SCADA через спутник

Сети дистанционного управления и сбора информации, известные как SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) или M2M (Machine-to-Machine), уже давно используются для контроля многочисленных удаленных объектов в различных отраслях экономики и в научных исследованиях. Очень часто, такие объекты наблюдения располагаются на больших территориях – трубопровод, сети электропередачи, сейсмические датчики и т.д., и единственной технологией для связи таких объектов в единую сеть управления и контроля является спутник.

Помимо широкого территориального охвата спутник обеспечивает высоконадежную связь, устойчивую к катаклизмам, а также обеспечивает низкие эксплуатационные расходы за счет динамического перераспределения ресурса транспортного канала (спутника) между всеми устройствами сети. Спутниковый терминал может быть установлен в любом месте в течение нескольких часов и не требует специального обслуживания. Малая потребляемая мощность и возможность «спящего» режима при отсутствии информации для передачи, позволяют использовать разнообразные альтернативные источники питания, повышать автономность работы станций в условиях аварий.

Современные датчики уже имеют интерфейс IP и часто даже не требуют запроса от центральной станции, а самостоятельно рапортуют о контролируемых параметрах в случае их отклонения или по внутреннему таймеру. Такие пакеты имеют малый размер, но их может быть достаточно много, в зависимости от размера этой сети. Трафик такой сети мониторинга асимметричный в пользу трафика от удаленных терминалов.

Традиционно для построения спутниковых сетей SCADA используется технология TDM/TDMA, где центральная станция (ЦС) передает единый канал TDM, принимаемый всеми удаленными терминалами, в котором содержатся запросы SCADA, а также команды управления сетью. Для передачи информации от терминалов к ЦС используется режим множественного доступа разделенного во времени (TDMA). Большое количество терминалов может последовательно передавать свою информацию небольшими пакетами через общий канал TDMA.

Основным недостатком таких систем является неэффективное использование полосы канала TDM – многие VSAT платформы устойчиво работают только при достаточно большой скорости такого канала, в то время как информации от ЦС к терминалам может вообще b не быть. В итоге эксплуатационные расходы на сеть становятся неадекватно высокими.

Новые технологии для сетей SCADA

VSAT платформа UHP, от российского разработчика и производителя ИСТАР, это единственная в мире технология, которая поддерживает как классический режим TDM/TDMA, так и режим TDMA, в котором информация от ЦС к терминалам и обратно передается через единый канал множественного доступа TDMA. Этот режим идеально подходит для асимметричных сетей SCADA, так как в такой сети весь спутниковый ресурс динамически перераспределяется как между станциями, так и по направлениям. Например, в такой сети трафик от ЦС к терминалам вообще может отсутствовать и при этом не занимать спутниковый ресурс.

Принципиальным отличием режима TDMA платформы UHP является возможность создавать любые топологии. По определению, TDMA сети полносвязаны, так как все станции принимают единую несущую с пакетами всех станций и используют этот же канал для передачи своей информации. С помощью платформы UHP могут создаваться сети TDMA с топологией «Звезда», т.е. минимальным условием для работы удаленных терминалов является уверенный прием пакетов от ЦС, в которых передаются команды управления сетью и планы передачи. При этом, ЦС принимает пакеты от всех станций сети. За счет такой асимметрии радиолинии на абонентских станциях могут быть использованы компактные антенны с маломощными передатчиками, такие же, как и при использовании технологии TDM/TDMA.

Для организации сети UHP TDMA с минимальной пропускной способностью достаточно всего 160 кГц спутниковой полосы, при этом в такой сети может передаваться до 35 Гбайт трафика в месяц. Этой пропускной способности достаточно для сбора данных с сотен удаленных датчиков, при этом эксплуатационные расходы на сеть не превысят несколько сот долларов.

Еще одним важным преимуществом технологии Истар UHP является полностью контролируемый режим работы в канале TDMA, т.е. передача любого пакета в этой сети осуществляется по расписанию и не создает коллизий. Это гарантирует минимальное, стабильное и предсказуемое время доставки информации, причем могут создаваться очереди с различными приоритетами.

Перспектива SCADA в России

Не секрет, что устаревшая инфраструктура многих отраслей российской индустрии не только делает отечественную продукцию и услуги неконкурентоспособными из-за низкой эффективности таких производств, но и угрожает безопасности населения учащающимися техногенными катастрофами. В рамках государственных программ по модернизации экономики этому уделяется самое большое внимание. Системы контроля и мониторинга являются очень важным элементом такой модернизации, так как позволяют выявить и предотвратить целый ряд потерь влияющих на эффективность производства. С учетом географического масштаба нашей страны, спутниковые системы SCADA буду становиться одним из самых востребованных применений VSAT. Наличие в России собственных спутников и отечественной технологии VSAT открывает большие возможности по применению этих решения в самых различных отраслях, включая объекты государственной важности.