По мере развития технологий расширяются возможности телекоммуникационной инфраструктуры «Безопасного города» и наряду с этим повышается уровень сложности задач, которые решаются на этапе проектирования сегментов аппаратно-программного комплекса. Рассмотрим дополнительные возможности, которые появляются у разработчиков телеком-инфраструктуры, типичные трудности, возникающие на практике, и ход реализации проектов в этой сфере на примере опыта одного из российских операторов.
Аппаратно-программный комплекс «Безопасный город» представляет собой информационную систему, обеспечивающую прогнозирование, мониторинг, предупреждение и устранение возможных угроз, а также контроль ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и правонарушений. Концепция построения АПК «Безопасный город» подразумевает совместное использование различных информационных систем и аппаратно-программных средств с гарантированным обеспечением бесперебойного функционирования в условиях пиковых нагрузок, особенно в моменты экстренных ситуаций и чрезвычайных происшествий.
Архитектура «Безопасного города» состоит из нескольких взаимодействующих слоев, которые формируют единое целое «снизу вверх»:
- инфраструктура/опорная сеть на основе различных технологий передачи данных;
- продукты/сервисы;
- система хранения и обработки данных (Big Data и BI);
- приложения.
Рис. 1. Архитектура АПК «Безопасный город»
Основой для АПК «Безопасный город» служит единая информационно-коммуникационная инфраструктура, которая выстраивается по модульному принципу. Такая инфраструктура включает в себя сегменты обеспечения правопорядка и профилактики правонарушений на территории города, предупреждения и защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, взаимодействия с городскими информационными системами, экологического мониторинга.
Неотъемлемым звеном системы АПК «Безопасный город» являются средства связи различных типов и видов. Для обмена информацией между элементами системы – начиная с видеокамеры и заканчивая АРМ сотрудника службы реагирования – можно использовать различные технологии. Например, данные, поступающие с удаленной видеокамеры, могут передаваться до базовой станции или узла связи с помощью фиксированного радиодоступа. Для передачи в центр хранения и обработки данных и далее на АРМ сотрудников используются ВОЛС. К конечным пользователям приложений данные поступают через городские сети Wi-Fi или сетевую инфраструктуру 3G и 4G. Также можно использовать технологии IoT, независимые от радиоканала и постоянного снабжения электричеством. В перспективе набор технологий связи будет расширяться.
Рис. 2. Схема единой информационно-коммуникационной инфраструктуры
До реализации проекта важно определить требования, предъявляемые к различным элементам телекоммуникационной инфраструктуры и ко всей системе в целом. Как показывает опыт нашей компании, на предварительном этапе целесообразно совместно с заказчиками составить перечни наиболее критичных и менее приоритетных объектов и данных. Затем для каждого из этих объектов формируются требования, предусматривающие специализированные решения для элементов телекоммуникационной инфраструктуры и каналов передачи данных. На практике основное требование – это, как правило, резервирование и опережающее расширение пропускной возможности каналов передачи данных. Среди других требований следует отметить резервирование передачи данных дополнительным каналом связи с использованием различных сред передачи (ВОЛС в сочетании с фиксированным радиоканалом). Зачастую заказчики формулируют такое условие, как покрытие территории расположения датчиков/объектов несколькими базовыми станциями. Подобный механизм применяется для IoT и фиксированного радиодоступа.
На территории города обычно операторы используют собственную сеть передачи данных или арендуют «последнюю милю» у других игроков. Основные трудности возникают с локациями, удаленными от узлов связи, так как они требуют высоких затрат на организацию каналов передачи данных. Существуют различные способы решения проблемы: в каждом конкретном случае необходимо учитывать специфику города, а также сверяться с картами покрытия территорий операторами связи.
Если требуемая инфраструктура отсутствует, то оператор может взяться за ее строительство с нуля. При этом, например, проекты организации канала ВОЛС к комплексу фотовидеофиксации нарушений правил дорожного движения обычно предусматривают возврат инвестиций в виде доли собираемых штрафов за определенный период.
Если говорить о практике «ЭР-Телеком Холдинг», то компания применяет иной подход: помимо ВОЛС она располагает собственной инфраструктурой и частотным ресурсом фиксированного радиодоступа. Использование радиодоступа позволяет существенно снизить затраты на организацию каналов передачи данных по сравнению с ВОЛС. При этом предоставляется гарантированная возможность передавать достаточно большой объем информации заказчика. Кроме того, с заказчиком обсуждается механизм оптимизации затрат на сопутствующие объекты и сервисы, в частности, каналы связи для метеостанций, датчики контроля наледи и загрязнения воздуха, контроля уровня воды и т. д. Правильное сочетание количества объектов в зоне ВОЛС и в удаленных точках позволяет при реализации крупных проектов свести к минимуму расход средств заказчика, которые потребуются на создание телекоммуникационной составляющей.
Компания «ЭР-Телеком Холдинг» принимала участие в построении инфраструктуры «Безопасного города» на территории столицы, Московской области, Новосибирска. Мы реализуем проекты напрямую в связи с конечным заказчиком или выступаем в роли подрядчика других операторов. Наиболее крупный проект выполняется в Санкт-Петербурге.
Рис. 3. Набор модулей для АПК «Безопасный город»
К настоящему времени подключено несколько тысяч камер видеомониторинга, передающих изображение в Городской мониторинговый центр (СПб ГКУ «ГМЦ»). Часть видеокамер одновременно используется для обеспечения зоны покрытия Wi-Fi. Это позволяет различным ведомствам и городским службам оперативно получить доступ в ЕМТС Санкт-Петербурга при выполнении работ на улице. Кроме того, бесплатным интернет-доступом могут воспользоваться жители и гости города. Например, открытый Wi-Fi пользуется большой популярностью на территории Крестовского острова во время проведения различных спортивных мероприятий.
Стоит отметить, что у «ЭР-Телеком Холдинг» одна из самых обширных оптоволоконных сетей в Санкт-Петербурге. Поэтому основу транспортной сети для проектов в рамках АПК «Безопасный город» составляют собственные волоконно-оптические линии связи. С учетом повышенных требований к надежности и качеству сети доступа в сегменте видеонаблюдения видеокамеры, размещаемые компанией, работают на основе ВОЛС. Кроме того, для повышения надежности системы и ее резервирования компания использует радиоканалы, построенные на базе собственной сети радиодоступа. Это позволяет обеспечить соблюдение жестких требований соглашения об уровне сервиса (SLA) в случае аварий на волоконно-оптической сети.
В настоящее время широко обсуждается вопрос, как инновационные технологии Интернета вещей могут повлиять на создание и развитие телекоммуникационной инфраструктуры «Безопасного города» в будущем. Как показывает практика, объем собираемой и передаваемой информации ежегодно увеличивается в разы, и этот рост будет продолжаться. Разумеется, объем данных, передаваемых в рамках системы «Безопасного города», также будет нарастать. При этом крайне важно обеспечение стабильной работы в условиях повышенной нагрузки, возникающей в моменты экстренных ситуаций и чрезвычайных происшествий. Для того чтобы справиться с передачей такого объема информации, телекоммуникационные технологии, особенно беспроводные, должны развиваться опережающими темпами. Интернет вещей – движение в этом направлении.
Хорошие перспективы специалисты связывают с так называемыми энергонезависимыми технологиями. Применение LoRaWAN позволит «цифровизировать» любой отдельно расположенный небольшой объект или устройство, обеспечение которого каналами передачи данных ранее обходилось чересчур дорого либо не было возможности подвести электропитание для датчиков. На базе подобных энергонезависимых технологий формируется новый пласт возможностей для повышения эффективности городских процессов: от контроля наличия закрытой крышки канализационного люка возле школы до управления уличным освещением во дворах.
Сотрудники городских служб смогут отказаться от визуальной оценки ситуации или объекта, отдав предпочтение удаленному контролю и немедленному адресному реагированию в момент наступления соответствующего события. Отображение всех контрольных объектов/предметов в геоинформационных системах позволяет существенно повысить скорость реагирования на событие дежурными бригадами городских служб благодаря оптимизации передвижения и понимания содержания и места события еще до прибытия на объект. К слову, «ЭР-Телеком Холдинг» в 2018–2019 гг. намерен запустить сеть стандарта LoRaWAN в 60 российских городах с населением свыше 300 тыс., а также на производственных площадках корпоративных клиентов..
Мы подписали соглашение с технологическим партнером – компанией Actility. Во всех городах, участвующих в реализации этого проекта, завершено радиопланирование, начинается строительство IoT-сети. Создаваемая LoRaWAN-сеть зарегистрирована в едином списке сетей операторского класса, имеет международный NetID-52, обеспечивающий возможность предоставления роуминга для поддержки российских экспортеров и управления логистикой иностранных грузов.
Внедрение технологий IoT позволит значительно расширить возможности передачи данных в инфраструктуре АПК «Безопасный город», в частности в тех ее сегментах, которые являются наиболее значимыми с точки зрения обеспечения безопасности. Таким образом, Интернет вещей будет способствовать созданию той защищенной и комфортной городской среды, к которой стремятся и жители, и участники рынка.
