Проблемы и их решение

При коммутации пакетов, используемой в интернете, необходима промежуточная буферизация данных, которая вносит в процесс доставки сообщений задержку неопределенной величины, а при переполнении промежуточных буферов возможны потери данных. Интернет имеет также низкую надежность связи и плохую защищенность от несанкционированного доступа.

В настоящее время активно разрабатываются методы обеспечения качества обслуживанияQoS (Quality of Service), призванные ослабить остроту перечисленных проблем. Тем не менее, неопределенность времени доставки сообщений и наличие задержки являются основными недостатками связи через интернет. Частичным решением этой проблемы в системах мониторинга является посылка данных вместе с метками времени [Liu]. Синхронизировать метки можно с помощью системы GPS (Global Positioning System).Однако это не решает проблемы в задачах с реальным временем, например, когда интернет-канал входит в контур обратной связи.

Существует достаточно много областей, где указанные ограничения не являются существенными. Кроме того, в правильно спроектированной распределенной системе управления интенсивность информационного обмена между ее компонентами спадает по мере удаления компонентов друг от друга, достигая минимума для случая удаленного обмена через интернет. Обратные связи в такой системе являются только локальными, за исключением контура управления с диспетчером, где время доставки сообщений сравнимо со временем реакции человека.

Примером задачи управления, в которой не требуется гарантированное время доставки сообщений, является дистанционное управление системами вентиляции, кондиционирования и обогрева зданий [Lin]. В системе устанавливают датчики температуры наружного воздуха, температуры в комнатах, датчики тока исполнительных устройств, датчики влажности, датчики света, а также исполнительные устройства для подачи электроэнергии в здание, для включения/выключения вентиляторов, обогревателей, кондиционеров, осушителей, увлажнителей, приточной вентиляции, вентиляции внутри помещения.

Наиболее безопасным применением интернета являются системы мониторинга, например, публикация на вэб-страничке информации о параметрах технологического процесса, действиях оператора, а также сводных отчетов и графиков. Такая интернет-система может быть полностью автономной, поскольку перечисленные данные могут быть взяты непосредственно из базы данных АСУ ТП без воздействия на сам технологический процесс. Возможность работы с базами данных поддерживается всеми современными веб-серверами.

Основные понятия технологии интернета

Основными компонентами интернета являются веб-серверы и веб-клиенты (браузеры). На жестком диске сервера может находиться множество веб-сайтов или FTP (File Transfer Protocol) каталогов с уникальными адресами URL (Universal Resource Locator). Данные между клиентом и сервером передаются с помощью протокола HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) или FTP. Маршрутизация (передача в нужном направлении) данных в интернете осуществляется с помощью 32-битной IP (Internet Protocol) адресации. Веб-страницы создаются с помощью языка разметки документа HTML (Hyper Text Markup Language) или его расширенной версии XML (eXtensible Markup Language), а также WML (Wireless Markup Language), который используется для мобильных телефонов, смартфонов, записных книжек PDA (Personal Digital Assistant), работающих с интернетом по протоколуWAP (Wireless Applications Protocol).

Связь между клиентами и серверами интернета выполняется по телефонным каналам связи, которые могут быть проводными, оптоволоконными или радио (в том числе сотовыми). Аналоговые каналы связи обычно имеют скорость передачи информации не более 56 кбит/с, поэтому используют цифровую связь ISDN (Integrated System Digital Network) со скоростью передачи до 128 кбит/с и DSL (Digital Subscriber Lines) со скоростью передачи до 8 Мбит/с. Разновидностями DSL являются асимметричный цифровой канал ADSL (Asymmetric DSL), в котором данные в одном направлении (абоненту) передаются со скоростью до 8 Мбит/с, а в обратном направлении - до 1 Мбит/с. Другими модификациями DSL являются ADSL2+, SHDSL, RDSL, VDSL, предоставляющие различные возможности абонентам. Общим обозначением различных модификаций DSL каналов является xDSL.

Беспроводной доступ в интернет можно обеспечить с помощью сотовых GSM (Global System for Mobile communications) модемов, беспроводного Ethernet, называемого ещеWLAN - Wireless LAN, или Wi-Fi - Wireless Fidelity, оборудования Bluetooth, ZigBee,WiMax, инфракрасного порта компьютера или спутниковой связи.

Спутниковый интернет обеспечивает одностороннюю связь (прием информации от спутника) с очень высокой скоростью (до 48 Мбит/с). При этом передача информации обеспечивается любыми другими видами связи.

Доступ по каналам сотовой связи выполняется с помощью системы пакетной передачи данных GPRS (General Packet Radio Service). Система GPRS обеспечивает скорость передачи в среднем около 20 Кбит/с (теоретический предел составляет 171,2 кбит/с) и оптимально приспособлена для прерывистого трафика, характерного для сетей Интернет/Интранет. Она обеспечивает пакетную коммутацию на всем протяжении канала связи, существенно снижая стоимость связи в сетях стандарта GSM. Соединение в системе GPRS устанавливается практически мгновенно и она поддерживает все самые распространенные сетевые протоколы передачи данных, в том числе интернет-протокол IP (Internet Protocol). Важным преимуществом GPRS по сравнению с голосовыми каналами сотовой связи является то, что плата берется не за время соединения, а за объем переданной информации. В сотовых телефонах основной сферой применения GPRS является просмотр WAP-страниц. Также возможна отсылка SMS (Short Message Service) через сеть GPRS. При подключении GSM модема в режиме GPRS к компьютеру можно выходить в интернет, при этом интернет-провайдером является оператор сотовой связи.

Усовершенствованием GPRS является система EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution), позволяющая обеспечить передачу данных со скоростью до 474 кбит/с. Реально достижимая средняя скорость передачи данных составляет 100–120 кбит/с, с пиковыми значениями до 230 кбит/с.