Анализ систем безопасности, использующих GSM каналы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломная работа

Тема: "Анализ систем безопасности, использующих GSM каналы"

Содержание

Введение

1. Современное состояние систем безопасности

1.1 Тенденции развития систем безопасности с точки зрения использования различных каналов связи

1.2 Использование беспроводных каналов в системах охраны

1.3 Обзор существующих систем безопасности, использующих gsm каналы

2. Построение систем безопасности, использующих gsm каналы

2.1 Построения gsm канала

2.2 Принцип шифрования gsm канала

2.3 Функции gsm каналов, используемые системами безопасности

3. Анализ функционирования систем безопасности, использующих gsm каналы

3.1 Анализ помехоустойчивости и помехозащищённости gsm канала

3.2 Исследование скорости передачи данных и пропускной способности gsm канала

3.3 Анализ модели gsm канала по обеспечению требуемой зоны покрытия

3.4 Разработка рекомендаций по улучшению технических характеристик систем безопасности, использующих gsm каналы

4. Вопросы безопасности проведения работ по эксплуатации систем безопасности, использующих gsm каналы

Заключение

Список использованных источников

Утверждаю

Начальник кафедры

Задание на дипломную работу слушателю

1. Тема: "Анализ систем безопасности, использующих GSM каналы".

2. Цель дипломного проекта (работы): Анализ функционирования существующих систем безопасности, использующих GSM каналы, и разработка рекомендаций по улучшению технических характеристик систем.

3. Срок сдачи дипломного проекта (работы): "___" ____________ 2009 г.

4. Исходные данные к проекту (работе):

4.1 Системы безопасности, использующих GSM каналы в диапазоне 890-960 МГц (GSM-900).

4.2 Ширина полосы канала связи - 200 кГц, частотное разделение дуплексных каналов FDD с расстоянием между дуплексными каналами 45 МГц.

4.3 Модуляция сигнала - двоичная гауссова с минимальным частотным сдвигом (GSMK).

4.4 Анализ модели GSM канала по методике EUROCOST (модель Хата).

5. Перечень подлежащих разработке вопросов:

5.1. Обзор существующих систем безопасности, использующих GSM каналы.

5.2. Анализ помехоустойчивости и помехозащищённости GSM канала.

5.3. Исследование скорости передачи данных и пропускной способности GSM канала.

5.4. Анализ модели GSM канала по обеспечению требуемой зоны покрытия.

5.5. Разработка рекомендаций по улучшению технических характеристик систем безопасности, использующих GSM каналы.

5.5. Рассмотрение вопросов безопасности жизнедеятельности функционирования

систем безопасности, использующих GSM каналы.

6. Перечень обязательного графического материала:

6.1. Название дипломной работы, цель, основные задачи.

6.2. Перечень систем безопасности, использующих GSM каналы, основные технические характеристики, алгоритм работы систем.

6.3. Результаты анализа помехоустойчивости, помехозащищённости, скорости передачи, пропускной способности систем безопасности.

6.4. Рекомендации, выводы о проделанной работе.

Дата выдачи задания: "______"_________________2009 г.

Задание выдал:

Руководитель к. т. н., доцент, полковник милиции

(ученая степень, звание, специальное звание)

Бабкин А.Н.

(подпись) (фамилия, инициалы)

Задание получил:

Слушатель _____________________

(подпись) (фамилия, инициалы)

Аннотация

В дипломной работе проводится сравнение различных беспроводных технологий, детально рассмотрен принцип построения GSM-канала в системах охраны, GSM сравнивается с другими беспроводными технологиями.

Проведен обзор нескольких основных беспроводных систем охраны, на их примере был проведен анализ его использования в различных системах охраны. Проведен анализ функционирования систем безопасности, использующих GSM каналы, рассмотрены принцип шифрования, помехоустойчивость и помехозащищенность в GSM-канале.

Сформулированы несколько основных принципов и рекомендаций по использованию GSM-канала в системах охраны. Обозначены основные пути развития сетей GSM.

Представлен один из возможных вариантов расчета зоны покрытия отдельно взятой базовой станции.

безопасность беспроводной канал gsm

Реферат

Дипломная работа содержит 82 страницы, 8 рисунков, 4 таблицы, 27 источников.

Ключевые слова: GSM (Global System for Mobile Communications), DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency), ContactID, GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), SMS, Voice, LAN/WAN, MSC (Mobile Switching Centre) BSS (Base Station System) ОМС (Operations and Maintenance Centre) MS (Mobile Stations), TCP/IP-соединение, помехоустойчивость, помехозащищенность, TDMA (Time Division Multiple Access).

Объектом анализа является применение GSM-канала в системах охраны.

Цель дипломной работы: анализ использования GSM-канала, разработка рекомендаций по их применению.

В данной дипломной работе были рассмотрены преимущества и недостатки использования GSM-канала в системах безопасности, возможные пути развития GSM технологий, проведено сравнение с другими каналами связи, возможность их взаимодействия.

На основании проведённого анализа были сформулированы основные принципы использования и рекомендации по применению GSM-канала в системах безопасности.

Введение

В настоящее время рынок услуг и оборудования охранно-пожарной сигнализации стремительно растет. Однако до недавнего времени основным недостатком систем охранной и пожарной сигнализации (ОПС) было использование проводных телефонных линий. К основным недостаткам данных систем можно отнести неустойчивую работу городских телефонных линий, низкую физическую защищенность, отсутствие возможности охраны нетелефонизированных объектов (дачи, коттеджи и т.д.). Поэтому в качестве надежной альтернативы "проводным охранным системам" появилось новое направление или "радиоканальные охранные системы".

Преимущества радиоканальных охранных систем очевидны:

отсутствие зависимости от телефонной линии и качества работы сети;

простота монтажа;

возможность охраны любого объекта (в пределах зоны действия радиоканальной сети).

универсальность - из простых элементов можно построить сколь угодно сложную систему: высокая скорость монтажа и запуска в эксплуатацию, возможность оперативного изменения конфигурации, мобильность охранного пульта, возможность сосуществования нескольких пультов. Нет принципиальных ограничений для подключения в случае необходимости к существующей системе охраны.

Первоначально беспроводные системы не получили широкого распространения из-за низкой надежности (проводная связь в этом плане еще лет пять на зад была надежнее). Но в настоящее время появился широкий спектр различных дополнительны устройств, активно используются новые поколения беспроводных систем связи.

Повсеместное использование сотовых систем связи не могло не сказаться на системах охраны. Возможности, предоставляемые операторами сотовой связи все активнее используются в системах охраны. Также можно видеть, что GSM каналы связи еще не исчерпали лимит своего развития. На сегодняшний день беспроводные охранные системы на базе GSM получили широкое распространение благодаря их относительно невысокой стоимости и простоте установки и эксплуатации. Сотовая сеть стандарта GSM-900/1800 обеспечивает лучшее качество связи и уже развернута в большинстве городов России и стран СНГ.

Системы, использующие GSM-связь, позволяют осуществить охрану любых объектов, в том числе и нетелефонизированных. Использование GSM избавляет от необходимости развертывать свою сеть ретрансляторов - используются ретрансляторы GSM-операторов. Вследствие этого можно брать под охрану объект везде, где уверенно работает сеть GSM-оператора.

И, конечно, очень перспективным представляется использование новых протоколов и сетей 3G, специально предназначенных для корпоративных клиентов - виртуальные корпоративные сети передачи данных с имитостойкостью и защитой информации.

Однако существенным недостатком подобных систем является низкая помехозащищенность. Не секрет, что GSM-канал легко подавить, "GSM глушилки" находятся сегодня в свободной продаже, да и работа сети GSM не всегда отличается высокой стабильностью и может отказать в самый неподходящий момент. Хотя последние разработки позволяют полностью контролировать GSM-канал, оперативно менять частоты, что заметно повышает помехозащищенность

Оптимально использовать GSM-канал в качестве дублирующего или дополнительного к проводным или другим радиоканальным системам. Огромный плюс GSM-систем - возможность самим клиентом контролировать состояние объекта и управлять его охраной.

1. Современное состояние систем безопасности

1.1 Тенденции развития систем безопасности с точки зрения использования различных каналов связи

Сегодня в мировой практике охранных услуг определилась устойчивая тенденция на усиление роли технических средств. Тенденция эта не случайна: многочисленные исследования в области личной и имущественной безопасности показали, что широкое использование технических средств позволяет исключить либо свести к минимуму негативное влияние самого ненадежного звена в системе охраны - человека, которому присущи утомляемость, невнимательность, халатность и т.п. При этом, организация охраны с помощью технических средств обходится потребителю значительно дешевле, а надежность ее выше. Более чем 50-летний опыт работы вневедомственной охраны МВД России в этой области показал, что наиболее эффективным и экономически выгодным видом является централизованная охрана. Суть ее в том, что информация от технических средств, установленных на территориально рассредоточенных объектах, поступает непосредственно на центральный пульт, где в автоматизированном режиме производится ее анализ, обобщение и выдача заявки на реагирование, в зависимости от ситуации, милицейскому наряду либо технической службе.

Техническую основу централизованной охраны составляют системы централизованного наблюдения (СЦН).

Наиболее широкое применение, как у нас, так и за рубежом нашли СЦН, использующие в качестве каналов связи телефонные линии. Это вполне объяснимо. Оборудование таких систем сравнительно дешево, а почти повсеместная телефонизация позволяет подключать к ним практически любые объекты. Учитывая, что практически с самого начала образования вневедомственная охрана России в рамках одной структуры обеспечивала одновременное решение трех основных функций: технической (охрана с помощью технических средств), милицейской (реагирование нарядами милиции) и страховой (возмещение материального ущерба), именно к технической составляющей всегда предъявлялись повышенные требования по надежности с целью снижения затрат по двум остальным.

В середине 90-х годов при создании СЦН основное внимание уделялось таким аспектам, как:

автоматизация, которая позволяет до минимума упростить процессы сдачи/взятия объектов под охрану, сократить дежурный персонал пультов централизованной охраны; существенно сократить количество ложных тревог из-за неправильных действий хозорганов;

контроль канала связи, обеспечивающий высокую достоверность передачи и исключающий потерю тревожной информации;

разработка широкой гаммы объектовых устройств с различными функциональными и сервисными возможностями, позволяющих удовлетворить потребности самых широких слоев населения.

С учетом этих требований были разработаны и внедрены такие системы, как "Ахтуба", "Юпитер", "Приток-А", "Фобос-А", "Фобос-3" и другие.

С точки зрения организации защиты объектов от несанкционированного проникновения (как по оборудованию техническими средствами охраны, так и по тактике действий дежурных служб) все перечисленные СЦН не имеют каких-либо существенных отличий, однако, каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками, которые определяют и ограничивают область их применения.

Однако главным недостатком указанных систем является разнородность технических и конструктивных решений, а также закрытая архитектура построения, что не позволяет провести их объединение в единый универсальный комплекс технических средств централизованной охраны в пределах одного ПЦО. Это, в конечном, итоге приводит к возникновению определённых проблем для всех структур вневедомственной охраны во внедрении, эксплуатации, обслуживании и ремонте разнородных технических средств, в проведении единой технической политики, обеспечении должного уровня качества и надежности оборудования, а, следовательно, к дополнительным финансовым затратам и увеличению тарифов на охранные услуги.

Именно поэтому, наиболее актуальной остается на сегодняшний день проблема упорядочения парка эксплуатирующихся систем централизованного наблюдения, его обновления, замены устаревшего оборудования современным, более надежным. Именно поэтому, наиболее актуальной остается на сегодняшний день проблема упорядочения парка эксплуатирующихся систем централизованного наблюдения, его обновления, замены устаревшего оборудования современным, более надежным.

Поэтому в целях дальнейшего развития и совершенствования централизованной охраны к новым разработкам в последнее время предъявляются дополнительные требования:

имитостойкость и криптозащита, обеспечивающие устойчивость системы к несанкционированному "обходу" и обусловленные появлением "квалифицированных" краж;

высокая информативность, обеспечивающая разделение сигналов о проникновении и пожаре, аварии или изменении параметров линии связи и т.д.;

возможность сопряжения системы с оптоволоконными каналами связи, обусловленная внедрением предприятиями связи новых цифровых технологий передачи информации;

унификация создаваемых технических средств, т.е. возможность объединения различных устройств в единый программно-аппаратный комплекс централизованной охраны.

Приоритетной задачей технической политики в области развития централизованной охраны является разработка отсутствующих на сегодняшний день единых требований на системы централизованного наблюдения, что в условиях многообразия существующих и вновь появляющихся предприятий-разработчиков и производителей средств охранно-пожарной сигнализации позволит унифицировать стыки систем передачи извещений, как вновь разрабатываемых, так и уже находящихся в эксплуатации.

В последние годы особое внимание уделялось созданию и развитию радиосистем передачи извещений (РСПИ). внедрение охранных систем, использующих радиочастотные каналы связи, позволяет:

расширить сферу деятельности подразделений вневедомственной охраны путем организации охраны объектов, не имеющих линии телефонной связи;

повысить надежность систем охраны особо важных объектов за счет дублирования телефонных каналов связи;

обеспечить при необходимости срочную установку оборудования на объекте, нуждающемся в охране.

Деятельность НИЦ "Охрана" в данной области была направлена на удешевление оборудования радиосистем, с целью повышения его доступности для населения.

В тоже время качество систем, как в отношении потребительских свойств, так и в отношении надежности и защищенности передаваемой информации, должно постоянно повышаться.

С этой целью перспективным направлением является создание радиосистемы ближнего радиуса действия со сниженной стоимостью объектового оборудования и улучшенными тактико-техническими, стоимостными и эксплуатационными параметрами, позволяющей организовать охрану таких объектов как гаражные и дачные кооперативы, садоводческие товарищества и т.п.

Преимущества радиоканальных охранных систем очевидны:

отсутствие зависимости от телефонной линии и качества работы сети;

простота монтажа;

возможность охраны любого объекта (в пределах зоны действия радиоканальной сети).

На сегодняшний день все беспроводные системы можно разделить на четыре группы:

GSM системы;

радиканальные системы малого радиуса действия;

радиоканальные системы большого радиуса действия;

спутниковые системы.

GSM-системы получили широкое распространение в начале XXI века после бурного развития мобильной связи. Вначале в качестве каналообразующего оборудования использовались мобильные телефоны, которые подключались к охранным панелям через интерфейс RS-232 и управлялись AT-командами. Данное решение было очень ненадежным, так как телефоны могли зависнуть или просто отключиться, кроме того, условия эксплуатации мобильных телефонов не предусматривали работу в сырых и неотапливаемых помещениях, что существенно ограничивало область их применения. Сегодня, производители оборудования мобильной связи выпускают специализированные GSM-модемы (M2M-решения) для построения на их основе беспроводных систем безопасности. Данное решение существенно повысило надежность работы системы, а также предоставило разработчикам систем безопасности дополнительные возможности по работе с сервисами GSM. В качестве способа передачи информации в GSM-системах используются SMS-сообщения, модемное соединение (CSD), передача тоновых посылок (режим DTMF) и режим пакетной передачи сообщений GPRS. Появление режима GPRS позволило существенно снизить затраты на эксплуатацию систем радиоохраны. На сегодняшний день беспроводные охранные системы на базе GSM получили широкое распространение благодаря их относительно невысокой стоимости и простоте установки и эксплуатации. Однако существенным недостатком подобных систем является низкая помехозащищенность. Не секрет, что GSM-канал легко подавить, "GSM глушилки" находятся сегодня в свободной продаже, да и работа сети GSM не всегда отличается высокой стабильностью и может отказать в самый неподходящий момент. Указанные недостатки ограничивают применение оборудования подобного класса при построении систем безопасности. Данные системы в большей степени применяются в качестве резервных (дополнительных) каналов связи или для построения систем мониторинга удаленных объектов для сбора телеметрической информации.

Рис. 1 Схема передачи информации в GSM охранной системе при использовании функции SMS

GSM охранная система может включать в себя один или несколько GSM контроллеров серии TSS-705, а также средства контроля и управления этими GSM контроллерами - сотовые телефоны и (или) компьютеры.

GSM контроллеры устанавливаются на удаленных объектах. К каждому из них можно подключать:

Различные дискретные и резистивные датчики. Например, контактные датчики, герконы, терморезисторы для контроля температуры, датчики охранной и пожарной сигнализации и т.п.;

Видеокамеры (до 3 цветных или черно-белых видеокамер (PAL или NTSC) на один контроллер);

Микрофон и звуковой динамик;

Исполнительные устройства (контроллер имеет 3 реле для управления такими устройствами);

Кнопки для установки датчиков на охрану непосредственно на объекте;

Кнопки и (или) считыватель кода различных идентификаторов (карт, брелоков) для снятия датчиков с охраны;

Примеры систем: РСПИ "Риф Стринг-202", "стрелец", "дельта".

К радиоканальным системам малого радиуса действия относятся беспроводные системы, работающие в частотном диапазоне (433 МГц и 2,4 ГГц) с малой выходной мощностью (10 мВт и 100 мВт соответственно).

В основном данные системы применяются для организации локальной беспроводной связи на территории крупных объектов. Радиус действия таких систем составляет обычно от нескольких сотен метров до нескольких километров в зависимости от условий распространения радиосигнала. При этом пункт централизованного наблюдения (ПЦН) обычно располагается на этом же объекте, либо организуется специальный выделенный канал связи для передачи информации на удаленный ПЦН. В настоящее время данные системы получили широкое распространения благодаря их относительно низкой стоимости и простоте монтажа. На сегодняшний день все больше и больше популярны приемопередатчики стандарта 2,4 ГГц, такие как ZigBee, NanoNet и др. Данные передатчики выпускаются в однокристальном исполнении с поддержкой стека высокоуровневых протоколов, что, безусловно, упрощает разработку систем беспроводной связи на их основе и дает разработчикам широкие возможности по реализации алгоритмов обмена данными. Недостатком данных систем являются их низкая помехозащищенность и малый радиус действия.

К радиоканальным системам большого радиуса действия. относятся системы, имеющие выделенный радиоканал и обеспечивающие радиус действия 20-100 км в условиях городской застройки. В состав данных систем входят абонентское оборудование, ретрансляторы (базовые станции) и пульт централизованного наблюдения. В большинстве своем системы данного класса используют частотный диапазон 146-174 МГц и выходную мощность 1-10 Вт. С точки зрения организации радиоинтерфейса системы можно разбить на две группы.

Системы, использующие стандартные УКВ-радиоинтерфейсы. Такие системы, как правило, используют частотную манипуляцию и ширину канала 12,5 или 25 кГц. Недостатком таких систем является низкая пропускная способность и невысокая помехозащищенность, так как сигнал с полосой 12,5 кГц легко подавить.

Системы, использующие специализированные радиоинтерфейсы используют радиоинтерфейсы, адаптированные под решение задач радиоохраны и обеспечивающие защиту информации и высокую помехозащищенность канала связи. Примером такой системы является радиоканальная система АРКАН, использующая для передачи узкополосные сигналы и алгоритм "прыгающих частот". Перестройка частоты происходит по случайному закону в широкой полосе (300-500 кГц). Данное решение обеспечивает высокую помехозащищенность и высокую емкость системы. К недостаткам радиоканальных систем большого радиуса действия можно отнести высокую стоимость инсталляции сети, однако при большом количестве абонентов эти затраты окупаемы. Данные системы широко применяются в средних и крупных городах на ПЦН с абонентской базой свыше 2000-3000 абонентов.

Спутниковые системы используют в качестве каналов связи спутниковую связь ("ГлобалСтар", "Инмарсат", "Турайя"). Подобные системы применятся для контроля/охраны удаленных объектов, в местах, где отсутствует мобильная и проводная связь. Главным недостатком этих систем является высокая стоимость как абонентского оборудования, так и затрат на эксплуатацию. С другой стороны, для решения задач охраны удаленных одиночных объектов данные системы не имеют другой альтернативы. С точки зрения вопросов сопряжения ОПС и каналообразующего оборудования существует три решения: ОПС со встроенным радиоканальным оборудованием Данное решение простое и недорогое, в одном корпусе вы получаете и охранную панель с источником бесперебойного питания, и радиоканал. Недостатком данного решения является небольшое количество охраняемых зон, как правило, их не большее 4-8. Но для небольших объектов это вполне приемлемое и очень экономичное решение.

ОПС с внешним радиоканальным оборудованием, подключаемым через специализированный интерфейс. Системы данного типа обычно предлагают производители, имеющие широкую линейку систем ОПС и различные типы каналообразующего оборудования. Поэтому пользователь может в зависимости от конкретной задачи определить для себя состав проектируемой системы ОПС и собрать "конструктор" из необходимых компонентов. Как привило, данные системы используют шинные интерфейсы связи между узлами (например, RS-485). Преимущество данного подхода заключается в гибкости проектирования ОПС. В зависимости от задачи вы можете выбирать контрольную панель с необходимым количеством охранных зон, использовать радиоканал или проводную связь, при этом все оборудование будет унифицировано, иметь единую логику работы и единые протоколы обмены. Недостатком данного решения является то, что вы не сможете использовать оборудование разных производителей, а это не всегда удобно, например, в случае если вы собираетесь использовать системы ОПС одного производителя и радиоканал другого.

ОПС с внешним радиоканальным оборудованием, подключаемым через стандартный интерфейс. Данный подход решает проблему, описанную выше. Используя стандартный интерфейс, можно использовать оборудование разных производителей. Однако на сегодняшний день производители оборудования не стремятся разработать единый стандарт, наоборот - используют свои закрытые протоколы. Единственным открытым стандартом сегодня является интерфейс Contact ID, разработанный компанией ADEMCO и предназначенный для передачи сообщений по телефонным линиям в режиме тоновых посылок DTMF. Большинство контрольных панелей имеют данный интерфейс. Поэтому единственным решением для производителей каналообразующего оборудования для охранных систем было реализовать внутри своих устройств декодер ContactID. Данные решения сегодня широко применяются и в GSM-модемах, и радиоканальных системах. Пользователь, в свою очередь, может выбирать, какой канал связи использовать: проводной или беспроводной, при этом оборудование ОПС перемонтировать и перенастраивать не нужно, просто выход ContactID подключается либо к телефонной линии, либо на вход радиопередатчика.

Одной из самых быстроразвивающихся беспроводных технологий является ZigBee, который изначально разрабатывалась как низкоскоростной канал связи для объединения в сеть различных датчиков. Применительно к безопасности это могут быть датчики охранной и пожарной сигнализации.

Возможно, причем в скором времени ZigBee потеснит многие из существующих сегодня радиоканальных ОПС. Ведь почти все они разработаны вне каких-либо стандартов. У каждого производителя - свои протоколы обмена, и заменить имеющиеся на объекте беспроводные датчики на оборудование другого производителя невозможно. Если стандарт ZigBee получит распространение, что вполне вероятно, то заказчик получит возможность использовать в системах ОПС практически любые датчики на выбор. Тем более что стандартные профили (спецификации наборов команд и протоколов обмена) для конкретных приложений в области автоматизации зданий и систем безопасности разработаны, опубликованы, и все это вместе взятое гарантирует совместимость оборудования разных производителей.

Этот стандарт, не побоюсь повториться, хорош для соединения центрального узла с периферией, которая размещается территориально распределенно, причем за счет включения в систему ретрансляторов территория покрытия может быть весьма большой. Теоретически можно использовать ZigBee и в СКУД. Но этот канал имеет небольшую скорость передачи данных и небольшую дальность. Согласитесь, нерационально строить длинную цепочку ретрансляторов ради соединения контроллера с компьютером. Есть много более простых, а главное, дешевых и надежных способов.

Можно сказать, что все перечисленные технологии на сегодняшний день активно развиваются и широко применяются для решения задач охраны стационарных объектов. Выбор той или иной беспроводной системы определяется в зависимости от типа объектов, их количества, требований к надежности доставки сообщений и удаленности объектов. В некоторых случаях для повышения надежности используется резервирование каналов связи. Можно сказать, что будущее за беспроводными технологиями и скоро они полностью вытеснят с рынка проводные охранные системы.

1.2 Использование беспроводных каналов в системах охраны

Системы видеонаблюдения.

Первыми в данной области появились электронные устройства, способные отдавать лишь текстовые SMS-сообщения с охраняемого объекта. Такое устройство состояло из электрического блока, к которому можно было подключить 1-4 внешних датчика или шлейф охранной сигнализации и обычного мобильного телефона. Устройство можно было установить на всяком объекте, имеющем устойчивый прием GSM-сети. Принцип работы устройства основан на оповещении пользователя с помощью текстового SMS-сообщения, которое передавалось на мобильный телефон пользователя чрез GSM-канал в случае срабатывания охранного датчика или нарушения целостности шлейфа охранной сигнализации. Подобные устройства спешно завоевали популярность посреди хозяев небольших загородных домов и коттеджей невысокой ценой и простотой установки. В качестве ответной меры владелец подобного устройства при получении SMS-сообщения несложно перезванивал на мобильный телефон соседа или местного сторожа, тот, что в свою очередность, шел к дому и выяснял причины срабатывания. При всем при том сходные устройства имели и существенные недостатки, не разрешено было отличить неправильное срабатывание от тревожного без участия человека, а при тревожном событии нередко не разрешено было его предотвратить, При этом, при сильной загрузке сотовой сети SMS-извещение могло быть доставлено с опозданием от нескольких минут до нескольких часов, что делало данную систему ненужной. Современные системы видеонаблюдения по GSM как правило выполняют следующие функции: взаимодействие пользователя с устройством для получения видеоизображения может производиться в всякое время; передача видеоизображения от 1-4 телекамер в реальном времени (задержка от начала события вплоть до отображения на приемном мониторе не более 1-2 сек); автоматический дозвон вплоть до пользователя по срабатыванию встроенного детектора движения и/или вешнего датчика; автоматическая запись фото и видеоинформации во встроенную память устройства; запись принимаемой фото и видеоинформации на жесткий диск компьютера; подключение внешнего охранного датчика или шлейфа к тревожному входу устройства; подключение исполнительного устройства к релейному выходу устройства и прямое управление им по каналу связи.

Применение систем удаленного видеонаблюдения по GSM вероятно на удаленных объектах, где отсутствуют проводные каналы связи: загородные дома, дачи, склады, автостоянки, гаражи, автозаправочные станции, железнодорожные переезды. Для удаленного видеоконтроля за коммуникациями: водо-, газо- и нефтепроводы, электростанции, раздельно стоящие подстанции, вышки и тому подобное. Несмотря на кажущуюся сложность устройств видеонаблюдения по GSM, они остаются просты в подключении и комфортны в эксплуатации. Уже не требуется использование на передающей стороне мобильного телефона, GSM-модуль встроен прямо в остов прибора. Электропитание осуществляется от источника постоянного тока с широким диапазоном напряжений 8-15В или от электросети 220В.

Альтернативой GSM-каналу являются беспроводные сети WLAN (Wireless Local Area Network - беспроводная локальная сеть). Сеть WLAN - вид локальной вычислительной сети (LAN), использующий для связи и передачи данных между узлами высокочастотные радиоволны, а не кабельные соединения.

Пользовательские устройства можно интегрировать в сеть, установив на них беспроводные сетевые адаптеры. Для обеспечения беспроводным пользователям доступа к уже существующей сети Ethernet нужно установить беспроводную точку доступа. Наиболее важный элемент беспроводных сетей - беспроводная точка доступа (англ. Wireless Access Point)

Точки доступа призваны выполнять самые разнообразные функции, как для подключения группы компьютеров (каждый с беспроводным сетевым адаптером) в самостоятельные сети, так и для выполнения функции моста между беспроводными и кабельными участками сети. Такие совмещённые сети называются Инфраструктурой (Infrastructure) и используются для доступа к центральным базам данных или беспроводного подключения мобильных пользователей.

Рис. 2 Схема построение видеосистемы на WI-FI

Cтандарт Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - "беспроводная точность", по аналогии с Hi-Fi - стандарт на оборудование Wireless LAN). При использовании современных потоковых алгоритмов сжатия скорости 0,5 Мбит/с этого вполне достаточно для передачи одного канала видео приличного качества. Также это расстояние можно увеличивать с помощью направленных антенн и промежуточных точек доступа.

Защита видеоинформации в беспроводных IР-системах видеонаблюдения достигается несколькими способами. Ключевыми среди них являются: применение брандмауэров, использование паролей и шифрование. Брандмауэр работает как электронные "ворота", пропускающие зарегистрированных пользователей и запрещающие доступ неавторизованным лицам. Применение паролей позволяет не только ограничить доступ к системе видеонаблюдения, но и распределить права доступа персонала к определенным видеокамерам. А при шифровании попытки перехвата зашифрованных данных в IP-системе охранного видеонаблюдения становятся бессмысленными, если злоумышленник не знает уникального кода для расшифровки потока данных. Код, в свою очередь, устанавливается системным администратором.

GPS мониторинг транспорта.

Спутниковый мониторинг транспорта - система спутникового мониторинга и управления подвижными объектами, построенная на основе использования современных систем спутниковой навигации (GPS/ГЛОНАСС), оборудования и технологий связи (GSM/УКВ), вычислительной техники и цифровых карт. GPS мониторинг транспорта - технология, применяемая в диспетчерских службах на транспорте, а также для решения задач транспортной логистики в системах управления перевозками (англ. TMS - Transportation management system) и автоматизированных системах управления автопарком (англ. FMS - Fleet Management System) для контроля фактических маршрутов транспортных средств при помощи системы GPS.

Автотрекер - прибор, устанавливаемый на автомобиль с целью отслеживания его дальнейшего перемещения и контроля его местоположения.

Обычно автотрекер определяет своё местоположение принимая сигналы ГЛОНАСС/GPS и отправляя их посредством мобильного интернет канала GPRS на сервер в интернете, на котором владелец прибора наблюдает его перемещения. Почти все современные (2008-2009 гг.) приборы, работающие на этом принципе, могут принимать входящие звонки.

Для решения задач мониторинга используются следующие компоненты системы:

спутниковые системы навигации (GPS - США, ГЛОНАСС - РФ),

приёмники GPS и/или ГЛОНАСС,

системы связи с центральным пунктом (космическая /GSM / УКВ) и/или система локального накопления данных.

Иногда дополнительно используются дополнительные датчики, установленные на самом техническом средстве: текущий запас топлива, факт открывания двери или капота, факт наличия пассажира (такси), температура в рефрижераторе, факт работы или простоя спецмеханизмов (поворот стрелы крана, работы бетоносмесителя), факт нажатия тревожной кнопки и т.п.

Полученные данные могут либо накапливаться в локальном устройстве и затем переноситься в центральную базу по возвращении в парк, либо передаваться на центральный сервер в режиме реального времени.

Системы GPS мониторинга транспорта решают следующие задачи:

мониторинг включает отслеживание текущих координат, направления и скорости движения транспортного средства в реальном времени для нужд диспетчерских служб. В некоторых системах также возможна установка дополнительных датчиков на открытие дверей, включение/выключение исполнительных механизмов спецтехники, топливных датчиков, датчиков для измерения температуры в рефрижераторе и пр. Некоторые системы допускают подключение к бортовому компьютеру автомобиля (через CAN-шину) и удалённое чтение параметров эксплуатации транспортного средства.

учёт пройденного километража и расхода топлива нужен для своевременного прохода ТО, обоснования списания ГСМ бухгалтерией и пр. В системах TMS с помощью GPS производится автоматический учёт доставки грузов в заданные точки.

контроль соответствия фактического маршрута автомобиля плановому позволяет повысить дисциплину водителей. В России, в отличие от развитых стран, эта функция крайне востребована для пресечения несанкционированного использования служебных транспортных средств наёмными водителями в целях личного обогащения, а также для пресечения несанкционированного слива топлива. По оценкам журнала "Логистика", только за счёт повышения дисциплины водителей в российских условиях системы GSM мониторинга окупаются за несколько месяцев.

безопасность: знание координат позволяет быстро найти угнанное либо попавшее в беду транспортное средство. Дополнительно автомобили могут оборудоваться скрытой кнопкой, нажатие либо ненажатие на которую отсылает тревожный сигнал в диспетчерский центр. Кроме этого, некоторые терминалы GPS мониторинга могут работать в режиме GSM-сигнализации, то есть звонить на заданный телефонный номер в случае срабатывания штатной сигнализации.

Типичная система GPS мониторинга состоит из трёх звеньев: терминалов, устанавливаемых на автомобили, сервера и клиентских рабочих мест. Терминалы представляют собой специализированные GPS-трекер, содержащие модуль собственно GPS и модуль сотовой связи (GSM или CDMA). Функции сервера может выполнять обычный ПК с установленным серверным ПО. В отличие от рабочих мест, сервер должен быть всегда включён, так как именно на нём накапливаются данные о маршрутах. Клиентское ПО в редких случаях может быть объединено в одну программу с серверной частью, но как правило допускается одновременное подключение нескольких рабочих мест к одному серверу.

В зависимости от применяемых технических решений можно выделить пять поколений систем GPS мониторинга транспорта:

самые первые системы были оффлайновыми, то есть не позволяли осуществлять мониторинг в реальном времени. GPS-трекер записывал все данные в память и передавал их на сервер по прибытии транспортного средства на базу через проводной или беспроводной интерфейс. Такая схема позволяла контролировать маршрут автомобиля только постфактум и не способна помочь, например, при угоне автомобиля.

во втором поколении для организации связи между GPS-терминалами и сервером использовались SMS либо механизм CSD. На сервер устанавливались один или несколько модулей сотовой связи, позволяющие принимать SMS или звонки с данными. Подобные системы отличались огромными платежами за мобильную связь и очень большим периодом времени между измерениями координат. С массовым распространением мобильного интернета системы второго поколения практически вымерли.

в третьем поколении в качестве транспортной сети используются GPRS или EV-DO, что позволяет на порядок снизить расходы на мобильную связь и резко улучшить точность прорисовки маршрутов. Сервер в таких системах устанавливается непосредственно у клиента и подключается к интернет и к локальной сети офиса. На сервер и на рабочие места пользователей устанавливается специализированное программное обеспечение. В некоторых системах допускается аренда портов сервера, предоставляемого поставщиком. На данный момент это самая распространённая схема мониторинга.

системы четвёртого поколения также использует один из механизмов мобильного интернет в качестве транспортной системы, но отличаются от третьего использованием веб-технологий. В этом случае сервер размещается у компании-поставщика, его мощности делятся между многими клиентами, а защищённый доступ к данным осуществляется через Web-страницу с любого компьютера, подключенного к интернет. Так как один сервер способен работать одновременно с тысячами трекеров, резко снижается стоимость внедрения и обслуживания системы. Одновременно возрастает надёжность хранения и доступность данных, так как компании-операторы способны содержать многократно резервированное качественное серверное оборудование и штат технических специалистов для его круглосуточного обслуживания. Потенциальным недостатком систем четвёртого поколения является полная централизация - вероятность сбоя или наступления форс-мажорных обстоятельств в таких системах крайне низка, зато последствия сбоя могут стать весьма дорогостоящими для компании-оператора.

системы мониторинга пятого поколения представляют из себя глобальное развитие и централизацию систем предыдущего поколения в единый, распределенный центр мониторинга. В таком варианте данные от устройств собираются одним или несколькими коммуникационными серверами, стекаются на один основной сервер базы данных и растекаются между подключенными промежуточными серверами, которые уже обеспечивают взаимодействие с пользователем (веб-мониторинг) или выполняют фоновые задачи. При таком построении системы пользователи с разных районов, стран и даже континентов работают с наиболее близко расположенным региональным веб-сервером с минимальной задержкой (пингом) до него.

На данный момент на российском рынке представлено порядка 20 различных систем GPS мониторинга, как импортных, так и отечественных. Импортные решения, как правило, отличаются расширенной функциональностью, зато в отечественных лучше реализованы функции контроля за несанкционированным использованием автомобиля, лучше решён вопрос карт, а формы отчётов соответствуют российскому законодательству. Немаловажным в российских условиях фактором является также защита терминалов от противодействия водителей: наличие резервного аккумулятора, пломбирование устройств и прочие.

В качестве основного канала связи в профессиональных СКУД могут использоваться только те беспроводные технологии, которые эквивалентны по функционалу, назначению и стоимости стандартной проводной компьютерной сети предприятия, - это Wi-Fi, Wi-Max и аналогичные беспроводные сети.

Технологии сенсорных сетей типа ZigBee, Z-Wawe и многие аналогичные должны использоваться по своему прямому назначению - для получения информации от различных датчиков без прокладки проводов на ограниченной (локальной) территории. Такая привлекательная сеть, как GSM, может использоваться либо в домашних системах, либо как дополнительный канал удаленного доступа к серверу СКУД для получения отчетов и аналогичных действий.

1.3 Обзор существующих систем безопасности, использующих gsm каналы

Радиосистема ""Стрелец".

Радиосистема "Стрелец" - одна из первых отечественных радиосистем, предназначена для организации охранно-пожарной и адресно-аналоговой пожарной сигнализации на объектах не только частного, но и общественного пользования, где по различным причинам (сохранение целостности интерьера, непрерывная эксплуатация помещений и т.д.) применение проводных систем невозможно или ограничено.

Особенности системы:

двухсторонний протокол обмена между всеми радиоустройствами Аргус-Диалог;

10 радиочастотных каналов передачи (с автоматическим и ручным выбором);

автоматический выбор резервного канала передачи (свободного от помех);

разнесенный радиоприем;

до 400 радиоустройств, находящихся в зоне взаимной радиовидимости на одном радиочастотном канале передачи.

возможность построения полноценной адресной пожарной радиосистемы.

программируемый период передачи контрольных радиосигналов от 12 с до 2 мин.

криптографическая защита сигналов с механизмом динамической аутентификации.

микросотовая топология системы.

Емкость системы:

до 16 радиорасширителей

до 512 радиоизвещателей (до 32 извещателей на каждый радиорасширитель)

до 256 радиоканальных исполнительных устройств, сирен, брелков и пультов управления (до 16 устройств на каждый радиорасширитель).

Дальность:

до 600 м в пределах микросоты

до 1000 м между микросотами

до 6000 м - 5 участков ретрансляции.

Продолжительность работы радиоизвещателей:

от основной батареи: от 3 (период передачи контрольных радиосигналов 12 с) до 7,5 лет (период передачи контрольных радиосигналов 2 мин);

от резервной батареи: не менее 2 месяцев.

Система имеет два диапазона рабочих частот: 433 МГц или 868 МГц

Предусмотрена интеграция радиосистемы СТРЕЛЕЦ® с беспроводной системой "Орфей-Р". Для построения полноценной системы охраны существует возможность интеграции радиосистемы Стрелец с известной системой видеонаблюдения "ВидеоИнтеллект" (ITV, Москва). Для передачи извещений с объектов на централизованные пульты охраны, в том числе и ЧОП, предусмотрена совместная работа радиосистемы Стрелец с популярными СПИ "Андромеда" ("Синорд", Санкт-Петербург), "Мираж" ("Стелс", Томск).

Также существует возможность интеграции радиосистемы СТРЕЛЕЦ® с системой контроля и управления доступом (СКУД)"Кронверк" ("СКД", Санкт-Петербург) и аппаратно-программным комплексом "Бастион" ("Электронные системы", Самара).

Микросотовая структура радиосистемы Стрелец позволяет связать в единую систему ОПС группу отдельно стоящих объектов, предоставив возможность как централизованного (с поста охраны), так и децентрализованного (на каждом объекте) контроля и управления системой. В сегодняшний день радиосистема Стрелец установлена и эксплуатируется в Государственном Музее "Эрмитаж", Государственной Третьяковской Галерее, Суздальском Музее деревянного зодчества, объектах Федеральной пограничной службы ФСБ, МВД и Министерства Обороны, а также во многих жилых, коммерческих и производственных помещениях РФ, стран Европы и СНГ.

Рассмотрим РСПИ "Дельта".

РСПИ "Дельта" предназначена для обеспечения передачи информации с охраняемых удаленных объектов, их сбора, обработки и хранения на пультах централизованного наблюдения в масштабах предприятий, районов, городов, областей. Обеспечивается: пожарная, охранная, тревожная сигнализация, контроль доступа на охраняемые объекты, автоматический контроль состояния оборудования, контроль состояния и утечки химически опасных веществ, утечки воды, газа, телеметрия и т.д. Извещения, посылаемые объектовыми передатчиками, поступают на пульты централизованного наблюдения. Каждое принятое извещение декодируется и обрабатывается, после чего оператор может принять необходимые меры по привлечению сил быстрого реагирования. Предусмотрено дублирование по телефонным линиям и автоматическая отправка SMS сообщений.

Принцип работы радиоканальной системы передачи извещений “Дельта" основан на использовании выделенного для этих целей радиочастотного ресурса для передачи сообщений с объектов, оборудованных радиопередатчиками, на пульт централизованного наблюдения, где происходит приeм сообщений, их обработка, отображение на мониторе диспетчера, который передает полученную информацию в соответствующие службы реагирования по специальным каналам связи.

Использование выделенного канала исключает зависимость системы от других операторов связи, а его эксплуатационная готовность обеспечивается государственной радиочастотной службой. К объектовому радиопередатчику может быть подключена любая периферия (охранная, тревожная, пожарная сигнализация, датчики утечки воды, газа, телеметрия и т.д.).

Конфигурация сети позволяет использовать информацию, необходимую для соответствующего реагирования таким структурам, как подразделения вневедомственной охраны МВД, ведомственная охрана, служба спасения, пожарная охрана, частные охранные предприятия, городские коммунальные службы, предприятия водоснабжения. электросети, теплосети и т.д.

Основные характеристики:

Частотный диапазон 136-174 или 400-500 МГц.

Мощность передатчиков до 15Вт.

Дальность без ретрансляции 15 км.

До 30 ретрансляторов в системе.

Емкость системы 12000 объектов с использованием одной частот.

Состав системы:

пульты централизованного наблюдения, состоящие из: АФУ v антенно-фидерных устройств, базовых станций, ПК - персональных компьютеров с установленным ПО АРМ - программным обеспечением автоматизированного рабочего места операторов, оборудования энергонезависимого питания. Для автоматической отправки SMS сообщений используются специализированные GSM радиомодемы - "Дельта - GSM". Дублирование по телефонной линии обеспечивает "Дельта-Т".

объектовое оборудование состоящие из передатчиков с антеннами подключенных к извещателям непосредственно или к любым ПКП v приемно-контрольным приборам и оборудования энергонезависимого питания.

для расширения зоны радиоохраны могут использоваться ретрансляторы.

Основные отличительные особенности:

большая дальность обеспеченная высокой мощностью передатчиков - до 15 Вт и высокой чувствительностью приемного тракта - 0.25мкВ.

большая емкость, обеспеченная малой длительностью посылки - 0.125 секунды

передатчики выполняют функции объектовых ПКП.

применение высокоскоростного формата FSK передачи данных с проверкой контрольных сумм сообщений и алгоритм дублирования передаваемых сообщений с разнесенными по времени посылками в случайный временной интервал (5-8 секунд) придают системе высокую надежность при высокой емкости и информативности (до 256 параметров).

интервал тестовых сигналов может быть установлен от 1 минуты до 256 часов, что позволяет тестировать объекты с необходимым периодом в зависимости от емкости системы либо в зависимости от категории объектов.

одновременный мониторинг стационарных и мобильных объектов.

комплексное использование прямого радиоканала, телефонных каналов и GSM.

невысокая стоимость.

возможность построения системы от небольшого пульта с несколькими охраняемыми объектами до сети, включающей в себя большое количество центральных станций и ретрансляторов, в масштабах крупного города или области.

Дельта" используют протоколы, подобные системе "PIMA" (Израиль) и "Informer 12000" (США), что позволило перенять более богатый опыт мировых лидеров и при этом иметь все преимущества отечественного производителя.

Рассмотрим в качестве примера "Орлан GSM 900/1800" ("Охрана и безопасность", Украина)

"Орлан" - комплекс технических средств и программного обеспечения для создания ПЦН за состоянием устройств пожарной и охранной сигнализации GSM с использованием сотовой сети GSM-900/1800 в голосовом режиме и режиме GPRS. Предназначен для приема кодированных сообщений, передаваемых радиокоммуникаторами серии "Лунь", и трансляции их на ПК для регистрации и обработки с помощью программного обеспечения "Феникс 2". Программное обеспечение поддерживает подключение к ПК цифровых приемников ПАКТ2 и DSC-SurGard для приема кодированных сообщений по телефонной линии от большинства охранно-пожарных панелей (Napco, Ademco, DSC и проч.). ПЦН "Орлан" обеспечивает прием сообщений от внешних устройств со звуковым и визуальным сопровождением, расшифровкой и обработкой, слежение и мгновенное изменение состояния объекта на ПЦН при приходе очередного сообщения. Предусмотрено до пяти функций удаленного управления объектовыми приборами операторами пульта, а также хранение и отображение информации в текстовом и графическом виде.

ПЦН ведет архивы принятых сообщений, поиск в архиве по различным критериям, печать и экспорт базы данных, архива событий. Имеется возможность разбивки объекта на группы и отслеживания информации отдельно по каждой группе, возможность задания расписания работы для каждой из групп. Резервное копирование и архивирование базы данных происходит автоматически. Дублирование. Все события с объекта дублируются на мобильный телефон хозяина в виде SMS (до 3 телефонов), на удаленный пульт "Феникс-мини" в виде SMS (до 3 пультов), а также по каналу GPRS. Имеется возможность перевода объекта, группы или отдельного шлейфа в режим постоянного или временного стенда. Проводятся анализ и построение графиков и отчетов о работе пульта за месяц. Информативность (виды извещений) - 256. Размер буфера памяти принятых событий - 32. Время готовности ПЦН к работе - не более 40 секунд. Время одного сеанса связи в голосовом режиме - не более 4 секунд. Время одного сеанса связи в в режиме GPRS - не более 1 секунды.

Централизованная база данных в формате Microsoft SQL Server 2000 с клиент-серверной архитектурой ПО, распределенный доступ к БД с различных ПК в сети. Протоколирование времени прибытия группы реагирования на объект. Индивидуальный интервал тестирования для каждого охранного прибора (от 15 мин). Регистрация операторов ПЦН.