Paketová technologie přenosu dat v mobilních sítích je v současnosti stále spojována s přístupem na internet, popřípadě WAP, a dá se říci, že o jiném využití téměř nikdo nemluví. Přitom jde zcela evidentně o ideální způsob komunikace mezi vzdálenými zařízeními, pohybujícími se zatím pouze na území jednoho státu, až bude zvládnut roaming, tak téměř po celém civilizovaném světě. Nezávisle na tom, zdali potřebujete sbírat data z různých měřicích stanic, získávat informace o pozici firemního vozidla či ovládat vzdálené zařízení, je využití GPRS nasnadě. Solidní pokrytí republiky, účtování za přenesený objem dat i trvalé spojení jsou doslova ideální vlastnosti pro jeho další nasazení. Obzvláště uvážíme-li, že všechna zařízení můžeme zahrnout do jediné komunikační sítě.
Bohužel, jak už to tak bývá, úplně jednoduché to není. Problémů s využitím GPRS jakožto komunikačního prostředku je hned několik. Předně celá komunikace probíhá přes protokoly ze skupiny TCP/IP, konkrétně PPP, což přinese první potíže aplikacím založeným na jednočipových mikroprocesorech. Ty zpravidla používají jiné, podstatně jednodušší protokoly a rozšíření jejich softwaru o tuto vlastnost je velmi složité. Ovšem s tím se ještě pořád dá pomocí vhodného převaděče vypořádat.
Skutečný kámen úrazu vychází ze základní vlastnosti GPRS- dynamického přiřazování IP adres. Při každém novém připojení totiž daná stanice (mobilní telefon, GSM modul) dostane jinou IP adresu, tedy její identifikace v síti není možná. Vezmeme-li to hodně zjednodušeně, tak se jednotlivá zařízení nemohou navzájem najít. Své označení v rámci GPRS pro danou chvíli zná totiž pouze daná stanice a samozřejmě síť. Jedinou možností, jak tuto informaci rozšířit dál, by bylo využití dalších cest komunikace, například přes textové zprávy, v nichž by si jednotlivá zařízení vyměňovala své aktuální IP adresy. Tento způsob je však dosti nepraktický, těžkopádný a pro mnohé aplikace jen obtížně realizovatelný.
Princip
Společnost Conel proto vyvinula systém AGNES (Advanced GPRS NEtwork System), který kromě všech výše zmíněných problémů řeší také vyšší zabezpečení samotného datového přenosu. Čistě technicky si ho můžete představit jako nadstavbu nad stávající sítí GPRS. Tu používá pouze jako linkovou vrstvu, tedy jakýsi dopravník dat mezi dvěma zařízeními. Aby se to ale dalo zrealizovat, musí se do projektu zapojit i samotní mobilní operátoři. AGNES totiž ke své funkci vyžaduje vlastní přístupový bod k GPRS, tzv. Access Point Name (APN).
Vytvoření privátního APN má spoustu výhod především v oblasti bezpečnosti. Každé zařízení, které ho chce pro vstup do GPRS sítě využít, musí být vybaveno SIM kartou s nahraným speciálním profilem. Mobilní operátor pak těmto uživatelům dokáže přiřadit tolik požadovanou pevnou IP adresu. Tím, že navzájem mohou komunikovat pouze mobilní stanice s jedním APN, nehrozí „nabourání“ neautorizovaných účastníků zvenku (ostatních APN).
Další nezbytnou součástí funkce celého systému jsou speciální moduly CGU, zajišťující hned několik funkcí. Kromě konverze komunikačního protokolu používaného daným zařízením (například meteorologickou stanicí) na potřebné PPP mají na starosti i samotné fungování této virtuální privátní sítě (VPN). Každý modul musí obousměrně převádět vnitřní adresy VPN na IP adresy, což je ale poměrně komplikované a nemůže to zůstávat na uživateli. Proto jednomu libovolnému CGU v každé VPN jsou rovněž přiřazeny funkce lokálního DNS (Domain Name Server), které spravuje všechny převáděcí tabulky a na vyžádání je posílá ostatním modulům dále do sítě.
Technicky ale není reálné, aby každý uživatel AGNESu disponoval pro komunikaci s ostatními zařízeními vlastním APN. Proto jeden přístupový bod současně sdílí několik VPN (a tedy několik zákazníků), samozřejmě při zachování všech prvků bezpečnosti. Každému je vydána sada SIM karet s pevnými IP adresami a přidělena adresa sítě. Tyto údaje jsou současně uloženy v databázi jediného hlavního počítače, obecně nazývaného Globální DNS (Domain Name Server). Ten sice nemá přímý vliv na komunikaci mezi jednotlivými mobilními stanicemi sítě, ale je nezbytný při novém nastavování síťových a IP adres modulů CGU.
Při začleňování nového zařízení (tedy modulu CGU) nejprve Globální DNS zkontroluje, zda IP adresa sítě odpovídá informaci uložené na SIM kartě. Když údaje souhlasí, tak vzápětí dovolí přihlášení k lokálnímu DNS a posílání zpráv ostatním modulům v síti. Zabezpečení však jde ještě dál. Žádný modul CGU totiž nepředá zprávu k němu připojenému zařízení, pokud nemá adresu odesílatele uloženou ve své převáděcí tabulce. Pokud však budete mít vlastní APN, funkce globálního DNS nejsou potřeba a metodika přihlašování nových zařízení zůstává zcela ve vaší režii.
Vlastnosti komunikace
Základní charakteristiky vlastní komunikace mezi jednotlivými zařízeními VPN vycházejí zcela z technických dispozic GPRS. Vzhledem k rozčlenění posílaných dat na jednotlivé pakety není možné jednu zprávu odeslat všem modulům současně (tzv. broadcast) a je potřeba počítat s delší časovou odezvou. Zatímco u metalických vedení můžete očekávat v architektuře Master-Slave (zjednodušeně dotaz-odpověď) odezvu v jednotkách milisekund, v rámci GPRS se pohybuje v jednotkách sekund (méně než 5). Na druhou stranu ale můžete používat mnohem výhodnější způsob decentralizovaného řízení, kdy jsou po síti posílána pouze užitečná data. Vznikne-li událost, na niž je třeba ihned reagovat, stačí tuto informaci poslat přímo odpovědné stanici a zbytečně se nezdržovat s dotazem na řídící prvek. Tím minimalizujete problémy vzniklé s delší odezvou GPRS.
Aplikace AGNES
Systém najde své použití tam, kde potřebujete v reálném čase přenášet data mezi několika zařízeními současně.
Typické příklady nasazení:
- řízení technologických systémů
- sledování a zabezpečení mobilních prostředků
- zabezpečení objektů
- telemetrie, meteorologie, apod.
- platební a sázkové terminály
Funkce modulů CGU/CGU02
- připojení k GPRS síti prostřednictvím mobilního telefonu (CGU01) respektive GSM modulu Siemens MC35 (CGU02)
- konverze komunikačního protokolu (standardní i uživatelské) používaného zařízením na TCP/IP
- řízení směrování dat podle požadavků uživatele
- komunikace až přes 3 rozhraní RS232/485
- dálková správa komunikačního systému
