eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #3/2021
Е.Трифонов
ТЕХНОЛОГИЯ PoC И СИСТЕМЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ. ЧАСТЬ 2
ТЕХНОЛОГИЯ PoC И СИСТЕМЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ. ЧАСТЬ 2
Просмотры: 2781
DOI: 10.22184/2070-8963.2021.95.3.46.52
Рассказывается о технологии PoC (Push-To-Talk over Cellular), которая может успешно применяться в системах управления и безопасности наряду с существующими сетями профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР). Приведен обзор основных особенностей PoC, в частности, возможностей выполнения вызовов PTT через сотовые сети 3G/LTE или Wi-Fi. Изложены основные принципы работы таких сетей, их архитектура, описание отдельных элементов. Рассказано о возможности интеграции систем PoC между собой, с системами ПМР и с другими IT-решениями.
Рассказывается о технологии PoC (Push-To-Talk over Cellular), которая может успешно применяться в системах управления и безопасности наряду с существующими сетями профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР). Приведен обзор основных особенностей PoC, в частности, возможностей выполнения вызовов PTT через сотовые сети 3G/LTE или Wi-Fi. Изложены основные принципы работы таких сетей, их архитектура, описание отдельных элементов. Рассказано о возможности интеграции систем PoC между собой, с системами ПМР и с другими IT-решениями.
Теги: poc server professional mobile radio communication ptt communication push-to-talk over cellular technology профессиональная мобильная радиосвязь связь ptt сервер poc технология push-to-talk over cellular
ТЕХНОЛОГИЯ PoC и системы профессиональной радиосвязи. Часть 2
Е.Трифонов, директор по продажам ГК "ТРИАЛИНК" / e.trifonov@trialink.ru
DOI: 10.22184/2070-8963.2021.95.3.46.52
Рассказывается о технологии PoC (Push-To-Talk over Cellular), которая может успешно применяться в системах управления и безопасности наряду с существующими сетями профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР). Приведен обзор основных особенностей PoC, в частности возможностей выполнения вызовов PTT через сотовые сети 3G/LTE или Wi-Fi. Изложены основные принципы работы таких сетей, их архитектура, описание отдельных элементов. Рассказано о возможности интеграции систем PoC между собой, с системами ПМР и другими IT-решениями.
Стандартизация технологии PoC
К сожалению, пока не существует единого стандарта для систем PoC.
Сегодня разработкой стандартов, имеющих отношение к рассматриваемой технологии, занимается несколько организаций.
В первую очередь это Партнерский проект 3GPP – консорциум, создающий спецификации для мобильной телефонии. В рамках развития технологии LTE еще в 2018 году в рамках Релизов 13, 14 и 15 был разработан стандарт для систем MC PTT (Mission Critical PTT), которые относятся к PoC-системам. Системы MC PTT предназначены для использования в кризисной ситуации (природные, техногенные катастрофы, террористические атаки и т.д.), когда связь должна гарантированно работать и когда от ее надежности зависят жизни людей.
В системах MC PTT для подключения пользователей предполагается задействовать сети LTE, но управление такими сетями должно выполняться или соответствующим ведомством (например, полицией), или специальным оператором (не оператором сети общего пользования). Подчеркнем, что мировая практика строительства систем MC PTT предполагает выделение для их работы специальных частотных диапазонов.
В стандарте определены основные требования к функциональности системы и интерфейсам. Стандарт предполагает возможность подключения используемых сегодня систем профессиональной радиосвязи (таких как TETRA или APCO25) к системам MC PTT (на базе оборудования LTE) и постепенную миграцию абонентов систем ПМР в систему MC PTT. Однако такая миграция может занять достаточно долгое время (несколько лет). В течение этого "переходного" периода предлагается использовать обе технологии (ПМР + PoC) в составе объединенной системы связи.
Внедрение систем MC PTT осложняется высокой стоимостью оборудования, соответствующего данному стандарту, и проблемами с выделением специальных частотных диапазонов.
В области разработки стандартов технологии PoC работают также Альянс OMA (Open Mobile Alliance), занимающийся стандартизацией интерфейсов и разработкой приложений и Совет IETF (The Internet Engineering Task Force), специализирующийся на разработке протоколов обмена.
К сожалению, на сегодня протоколы обмена между сервером PoC и клиентским приложением на абонентском терминале не стандартизованы. В результате сервер PoC может работать только со "своими" клиентскими приложениями. Более того, крупные вендоры (такие как Motorola или Hytera) не позволяют подключать к своим PoC-системам абонентские терминалы других производителей и не раскрывают внутренние протоколы обмена.
Не стандартизовано также управление кнопками PTT и дополнительными клавишами (Emergency – функциональные клавиши) на абонентских терминалах различных изготовителей, что затрудняет разработку клиентских PoC-приложений и заставляет разработчиков адаптировать их для использования на новых моделях терминалов.
QoS в сетях PoC
Под Quality of Service (качеством обслуживания) в системах связи подразумевают не только качество звука при голосовом вызове. QoS означает в первую очередь гарантированное предоставление канала связи с заданными параметрами (пропускная способность или максимально допустимые задержки при передаче пакетных данных).
К сожалению, сети сотовых операторов строятся для обслуживания максимального количества абонентов в обычных "спокойных" условиях. Они не рассчитаны на работу в критических ситуациях, когда объем трафика (и голосового, и мобильного интернета) может многократно возрастать. В таких случаях сеть может или вообще перестать работать, или часть абонентов не сможет сразу получить канал связи при обращении к сети.
В сотовых сетях передача данных (мобильный интернет) имеет более высокий приоритет по сравнению с голосовыми вызовами. Поэтому можно надеяться, что PoC-вызовы будут работать даже при "сильно нагруженной" сотовой сети. Однако при высокой нагрузке на сеть будут возрастать задержки в передаче пакетов данных, что приведет к отказам в PoC-вызовах. Именно поэтому в некоторых публикациях системы PoC, работающие через операторские сотовые сети, относят к классу Business Critical.
Системы связи служб охраны общественной безопасности (класса Mission Critical) должны гарантированно работать во всех ситуациях. Это возможно, только если сеть изначально планируется на такую работу (заданы максимальная нагрузка на сеть, количество обслуживаемых абонентов, резервирование и т.д.). Подобным образом планируются и строятся выделенные сети связи полиции и других силовых ведомств. Тут не важно, какая технология используется – ПМР, PoC или что-то другое. При таком подходе можно обеспечить требуемый уровень QoS, но стоимость таких сетей и, особенно, стоимость подключения одного абонента к сети оказываются очень высокими.
Скорость установления вызова в сетях PoC
Системы PoC изначально создавались как альтернатива системам профессиональной радиосвязи, в которых обеспечивается скорость соединения менее 1 с (по стандарту TETRA – не более 300 мс). Соответственно, заказчики, имеющие опыт работы в сетях ПМР, ожидают, что в системах PoC скорость установления вызова будет сопоставима со скоростью в сетях радиосвязи (т. е. не более 1 с).
И современные PoC-системы такую скорость обеспечивают. При этом различают скорость установления вызова (первое нажатие клавиши PTT) и скорость переключения в ходе разговора, когда два абонента по очереди нажимают клавишу PTT и говорят. Обычно наибольшие задержки наблюдаются при установлении вызова (первое нажатие). Это связано с тем, как работает на абонентском терминале клиентское приложение. Поскольку большая часть абонентских PoC-устройств работает под управлением ОС Android, то задержки в вызове напрямую зависят от настроек Android и того, как на конкретный телефон установлено клиентское приложение. Android, как известно, стремится максимально экономить расход заряда батареи. Для этого приложения на телефоне переводятся в "спящий режим". Выход PoC-приложения из "спящего режима" требует времени, и это может быть причиной заметной задержки.
Если клиентское приложение на смартфоне постоянно активно, то оно реагирует быстрее. Но при этом постоянно будет расходоваться заряд батареи. Не всегда удается установить клиентское приложение на конкретный смартфон желательным образом (чтобы обеспечить минимальные задержки), поэтому важно чтобы оно устанавливалось или вместе с ОС (на заводе-изготовителе), или с учетом работы конкретной "сборки" Android на данном смартфоне.
К другим факторам, влияющим на скорость установления вызова в системе PoC, относятся протокол обмена между сервером и абонентским устройством и тип используемого кодека. И протокол обмена, и кодек в системах PoC не стандартизованы. Поэтому в различных таких системах можно наблюдать разные задержки установления вызова. Различные протоколы обмена и кодеки являются также причиной, по которой нет совместимости между сервером PoC и клиентскими приложениями от разных производителей.
Дополнительные возможности сетей PoC
Как отмечалось выше, системы PoC обеспечивают голосовые вызовы различных типов (индивидуальные, групповые, экстренные).
Кроме этого, большинство представленных на рынке систем имеет диспетчерское приложение, позволяющее оперативно контролировать и управлять работой абонентов. Диспетчер имеет возможность прослушивать голосовые вызовы (индивидуальные и в группах), вызывать абонентов или группы или подключаться к уже идущему разговору.
Диспетчер видит статус абонентов (в сети/не в сети) и, как правило, может видеть расположение абонентов на электронной карте (экране монитора). При этом используются возможности GPS/ГЛОНАСС (модули позиционирования есть практически во всех абонентских терминалах). Кроме того, некоторые системы PoC имеют возможность позиционирования внутри помещений (indoor). Эта функция требует наличия специальных датчиков (beacons) внутри помещения.
Многие диспетчерские системы PoC-сетей обладают функцией динамического образования групп, в том числе с помощью выделения абонентов на цифровой карте.
Большинство решений PoC имеет функцию записи переговоров и других событий в системе с возможностью их последующего прослушивания. Многие терминалы оснащены камерами, что позволяет передавать в системах PoC фото и видео. В случае их работы через сети LTE обеспечивается скорость передачи данных, предоставляющая возможность передавать видео в высоком разрешении. В отдельных системах PoC реализованы дополнительные функции безопасности (такие как "одинокий работник", man down и др.), используемые в некоторых сетях ПМР. Таким образом, с учетом дополнительных функций PoC сеть предоставляет пользователю гораздо больше возможностей, чем просто голосовая связь.
Применение систем PoC в различных сферах
Системы PoC могут применяться в областях, традиционных для сетей ПМР, таких как охрана общественной безопасности, транспорт, энергетика, промышленность и др. Несмотря на то, что, как отмечалось ранее, такие системы, работающие через операторские сети 3G/LTE, нельзя отнести к классу Mission Critical, даже в таких ведомствах, как полиция, далеко не все сотрудники выполняют задачи данного класса. Административные сотрудники, чья работа не связана с риском для жизни, вполне могут пользоваться системой PoC, постоянно находясь на связи с руководством и коллегами. А использование таких систем в коммерческих организациях позволит значительно сократить расходы на систему связи и управления в сравнении с "классической" ПМР.
Поскольку системы PoC имеют богатый набор функций, можно говорить о более широком их применении. Они могут использоваться вместе с другими IT-решениями, расширяя их функционал и открывая путь к созданию комплексной системы управления или безопасности.
Интеграция сетей PoC и ПМР
Системы PoC могут быть связаны с существующими сетями ПМР (как цифровыми так и аналоговыми). Для этого используются специальные шлюзы. В случае объединения сетей PoC и ПМР становятся возможными вызовы между этими сетями и даже создание смешанных групп абонентов, в которые входят абоненты обеих сетей.
Шлюз обычно представляет собой ПО или программно-аппаратный комплекс, позволяющий коммутировать каналы сетей PoC и ПМР. Подключение шлюза к сети ПМР возможно или напрямую к инфраструктуре сети ПМР (если известны внутренние протоколы передачи данных в конкретной сети), или через "донорскую" абонентскую радиостанцию ПМР (это самый технически простой способ подключения).
Хотя подключение шлюза через донорскую радиостанцию реализовать легче, но при этом неизбежно возникают дополнительные задержки при вызове из сети PoC в сеть ПМР и обратно. В этом случае также нельзя обеспечить полный функционал для совместной работы абонентов обеих сетей. Таким образом, подключение через донорскую радиостанцию дает возможность работы двух сетей вместе, но не позволяет говорить о создании единой сети связи. Кроме того, подключение через одну радиостанцию дает только один канал связи между системами. Если нужно связать две сети большим числом каналов, потребуется использовать соответствующее количество шлюзов и "донорских" радиостанций.
При подключении шлюза напрямую к инфраструктуре ПМР можно добиться создания одной объединенной сети. Однако, повторимся, это возможно, только имея информацию о внутренних протоколах передачи данных в инфраструктуре ПМР. Производители же инфраструктуры не раскрывают их. В связи с этим примеры реализации данного подхода есть только у компаний, производящих и оборудование ПМР, и решения PoC.
Важно чтобы после объединения систем PoC и ПМР появилась возможность не только создавать и работать в смешанных группах, но и использовать для работы общее диспетчерское приложение. Единый диспетчер с полным набором функций для абонентов PoC и ПМР возможен в случае объединения систем на уровне инфраструктуры.
Задача интеграции систем PoC и ПМР очень актуальна, поскольку совместное использование двух указанных технологий может дать большие преимущества (в частности, симбиоз надежности на территории покрытия ПМР и большой зоны охвата вместе с широкими возможностями скоростной передачи данных, в том числе живого видео, через систему PoC). Совместное использование систем PoC и ПМР также позволяет говорить о постепенном, эволюционном переходе от традиционных систем голосовой связи к новым IT-решениям на базе современных сетей связи.
Интеграция систем PoC с другими IT-приложениями
Система PoC сама по сути является IT-решением. Таким образом, можно говорить об интеграции двух различных IT-решений.
Сегодня на рынке появилось большое количество самых разнообразных IT-систем, поддерживающих мобильного абонента. В качестве абонентского устройства при этом используются смартфоны или планшеты. Эти же устройства могут работать как абонентские в системе PoC (при установке на них соответствующего клиентского приложения). Таким образом, даже без объединения IT-решения и системы PoC пользователь получает универсальный терминал, позволяющий работать в специальном IT-решении и обеспечивающий возможность экстренной голосовой связи.
В случае если компания использует сеть ПМР, внедрение IT-решений потребует наличия у сотрудника двух устройств: радиостанции и смартфона или планшета. Переход на технологию PoC позволит сотруднику работать с одного универсального абонентского устройства.
Еще больше преимуществ может дать добавление функций PoC в специализированное IT-решение. В этом случае у пользователя будет одна единая IT-система (имеющая большой функционал, включая возможности голосовой связи). Такой подход возможен при интеграции сервера PoC в специализированное IT-решение и при разработке клиентского приложения, имеющего различные функции, включая PTT-связь. Конечно, для интеграции IT-решения и PoC требуется взаимодействие разработчиков двух этих систем.
Надежность работы систем PoC и частные сети
Надежная работа системы PoC, в том числе в кризисной ситуации, возможна при использовании частной сети (сети принадлежащей и управляемой самим пользователем). При таком подходе, как отмечалось выше, можно говорить об обеспечении QoS необходимого уровня, тогда как операторские сети 3G/LTE не гарантируют заданного QoS. Выходом может быть создание частной сети LTE (private LTE). Примеры строительства таких сетей есть как за границей, так и в России.
Следует отметить, что для работы сети LTE требуется разрешение на использование необходимых полос частот. Частотные диапазоны сетей LTE определены самим стандартом. В России сети LTE в основном строятся на диапазонах, принятых для Европы. В ряде стран регуляторы предусмотрели наличие свободного частотного диапазона для развития сетей LTE, обслуживающих структуры охраны общественной безопасности. В России пока таких "зарезервированных" для сетей private LTE диапазонов нет. Имеющийся частотный ресурс распределен между сотовыми операторами (в том числе и диапазон 450 МГц (B31), о котором говорится в первой части данной статьи).
Однако это не означает что строительство частных сетей LTE в России невозможно. Все крупные российские сотовые операторы предлагают заказчикам построить сеть private LTE на частотах, согласованных регулятором для работы данного оператора. Как правило, речь идет о развертывании сетей технологической связи в удаленных районах, за пределами крупных городов – там, где у оператора нет своей коммерческой сети LTE.
Сеть LTE состоит из ядра сиcтемы (Core) и базовых станций. В отдельных случаях сотовые операторы предлагают заказчику купить собственные базовые станции LTE и подключить их к своему ядру. По сути, такую систему нельзя считать частной на 100%, поскольку ее работа зависит от ядра, находящегося у оператора связи. Полностью независимой частная сеть будет, если и ядро сети, и БС принадлежат заказчику и полностью им контролируются.
Но учитывая высокую стоимость ядра, затраты на такую сеть будут достаточно высокими.
Строить частную сеть LTE лишь для работы системы PoC экономически не оправдано. Такая сеть может обеспечить надежное функционирование не только системы PoC (голосовая связь и дополнительные функции), но и работу различных IT-приложений, таких как ERP-системы, системы безопасности, искусственный интеллект, Промышленный Интернет вещей (IIoT). Внедрение сети private LTE позволяет получить комплексное решение, частью которого может быть система PoC.
Важно отметить, что в ряде случаев частную сеть с использованием технологии PoC можно построить на базе Wi-Fi. Технология WLAN (Wi-Fi) существует много лет, но продолжает развиваться. Так, новый вариант стандарта – Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) позволяет в тех же частотных диапазонах, открытых для использования в России (2,4 и 5 ГГц), значительно увеличить скорость передачи данных и количество поддерживаемых абонентских устройств. Создание пользователем собственной сети Wi-Fi позволяет построить частную сеть, включающую решение PoC и имеющую необходимый уровень надежности. Стоимость такой сети будет относительно невысокой, при этом не потребуется оплачивать оператору предоставленный частный ресурс и трафик мобильного интернета.
Российские разработки в технологии PoC
В России на данный момент есть несколько собственных решений в области платформ PoC. Статус отечественных разработок официально подтвержден включением данных решений в Реестр российского ПО Минцифры России. Есть также примеры программно-аппаратных комплексов сервера PoC, полностью разработанного и производимого в России. Это позволяет говорить о возможности использования данных систем государственными заказчиками, которые, следуя общей политике в области цифровой трансформации, переходят на использование только российских продуктов.
Несколько сложнее ситуация складывается с абонентскими терминалами PoC. Выше упоминалось о наличии на рынке смартфонов и планшетов российского производства, работающих под управлением отечественной защищенной ОС "Аврора". К сожалению, автору пока неизвестно о PoC-терминалах типа "радиостанция", включенных в Единый реестр российской радиоэлектронной продукции. Можно надеяться, что такие терминалы появятся в будущем.
Следует добавить, что для полной информационной безопасности в области PoC-терминалов (а также смартфонов и планшетов) нужно обеспечить использование в данных устройствах, кроме российской ОС "Аврора", отечественного чипсета, а также кодека, имеющего статус российского ПО. Их появление – это также перспектива будущего.
Преимущества использования сети PoC
Как уже отмечалось выше, использование технологии PoC имеет ряд преимуществ. В случае работы через сотовую сеть оператора это в первую очередь невысокая стоимость развертывания и содержания сети, большая зона охвата, простота настройки и запуска, а также возможность оптимизировать и контролировать капитальные и операционные расходы. Кроме того, работа через операторские сети 3G/LTE или через сети Wi-Fi не требует получения никаких специальных разрешений и лицензий (в том числе разрешения на использование радиочастот, что особо непросто для мегаполисов).
При этом пользователь получает систему, имеющую все функции, традиционные для сетей ПМР, а также дополнительные функции, основанные на скоростной передаче данных (технология ШПД), в частности, возможности передавать живое видео с высоким качеством.
Широкий выбор абонентских терминалов для работы в сетях PoC, включая как терминалы типа "радиостанция", так и смартфоны и планшеты, в том числе защищенные, открывает перед сетями PoC большие перспективы. Профессиональным пользователям доступен также широкий выбор самых различных аксессуаров для абонентских терминалов.
Системы PoC могут быть интегрированы как с существующими сетями ПМР, так и с другими IT-решениями, что особенно важно в случае выполнения программ цифровой трансформации, реализуемых сейчас многими компаниями и организациями в России.
Возможности построить собственные (выделенные) сети PoC на базе private LTE или сетей Wi-Fi, а также резервирования основных элементов сети позволяет получить систему с необходимым уровнем надежности, способную работать в самой сложной ситуации.
Выводы
Возникнув как дешевый аналог систем ПМР, предназначенный сначала для использования в коммерческих компаниях, технология PoC получила серьезное развитие вместе с прогрессом сотовых сетей 3G, LTE и новыми протоколами стандарта Wi-Fi, обеспечивающими высокоскоростную передачу данных и поддержку большого количества абонентских устройств.
Новый импульс дальнейшему развитию систем PoC даст внедрение сетей 5G, а также бурный рост решений в области Интернета вещей. По оценкам независимых маркетинговых компаний, в ближайшие 6–8 лет в мире ожидается рост количества абонентов систем PoC на уровне около 10% в год.
Хотя в России широкого использования систем PoC пока нет, большинство традиционных пользователей систем ПМР (охрана общественной безопасности, транспорт, энергетический сектор, промышленность и коммерческие компании) проявляют реальный интерес к технологии PoC в том или ином варианте (начиная от систем MC PTT и до небольшой системы PoC на базе собственной сети Wi-Fi) и тестируют данные системы.
Системы PoC неправильно рассматривать как прямую замену существующих сетей ПМР. У обеих технологий есть свои особенности и преимущества. Наилучших результатов можно добиться, используя системы ПМР и PoC вместе и интегрировав их между собой.
Системы PoC также могут быть успешно интегрированы с различными IT-решениями. При этом защищенные смартфоны или планшеты с клавишей PTT будут работать как универсальные средства коммуникации, обеспечивая функции экстренной голосовой связи и работу с различными IT-приложениями, предоставляя абонентам полную мобильность. Внедрение систем PoC в комплексе с другими IT-решениями позволит включить функции голосовой технологической связи в процесс цифровой трансформации, что сложно или невозможно осуществить с сетями ПМР.
Внедрение имеющихся российских разработок в сфере технологии PoC позволяет обеспечить информационную безопасность и переход заказчиков из государственного сектора на отечественные продукты. ■
Е.Трифонов, директор по продажам ГК "ТРИАЛИНК" / e.trifonov@trialink.ru
DOI: 10.22184/2070-8963.2021.95.3.46.52
Рассказывается о технологии PoC (Push-To-Talk over Cellular), которая может успешно применяться в системах управления и безопасности наряду с существующими сетями профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР). Приведен обзор основных особенностей PoC, в частности возможностей выполнения вызовов PTT через сотовые сети 3G/LTE или Wi-Fi. Изложены основные принципы работы таких сетей, их архитектура, описание отдельных элементов. Рассказано о возможности интеграции систем PoC между собой, с системами ПМР и другими IT-решениями.
Стандартизация технологии PoC
К сожалению, пока не существует единого стандарта для систем PoC.
Сегодня разработкой стандартов, имеющих отношение к рассматриваемой технологии, занимается несколько организаций.
В первую очередь это Партнерский проект 3GPP – консорциум, создающий спецификации для мобильной телефонии. В рамках развития технологии LTE еще в 2018 году в рамках Релизов 13, 14 и 15 был разработан стандарт для систем MC PTT (Mission Critical PTT), которые относятся к PoC-системам. Системы MC PTT предназначены для использования в кризисной ситуации (природные, техногенные катастрофы, террористические атаки и т.д.), когда связь должна гарантированно работать и когда от ее надежности зависят жизни людей.
В системах MC PTT для подключения пользователей предполагается задействовать сети LTE, но управление такими сетями должно выполняться или соответствующим ведомством (например, полицией), или специальным оператором (не оператором сети общего пользования). Подчеркнем, что мировая практика строительства систем MC PTT предполагает выделение для их работы специальных частотных диапазонов.
В стандарте определены основные требования к функциональности системы и интерфейсам. Стандарт предполагает возможность подключения используемых сегодня систем профессиональной радиосвязи (таких как TETRA или APCO25) к системам MC PTT (на базе оборудования LTE) и постепенную миграцию абонентов систем ПМР в систему MC PTT. Однако такая миграция может занять достаточно долгое время (несколько лет). В течение этого "переходного" периода предлагается использовать обе технологии (ПМР + PoC) в составе объединенной системы связи.
Внедрение систем MC PTT осложняется высокой стоимостью оборудования, соответствующего данному стандарту, и проблемами с выделением специальных частотных диапазонов.
В области разработки стандартов технологии PoC работают также Альянс OMA (Open Mobile Alliance), занимающийся стандартизацией интерфейсов и разработкой приложений и Совет IETF (The Internet Engineering Task Force), специализирующийся на разработке протоколов обмена.
К сожалению, на сегодня протоколы обмена между сервером PoC и клиентским приложением на абонентском терминале не стандартизованы. В результате сервер PoC может работать только со "своими" клиентскими приложениями. Более того, крупные вендоры (такие как Motorola или Hytera) не позволяют подключать к своим PoC-системам абонентские терминалы других производителей и не раскрывают внутренние протоколы обмена.
Не стандартизовано также управление кнопками PTT и дополнительными клавишами (Emergency – функциональные клавиши) на абонентских терминалах различных изготовителей, что затрудняет разработку клиентских PoC-приложений и заставляет разработчиков адаптировать их для использования на новых моделях терминалов.
QoS в сетях PoC
Под Quality of Service (качеством обслуживания) в системах связи подразумевают не только качество звука при голосовом вызове. QoS означает в первую очередь гарантированное предоставление канала связи с заданными параметрами (пропускная способность или максимально допустимые задержки при передаче пакетных данных).
К сожалению, сети сотовых операторов строятся для обслуживания максимального количества абонентов в обычных "спокойных" условиях. Они не рассчитаны на работу в критических ситуациях, когда объем трафика (и голосового, и мобильного интернета) может многократно возрастать. В таких случаях сеть может или вообще перестать работать, или часть абонентов не сможет сразу получить канал связи при обращении к сети.
В сотовых сетях передача данных (мобильный интернет) имеет более высокий приоритет по сравнению с голосовыми вызовами. Поэтому можно надеяться, что PoC-вызовы будут работать даже при "сильно нагруженной" сотовой сети. Однако при высокой нагрузке на сеть будут возрастать задержки в передаче пакетов данных, что приведет к отказам в PoC-вызовах. Именно поэтому в некоторых публикациях системы PoC, работающие через операторские сотовые сети, относят к классу Business Critical.
Системы связи служб охраны общественной безопасности (класса Mission Critical) должны гарантированно работать во всех ситуациях. Это возможно, только если сеть изначально планируется на такую работу (заданы максимальная нагрузка на сеть, количество обслуживаемых абонентов, резервирование и т.д.). Подобным образом планируются и строятся выделенные сети связи полиции и других силовых ведомств. Тут не важно, какая технология используется – ПМР, PoC или что-то другое. При таком подходе можно обеспечить требуемый уровень QoS, но стоимость таких сетей и, особенно, стоимость подключения одного абонента к сети оказываются очень высокими.
Скорость установления вызова в сетях PoC
Системы PoC изначально создавались как альтернатива системам профессиональной радиосвязи, в которых обеспечивается скорость соединения менее 1 с (по стандарту TETRA – не более 300 мс). Соответственно, заказчики, имеющие опыт работы в сетях ПМР, ожидают, что в системах PoC скорость установления вызова будет сопоставима со скоростью в сетях радиосвязи (т. е. не более 1 с).
И современные PoC-системы такую скорость обеспечивают. При этом различают скорость установления вызова (первое нажатие клавиши PTT) и скорость переключения в ходе разговора, когда два абонента по очереди нажимают клавишу PTT и говорят. Обычно наибольшие задержки наблюдаются при установлении вызова (первое нажатие). Это связано с тем, как работает на абонентском терминале клиентское приложение. Поскольку большая часть абонентских PoC-устройств работает под управлением ОС Android, то задержки в вызове напрямую зависят от настроек Android и того, как на конкретный телефон установлено клиентское приложение. Android, как известно, стремится максимально экономить расход заряда батареи. Для этого приложения на телефоне переводятся в "спящий режим". Выход PoC-приложения из "спящего режима" требует времени, и это может быть причиной заметной задержки.
Если клиентское приложение на смартфоне постоянно активно, то оно реагирует быстрее. Но при этом постоянно будет расходоваться заряд батареи. Не всегда удается установить клиентское приложение на конкретный смартфон желательным образом (чтобы обеспечить минимальные задержки), поэтому важно чтобы оно устанавливалось или вместе с ОС (на заводе-изготовителе), или с учетом работы конкретной "сборки" Android на данном смартфоне.
К другим факторам, влияющим на скорость установления вызова в системе PoC, относятся протокол обмена между сервером и абонентским устройством и тип используемого кодека. И протокол обмена, и кодек в системах PoC не стандартизованы. Поэтому в различных таких системах можно наблюдать разные задержки установления вызова. Различные протоколы обмена и кодеки являются также причиной, по которой нет совместимости между сервером PoC и клиентскими приложениями от разных производителей.
Дополнительные возможности сетей PoC
Как отмечалось выше, системы PoC обеспечивают голосовые вызовы различных типов (индивидуальные, групповые, экстренные).
Кроме этого, большинство представленных на рынке систем имеет диспетчерское приложение, позволяющее оперативно контролировать и управлять работой абонентов. Диспетчер имеет возможность прослушивать голосовые вызовы (индивидуальные и в группах), вызывать абонентов или группы или подключаться к уже идущему разговору.
Диспетчер видит статус абонентов (в сети/не в сети) и, как правило, может видеть расположение абонентов на электронной карте (экране монитора). При этом используются возможности GPS/ГЛОНАСС (модули позиционирования есть практически во всех абонентских терминалах). Кроме того, некоторые системы PoC имеют возможность позиционирования внутри помещений (indoor). Эта функция требует наличия специальных датчиков (beacons) внутри помещения.
Многие диспетчерские системы PoC-сетей обладают функцией динамического образования групп, в том числе с помощью выделения абонентов на цифровой карте.
Большинство решений PoC имеет функцию записи переговоров и других событий в системе с возможностью их последующего прослушивания. Многие терминалы оснащены камерами, что позволяет передавать в системах PoC фото и видео. В случае их работы через сети LTE обеспечивается скорость передачи данных, предоставляющая возможность передавать видео в высоком разрешении. В отдельных системах PoC реализованы дополнительные функции безопасности (такие как "одинокий работник", man down и др.), используемые в некоторых сетях ПМР. Таким образом, с учетом дополнительных функций PoC сеть предоставляет пользователю гораздо больше возможностей, чем просто голосовая связь.
Применение систем PoC в различных сферах
Системы PoC могут применяться в областях, традиционных для сетей ПМР, таких как охрана общественной безопасности, транспорт, энергетика, промышленность и др. Несмотря на то, что, как отмечалось ранее, такие системы, работающие через операторские сети 3G/LTE, нельзя отнести к классу Mission Critical, даже в таких ведомствах, как полиция, далеко не все сотрудники выполняют задачи данного класса. Административные сотрудники, чья работа не связана с риском для жизни, вполне могут пользоваться системой PoC, постоянно находясь на связи с руководством и коллегами. А использование таких систем в коммерческих организациях позволит значительно сократить расходы на систему связи и управления в сравнении с "классической" ПМР.
Поскольку системы PoC имеют богатый набор функций, можно говорить о более широком их применении. Они могут использоваться вместе с другими IT-решениями, расширяя их функционал и открывая путь к созданию комплексной системы управления или безопасности.
Интеграция сетей PoC и ПМР
Системы PoC могут быть связаны с существующими сетями ПМР (как цифровыми так и аналоговыми). Для этого используются специальные шлюзы. В случае объединения сетей PoC и ПМР становятся возможными вызовы между этими сетями и даже создание смешанных групп абонентов, в которые входят абоненты обеих сетей.
Шлюз обычно представляет собой ПО или программно-аппаратный комплекс, позволяющий коммутировать каналы сетей PoC и ПМР. Подключение шлюза к сети ПМР возможно или напрямую к инфраструктуре сети ПМР (если известны внутренние протоколы передачи данных в конкретной сети), или через "донорскую" абонентскую радиостанцию ПМР (это самый технически простой способ подключения).
Хотя подключение шлюза через донорскую радиостанцию реализовать легче, но при этом неизбежно возникают дополнительные задержки при вызове из сети PoC в сеть ПМР и обратно. В этом случае также нельзя обеспечить полный функционал для совместной работы абонентов обеих сетей. Таким образом, подключение через донорскую радиостанцию дает возможность работы двух сетей вместе, но не позволяет говорить о создании единой сети связи. Кроме того, подключение через одну радиостанцию дает только один канал связи между системами. Если нужно связать две сети большим числом каналов, потребуется использовать соответствующее количество шлюзов и "донорских" радиостанций.
При подключении шлюза напрямую к инфраструктуре ПМР можно добиться создания одной объединенной сети. Однако, повторимся, это возможно, только имея информацию о внутренних протоколах передачи данных в инфраструктуре ПМР. Производители же инфраструктуры не раскрывают их. В связи с этим примеры реализации данного подхода есть только у компаний, производящих и оборудование ПМР, и решения PoC.
Важно чтобы после объединения систем PoC и ПМР появилась возможность не только создавать и работать в смешанных группах, но и использовать для работы общее диспетчерское приложение. Единый диспетчер с полным набором функций для абонентов PoC и ПМР возможен в случае объединения систем на уровне инфраструктуры.
Задача интеграции систем PoC и ПМР очень актуальна, поскольку совместное использование двух указанных технологий может дать большие преимущества (в частности, симбиоз надежности на территории покрытия ПМР и большой зоны охвата вместе с широкими возможностями скоростной передачи данных, в том числе живого видео, через систему PoC). Совместное использование систем PoC и ПМР также позволяет говорить о постепенном, эволюционном переходе от традиционных систем голосовой связи к новым IT-решениям на базе современных сетей связи.
Интеграция систем PoC с другими IT-приложениями
Система PoC сама по сути является IT-решением. Таким образом, можно говорить об интеграции двух различных IT-решений.
Сегодня на рынке появилось большое количество самых разнообразных IT-систем, поддерживающих мобильного абонента. В качестве абонентского устройства при этом используются смартфоны или планшеты. Эти же устройства могут работать как абонентские в системе PoC (при установке на них соответствующего клиентского приложения). Таким образом, даже без объединения IT-решения и системы PoC пользователь получает универсальный терминал, позволяющий работать в специальном IT-решении и обеспечивающий возможность экстренной голосовой связи.
В случае если компания использует сеть ПМР, внедрение IT-решений потребует наличия у сотрудника двух устройств: радиостанции и смартфона или планшета. Переход на технологию PoC позволит сотруднику работать с одного универсального абонентского устройства.
Еще больше преимуществ может дать добавление функций PoC в специализированное IT-решение. В этом случае у пользователя будет одна единая IT-система (имеющая большой функционал, включая возможности голосовой связи). Такой подход возможен при интеграции сервера PoC в специализированное IT-решение и при разработке клиентского приложения, имеющего различные функции, включая PTT-связь. Конечно, для интеграции IT-решения и PoC требуется взаимодействие разработчиков двух этих систем.
Надежность работы систем PoC и частные сети
Надежная работа системы PoC, в том числе в кризисной ситуации, возможна при использовании частной сети (сети принадлежащей и управляемой самим пользователем). При таком подходе, как отмечалось выше, можно говорить об обеспечении QoS необходимого уровня, тогда как операторские сети 3G/LTE не гарантируют заданного QoS. Выходом может быть создание частной сети LTE (private LTE). Примеры строительства таких сетей есть как за границей, так и в России.
Следует отметить, что для работы сети LTE требуется разрешение на использование необходимых полос частот. Частотные диапазоны сетей LTE определены самим стандартом. В России сети LTE в основном строятся на диапазонах, принятых для Европы. В ряде стран регуляторы предусмотрели наличие свободного частотного диапазона для развития сетей LTE, обслуживающих структуры охраны общественной безопасности. В России пока таких "зарезервированных" для сетей private LTE диапазонов нет. Имеющийся частотный ресурс распределен между сотовыми операторами (в том числе и диапазон 450 МГц (B31), о котором говорится в первой части данной статьи).
Однако это не означает что строительство частных сетей LTE в России невозможно. Все крупные российские сотовые операторы предлагают заказчикам построить сеть private LTE на частотах, согласованных регулятором для работы данного оператора. Как правило, речь идет о развертывании сетей технологической связи в удаленных районах, за пределами крупных городов – там, где у оператора нет своей коммерческой сети LTE.
Сеть LTE состоит из ядра сиcтемы (Core) и базовых станций. В отдельных случаях сотовые операторы предлагают заказчику купить собственные базовые станции LTE и подключить их к своему ядру. По сути, такую систему нельзя считать частной на 100%, поскольку ее работа зависит от ядра, находящегося у оператора связи. Полностью независимой частная сеть будет, если и ядро сети, и БС принадлежат заказчику и полностью им контролируются.
Но учитывая высокую стоимость ядра, затраты на такую сеть будут достаточно высокими.
Строить частную сеть LTE лишь для работы системы PoC экономически не оправдано. Такая сеть может обеспечить надежное функционирование не только системы PoC (голосовая связь и дополнительные функции), но и работу различных IT-приложений, таких как ERP-системы, системы безопасности, искусственный интеллект, Промышленный Интернет вещей (IIoT). Внедрение сети private LTE позволяет получить комплексное решение, частью которого может быть система PoC.
Важно отметить, что в ряде случаев частную сеть с использованием технологии PoC можно построить на базе Wi-Fi. Технология WLAN (Wi-Fi) существует много лет, но продолжает развиваться. Так, новый вариант стандарта – Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) позволяет в тех же частотных диапазонах, открытых для использования в России (2,4 и 5 ГГц), значительно увеличить скорость передачи данных и количество поддерживаемых абонентских устройств. Создание пользователем собственной сети Wi-Fi позволяет построить частную сеть, включающую решение PoC и имеющую необходимый уровень надежности. Стоимость такой сети будет относительно невысокой, при этом не потребуется оплачивать оператору предоставленный частный ресурс и трафик мобильного интернета.
Российские разработки в технологии PoC
В России на данный момент есть несколько собственных решений в области платформ PoC. Статус отечественных разработок официально подтвержден включением данных решений в Реестр российского ПО Минцифры России. Есть также примеры программно-аппаратных комплексов сервера PoC, полностью разработанного и производимого в России. Это позволяет говорить о возможности использования данных систем государственными заказчиками, которые, следуя общей политике в области цифровой трансформации, переходят на использование только российских продуктов.
Несколько сложнее ситуация складывается с абонентскими терминалами PoC. Выше упоминалось о наличии на рынке смартфонов и планшетов российского производства, работающих под управлением отечественной защищенной ОС "Аврора". К сожалению, автору пока неизвестно о PoC-терминалах типа "радиостанция", включенных в Единый реестр российской радиоэлектронной продукции. Можно надеяться, что такие терминалы появятся в будущем.
Следует добавить, что для полной информационной безопасности в области PoC-терминалов (а также смартфонов и планшетов) нужно обеспечить использование в данных устройствах, кроме российской ОС "Аврора", отечественного чипсета, а также кодека, имеющего статус российского ПО. Их появление – это также перспектива будущего.
Преимущества использования сети PoC
Как уже отмечалось выше, использование технологии PoC имеет ряд преимуществ. В случае работы через сотовую сеть оператора это в первую очередь невысокая стоимость развертывания и содержания сети, большая зона охвата, простота настройки и запуска, а также возможность оптимизировать и контролировать капитальные и операционные расходы. Кроме того, работа через операторские сети 3G/LTE или через сети Wi-Fi не требует получения никаких специальных разрешений и лицензий (в том числе разрешения на использование радиочастот, что особо непросто для мегаполисов).
При этом пользователь получает систему, имеющую все функции, традиционные для сетей ПМР, а также дополнительные функции, основанные на скоростной передаче данных (технология ШПД), в частности, возможности передавать живое видео с высоким качеством.
Широкий выбор абонентских терминалов для работы в сетях PoC, включая как терминалы типа "радиостанция", так и смартфоны и планшеты, в том числе защищенные, открывает перед сетями PoC большие перспективы. Профессиональным пользователям доступен также широкий выбор самых различных аксессуаров для абонентских терминалов.
Системы PoC могут быть интегрированы как с существующими сетями ПМР, так и с другими IT-решениями, что особенно важно в случае выполнения программ цифровой трансформации, реализуемых сейчас многими компаниями и организациями в России.
Возможности построить собственные (выделенные) сети PoC на базе private LTE или сетей Wi-Fi, а также резервирования основных элементов сети позволяет получить систему с необходимым уровнем надежности, способную работать в самой сложной ситуации.
Выводы
Возникнув как дешевый аналог систем ПМР, предназначенный сначала для использования в коммерческих компаниях, технология PoC получила серьезное развитие вместе с прогрессом сотовых сетей 3G, LTE и новыми протоколами стандарта Wi-Fi, обеспечивающими высокоскоростную передачу данных и поддержку большого количества абонентских устройств.
Новый импульс дальнейшему развитию систем PoC даст внедрение сетей 5G, а также бурный рост решений в области Интернета вещей. По оценкам независимых маркетинговых компаний, в ближайшие 6–8 лет в мире ожидается рост количества абонентов систем PoC на уровне около 10% в год.
Хотя в России широкого использования систем PoC пока нет, большинство традиционных пользователей систем ПМР (охрана общественной безопасности, транспорт, энергетический сектор, промышленность и коммерческие компании) проявляют реальный интерес к технологии PoC в том или ином варианте (начиная от систем MC PTT и до небольшой системы PoC на базе собственной сети Wi-Fi) и тестируют данные системы.
Системы PoC неправильно рассматривать как прямую замену существующих сетей ПМР. У обеих технологий есть свои особенности и преимущества. Наилучших результатов можно добиться, используя системы ПМР и PoC вместе и интегрировав их между собой.
Системы PoC также могут быть успешно интегрированы с различными IT-решениями. При этом защищенные смартфоны или планшеты с клавишей PTT будут работать как универсальные средства коммуникации, обеспечивая функции экстренной голосовой связи и работу с различными IT-приложениями, предоставляя абонентам полную мобильность. Внедрение систем PoC в комплексе с другими IT-решениями позволит включить функции голосовой технологической связи в процесс цифровой трансформации, что сложно или невозможно осуществить с сетями ПМР.
Внедрение имеющихся российских разработок в сфере технологии PoC позволяет обеспечить информационную безопасность и переход заказчиков из государственного сектора на отечественные продукты. ■
Отзывы читателей
