос (я говорю про цены на голос 1.2$/мин)
              0
              У операторов есть вариант классического dial-up. Однако не стоит забывать, что даже при использовании частотно-временного разделения количество голосовых каналов сильно ограничено. Для нужд телеметрии и запущены M2M сервисы, где канала хватает на гораздо большее к-во устройств.
              Тем более дозвон через голосовую линию слишком медленный. Более критична видимость спутников да и «звонилка» сама по себе дороже. Для запуска модуля «с нуля», отправки сообщения и получения отчета о доставке требуется не более 30-ти секунд. Это особенно ценно, если делать автономную систему.
          0
          Есть ли описанный алгоритм как происходит переключение с GSM на SBD? Ведь, насколько я понимаю, это в основном в тяжелых условиях + море.
            0
            Наш трекер, в первую очередь, пытается отправить данные о точке через сотовую сеть. Т.к. в модели, которую модернизировали, поддерживаются две сим-карты, то контроллер опрашивает оба GSM-модуля на наличие соединения. Если ни одна сим-карта не активна, то начинается сбор пакета для отправки. В настройках трекера можно задать периодичность сбора данных для спутникового модуля.

            Насчет тяжелый условий вы почти правы. Почти, потому что у нас множество мест, где сотовой связи нет. По дороге из СПб в Выборг есть минимум три слепые зоны. Конечно, расстояние не такое большое. но пример достаточно показательный.

            0
            Кстати, есть такое явление, которое называется «Вспышка Иридиума».
            Почти каждый день ночью можно наблюдать.
            Рассчитать время можно на heavens-above.com
              0
              Пытался разок наблюдать, но в городе так и не увидел
                0
                сегодня в 5 утра. черт, опять не спать
                0
                Если применить GSM-глушилку, передача данных не будет происходить?
                  +1
                  Никогда не имел с ними дело. Если глушилка шумит конкретно на GSM частотах, то я думаю что передача будет происходить. Хотя я уточню у нашего тех. отдела.
                  Если поможет то Iridium использует частоты от 1616 MHz до 1626.5 MHz.
                    +1
                    Частоты не те, так что пофиг.
                    0
                    Для вендинга будет непомерной роскошью использовать спутниковый канал — там навара с батончика или колы меньше, чем стоимость одного пакета данных…
                      0
                      Контроллер аппарата может накапливать данные, сжимать их и отправлять единым пакетом. Опять же, спутник имеет смыл использовать когда это экономически выгодно. Нужно рассматривать каждое применение в отдельности. Опять же, если у клиента большое количество аппаратов, то можно подключить специальные тарифы
                      0
                      Первый запрос в гугль — цена $1.2 за 1000 байт
                      www.ts2.pl/en/Iridium-SBD
                      Не сказать чтобы дешево ;)
                        0
                        Ну так и не для игрушек это всё…
                          0
                          Согласен. Зачастую стоимость обслуживаемого оборудования или перевозимого груза настолько велика, что такие цены за перестраховку не сильно пугают. Могу напугать сильнее, минимальная стоимость IP трафика через оборудование L-диапазона 5,5$ у оператора Thuraya.
                          0
                          Ну нельзя сказать что и дорого. Когда я только начинал заниматься этим направлением, то консультировался с крупными мониторинговыми компаниями. Самый большой пакет который они фиксировали был объемом в 192 байта. С карьерных грузовиков. Была проверка всех датчиков, так же идентификация водителя.
                            0
                            Есть слухи, что для России будут спец тарифы. Как у Imnarsat BGAN
                            0
                            Разбудите меня, когда будет доступен worldwide интернет-доступ (хотя бы на сравнимых с диалапом конца 90х по скорости и с нынешним 3G/LTE по стоимости).
                              0
                              Под каждую задачу свое решение. Для телеметрии не нужны большие скорости.
                              0
                              Кстати, помимо Iridium, Inmarsat и Thuraya, существует еще одна глобальная спутниковая система связи — Orbcomm. Ее плюс в том, что она специально заточена под телематику и передачу данных. Голосовые сервисы там отсутствуют, зато недорогое оборудование и тарифы на связь. Официально в России сейчас работают только Inmarsat и Thuraya. iridium обещают в 2013 году, после постройки станции сопряжения в Адлере.
                                0
                                Iridium получает лицензию в сентябре. Это информация представленная Iridium своим дистибам. Конечно сроки опять могут отодвинуть, но верим в лучшее. Действительно, Iridium должен еще построить телепорт, но по последней договоренности оператору дали отсрочку в два года на его постройку. На самом деле в этом есть достаточно неприятный скрытый смысл.

                                Что касается Orbcomm, то стоимость их оборудования оставляет желать лучшего. Все что ввозится в Россию стоит дороже чем решения от Nal research и Skywave, Да и не совсем понятно с ее использованием в России. По головке могут и не погладить.
                                  0
                                  Про Nal research не знаю, но SkyWave дороже, есть некоторый опыт работы с ними. Терминал IDP-690 без доставки и таможни стоит около 525$ (для партии от 1 до 400 шт.), в Москве для партии от 1 шт. такой стоит 27 тыс. Модемы Orbcomm (встраиваемые) по цене практически как Iridium стоят, в частности Quake Global Q1000 — около 300$, другое дело, что использовать их на территории РФ нельзя.
                                    0
                                    Если сравнивать, то тогда нужно с моделью IDP-110, т.к. IDP-690 это уже законченное решение в корпусе и с антенной.

                                      0
                                      Скажите, а законченные телематические решения на базе модулей Iridium существуют, есть в продаже? Я имею ввиду Iridium/GPS/GSM
                                        0
                                        Да, есть. Наши партнеры сделали такое устройство. Работает неплохо, но пока небольшие проблемы с антенной. Нужно будет использовать либо авиа антенны либо приедет тестовый образец от антенна XXI и будем пробовать. Просто не во всех регионах хорошо работает в движении.

                                        Я могу вам подробнее рассказать как и что сделали и почему, пока что, это лучшее что есть по гибридному иридиуму на сегодняшний день.
                                          0
                                          Ага, знакомая ситуация. Дешевые антенны Иридиум очень плохо работают, а чтобы работало нормально нужно брать антенну за 400$, это мне наши поставщики сказали, в основном они по Инмарсату, но Иридиумом занимаются в том числе
                                            0
                                            Есть наши разработки. Надо протестировать и посмотреть как оно. Их плюс в стоимости и в том, что можно вносить изменения.
                                0
                                Очень интересно. А ваши трекеры запитываются от бортовой сети или могут работать и от автономных источников? И какой размер-вес трекеров получился? Вопрос достаточно важный для того применения, которое нас интересует.
                                  0
                                  Они питаются от бортовой сети, но в трекере есть батарея, на случай отключения питания.
                                    0
                                    А какой размер вашего трекера и какая емкость аккумулятора внутри?
                                      0
                                      103,0 мм x 65,0 мм x 28,0 мм
                                      295гр
                                      Литий-полимерный аккумулятор; 1100мА

                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.