Организация современных телекоммуникационных информационно-технологических сетей и систем в корпоративном секторе

Андрей КЛИМЕНКО,
заместитель директора – технический директор ТОО «ADVANTEK SYSTEMS»,
г. Алматы

Грядущие плоды четвёртой промышленной революции, которая полным ходом идёт сегодня – это создание повсеместных киберфизических систем. Их взаимодействие между собой, способность к оперативному обмену данными должны обеспечить высокоскоростные каналы связи. Этим и объясняется ажиотаж и бум с революционными изменениями в телекоммуникационных технологиях. Ещё не успел простой пользователь понять и принять все прелести предлагаемых услуг операторами сетей 4G, уже всё чаще и чаще в новостных порталах встречаются статьи и прения по поводу 5G, а кое-где уже на некоторых обложках передовых изданий красуется символ 6G. Понятное дело, предложение диктует спрос, и это постулат для научно-технического прогресса в первую очередь. Возрастающая потребность в высокоскоростных каналах передачи данных в связи с плавным поступлением первых продуктов четвёртой промышленной революции, таких как беспилотные авто, умные дома и умные города, умные электрические сети, умные заводы, заставляет разработчиков и лидеров телекоммуникационного рынка идти на шаг вперёд этих поступлений, потому как не будет взаимодействия устройств – не будет действующих киберфизических систем. Одним из перспективных и динамично развивающимся рынков услуг для мобильных операторов в ближайшие пять лет должен стать рынок услуг М2М, так называемых телематических услуг. Сети М2М – это сети коммуникации умных машин, объединяющие оконечные устройства М2М и системы управления, работающие без участия или с ограниченным участием человека. Использование сетей 2G/3G/4G для взаимодействия элементов сетей М2М должно принести операторам мобильных сетей дополнительный доход. Так, согласно прогнозам число подключений М2М в сетях мобильных операторов в 2018 году превысит 1,5 миллиарда, а по прогнозам на 2022 год количество подключений увеличится вдвое, что в три раз больше, чем сегодня. Наглядно такая динамика вполне объясняется данными из таблицы 1 потребностями в сфере применения услуг М2М. Даже поверхностно посмотрев таблицу, можно сделать вывод, что объём обмена данными для обеспечения этого колоссального взаимодействия «машин» на всех уровнях не укладывается в сознании и понимании в виде числового отображения в единицах объёма передаваемой информации. Нужно отдавать отчёт в том, что огромная нагрузка ляжет на сети операторов как мобильных, так и провайдеров интернет-услуг – от мелких до операторов национального масштаба. В нашей стране услуги мобильной связи (сотовой) связи представляются на сегодня тремя операторами: АО «Кселл», ТОО «Картел» (торговая марка «Билайн»), ТОО «Мобайл Телком Сервис» (торговая марка «Теле2»). Все операторы имеют Разрешения первой категории (лицензии) на оказание своих услуг на всей территории Казахстана и обладают примерно равными ресурсами РЧС и телефонными кодами DEF. Сфера применения услуг М2М (составлена на основе диаграммы, приведённой в http://www.beechamresearch.com/article.aspx?id=4) Таблица 1 В настоящее время всеми этими операторами уже построены и активно используются широко разветвлённые сети технологии 2G (GSM-900 и 1800), а также технологии 3G (UMTS/WCDMA-2100), уже внедрены и работают сети 4G (LTE и LTE Advance). На базе этих сетей, работающих в РК, рынок основных услуг сотовой связи достиг высоких показателей. В соответствии с законодательством Республики Казахстан к основным услугам сотовой связи относятся:

• услуги голосовой связи, включая экстренные вызовы;
• передача коротких текстовых сообщений (SMS).

Вышеперечисленные услуги на то и основные, что они предоставляются всем абонентам без исключения. Важную, можно сказать решающую, роль в развитии этих рынков услуг сыграло регулирующее влияние уполномоченных государственных органов, Правительства Республики Казахстан и регулирующего органа в области связи, которым является Министерство по инвестициям и развитию Республики Казахстан (МИиР РК). Задаваемые государством ориентиры для рынков услуг сотовой связи в виде требований к территориальному покрытию сотовой связью, тарифной и антимонопольной политике, показателям качества оказываемых услуг, позволяет операторам уверенно работать на этих рынках, осуществляя значительные продажи своих услуг. Все остальные услуги кроме основных вышеперечисленных отнесены к категории дополнительных и предоставляются по заявлению абонента. Среди востребованных дополнительных услуг львиную долю представляет услуга мобильного доступа в Интернет. Технологически до недавнего времени реализация услуг мобильного доступа к сети Интернет осуществлялась исключительно с использованием операторами сетей 2G и 3G. Но 7 декабря 2015 года всем операторам была предоставлена возможность использовать выделенные им радиочастоты в стандартах GSM, DSC-1800 (GSM-1800), UMTS/WCDMA (3G) для организации сотовой связи 4-го поколения стандартов 4G LTE и LTE-Advance. Кроме того, этим же решением МКРЧ РК между действующими операторами сотовой связи распределены дополнительно полосы радиочастот по 10/10 МГц в диапазоне 1700/1800 МГц за разовую плату в размере 4 млрд тенге и в диапазоне 700/800 МГц за разовую плату в размере 22 млрд тенге от каждого оператора. Эти мероприятия регулирующих органов позволили на сегодня модернизировать и построить сети для оказания услуг по технологии 4G. Полученные сотовыми операторами возможности использования технологии LTE будут, прежде всего, направлены на завоевание или подержание достойного места на высококонкурентном рынке услуг по мобильному доступу в сеть Интернет. Базовые же (основные) услуги сотовой связи, к коим относится, как указывалось раньше, голосовые услуги и услуги передачи SMS сообщений будут по-прежнему оказываться в сетях 2G и 3G. Услуги М2М опять же (согласно казахстанской классификации) относятся к неосновным услугам мобильной связи и оказываются для корпоративного сектора операторами связи в рамках обычных VAS услуг. VAS (Value Added Services) – это услуги, приносящие дополнительный доход. К таковым услугам относится и мобильный доступ в Интернет на базе, в том числе, и GPRS (General Packet Radio Service – пакетная радиосвязь общего пользования) – надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. (https://ru.wikipedia.org/wiki/GPRS). Теперь попрошу особого внимания. Если говорить о рынке предлагаемых услуг М2М, сформированном сегодня в Казахстане, то наряду со строительством собственных корпоративных сетей на базе технологий WiMAX и Wi-Fi существенное место по сбору телеметрической информации с контрольных пунктов (счётчиков, датчиков, исполнительных устройств) занимают технологии GPRS. Да, это разумеется дешевле и экономичней на первый взгляд, если не брать в расчёт ежемесячную абонентскую плату за, смею акцентировать, «дополнительные» – неосновные услуги, предоставляемые сотовыми операторами. Но что значит «категория дополнительных – неосновных услуг» разъяснять не стоит. Само название говорит за себя. Делайте выводы о надёжности таких каналов передачи данных. Теперь, уважаемый читатель, ещё внимательней. В мире начался процесс отключения 2G сетей. В конце 2016 года операторы мобильной связи из Австралии, США и Канады отключили свои базовые станции 2-го поколения. Ряд стран последуют их примеру в 2017 и 2018 году. В ближайшее время это повлияет на всю мобильную связь. Причина отключения 2G мобильными операторами – потребность освободить частоты для 4G. Абоненты же, с одной стороны, смогут пользоваться быстрым интернетом, не «выпадая» в более медленный GPRS. С другой стороны, потребуется обновить свои устройства, т.к. 2G-гаджеты не смогут подключаться к Интернету, принимать звонки и SMS. Вот, кстати, диаграмма деления рынка между модулями технологий 2G, 3G, 4G по версии интернет-ресурса Machina Research. Наглядно эта диаграмма показывает динамику и перспективы роста и замещения технологий, используемых мобильными операторами на рынке телематических услуг в сетях M2M. Для рынка M2M это означает, что миллионы устройств M2M должны быть заменены или модернизированы. Наша страна не будет являться исключением. Рано или поздно это коснётся и нашего рынка М2М. И что будут делать те компании, которые установили устройства для сбора данных со счётчиков, концентраторов, датчиков в количестве, скажем, от тысячи штук да ещё и географически разбросанных. А если речь идёт о сборе важной информации и обмене данными, которые должны будут обеспечить устойчивость киберфизических систем в будущем. Когда количество устройств в сети небольшое, конечно, задумываться об этом не стоит. А если речь идёт о тысячах устройств. Хорошо, если в существующих инсталляциях модули GSM (GPRS) съёмные и могут быть заменены на модули 3G или лучше 4G – вопрос времени на замену и достаточности средств на это. А если модули несъёмные? Надо полагать вопрос намного серьёзней. Это уже вопрос замены целых устройств (счётчиков, концентраторов, датчиков…). А если их тысячи штук? Привет проектировщикам систем АСУ, АСУТП и АСКУЭ, заложившим эти технологии для обмена данными на таких проектах!

Процесс отключения сетей 2G, как упоминалось ранее, уже стартовал. И тенденция такова, что так же уйдут в прошлое сети 3G, а за ними и 4G… А если принимать во внимание то, что 5G сети – это основа для всеобъемлющего внедрения Интернета вещей IoT и беспилотных автомобилей, виртуальной реальности и много другого, и то, что производители оборудования, осознавая это, да и крупнейшие операторы связи ждать не хотят и уже ввязались в схватку за доходы от пятого поколения (бороться есть за что), то можно сделать простой прогноз: смена технологий 4G на сети следующего поколения произойдёт гораздо быстрее, да и правило десяти лет никто не отменял (это если говорить о смене телекоммуникационных технологий через каждые 10 лет)… Учитывая такие тенденции, проектировщикам каналов связи в сетях для крупных систем сбора данных (АСУ, АСУТП, АСКУиЭ...), наверно, стоит всё-таки рассматривать варианты построения таких сетей на основе создания собственных корпоративных сетей. Понятно, вопрос целесообразности, но на то и проектирование, когда на стадии ТЭО можно провести, в том числе, и экономический анализ. Сравнить показатели CAPEX и OPEX, а не оперировать при выборе оборудования в решениях, основываясь на том, что к примеру скажем 2, 3, 4G-модули обходятся сегодня в пределах $100–200, а абонентские устройства стандартов Wi-Fi/WiMAX ещё дороже. Конечно, повторюсь, если речь идёт о десятке подключений, вопрос пользования телематическими услугами операторов безальтернативен и может быть отвергнут только амбициозностью пользователя. А если речь идёт о тысячах или даже в некоторых случаях сотнях подключений, здесь нужно все-таки, как говориться, «семь раз отмерить…». Альтернатив на рынке оборудования, которые позволят построить свои собственные сети передачи данных превеликое множество. Это и Wi-Fi и тот же Wi-MAX, оборудование сетей LoRaWAN, оборудование для организации узкополосных технологических УКВ радиосетей, оборудование стандарта ZigBe, а уж разновидностей оборудования беспроводного доступа малого радиуса действия – «пруд пруди». Одним словом, технических средств для организации и опорных сетей и сетей от последней мили до последнего дюйма, чтобы было выбрать из чего для построения собственных корпоративных сетей, белее чем предостаточно. Кстати, есть много не совсем верных убеждений насчёт дальнейшей целесообразности и тупиковости использования тех же технологий Wi-MAX. Нужно признать, что в плане коммерческого использования сети этого стандарта сегодня проиграли сетям LTE (4G), которые сегодня используют операторы сотовой связи. Но зато в плане использования технологии в корпоративных сетях у технологии 802.16 есть ряд преимуществ, а для Казахстана, с учётом невысокой плотности и большой территории, такие сети имеют особое значение, потому как позволяют экономично и оперативно создавать телекоммуникационную инфраструктуру на обширных территориях. Ещё один аспект, на который всё же стоит обратить внимание при выборе решений. Специфика информационно-технологических сетей (ИТС) требует специальных видов услуг, которые не обеспечиваются средствами связи общественного пользования. Этот недостаток систем связи общественного пользования обуславливает необходимость создания специализированных сетей передачи данных (СПД) для обслуживания информационно-технологических сетей. Базовые СПД и средства передачи данных в терминальных сетях строятся на основе выделенных линий связи и специальных средств коммутации – узлов связи на основе ЭВМ, концентраторов и удалённых мультиплексоров. За счёт этого обеспечиваются высокое качество каналов связи и реализация всех способов передачи данных, необходимых для эффективного функционирования ИТС. Средства связи общего пользования, в первую очередь АТС, применяются в терминальных сетях для подключения абонентов к ЭВМ и узлам связи базовых СПД. Казахстанская компания «ADVANTEK SYSTEMS» на протяжении 15 лет занимается проектированием, строительством корпоративных телекоммуникационных сетей. Мы имеем не только богатый опыт, но и все ресурсы для строительства под ключ корпоративных сетей связи для промышленных, энергетических предприятий и для предприятий всего индустриального сектора. У нас за плечами сети, построенные для тысяч подключаемых устройств. Наши клиенты – это многие предприятия Казахстана. Примечательно, что крупные иностранные компании, заходя на рынок со своими проектами в области энергетики, построения систем SCADA, АСУ и АСУТП, пользуются нашими услугами в части построения телекоммуникационных составляющих своих решений. По всем вопросам, в том числе за техническими консультациями при выборе оборудования и решений, обращайтесь по адресу: г. Алматы ул. Тайманова, 150А, ТОО «ADVANTEK SYSTEMS», тел +7 727 2777700 или пишите на электронный адрес sales@as.kz. Используемая литература: 1. Сети IoT/M2M: технологии, архитектура и приложения. В. О. Тихвинский, В. А. Коваль, Г. С. Бочечка, А. И. Бабин. Москва 2017, Медиа Паблишер.
2. Организация и обеспечение безопасности информационно-технологических сетей и систем. Д. А. Мельников. IDO PRESS «Университетская книга», Москва 2012.
3. Статья «5G и Интернет вещей как следующие элементы мобильного мира». В Тихвинский Журнал «Первая Миля» №4 2017/65.
4. Энциклопедия Wi-MAX путь к 4G, В. Вишнеский, С. Портной, И. Шахнович. Техносфера. Москва 2009.