Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta Katedra ...
Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta Katedra ...
Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta Katedra ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Diaľkový monitoring mobilných zdrojov napájaniaprostredníctvom GPRS v SSE a.s.DIPLOMOVÁ PRÁCASLAVOMÍR PÓČIKŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINEElektrotechnická <strong>fakulta</strong><strong>Katedra</strong> telekomunikáciíŠtudijný odbor:RÁDIOKOMUNIKÁCIEVedúci dipl. práce: doc. Ing. Milan Trunkvalter, PhD.Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.)Dátum odovzdania diplomovej práce: 19.5.2006ŽILINA 2006
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Zoznam použitých skratiekACAPCIARXAPNASDUBSCBTSCCHCSDCSKSDOEDPEIREZAAuthentification Centre – identifikačné centrumApplication Protocol Control InformationAutomatic Radio ExchangeAcces Point NameApplication Service Data UnitBase Station Controller – ovládač základňovej stanicevysielacia/prijímacia základňová stanicaControl Channel – signalizačný kanálCircuit Switched Data – prenos dát s prepájaním okruhovcyklicky a spontánne komunikujúca stanicadiaľkové ovládanieenergetický dispečing podnikuEquipment Identity Register – databáza zariadeníelektrický zdrojový agregátFDMA Frequency Division Multiple Access – viacnásobný prístup ku kanálus frekvenčným delenímFFSK Fast Frequency Shift Keying - rýchle (minimálne) frekvenčné kľúčovanieGGSN Gateway GPRS Support Nodes – podporný uzol priechodu GPRSGMSK Gaussian Minimum Shift Keying - frekvenčné kľúčovanie s minimálnymposuvom fázy a gaussovskou filtráciouGPRS General Packet Radio Service - všeobecná paketová rádiová službaGPRS attach procedúra pripojenia do GPRS sieteGPRS detach procedúra odpojenia od GPRS sieteGSM Global System for Mobile Communication - globálny systém pre mobilnúkomunikáciuGSN GPRS Support Nodes – GPRS podporné uzlyGTP GPRS Tunneling Protocol – GPRS prenosový protokolHLR Home Location Register – databáza domácich účastníkovIEC International Electrotechnical Commission
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>PDCHPDNPDPPDP contextPDTCHPLMNPPCHPPPPRACHPSTNPTCCHP-TMSIQoSRARDRISDSIMSGSNSMSSSE, a. s.TCHTCP/IPTDMAPacket Data Channel – kanál paketových dátPacket Data Network – paketová dátová sieťPacket Data Protocol – protokol paketových dátPacket Data Protocol Context - PDP kontext predstavuje logicképrepojenie medzi stanicou GPRS a počítačovou sieťou (TWAN)Packet Data Traffic Channel – paketový dátový prevádzkový kanálPublic Land Mobile Network - verejná pozemná mobilná sieťPacket Paging Channel - paketový vyhľadávací kanálPoint to Point ProtokolPacket Random Access Channel - paketový kanál náhodného prístupuPublic Switched Telephone Network – verejná telefónna sieťPacket Timing Advance Control Channel - paketový synchronizačnýriadiaci kanálPacket Temporary Mobile Subscriber IdentificationQuality of Services – kvalita služiebRouting Area – smerovacia oblasťrajónový dispečingriadiaci a informačný systém dispečinguSubscriber Identity Module – modul identity účastníkaServing GPRS Support Nodes – obslužný podporný uzol GPRSShort Message Service - služba krátkych správStredoslovenská energetika, akciová spoločnosťTraffic Channel - prevádzkový kanálTransmission Control Protocol / Internet ProtocolTime Division Multiple Access – viacnásobný prístup ku kanálus časovým delenímTMSITPSTRAUTemporary Mobile Subscriber Identity – dočasné číslo MStrvalo pripojená stanicaTranscoder/Rate Adapter Unit – jednotka prekódovania a adaptácierýchlostiTWANtechnologická WAN, územne distribuovaná počítačová sieť v rozsahupôsobnosti SSE, a.s.
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>UDPVLRUser Datagram ProtocolVisitor Location Register – databáza hosťujúcich účastníkovX.25 typ protokolu
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>ÚvodZo skúsenosti vieme, že elektrická energia nám prostredníctvom dômyselnýchelektrických spotrebičov slúži vo všetkých oblastiach života. Dôležitosť tohto faktu siobvykle uvedomíme až pri poruchách v elektrických sieťach dodávateľa elektrickejenergie alebo pri zapôsobení ističa, či poistky. Vtedy nám takýto nechcený výpadok ajtouto cestou pripomenie, že spoľahlivé a kvalitné zásobovanie elektrickou energiou jevýsledkom práce teoretikov i praktikov v oblasti elektroenergetiky. V prvom momenteobviníme dodávateľa elektrickej energie z neplnenia si jeho povinností. A pretože sikaždý seriózny dodávateľ túto skutočnosť uvedomuje, snaží sa takýmto výpadkomdodávok predchádzať.Hlavným dodávateľom elektrickej energie v našom regióne je distribučnáa dodávateľská energetická spoločnosť Stredoslovenská energetika, a.s. s pôsobnosťouv Žilinskom, Banskobystrickom, a čiastočne aj v Trenčianskom kraji. Elektrickú energiudistribuuje pre 690 000 zákazníkov – podnikateľov a domácnosti. Svojim zákazníkomposkytuje komplexné služby súvisiace s rozvodom, dodávkou a používaním elektrickejenergie.Medzi hlavnými činnosťami na popredných miestach figuruje distribúciaa dodávka elektrickej energie. Úspešná realizácia tejto činnosti je podmienená mnohýmifaktormi a vyžaduje zvládnutie prevádzky rôznych systémov, nielen systémovsilnoprúdovej energetiky, ale taktiež informačných a komunikačných. Výsledkom jeprevádzkovanie celého radu rôznych systémov, ktoré môžu plniť svoju funkciu lenvo vzájomnej symbióze. Riešenie tejto diplomovej práce je názorným príkladomsymbiózy časti silnoprúdovej energetiky a komunikačnej techniky pre účel splnenia úlohspoločnosti pri dodávke elektrickej energie.1
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>1. Dôvody nasadenia technológie diaľkového monitoringumobilných zdrojov zálohového napájania1.1. Popis problematikyPri popise dôvodov nasadenia diaľkového monitoringu mobilných zdrojovzálohového napájania môžeme znova poukázať na stať v úvode. Za účelom úspešnejrealizácie činnosti pri distribúcii a dodávke elektrickej energie dochádza k symbiózeviacerých systémov. Týmito systémami sú:a) mobilný zdroj zálohového napájania – oblasť silnoprúdovej energetikyb) monitoring mobilného zdroja – oblasť spracovania informáciíc) diaľkový monitoring – oblasť prenosov dátZ tohto rozdelenia vyplýva, že pre splnenie cieľa – riešenie diaľkovéhomonitoringu, je potrebné poznať všetky súvisiace systémy. Problematika mobilnýchzdrojov zálohového napájania v SSE, a.s. je obsažnejšie rozobratá v 2. kapitole. K popisudôvodov pre ich diaľkový monitoring je dôležité uviesť popis mobilného zdrojazálohového napájania, tak ako je vnímaný v SSE, a.s.1.2. Mobilný zdroj zálohového napájania MZZNJednou z možností ako prechádzať neplánovaným výpadkom elektrickej energieu zariadení vyžadujúcich nepretržité napájanie je použitie stacionárnych zdrojovzálohového napájania. Takéto zdroje elektrickej energie sú pomerne nákladná investíciaa preto okrem zvláštnych prípadov sa nepredpokladá ich plošné nasadzovanie. Využitietechnických výhod zdroja zálohového napájania a zároveň jeho ekonomická prijateľnosťpodnietilo vznik myšlienky nasadzovania takýchto zdrojov v mobilnom vyhotovení. Jezrejmé, že tento zdroj bude dodávať elektrickú energiu do NN siete (0,4kV). Mobilnýmzdrojom zálohového napájania v ponímaní spoločnosti SSE je elektrický zdrojový agregát(EZA) na vlastnom kolesovom podvozku. Toto vyhotovenie umožňuje premiestniť tentozdroj podľa okamžitej potreby do lokality, kde bude plniť funkciu dodávky elektrickejenergie.2
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Do pozornosti uvádzam tiež problém nejednotnosti názvoslovnej terminológie prepopisované zariadenie. Z pohľadu technického popisu zariadenia, toto slúži pre výrobuelektrickej energie pomocou generátora, ktorý je poháňaný spaľovacím motorom(elektrický zdrojový agregát alebo motorgenerátor). Z pohľadu funkcie zariadenia totoslúži pre dodávku elektrickej energie ako zdroj náhradného, zálohového alebonepretržitého napájania (tiež napätia) alebo aj ako náhradný zdroj elektrickej energie.Tieto zdroje môžu byť vo vyhotovení stacionárnom alebo mobilnom. Pre účely tejtodiplomovej práce je použitá jednotná terminológia v zmysle zadania – mobilný zdrojzálohového napájania MZZN.1.3. Problematika dodávky elektrickej energie z pohľadu zákonaKaždý prevádzkovateľ distribučnej sústavy má celý rozsah povinností, ktoré muvyplývajú zo zákona č.656/2004 Z.z. Jednou z týchto povinností je v § 24 tohto zákonapovinnosť oznámiť odberateľom začiatok plánovaného obmedzenia alebo prerušeniadodávky elektrickej energie (odstávky), a to najmenej 30 dní pred plánovaným začatím.Toto je jeden z dôležitých momentov pre vlastnenie zdroja zálohového napájania a jehopoužitie v nutných prípadoch pre dodávku elektrickej energie. Realizácia v mobilnomvyhotovení poskytne ekonomicky prijateľné riešenie náhradnej dodávky elektrickejenergie.1.4. Využitie mobilného zdroja zálohového napájania v SSE, a.s.V spoločnosti SSE, a.s. bolo rozhodnuté o zakúpení mobilných zdrojovzálohového napájania, ktoré majú byť nápomocné pri stále rastúcich nárokoch naspoľahlivosť dodávky elektrickej energie a dostupnosť elektrickej siete. Tieto zdroje súvyužívané v súvislosti s hlavnou činnosťou spoločnosti - dodávkou elektrickej energie - amôžu byť nasadzované do prevádzky v nasledovných prípadoch:− nesplniteľnosť 30-dňovej oznamovacej lehoty dodávateľa elektrickejenergie o prerušení alebo obmedzení dodávky podľa zákona č.656/2004 Z.z.− odberateľ elektrickej energie nie je ochotný pristúpiť na odstávku dodávkyelektrickej energie3
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>−−−−−odberateľ je významný odberateľ SSE, a.s. a prerušenie dodávky nie jevhodnévznik mimoriadnych situácií (kalamity)preventívne nasadenie do miest, kde je predpoklad mimoriadneho vplyvupočasia na dodávku elektrickej energiedodávky z dôvodu dočasného odberu v lokalitách bez prístupu k elektrickejsietikomerčné využitie zdroja (zapožičanie kapacity zdroja)1.5. Monitorovanie prevádzky zdrojaSpôsob prevádzky mobilného zdroja zálohového napájania už pripojeného na záťažodberateľa je v súčasnosti riešený obsluhou, ktorá musí byť prítomná počas celej dodávkyelektrickej energie. Tento stav je nevýhodný v prípadoch, že nasadenie tohto zdroja nie jeotázkou niekoľkých hodín, ale viacerých dní alebo ešte dlhšieho obdobia.Z tohto dôvodu vznikla požiadavka diaľkového monitoringu týchto zdrojov.V prostredí SSE nebola táto problematika doteraz riešená a je rozpracovaná v tejtodiplomovej práci. V závere sú navrhnuté varianty riešenia monitoringu, pričomodporučenie výsledného variantu závisí najmä na technickom riešení s dôrazom napredpokladané ekonomické výhody.4
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>2. Problematika mobilných zdrojov zálohového napájaniav SSE a.s.2.1. VšeobecneTáto kapitola je vlastne úvod do problematiky, ktorá je špecifická pre úzky okruhužívateľov mobilných zdrojov zálohového napájania. Tému tejto diplomovej prácenavrhli pracovníci Stredoslovenskej energetiky a.s. Žilina a preto budú popisovanéspôsoby použitia konkrétneho zdroja – typ MP 325 O, ktorého dodávateľ je TTS, s.r.o.Martin. Elektrický výkon tohto zdroja je 325 kVA/260 kW. Detailné parametre súuvedené v prílohe č. 1.2.2. Spôsoby prevádzky EZA typ MP 325 OElektrický zdrojový agregát môže štandardne pracovať vo viacerých režimochprevádzky. Tieto režimy sú využívané podľa požiadaviek, ktoré sú definovanéprevádzkou distribučnej siete smerom k odberateľovi elektrickej energie. Základnérežimy sú:− základný zdroj elektrickej energie (bez elektrickej siete)− záložný zdroj elektrickej energie bez nafázovania na sieť− automatická paralelná prevádzka so sieťou− automatická paralelná prevádzka so sieťou s ručným odpájaníma pripájaním sieteKaždý z uvedených režimov má samozrejme iný spôsob elektrického zapojenia.Čo sa týka diaľkového ovládania v jednotlivých režimoch, činnosť dispečera je v každomrežime odlišná, avšak principiálne sa dá popísať typickými spoločnými činnosťami. Prevlastné ovládanie EZA slúži riadiaci kontrolér InteliGen vo verzii Combi.5
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>2.2.1.Základný zdroj energie (verzia SPM)Pre prevádzku EZA vo verzii základného zdroja elektrickej energie jecharakteristické, že neexistuje žiadna spolupráca s elektrickou sieťou (SPM – SinglePrime Mover). To znamená, že v mieste dodávky elektrickej energie nie je elektrickévedenie alebo toto vedenie je stále vypnuté.Obr. 2.1 Schéma zapojenia základného zdroja elektrickej energie (SPM)Prevádzka je vykonávaná v móde IG – MAN, pričom je zachované automatickériadenie štartu a stopu EZA (tlačidlá START a STOP na ovládacom paneli IG, prípadneDO). Funkčne požadované ochrany EZA sú zachované.Obsluha vykoná naštartovanie EZA tlačidlom ŠTART. Automatika po uplynutínaprogramovanej doby PRESTART TIME (DOBA PREDSTARTU) vykoná automatickýštart (v prípade zlyhania štartovacieho pokusu aj ďalšie naprogramované štartovaciepokusy) a po úspešnom štarte a uplynutí doby stabilizácie parametrov MIN STAB TIME(MIN CAS STABIL) je umožnené obsluhe pripojiť záťaž na generátor zatlačením tlačidlaGCB ON/OFF (ST GEN ZAP/VYP). Tým sa zapne motorický istič generátora a EZAzačne napájať záťaž. Musí byť zabezpečené, aby záťaž, pripojená v prvom kroku6
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Obr. 2.2 Schéma záložného zdroja elektrickej energie bez nafázovania na sieť (SSB)Po výpadku sieťového napájania automatika odpája sieťový spínač, štartuje motorEZA a po stabilizácii parametrov pripája záťaž na EZA (SSB – Single Stand-By).Po obnovení sieťového napätia monitoruje nastavenú dobu jeho stabilitu a pouplynutí tejto doby odpojí generátor od záťaže, pripojí sieťový spínač (s časovýmoneskorením cca 2s) dochladí motor EZA (dobehom počas nastavenej doby) a zastaví ho.Automatika naďalej monitoruje sieťové napätie a je pripravená zopakovať pripojenieEZA v prípade nového výpadku sieťového napätia.Prepínanie silového napájania SIEŤ – GENERÁTOR musí byť vykonané cezexterný prepínač (napr. dvojica stýkačov s elektrickou a mechanickým blokovaním vočisúčasnému zopnutiu – viď. obr. 2).Po fyzickom pripojení EZA k obvodom záťaže (L1z, L2z, L3z, PEN) je potrebnéskontrolovať poradie fáz. Smer sieťových fáz kontroluje aj samotný kontrolér IGa v prípade opačného poradia toto uvedie ako chybu a dá pokyn na odpojenie sieťovéhospínača.8
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>2.2.3.Automatická paralelná prevádzka (verzia SPtM)Pre prevádzku EZA vo verzii automatickej paralelnej prevádzky jecharakteristické, že riadiaca automatika umožňuje automatickú paralelnú prevádzku sosieťou (SPtM – Single Parallel to Mains). Vlastná prevádzka je realizovaná v módeMAN, pričom obsluha dáva pokyn na automatickú synchronizáciu a zadáva výškupožadovaného činného výkonu, dodávaného do siete.V tomto režime je možný ešte jeden typ prevádzky EZA. Je realizovaná v módeAUT a je to vlastne prevádzka vo verzii automatického záložného zdroja (bez potrebyexterného prepínača sieť – generátor,) pričom automatika monitoruje sieťové napájaniea v prípade jeho výpadku odpája sieťový spínač, štartuje motor EZA a po stabilizáciiparametrov generátora pripojí istič generátora na záťaž. Po obnovení sieťového napätiamonitoruje nastavenú dobu jeho stabilitu a po uplynutí tejto doby synchronizuje generátorna sieť, pripojí sieťový spínač, prenesie záťaž na sieť (odľahčí EZA), odpojí generátorovýistič, dochladí motor EZA (dobehom počas nastavenej doby) a zastaví ho. Naďalejmonitoruje sieťové napätie a očakáva nový výpadok.Obr. 2.3 Schéma automatickej prevádzky s paralelným chodom na sieť (SPtM)9
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Po pripojení EZA k obvodom záťaže (L1z, L2z, L3z, PEN) je potrebnéskontrolovať poradie fáz a vykonať fyzickú kontrolu synchronizácie. Smer sieťových fázkontroluje samotný kontrolér IG a v prípade opačného poradia toto uvedie ako chybu a dápokyn na odpojenie sieťového spínača.2.2.4.Automatická paralelná prevádzka so sieťou s ručným pripájaníma odpájaním sieťového napätia (verzia Combi)Pre prevádzku EZA vo verzii automatickej paralelnej prevádzky s ručnýmpripájaním a odpájaním sieťového napätia je charakteristické, že riadiaca automatikaumožňuje automatickú paralelnú prevádzku so sieťou pričom obsluha musí zabezpečiťručné odpojenie sieťového napájania po prevzatí výkonu generátorom a taktiež ručnépripojenie sieťového napätia pri návrate záťaže na sieť (Manual Fuse Sync). Tátoprevádzka je určená do miest, kde nie je sieťový spínač a nie je ho možné ani doplniť.10
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Obr. 2.4 Automatická paralelná prevádzka s pripájaním a odpájaním siete (Combi)Po pripojení EZA k obvodom záťaže (L1z, L2z, L3z, PEN) je potrebnéskontrolovať poradie fáz a vykonať fyzickú kontrolu synchronizácie. Smer sieťových fázkontroluje samotný kontrolér IG a v prípade opačného poradia toto uvedie ako chybu.Následne je potrebné nastaviť v PROC CTRL SINGLE (RIAD PREV JEDEN)parameter BASELOAD (ZAKLADNY VYKON) na 50 kW (alebo podľa potreby nižší).Je to hodnota, na ktorú vystúpi dodávka výkonu z EZA po pripojení sa na sieť. Ďalšiezvyšovanie (až do menovitého výkonu EZA 260 kW) alebo znižovanie výkonu jeumožnené obsluhe zatlačením príslušného tlačidla (ZVÝŠIŤ VÝKON alebo ZNÍŽIŤVÝKON) na ovládacom rozvádzači. Po tomto prestavení je agregát pripravený naparalelnú prevádzku so sieťou.11
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>2.3. Popis riadiaceho kontroléra InteliGenSrdcom celej automatiky pre riadenie EZA je jednotka InteliGen. Je touniverzálna riadiaca jednotka pre generátorové agregáty, ktoré pracujú samostatne alebospoločne s ďalšími agregátmi v záložnom alebo paralelnom režime. Modulárnakonštrukcia jednotky umožňuje ich rozšírenie do niekoľkých úrovní tak, aby boladosiahnutá optimálna konfigurácia podľa konkrétnej požiadavky aplikácie.Riadiaca jednotka InteliGen je z dôvodu jednoduchého ovládania pre užívateľavybavená grafickým displejom pre zobrazenie ikon, grafických symbolov a stĺpcovýchgrafov.Obr. 2.5 Riadiaca jednotka InteliGenInteliGen štartuje alebo zastavuje EZA stlačením tlačidla na čelnom paneli, aleboautomaticky. Pri splnení príslušných podmienok automaticky alebo ručne zapína alebovypína istič generátora, resp. spínač siete (v automatickej prevádzke) a zastavuje EZA.Ručné ovládanie môže byť miestne, alebo diaľkové prostredníctvom rôzneho typuprenosu (výrobca štandardne uvádza modem).Modulárnosť systému umožňuje jeho rozšírenie podľa požiadaviek zákazníka preprácu v paralelnom režime so sieťou, reguláciu výkonu či ochranu uzemnenia.12
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Riadiaci kontrolér je nakonfigurovaný pre prevádzku EZA vo dvoch verziách:− prevádzka jedného generátora vo verzii záložného motorgenerátoras automatickou spätnou synchronizáciou pre prepnutie záťaže späť na sieť− prevádzka jedného generátora paralelne so sieťou a s manuálnou spätnousynchronizáciouRiadiaci kontrolér InteliGen môže byť diaľkovo riadený, alebo automatickyštartovať. Toto je dôležitý moment pre dodržiavanie bezpečnosti, ktorý vyžaduje dôslednevypracované prevádzkové postupy (práca na EZA a kontrola, či nikto nemôže diaľkovospustiť motor a kontrola stavu riadenia EZA - v manuálnom alebo vypnutom stave).2.4. Všeobecný popis monitorovaných parametrovAj napriek širokým možnostiam prevádzky EZA v súčinnosti s elektrickou sieťou sav súčasnosti prevádzkujú mobilné zdroje v SSE, a.s. len vo variante základného zdrojaenergie (verzia SPM). Táto skutočnosť ovplyvní návrh zriadenia pre monitorovaniemobilného zdroja a umožní obmedziť množstvo monitorovaných veličín.Pre prevádzku EZA verzii SPM bez obsluhy musia byť monitorované minimálnenasledovné parametre:− chod EZA− stav hlavného ističa QF1− združená porucha− minimálny stav palivaVhodné je prenášať tiež merané veličiny:− prúd vo vodičoch L1z, L2z, L3z− napätie fázové L1z, L2z, L3z13
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>3. Možnosti prenosu informácií3.1. VšeobecnePo úvode do problematiky mobilných zdrojov zálohového napájania a pristúpimk prehľadu možností rôznych druhov prenosov informácií, ktoré by bolo teoretickymožné použiť pre účely monitoringu.Súčasne používané spôsoby prenosu dát môžeme popísať z hľadiska použitiaprenosových médií:− Prenos pevným vedením• metalické vedenie• optické vedenie− Prenos vzduchomCharakter prevádzky monitorovaných bodov - mobilných zdrojov zálohovéhonapájania - je predurčený pre prenosy bez pevného vedenia, tak ako to vyplýva zospôsobu ich využitia v SSE, a.s. popísanom v kapitole 1.4. Preto sa budem zaoberať lenanalýzou možností bezdrôtového prenosu.Z hľadiska použitého typu prenosu môžeme pre prenos dát použiť:− neverejné pozemné mobilné siete• analógovú rádiovú sieť podľa štandardu MPT 1317• digitálna rádiová sieť TETRA podľa štandardu ETSI− verejné pozemné mobilné siete• digitálna rádiová sieť GSM3.2. Neverejné pozemné mobilné siete3.2.1.Analógová rádiová sieť podľa štandardu MPT 1317Štandardom pre analógové neverejné rádiové siete v Európe sa stala skupinaštandardov MPT 1317 (Code of Practice for Transmission of Digital Information overLand Mobile Radio Systems). Skupinu tvoria 4 štandardy (MPT 1327, MPT 1343, MPT14
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>1347, MPT 1352). Najznámejší je MPT 1327 , ktorý predstavuje signalizačný štandarddefinujúci protokol pre komunikáciu medzi centrálnou riadiacou jednotkou a mobilnoustanicou.Protokol MPT 1327 umožňuje prideliť:− 1036 800 adries (20 b)− 1 024 čísiel kanálov− 32 768 systémových identifikačných kódovProtokol používa na signalizáciu moduláciu FFSK (Fast FSK) s prenosovourýchlosťou 1200 b/s s metódou prístupu ku kanálu typu ALOHA. Riadiaci kanál používačasový multiplex s časovými oknami 106,7 ms (128 b). Protokol umožňuje realizovaťtieto typy relácií:− prenos reči (konverzačný spôsob, alebo dispečerský spôsob s normálnoualebo veľkou prioritou)− prenos dát− núdzové volanie− pričlenenie hovoru (konferenčný hovor, transfer hovoru)− stavová správa (možnosť prenosu 32 stavových hlásení)− krátka dátová správa (max. 148 b)− štandardná dátová správa (prenos veľkých blokov dát)V USA sa používal podobný protokol zavedený firmou MOTOROLA, ktorýumožňoval adresovať 65 536 účastníkov (16b adresa).Vlastnosti tejto siete je možné využívať pre prenos dát, ale táto sieť patrí medzi užzastarané technológie.3.2.2.Digitálna rádiová sieť TETRA podľa štandardu ETSIPodobne, ako sú siete NMT a TACS postupne nahradzované sieťou GSM v oblastimobilných rádiotelefónov, sú tiež dnešné analógové pozemné mobilné neverejné sietepostupne nahradzované digitálnymi sieťami založenými na nových štandardoch.Riadiaca databáza rádiovej zväzkovej siete TETRA poskytuje možnosť presnéhodefinovania prístupových práv jednotlivých účastníkov. K základným službám patrí:15
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>− distribúcia informácií určitej skupine, alebo každému účastníkovi siete(obdoba vyhľadávacích sietí)− zasielanie elektronickej pošty− zasielanie faxových správ− zasielanie SMS správ− prenos dátových súborov, vrátane bezpečného prístupu k databázam− prenos informácií zo systému GPSPri použití vhodnej kompresie dát môže účastník vysielať aj video signál(20 kb/s), napr. prenos z miesta havárie, fotografie hľadaných osôb alebo plány objektov.Z technologického hľadiska TETRA pozostáva zo súboru dvoch základnýchŠtandardov definovaných ETSI a to:1. TETRA V+D (TETRA Voice+Data) – je to rádiová zväzková sieť na prenos reči adát2. TETRA PDO je špeciálny variant spínania paketového prenosu dát cez rádiovýkanál, umožňujúci vysoko efektívne využívanie obmedzeného rádiového spektra.TETRA PDO umožňuje realizovať pomerne veľké prenosové rýchlosti(28,8 kb/s), čo v spojení s kvalitnými kompresnými metódami umožňuje prenášaťvideosekvencie (napr. z miesta nehody môže policajt s terminálom, v ktorom jezabudovaná miniatúrna kamera, zaznamenať situáciu a preniesť ju na základňu,kde môže byť ďalej analyzovaná).Tento typ rádiovej siete by bol vhodný pre použite prenosu diaľkovéhomonitoringu, avšak SSE, a.s. nevlastní privátnu sieť tohto typu.3.3. Digitálna rádiová sieť GSMSieť GSM je v súčasnosti najrozšírenejšia sieť pre mobilnú komunikáciu. Jedná sao digitálnu bunkovú rádiokomunikačnú telefónnu sieť umožňujúcu prenos reči a dát.3.3.1.Princíp bunkovej rádiovej sieteArchitektúra bunkovej siete sa podobá sieti, ktorá je tvorená malými oblasťamiobsluhovanými klasickým systémom. Oblasti (bunky) vzájomne susedia a sú vzájomne16
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>prepojené tak, aby bol umožnený prenos hovoru z jednej oblasti (bunky) do druhej.Základný prínos bunkovej siete spočíva v zmenšení plochy oblastí obsluhovanýchurčitými rádiovými kanálmi, čo umožňuje opäť využiť tieto kanály po určitej vzdialenostiv ďalších bunkách. Skutočné pokrytie malého územia bunky je predstavované amorfnýmobrazcom, ale najvhodnejšou reprezentáciou bunky je hexagonálny model rádiovéhopokrytia každého vysielača. Tento šesťuhoľníkový tvar bol prijatý z dôvodu jednoduchšejanalýzy bunkovej siete.Základom každej bunkovej siete sú tieto časti:− mobilná stanica (MS) skladá sa z riadiacej časti, vysielača, prijímača, anténya zdroj− základňová stanica (ZS), ktorá zabezpečuje spojenie medzi rádiotelefónnouústredňou a mobilnými stanicami. Skladá sa z riadiacej jednotky, zozariadení jednotlivých rádiových kanálov, antén, napájacieho systémua dátových terminálov.− rádiotelefónna ústredňa (RTF ústredňa) – je koordinačným prvkom celejbunkovej siete (všetkých základňových staníc) a obsahuje bunkový procesora prepojovaciu časť.− databázy – slúžia na evidenciu mobilných staníc, registráciu predplatenýchslužieb a prevádzkových častí a predstavujú základný informačný prvok prilokalizácii účastníka− dohľadové centrum – realizuje technický a organizačný dozor nad sieťou− spoje bunkovej siete – rádiové a vysokorýchlostné dátové spoje prepojujúvyššie uvedené zložky bunkovej sieteBunky sa skladajú do väčších bunkových štruktúr a vytvárajú tzv. zväzky buniek-clusters (viď obr. 3.1). V každej bunke sa vždy používa pre komunikáciu určitý početfrekvenčných prenosových kanálov, vzniknutých delením pomocou frekvenčnéhomultiplexu z celkového rozsahu frekvencií, ktoré boli príslušnej sieti pridelené. Dôležitéale je, aby v žiadnej zo susedných buniek neboli používané rovnaké frekvenčné kanály.Opakované použitie rovnakých frekvenčných kanálov je možné, ale len v nesusednýchbunkách. Vďaka tomuto opakovaniu je potom možné pokryť ľubovoľne veľké územie -stačí len vhodne zvoliť systém buniek a nimi používaných frekvenčných kanálov, a potomvyužiť možnosť opakovania. Tu platí, že čím je vzdialenosť buniek s rovnakoufrekvenciou menšia, tým je kapacita siete väčšia. Čím je však kapacita väčšia, tým je17
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>kvalita prenosov nižšia a preto je potreba hľadať kompromis. Počet buniek vo zväzku precelu sieť musí byť pevne definovaný (4, 7, 12, 19).1K = 767215436574236517423Obr. 3.1 Model opakovania rádiových kanálovKaždé zmenšenie polomeru bunky o 50% znamená štvornásobné zväčšenieprenosovej kapacity v danej oblasti. V systéme GSM sa používa koncepcia dynamickéhovytvárania menších buniek v oblastiach, kde je to nevyhnutne potrebné, zatiaľ čo vostatných oblastiach ostávajú bunky pôvodnej veľkosti. Delenie buniek nie je možnérealizovať donekonečna, a to najmä z dôvodu nárastu rušenia zo zhodného kanálaa zvyšovania celkových nákladov nielen na technológiu ale ja prevádzku.Alternatívou delenia buniek je ich sektorizácia – nahradenie všesmerovej antényZS niekoľkými smerovými anténami, z ktorých každá vyžaruje v určenom sektore bunkys rôznou šírkou vyžarovacieho laloka antény, napríklad 120° alebo 60° (viď obr. 3.2).Obr. 3.2 Sektorizácia buniekKanály danej bunky sú teda rozdelené do sektorov a daný kanál je použitý len v zhodneorientovaných sektoroch, čím sa dosiahne zníženie rušenia, pretože daná BTS prijímasignál len od časti buniek so zhodnými kanálmi a tiež vysiela signál len k časti týchtobuniek.18
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>3.3.2.Architektúra GSMObr. 3.3 Architektúra GSM sieteSieť GSM pozostáva z nasledujúcich jednotiek:− Mobilná stanica MS je zariadenie pre využívanie služieb GSM systému.Má dve dôležité časti a to koncové zariadenie a kartu SIM. V SIM karte súuložené základné informácie o účastníkovi:• šifrovacie algoritmy A3 a A8 (spolu s šifrovacím kľúčom účastníkaúčastníka Ki zaisťujú identifikácia účastníka)• medzinárodné identifikačné číslo zariadenia IMEI• medzinárodné identifikačné číslo mobilnej stanice IMSI• identifikačné číslo lokalizačnej oblasti LAI• PIN• osobné volacie číslo• zoznam povolených domácich a zahraničných sietí19
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>• prijaté správy SMS−−−−Základňová stanica BTS realizuje spojenie medzi ústredňou a mobilnoustanicou cez rádiové rozhranie Um. Toto je najcitlivejšie, pretože je toverejne prístupná časť a z toho dôvodu musí byť vhodne zabezpečené protiodposluchu. Skladá sa z vysielača a prijímača. Obsahuje jednotku TRAU,ktorá vykonáva kódovanie a dekódovanie rečových signálov a prispôsobujeprenosovú rýchlosť pre službu prenosu dát na 64kbit/s.Riadiaca jednotka BSC vytvára komunikačnú spojnicu medzi mobilnoustanicou (MS) a rádiotelefónnou ústredňou. Jej úlohou je riadiť akontrolovať BTS. S BTS komunikuje cez rozhranie Abis, ktoré využívakanál 64 kb/s a umožňuje multiplexovanie kanálov s prenosovou rýchlosťou16 kb/s.Rádiotelefónna ústredňa MSC zabezpečuje výstavbu spojenia medziúčastníkmi a procedúry riadenia. Komunikácia s BSC je cez rozhranie A,ktoré je definované pre tok 2 Mb/s a je určené pre 32 kanálov (64kb/s).Z nich sa jeden používa pre signalizáciu a jeden pre synchronizáciu. MSC jecez bránu GMSC prepojená s inými typmi sietí. Súčasťou MSC súdatabázy:• databáza hosťujúcich účastníkov VLR obsahuje dočasné čísloTMSI, šifrovací kľúč, prevádzkový stav, kód aktuálnej lokalizačnejoblasti LAI.• databáza domovských účastníkov HLR obsahuje identifikačné čísloMS, volacie číslo MS, aktuálnu databázu VLR, záznam o tarifikácií,lokalizačné oblasti, doplnkové služby, kategóriu účastníka• databáza zariadení EIR slúži na registráciu MS, do databázy jeuložené číslo IMEI.• identifikačné centrum AC obsahuje šifrovacie algoritmy A3, A8,identifikačný kľúč účastníka KiDohľadové a údržbové centrum OMC je prepojené s MSC ako aj s BSC.Môže byť rozdelené na OMC-R (pre rádiovú časť) a OMC-S (prespojovaciu časť). Táto jednotka zabezpečuje bezpečnú prevádzkusiete, včasné odstránenie poruchových stavov, optimalizáciu parametrov20
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>siete, podporu prevádzkových meraní a v súčinnosti s MSC aj účtovaniehovorov.Príslušné časti mobilnej siete sú zadelené do troch podsystémov:− Subsystém základňových staníc (BSS) je subsystém tvorený BSC a BTS, sktorým komunikujú jednotlivé mobilné stanice. Priama komunikácia dvochmobilných staníc nie je možná.− Sieťový spojovací subsystém (NSS) plní množstvo základných funkcií siete,predovšetkým spojovacie funkcie vo vnútri siete a s externými sieťami,funkcie pre autentizáciu a autorizáciu účastníkov, funkcie súvisiace smobilitou účastníkov a iné.− Operačný a podporný subsystém (OSS) zaisťuje hlavne správu, sledovanie akonfiguráciu siete.V Európe systém GSM využíva dve rádiové pásma – 900 MHz a 1 800 MHz. Tie súrozdelené na zostupné (downlink) a vzostupné (uplink) rádiové kanály. Pod zostupnýmsmerom chápeme prenos od BTS ku MS a pod vzostupným smerom prenos od MS kuBTS. V pásme 900 MHz sú pre prenos rezervované dve frekvenčné pásma po 25MHz prekaždý smer prenosu. Pre uplink sú to frekvencie od 890-915MHz a pre downlink od935-960MHz. Dohromady je pre každý smer prenosu k dispozícií 124 nosnýchfrekvencií so vzájomným odstupom kanálov po 200kHz a sú rozdelené medzijednotlivých operátorov. Pre každé spojenie sa použije jeden pár nosných frekvencií,pričom ich odstup musí byť 45MHz. Okrem frekvenčného multiplexu (FDMA) je tuvytvorený aj časový multiplex (TDMA). Na každom kanáli je metódou časovéhomultiplexu vytvorených osem časových úsekov – timeslotov, z nich prvý sa využíva preprenos služobných informácií a ostatných sedem pre prenos hlasu a dát. GSM bola sícepôvodne vyvinutá pre potreby prenosu hlasu, avšak ľudský hlas prenášajú v digitálnejforme, a tak je teda pomerne ľahké prenášať prostredníctvom GSM siete aj dáta.V sieti GSM je možné realizovať dátové prenosy dvomi spôsobmi:− prepojovaním okruhov (CSD), v nich sú dáta prenášané ako súvislý reťazecbitov vkladaný do jednotlivých timeslotov, putujúci do BSS, NSS anásledne k príjemcovi, ktorým môže byť napr. terminál v mobilnej, alebofixnej telekomunikačnej sieti. Pre dátový prenos je teda vyhradený okruh.Okruh je vyhradený po celú dobu spojenia, bez ohľadu na to, či sa prenášajúdáta trvale alebo nie.21
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>−prepojovanie paketov, kde sú dáta naformátované na malé časti (pakety),ktoré sú následne rozosielané najvýhodnejšími smermi tak, aby sa napožadovanom mieste stretli, v správnom poradí za sebou poskladali anakoniec boli koncovým zariadením prijaté a spracované. Nevytvára sažiadny vyhradený okruh a využitie sieťových zdrojov je o mnohoefektívnejšie. Podobným spôsobom napríklad komunikujú účastníci v sietiinternet. Táto metóda sa označuje ako GPRS (General Packet RadioService).3.4. Štandard GPRS3.4.1.Popis GRPSGPRS zlepšuje prenos dát v sieti GSM, zabezpečuje lepšiu zlučiteľnosť so sieťamiLAN, WAN a internetom. Sieť GPRS využíva rádiové zdroje len vtedy, keď majú byťzaslané alebo prijaté dáta. Poskytuje okamžité spojenie a vysoký stupeň priepustnosti.Pri dátových prenosoch prostredníctvom GPRS sa využíva rovnaká prístupovámetóda, tie isté frekvenčné pásma, rovnaká modulácia, rovnaká štruktúra rámca akov systéme GSM, t. j. prístup FDMA/TDMA, frekvenčný rozsah 890 – 915 MHz navzostupný smer a 935 – 960 MHz na zostupný smer (v každom frekvenčnom pásme jemožné vytvoriť max. 124 FDMA kanálov), modulácia GMSK a TDMA rámec rozdelenýna 8 časových okien v trvaní 0.577 ms.Prideľovanie kanálov v GPRS je odlišné od GSM. GPRS dovoľuje pre jedenmobilný terminál použiť viacero timeslotov z toho istého TDMA rámca (tzv. multislotoperácie). Tým sa nám poskytuje možnosť veľmi flexibilného prideľovania kanálov. Prejednu mobilnú stanicu môže byť pridelených od jedného až po osem timeslotov v TDMArámci. Vzostupné a zostupné smery sú pridelené oddelene, čo efektívne podporujeasymetrickú prevádzku.V bežnej GSM sieti je jednotlivým užívateľom pridelený kanál počas celej doby volania(či sú dáta prenášané alebo nie). Na rozdiel od tohto, v GPRS sú kanály pridelené lenvtedy, keď sú pakety posielané alebo prijímané a po prenose sú opätovne uvoľnené. Tomá za následok omnoho väčšiu efektivitu vo využívaní vzácnych rádiových zdrojov.22
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Jeden fyzický kanál tak môžu zdieľať viacerí užívatelia. V bunke, ktorá podporujeGPRS, môžeme tak vyčleniť fyzické kanály pre GPRS prenos. Takýto fyzický kanál jeoznačený ako kanál paketových dát PDCH. Prideľovanie fyzických kanálov pre obeslužby (prepojovanie paketov, prepojovanie okruhov) môže byť vykonávané dynamicky,v závislosti na aktuálnom zaťažení siete, priorite služby a triede multislot. Procedúrariadenia zaťaženia monitoruje zaťaženie PDCH kanálov v bunke. Podľa aktuálnej potrebysa počet pridelených kanálov pre GPRS (t. j. počet PDCH kanálov) môže meniť. Fyzickékanály, ktoré práve nie sú používané bežnou GSM sieťou (rečové kanály) môžu byťpridelené ako PDCH kanály a tým zvýšiť kvalitu služieb pre GPRS. Keď je požiadavkaslužieb s vyššou prioritou, PDCH kanály môžu byt uvoľnené.Zavedenie GPRS vyžaduje pomerne veľký zásah do existujúcej mobilnej sieteštandardu GSM, pretože ten je navrhnutý pre prenos dát na báze prepojovania okruhov.Niektoré prvky siete musia byť doplnené, iné musia byť softwarovo povýšené naspoločnú funkciu.3.4.2.Architektúra GRPSGPRS je prvým štandardom pri inovácii siete GSM, ktorý vyžaduje výraznézmeny v infraštruktúre siete. Dôvodom je prenosový režim s prepojovaním okruhov,na ktorom je sieť GSM založená.23
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Obr. 3.4 Architektúra siete GPRSZa účelom integrácie GPRS do existujúcej GSM architektúry je modifikovanárádiová časť siete. Základňové stanice sú rozšírené o riadiacu jednotku PCU a jedoplnená i chrbticová časť siete o novú triedu sieťových uzlov, nazývaných GPRSpodporné uzly GSN.Jednotka riadenia paketov PCU je umiestnená ako samostatné zariadenie v časti sieteBSS medzi jedným alebo niekoľkými BSC a uzlom SGSN, pričom cez to isté PCU musiaprechádzať všetky riadiace a prevádzkové kanály z BSC. Jej úlohou je zabezpečovaťkomunikáciu medzi BSC a SGSN, riadenie prístupu ku kanálu a multiplexovanie kanálova sústredenie GPRS prevádzky od rozličných BSC. Uzly GSN sú zodpovedné zasmerovanie a doručenie paketov medzi mobilnými stanicami a vonkajšími paketovýmidátovými sieťami PDN. Sú dva typy uzlov:− Obslužný podporný uzol GPRS - SGSNUzol SGSN je zodpovedný za dodanie paketov z a k mobilnýmstaniciam v rámci oblasti, ktorú obsluhuje. Jeho úlohou je prenos asmerovanie paketov, riadenie mobility (attach/detach a lokalizačnýmanažment), riadenie logického spojenia, autentifikácia a funkcietarifikácie. Lokalizačné registre SGSN obsahujú lokalizačné informácie(napr. aktuálnu bunku, aktuálnu VLR) a užívateľský profil (napr. IMSI,adresa používaná v paketovej dátovej sieti) od všetkých GPRS užívateľovregistrovaných v tejto SGSN. Uzlov SGSN je v sieti GSM viac (podľapotreby).− Podporný uzol brány GPRS – GGSNUzol GGSN slúži ako rozhranie pre prístup k vonkajším dátovýmsieťam. Konvertuje pakety z GPRS siete prichádzajúce z SGSN do vhodnejformy dátového protokolu PDP (napr. IP, X.25) a posiela ich do príslušnejpaketovej siete. V opačnom smere sú PDP adresy vstupujúcich paketovkonvertované na GSM adresy cieľových užívateľov. Preadresované paketysú odoslané do príslušného uzla SGSN. K tomuto účelu GGSN uchovávasúčasnú SGSN adresu užívateľa a jeho profil vo svojom lokalizačnomregistri. GGSN taktiež vykonáva autentifikáciu a funkcie tarifikácie. Obecneje medzi SGSN a GGSN veľa spoločného. GGSN je rozhraním dovonkajších sietí pre jeden, alebo viacero uzlov SGSN.24
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Oboch typov uzlov pritom môže byť v GSM/GPRS sieti viac, podľa toho, koľkoich je potreba - pre každú vonkajšiu dátovú sieť, s ktorou bude mobilná sieť prepojená,bude existovať samostatný uzol GGSN. Všetky uzly GSN sú spojené cez GPRSchrbticovú sieť, ktorá je založená na IP protokole. Uzly SGSN a GGSN medzi seboukomunikujú prostredníctvom protokolu GTP, do ktorého zabalia pakety PDN siete. GTPprotokol možno považovať za aplikačný protokol rodiny protokolov TCP/IP. Sám využívaku svojmu fungovaniu transportné protokoly UDP alebo TCP, pod ktorými jeprevádzkovaný protokol IP.Sú dva druhy chrbticových sietí:− Intra PLMN chrbticové siete - spájajú uzly GSN patriace do rovnakejPLMN,− Inter PLMN chrbticové siete – spájajú uzly GSN rozdielnych PLMN z tohodôvodu je tu potrebná roamingová zmluva medzi poskytovateľmi služieb.V závislosti od aplikácie, ktorá využíva služby GPRS je možné definovať rôznetriedy kvality služieb, pri ktorých sa berú do úvahy tieto parametre: priorita, spoľahlivosť,oneskorenie, priepustnosť. Použitie jednotlivých tried QoS môže byť dojednané medzimobilným užívateľom a sieťou pre každé spojenie zvlášť, v závislosti na požadovanejQoS a od aktuálnych dostupných zdrojov, ktorými sieť disponuje. Konečná cena služby jepotom založená na prenášanom zväzku dát, type služby a vybratom profile kvality služby.3.4.3.GPRS mobilný terminálTerminály je možné rozdeliť podľa dvoch hľadísk do tzv. tried.− prvé delenie určuje, akou maximálnou rýchlosťou môže terminálkomunikovať.− druhé delenie určuje schopnosti terminálu, vzhľadom k súčasnému použitiusietí GPRS a GSM.3.4.4.Procesy v GPRSAby bolo možne dáta vysielať a prijímať z PDN musia sa splniť dve podmienky:25
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>−−Musí byť známa mobilná stanica a jej poloha - management mobilityMusí byť zriadený prenos dát pomocou PDN - session managementPredtým ako môže mobilná stanica používať služby GPRS, musí sa zaregistrovaťv uzle SGSN siete GPRS. Sieť skontroluje či je užívateľ autorizovaný, kopírujeužívateľský profil z HLR do uzla SGSN a určuje užívateľovi dočasný kód P-TMSI. Tátoprocedúra sa nazýva GPRS attach. Odhlásenie od GPRS siete sa nazýva GPRS detach.Môže byť iniciované mobilnou stanicou alebo sieťou (SGSN alebo HLR).3.4.5.Riadenie polohy (Mobility Management)Hlavnou úlohou manažmentu polohy je sledovať aktuálnu polohu užívateľa, tak abyvstupujúce pakety mohli byť nasmerované k jeho MS. Preto je potrebné, aby MSopakovane posielala správu o tom, kde sa aktuálne nachádza, do svojho súčasného uzlaSGSN. Ak MS posiela svoju lokalizáciu dosť zriedka, jej umiestnenie (napr. jej aktuálnabunka) nie je presne známe a pre každý paket v zostupnom smere je nutné vyhľadanie,výsledkom čoho je oneskorenie dodania paketu. Na druhej strane, ak sú aktualizácie opolohe MS veľmi časté, poloha mobilnej stanice je sieti dobre známa, a dátové paketymôžu byť dodané bez ďalšieho oneskorenia spôsobeného vyhľadávaním. To má však pritomto spôsobe riadenia mobility dosť veľký vplyv na spotrebu kapacity vo vzostupnomsmere, ako aj na výdrž batérií v samotnej MS. Z toho dôvodu je stanovená stratégiariadenia mobility, ktorá vychádza z týchto dvoch extrémnych metód. Tá je založená natom, že GPRS mobilná stanica (terminál) sa môže nachádzať v jednom z troch rozličnýchstavov v závislosti na jej súčasnej prevádzkovej vyťaženosti: nečinný, pripravenýa v pohotovosti (viď obr. 3.5). Každý stav MM popisuje určitú úroveň činností a s týmsúvisiacich informácií. Súbor týchto informácií obsiahnutý v MS a SGSN sa nazýva„kontext riadenia mobility“. Opakovanie aktualizácie polohy je tak závislé na stave,v ktorom sa MS práve nachádza:− V nečinnom stave nie je účastník pripojený do GPRS a MS jenedosiahnuteľná. Nie je vykonávaná aktualizácia polohy, t. j. súčasnápoloha mobilnej stanice nie je známa. Vykonaním GPRS attach sa MSdostane do stavu pripravenosti. S GPRS detach sa môže opäť odpojiť odsiete a vrátiť sa do stavu nečinnosti. Všetky PDP kontexty budú zmazané.26
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>−V stave pohotovosti je účastník pripojený do GPRS. MS a SGSN stanovilikontext riadenia mobility, môže byť realizované vyhľadávanie cez SGSN,ale vysielanie a príjem dát nie je možný. Pre riadenie polohy MS v stavepohotovosti je lokalizačná plocha LA GSM siete rozdelená do niekoľkýchsmerovacích oblastí RA. Všeobecne RA pozostáva z niekoľkých buniek.Uzol SGSN bude informovaný len v prípade ak sa MS presunie do novejRA; zmena bunky nebude zaznamenaná. Aby sme mohli zistiť súčasnúpolohu MS v bunke v pohotovostnom režime, musí byť vykonanévyhľadanie MS vo vnútri danej RA. MS smie iniciovať aktiváciu alebodeaktiváciu kontextu protokolu paketových dát (PDP). Do stavu pohotovostisa MS dostane zo stavu pripravenosti, a to po uplynutí určitého času (ktorýbol spustený pri GPRS attach) počas ktorého MS nepošle žiadne pakety. Akv stave pohotovosti vyprší stanovený časový limit), kontext riadeniamobility v MS aj v SGSN bude vymazaný a MS sa vráti do stavunečinnosti. Aby mohol byť realizovaný prenos dát, musí byť vopredaktivovaný PDP kontext.Obr. 3.5 Model stavov riadenia mobility GPRS−V stave pripravenosti zodpovedá kontext riadenia mobility SGSN kontexturiadenia mobility v stave pohotovosti, rozšírenému o presnú informáciuo polohe na úrovni bunky. MS smie iniciovať aktiváciu alebo deaktiváciuPDP kontextu. MS informuje svoju SGSN o každom pohybe v novej bunke.Pre mobilnú stanicu v stave pripravenosti nie je potrebné vyhľadanie. V27
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>stave pripravenosti má terminál pridelené timesloty a aktívne komunikujecez rádiové rozhranie siete.3.4.6.Riadenie spojenia (Session Management), PDP kontextAby mohla MS po úspešnom GPRS attach vymieňať svoje pakety s vonkajšousieťou PDN, musí požiadať o jednu alebo viac adries používaných v PDN, (napr. ak jePDN IP sieť tak ide o IP adresu). Táto adresa sa nazýva PDP adresa (Packet Dáta Protocoladdress). Pre každé spojenie je vytvorený tzv. PDP kontext, ktorý popisuje charakteristikyspojenia. Obsahuje typ PDP protokolu (napr. Ipv4), PDP adresu pridelenú mobilnejstanici (napr.129.187.222.10), požadovanú QoS, a adresu uzla GGSN, ktorá slúži akoprístupový bod do PDN. PDP kontext môže byť v dvoch stavoch (aktívny a neaktívny).Na to, aby bol terminál viditeľný z vonkajšej dátovej siete, musí mať PDP kontextaktivovaný, čím je schopný komunikácie s vonkajšou dátovou sieťou. Tento kontext jeuložený v MS a v uzloch SGSN a GGSN. S aktívnym PDP kontextom je mobilnýterminál pre vonkajšiu PDN viditeľný a je schopný posielať a prijímať pakety. Totomapovanie medzi dvoma adresami, PDP a IMSI dovoľuje prenášať pakety medzi PDN aMS. Užívateľ môže mať v daný čas aktívnych niekoľko PDP kontextov. Pridelenie PDPadresy môže byť statické alebo dynamické. V prvom prípade operátor užívateľovejdomovskej PLMN nastálo prideľuje PDP adresu užívateľovi. V druhom prípade PDP jeadresa pridelená užívateľovi počas aktivácie PDP kontextu. V prípade dynamickej PDPadresy, môže byť táto užívateľovi pridelená jeho domovským operátorom, alebooperátorom navštívenej siete. Operátor domovskej siete rozhoduje, ktorú z možnýchalternatív použije. V prípade dynamického PDP pridelenia adresy je uzol GGSNzodpovedný za pridelenie a aktiváciu / deaktiváciu PDP adries.28
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>3.4.7.Aktivácia a deaktivácia PDP kontextuŽiadosť o aktiváciuPDP kontextuBezpečnostné funkcieŽiadosť o vytvoreniePDP kontextuMS SGSNAkceptácia žiadosti oo aktiváciu PDP kontextuOdpoveď na žiadosť ovytvorenie PDP kontextuGGSNObr. 3.6 Proces aktivácie PDP kontextuObr. 3.6 znázorňuje procedúru aktivovania PDP kontextu. Použitím správy „Žiadosťo aktiváciu PDP kontextu“, MS informuje uzol SGSN o žiadaný PDP kontext. Ak jepožadované dynamické pridelenie PDP adresy, parameter PDP adresy ostane prázdny.Neskôr sú uskutočnené zvyčajné bezpečnostné funkcie (napr. autentifikácia užívateľa).Ak je prístup udelený, uzol SGSN pošle správu „Žiadosť o vytvorenie PDP kontextu“ douzla GGSN. Ten si vytvára nový záznam vo svojej tabuľke PDP kontextu, ktorýumožňuje uzlu GGSN smerovať pakety medzi uzlom SGSN a vonkajšou sieťou PDN.Potom uzol GGSN vráti potvrdzovaciu správu „odpoveď na žiadosť o vytvorenie PDPkontextu“ do uzla SGSN, ktorá obsahuje PDP adresy, ktoré v prípade prideleniadynamickej PDP adresy boli žiadané. Uzol SGSN aktualizuje svoju tabuľku PDPkontextu a potvrdí aktiváciu nového PDP kontextu k MS „akceptácia žiadosti o aktiváciuPDP kontextu“.GPRS tiež podporuje aktiváciu anonymného PDP kontextu. V tomto prípadebezpečnostné funkcie znázornené na obr. 3.6 sú preskočené a tak, užívateľ ktorý používaPDP kontext ostáva pre sieť neznámy. Aktivácia anonymného PDP kontextu môže byťpoužitá v prípade predplatených služieb, kde užívateľ nechce byt identifikovaný. V tomtoprípade je možné len dynamické prideľovanie adries.29
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>3.5. Fyzické kanály v GPRSSieť používa fyzický kanál nazývaný multirámec 52, ktorý je tvorený dvomariadiacimi multirámcami 26 rečového spôsobu siete GSM. Riadiace a dátové kanálypaketového spôsobu sú mapované do rôznych časových okien multirámca 52, ktorý trvá240 ms. Multirámec 52 je zložený z 12 blokov (B0 - B11) po 4 rámcoch, na ktoré súmapované logické paketové kanály a 4 dodatočné rámce [1]. Štruktúra multirámca je naobr. 3.8.Multirámec obsahujúci 52 TDMA rámcov (240ms)B0B2T – rámec preB1 T B3 B4 B5 X B6 B7 B8 T B9 B10 B11 XPTCCH4 rámceObr. 3.8 Fyzický kanál GPRS – Multirámec 523.5.1.Logické kanály v GPRSNa fyzické kanály, ktoré sú v GSM tvorené metódami FDMA a TDMA sa vhodnýmspôsobom mapujú jednotlivé logické kanály [3]. Možno ich rozdeliť na:− Prevádzkové kanály (TCH) zabezpečujú prenos účastníckych dát. Patrísem prevádzkový kanál paketových dát PDTCH. Využíva sa pre prenosužívateľských dát. Je pridelený jednej mobilnej stanici. Jedna mobilnástanica môže používať niekoľko kanálov PDTCH súčasne.− Signalizačné kanály (CCH)sú určené pre prenos riadiacich a informačnýchúdajov, potrebných pre výstavbu, udržanie a rozpad spojenia. Sem patria:• Paketový kanál vysielania informácií PBCCH je jednosmernýPoint-to-Multipoint signalizačný kanál od subsystému základňovýchstaníc (BSS) ku mobilným staniciam. Je používaný subsystémom BSSk vysielaniu špeciálnej informácie o organizácií GPRS rádiovej siete30
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>všetkým mobilným staniciam danej bunky. Okrem systému informáciío GPRS, by PBCCH kanály mali tiež vysielať dôležité systémovéinformácie o službe prepínania okruhov, aby GSM/GPRS mobilnástanica nemusela počúvať vysielanie kanála konfigurácie BCCH• Paketový spoločný riadiaci kanál PCCCH je obojsmerný Point-to-Multipoint signalizačný kanál, ktorý prenáša signalizačné informáciepre riadenie prístupu do siete, napr. pre rozvrhnutie rádiových zdrojova volaní. Skladá sa z týchto subkanálov: Paketový kanál náhodného prístupu PRACH je používanýmobilnou stanicou pre požiadavku na jeden alebo viacerokanálov PDTCH. Paketový kanál povolenia prístupu PAGCH je používaný napridelenie jedného alebo viacerých kanálov PDTCH mobilnejstanici Paketový vyhľadávací kanál PPCH je používaný subsystémomBSS aby sa zistila poloha mobilnej stanice (volanej) predprenosom paketov v zostupnom smere.− Paketový vyhradený riadiaci kanál PDCCH (Packet Dedicated ControlChannel) je obojsmerný Point-to-Point signalizačný kanál. Obsahuje kanályPACCH a PTCCH:− Paketový priradený riadiaci kanál PACCH (Packet Associated ControlChannel) je vždy pridelený v kombinácií s jedným alebo viacerými PDTCHkanálmi, ktoré sú pridelené jednej mobilnej stanici. Prenáša signalizačnéinformácie tykajúce sa jednej špecifickej mobilnej stanici (napr. Powercontrol information).− Paketový synchronizačný riadiaci kanál PTCCH (Packet TimingAdvance Control Channel) je použitý pre prispôsobenie rámcovejsynchronizácie.Veľmi dôležitá je vzájomná koordinácia medzi prepojovaním paketov aprepojovaním okruhov. Ak PCCCH kanál nie je bunke k dispozícií, mobilná stanica môžek inicializácií prenosu paketov používať CCCH kanál bežnej GSM siete. A čo viac, akPBCCH kanál je nedosiahnuteľný, bude počúvať kanál konfigurácie (BCCH) za účelomzískania informácie o rádiovej sieti.31
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>3.5.2.Kódovanie a kódovacie schémyPre užívateľa je dôležité, akou rýchlosťou dokáže cez technológiu GPRSkomunikovať. V sieti GPRS nie je rýchlosť prenosu konštantná, okamžitá rýchlosť jepriamo závislá na kvalite rádiového signálu a na počte timeslotov, ktoré sú pre danýokamžik k dispozícií. Podľa kvality signálu si infraštruktúra siete s terminálom„dohodne„ spôsob kódovania prenášaných dát tzv. kódovaciu schému.Obecne je možné povedať, že čím lepší je rádiový signál, tím väčšia časť prenosovejkapacity je využitá k prenosu dát a menšia časť kapacity k zabezpečeniu proti chybám.Čím viac timeslotov je k dispozícií, tým väčšia je prenosová rýchlosť. Rozoznávame štyridruhy kódovacích schém – CS1, CS2, CS3, CS4 a im prislúchajúce prenosové rýchlosti(viď tab. 3.1).KÓDOVACIASCHÉMAMAX. PRENOSOVÁRÝCHLOSŤREÁL. PRENOSOVÁRÝCHLOSŤCS1 9.05 kbit/s 6.7 kbit/sCS2 13.4 kbit/s 10.0 kbit/sCS3 15.6 kbit/s 12.0 kbit/sCS4 21.4 kbit/s 16.7 kbit/sTab. 3.1 Kódovacie schémy v GPRSUvedené prenosové rýchlosti platia pre 1 timeslot, t.j. maximálna teoretickáprenosová rýchlosť pre 8 timeslotov s použitím CS4 je 171.2 kbit/s.Táto rýchlosť však z pohľadu účastníka nemôže byť nikdy dosiahnutá, pretože ideiba o prenosovú rýchlosť vo fyzickej vrstve. Táto vrstva prenáša dáta pomocou rôznychprotokolov, ktoré využívajú časť prenosovej kapacity na vlastné účely, čím znižujúrýchlosť na reálnu prenosovú rýchlosť [1].GPRS pracuje v asymetrickom režime, kedy terminál dokáže združiť viac timeslotovpri príjme a menej timeslotov pri vysielaní. Výsledkom teda je asymetrickosť výslednejprenosovej rýchlosti, ktorá sa uvádza v tvare download + upload (smerom k terminálu +smerom od terminálu).32
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>3.6. Architektúra protokolovObr. 3.9 Architektúra protokolov3.6.1.Protokol GTP (GPRS Tunneling Protocol)Slúži k prenosu užívateľských paketov a im prislúchajúcej signalizácii medzi uzlamiGSN (SGSN, GGSN). Protokol je definovaný medzi dvoma uzlami GSN vo vnútrijedenej PLMN (Gn rozhranie) a medzi uzlami GSN rozdielnych PLMN (Gp rozhranie).GTP pakety prenášajú užívateľské IP alebo X.25 pakety. Pre prenos GTP paketov v rámcichrbticovej siete sa využívajú štandardné protokoly TCP alebo UDP.3.6.2.Protokoly TCP/IPSieť GPRS je založená na báze protokolov z rodiny TCP/IP, čo je veľmi výhodné prejej spoluprácu s inými sieťami založenými na protokole IP.3.6.3.Protokol IP (Internet Protocol)Protokol IP zodpovedá sieťovej vrstve RM ISO. Tento protokol zabezpečuje prenosdát medzi koncovými uzlami IP sietí. Je nespojovo orientovaný a pre prenos dát využíva33
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>IP datagramy. Každý IP-datagram sa skladá zo záhlavia a dátovej časti. V dátovej časti súuložené užitočné informácie spravidla vyšších vrstiev. Záhlavie obsahuje smerovacieinformácie na základe ktorých sa IP datagram prepraví od zdroja ku cieľovému uzlu.Datagramy tak môžu do cieľa smerované rozdielnymi cestami a v rôznom poradí.3.6.4.Protokoly TCP/UDPProtokoly TCP/UDP zodpovedajú transportnej vrstve referenčného modelu. Tietoprotokoly na rozdiel od protokolu IP zabezpečujú prenos dát už medzi konkrétnymiaplikáciami bežiacimi na koncových uzloch. Hlavný rozdiel medzi TCP a UDP vyplývauž z ich názvu:− UDP (User Datagram Protocol): prepravuje dáta pomocou UDP datagramova poskytuje nespojovo orientované služby,− TCP (Transport Control Protocol): prepravuje dáta pomocou TCPsegmentov a poskytuje spojovo orientovanú službu t.j., že príjemcapotvrdzuje príjem každého paketu.Nad vrstvou TCP/IP je nutné realizovať vyššie vrstvy komunikácie. Ich voľba už nieje pre použitie v GPRS sieti záväzná. Nad protokolmi TCP/UDP operujú v aplikačnejvrstve rôzne aplikačné protokoly, ktoré už zabezpečujú činnosť jednotlivých aplikácií,ako je napr. elektronická pošta, prenos súborov a práca s nimi na vzdialenom počítači,atď. Sem patria protokoly ako Telnet, FTP, TFTP, SMTP, HTTP atď.Pre komunikáciu cez GPRS sa v SSE, a.s. používajú z dôvodu optimalizáciedátových tokov v sieti a otvorenosti celého systému medzinárodné štandardy.− IEC 870-5-104 - protokol pre prenos dát v počítačových sieťach. Riešinábehy, výpadky komunikácie a zabezpečenie na úrovni paketov nadTCP/IP vrstvou. Voľbou parametrov je dané optimálne využitiekomunikačného kanálu GPRS.− IEC 870-5-101 - štandard pre formátovanie prenášaných telemetrickýchhodnôt. Aplikáciu štandardu v podmienkach SSE, a.s. pozri v [5].34
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>4. Návrh spôsobu prenosu dát z monitorovaných bodov -zariadení.Pre spôsob prenosu dát z monitorovaných bodov som odporučil jednoznačnetechnológiu GSM a jej technológiu vysokorýchlostných dátových prenosov GPRS. Tátoje založená na IP štandarde, t.j. na princípe prenosu dát v tzv. paketoch. GPRS poskytujeužívateľom výhody ako nepretržité mobilné pripojenie k IP sieťam s možnosťourýchlejšieho prenosu dát a tarifikáciu založenú na množstve prenesených dát a nie nadĺžke pripojenia do siete. Preto je vhodná pre použitie v tomto prípade.4.1. Stratégia využitia GSM a GPRS v SSE, a.s.Zámer SSE a.s. využívať pre dispečerské riadenie aj systémy s technológiou GSMa GPRS bol strategickým rozhodnutím. Vznikol filozofický rozpor medzi dvomispôsobmi riadenia:a) klasické dispečerské riadenie, kedy nadradený systém riadi snímaniestavu procesných veličín z jednotlivých podstaníc. Požiadavky nadiaľkové ovládanie zariadení týchto podstaníc sú náhodným javom.b) GSM technológiou GPRS, ktorá vychádza z predpokladu, že spojenieiniciuje klient za účelom porovnania alebo výmeny dát so serveromĎalším hľadiskom pre rozhodnutie o spôsobu použitia GSM a GPRS je voľbakompromisu medzi ekonomicky motivovanou snahou minimalizovať objem prenesenýchdát a potrebou nepretržitého monitorovania procesného prostredia podstaníc.Zároveň je nutné definovať postupy, ktoré obnovia požadovaný prevádzkový stavv prípade výpadkov alebo preťaženia GSM siete.Z technologického hľadiska sa predpokladá použitie dátových GSM modemova SIM kariet, umožňujúcich prenosy prostredníctvom technológie GPRS a technológiouCSD. Pre prenos procesných dát nie je prípustné využívať technológiu SMS.Z hľadiska protokolov sa predpokladá použitie TCP/IP, PPP a IEC 60870-5-104.35
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>4.2. Režimy činnosti systémov komunikujúcich prostredníctvom GSM4.2.1.RIS dispečingu (RISD)V spoločnosti SSE, a.s. predstavuje skratka RISD riadiaci a informačný systémdispečingu (EDP resp. RD), ktorý je pripojený do technologickej počítačovej siete TWANethernetovým rozhraním a disponuje možnosťou vybudovať prostredníctvom GSMmodemov komutované dátové prepojenia (CSD). Z procesného hľadiska RISD jeriadiacou (MASTER) stanicou, ktorá monitoruje a ovláda pridelenú množinupodriadených (SLAVE) staníc.4.2.2.Cyklicky a spontánne komunikujúca stanica (CSKS)CSKS predstavuje režim činnosti stanice (diaľkovo ovládaný prvok elektrizačnejsiete, fakturačné meradlo, merací bod, tester, indikátor skratového prúdu, atď.), ktorývybuduje GPRS komunikáciu procedúrou GPRS attach jednak v stanovenom cyklez dôvodu kontroly funkčnosti alebo odovzdania nameraných veličín, ale aj pri vznikuvopred definovanej udalosti (nábeh skratového prúdu, porucha zariadenia, atď.). Následnevyšle stanoveným postupom dáta do RISD a na pokyn RISD následne zruší GPRSspojenie procedúrou GPRS detach. V prípade, že RISD potrebuje komunikovať s CSKSa nie je vybudované GPRS spojenie, RISD vytvorí prostredníctvom GSM modemu cezdátové GSM účastnícke číslo komutované dátové spojenie CSD, ktorým inicializujedefinovaným spôsobom vytvorenie GPRS spojenia, zruší CSD spojenie a čaká kýmvyzvaná CSKS vytvorí GPRS spojenie. Po ukončení výmeny dát cez GPRS na pokynRISD CSKS zruší spojenie procedúrou GPRS detach.4.2.3.Trvale pripojená stanica (TPS)TPS predstavuje režim činnosti stanice, pracujúci v sieti GSM operátora, ktorýgarantuje, jednak svojou technológiou, ako aj zmluvne nepretržité udržanie PDP contextupre GPRS komunikáciu. TPS po nábehu napájania vybuduje GPRS komunikáciuprocedúrou GPRS attach. V databázach RISD a TPS sú obdobne ako pri komunikácii36
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>s CSKS definované položky, ktoré definujú ako často je potrebné zosnímať procesnúdatabázu TPS. V prípade, že nedôjde k zosnímaniu procesnej databázy v stanovenomčase, TPS zruší a opäť obnoví PDP context pre GPRS komunikáciu a oznámi RISD, žedošlo ku inicializácii stanice. Obdobný postup TPS uplatní v prípade, ak nedôjde kupotvrdeniu vyslaných paketov alebo ak GSM sieť z nejakého dôvodu zruší PDP context.V prípade, že RISD vyšle povel alebo dáta do TPS a nedôjde ku potvrdeniu vyslanýchpaketov, RISD iniciuje prostredníctvom CSD komunikácie cez dátové GSM účastníckečíslo obnovu PDP contextu pre GPRS komunikáciu.4.2.4.Hierarchická štruktúra a topológia komunikácií RISD, CSKSa TPS.Cieľová topológia komunikácií medzi RISD, CSKS a TPS je zobrazenáv prílohe č.2. Na základe prihlasovacieho mena a hesla stanice GPRS zabezpečujú vofáze tvorby PDP contextu pridelenie konkrétnej, vždy rovnakej IP adresy Radius servre.Pre zabezpečenie prevádzky a údržby CSKS a TPS a na realizáciu servisnýchúkonov na týchto staniciach slúži pracovníkom servisná stanica.4.3. Všeobecné zásady pre implementáciu protokolu IEC 60870-5-104 prekomunikáciu medzi RISD, CSKS a TPS.Pre výmenu procesných dát medzi RISD, CSKS a TPS sa využívajú výhradne ibakomunikačné postupy, definované normou IEC 60870-5-104. Z tohto pohľadu súdôležité najmä nasledovné požiadavky Interoperability aplikačnej vrstvy , definované v 9.kapitole tejto normy.4.3.1.Popis komunikačných postupov staníc CSKS a TPS s RISD−v prípade, že sa CSKS alebo TPS nepodarí vytvoriť PDP context, okamžitezačnú s procedúrou „GPRS detach“ a o „GPRS attach“ a o vytvorenie PDPcontextu sa pokúsia opäť po uplynutí jednej minúty37
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>− v prípade, že CSKS alebo TPS počas komunikácie zistia, že partnerskástanica neodpovedá, po vypršaní príslušných opakovaní a timeoutovokamžite začnú s procedúrami „GPRS detach“, „GPRS attach“a vytvorením PDP contextu− v prípade, že CSKS alebo TPS majú definovaný alternatívny RISD, poneúspešnom pokuse o vytvorenie TCP spojenia sa pokúsia toto spojenievytvoriť oproti alternatívnemu RISD. Ak aj spojenie s alternatívnym RISDbude neúspešné, okamžite sa začne s procedúrou „GPRS detach“ a o„GPRS attach“ a o vytvorenie PDP contextu sa pokúsia opäť po uplynutíjednej minúty, pričom prvé spojenie sa pokúsia naviazať opäť s primárnymRISD− RISD môže ukončiť komunikáciu s TPS resp. CSKS dvoma prípustnýmispôsobmi :• ukončením komunikácie na vrstve APCI vyslaním správy vo formátetypu U (STOPDT act) a po jej potvrdení (STOPDT com) ukončenímTCP komunikácie na porte 2404 t.j. vyslaním paketu s • ukončením TCP komunikácie na porte 2404 t.j. vyslaním paketu s (TPS resp. CSKS automaticky ukončí aj vrstvu APCI)− CSKS alebo TPS zásadne neposielajú požiadavky vrstvy APCI typu U(TESTFR act), ak uplynie daný timeout a RISD nevyvíja žiadnu činnosť,potom stanice pošlú požiadavky vrstvy APCI typu U (STOPDT act) a nazáklade odpovedi z RISD resp. neobdržania odpovedi z RISD pokračujú vosvojej činnosti v zmysle vyššie a nižšie popísaných postupov4.3.2.Základné druhy činností staníc CSKS a TPSPočas prevádzky staníc sa môže vyskytnúť niekoľko stavov, v ktorých sa tietostanice môžu dostať. Na základe týchto stavov sú určené činnosti, ako sa majú stanicesprávať. Tieto činnosti sú:− činnosť CSKS po zapnutí alebo reštarte− činnosť CSKS po uplynutí časového intervalu pre cyklický prenos obrazuprostredia38
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>−−−−−−činnosť CSKS pri vzniku procesnej udalosti, ktorá inicializuje vyslaniezmenyčinnosť TPS po zapnutí alebo reštartečinnosť TPS po uplynutí časového intervalu pre cyklický prenos obrazuprostrediačinnosť TPS pri vzniku procesnej udalosti, ktorá inicializuje vyslanie zmenyvyslanie povelu z RISD do CSKSvyslanie povelu z RISD do TPS4.4. Požiadavky na firmware staníc, zabezpečujúcich prenos procesnýchveličín prostredníctvom GPRS−−−−−−−stanice musia byť schopné pri komunikácii používať GSM modemy aprotokoly PPP a IEC 60870-5-104stanice musia ovládať vyššie popísané režimy činnosti CSKS, TPS a musiabyť schopné trvale si pamätať naposledy nastavený režimstanice musia byť schopné trvale si pamätať a spracovávať ASDUdefinované v [5]stanice musia byť schopné toho, aby pre každú procesnú veličinu bolomožné diaľkovo definovať, či jej zmena vyvolá okamžitú potrebukomunikácie alebo či sa táto zmena vyšle až pri cyklickej kontrole(aktuálne najmä pre analógové merania) alebo či hodnota tejto veličiny sabude prenášať len ako výsledok celkového dopytustanice musia byť schopné udržiavať čas a dátum vo formáte CP56Time2a,definovanom podľa 7.2.6.18 normy IEC 60870-5-101stanice musia byť schopné udržať čas s presnosťou ±1 sekunda/ 24 hodínstanice musia byť schopné po prvotnej konfigurácii si trvale pamätaťa spracovávať nasledovné položky :• Pin kód GSM SIM karty – 4 byte• Inicializačný reťazec modemu – (veľkosť podľa požiadaviekdodávaného modemu)• Telefónne číslo pre prístup do GPRS – 24 byte39
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>• GPRS access point name – 32 byte• Meno stanice – 32 byte• Prihlasovacie heslo – 16 byte• Primárnu IP adresu RISD – 4 byte• Alternatívnu IP adresu RISD – 4 byte• Common Address of ASDU – 2 byte4.5. Návrh GPRS monitora pre mobilný zdroj zálohového napájaniaGPRS monitor v tomto popise je zatiaľ abstraktné zariadenie, avšak poskytne lepšíprehľad o problematike získania informácií. Predpokladá sa, že všetky funkcie sosnímaním požadovaných veličín, ich spracovaním a komunikáciou prostredníctvomGPRS modemu budú integrované v jednom zariadení. Dáta do GPRS monitora môžu byťdodávané viacerými spôsobmi:− rozhraním RS232 z riadiaceho kontroléra IG− poskytnutím už predspracovaných veličín na diskrétnych výstupochriadiaceho kontroléra IG− diskrétnym zosnímaním jednotlivých signalizačných bodov a analógovýchmeraníZískané informácie sú prevádzané na protokol TCP/IP a ďalej odosielanéprostredníctvom siete GPRS ku smerovaču, cez ktorý je pripojená sieť TWAN. SpojenieGPRS je nadväzované a udržované automaticky. Anténa pre GSM pásmo budeumiestnená na vrchu kapotáže mobilného zdroja.Komunikácia GPRS monitora s nadriadeným systémom môže prebiehať na základepožiadavky od riadiaceho systému, alebo z vlastnej iniciatívy pri vzniku udalosti prípadnepo vypršaní definovanej periódy. Riadiaca jednotka skenuje jednotlivé analógovéa digitálne vstupy a potom ich vyhodnocuje podľa vopred definovaných pravidiel.GPRS monitor ako koncový bod komunikačného kanálu by mal mať zabezpečenieproti výpadku spojenia, ktoré predpokladáme v troch úrovniach:− základné zabezpečenie je v submodule GSM, ktorý automaticky nadväzujea udržuje spojenie GPRS40
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>−−druhá úroveň zabezpečenia vykonáva riadiaci procesor, ktorý vpravidelných intervaloch kontroluje spojenie s komunikačnou bránou a vprípade potreby obnoví činnosť submodulu GSMtretia úroveň zabezpečenia je vykonávaná kontrolou činnosti riadiacehoprocesoru externým logickým obvodom (watchdog), ktorý v prípadechybnej funkcie procesor reštartuje4.5.1.Požiadavky na komunikáciu GPRS monitoraGPRS monitor bude pripojený do GPRS ako trvalo pripojené stanica (TPS) (viď.kapitola 4.2.3). Tento režim určuje nepretržité udržanie PDP kontextu pre GPRSkomunikáciu [5].Samotné GPRS spojenie môže byť vytvorené len zo strany GPRS monitora, nikdynie zo strany siete (viď obr. 4.2).Žiadosť o pripojeniena GRPSBezpečnostné funkcie(Autentifikácia)MS SGSNAkceptácia žiadostio pripojenie na GRPSAktualizácia polohyZadanie pom. údajovPotvrdenie pom. údajovPotvrdenie aktualizácieHLRObr. 4.1 Procedúra pripojenia do GPRSAT príkazmi sa vyvolá inicializácia a pripojovacia procedúra. Ako náhle modemuzavrie dátové spojenie s GPRS pre dané APN, zaháji sa prihlasovacia sekvencia. V jejrámci sú so vzdialeným serverom (na strane operátora GSM) dohodnuté parametrekomunikácie a vykoná sa autentifikačný proces, pri ktorom sa overí meno a hesloa následne je vytvorený PDP kontext (viď obr. 4.2) a zariadeniu pridelená IP adresa.41
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Pridelenie IP adresy zabezpečujú na základe prihlasovacích údajov Radius servre, ktorépridelia každému monitoru vždy rovnakú IP adresa [5]. Od tohto okamžiku môžezariadenie odosielať IP pakety s akýmkoľvek obsahom na ľubovoľnú, podľa APN(Access Point Name) dostupnú cieľovú IP adresu.V databázach RIS a monitora sú definované položky, ktoré definujú ako často jepotrebné zosnímať procesnú databázu monitora. V prípade, že nedôjde k zosnímaniuprocesnej databázy v stanovenom čase, monitor zruší a opäť obnoví PDP kontext preGPRS a oznámi RIS, že došlo ku inicializácii stanice. Obdobný postup monitor uplatnív prípade, ak nedôjde ku potvrdeniu vyslaných paketov, alebo ak GSM sieť z nejakéhodôvodu zruší PDP kontext. V prípade, že RIS vyšle povel, alebo dáta k monitorua nedôjde ku potvrdeniu vyslaných paketov, RIS iniciuje prostredníctvom CSDkomunikácie cez dátové GSM účastnícke číslo obnovu PDP kontextu pre GPRSkomunikáciu [5].4.5.2.AutentifikáciaAutentifikačný proces je podobný ako v systéme GSM. Autentifikáciou sa overujetotožnosť účastníka pričom sa musí identifikovať účastník voči sieti. Autentifikačné údajeMS sa po odpojení z GPRS uložia do SGSN. Ak SGSN neobsahuje naposledy uloženéúdaje, je možné ich získať z HLR.4.5.3.SmerovanieV SSE, a.s. je používaná privátna dátová sieť typu WAN (Wide Area Network)a označuje sa TWAN (technologická WAN). Sieť je typu Ethernet (100Mb/s) založená naprotokole IP. GPRS monitor posiela IP pakety do pripojenej IP siete, v našom prípade doTWAN. Uzol SGSN, v ktorom je monitor registrovaný, zabalí IP pakety prichádzajúce zmonitora, preskúša PDP kontext a prepojí ich cez GPRS chrbticovú sieť do vhodnéhouzla GGSN. Uzol GGSN rozbaľuje pakety a pošle ich do IP siete, kde sú použité IPsmerovacie mechanizmy pre prenos paketov k vstupnému smerovaču cieľovej siete. Tentodoručuje IP pakety k hostiteľovi.Ďalšie podrobnosti o činnosti GPRS v podmienkach SSE, a.s. viď v [5].42
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>4.5.4.Požiadavky na hardware GPRS monitoraMobilný zdroj zálohového napájania je špecifické zariadenie, ktoré poskytneinformácie na základe plnenia svojej funkcie. Do neho musíme z dôvodu monitorovanianainštalovať zariadenia, ktoré vykonajú požadované funkcie. Zariadenia môžu byťautonómne alebo môžeme navrhnúť použitie jedného zariadenia, ktoré dokáže vykonaťvšetky funkcie. Pre potreby tohto návrhu môžeme uvažované zariadenie nazvať„GPRS monitor“ (bez ohľadu na to, či bude použitý komplex zariadení s jednoduchýmifunkciami, alebo jedno združené zariadenie). Funkcie GPRS monitoru môžu byťpopísané nasledovne:− získanie monitorovaných parametrov (viď. kapitola 2.4)− spracovanie týchto parametrov pomocou vhodného protokolu (viď. kapitola3.7)− zaistenie prenosu podľa požiadaviek SSE, a.s. (viď kapitola 4.4)IGriadiacikontrolérRS232snímaniedigitálnychsignálovGSM modemsnímanieanalógovýchmeranímikropočítačnapájacízdrojObr. 4.2 Bloková schéma funkcie GPRS monitora43
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>4.6. Rozšírenie návrhu na GSM/GPRS terminálNa základe súhrnu všetkých požiadaviek bol uskutočnený návrh konkrétnehozariadenia pre splnenie požiadaviek spoločnosti SSE, a.s. Tieto požiadavky spĺňazariadenie typ RTM8248-GSM, ktorého katalógový list je v prílohe č.3. Toto zariadeniemá vyššiu funkcionalitu ako je požadovaná a umožňuje funkciu monitoringu rozšíriť ajo diaľkové ovládanie MZZN. Je to z dôvodu, že už princíp GRPS komunikácie určuje, žedáta sú posielané nielen z podriadenej stanice na nadriadenú, ale sama nadriadená stanicaposiela príkazy na podriadenú stanicu. Preto bolo vhodné ponúknuť túto funkcionalituprevádzkovateľovi mobilného zdroja zálohového napájania. Táto skutočnosť ponúkapopri monitorovaní parametrov chodu MZZN aj jeho diaľkové ovládanie a tým väčšiuvariabilitu jeho prevádzky.Bloková schéma zariadenia, ktoré je použité je potom rozšírená o modul ovládaniavýstupných obvodov.IGriadiacikontrolérRS232snímaniedigitálnychsignálovGSM modemsnímanieanalógovýchmeranímikropočítačovládanievýstupnýchobvodovnapájacízdrojObr. 4.3 Bloková schéma funkcie GPRS terminálu44
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>4.6.1.Popis zariadenia RTM8248-GSMZariadenie je vybavené až 24 digitálnymi vstupmi, čo je dostatočné množstvo ajpre použitie dvojbitového snímania informácií a pre prípadné rozšírenie systému.Riadiaca jednotka sníma definované digitálne vstupy s periódou 100ms. Akúkoľvekzmenu vyhodnotí a považuje ju za udalosť, pokiaľ táto trvá dlhšiu dobu ako je uvedenév položke DELAY (je uvedená v konfiguračnom súbore pre každý signál).Jednotka obsahuje 8 analógových vstupov, tieto sú snímané tiež s periódou 100ms.Každá hodnota je skontrolovaná na vybočenie z medzí, ktoré sú definované v položkeLIMIT (v konfiguračnom súbore). Zmena je akceptovaná len vtedy, ak trvá dlhšie ako jeuvedené v položke DELAY konfiguračného súboru každej hodnoty. Za udalosť je potompovažovaná zmena medzi stavmi, kedy nie je žiadna analógová hodnota vybočenáz medzí a aspoň jedna hodnota je z medzí vybočená. Minútové vzorky všetkýchanalógových hodnôt sú ukladané do štatistiky, ktorej hĺbka je 10 dní. Štatistika jeodosielaná na nadradený systém .Jednotka má 8 digitálnych výstupov a systém nastaví do stavu "I" každý signál,uvedený vo vstupnej správe od nadradeného systému na dobu, definovanú v príslušnejpoložke konfiguračného súboru. Sériové rozhranie umiestené na spodnej strane termináluslúži k pripojeniu servisného prenosného počítača pre možnosť konfigurácie.GSM/GPRS terminál obsahuje ešte jednu dôležitú časť, ktorou je modul SIM,v ktorom sú uložené všetky dôležité údaje aby GSM sieť rozpoznala svojho účastníkaa umožnila mu cez sieť komunikovať. Terminál komunikuje cez sieť GSM s riadiacimsystémom RIS, ktorý je cez TWAN sieť prepojený so smerovačom umožňujúcim vstup doGSM siete.Pre ilustráciu sú uvedené v prílohe č.4 pohľad na čelnú stranu zariadenia RTM5248-GSM a v prílohe č.5 pohľad na základnú dosku tohto zariadenia.45
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>5. Prínos nasadenia diaľkového monitoringu mobilnýchzdrojov zálohového napájania pre prevádzkutechnologických a prenosových zariadení v SSE a.s.5.1. Zhodnotenie prevádzky samotných mobilných zdrojovNa základe rozhodnutia spoločnosti SSE, a.s. Žilina boli zakúpené mobilné zdrojezálohového napájania v množstve 5 kusov. Tieto zdroje majú byť nasadzované na základeoperatívnych požiadaviek prevádzkovateľa distribučnej sústavy. Pripojenie MZZN nazáťaž a spustenie dodávky elektrickej energie má byť čo najrýchlejšie priamo v miestepotreby tak, aby sa predišlo problémom s nedodanou elektrickou energiu. Užrozmiestnenie zdrojov napovedá o spôsobe ich využitia. Lokality, kde majú MZZN svojestanovištia sú :− Žilina− Martin− Liptovský Mikuláš− Banská Bystrica− LučenecJe predpoklad, že väčšina problémových miest je dosiahnuteľná do dvoch hodín (prepravaa pripojenie k odberateľovi).5.2. Predpokladaný prínos monitoringu MZZNNákup týchto zariadení nebola pre túto spoločnosť malá investícia. Rozhodnutiupredchádzala analýza ekonomických strát, ktoré vznikajú z dôvodu nedodávky elektrickejenergie. Zároveň však prostriedky pre zníženie týchto strát by nemali sami zvyšovaťnáklady pre ich prevádzku.Spoločnosť SSE, a.s. žije v súčasnosti v období racionalizácie pracovnýchsíl, ktorá nebývalou mierou vplýva nielen na zamestnancov, ale aj na znižovanie46
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>mzdových nákladov. Preto je predpoklad, že po zabehnutí spôsobov prevádzky MZZNs obsluhou začne v prípade dlhších dôb nasadenia MZNN aj ich prevádzka bez stálejobsluhy. V tom čase už musí byť technológia pripravená pre tento spôsob. Je dôležitéuvedomiť si, že zabezpečenie dodávky elektrickej energie je len jedna strana problémua ekonomika prevádzky MZNN má tiež svoju váhu pri vyhodnotení rentability.5.3. Diaľkové ovládanie MZNNNa tomto mieste treba znova pripomenúť, že navrhnutý spôsob monitoringu zároveňponúka aj vyššie využitie tohto systému – diaľkové ovládanie. Je to nová skutočnosťv prevádzke MZNN, ktorá vlastne sama podnieti rozvoj spôsobov prevádzky MZNN.Z technického hľadiska to znamená, že medzi GSM/GPRS terminálom a riadiacimkontrolérom InteliGen nebudú prepojené len snímané digitálne a analógové veličiny, aleaj ovládacie povely.5.4. MZNN a prevádzka technologických a prenosových zariadení v SSE a.s.Bezpečnosť systémov! Veľmi frekventovaný výraz v súvislosťou prevádzkynajrozličnejších systémov. Ako je naznačené v názve tejto kapitoly, MZNN má obrovskývýznam aj pre spoločnosť SSE z dôvodu zabezpečenie prevádzky vlastných systémovriadenia technologických celkov. A v tomto ponímaní to už nie je len dodávka elektrickejenergie, ale aj riadenie celej distribučnej sústavy na strednom Slovensku s dopadmi doešte väčších geografických celkov. Preto je v takýchto prípadoch dôležité nielen nasadiťMZZN, ale mať informácie o jeho stave nielen v mieste nasadenia, ale aj v centre riadenia– energetickom dispečingu podniku.47
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>ZáverAko bolo už spomenuté v predchádzajúcej kapitole, hlavná výhoda monitoringumobilných zdrojov zálohového napájania MZZN je zvýšení spoľahlivosti použitia tohtozariadenia. Pretože monitoring navrhnutý v tejto diplomovej práci nie ešte nasadený,zostáva na spoločnosti SSE, a.s. akým spôsobom pristúpi k realizácii návrhu, ktorý bolspracovaný v tejto práci. Pri zbieraní informácií od prevádzkovateľa MZZN sa počaskomunikácie o technických možnostiach navrhnutého spôsobu monitoringua možnostiach ovládania začali otvárať nové pohľady na prevádzku MZZN a spôsobyvyužitia, ktoré neboli v dobe nákupu uvažované. Je zrejmé, že monitoring MZZN,prípadne jeho diaľkové ovládanie môže výrazne prispieť k zvýšeniu bezpečnostia ochrane zdravia pri práci.Prínos navrhovaného riešenia je v rozšírení využitia MZZN na spôsobyprevádzky zariadenia, ktoré by bez monitoringu nebolo možné použiť. Jedná sa hlavneo chod zariadenia bez obsluhy, ktorý má aj ekonomický prínos. Navrhnuté zariadenieRTM8248-GSM je vyrábané na Slovensku a jeho funkčnosť je využiteľná pre popísanéspôsoby spolupráce s MZZN. Navrhnutý systém využíva dostupné komunikačnéprostriedky spoločnosti SSE, a.s.Rozšírenie navrhnutej témy o diaľkové riadenie zariadenia umožňuje realizovaťplne bezobslužnú prevádzku MZZN. Prenos monitorovaných parametrov na riadiacia informačný systém dispečingu umožňuje dispečerovi zohľadniť všetky potrebnéhľadiská a na diaľku riadiť chod mobilného zdroja zálohového napájania tak, abyspoločnosť plnila svoje záväzky voči odberateľom elektrickej energie a zároveň bolaprevádzka MZZN rentabilná. Zásah dispečera prostredníctvom navrhnutého systémumôže byť okamžitý a spoločnosť sa vie prispôsobiť rôznym požiadavkám odberateľa ajv neštandardnom prostredí v prípadoch potreby nepravidelného zásobovania elektrickouenergiou.48
Žilinská <strong>univerzita</strong> v Žiline, Elektrotechnická <strong>fakulta</strong>Zoznam použitej literatúry[1] DOBOŠ Ľ., DÚHA J., MARCHEVSKÝ S., WIESER V.: Mobilné rádiové siete.Vydavateľstvo EDIS ŽU, Žilina, 2002[2] BLUNÁR K., DIVIŠ Z.: Telekomunikačné siete, časť IV.Vydavateľstvo EDIS ŽU, Žilina, 2002[3] WIESER V.: Mobilné rádiové siete II.Vydavateľstvo EDIS ŽU, Žilina, 2004[4] Návod na obsluhu a údržbu náhradného zdroja elektrickej energieTTS Martin, s.r.o., 2005[5] VALJAŠEK M.: Predpis pre implementáciu systémov zabezpečujúcich prenosprocesných dát prostredníctvom sietí GSM v SSE, a.s.SSE, a.s., 2004[6] Popis riadiaceho systému RTMELEKTROSYSTÉM, s.r.o., 2005[7] www.automa.czPosledná aktualizácia 15. 4. 200649
Čestné vyhlásenieVyhlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracoval samostatne, pod odbornýmvedením vedúceho diplomovej práce doc. Ing. Milan Trunkvalter, PhD a používal som lenliteratúru uvedenú v práci.Súhlasím so zapožičaním diplomovej práce.V Žiline dňa 19.5.2006podpis diplomanta
Žilinská <strong>univerzita</strong> v ŽilineElektrotechnická <strong>fakulta</strong><strong>Katedra</strong> telekomunikáciíDiaľkový monitoring mobilných zdrojov napájaniaprostredníctvom GPRS v SSE a.s.Prílohová časťSlavomír Póčik2006
Zoznam prílohPríloha č. 1Príloha č. 2Príloha č. 3Príloha č. 4Príloha č. 5Príloha č. 6Technická charakteristika mobilnej elektrocentrály.Topológia komunikácií medzi RISD, CSKA a TPSKatalógový list riadiacej jednotky typ RTM8248-GSMPohľad na čelnú stranu zariadenia RTM5248-GSMPohľad na základnú dosku zariadenia RTM5248-GSMFotografia mobilného zdroja zálohového napájania v teréne
Príloha č. 1 Technická charakteristika mobilnej elektrocentrályTyp EZAMARTIN POWER MP 325 OVýrobné číslo G 781Rok výroby 2006Menovitý výkon325 kVA / 260 kWMaximálny výkon358 kVA / 286 kWMenovité napätie230 / 400 VMenovitý prúd 469 APočet fáz 3Menovitý účinník cos φ 0,8Menovitá frekvencia / otáčky 50 Hz / 1500 min -1Menovité podmienky okoliaNadmorská výška100 mTeplota 25 °CRelatívna vlhkosť 30%Max. nadmorská výška použitia1000 mMax. teplota v kapote 40 °CHlučnosť LWA 100Typ prevádzkyTrvaláTrieda vyhotovenia G 3VyhotovenieKapotované na podvozkuRozmery a hmotnosťDĺžka5750 mmŠírka 1200 mmVýška2655 mmHmotnosť4000 kgSpaľovací motorVýrobcaVolvo PentaTypTAD 941 GEVýrobné číslo / kódové označenie 7009112982Druh palivamotorová naftaObjem palivovej nádrže 500 lSpotreba paliva pri menovitom výkone 60,9 l/hInformatívna spotreba paliva75 % menovitého výkonu 45,3 l50 % menovitého výkonu 31,2 l25% menovitého výkonu 18,4 lTyp regulácie otáčokElektronickáŠtartovanieElektrickéNapätie ovládacích obvodov24 VKapacita štartovacej batérie2x120 AhChladenieKvapalinovéMnožstvo chladiacej kvapaliny 37 lMnožstvo olejovej náplne 36 lSynchrónny alternátorVýrobcaMECC ALTETypECO 38 3LN/4Výrobné číslo / kódové označenieA1029128
Typ budeniaElektronickéStupeň krytia IP 21Trieda izolácieHRozvádzačTypMP COMBIVýrobné číslo G 781Menovitý prúd32 AFrekvencia, Menovité napätie 50 Hz, 230 / 400 VPočet fáz 3Typ ochrany proti nebezpečnému dotykovému napätiu samočinným odpojením napájaniaSTN 332000-4-41Číslo schémy zapojenia / revíziaMPC-1/6÷6/6Napätie pomocných obvodov24 VStupeň krytia IP 40/20RozvádzačTypMP MAINVýrobné číslo G 781Menovitý prúd500 AFrekvencia, Menovité napätie 50 Hz, 230 / 400 VPočet fáz 3Typ ochrany proti nebezpečnému dotykovému napätiu samočinným odpojením napájaniaSTN 332000-4-41Číslo schémy zapojenia / revíziaMPC-1/6÷6/6Stupeň krytia IP 40/20
Príloha č. 2 Topológia komunikácií medzi RISD, CSKA a TPSServisná stanicaRADIUS SERVER ARADIUS SERVER BRISD 1 RISD „X“TWANIEC 60870-5-104GSM - ORANGEGSM T-MobileORANGE CSKS 1T-Mobile CSKS 1ORANGE CSKS „N“T-Mobile CSKS „M“ORANGE TPS 1ORANGE TPS „P“Legenda:komunikácia po pevných okruhochrádiová komunikácia prostredníctvom sietí GSM
Príloha č. 3 Katalógový list riadiacej jednotky typ RTM8248-GSMTypRTM8248-GSMPoužitieSlúži k snímaniu hodnôt analógových adiskrétnych veličín a k ovládanou silových prvkovtechnológie DÚV, DSP a podobných zariadeníNapájanie prístroja24V DC (voliteľne 12V DC, 48V DC)Odber prístroja v stave bez vysielania230 mAOdber prístroja pri vysielaní650 mAPrevádzkové podmienky – teplota-30 o C až +65 o CPrevádzkové podmienky - vlhkosť 0 až 95%Komunikácia s nadriadeným systémom GPRS/GSM – APN – LAN (INTRANET)Komunikačné protokoly IEC 870-5-101IEC 870-5-104Digitálne vstupyPočet bitov 24Galvanické oddelenieel.pevnosť 2,5 kVNapäťová úroveň log. „I“12 V až 110 V(voliteľné pásma log. „I“ a log. „0“)Prúdová úroveň log. „I“1 mA až 20 mA(voliteľné pásma log. „I“ a log. „0“)Typ signálujednobitové a dvojbitové v ľubovoľnej skladbe docelkového počtu bitovSpracovanies voliteľným časovým filtrom, ktorý stanovujeminimálnu dobu trvania zmeny, aby bola vzatá doúvahyDigitálne výstupy reléovéPočet 8Galvanické oddelenieel. pevnosť 1,5 kVMax. prúdové zaťaženie3AMax. spínané napätie30V DC (voliteľne 48V DC)Typ signálu- stavový- bistabilný- popudový (doba trvania je parametrizovatelná prekaždý výstup zvlášť)Analógové vstupyPočet 8Vstupy (voliteľné)- js napäťové, záporný pól na GND- rozsah 0 až 5V (voliteľne 0 až 10V)- js prúdové záporný pól na GND- rozsah 0 až 5mA (voliteľne 0 až 20mA)Trieda presnosti 2,5 (voliteľne 1,5)Rozlíšenie12 bitovSpracovanie- periodickézmenové s filtráciou (možnosť parametrizáciehodnoty delta kritéria pre každý vstup zvlášť)Hmotnosť920 gRozmery240 x 130 x 40 mm75 % menovitého výkonu 45,3 l
Príloha č. 4Pohľad na čelnú stranu zariadenia RTM5248-GSMAnténaNapájanieGND+12VPowerANTRTM8248-GSMServisnýkonektorControlPortAnalógové vstupyDigitálne výstupyGNDAI0AI1GNDAI2AI3GNDAI4AI5GNDAI6AI7DO0cDO0bDO0aDO1cDO1bDO1aDO2aDO2bDO3aDO3bDO4aDO4bDO5aDO5bDO6aDO6bDO7aDO7bAnalog InputsDigital OutputsDigital InputsC22-23DI23+DI22+C18-21DI21+DI20+DI19+DI18+C14-17DI17+DI16+DI15+DI14+C10-13DI13+DI12+DI11+DI10+C6-9DI9+DI8+DI7+DI6+C2-5DI5+DI4+DI3+DI2+DI1-DI1+DI0-DI0+Digitálne vstupy
Príloha č. 5Pohľad na základnú dosku zariadenia RTM5248-GSM
Príloha č. 6Fotografia mobilného zdroja zálohového napájania v teréne
Change language