Пропустити команди стрічки
Перейти до основного вмісту

INTEGRATED TELECOMMUNICATION SYSTEM OF "SMART HOME"

ІНТЕГРОВАНА ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНА СИСТЕМА "РОЗУМНОГО БУДИНКУ"

Автори: М.М. Кайденко, С.О. Кравчук

Основними критеріями, які відповідають за підтримання необхідної якості обслуговування QоS, є пропускна здатність, своєчасність, надійність і безпека. Що стосується необхідної пропускної здатності, то застосування BAS на фізичному рівні в цілому не потребує високого навантаження трафіку у зв'язку з відсутністю високошвидкісних керуючих ланцюгів. Однак, необхідність забезпечення високошвидкісного доступу до зовнішніх інформаційних джерел вимагає від телекомунікаційної системи наявності каналів зв’язку з високою пропускною здатністю.

До складу інтегрованої телекомунікаційної системи (ІТС) «розумного будинку» відносяться: сенсорні та промислові мережі (називані островами), мережа доступу та сервісів, базова мережа агрегації, яка включає мережу автоматизації (рис. 1). Таким чином функціонально ІТС виконує об’єднання різнорідних мереж та систем автоматизації будівлі з системами високошвидкісного доступу до інформаційних ресурсів, формує комунікаційні інтерфейси між підмережами, в тому числі із користувачем будівлі чи оператором послуг, що дозволяє за допомогою телекомунікаційних технологій створити єдину інтегровану мережу електронних комунікацій будинку, зв’язану через захищені канали із зовнішніми (віддаленими) сервіс-провайдерами та джерелами інформації.

Апаратно до складу ІТС, згідно рис. 1, входять:
- сервер "розумного будинку" (сервер локальної ІР-мережі);
- шлюзи підсистем (островів), в тому числі шлюзи взаємодії (interconnection) з не ІР-підсистемами;
- маршрутизатор домашньої мережі (проводової і безпроводової);
- сервер доступу до зовнішніх мереж, включаючи "firewall" і M2M рішення;
- комутатори домашньої (локальної L2 level) мережі;
- Ethernet-IP-магістраль;
- безпроводові точки доступу;
- розетки проводової частини ІТС;
- термінали відображення інформації (мобільні та стаціонарні).

2.jpg
Рис. 1 Узагальнена архітектура телекомунікаційної системи "розумний будинок": 1 – мережа Інтерент; 2 – мережа мобільного оператора; 3 – мережа зв’язку загального користування; 4, 9, 13 – шлюз підсистем; 5 – сенсори та управляючі пристрої; 6 – сервер доступу; 7 – Ethernet-IP-магістраль; 8 – острів-1 (island-1); 10 - сервер управління системою "розумний будинок"; 11 – острів-2 (island-2); 12 - маршрутизатор домашньої мережі (проводової і безпроводової); 14 – острів-N (island- N); 15 – магістральний протокол ХХХ; 16 – комутатор локальної мережі

Базові принципи покладені в основу архітектури ІТС грунтуються на наступних концептуальних особливостях "розумного будинку":
- «розумний будинок» є системою автоматизації, контролю, візуалізації та надання телекомунікаційних і інформаційних сервісів. Виходячи з цього ієрархія системи повинна бути трирівневою: рівень управління та надання сервісів, рівень автоматизації і фізичний рівень доступу (місцевий рівень - field level);
- у мережі "розумний будинок" в силу різноплановості і різнорідності виконуваних функцій можуть використовуватися різні середовища передачі і протоколи передачі даних.

Загалом протоколи передачі даних умовно можна поділити на IP-орієнтовані протоколи, які використовуються переважно для формування базової мережі і спеціалізовані промислові протоколи для автоматизації та контролю.

IP орієнтовані протоколи використовуються для передачі великих потоків інформації: голоси, відео, відеоконференцій, доступу до зовнішніх мереж, роботи з різними периферійними мережевими пристроями, онлайн ігор, доступу до соціальних мереж.

Спеціалізовані промислові протоколи орієнтовані на забезпечення роботи засобів і систем автоматизації та контролю: управління освітленням, системами кондиціонування, систем опалення, системами фізичного доступу і безпеки та ін., при цьому обсяг переданої інформації відносно не високий.

Виходячи з цього для створення єдиної телекомунікаційної мережі «Розумний будинок» пропонується як основний вибрати мережу на основі IP. Це дозволить створити єдіную інтегровану телекоммунікаційную мережу з єдиною системою управління. Підключення та взаємодію з іншими мережами на рівні field level буде здійснюватися за допомогою шлюзів (Gateway), що підключаються до загальної опорної мережі (Backbone). Функціональність шлюзів визначається функціональністю конкретної системи автоматизації та контролю.

В якості єдіной системи адресації передбачається використовувати IP адресацію: перетворення адрес здійснюватиметься на рівні шлюзів з повною відповідністю адресації, прийнятої в конкретній системі автоматизації і контролю; окремих системах і відповідно пристроям будуть виділені пули IP-адрес, при цьому адреси сенсорів/датчиків і виконавчих пристроїв матимуть взаємну відповідність; пули IP-адрес буду розподілені також за територіальним принципом (закріплені за приміщенням, кімнатою).

Виходячи з вище зазначеного, основні функції ІТС наступні:
- надання багатосервісних послуг, при цьому через розроблені програмні інтерфейси об’єднувати усі підсистеми, необхідні для роботи «розумного будинку», та функціонально інтегрує функції управління, контролю, доступу до інформаційних ресурсів;
- підтримка єдиної системи адресації в мережі (закрита, частково відкрита, відкрита - уточнюється в процесі розробки для кожного будинку);
- забезпечення взаємодії з окремими мережами автоматизованих систем та їх інкапсуляція до єдиної мережі, в тому числі роботизованих;
- підтримка різноманітних технологій передачі даних всередині мережі: безпроводових (мережі на основі ІЕЕЕ 802.15, ІЕЕЕ 802.11, ІЕЕЕ 802.16), проводових технологій (хDSL, PLC, Ethernet) та технологій передачі даних в промислових мережах (інтерфейси RS-485, RS-232, RS-422, CAN (Control Area Network), HART (Highway Addressable Remote Transducer - "магістральний адресований віддалений перетворювач"), AS (Actuator-Sensor));
- виконання функцій шлюзів між мережами автоматизованих систем та зовнішніми спеціалізованими мережами (підтримка необхідних протоколів та їх конвертація);
- забезпечення доступу до зовнішніх мереж загального користування (мережа Інтернет, телефонні мережі, мережі операторів мобільного та фіксованого зв'язку) - виконання функції універсального серверу доступу;
- забезпечення захищеного зв'язку;
- сервер системи «розумний будинок» є невід'ємною частиною телекомунікаційної мережі.