USO DE COMUNICACIONES INALÁMBRICAS EN SISTEMAS DE RECOGIDA Y PROCESAMIENTO DISTRIBUIDOS TERRITORIALMENTE CUESTIONES DE INFORMACIÓN..
IVanov Vitaly Viktorovich
USO DE COMUNICACIONES INALÁMBRICAS EN SISTEMAS DE RECOPILACIÓN Y PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN DISTRIBUIDOS TERRITORIALMENTE
El artículo analiza la cuestión del uso de tecnologías modernas de comunicación inalámbrica para construir sistemas de protección distribuidos geográficamente. Se describen formas de resolver los problemas emergentes de transferencia de información y se formulan tareas del sistema.
La protección de objetos distribuidos geográficamente es una tarea compleja, uno de los puntos clave para resolverlo es la creación de un sistema de seguridad automatizado distribuido. Un sistema de este tipo está diseñado para resolver los siguientes problemas:
- recopilación de información sobre el estado de los equipos técnicos de seguridad (TSF);
- análisis del sistema de los resultados de recopilación obtenidos;
- visualización de los resultados obtenidos.
La tarea clave en esta lista es la recopilación centralizada de información que proviene del TCO a algún centro de control dedicado para su posterior análisis y visualización. En el caso de objetos grandes y distribuidos geográficamente, puede haber una jerarquía de centros de control con distintos grados de responsabilidad.
El uso de tecnologías de transmisión de datos por cable permite construir sistemas de seguridad resistentes al ruido altamente confiables. Sin embargo, la necesidad de organizar líneas de seguridad temporales y la dificultad de tender cables en las rocas requieren la presencia de comunicación inalámbrica (canal de radio) en el sistema. Dejando de lado toda la gama de problemas asociados con la construcción de un canal de radio altamente confiable e idealmente indetectable, formularemos los requisitos para ello y consideraremos los protocolos de transmisión de datos existentes para analizar su aplicabilidad en sistemas distribuidos geográficamente.
Como cualquier protocolo de sistema, el canal de radio debe proporcionar un intercambio de información direccionable en el sistema. El iniciador del intercambio puede ser tanto las estaciones de trabajo automatizadas que forman parte del sistema (por ejemplo, una solicitud sobre el estado actual del TSO) como el TSO (por ejemplo, un mensaje sobre la detección de un intruso). Para reducir el nivel de consumo de energía del TSO y reducir la probabilidad de detección tanto de la frontera como del centro de procesamiento de información, el protocolo debe garantizar la transferencia de información en ausencia de un intercambio constante de información en el sistema. Una cámara de televisión digital puede utilizarse como TSO, transmitiendo una imagen a la orden del operador o cuando se detecta un intruso, lo que requiere la transmisión de grandes volúmenes de información en tiempo real.
Es posible utilizar un enfoque en el que cada uno de los TSO opere en un determinado par de canales de radio dedicados (para recepción y transmisión). Este enfoque, debido a la falta de restricciones en el número de canales utilizados y las dificultades con la distribución de canales entre TSO, parece poco prometedor y no se considera más a fondo.
Tecnologías de transmisión existentes la información se divide en dos grandes grupos dependiendo del método de acceso al canal de transmisión de información:
- acceso secuencial, cuando cada uno de los dispositivos accede alternativamente al canal de transmisión;
- acceso con resolución automática de colisiones, por lo que cualquier dispositivo puede iniciar la transmisión en cualquier momento.
La tecnología de acceso secuencial al canal de transmisión requiere un mecanismo especial que garantice el intercambio periódico de información para organizar la transmisión de datos sin conflictos. Esto lleva a que el tiempo tras el cual se recibirá información de cualquier dispositivo será directamente proporcional al número total de dispositivos conectados. Sin embargo, durante el intercambio periódico de información, se monitorea el estado del canal de transmisión y el TCO. Finalmente, el mecanismo que garantiza una transmisión de datos libre de conflictos puede cambiar de forma adaptativa el período de acceso del TSO al canal de transmisión. A pesar de todas sus ventajas, esta tecnología requiere un intercambio periódico de información, lo que contradice los requisitos previamente formulados.
Las tecnologías de acceso a la resolución automática de colisiones se basan en el supuesto de que todos los dispositivos tienen la capacidad de detectar la presencia de una transmisión en cualquier momento. Los dispositivos que comenzaron a transmitir simultáneamente deben poder detectar este hecho y, mediante un mecanismo de resolución de conflictos, distribuir el canal de transmisión entre ellos. Un canal de radio se caracteriza por la transmisión de señales en un entorno heterogéneo debido a diversas condiciones externas, lo que puede llevar a una situación en la que los dispositivos consideran que un canal ya ocupado está libre. En una situación en la que una estación transmisora “no escucha a la otra, comienzan a transmitir y se matan entre sí. Como resultado, ambos dejan de transmitir y se reanudan después de un intervalo aleatorio, a menudo con el mismo resultado. Este problema se denomina problema del punto oculto y es típico de una red distribuida geográficamente en la que los suscriptores están conectados mediante antenas direccionales. Para evitar esta situación, las redes WiFi utilizan un mecanismo RTS/CTS opcional (“solicitud de transmisión de permiso para transmitir”). En el caso de objetos distribuidos geográficamente, las características del paisaje pueden llevar a una situación en la que los mecanismos considerados sean, en principio, inoperantes. Por ejemplo, la Fig. 1 muestra una situación en la que, en terreno montañoso, dos líneas de seguridad brindan protección a las gargantas. En este caso, las colisiones de transmisión son inevitables, ya que los TCO que forman el primer límite no pueden escuchar la transmisión de los TCO del segundo límite y viceversa.
Fig. 1. Utilizar un canal de radio en zonas montañosas
Existe otro problema, similar al problema de los puntos ocultos y adyacentes a él, debido al hecho de que TSO en el modo de generación constante de señales puede obstruir el canal de transmisión al aumentar el tiempo para resolver conflictos. , retransmisiones y otros costos improductivos. Por lo tanto, los enfoques existentes no proporcionan los modos de funcionamiento requeridos del canal de radio.
Para construir una línea de comunicación inalámbrica confiable, se propone un enfoque de dos fases que garantice una separación confiable del acceso al canal de radio. En la primera fase, la configuración del límite, se construye una red de acceso TSO al canal de comunicación a través del centro de control mediante el uso de tecnologías de acceso con resolución automática de colisiones. En la segunda fase operativa, se garantiza el acceso libre de conflictos a la línea de comunicación debido al período de acceso al canal de comunicación especificado durante el proceso de configuración para cada TSO. La sincronización horaria se logra generando un pulso de reloj a intervalos aleatorios. Este enfoque garantiza un funcionamiento fiable del canal de radio, necesario para organizar una frontera de cualquier complejidad. Como dirección de TCO, parece lógico utilizar alguna dirección de hardware especial, que el fabricante especifica rígidamente y que también describe el tipo de TCO.
Cabe señalar que la posición relativa del TSO en el límite contiene información importante del sistema. Una instalación de TSO distribuida espacialmente permitirá determinar la dirección de la intrusión, y el hecho de que el sistema «conozca» la ubicación de los TSO vecinos (cuyas áreas de detección se superponen) proporcionará un filtrado adicional de falsas alarmas.
La construcción de una distribución espacial de los TSO en la frontera, así como el posicionamiento de la frontera con respecto al centro de control, es posible, por ejemplo, con la tecnología de posicionamiento global que utiliza sistemas satelitales. Este enfoque permitirá vincular con mayor precisión la posición de los TSO y los centros de control a un mapa topográfico (sistema de información geográfica).
Por lo tanto, el uso de un canal de radio para construir geográficamente Los sistemas distribuidos requieren alguna modificación de los protocolos de transmisión de información existentes. La posibilidad de organizar límites de seguridad temporales requerirá además el uso de tecnologías de posicionamiento global y el desarrollo de métodos para el análisis sistémico de las señales del TSO que forman un límite distribuido espacialmente.