Способ передачи телеметрических данных по открытым сетям ip, когда телеметрические устройства расположены в сегменте локальных частных адресов

Изобретение относится к телеметрическим системам передачи данных. Технический результат заключается расширении функциональности сети телеметрии. Заявлен способ передачи телеметрических данных по открытым сетям, поддерживающим протоколы TCP/IP и UDP, когда телеметрические устройства расположены в сегменте локальных частных адресов, а диспетчерский сервер - в публичной сети, доступной для телеметрических устройств через сервер переадресации (NAT), при этом для телеметрического сервера предварительно организуют интерфейс с локальным частным адресом, принадлежащем сети телеметрических устройств, назначение которого передавать телеметрическим устройствам команды управления, включающие команды установки связи. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области передачи информации, а именно к телеметрическим системам передачи данных, и может использоваться для организации сети передачи телеметрической информации на основе открытых сетей GPRS, в которых сегмент телеметрических терминалов находится в подсети локальной адресации GPRS, связанной с Интернет через NAT. Результатом применения предложенного способа является возможность построения масштабной телеметрической сети на GPRS-оборудовании в сети любого GSM-оператора.

Развитие систем учета и контроля ресурсов в настоящее время требует построения систем автоматизации масштаба города, содержащих несколько тысяч телеметрических устройств в сети, отдельные элементы которой разнесены территориально на десятки километров. Способов реализации таких систем несколько. Первый - это комбинирование классической топологии сети на базе RS-485 с устройствами передачи данных на базе IP, радиомодемов, сотовой связи. Выглядит это как деление всего массива конечных точек на районы (микрорайоны), взаимодействующие способами дальней связи (сотовая, радио, Интернет и т.д.), при этом внутри района конечные точки объединены в сеть RS-485. Очевидный недостаток такой сети - низкая производительность и необходимость прокладки кабелей для RS-485. Второй вариант - исключительное использование радиосвязи или сотовой связи также обладает низкой производительностью, так как устройства такого типа реализуют связь точка-точка, т.е. в конкретный момент времени идет обмен только с одной точкой. Это приводит к тому, что время опроса сети может растянуться на несколько суток. Сети IP являются хорошей перспективой для телеметрии масштаба города, т.к. позволяют вести одновременно множество сеансов связи. Однако доступным этот способ стал только с внедрением GPRS (т.е. IP-сеть поверх сети сотовой связи). Передача телеметрических данных через GPRS достаточно выгодна, т.к. оплачивается трафик, а не время сеанса связи, мобильные терминалы крайне просты в монтаже и обслуживании, услуги сети доступны по всей территории покрытия сотовой связи. В крупных мегаполисах доступность услуг близка к 100%. Однако применение GPRS для организации телеметрической сети сталкивается с одной проблемой - невозможно осуществить входящую связь на GPRS терминал из-за трансляции адресов через шлюз NAT. Предлагаемый способ решает данную проблему.

Известен способ учета энергоресурсов, по которому информация о расходе энергоресурсов от индивидуальных потребителей поступает по проводной линии связи и/или радиоканалу на компьютер центрального диспетчерского пункта, отличающийся тем, что в качестве проводной линии связи использованы линии электропередачи, а также тем, что передачу данных по проводной линии связи ведут по протоколу TCP/IP (Григашкин Г.А. Заявка №2004134457, опубликована 20.05.2006. Бюл. №13). Данный способ имеет принципиально неустранимый недостаток, который заключается в том, что если телеметрические устройства передачи данных взаимодействуют по протоколу TCP/IP через открытую публичную сеть Интернет с сервером диспетчерского пункта, который всегда является инициатором связи, и при этом сеть с телеметрическими устройствами (например, GPRS) закрыта сервером переадресации (NAT), то способ не дает возможности диспетчерскому серверу установить сеанс связи с любым из телеметрических устройств.

Известен также способ установления прямой связи между приложениями в среде передачи данных, поддерживающей протоколы TCP/IP и UDP, когда по крайней мере одно из приложений защищено сетевым экраном типа "Firewall" или сервером переадресации (NAT), отличающийся тем, что в некоторой области сети, доступной для связывающихся приложений организуют приложение-посредник, обеспечивающий процедуру установления связи (Давыдов К.К., Шияненко О.Е. Заявка №2003131206, опубликована 20.04.2005. Бюл. №11). Данный способ является наиболее близким аналогом, принимаемый в дальнейшем за прототип. Способ, описанный в прототипе, позволяет организовать систему связи, основываясь на приложении-посреднике, который управляет установкой связи аналогично прокси-серверу, однако в случае с телеметрической сетью на основе GPRS посредник также будет являться GPRS-терминалом, пропускная способность которого не выше, чем у любого телеметрического устройства в данной сети. Это сильно ограничивает число одновременных подключений к телеметрическим устройствам, а это очень важный фактор при организации телеметрических сетей масштаба города, насчитывающих сотни/тысячи телеметрических устройств.

Предлагаемый способ обходит этот недостаток, т.к. посредник в нем используется только для передачи команд управления связью, но не самих данных.

Способ предлагает размещение телеметрических устройств в сегменте локальных частных адресов оператора связи, а диспетчерского сервера - в публичной сети, доступной для телеметрических устройств через сервер переадресации (NAT). Для телеметрического сервера предварительно организуют интерфейс с локальным частным адресом, принадлежащем сети телеметрических устройств, например присоединением идентичного телеметрического устройства. Назначением этого интерфейса является передача телеметрическим устройствам команд управления, включающих команды установки связи.

Телеметрический сервер с локальным статическим IP-адресом, известным всем телеметрическим устройствам, также может формировать динамический список адресов этих телеметрических устройств путем приема сигнальных UDP-пакетов, содержащих IP-адрес и аппаратный идентификатор модема. Это позволяет использовать в локальной сети с телеметрическими устройствами механизм DHCP, который позволяет назначать адреса динамически.

Телеметрическая сеть может допускать распространение широковещательных UDP-пакетов, телеметрический сервер в этом случае может иметь динамический IP-адрес, не известный заранее телеметрическим устройствам. Телеметрические устройства отправляют сигнальные пакеты на широковещательный адрес своей сети.

Предложенный способ может быть использован в частности для организации телеметрических сетей с помощью GPRS-терминалов. Таким образом, сегментом локальных адресов является GPRS-сеть оператора сотовой связи стандарта GSM, соответственно телеметрические устройства представляют собой GPRS-терминалы, запрограммированные для осуществления указанного способа, интерфейс телеметрического сервера, принадлежащий локальной частной сети с GPRS-модемами (по тексту ранее «телеметрической сети»), также реализуется через GPRS/EDGE-терминал.

Предложенный способ предполагает передачу через GPRS-терминал только команд управления - данные переправляются через высокоскоростной внешний Интернет-канал оператора сотовой связи. Сетевые интерфейсы приложения-посредника и телеметрического сервера совмещены на одной сетевой машине. Инициатива установки связи в данном случае принадлежит посреднику, который при данной организации является одним из приложений телеметрического сервера. Этим достигается возможность управления с сервера всеми конечными устройствами через сеть IP путем посылки им управляющих команд по протоколу UDP через GPRS интерфейс сервера. Список адресов создается на телеметрическом сервере динамически путем приема широковещательных UDP-пакетов с конечных телеметрических устройств. Пакеты содержат IP-адрес и уникальный идентификатор внутри телеметрической сети (идентификаторы при этом, запрограммированы в телеметрических устройствах). Если сервером принят пакет от определенного телеметрического устройства и IP-адрес не совпадает с адресом в списке, то приложение сервера вносит в список изменения. Правильным считается адрес, принятый сервером с данного телеметрического устройства последним. Такая схема позволяет обойти механизм динамического назначения адресов оператором сотовой связи, когда адрес телеметрического устройства оказывается не известным заранее.

Телеметрический сервер также находится в сети Интернет, имеет реальный статический IP-адрес и служит собственно для приема телеметрических данных.

Механизм обмена данными выглядит следующим образом:

1. Сервер посылает запрос на установку связи через GPRS интерфейс к конечному устройству. В запросе содержится номер TCP-порта сервера, на который необходимо произвести соединение.

2. Конечное устройство, получив запрос, устанавливает исходящую связь на указанный в запросе порт сервера, на его внешний IP-адрес через сеть Интернет.

3. Сервер, приняв входящий запрос, подтверждает установку сеанса связи с телеметрическим устройством по каналу TCP/IP и начинает обмен данными с использованием внутренних телеметрических протоколов, уникальных для каждого телеметрического устройства.

4. Завершив связь, сервер разрывает TCP/IP соединение, и конечное устройство переходит в режим ожидания команд.

Преимущество способа заключается в том, что благодаря распределению портов на сервере возможен одновременный обмен данными со многими конечными устройствами одновременно. Пропускная способность внешнего канала сервера может значительно превышать пропускную способность GPRS-канала, что повышает эффективность работы и скорость обмена. Применение на сервере EDGE модема, при условии поддержки сетью сотового оператора этой технологии, позволяет увеличить пропускную способность канала управления и соответственно улучшить характеристики телеметрической системы. Команды управления также могут использоваться для удаленной перенастройки терминалов в случае необходимости.

1. Способ передачи телеметрических данных по открытым сетям, поддерживающим протоколы TCP/IP и UDP, когда телеметрические устройства расположены в сегменте локальных частных адресов, а диспетчерский сервер - в публичной сети, доступной для телеметрических устройств через сервер переадресации (NAT), отличающийся тем, что для телеметрического сервера предварительно организуют интерфейс с локальным частным адресом, принадлежащим сети телеметрических устройств, назначение которого передавать телеметрическим устройствам команды управления, включающие команды установки связи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что телеметрический сервер с локальным статическим IP-адресом, известным всем телеметрическим устройствам, для поддержки конфигурации телеметрической сети с помощью DHCP также формирует динамический список адресов этих телеметрических устройств, путем приема сигнальных UDP-пакетов, содержащих IP-адрес и аппаратный идентификатор модема.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что телеметрическая сеть допускает распространение широковещательных UDP-пакетов, телеметрический сервер имеет динамический IP-адрес, неизвестный заранее телеметрическим устройствам, телеметрические устройства отправляют сигнальные пакеты на широковещательный адрес своей сети.

4. Способ по любому из пп.1 и 3, отличающийся тем, что сегментом локальных адресов является GPRS-сеть оператора сотовой связи стандарта GSM, соответственно телеметрические устройства представляют собой GPRS-терминалы, запрограммированные для осуществления указанного способа, интерфейс телеметрического сервера, принадлежащий локальной частной сети с GPRS-модемами, также реализуется через GPRS/EDGE-терминал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике автоматизированных систем управления. .

Изобретение относится к области беспроводной передачи данных. .

Изобретение относится к системе дистанционного управления, содержащей некоторое количество (N) не синхронизированных передатчиков, которые передают соответствующие сигналы.

Изобретение относится к системам удаленного управления исполнительными средствами. .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к системам передачи информации, и может быть использовано в вычислительных сетях, использующих общую шину для подключения нескольких абонентов.

Изобретение относится к области связи, а именно к устройствам оперативного сбора и обработки телеметрической информации, и может быть использовано для автоматического опроса различных информационных датчиков.

Изобретение относится к системам управления
Изобретение относится к области телеметрии

Изобретение относится к конструктивному элементу на основе керамической массы, которая является в значительной степени стабильной при повышенных температурах, в частности выше 800°С
Изобретение относится к способу опроса измеренного значения

Изобретение относится к способу управления выводом звуковых указаний

Изобретение относится к области телеметрии и устройствам передачи данных, а именно к передатчикам данных, имеющим таймер относительного времени для генерирования временных меток относительного времени для передаваемых данных
Изобретение относится к беспроводным системам телеметрии. Согласно изобретению датчик объединяют с устройством беспроволочной связи (УБС) в единое телеметрическое устройство (ТУ). Кроме ТУ на местности размещают УБС-ретрансляторы (УБСР), которые обеспечивают связь ТУ с центром обработки информации ЦОИ, а также между ТУ там, где нет прямой радиовидимости между ТУ или между ТУ и центром обработки информации (ЦОИ). Для получения приемлемой пропускной способности на местности, кроме сети ТУ и УБСР первого уровня, размещают, по крайней мере, еще одну сеть более мощных ТУ и УБСР второго уровня, имеющих большую радиовидимость. Обе сети объединяют в одну систему. При передаче информации преимущественно через мощные устройства второго уровня обеспечивают приемлемую пропускную способность за счет сокращения количества промежуточных устройств, через которые проходит информация. Количество уровней выбирают таким, при котором мощности устройств последнего уровня обеспечивают вместе с устройствами предыдущих уровней приемлемую пропускную способность, что и является техническим результатом. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в возможности снижать потребление энергии путем запуска функции блока считывания/записи в ответ на инструкцию пользователя. Устройство беспроводной передачи данных включает в себя модуль перехода для передачи данных терминала, модуль передачи данных терминала, который переходит в состояние, в котором обмен данными с терминалом передачи данных становится возможным в ответ на инструкцию перехода, переданную модулем перехода для передачи данных терминала, модуль генерирования сигнала, предназначенный для генерирования сигнала инструкции перехода, модуль передачи, предназначенный для беспроводной передачи сигнала инструкции перехода, генерируемого модулем генерирования сигнала, в устройство обработки информации, модуль приема для приема по беспроводному каналу отклика из устройства обработки информации на сигнал инструкции перехода, переданный из модуля передачи, и модуль управления передачей данных терминала для начала управления передачей/приемом информации управления между терминалом передачи данных и устройством обработки информации в соответствии с откликом, принятым модулем приема. 4 н. и 6 з. п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области дистанционного управления железнодорожного транспорта. Система дистанционного управления содержит устройство дистанционного управления для передачи сигналов на первый контроллерный модуль, который установлен на железнодорожном транспортном средстве и выполнен с возможностью управления железнодорожным транспортным средством и осуществления текущего контроля его функций. Первый контроллерный модуль выполнен также с возможностью передачи информации на устройство дистанционного управления. Система дистанционного управления содержит также переносный аварийный коммутатор, независимый от устройства дистанционного управления, находящийся в связи с первым контроллерным модулем для подачи на него сигнала остановки, а также устройство распознавания наклона. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности дистанционного управления локомотивом, а также расширение функциональных возможностей. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к дистанционному управлению электронным устройством с помощью протокола беспроводной связи. Технический результат заключается в снижении риска того, что третья сторона сможет произвести сопряжение, а также в упрощении управлением. На этапе S1 измеряется и сохраняется интенсивность радиоволн сигнала сопряжения, принятого первым. На этапе S2 отображается сообщение «Подойдите немного ближе». На этапе S4 исходя из интенсивности радиоволн определяется, находится ли текущее расстояние внутри заданного диапазона относительно расстояния согласно инструкции. На этапе S5 определяется, достигло ли число определений, в которых определяется, что текущее расстояние находится внутри заданного интервала, установленного числа определений. Во втором определении отображается сообщение «Теперь отойдите немного дальше». Если второе определение становится положительным, выполняется S6 (регистрация сопряжения). 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к телеметрическим системам передачи данных

Наверх