СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2013

В ВЕДЕНИЕ Эффективное управление устройст вами через глобальную сеть Интернет является большим удобством для поль зователя. Однако надёжная связь со встраиваемыми устройствами через десятки маршрутизаторов и сред рас пространения сигналов является слож ной задачей, особенно при связи на большие расстояния и через границы государств. Каналы связи GSM/GPRS успешно решают проблему расстоя ний, покрытия и глобализации управ ления, но устанавливают значитель ные ограничения на пропускную способность, стоимость передачи дан ных и способы доступа по протоколу TCP/IP. Проблемы с доставкой пакетов TCP/IP приводят к ошибкам в работе прикладных программ, таких как web браузеры, FTP клиенты, почтовые кли енты, Telnet и т.д. Если на настольном компьютере или планшете пользова тель может предпринять ряд шагов по устранениюнеполадок, включая смену коммуникационного канала и пере ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 38 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2013 установку программы, то встраива емое устройство должно автоматичес ки настроиться для установления свя зи. Разработчики встраиваемых уст ройств, естественно, не могут создать более интеллектуальные программы, чем работающие на настольных ком пьютерах, поэтому неизбежны ком промиссы, ограничивающие возмож ности и выбор используемых интер нет технологий. Ниже мы опишем не которые методы, применяемые при реализации интернет каналов связи поверх GPRS. М ОДЕМЫ GPRS GPRS является технологиейпакетной связи, работающей на базе GSM. Ред кий GSM модем на сегодняшний день не является одновременно и модемом GPRS. Такие модемы получили широ кое распространение и значительно дешевле модемов, оснащённых прото колами 3G и EDGE. Сети GSM повсе местно предлагают услугу GPRS, чего нельзя сказать про EDGE и, тем более, 3G. Максимальная пропускная способ ностьGPRS составляет до 48Кб/с. Моде мы GPRS могут иметь встроенный стек TCP/IP либо прозрачно передавать пакеты TCP/IP. В последнем случае модемы GPRS используют протокол PPP в качестве контейнера для пакетов TCP/IP. С помощью сервисов встроен ного в модемыпротокола PPP внешние устройства могут получить информа цию о полученном адресе IP и адресе шлюза для выхода в Интернет. Адрес IP, предоставленный опера тором, может быть либо публичным, либо частным, – это зависит от пла на подключения для конкретной SIM картыи особенностей сети оператора. Как правило, адрес назначается из пу ла частных адресов, если SIM кар та приобретена без дополнительных условий. Частные адреса находятся в диапазонах (в шестнадцатеричной кодировке) 0A.xx.xx.xx , AC.1x.xx.xx и C0.A8.xx.xx . Устройство с частнымадресомнемо жет указывать его в качестве адреса от правителя при посылке пакетов в Ин тернет. Обратный адрес должен быть публичным, иначе до устройства не дойдёт ответ адресатаив принципе ста нет невозможной двухсторонняя связь. Для решения этой задачи, в сети опера тора связи существуют специальные серверы трансляции адресов (NAT). Трансляторы сетевых адресов В 2012 г. во всемирной сети закон чились свободные публичные IP адре са, основанные на протоколе IPv4; пе реход на протокол IPv6 затянулся, но при этом количество клиентов, желаю щих использовать сеть Интернет как инструмент удалённого управления, непрерывно растёт. Дефицит публич ных адресов является серьезным пре пятствием на пути развития служб уда лённого управления встраиваемыми устройствами. На рисунке 1 показана типичная структурная схема сети оператора мо бильной связи с точки зрения внеш него пользователя. Когда оператор вы деляет модему GPRS частный IP адрес, это означает, что в сети работает сер вер NAT, задачей которого является преобразование частных адресов в 192.168.100.101 Свободный обмен пакетами Адрес со стороны локальной сети Адрес со стороны публичной сети Межсетевой экран NAT сервер Удалённый пользователь Интернет Маршрутизатор Внутренняя сеть провайдера 192.168.100.1 213.103.169.55 192.168.100.102 192.168.100.103 Рис. 1. Структурная схема сети оператора связи Создание эффективных каналов управления устройствами GSM/GPRS через Интернет Александр Елисеев (г. Вильнюс, Литва) Приведён обзор технологий управления через Интернет встраиваемыми устройствами, оборудованными модемами GSM/GPRS. Описаны методы преодоления ограничений, наложенных межсетевыми экранами и серверами трансляции адресов (NAT). Показаны преимущества, предоставляемые виртуальными частными каналами.