APCO25DMRTETRA

Проблемы использования систем сотовой связи в чрезвычайных ситуацияхAPCO25DMRTETRA

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Общие сведения

Настоящий документ подготовлен фирмой Mason Communications по заказу TETRA MoU. Он представляет собой информационный доклад относительно применения сотовых сетей связи в интересах служб по действиям в чрезвычайных ситуациях (в дальнейшем – службы ЧС) и способности таких сетей обеспечить «критически важную» связь.

Организация TETRA Memorandum of Understanding (MoU), созданная в 1994 г., объединяет в своих рядах свыше 100 организаций из 30 с лишним стран мира. Ее главная задача – поддержка и развитие стандарта TETRA в мировом масштабе. С этой целью TETRA MoU ведет форум, где осуществляется активный обмен информацией и идеями ради совместного их использования.

Службы ЧС традиционно пользовались собственными мобильными системами радиосвязи, что гарантировало безопасную и надежную работу их сетей. Однако по мере того как мобильная телефония общего пользования (сотовая связь) пополнялась все более сложными коммуникационными сервисами, возникла идея ее применения в интересах служб ЧС. Начал активно обсуждаться вопрос, способна ли в данном случае сотовая связь заменить специализированную в экстренных условиях.

1.2 Рамки исследования

Настоящий документ составлен с учетом сформулированных TETRA MoU исходных факторов и требований, которые приведены ниже.

  • В своей повседневной работе службы ЧС используют сотовые сети связи.
  • Многие операторы мобильных коммуникационных сетей общего доступа утверждают, что сотовые технологии такие, как GSM и UMTS, способны полностью удовлетворить все требования всех служб ЧС.
  • Необходимо проанализировать способность сотовых сетей продолжать оказание услуг в чрезвычайных ситуациях – то есть именно тогда, когда службы ЧС испытывают особенно острую необходимость в экстренной связи.
  • Следует оценить, в какой степени повышенная надежность специализированных коммуникационных сетей влияет на эффективность работы служб ЧС, когда на первый план выходит оперативность связи.

1.3 Методы исследования

В настоящем документе представлены результаты проведенного фирмой Mason Communications анализа, в рамках которого рассматривалась потенциальная возможность использования сотовых сетей связи в качестве альтернативы специализированным (профессиональным) мобильным радиосистемам (ПМР). Для получения фактической информации и технических данных, необходимых для исследования, использовался целый ряд различных источников информации, включая:

  • опубликованные в Интернете статьи из средств массовой информации, доклады, техническую документацию;
  • собственный опыт и информацию фирмы Mason;
  • сведения, предоставленные организациями общественной безопасности и ассоциацией TETRA MoU.

Особо следует подчеркнуть, что приводимые примеры, несмотря на свою многочисленность, лишь иллюстрируют ту опубликованную в различных видах информацию, которая положена в основу исследования.

1.4 Структура документа

Раздел 2 содержит общую информацию по теме исследования.

Раздел 3 представляет требования служб ЧС к мобильной связи.

В разделе 4 описывается архитектура GSM и ее достоинства, а также рассматривается соответствие GSM требованиям служб ЧС.

Раздел 5 знакомит с крупнейшими глобальными катастрофами, авариями и инцидентами, а также дает оценку применению сотовых сетей в каждом конкретном случае.

И, наконец, раздел 6 предлагает выводы по проведенному исследованию.

 

2. СЛУЖБЫ ЧС И МОБИЛЬНАЯ СВЯЗЬ

2.1 Общая характеристика

Службы ЧС, включая пожарные команды, органы поддержания правопорядка, скорую медицинскую помощь, транспортную полицию, морскую и береговую охрану, несут основное бремя ответственности за жизнь и собственность населения больших и малых городов по всему миру. Именно эти организации, действуя индивидуально и профессионально, первыми реагируют на любые аварии и катастрофы.

Технология беспроводной связи, которая начала быстро развиваться после Второй мировой войны, стала одним из наиболее важных компонентов коммуникационной инфраструктуры служб ЧС. Этому в немалой степени способствовали ее мобильность и независимость от стационарных – и поэтому очень уязвимых – проводных систем передачи и приема информации.

Значение эффективной связи для решения повседневных задач служб ЧС переоценить невозможно . Для спасения человеческих жизней, охраны здоровья и обеспечения безопасности пожарные команды, скорая медицинская помощь, службы спасения и полиция должны как можно быстрее приходить на помощь. С учетом этого особое значение приобретает эффективная, надежная и постоянно готовая к применению мобильная коммуникационная инфраструктура, полностью отвечающая предъявляемым требованиям.

Ликвидировать последствия различных катастроф становится гораздо легче, когда поддерживается постоянная и доступная радиосвязь, позволяющая оперативно обмениваться самой свежей информацией. Международный союз электросвязи (ITU) считает предотвращение и облегчение человеческих страданий при стихийных и других бедствиях одной из главнейших задач современных технологий связи .

2.2 Профессиональные системы мобильной радиосвязи (ПМР)

По сложившейся традиции, службы ЧС развертывают собственные системы профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР), что гарантирует безопасность и надежность ведомственных сетей. Под аббревиатурой ПМР скрывается широкий спектр самых разных систем двусторонней радиосвязи, от простых районных ретрансляторов до междугородних радиосетей, зачастую создаваемых для конкретных задач или сервисов. Сети ПМР еще называют профессиональноым или специализированным мобильным радио. Они могут быть как предельно простыми (например, радиоканал между двумя абонентами), так и очень сложными, вплоть до транковых радиосетей самой современной архитектуры, обеспечивающих связь не только между двумя абонентами, но и одного абонента со многими.

Системы ПМР позволяют реализовывать целый ряд специализированных сценариев, включая прямую связь между двумя радиостанциями без всякой инфраструктуры (или с минимальным ее использованием) и ограниченную работу одного сайта при отказе инфраструктуры.

По своим задачам такие мобильные радиосистемы целиком и полностью ориентируются на требования конкретного заказчика, которому предлагаются эксклюзивные преимущества. Именно это в корне отличает эти радиосистемы от сотовых систем, услуги которых предоставляются клиентам на коммерческой основе.

Мобильная радиосистема становится жизненно важной коммуникацией, обеспечивающей связь между сотрудниками служб ЧС. Развертывание собственных систем ПМР дает много преимуществ, часть которых приведена ниже.


  • Владелец сети получает над ней полный контроль.
  • Он может распределять различные права доступа и привилегии.
  • У него появляется возможность развертывать диспетчерские центры.
  • Обеспечивается очень высокая готовность связи.
  • В случае отказа инфраструктуры или сбоев в ее работе появляется возможность управляемого и «интеллектуального» перехода на аварийный режим.

2.3 Нужны ли службам ЧС сотовые сети?

Как уже отмечалось, для удовлетворения своих требований к мобильности и непрерывности связи службы ЧС традиционно пользовались ведомственными мобильными радиосетями. Тем не менее, солидный возраст таких систем в сочетании с последними техническими достижениями и возрастающей сложностью требований заставляет организации обращать все более пристальное внимание на услуги альтернативных систем мобильной связи. В США, скажем, более трети (37%, или около 20 000) подразделений безопасности при правительствах штатов и непосредственно на местах в ближайшие пять лет собираются заменять уже развернутые системы на новые.

По оценке фирмы The Strategis Group, которая занимается анализом телекоммуникационного рынка, только в Европе к 2002 г. мобильными радиостанциями ПМР пользовалось около 11 млн. человек, а общий сбыт абонентского оборудования здесь составил примерно 4,1 млрд. долларов США.

Вот только до сих пор не ясно, окупятся ли капитальные затраты теми преимуществами, которые обещают вновь развертываемые специализированные системы. Поэтому рассматривается и альтернативный вариант – использование общедоступных сетей сотовой мобильной связи.

Технология ПМР занимает пустующую нишу рынка со сравнительно небольшим объемом терминального и инфраструктурного оборудования, что может серьезно повлиять на доступность конкурентоспособной аппаратуры. К тому же, если не принимать последовательных мер по разработке нового оборудования и технической модернизации систем ПМР, они будут устаревать быстрее, чем сотовые сети. А для конечных пользователей ключевыми вопросами при выборе коммуникационных решений может стать открытость технологии, ее соответствие стандартам, совместимость и доступность оборудования по приемлемой цене.

Еще одним фактором, стимулирующим изменения в данной области, служит государственная политика. Нововведения в области распределения частот и управления спектром, например, заставили службы ЧС пересмотреть порядок использования частотных ресурсов и структуру своих систем. Доступность услуг мобильной связи определяется наличием выделенных частот, поэтому для любой беспроводной системы этот вопрос крайне важен. Без достаточного диапазона частот обеспечить надежную и качественную связь просто невозможно. В докладе Консультативного комитета США по общественной безопасности беспроводной связи PSWAC от 11 сентября 1996 г. говорится о том, что пользователям систем общественной безопасности к 2010 году потребуется дополнительный диапазон 97,5 МГц, а до 2001 года нужно будет выделить для них диапазон 24 МГц. К несчастью, ровно пять лет спустя, 11 сентября 2001 г., диапазон 24 МГц все еще не был передан в распоряжение служб ЧС.

Таким образом, возникает настоятельная необходимость тщательно проанализировать нынешнюю архитектуру сотовых сетей и детально обсудить ее способность выполнять – как на техническом, так и на оперативном уровне – растущие требования служб ЧС.

 

3. ТРЕБОВАНИЯ СЛУЖБ ЧС К МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Прежде всего, крайне важно понять некоторые ключевые требования служб ЧС к мобильной связи.

Обстановка, в которой им приходится работать, требует все более быстрой, безопасной и мобильной связи между отдельными подразделениями, группами и центрами управления. Здесь необходимо обеспечить мгновенный беспроводной контакт как между отдельными абонентами, так и одного абонента со многими, гарантировать передачу голоса и данных с высочайшим уровнем безопасности, надежности и доступности.

За прошедшие годы изменилсь сам характер действий служб ЧС, а нарастающая угроза безопасности и меняющиеся требования к ее обеспечению возложили на такие организации еще большую ответственность.

3.1 Отказоустойчивость

Одним из ключевых требований к мобильной инфраструктуре является ее устойчивость к техническим сбоям при достаточном уровне резервирования. Здесь нельзя допустить, чтобы выход из строя одного-единственного элемента повлек за собой нарушение работы всей сети. Для выполнения этого требования предлагаются различные пути. Защиту от перебоев в электроснабжении, например, обеспечивают аккумуляторные батареи большой емкости или резервные источники питания (дизель-генераторы), позволяющие сохранить работоспособность коммуникационной системы при временном прекращении подачи электроэнергии как в обычных, так и – что еще важнее – в экстремальных условиях.

Необходимо встроенное резервирование элементов системы, обеспечивающее поддержание связи при катастрофах едва ли не любого масштаба. Незначительное повреждение оборудования, вызванное, скажем, землетрясением или наводнением, не должно оказывать серьезного влияния на региональную связь. Следует предусмотреть различные способы взаимодействия отдельных элементов сети, но если передача информации все же будет прервана, локальная базовая станция должна по-прежнему обеспечивать связь в своей рабочей зоне. Данному требованию, например, полностью соответствует предусмотренный в системах TETRA режим аварийной работы «Fall Back», в котором базовая станция продолжает обслуживание мобильных радиотерминалов внутри локальных ячеек.

А на крайний случай у абонентов с мобильными станциями должна оставаться возможность поддерживать прямую связь между собой – как минимум, в местном масштабе - без участия сетевой инфраструктуры.

3.2 Зона обслуживания

Одной из главнейших характеристик любой радиосистемы является зона обслуживания. Сотрудникам ЧС крайне важно, чтобы мобильная связь обеспечивалась на очень больших пространствах. Катастрофы, как правило, не ограничиваются одним районом и зачастую происходят в отдаленной сельской местности. Поэтому необходимо, чтобы коммуникационные сети могли обслуживать как можно большую часть территории и не были ограничены такими внешними факторами, как, например, гористость местности.

Связь должна быть одинаково надежной и качественной в городских и сельских районах, внутри автомобилей и зданий, на море и в воздухе.

Малая зона обслуживания неизбежно снижает эффективность работы системы, мешает оперативному реагированию на аварии и катастрофы. Более того, возникает угроза личной безопасности специалистов ЧС, для которых единственным средством связи в опасных зонах зачастую остается радиостанция. Время от времени возникает необходимость расширить зону обслуживания, причем иногда – в кратчайшие сроки, с целью обеспечения безопасности больших групп людей и мероприятий, в которых те участвуют.

Существует также ряд стратегических и потенциально опасных объектов, которые не могут оставаться вне зоны обслуживания. В их число, например, входят:


  • медицинские учреждения;
  • торговые центры;
  • метро;
  • автомобильные и железнодорожные туннели;
  • туннели на крупных автомагистралях;
  • промышленные объекты повышенной опасности (включая химические предприятия и атомные электростанции);
  • высокогорье, где есть большая вероятность проведения спасательных операций.

Сам характер подобных территорий и объектов заставляет тщательно планировать их обслуживание. Только так можно предельно расширить зону радиопокрытия и тем самым свести к минимуму опасность работы в таких местах.

3.3 Доступность и пропускная способность

Другое ключевое требование служб ЧС – доступ пользователей к услугам по передаче голоса и данных с гарантированно высоким качеством. Обслуживание, предлагаемое мобильной системой связи, должно оставаться на приемлемом уровне даже в часы пик и вместе с тем обладать достаточно гибкой функциональностью для поддержания связи в экстренных условиях, когда объем трафика резко возрастает.

Но одного только качества обслуживания недостаточно. Мобильная система должна предоставлять службам ЧС гарантированный доступ к услугам по передаче голоса и данных. Для этого могут использоваться следующие механизмы:

• преимущественное право на связь – когда сеть перегружена, у пользователя должна оставаться возможность устанавливать приоритетную голосовую связь за счет принудительного высвобождения сетевых ресурсов;

• закрепление полосы пропускания за службами ЧС и предоставление им права управлять ею при сетевых перегрузках, как бы это ни было сложно реализовать при локальных и кратковременных скачках трафика;

• обход возникающих «узких мест» сети за счет управляемого перехода на прямую связь локального уровня.

3.4 Безопасность

Роль служб ЧС в современном обществе такова, что безопасность и конфиденциальность информации становятся фундаментальным требованием их работы. Развитие же технологии не только невероятно расширяет возможности подобных организаций, но и создает серьезную угрозу несанкционированного проникновения в их радиосети.

Сегодня проблемы защиты становятся сложными и всеобъемлющими как никогда раньше. Взаимосвязь между различными системами открывает доступ к информации все большему числу пользователей, а это повышает опасность подслушивания. Растущая угроза взлома коммуникационных сетей в сочетании с быстрым распространением местного и международного терроризма особенно остро ставит перед руководством служб ЧС проблему защиты информации.

Сети приходится оберегать от несанкционированного доступа к трафику и командам управления, не допускать их искажения. А достичь этого можно более активным применением технологий шифрования и аутентификации пользователей.

В Европе мощным импульсом к ускоренному развитию безопасности и стандартизации мобильной связи послужило Шенгенское соглашение, разрешившее свободное перемещение граждан через границы и предусмотревшее стирание самих этих границ. В его рамках был разрешен обмен речевой информацией и данными посредством Шенгенской информационной системы, а также проведение полицейских мероприятий без учета границ между странам. А это потребовало более тесного взаимодействия и сотрудничества между службами ЧС разных государств Шенгенской зоны.

Кроме того, сейчас многие европейские страны всерьез рассматривают вопрос об использовании сетей своих спецслужб в интересах военных ведомств. А для этого потребуется дальнейшее развитие инфраструктуры, создание наземных сайтов, физически защищенных от проникновения извне. После недавних террористических актов такая защита вошла в число стандартных требований служб ЧС к системам связи.

3.5 Законодательство

Международный охват и стандартизация стали фундаментальными требованиями для любой коммуникационной системы общественной безопасности, проводной или беспроводной. Развертываемые сети связи должны полностью соответствовать строгим правительственным положениям и стандартам, что не позволяет создавать их на базе локальных узкоспециализированных решений.

3.6 Групповая связь

В работе служб ЧС участвует множество сотрудников, а это предъявляет повышенные требования к логистике. Для эффективной и безопасной координации действий специалистам ЧС необходимо поддерживать постоянную связь друг с другом, четко представлять себе, что делается в каждый момент их коллегами и сотрудниками других организаций. Таким образом, коммуникационные решения должны обеспечивать абонентов полной информацией, как статичной, так и динамично изменяющейся, а для этого у каждого сотрудника должна быть возможность связываться с другими членами своей группы или команды.

3.7 Быстрая организация вызовов

Для срочной связи в интересах служб ЧС крайне важно обеспечить оперативность вызова абонента. Время подключения в такой системе мобильной связи не может превышать 300 мс как внутри «ячейки», так и в локальной зоне.

3.8 Приоритетность

В мобильных коммуникационных системах должна быть предусмотрена единая общенациональная структура приоритетного обслуживания абонентов ЧС в экстраординарных условиях при любой перегрузке сети. Приоритет при этом может предоставляться как отдельным организациям, так и в рамках целой службы. При пожаре, например, экстренная связь нужна, в первую очередь, пожарной команде, однако к ликвидации его последствий могут привлекаться и другие службы, для эффективной работы которых также потребуется гарантированная связь. Таким образом, на первый план выходит гибкость распределения приоритетов и управления ими.

Для служб ЧС очень важна также способность обслуживать «экстренные вызовы», поэтому во всех системах ПМР, включая TETRA, им предоставляется наивысший приоритет.

3.9 Прямая связь / ретрансляторы и шлюзы

Концепция прямой связи (между парами радиостанций) предусматривает возможность непосредственного вызова абонента по радио независимо от степени доступности развернутой инфраструктуры. Это очень важно для служб ЧС при работе в районах, где сеть мобильной связи еще не создана либо слабо развита.

Если базовая станция, обслуживающая радиосвязь в конкретной зоне, становится недоступной, у ее абонентов должна оставаться возможность непосредственной связи друг с другом без подключения к основной коммуникационной инфраструктуре. Прямая связь очень нужна и там, где не гарантирован доступ к радиосети – в подвалах зданий, туннелях и других замкнутых пространствах.

Поддерживать прямую связь помогают специальные шлюзы и ретрансляторы. Шлюзы используются для охвата таких «затененных» мест, как здания, туннели, ущелья и т. д. Они создают своеобразный «мостик» между инфраструктурой и теми, кто действует вне зоны ее обслуживания, но в пределах прямой связи со шлюзом. Ретрансляторы же расширяют зону прямой связи внутри группы, выводя ее за пределы области обслуживания сетевой инфраструктуры.

3.10 Интеграция с пунктом управления

И для повседневной работы, и для действий в чрезвычайных ситуациях крайне важно наличие пункта управления системой. Принимая вызов от абонентов и сотрудников организации, его операторы могут выделять ресурсы, необходимые для обработки вызова.
Системы ИТ и базы данных применяются для регистрации происшествий, отображения информации, ее распространения с целью управления и распределения ресурсов. Сегодня, когда мобильные среды все чаще используются для обмена информацией, интеграция таких систем и баз данных с системами мобильной связи становится одним из первоочередных требований служб ЧС.

3.11 Качество передачи голоса

Голосовая связь и дальше сохранит свое первостепенное значение для служб ЧС при работе в экстренных ситуациях. Условия передачи голоса по сетям связи могут изменяться в самых широких пределах, однако нужно быть готовым к тому, что в чрезвычайной обстановке уровень шума окажется намного выше обычного. При выработке стандартов на специализированные мобильные радиосети следует обязательно учитывать, в каких условиях приходится работать и поддерживать связь конечным пользователям. Стандарт TETRA, например, использует специально разработанный кодек, который подавляет фоновые помехи и позволяет хорошо слышать голос собеседника даже в самой шумной среде. В результате повышается разборчивость речи, что очень важно для служб ЧС, где уделяется особое внимание быстрой и успешной передаче информации.

3.12 Выводы

Службам ЧС нужна предельно отказоустойчивая и безопасная мобильная инфраструктура связи, обслуживающая большие территории и полностью отвечающая специфическим требованиям этих организаций. Кроме того, им необходимо специализированное терминальное и периферийное оборудование, созданное с учетом конкретных требований и предлагающее полный набор функций для их реализации.
Этим условиям в полной мере отвечают уже разработанные системы ПМР, которые все шире используются на практике. За последние десять лет те немногие пользователи служб ЧС, которые сначала взяли на вооружение аналоговые транковые системы, начали активно осваивать более сложные средства. В результате наметилась тенденция к переходу на цифровые транковые системы ПМР, в том числе и на стандарт TETRA, где наиболее полно используются возможности цифровых технологий.

 

4. СОТОВЫЕ СЕТИ

В мире существует целый ряд стандартов на общедоступные сети мобильной радиосвязи, однако в настоящем документе будет рассмотрен лишь один из них – GSM, который получил наиболее широкое распространение.

4.1 Общие сведения о GSM

GSM (Global System for Mobile Communications – Глобальная система мобильной связи) – это стандарт второго поколения на цифровую мобильную телефонную связь. Созданные на его основе решения преобразуют речевую информацию в цифровую форму, сжимают ее, а затем пересылают в таком виде по каналу параллельно с двумя другими потоками пользовательских данных, для каждого из которых здесь выделяется собственный временной интервал. Сейчас технология GSM реализована для частотных диапазонов 900, 1 800 и 1 900 МГц.

На сегодняшний день GSM представляет собой наиболее распространенный в мировых масштабах и быстро растущий стандарт цифровой сотовой связи.


  • Сети GSM развернуты в 184 странах мира.
  • На долю GSM приходится 71,2% глобального цифрового радиорынка и 69,2% рынка региональных беспроводных систем.
  • Услугами сетей GSM пользуется 747,5 млн. абонентов.
  • Согласно отраслевым прогнозам к декабрю 2006 г. их число возрастет до 1 279,8 млн.

Первоначально спецификация GSM разрабатывалась под эгидой ETSI в качестве общеевропейского стандарта связи с целью обеспечить роуминг на территории всех стран-участниц. Ее преимущество заключается в том, что многие сетевые операторы связаны взаимными роуминговыми соглашениями, благодаря чему мобильные телефоны пользователей работают в различных сетях многих стран.

4.2 Архитектура и технология

В сети GSM можно условно выделить три основные составляющие:


  • абонент с мобильной радиостанцией;
  • базовая станция, управляющая каналом связи с мобильной радиостанцией;
  • сетевая подсистема, соединяющая мобильных пользователей с абонентами других мобильных и стационарных сетей.

Мобильная радиостанция, в свою очередь, сочетает в себе мобильное устройство (например, ручное) и смарт-карту SIM (Subscriber Identity Module – модуль идентификации абонента).

Подсистема базовой станции содержит два компонента: базовую приемо-передающую станцию и контроллер базовой станции. Между собой они взаимодействуют через стандартный интерфейс Abis, благодаря чему обеспечивается совместимость продукции различных поставщиков. В состав базовой приемо-передающей станции входит несколько трансиверов, которые создают ячейку связи (так называемую «соту») и управляют протоколами радиосвязи с мобильной станцией. Контроллер базовой станции служит для управления ресурсами одной или нескольких базовых приемо-передающих станций. В его функции входит обеспечение связи между мобильной станцией и центральным коммутационным центром обслуживания мобильных абонентов.

Ядром сетевой подсистемы является коммутационный центр обслуживания мобильных абонентов, который выполняет те же функции, что и коммутаторы обычных телефонных сетей общего пользования и цифровых сетей ISDN (Integrated Services Digital Network – цифровая сеть с комплексными услугами). Он является шлюзом между мобильной и стационарными телефонными сетями. Кроме того, на коммутационном центре выполняются все операции, необходимые для обслуживания мобильных абонентов, – их регистрация, аутентификация, слежение за местоположением, передача с одного ретранслятора на другой и маршрутизация вызовов при роуминге.
Передающая архитектура сотовых систем построена по иерархическому принципу. Она оптимизирована для централизованного подключения и подтверждения вызовов при каждой транзакции на региональном и даже общенациональном уровне. К числу побочных эффектов такого подхода следует отнести сравнительно долгое время установления связи (оно измеряется секундами), довольно высокие расходы ресурсов на обратную связь и относительно слабую отказоустойчивость, поскольку выход из строя одного-единственного элемента способен привести к серьезным нарушениям в обслуживании. В результате возникает необходимость в сложном дублировании и резервировании функций, что приводит к увеличению стоимости системы.

Для сравнения можно отметить, что цифровые транковые системы ПМР – и TETRA в их числе – оптимизированы на обслуживание, главным образом, локального трафика. Здесь интеллектуальные ресурсы распределяются по всей сети, передающая архитектура нацелена на обслуживание локальных вызовов, а проверка абонентов производится лишь один раз за сеанс. Подобной архитектуре присущи низкая стоимость транзакций, значительно меньшее время установления связи и высокая отказоустойчивость.

Распределенная архитектура транковых систем наподобие TETRA предъявляет более высокие, чем GSM, требования к интеллектуальности оборудования базовых сайтов, но это, кроме всего прочего, намного повышает ее масштабируемость. По существу, оснащение базового сайта представляет собой разновидность цифровой транковой радиоинфраструктуры. С учетом функциональности и наличия необходимых интерфейсов здесь есть все, что только может потребоваться для организации полномасштабной транковой радиосистемы с одним сайтом.

4.3 Маршрутизация мобильных вызовов

В отличие от абонентов стационарных проводных сетей, где терминальное оборудование практически постоянно подключено к центральному коммутатору, клиенты GSM могут перемещаться не только по своей стране, но и за ее пределами. Чтобы обеспечить такой уровень роуминга, необходимы сложная структура номеров и система аутентификации, ключевым элементом которых являются коммутационные центры мобильного обслуживания.

В процессе маршрутизации вызовов эти центры, известные под аббревиатурой MSSC, коммутируют цифровые пакеты с речевой информацией из одного сетевого канала в другой. Выполняют коммутационные центры и некоторые другие функции, необходимые для обслуживания мобильных абонентов: регистрацию пользователей, их аутентификацию и определение местоположения. Здесь же осуществляются фиксированные подключения к стационарным телефонным сетям общего пользования и сетям ISDN.

Централизованный характер маршрутизации вызовов в мобильной сети требует предельной отказоустойчивости коммутационного центра, от которого зависит работоспособность всей сети. Каждый вызов здесь проходит через целый ряд сетевых элементов – с базовой станции на коммутатор, а затем назад, - что серьезно сказывается на времени установления связи. Отказ этого критического элемента сразу же выводит сеть из строя, так как без MSSC мобильная связь в системе GSM становится невозможной.

4.4 Удовлетворяет ли GSM требованиям служб ЧС?

Область сотовых услуг сейчас быстро развивается, и можно привести немало примеров использования этой технологии в повседневной деятельности персонала служб ЧС.
Например, в недавно опубликованном докладе норвежского министерства юстиции и полиции приводится глубокий анализ применения коммерческих сотовых сетей мобильной связи в интересах таких подразделений в Норвегии. Основное внимание здесь уделено тому, в какой мере существующие мобильные сети общего пользования (как в стандартной, так и в расширенной конфигурации) отвечают требованиям пользователей из служб ЧС. Изучив специальные потребности специалистов по действиям в чрезвычайных ситуациях, составители документа приходят к выводу, что данный тип сетей не отвечает требованиям служб общественной безопасности к мобильной связи. Особенно наглядно это проявляется в таких аспектах, как групповая работа, приоритетность и оперативность установления связи, безопасность и функционирование центров управления.

Тем не менее, нельзя не учитывать коммерческий размах GSM по сравнению с решениями ПМР. Как следует из данных, приведенных в разделе 4.1, услугами сотовой связи пользуется сегодня огромное количество людей по всему миру, и их численность продолжает расти. Абонентов же систем ПМР несравнимо меньше. Технология GSM, в дополнение ко всему, активно развивается, в коммерческие мобильные сервисы делаются большие инвестиции, хотя операторы мобильных сетей далеко не всегда проявляют энтузиазм в отношении новинок, если недостаточно ясны коммерческие выгоды от их применения.

Огромные масштабы выпуска портативных и мобильных терминалов, где счет идет на миллионы, открывают богатые возможности для разработки наборов микросхем с высокой степенью интеграции. У терминалов же ПМР рынок сбыта не столь велик, поэтому довести их размеры и стоимость до уровня устройств GSM удастся едва ли. То же можно сказать о стандартных принадлежностях – аккумуляторах, зарядных устройствах, передающем оборудовании и так далее. Не стоит упускать из виду также широкую распространенность терминалов GSM и их массовую доступность. Если спрос на на них внезапно возрастет (такое может случиться, в частности, в чрезвычайных ситуациях), его можно будет удовлетворить довольно быстро.

Нельзя сбрасывать со счетов и другие потенциальные достоинства общедоступных мобильных сетей, а именно:


  • тарифы здесь, как правило, вполне конкурентоспособны, хотя и зависят от активности использования;
  • доступ и зона обслуживания не ограничены рамками какой-либо одной организации, что обеспечивает высокий уровень совместимости;
  • при определенных условиях некоторые провайдеры могут развернуть подвижные сотовые сайты, расширив тем самым свою зону обслуживания (рассчитывать на мгновенную их установку, правда, не приходится);
  • постоянное техническое совершенствование системы позволяет предоставлять самые современные мультимедийные возможности;
  • широкое распространение GSM среди обычных пользователей и применение этой технологии большинством сотрудников служб ЧС делают ее хорошо знакомой и привычной.

Многие службы ЧС по всему миру используют связь GSM в своей повседневной работе, когда нет особой срочности. Созданному на базе этой технологии оборудованию присущи гибкость применения, портативность и транспортабельность, что делает его очень удобным для повседневного применения в обычных условиях.

Мобильная связь уже стала неотъемлемой частью нашей жизни и поэтому хорошо знакома многим. В Великобритании, например, значительная часть полицейских используют собственные мобильные телефоны как дополнение к специализированным радиостанциям полиции.

В Гонконге в 2001 году управление полиции раздало 3,5 тысячи мобильных телефонов тем своим сотрудникам, которые работают в городе. Это было сделано, чтобы повысить оперативность связи и улучшить качество работы. Сотовая связь в данном случае не заменяла специальную радиосеть, которая по-прежнему оставалась главным коммуникационным средством, а предоставляла сотрудникам полиции удобную альтернативу. Хотя данный шаг носил временный характер (сотовые телефоны планировалось использовать лишь до ввода в строй новой цифровой радиосистемы), полицейским он пришелся по душе и, к тому же, позволил на практике проверить возможности такой схемы.

4.5 Выводы

Стандарт сотовой связи GSM получил самое широкое распространение, что может дать определенные преимущества службам ЧС, и многие ресурсы этой технологии уже входят в повседневную жизнь таких организаций.

Распространение сетей GSM и развитие их мультимедийных возможностей открывают дополнительные перспективы перед операторами сотовой связи. Сотовые сети общего пользования теперь могут использоваться не только для телефонии, но и для оказания более сложных телекоммуникационных услуг – пересылки мгновенных сообщений и определения присутствия абонента, предоставления доступа к электронной почте, Интернету и базам данных, для обмена видеофрагментами и проведения телеконференций.
Тем не менее, следует постоянно иметь в виду, что GSM не в состоянии стать единственным средством мобильной связи служб ЧС из-за присущей этому стандарту ограниченности. Основания для такого заключения дает не только сравнение функциональности сотовых сетей с требованиями служб ЧС, но и анализ их работы в условиях природных и техногенных катаклизмов, при резких скачках нагрузки и системных сбоях.

Поведению сотовых сетей в подобных условиях посвящен следующий раздел.

 

5 ПРИМЕРЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СОТОВЫХ СЕТЕЙ

5.1 Краткий обзор

Надежность связи – одно из фундаментальных требований на всех этапах управления в чрезвычайных ситуациях, от проведения предупредительных и подготовительных мероприятий до оперативного реагирования на происходящее и устранения последствий катастроф. В своей работе службы ЧС активно применяют радиосвязь, которая обеспечивает полномасштабное комплексное управление, столь необходимое для координации усилий и четких совместных действий в любых чрезвычайных ситуациях.

При проведении аварийно-спасательных работ значение связи переоценить невозможно. Плохая связь может создать массу проблем как при подготовке к возможным чрезвычайным ситуациям, так и при их возникновении. Мобильная связь крайне важна для выявления доступных службам ЧС ресурсов и согласованного их использования.

Чтобы понять, насколько эффективны сотовые сети в различных условиях, целесообразно изучить их работу при крупных авариях, катаклизмах и катастрофах, когда службам ЧС больше всего нужна срочная связь. Результаты такого анализа наглядно покажут, смогут ли коммерческие операторы связи обеспечить в подобных условиях необходимую отказоустойчивость своих систем и сохранить их зону обслуживания.

Ниже приводится примеры природных катаклизмов (наводнений, землетрясений и т. п.)и техногенных катастроф (взрывов и пожаров).

Рассматриваются также случаи отказа оборудования и инфраструктуры операторов коммерческой связи, - например, при неполадках в электроснабжении, - которые также могут помешать действиям служб ЧС.

5.2 Техногенные катастрофы

При катастрофах такого рода зачастую нарушается связь именно в том районе, где больше всего требуются скоординированные действия служб ЧС. Это может быть вызвано и повреждением телекоммуникационной инфраструктуры, и быстрой перегрузкой наличных ресурсов связи. Из приведенных ниже примеров видно, где и почему сотовые сети становились либо недоступными службам ЧС, либо бесполезными для них.

5.2.1 Атака на Всемирный торговый центр. Нью-Йорк, 11 сентября 2001 г.

Атака террористов на Всемирный торговый центр (ВТЦ) 11 сентября 2001 года повлекла за собой многочисленные человеческие жертвы и нанесла большой материальный ущерб.
Врезавшиеся в здания самолеты не только нанесли ущерб общедоступным наземным и мобильным сетям связи, но и привели к сильной перегрузке тех из них, которые все же сохранили работоспособность.

Фирма Verizon, крупнейший оператор связи в Манхэттене, где произошли теракты, после того, как обрушились здания, потеряла множество коммутационных станций. Была повреждена, уничтожена или затоплена масса кабелепроводов с медными и волоконно-оптическими кабелями вблизи комплекса ВТЦ, вплотную к которому тауже примыкал корпоративный центр фирмы с многочисленными кабельными колодцами и целым этажом коммутационного оборудования. Это здание было сильно повреждено упавшими обломками башен.

За считанные минуты Verizon утратила 200 тыс. телефонных линий, 150 тыс. магистралей частных АТС, 3,7 млн. каналов передачи данных и 10 ретрансляционных сотовых сайтов. В результате была нарушена связь у 14 тыс. частных и 20 тыс. корпоративных клиентов.

Положение усугубилось тем, что в первые 24 часа после терактов оказались сильно перегружены мобильные коммутационные центры другого оператора – компании Sprint. Этот провайдер попытался заменить утраченные сайты мобильными установками COW (Cellular on Wheels – "ячейки на колесах"), которые одновременно должны были увеличить пропускную способность сети. Однако в городских условиях Нижнего Манхэттена сделать это оказалось не просто.

Перегрузка сотовых сетей создала серьезные проблемы не только для частных пользователей, но и для служб ЧС. В октябре 2001 г. NCS (National Communication System – национальная коммуникационная система) – организация, консультирующая правительство США по вопросам связи – выдвинула инициативу создания системы приоритетных вызовов, которая бы гарантировала мобильную связь службам ЧС и правительственным чиновникам в чрезвычайных обстоятельствах.

Стало совершенно ясно, что коммерческие сети общего пользования не обладают ни отказоустойчивостью, ни емкостью каналов связи, которые необходимы в подобных случаях. Проявились, правда, слабые места и аналоговых радиосистем, используемых службами ЧС. Ряд серьезных недостатков подобных средств был отмечен в докладе МакКинси, подготовленном пять месяцев спустя по заказу службы пожарной охраны Нью-Йорка. Отдельные его выводы приводятся ниже.


  • Портативные радиостанции пожарных оказались очень ненадежными в высотных зданиях, где не было возможности усилить сигнал и передать его на систему ретрансляторов.
  • Оказался полностью забит эфир, так как на одной частоте начали работать сразу два канала экстренной связи, один из которых предназначался для высшего руководства пожарной службы, а другой – для поддержания контакта с машинами скорой медицинской помощи в масштабах всего города.
  • На диспетчеров пожарной службы обрушилось огромное количество вызовов, которые поступали по самым разным каналам – телефону, радио, электронной почте.
    На основании проведенного анализа составители доклада выработали ряд следующих рекомендаций.
  • Расширить спектр для радиоканалов.
  • Увеличить возможности использования системы управления и улучшить подготовку диспетчеров.
  • Провести оценку зданий и инфраструктуры городской радиосвязи на предмет их соответствия требованиям служб ЧС.
  • При возникновении крупных инцидентов наладить совместное планирование и координацию действий служб ЧС с организациями общественной безопасности.

5.2.2 Атака на Пентагон. Вашингтон, сентябрь 2001 г.

В тот же день, 11 сентября 2001 г., пилотируемый террористами самолет врезался в здание министерства обороны США в Вашингтоне.

Сразу после катастрофы сотовая связь в этом районе стала совершенно бесполезной – в ответ на вызовы раздавались лишь короткие гудки. Трафик в сетях Verizon возрос по сравнению с обычным для Америки уровнем в полтора-два раза, а компания Cingular Wireless – второй по величине оператор беспроводной связи – отметила в своей вашингтонской сети даже четырехкратное увеличение вызовов. В дополнение к этому невероятно повысилось количество разговоров в обычной телефонной сети, по которой частично проходит мобильный трафик. Скачок спроса на телефонные услуги привел к тому, что пользователям, включая сотрудников служб ЧС, приходилось подолгу дожидаться соединения, уже установленная связь внезапно прерывалась.

Чтобы исправить положение и обеспечить мобильную связь для управления операциями спасения, Verizon развернула вблизи Пентагона уже упоминавшиеся мобильные центры сотовой связи COW и раздала сотрудникам служб безопасности мобильные телефоны. В сетях фирмы Nextel в первые часы после теракта отказала лишь сотовая связь, но услуга прямого подключения Direct Connect, позволяющая устанавливать двустороннюю связь между владельцами телефонов, и двухсторонний обмен текстовыми сообщениями остались доступными. Оба эти сервиса нисколько не зависят от обычной телефонной сети общего пользования, что в немалой степени способствует их надежности и доступности.

Единственным средством, обеспечившим надежную и устойчивую связь служб ЧС в этих условиях, оказались их собственные системы ПМР. Вот что говорится по этому поводу в докладе организации беспроводных программ общественной безопасности PSWN, озаглавленном «Answering The Call: Communication Lessons Learned From The Pentagon Attack» ("Ответ на вызов: уроки связи, извлеченные из атаки на Пентагон"):
«Крупные инциденты, где бы они ни происходили, наглядно демонстрируют, что коммерческие сети просто не рассчитаны на то колоссальное увеличение вызовов, которое происходит в месте действия и вблизи него. Из результатов опроса следует, что надежную связь в таких условиях смогли обеспечить лишь наземные радиосистемы мобильной связи Land Mobile Radio Systems. Единственным исключением стала услуга Nextel Direct Connection».

Доклад содержит также некоторые другие выводы и рекомендации.


  • Необходим план приоритетного доступа PAS к сотовой связи правительственных чиновников и сотрудников служб общественной безопасности в чрезвычайных условиях.
  • Нужно разрабатывать новые региональные/общенациональные системы для решения проблем совместимости.
  • Все перспективные коммуникационные системы следует конструировать, выпускать и развертывать на основе общих технических стандартов.

5.2.3 Взрыв в финском торговом центре. Окрестности Хельсинки, октябрь 2002 г.

11 октября 2002 года в торговом центре Myyrmanni, расположенном в пригороде Вантаа города Миирмяки вблизи столицы Финляндии Хельсинки, произошел взрыв бомбы, унесший несколько человеческих жизней.

Когда тысячи людей попытались одновременно дозвониться до служб безопасности по номеру 112, до своих друзей и родственников, работа сетей GSM, обслуживавших этот район, была полностью блокирована. Это серьезно помешало проведению спасательных операций, так как организовать размещение раненых в больницах можно было только при помощи сотовой связи. Сложности возникли и у пожарных, которые для связи с другими службами ЧС пользовались каналами GSM.

5.2.4 Авиационная катастрофа. Милан, апрель 2002 г.

В апреле 2002 г. небольшой самолет врезался в здание компании Pirelli (известное как Pirellone) в самом центре Милана.

Сразу же после катастрофы сети сотовой связи были перегружены множеством звонков, что сильно помешало проведению спасательных операций.

Поддерживать радиосвязь удавалось лишь по системе ПМР, однако радиооборудование различных ведомств оказалось несовместимым, в результате чего работы велись не так быстро и оперативно, как того требовала обстановка.

5.2.5 Пожар в Стокгольме. Март 2001 г.

Сильный пожар в стокгольмском туннеле, произошедший в марте 2001 г., привел к нарушениям энергоснабжения и связи. Он лишил электричества 50 тыс. городских жителей, серьезно сказался на деловом сообществе и телекоммуникационной инфраструктуре. Перебои в электропитании, начавшиеся в воскресенье утром, удалось устранить лишь к вечеру понедельника.

Крупнейший работодатель этого региона фирма Ericsson предложила 11 тысячам своих сотрудников не выходить в понедельник на работу, так как их рабочие места были обесточены. Такое же решение приняла и корпорации IBM в отношении 2 тысяч своих местных служащих.

В столице Швеции была сильно нарушена стационарная и мобильная связь, на восстановление которой ушло более 2 суток.

5.2.6 Действия террористов-смертников в Шри-Ланке

В столице Шри-Ланки городе Коломбо за последние годы террористами-смертниками было проведено несколько терактов, которые показали неспособность сотовых сетей обеспечить в таких условиях срочную связь.

Каждая из этих атак приводила к серьезным перебоям в работе мобильных сетей из-за огромного количества вызовов. Операторы связи, нагрузка на которых ежегодно возрастает примерно в полтора раза, были вынуждены задействовать свои резервные ресурсы, и когда после первых известий о терактах люди начинали звонить по телефону, система оказывалась заблокированной. Этого, возможно, не случилось бы, если бы в сетях были предусмотрены механизмы распределения нагрузки. Избежать подобного развития событий помогла бы и система приоритетов, способная блокировать работу всех абонентов сети, кроме сотрудников служб ЧС. Однако отсутствовала и она.

Еще более усугубляют проблему каналы связи между мобильными сетями общего доступа и обычными АТС. Те, кто пользовались услугами нескольких операторов связи, обнаруживали, что могут связаться с абонентами только внутри одной сети.

Для решения проблемы машины скорой медицинской помощи крупных травматологических больниц, куда доставлялись жертвы взрывов, были оснащены радиостанциями транковой системы, не связанной с другими сетями.

5.2.7 Угроза взрыва на скачках Grand National. Эйнтри, Великобритания, апрель 1997 г.

В апреле 1997 года скачки Grand National были срочно прекращены из-за угрозы Ирландской республиканской армии взорвать ипподром. Это вызвало самую крупномасштабную эвакуацию людей со времен Второй мировой войны.

В такой ситуации наземные и сотовые сети связи оказались полностью забитыми. Чтобы обеспечить правительственным чиновникам и военным связь по общедоступным сетям, было решено привести в действие государственную систему GTPS (Government Telephone Preference Scheme – правительственную схему приоритетной телефонии), призванную обеспечить приоритетную обработку вызовов высшего руководства страны за счет сокращения доступа обычных абонентов.

К сожалению, это не дало желаемого результата. Правительственные чиновники так и не получили доступ в одну из мобильных сетей из-за перегрузки каналов связи, а военные саперы не смогли воспользоваться своими мобильными телефонами, так как те не были зарегистрированы.

5.2.8 Пожар в Волендаме. Нидерланды, январь 2001 г.

В первые часы 2001 года вспыхнул пожар на заполненной сотнями подростков дискотеке голландского города Волендам. Причиной возгорания стали, по-видимому, бенгальские огни, пламя с которых перекинулось на свисавшие с потолка гирлянды, не обработанные огнеупорным составом. Погибли 10 подростков, более 150 получили серьезные травмы.

На сообщение о пожаре службы ЧС отреагировали мгновенно: уже через 6 минут пожарная команда и полиция были на месте происшествия. Однако их эффективной работе же помешали проблемы со связью. Представители различных структур остались без общего оперативного руководства, действовали разрозненно, по-разному представляли себе ситуацию.

5.2.9 Взрыв на складе фейерверков. Эншеде, Нидерланды, май 2000 года.

13 мая 2000 года на складе фейерверков в голландском городе Эншеде произошел взрыв, последствия которого сказались в зоне диаметром более километра, где проживало 5 300 человек. Прямыми последствиями инцидента стала гибель 22 человек, ранение еще 800 и полное разрушение не менее 400 жилищ.

Все службы ЧС, включая пожарные команды, полицию и скорую медицинскую помощь, выехали немедленно, однако не смогли действовать достаточно решительно и эффективно из-за целого ряда коммуникационных проблем. Связь между отдельными структурами оказалась явно недостаточной, а пожарная команда так и не смогла взять на себя общее оперативное руководство и обеспечить четкую координацию действий.
Серьезные трудности были отмечены в центрах управления, призванных выделять и распределять ресурсы. Их операторы оказались не в состоянии обрабатывать огромные потоки вызовов от людей, которые сообщали о происходящем и хотели получить информацию. В центрах управления не оказалось ни нужного оборудования, ни подготовленных специалистов, необходимых для работы при катастрофах такого масштаба. Более того, многие руководители так и не получили из своих центров управления сообщения о взрыве, а сигналы тревоги подавались безо всякой системы и без особого контроля.

5.2.10 Железнодорожная катастрофа. Аста, Норвегия, январь 2000 г.

Столкновение поездов в норвежском городе Аста 4 января 2000 года и возникший после этого пожар унесли жизни 19 человек. Еще 67 пассажиров получили травмы.

Расследование так и не смогло установить истинную причину катастрофы - остались под подозрением как неисправность сигнализации, так и человеческий фактор.

Проведению спасательных операций и здесь сильно мешали проблемы со связью. Службы ЧС оказались не в состоянии передавать конфиденциальную информацию по сотовым сетям, так как те были полностью перегруженными. Оставшиеся в живых пассажиры начали активно звонить родственникам и знакомым, а когда к месту аварии подъехали корреспонденты, ситуация стала еще сложнее.

Не удалось также организовать четкого взаимодействия между различными службами, принимавшими участие в ликвидации последствий катастрофы, так как их системы оказались несовместимыми. Даже руководителю операции это помешало общаться с руководством других ведомств, чтобы координировать работу всех команд. В результате руководство операцией производилось далеко не так эффективно, как требовалось.

При этом инциденте вскрылись и недостатки системы радиосвязи: поездные радиостанции не смогли работать в одном из каналов, и контакт между контроллерами поездов отсутствовал. С учетом этого было внесено предложение усовершенствовать радиосеть железной дороги.

5.3 Природные катаклизмы

Природные катаклизмы, как правило, охватывают большие территории и влияют на жизнь очень многих людей в течение долгого времени. Оказывая серьезное воздействие на коммунальную инфраструктуру, они способны вывести из строя ее ключевые элементы, включая системы электроснабжения и связи. Чтобы поддерживать закон и порядок при стихийных бедствиях, защищать человеческую жизнь и помогать в ликвидации последствий, службам ЧС необходима надежная связь. Однако, как видно из приводимых ниже примеров, коммуникационные системы общего пользования также зачастую становятся жертвами разгулявшейся стихии.

5.3.1 Бури во Франции. Зима 1999 г.

В последние дни 1999 года по Франции, как и по многим другим европейским странам, пронеслись две снежные бури. Скорость ветра в некоторых районах достигала 200 км/час, что вызвало серьезные повреждения сетей электроснабжения и связи. Сильный шторм нарушил даже движение по железным дорогам и подачу воды в здания.

Перебои в электроснабжении были вызваны падением мачт и столбов на линиях электропередач, обрывами проводов под действием ветра и падающих деревьев. Когда буря утихла, без света осталось 3,5 млн. домов.

Серьезные повреждения получила обычная телефонная сеть общего пользования. Буря вывела из строя множество телефонных линий, лишив их электропитания и оборвав висящие в воздухе провода.

На территории Франции развернуто 3 сети GSM, одна из которых работает в диапазоне 1 800 МГц, а две другие – в диапазоне 900 МГц. Все они были сильно повреждены. Главной причиной прекращения мобильной связи стало отсутствие электроснабжения, из-за чего отключились очень многие ретрансляционные станции. Это еще раз подчеркнуло, что отказоустойчивость сетей GSM обеспечивается лишь при кратковременном исчезновении электричества.

Конечно, в данном случае последствия снежных бурь оказались специфичными для условий Франции, где для связи используется комбинация подземных, воздушных и радиолиний, городские районы чередуются с сельской местностью, а конструирование систем ведется на основе общепринятых правил. Тем не менее, опыт Electricite de France показал, что надежность сетей GSM гораздо ниже, чем специализированной системы ПМР, развернутой этой компанией электроснабжения.

5.3.2 Землетрясение в Афинах. Сентябрь 1999 г.

В столице Греции 7 сентября 1999 года произошло сильное землетрясение силой 5,9 баллов по шкале Рихтера. Оно длилось всего 10 секунд, но за это короткое время погибли и были ранены люди, многие здания были разрушены. Самые тревожные сообщения поступали из районов Мениди, Лиосия, Зефири, Тракомакедонес, Филадельфия, К. Кифиссия, Метаморфози, Петроуполи, Северная Иония, Северная Эритрея, Перистери, Аг Анаргири, Хайдари и Галатси. Подземные толчки ощущались даже в Коринфе, расположенном на 100 км южнее. В результате землетрясения обрушилось 65 зданий, из которых почти все были жилыми, и под их обломками погибло 143 человека. Раненых насчитывалось около 7 тыс.

Сразу же были мобилизованы все службы ЧС. К операции подключился Национальный центр по действиям в чрезвычайных ситуациях при Генеральном секретариате гражданской защиты, равно как и оперативные центры других ведомств – полиции, пожарной охраны, скорой медицинской помощи (EKAB), организации по планированию и защите от землетрясений (EPPO).

Прежде всего, было крайне важно восстановить линии связи и наладить оповещение населения. Как и в других случаях, описанных выше, в первые часы после землетрясения было просто невозможно использовать для управления ни проводные, ни мобильные телекоммуникационные сети. Вся информация о происходящем передавалась по радиоканалам полиции и пожарной охраны, а телефонные сети, в том числе и сотовые, оказались полностью блокированными. Пришлось срочно организовать команды оценки обстановки, снабдить их карманными радиостанциями ПМР и направить во все районы бедствия, а для наблюдения с воздуха поднять вертолеты.

5.3.3 Землетрясение в Кобе. Япония, январь 1995 г.

17 января 1995 года на юге центральной Японии произошло землетрясение силой 7,2 балла, эпицентр которого лежал между городами Кобе и Осака. Разбушевавшаяся стихия унесла более 5 тыс. жизней и разрушила почти 180 тыс. зданий.

Для коммуникационной инфраструктуры последствия оказались беспрецедентными. Из-за прекращения подачи электроэнергии 285 тыс. абонентов телефонной сети общего пользования лишились связи, вместе с домами было уничтожено 100 тыс. линий связи и еще столько же было разорвано вне зданий. В дополнение к этому в сети возникли страшные заторы. В первый день после землетрясения трафик в Кобе превысил пиковое значение в 50 раз, выйдя за рамки возможностей телекоммуникационной системы. Ведущий оператор внутренней связи Японии корпорация NTT блокировала 95% всех входящих вызовов, чтобы обеспечить связью полицейские участки, правительственные организации и телефоны общего доступа. Однако очень многие пытались звонить по платным телефонам, и это быстро привело к перегрузке каналов связи.

Приоритет был предоставлен и службам спасения, но их работе сильно мешали перегрузка сети и недостаточное число операторов.

Серьезные заторы и повреждения коснулись также мобильных систем общего пользования – трафик в них в 7 раз превысил обычное пиковое значение. Были повреждены ретрансляционные вышки операторов мобильной связи, очень быстро иссякла энергия в резервных аккумуляторах. Узким местом оказались и каналы связи с локальными проводными сетями.

5.3.4 Землетрясение Чи-чи на Тайване. Сентябрь 1999 г.

Сильное и разрушительное землетрясение потрясло 20 сентября 1999 г. северо-запад Тайваня. Его эпицентр находился неглубоко от поверхности земли, вблизи небольшого городка Чи-чи в 150 км к юго-западу от Тайпея. Это вызвало серьезные разрушения и жертвы в городах Чунляо, Мейшан, Тайчунг, Фонгуен и Донгсю. Сообщения о гибели людей и разрушении зданий поступали даже из густонаселенной столицы Тайпея. По сообщению тайваньского телевидения, в тот день погибло 2 100 человек и еще 8 000 было ранено.

Сильные повреждения получили кабельные колодцы, однако проложенные в них кабели не пострадали. Тем не менее, и сотовая, и обычная телефонная связь прервалась, что было вызвано частично повреждением зданий базовых станций, их оборудования и сотовых сайтов, а частично – прекращением подачи электроэнергии .
5.3.5 Ледяной шторм в Нью-Йорке. Январь 1998 г.

Беспрецедентный по своим масштабам ледяной шторм, прокатившийся по северо-востоку США в январе 1998 г., нанес огромный ущерб лесопаркам в городах и сельской местности на площади 18 млн. акров. Пострадали штаты Мэн, Нью-Гэмпшир, Вермонт и Нью-Йорк. Особенно сильный урон понесли компании, общественные здания и коммунальная инфраструктура Нью-Йорка, который оставался без электроснабжения в течение 23 дней. Дело дошло до того, что 10 января президент США Билл Клинтон объявил графства Клинтон, Эссекс, Франклин, Джефферсон, Льюис и Сент-Лоренс зоной бедствия.

Входящая и исходящая связь в этих районах была прервана по целому ряду причин. Линии связи, локальные телефонные станции и сотовые ретрансляторы из-за отсутствия электропитания оказались неработоспособными. По этой же причине не могли использовать свою связь и компании, где также замолчали офисные АТС.

Те системы, где имелись резервные электрогенераторы, проработали недолго - они лишились питания, как только иссякли запасы топлива. Еще быстрее разрядились запасные аккумуляторы, специально установленные на случай перебоев в подаче электроэнергии. В результате некоторые районы в течение долгого времени оставались без связи, если не считать любительских радиостанций. А без этого было очень трудно принимать необходимые меры.

На опыте шторма Федеральное агентство США по действиям в чрезвычайных ситуациях выработало ряд рекомендаций. Было предложено, в частности, развернуть в сотовых сетях систему приоритетов, обеспечивающую управление службами ЧС даже при перегрузке общедоступных каналов.

5.4 Отказы инфраструктуры общедоступных сетей

Сотовые системы имеют иерархическую структуру сетевых элементов, которая обладает недостаточной стойкостью к отказам и требует резервирования. Ниже приводится ряд примеров, из которых видно, насколько серьезно выход из строя отдельных компонентов сказывается на работе общедоступной сети и как долго длятся такие перебои. Все приведенные факты довольно свежи – они имели место за последние несколько лет. Таким образом, по ним вполне можно судить, что в работе сотовых сетей могут случаться – и случаются – серьезные перебои.

5.4.1 Обесточивание коммутатора в Гэмпшире. Великобритания, апрель 2002 г.

Серьезная авария, произошедшая в Саутхэмптоне на телефонном коммутаторе компании British Telecom 25 апреля 2002 г., имела катастрофические последствия. Без телефонной связи остались весь юго-запад графства Гэмпшир и юг графства Уилтшир. Жители обоих графств лишились возможности звонить в службу спасения. В течение вечера без телефона оставалось свыше 400 тыс. жителей на большей части Гэмпшира.

Из-за потери коммутатора в районе сохранила работоспособность только одна сотовая сеть Orange, которая не зависела от инфраструктуры British Telecom. В результате полиция графства осталась без наземной связи, электронной почты, факса, мобильных телефонов и большинства УКВ-радиостанций. Восстановить нормальную связь удалось лишь после ремонта коммутатора, который длился 5 часов. Все это время полицейские могли поддерживать связь лишь по тем УКВ-радиостанциям, которые не зависели от проводной инфраструктуры.

5.4.2 Пожар на телефонном коммутаторе в Ройтлингене. Германия, август 1998 г.

Пожар в передающем зале коммутатора Deutsche Telecom, вспыхнувший 1 августа 1998 года, вывел из строя две трети городских телефонных линий, лишив связи 54 тыс. абонентов. При этом была нарушена не только обычная телефонная связь, но и мобильная, которая частично проходила по общедоступной телефонной сети. В дополнение ко всему на 6 с лишним часов замолчали телефоны аварийных служб.

Чтобы исправить положение, Deutsche Telekom раздала части абонентов, которым была необходима постоянная связь, мобильные телефоны. Помимо этого в центре Ройтлингена была установлена мачта с мобильным передатчиком для сети D1, удвоившая общее число радиоканалов. Однако полностью компенсировать потерю коммутатора не удалось, так как ограниченная полоса разрешенных частот не позволяла организовать требуемое число каналов.

Телефонное обслуживание вернулось в норму лишь через 2 недели после пожара.

5.4.3 Пожар на телефонном коммутаторе в Хинсдейле. США, 1988 г.

9 мая 1988 года на центральном коммутаторе компании Illinois Bell Telephone из-за короткого замыкания возник пожар. Произошло это в небольшом американском городке Хинсдейл, расположенном в 32 км к юго-западу от Чикаго. Телефонная связь прервалась сразу же после возгорания, что помешало оперативно сообщить о происшествии в аварийные службы. В результате пожарная команда прибыла только через 45 минут. Работать ей пришлось в особенно сложных условиях, поскольку на коммутаторе не оказалось системы аварийного отключения электроснабжения.

Пожар не только нанес физический ущерб зданию и оборудованию коммутатора, но и надолго нарушил телефонную связь. Больше недели 38 тыс. абонентов не могли позвонить не только в другой город, но и в соседний офис, что, конечно же, серьезно повредило местному бизнесу.

Сильно пострадала и связь с аварийными службами, которая была восстановлена только не следующий день после пожара. Полностью же возобновить телефонное обслуживание удалось лишь к 20 мая.

5.4.4 Перегрузка сети. Великобритания, январь 2000 г.

Встреча нового тысячелетия ознаменовалась в Великобритании тем, что сети всех четырех операторов мобильной связи оказались перегружены – многие хотели поздравить своих родственников и знакомых. Особенно остро эту проблему ощутили абоненты сети Vodafone в Шотландии и Северной Ирландии.

5.4.5 Отказ сети Vodafone. Великобритания, 2002 г.

Полный выход из строя АТС мобильной связи, который произошел в январе 2002 года, вызвал перегрузку и даже временное отключение сотовой сети компании Vodafone в Великобритании.

Это случилось из-за аппаратной неисправности коммутатора, которая заставила направлять весь входящий и исходящий трафик северо-западных областей Англии через общенациональную сеть оператора. В результате на протяжении 11 часов телефонные услуги были либо вовсе недоступны, либо предоставлялись с большой задержкой.

5.4.6 Отказ сети O2. Шотландия, ноябрь 2002 г.

29 ноября 2002 года мобильные телефоны тысяч абонентов сети О2 в Шотландии и Северной Ирландии замолчали. Как оказалось, при проведении технического обслуживания коммутатора вблизи шотландского города Глазго внезапно прекратилась подача питающего напряжения, и сеть полностью вышла из строя. Частично восстановить связь удалось через час, а на возобновление телефонного обслуживания в полном объеме ушло более 5 часов.

5.4.7 Отказ сети Orange. Великобритания, август 2001 г.

В августе 2001 года возникли серьезные перебои в работе мобильной сети Orange, в результате чего остались без сотовой связи абоненты в графствах Ридинг и Беркшир.
Неисправность возникла при проведении технического обслуживания на коммутационном центре из-за дефектной платы.

5.4.8 Отказ сети O2. Великобритания, август 2001 г.

Еще один серьезный сбой в работе сети О2 произошел 26 августа 2001 года из-за отключения питания регионального коммутационного центра в Йейте пригороде Бристоля. Мобильной телефонной связи тогда лишились многие абоненты юго-запада Англии и некоторых районов Уэльса.

Хотя электроснабжение удалось восстановить уже через 3 часа, в полном объеме услуги связи стали доступны лишь через 6 часов, так как потребовалось время на проверку базы данных. Но и после этого в течение некоторого времени сеть оставалась перегруженной из-за множества коротких сообщений SMS и уведомлений голосовой почты.

5.4.9 Отказ сети Orange. Великобритания, март 2002 г.

В течение почти всего вторника 19 марта 2002 года тысячи абонентов мобильной сети Orange не могли ни позвонить, ни ответить на вызов. Это произошло из-за отказа оборудования на коммутационном центре в районе Мерсейсайд, но последствия затронули всю территорию страны.

5.4.10 Выход из строя сети Vodafone. Испания, февраль 2003 г.

20 февраля 2003 года на протяжении 7 часов без связи оставалось 8,7 млн. абонентов мобильной сети Vodafone в Испании.

Вероятно это было связано с неполадками в центральном коммутационном центре, однако никакого внешнего воздействия, которое могло бы привести к такому отказу, выявлено не было. Сразу же после устранения неисправности на службу технической поддержки Vodafone обрушился такой поток вызовов, что она оказалась полностью блокированной.

5.5 Выводы

Как показывает анализ последних катастроф и аварий, существует множество факторов, препятствующих использованию сотовых сетей в интересах служб ЧС. К их числу необходимо отнести вероятность физического уничтожения или повреждения оборудования, перегрузку каналов связи, отсутствие приоритетного доступа, ограниченный территориальный охват, недостаточные возможности подключения, проблемы совместимости различных систем.

Катастрофы, как правило, наносят серьезный урон телекоммуникационной инфраструктуре общего пользования и провоцируют резкое возрастание нагрузки на каналы связи. А возникающие при этом внешние факторы намного затрудняют управление спасательными работами по таким сетям и координацию действия спасателей. Повреждение инфраструктуры, в свою очередь, приводит к перегрузке оставшихся ресурсов общего пользования, в результате устанавливать и поддерживать эффективную связь становится еще сложнее.

Нельзя не отметить и того, что проблемы связи при многих катаклизмах усугубляются несовместимостью систем различных организаций. Эффективность действия спасательных команд зачастую снижается из-за отсутствия сотрудничества между службами ЧС и неспособностью некоторых из них осуществлять четкое оперативное управление.

И, наконец, совершенно очевидна опасность отказа телекоммуникационных инфраструктур общего пользования по техническим причинам. Это делает их малопригодными для служб ЧС, где необходима очень высокая отказоустойчивость и надежность связи.


Представленная в настоящем документе информация является интеллектуальной собственностью ассоциации The TETRA MoU Association Ltd.
http://www.tetramou.com/facts/index.asp?pagereq=Market/market.asp
Статья - Analysis in the ability of Public Communications to support Mission Critical Emergency service use.



Хотите узнать больше о системах радиосвязи?

Хотите узнать, как построить или модернизировать
систему радиосвязи?