Цифровые технологии в системах оповещения

Оглавление

  1. Введение
  2. Основные интерфейсы передачи данных используемые в системах оповещения
  3. Основные представления о сетях и сетевых технологиях
  4. Протокол SIP
  5. Примеры использования цифровых технологий в системах оповещения

1. Введение

Цифровые технологии – активно развивающаяся тема, проникающая во все сферы, в том числе сферу безопасности. Современные комплексы технических средств, в том числе системы оповещения используют цифровые методы кодирования сигналов и позволяют передавать информацию на практически неограниченное расстояние.

Цифровые системы имеют безусловное преимущество перед аналоговыми по следующим показателям:

  • по дальности связи – передачи (трансляции) звука и данных;
  • по функциональным показателям;
  • по характеристикам;

Следует заметить, что цифровые системы, зачастую, могут выигрывать и по стоимости, особенно в сложных и крупных проектах.

Цифровые методы позволяют достичь:

  • унификации – единообразии и доступности решений;
  • интеграции – сопряжения различных систем, с целью решения к. л. общей задачи;
  • масштабируемости – расширения системы, наращивании мощностей без существенного вмешательства (перестройки) в саму систему.

Использование цифровых технологий в системах оповещения, позволяют обеспечить высокие показатели: по качеству, эргономичности, минимизировать потребление энергии. Современные цифровые методы преобразования и кодирования, позволяют передавать информацию на большие расстояния, по различным каналам (сетям), в том числе оптоволоконным. Системы, построенные по цифровым технологиям, легко наращиваются и интегрируются с другими системами.

Современные цифровые системы оповещения (СО) используют следующие основные протоколы передачи:

  • Интерфейс RS-422 предусматривает использование четырехжильной экранированной витой пары, допускает соединения ограниченного числа передатчиков и приемников (до 5-ти передатчиков и до 10-ти приемников на каждый передатчик). Экран в экранированной витой паре используют в качестве сигнальной земли, которая является обязательной.
  • Стандарт RS-485 - интерфейс передачи и приёма данных, использующий единственную витую пару проводов. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, другой полярности — ноль.

Наиболее актуальными протоколами, используемыми в современных системах оповещения, являются протоколы осуществляющие передачу аудио-данных. Среди таких протоколов (технологий), можно выделить – CobraNet, Dante, SIP протоколы. Общей особенностью данных протоколов является использование IP технологий , позволяющих передавать аудио-данные по Ethernet сетям общего пользования.

Протоколы CobraNet и Dante – построены на модели OSI (уровнях Layer 2 и Layer 3) , позволяющей работать в режиме реального времени и имеющей, как следствие, наиболее широкое коммерческое распространение в отличие от других сетевых решений.

Протокол CobraNet

Протокол (технология) CobraNet разработан американской компанией Peak Audio в 1991 году. Данная технология широко известна в секторе профессионального аудио-оборудования и стала одним из стандартов в области передачи аудио по компьютерным сетям (по витой паре). С 2001 года технология CobraNet получает активное распространение, появляется широкая линейка оборудования , используемого для средних и крупных инсталляций. Протокол CobraNet явился прототипом более современного протокола Dante.

Протокол Dante

Протокол (технология) Dante (Digital Audio Network Through Ethernet) является комбинацией программных (software) и аппаратных (hardware) средств, функционирующих под управлением сетевого (Network) протокола. Данный протокол позволяет по стандартным (Ethernet Network) сетям, передавать многоканальные низкоуровневые потоки аудио данных в цифровом, не архивированном (не сжатом) виде, в реальном времени (практически без задержки). В протоколе используются возможности стандартного IP протокола , осуществляющего пакетную передачу данных. Данный протокол, разработан компанией Audinate в 2006г, имеет продвинутые возможности по сравнению со своим предшественником – сетевым протоколом CobraNet. Данный протокол может быть интегрирован в сеть, состоящую из обычных маршрутизаторов, использует технологию т.н. нулевой конфигурации (Zeroconf) поддерживающей режим Plug&Play.

Сетевые технологии используются в современных системах оповещения (СО) не случайно, так как задачи последней, совпадают с принципами и методами предшественников – в основе сетевых технологий заложен принцип передачи информации от получателя к приемнику (точка-точка).

Кроме основной задачи значительного повышения дальности передачи (трансляции) информации СО, использующие сетевые технологии позволяют:

  • оптимизировать систему, путем устранения дублирования используемых средств;
  • обеспечить эффективный обмен данными между блоками (устройствами) системы;
  • повысить эффективность контроля и управления.

Актуальность использования сетевых технологий в СО неоспорима и связана с глобализацией процессов происходящих в современном обществе. На сегодняшний день можно выделить три основных уровня передачи (обмена) информации в СО:

  • контактный;
  • протокольный;
  • сетевой.

Задачи контактного уровня, оптимально решаются аналоговыми (короткозамкнутые, слаботочные контакты, аналоговый, не оцифрованный звук) СО. Дальность передачи информации на контактном уровне не превышает 1- 2 км.

Задачи протокольного уровня, оптимально решаются цифро-аналоговыми решениями. Дальность передачи на протокольном уровне ограничена дальностью передачи аналогового звука (до 3-х км).

Исторически, термин “цифро-аналоговые” закрепился за решениями, в которых используются комбинированные способы управления и трансляции. Управление - цифровыми методами, трансляция - преобразование (согласование) и усиление - аналоговыми. Современные микропроцессорные технологии, решают такие задачи, как многофункциональность и дистанционное управление. Задачи сетевого уровня, оптимально решаются лишь цифровыми средствами.

Основные требования, предъявляемые к сетевым способам передачи аудио информации:

  • передача сигнала должна осуществляться без потери качества;
  • максимальная задержка сигналов не должна превышать 10мс;
  • звуковой тракт СО должен обеспечивать многоканальную передачу данных (с низкой интерференцией).

Преимущество сетевых технологий в возможности гибкой маршрутизации сигнала.

2. Основные интерфейсы передачи данных используемые в системах оповещения

Интерфейс RS-485 – широко распространенный, высокоскоростной и помехоустойчивый промышленный последовательный интерфейс передачи данных, используемый как в системах промышленной автоматизации, так СОУЭ. На базе данного интерфейса построена, например, российская система оповещения - ROXTON 8000.

Интерфейс RS-485, является логическим и историческим развитием интерфейса RS-232, сигналы в котором передаются перепадами напряжения величиной 3-15 В. Длина линии связи в RS-232, из-за низкой помехоустойчивости, ограничена расстоянием в несколько метров. Передача в RS-232 производится последовательно, каждое слово длиной (5…8) бит предваряемых стартовым битом и заканчивают необязательным битом четности и стоп-битами. Возможности RS-232 существенно ограничены, т.к. соединение возможно только между двумя устройствами, рис.1.

Рис.1 - Организация соединения типа точка-точка, характерное для интерфейса RS-232

Главное отличие RS-485 от RS-232 – возможность объединения нескольких устройств, связь между которыми осуществляется в полудуплексном режиме.

Основные характеристики интерфейса RS-485

RS-485 — это номер стандарта, впервые принятого Ассоциацией электронной промышленности (EIA) . Кроме RS-485, широкое распространение получил интерфейс RS-422. Основные и сравнительные характеристики данных интерфейсов, изображены в таблице 1.

Таблица 1.
Сравнительные характеристики интерфейсов RS-422/485
Стандарт RS-422 EIA RS-485
Физическая среда Витая пара Витая пара
Сетевая топология Точка-точка. Много соединений (Multi-dropped) допустимо Шина, Multi-dropped, Multi-point
Максимальное количество устройств В режиме Multi-dropped, 1 передатчик на 10 приемников 32 — 256 устройств (32 нагрузки) Одно задающее (master) устройство
Макс. расстояние 1200 метров при 100 Kbps 1200 метров при 100 Kbps
Макс. скорость передачи 100 кбит/с — 10 Мбит/с 100 кбит/с — 10 Мбит/с
Режим передачи Дифференциальный сигнал (балансный) Дифференциальный сигнал (балансный)
1 2 В мин. (B>A), 6 В макс. (B>A) Положительное напряжение (A-B > +200 мВ)
0 2 В мин. (А>В), 6 В макс. (А>В) Отрицательное напряжение (A-B < -200 мВ)
Сигналы Tx+, Tx-, Rx+, Rx- (Дуплексный) Tx+/Rx+, Tx-/Rx- (Полудуплексный)
Тип разъема Не специфицирован Не специфицирован

Дальность передачи RS-485

RS-485 обеспечивает передачу данных со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная дальность зависит от скорости: при скорости 10 Мбит/с максимальная длина линии — 120 м, при скорости 100 кбит/с — 1200м.

Количество устройств RS-485

Количество устройств, подключаемых к одной линии интерфейса, зависит от типа примененных в устройстве приемопередатчиков. Один передатчик рассчитан на управление 32 стандартными приемниками. Устройства, подключаемые к интерфейсу RS-485, характеризуются таким важным параметром по входу приемопередатчика, как: “единица нагрузки” (“Unit Load” - UL). По стандарту в сети допускается использование не более 32 устройств, каждое из которых нагружает линию в 1UL. В настоящее время существуют микросхемы приемопередатчиков с характеристикой менее 1UL (1/2, 1/4, 1/8)UL. В этом случае количество физически подключенных к линии устройств можно увеличить (до: 64, 128, 256), но суммарное количество UL в одной линии не должно превышать 32-х.

Протоколы

Стандарт RS-485 не нормирует формат информационных кадров и протокол обмена. Наиболее часто для передачи байтов данных используются те же фреймы, что и в интерфейсе RS-232: стартовый бит, биты данных, бит паритета (если нужно), стоповый бит. Протоколы обмена в большинстве систем работают по принципу "ведущий-ведомый". Одно устройство на магистрали является ведущим (master) и инициирует обмен посылкой запросов подчиненным устройствам (slave), которые различаются логическими адресами. В этой связи, одним из популярных протоколов, на сегодняшний день, является протокол Modbus RTU:

Modbus - открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре ведущий-ведомый (master-slave). Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP (Modbus TCP).

Построение локальной сети на основе интерфейса RS-485

Локальная сеть на основе интерфейса RS-485, объединяющая несколько приемо-передатчиков (МП1 – МПn) изображена на рис.2.

Рис.2 - Локальная сеть на основе интерфейса RS-485

Устройства к сети RS-485 подключаются последовательно, с соблюдением полярности контактов A и B. Длинные ответвления (L) от основной магистрали (т.н. “мультиплексная шина”) до периферийных устройств не допускаются . Качество витой пары оказывает большое влияние на дальность связи и максимальную скорость обмена в линии . На относительно низких скоростях обмена (до 19200 бит/с) основное влияние на допустимую длину линии связи оказывает активное сопротивление кабеля. Опытным путем установлено, что на расстояниях до 600м допускается использовать кабель с медной жилой сечением 0,35 мм (например, кабель КММ 2х0,35), на большие расстояния сечение жилы используемого провода необходимо пропорционально увеличивать.

В качестве линии связи используется экранированная витая пара с волновым сопротивлением ~120Ом . Для защиты от помех экран (оплетка) витой пары заземляется в любой точке, но только один раз: это исключает протекание больших токов по экрану из-за неравенства потенциалов “земли”. Выбор точки, в которой следует заземлять кабель, не регламентируется стандартом, но, как правило, экран линии связи заземляют на одном из ее концов. Для скоростей обмена более 19200 бит/с кабель уже можно считать длинной линией, которая для исключения помех от отраженного сигнала должна быть согласована на концах. Для такого согласования используются резисторы сопротивлением Rт=120(Ом) (сопротивление, равное волновому сопротивлению используемого кабеля ) и мощностью не менее 0,25Вт – так называемый “терминатор”. Терминаторы устанавливаются на обоих концах линии связи, между контактами A и B витой пары, см. рис.15.2.

3. Основные представления о сетях и сетевых технологиях

В основе технологий осуществляющих передачу аудио в сетях Ethernet лежит метод “точка-точка”. Современные технологии ориентируются на методы, позволяющие передавать информацию в существующей IP инфраструктуре и в реальном времени. При этом возникает необходимость в решении таких важных задач, как: задержка, синхронизация и надежность, которые должны учитываться при выборе и интеграции (стыковке) сетевого оборудования.

Решить поставленные задачи, позволяют два решения, различающиеся размерами охватываемой территории – локальные и глобальные сети.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) – высокоскоростные сети с малым количеством ошибок, охватывающие географические пространства (до нескольких тысяч метров). ЛВС объединяют отдельные устройства (части системы – терминалы, интерфейсы) в пределах одной ограниченной области (например, здания) имеющих доступ к среде передачи данных. Локальные сети впервые возникли как ЛВС, обеспечивающие связь мультипроцессорных систем, а затем много-компьютерных комплексов.

Характерными особенностями ЛВС являются:

  • ограниченные геометрические (географические) пределы;
  • обеспечение доступа к среде многим пользователям;
  • постоянное подключение к локальным сервисам;
  • физическое (проводное) соединение рядом стоящих устройств.

Увеличение количества локальных сетей, развитие технологий мультимедиа и голоса (ATM и IP) привело к необходимости объединения ЛВС, что и привело к идее создания глобальных сетей.

К основным технологиям, используемым для построения глобальных проводных сетей (ГВС), являются Ethernet, Token Ring (TR), FDDI, IP, ATM.

ГВС условно можно классифицировать:

  • по характеру передаваемого трафика (данные, голос, далее просто данные);
  • по типу передачи данных;
  • по типу используемых сетевых технологий;
  • по типу доступа абонентов в сеть;

По характеру передаваемых данных существуют:

  • сети передачи голоса (сети телефонной связи ТфОП, сети радиовещания СРВ);
  • сети передачи данных;
  • сети телевизионного вещания;
  • мультимедийные / мультисервисные сети.

По типу передачи данных существуют сети типа:

  • точка-точка – режим, в котором, данные передаются по одному маршруту без ответвления (от точки А, до точки Б);
  • точка-много точек – режим, в котором, данные передаются от точки А, до группы точек Б1, Б2…);
  • точка-все остальные точки – режим, в котором, данные передаются от точки А, по всем маршрутам в сети.

По типу используемых сетевых технологий различают:

  • сети с коммутацией пакетов (Ethernet, IP, TR, FDDI, пассивные оптические сети PON);
  • сети с коммутацией цепей (протокол X.25, ATM, технология волнового мультиплексирования WDM).

По типу доступа абонентов в сеть различают:

  • множественный случайный доступ (Aloha) – не регулярное, со множеством столкновений занятие среды;
  • множественный случайный доступ с фиксацией / без столкновений;
  • множественный маркерный доступ – доступ, при котором по сети (шина, кольцо) циркулирует маркер (Token), который захватывается станцией, желающей передать данные;
  • множественный многостанционный доступ с кодовым разделением (типа CDMA) – тип доступа, используемый в системах сотовой связи.

По характеру среды передачи данных различают:

  • сети проводной (медножильной) связи – ЛВС на витой паре (экранированной FTP, неэкранированной UTP);
  • пассивные оптические сети (ПОС, PON – ЛВС со средой передачи медножильный и оптические кабели;
  • сети беспроводной – радиорелейной, транкинговой, сотовой, спутниковой связи.

В ЛВС существует несколько режимов передачи данных:

  • по типу синхронизации (синхронный, асинхронный);
  • по направлению передачи (симплексный, полудуплексный, дуплексный);
  • по типу передачи данных (уникастинг, мультикастинг, бродкастинг (широковещание)).

Уникастинг – режим передачи единственного трафика между двумя абонентами (топология “точка-точка”).

Мультикастинг – режим множественной передачи данных (трафика) нескольким абонентам (топология “точка - много точек”).

Бродкастинг – режим широковещательной передачи данных всеми абонентам (топология “точка - все точки”).

В указанных режимах передача м.б. как синхронная, так и асинхронная.

Сетевые устройства

Распределенные сети можно представить в виде трех компонент:

  • локальные сети, как узлы распределенной сети;
  • каналы, соединяющие ЛВС;
  • оборудование и программы, обеспечивающие доступ сети к каналам связи.

Устройства в ЛВС:

  • мост (Bridge) – подключает сегменты ЛВС, фильтрует данные;
  • концентратор (хаб) – концентрирует соединения ЛВС и позволяет использовать в качестве среды передачи данных витую пару;
  • коммутатор – обеспечивает сегментам и системам полнодуплексную связь и выделенную полосу пропускания;
  • маршрутизатор (Router) – обеспечивает большое количество сервисов, включая организацию взаимодействия сетей.

Устройства в ГВС:

  • повторитель (Repeater) – усиливает полученный из кабельного сегмента сигнал и передает его в другой сегмент, объединяет идентичные ЛВС, осуществляет простое усиление сигналов;
  • мост (Bridge) – передает сообщения на основе записей в таблице пересылки, осуществляет возможность фильтрации, сохраняет информацию о всех узлах, соединяет идентичные или разные сети (например, Ethernet и Token Ring);
  • маршрутизатор (Router) – обеспечивает выбор маршрута обмена данными между узлами сети, принимает решение о выборе “лучшего пути” (дистанция между двумя соседними маршрутизаторами оценивается в интервалах hop).

Базовые топологии

Топология является элементом общей архитектуры сети. Под базовыми топологиями обычно понимают три основных: шина, звезда, кольцо (иногда пять, + дерево, ячейка). Сетевая архитектура сети описывает не только физическое расположение сетевых устройств, но и тип используемых адаптеров и кабелей.

Шинная топология

Шина – топология, используемая в глобальных сетях и известная, как последовательная линейная цепь. Пример шинной топологии изображен на рис.3.

Рис.3 - Шинная топология

При использовании шинной топологии компьютеры соединяются в одну линию, по концам которой устанавливают терминаторы. В шине, сигнал от источника к получателю движется в обоих направлениях. Каждое устройство проверяет проходящие данные. Если MAC- или IP-адреса пункта назначения, содержащийся в пакете данных, не совпадает с соответствующим адресом этого устройства, данные игнорируются. Преимущество шинной топологии в простоте и низкой стоимости. Она легко управляется и маршрутизируется. Недостаток – низкая устойчивость к повреждениям. При любом обрыве кабеля вся сеть перестает работать, а поиск повреждения весьма затруднителен.

Топология типа звезда

Звезда – топология, широко используемая в ЛВС и в ГВС. Пример данной топологии изображен на рис.4.

Рис.4 - Топология типа звезда

При использовании топологии “звезда”, каждый компьютер подключается к (специальному) концентратору (хабу). Связь между устройством и хабом осуществляется посредством соединения “точка-точка” (источник передает данные центральному сетевому устройству, затем хаб переправляет их устройству, в соответствии с адресом).

Преимущества:

  • простота обслуживания;
  • легкая диагностика неисправностей;
  • легкое изменение / добавление схем прокладки / компьютеров;
  • высокая надежность всей сети.

Недостатком “звезды” является то, что при выходе из строя центрального сетевого устройства, сеть становится неработоспособной.

На практике строятся многоуровневые звезды, по структуре напоминающие топологию “дерево”. Такие топологии легко структурировать и расширять.

Кольцевая топология

Кольцо – топология, широко используемая в ЛВС и в ГВС (одинарное кольцо в TR, одинарное, и двойное FDDI, четверное кольцо в SDH).

Пример данной топологии изображен на рис.5.

Рис.5 - Кольцевая топология

При кольцевой топологии узлы сети образуют виртуальное кольцо (концы кабеля соединены друг с другом). Каждый узел сети соединен с двумя соседними. В кольцевой топологии кадр управления (supervisory frame) называемы также маркером (token) последовательно передается от станции к (соседней) станции. Каждая станция ожидает получения кадра и только после этого может начать передачу данных.

Преимущества – высокая надежность, за счет избыточности. Стоимость таких сетей высока за счет расходов на адаптеры, кабели и дополнительные приспособления.

Иерархическая топология

Наиболее перспективными, являются иерархические топологии, рис.6:

Рис.6 - Иерархическая звезда

Преимуществом иерархической топологии является реализация следующих характеристик:

  • масштабируемости;
  • управляемости;
  • производительности;
  • стоимости.

Примером реализации данных характеристик явилась трехуровневая иерархическая модель компьютерного образования (прототипом которой стала модель взаимодействие открытых систем OSI – Open Systems Interconnection), компании CISCO.

Иерархическая структура служит основой всех ведущих платформ, в том числе, очень перспективным детищем той же компании Cisco – протоколом SIP.

4. Протокол SIP

SIP (Session Initiation Protocol) – протокол инициализации сеансов связи, является протоколом прикладного уровня и предназначен для:

  • организации, модификации и завершения сеансов связи;
  • передачи мультимедийной информации;
  • организации мультимедийных конференций;
  • телефонных соединений.

Протокол SIP разработан группой MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) комитета IETF (Internet Engineering Task Force), а спецификации протокола представлены в документе RFC 2543. В работе над протоколом SIP приняли участие ведущие связные компании: Cisco Systems. 3COM, AT&T, MCI и др. Это сотрудничество привело к разработке не только протокола, но и программных платформ, включающих:

  • SIP Proxy Server – прокси-сервер (англ. proxy – представитель функций пользователя в сети), выполняющий роль маршрутизатора между конечными точками, каждая из которых играет роль клиента или сервера агента пользователя и представляющих услуги перенаправления и регистрации положения пользователей;
  • SIP Location Server – SIP сервер местоположения – хранит информацию о местоположении пользователей, быстрого доступа к ним и осуществления маршрутизации;
  • SIP User Agent – агент SIP пользователя – управляет соединением между взаимодействующими сторонами.

Особенностью протокола является то, что пользователи могут принимать участие в существующих сеансах связи, приглашать других пользователей и быть приглашенными ими к новому сеансу связи. Приглашения могут быть адресованы определенному пользователю, группе пользователей или всем пользователям.

В основу протокола рабочая группа MMUSIC заложила следующие принципы:

  • персональная мобильность пользователей. Пользователи могут перемещаться без ограничений в пределах сети, поэтому услуги связи должны предоставляться им в любом месте этой сети. Пользователю присваивается уникальный идентификатор, а сеть предоставляет ему услуги связи вне зависимости от того, где он находится. Для этого пользователь с помощью специального сообщения – REGISTER – информирует сервер определения местоположения о своих перемещениях;
  • масштабируемость сети - характеризуется возможностью увеличения количества элементов сети при её расширении. Серверная структура сети, построенной на базе протокола SIP, в полной мере отвечает этому требованию;
  • расширяемость протокола - характеризуется возможностью дополнения протокола новыми функциями при введении новых услуг и его адаптации к работе с различными приложениями.

Интеграция протокола SIP с IP сетями

Одной из важнейших особенностей протокола SIP является его независимость от транспортных технологий (Х.25, Frame Relay, ATM, IPX и др). Но, все же существует предпочтение и отдается оно технологии маршрутизации пакетов IP и протоколу UDP. Сигнальные сообщения могут переноситься не только протоколом транспортного уровня UDP, но и протоколом ТСР. Протокол UDP позволяет быстрее, чем TCP, доставлять сигнальную информацию (даже с учетом повторной передачи неподтвержденных сообщений), а также вести параллельный поиск местоположения пользователей и передавать приглашения к участию в сеансе связи в режиме многоадресной рассылки. Протокол ТСР, в свою очередь, упрощает работу с межсетевыми экранами (fire-wall), а также гарантирует надежную доставку данных.

Место, занимаемое протоколом SIP в стеке протоколов TCP/IP:

  1. Физический уровень (ТфОП, UTP5).
  2. Уровень звена данных (ATM, Ethernet).
  3. Сетевой уровень (Протоколы IPv4 и IPv6).
  4. Транспортный уровень (Протоколы TCP/UDP).
  5. Прикладной уровень (Протокол инициирования сеансов связи SIP).

По сети с маршрутизацией пакетов IP может передаваться пользовательская информация практически любого вида: речь, видео и данные, а также любая их комбинация (мультимедийная информация). При организации связи между терминалами пользователей необходимо известить встречную сторону, какого рода информация может приниматься (передаваться), алгоритм ее кодирования и адрес, на который следует передавать информацию. Таким образом, одним из обязательных условий организации связи при помощи протокола SIP является обмен данными между сторонами.

Архитектура сети SIP

Синтаксис и архитектуру «клиент-сервер», SIP унаследовал от протокола переноса гипертекста НТТР (Hypertext Transfer Protocol), другими словами в протоколе SIP определены два типа сообщений: запрос и ответ, имеющих текстовый формат (основанный на протоколе HTTP), рис.7.

Рис.7 - Архитектура "клиент-сервер"

В запросе указываются процедуры, для выполнения нужных функций, а в ответе – результаты их выполнения. Для описания функциональных возможностей, протокол SIP использует протокол описания сеансов связи – SDP (Session Description Protocol). Поскольку в течение сеанса связи может производиться его модификация, предусмотрена передача сообщений SIP с новыми описаниями сеанса средствами SDP. Клиент выдает запросы, в которых указывает, что он желает получить от сервера. Сервер принимает запрос, обрабатывает его и выдает ответ, который может содержать:

  • уведомление об успешном выполнении запроса;
  • уведомление об ошибке;
  • информацию, затребованную клиентом.

Управление процессом обслуживания вызова распределено между разными элементами сети SIP. Основным функциональным элементом, реализующим функции управления соединением, является терминал (UAC – User Agent Client). Остальные элементы сети отвечают за маршрутизацию вызовов, а также дополнительные услуги.

Расширение функций протокола SIP может быть произведено за счет введения новых заголовков сообщений, которые должны быть зарегистрированы в организации IANA. При этом, если SIP сервер принимает сообщение с неизвестными ему полями, то он просто игнорирует их и обрабатывает лишь те поля, которые он знает.

Пример построение простой IP-сети с технологией SIP

Сети SIP строятся из элементов трех основных типов: терминалов (клиентов), прокси-серверов и серверов переадресации, нужных для определения текущих адресов абонентов. На рис.8 приведен пример возможного построения сети SIP.

Рис.8 - Пример построения SIP сети

SIP-серверы, представленные на рис.8, являются отдельными функциональными сетевыми элементами. Физически они могут быть реализованы на базе серверов локальной сети, которые, помимо выполнения своих основных функций, будут также обрабатывать SIP сообщения. Терминалы же могут быть двух типов:

  • персональный компьютер со звуковой платой и программным обеспечением SIP-клиента;
  • SIP-телефон – мобильный телефон, смартфон с установленным SIP приложением (или производимый компанией Cisco Systems), подключающийся непосредственно к Ethernet сети.

Таким образом, пользователь ЛВС передает все запросы к своему SIP-серверу, который обрабатывает их и обеспечивает установление соединений.

Протокол SIP использует три варианта установления соединения, отличающиеся методом поиска и приглашения абонента-пользователя:

  • с помощью прокси-сервера, когда вызывающей стороне нужно знать только SIP-адрес вызываемого абонента;
  • с помощью сервера-переадресации, когда вызывающая сторона сама устанавливает соединение, а сервер переадресации только преобразует постоянный адрес вызываемого абонента в текущий адрес;
  • непосредственно между абонентами-пользователями, когда вызывающему абоненту нужно знать текущий адрес вызываемого абонента.

Путем программирования, сервера можно настроить на разные алгоритмы работы, например, пользователи могут быть разделены по группам, каждая из которых имеет свой приоритет оповещения.

SIP-протокол в настоящее время активно развивается. Его предшественником и соперником в этом направлении является протокол Н.323. Интенсивное внедрение технологии передачи речевой информации по IP-сетям потребовало постоянного наращивания функциональных возможностей обоих протоколов. Существует мнение, что основным протоколом при организации связи между указанными (выше) сетями, станет протокол SIP.

5. Примеры использования цифровых технологий в системах оповещения

Актуальность систем оповещения о пожаре СОУЭ и о чрезвычайных ситуациях, работающих по сети Ethernet на сегодняшний день очень высока. Возможность работать по существующим коммуникациям позволяет упростить монтаж, удешевить стоимость системы сэкономив на проводах, и предоставить при этом сервис, присущий цифровым решениям.

Комбинированная система оповещения с возможностью управления по сети ROXTON SX-480N

Среди требований, предъявляемых к СО можно выделить такие, как - надежность, доступность, мощный функционал. Системы, обладающие мощным функционалом, позволяют решать широкий круг задач. Одним из таких решений как раз и является система оповещения ROXTON SX-480N, рис.9.

Рис.9 - Внешний вид и функционирование системы оповещения ROXTON SX-480N

Система ROXTON 480N – многофункциональная 9-ти приоритетная 5-ти зонная система со встроенным (6-ти приоритетным) трансляционным усилителем, селектором зон, блоком автоматического контроля линий, SIP/IP модулем. Высокие приоритеты системы задействованы для передачи экстренных сообщений, низкие – для трансляции служебной информации, а также фоновой музыкальной трансляции, осуществляемой со встроенного комбинированного музыкального источника. SX-480N является полнофункциональным SIP сервером, до которого можно дозвониться с мобильного телефона, смартфона, планшета, ноутбука с целью передачи важного сообщения или организации удаленной фоновой трансляции – интернет (Internet) радио по ЛВС (Ethernet) сети.

Комбинированная система оповещения ROXTON SX-480N представляет собой уникальное (по соотношению цена/функционал) решение – “Пять в одном” и является:

  • сертифицированной СОУЭ – системой оповещения и управления эвакуацией;
  • ЛСО, ОСО – локальной или объектовой системой оповещения;
  • системой, с возможностью дистанционного управления по интерфейсу RS-485;
  • системой с возможностью дистанционного управления по ЛВС (Ethernet сети);
  • системой возможностью организации фоновой музыкальной трансляции интернет радио по ЛВС (Ethernet сети).

Гибкая система приоритетов. В системе на базе 6-ти приоритетного трансляционного усилителя реализована гибкая система 9-ти приоритетов, позволяющая при помощи микрофонных консолей осуществлять не только речевые объявления, но и музыкальную трансляцию с дополнительных удаленных звуковых источников, например, компьютера. Наличие динамически меняющихся приоритетов позволяет оперативно изменять источник сообщений в зависимости от важности и ситуации.

Возможность дистанционного управления по Ethernet сети, является одной из особенностей данной системы. Наиболее простым и общепонятным примером беспроводного управления является обыкновенный мобильный телефон, с которого можно позвонить любому абоненту, находящемуся в одной, с блоком сети. Кроме своих базовых возможностей ROXTON SX-480N является полноценным SIP/IP сервером, работающим с двумя типами устройств:

  • SIP устройством – мобильным телефоном или смартфоном с установленным SIP приложением и соответствующими настройками;
  • веб-браузером – веб интерфейсом, функционирующим по HTTP протоколу.

SIP приложение (например, MizuDroid) можно установить с Play Market (ОС Android). Данное приложение необходимо для организации функции голосового меню.

SIP/IP сервером является сама система ROXTON SX-480N, а точнее, интегрированный в нее SIP/IP модуль, осуществляющий функции соединения и управления. На базе данного решения (легко и непринужденно - plug & play) организуется интернет соединение для чего на вашем персональном телефоне (SIP устройстве) достаточно создать новую учетную запись и внести некоторые настройки. Созданное интернет соединение позволит, используя как данный телефон, так и веб-браузер, и, находясь практически в любом месте, осуществлять передачу голосового сообщения или музыкальную трансляцию в стандарте “Интернет Радио”.

Более подробно с особенностями функционирования системы ROXTON SX-480N можно познакомиться на нашем сайте.

Система оповещения по сети ROXTON IP

Система оповещения ROXTON IP является эффективным инновационным решением. Широкая линейка оборудования входящая в состав данной системы позволяет решать самый широкий круг задач связанный с трансляцией звуковой информации по Ethernet и IP сетям. Система сертифицирована и может использоваться в качестве СОУЭ – системы оповещения и управления эвакуацией, ЛСО – локальной системы оповещения о чрезвычайных ситуациях, в правительственной программе «Безопасный город». На базе IP системы можно оповещать крупные промышленные объекты, а также поселки и даже города. Общая структурная схема системы изображена на рис.10.

Рис.10 - Схема функционирования системы оповещения ITC ESCORT IP

Система ITC ESCORT IP System включает в свой состав широкую линейку блок, предназначенных для решения самого широкого круга задач:

  • переговорные устройства;
  • микрофонные консоли;
  • преобразователи, адаптеры;
  • усилители, микшеры;
  • интерфейсы данных;
  • таймеры, проигрыватели.

Все устройства входящие в состав системы можно подключать в любой точке здания, где есть доступ к Ethernet сети, что позволяет сэкономить на дорогостоящем медном кабеле, обеспечить необходимую гибкость конфигурации и мобильность монтажа.

Контроль и управление блоками системы осуществляет программное обеспечение, функционирующее под управлением операционной системы Microsoft Windows.

Программное обеспечение (ПО) является мощным инструментом позволяющим: конфигурировать все устройства, осуществлять тотальный контроль и гибкое управление блоками системы. ПО включает клиентскую и серверную часть, имеет удобный интуитивно понятный и русифицированный интерфейс. Клиентские возможности ПО, позволяют управлять системой одновременно из нескольких мест. Гибкая система прав (приоритетов) позволяет избежать любых коллизий.

Все события, происходящие в системе регистрируются в журнале событий. Различные конфигурации и состояния, могут храниться на отдельных носителях с целью их оперативной смены или восстановления.

Все модели переговорных устройств (микрофонные консоли, вызывные панели, пейджинговые панели) оснащены кнопками экстренного вызова диспетчера. Все переговоры между устройствами автоматически регистрируются и сохраняются на сервере (в виде mp3-файлов, особенно востребовано в аэропортах). У администратора и высокоприоритетных (привилегированных) пользователей имеется доступ к функции мониторинга, возможность дистанционного включения микрофонов и записи переговоров.

Широкий набор устройств, таких как цифро-аналоговый аудио-преобразователь, цифро-аналоговый аудио-адаптер позволят интегрироваться как с аналоговой системой, так и включить данную систему в существующую (полноценную) IP структуру. На базе данного решения, можно реализовать самые сложные алгоритмы оповещения о пожаре и чрезвычайных ситуациях. Для повышения гибкости управления все устройства могут быть сгруппированы (разбиты по группам).

Количество устройств в системе ограничиваются только наличием свободных IP адресов. Возможности протокола TCP/IP предусматривают многоканальную трансляцию – возможность передачи различной (в том числе звуковой) информации одновременно всем устройствам из одного места (с компьютера). Кроме централизованной многоканальной трансляции, а это несколько видов таймеров и музыкальных проигрывателей, возможна локальная трансляция с различных отдельных устройств. Многоканальные возможности могут быть оптимально применены для озвучивания торговых центров, гипермаркетов, спортивно оздоровительных комплексов, фитнес центров, в которых фоновое звучание может комбинироваться с рекламной трансляцией и речевыми объявлениями. В микрофонных консолях реализован режим конференции (возможность несколькими консолями переговариваться друг с другом). В области безопасности данную возможность можно использовать для реализации режима обратной двухсторонней связи отдельной зоны и диспетчерского поста. Возможности системы могут быть существенно расширены использованием клиентских версий ПО.