Транкинговые системы радиосвязи – Основы построения систем связи с подвижными объектами

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ систем транкинговой радиосвязи

1.1 Принципы работы сетей транкинговой связи

Транкинговые системы занимают особое место в семействе систем подвижной радиосвязи. ервоначально они разрабатывались для применения в масштабе предприятия с ограниченным спектром возможностей, но сегодня превратились в универсальные системы, предоставляющие богатый выбор телекоммуникационных услуг. Хотя их протоколы радиоинтерфейса и сетевая архитектура ориентированы в первую очередь на поддержание оперативной связи в «замкнутой» группе абонентов, пожалуй, главным достоинством транкинговых систем является возможность интеграции разных служб (видов услуг) в рамках одной сети с минимальными (по сравнению с другими радиосистемами) материальными затратами. Именно это обеспечивает высокую популярность таких систем в корпоративном секторе рынка и позволяет им конкурировать со столь модными» сегодня сотовыми сетями.Современные системы транкинговой связи предназначены для построения локальных и многозоновых сетей, предоставляющих различные виды услуг при высоком качестве связи. В частности, поддерживаются речевая связь между абонентами и группами абонентов, доступ к ведомственным телефонным сетям (УПАТС), сетям общего пользования (ТфОП) и сетям передачи данных (телеметрия, аварийная сигнализация, цифровые данные). Более того, обеспечивая передачу информации GPS, они позволяют определить точное местоположение абонента. Под термином «транкинг» понимается метод автоматического распределения каналов в сети, в состав которой входит несколько ретрансляторов. Транкинговый принцип установления соединений позволяет выделить абоненту или группе пользователей любой свободный в данный момент канал связи. В сетях транкинговой связи беспечивается гораздо большая пропускная способность, чем вобычных, не использующих транкинговый принцип. Необходимо отметить, что концепция транкинга базируется на предложении, что каждый пользователь системы использует радиоканал лишь в течение относительно небольших интервалов времени.

В этом случае, при том же количестве радиоканалов, что и в обычной сети вероятность одновременной занятости всех каналов системы относительно невелика. Поэтому, все современные профессиональные, ведомственные и корпоративные системы подвижной радиосвязи, которые базируются на принципе автоматического распределения свободных каналов, принято называть транкинговыми. В конвенциональной системе все абоненты разбиты на группы, в каждой из которых связь обеспечивается на фиксированной частоте. Это означает, что определенная группа абонентов жестко закреплена за «своим» ретранслятором. При таком способе организации связи на одних ретрансляторах образуется очередь, в то время как другие работают в холостую.

Принципиальное отличие транкингового метода доступа состоит в том, что он основан на формировании единой очереди ко всем ретрансляторам, а управление этой очередью осуществляется транкинговым контроллером. В традиционных конвенциональных сетях радиосвязи такая возможность отсутствует. Так, не смотря на то, что три из пяти ретрансляторов свободны, они не могут обслуживать не закрепленные за ними абонентов. Теоретические расчеты и практические показывают, что использование транкинга позволяет увеличить загрузку каждого частотного канала не менее чем в 2 -2.5 раза по сравнению с обычными сетями двухчастотного симплплекса. радиосвязь транкинговый сеть коммутация

В настоящее время производителями радиооборудования выпускается огромное количество транкинговых систем разного типа. Всех их можно разделить по следующим параметрам:

По способу передачи голосовых сообщений:

аналоговые (SmarTrunk II, SmrLink, EDACS, LTR, MPT1327) ;цифровые(EDACS, APCO25, TETRA, TETRAPOL).По организации доступа к системе:

без канала управления (SmarTrunk II);

с распределенным каналом управления (LTR, SmrLink);

с выделенным каналом управления (EDACS, MPT1327, , TETRA, APCO 25, TETRAPOL).

По способу удержания канала:

с удержанием канала на весь сеанс переговоров;

с удержанием канала на время одной передачи.

По конфигурации радиосети:

однозоновые (односайтовые) системы;

многозоновые (многосайтовые) системы.

По способу организации радиоканала:

симплексные,

полудуплексные,

дуплексные

1.2 Преимущества сетей транкинговой связи

По сравнению с сотовыми системами:

возможность связи одновременно с несколькими абонентами (групповые вызовы);

высокая оперативность установления соединения (0,2-1 сек);

организация очередей к ресурсам системы при занятости и автоматическое

соединение после появления возможности доступа;

доступ к системе исходя из установленных приоритетов и экстренное предоставление канала связи абоненту с более высоким приоритетом; меньшие затраты на развертывание и эксплуатацию систем.

По сравнению с «обычными» системами радиосвязи:

экономия частотных ресурсов;

более высокий уровень сервиса -индивидуальные вызовы, приоритеты, интеграция с другими сетями;

возможность передачи цифровых данных; покрытие связью больших площадей благодаря многозоновой конфигурации.

По сравнению с сетями персонального радиовызова (пейджинг):

двухсторонняя связь;

возможность передачи коротких сообщений (аналогичных пейджинговым) по транкинговым каналам, с использованием имеющегося оборудования.

Существующие в настоящее время системы мобильной связи, используемые для решения профессиональных задач, можно разделить на два основных класса:

РМR(ProfessionalMobileRadio) -профессиональные системы подвижной радиосвязи;

РАМR(PublicAccessMobileRadio) -системы мобильной радиосвязи с общим доступом.

В отличие от РАМR систем, основным требованием к которым является обеспечение постоянной высокой пропускной способности и сопряжение с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) большого числа абонентов, РМR системы должны отвечать ряду специфических требований. Характерной особенностью этих систем является одновременная работа большого числа абонентов либо на максимально возможной, либо на ограниченной проводимыми оперативными мероприятиями территории (крупная технологическая операция, мероприятия сил общественной безопасности, аварийная ситуация и т.д.). Рассмотрим требования к системам РМR подробнее.

Быстрый доступ к каналам и процесс установления соединений. Протокол эфирного интерфейса должен обеспечивать эту возможность, включая процесс синхронизации аппаратуры шифрования.Обеспечение речевой и документальной связи между группами абонентов, решающих общие задачи.

Обеспечение связи в условиях повышенного уровня внешних шумов, что особенно актуально для подвижных объектов, в условиях чрезвычайных ситуаций и т.д.

Экономное использование частотного ресурса и количества базовых станций. Уменьшение числа базовых станций на единицу площади зоны покрытия приводит к меньшим за тратам на базовое оборудование, на инфраструктуру (меньше каналов сопряжения, технических помещений, систем электропитания и т.д.), а также на эксплуатацию и техническое обслуживание. Защита от перегрузки. Постоянная готовность системы достигается установлением приоритетов, и управление ресурсами в сочетании с поддержкой открытого канала. Координация действий нескольких служб в зоне обслуживания системы. Надежная круглосуточная связь, обеспечиваемая за счет многоуровневой архитектуры системы в сочетании с режимом резервирования. Жизнеспособность системы при возникновении в ней нестандартных ситуаций. Передача данных, таких, как сигналы состояния системы, сообщений, доступ по протоколу ТСР/IP, пакетный режим и интерфейс без установления соединения. В перспективе возможно наращивание приложений для передачи данных. Безопасность связи, обеспечиваемая применением автоматического сквозного шифрования, утентификации и дистанционного включения (выключения) абонентских терминалов. Взаимодействие с действующими сетями, которое обеспечивается роумингом посредством межсистемных интерфейсов и SIMкарт.Связь с внешними сетями. В системе должны быть предусмотрены шлюзы к таким сетям, как ТФОП, УАТС и сетям пакетной передачи данных (PDN).

Режим синхронного вещания (работа на общей частоте). Позволяет организовать селекторное совещание представителей различных служб, находящихся в зоне обслуживания различных базовых станций.Это далеко не полный перечень имеющихся достоинств. И все же транк не является панацеей от всех бед. Наряду с транкинговыми системами имеется ряд пользователей, которым по разным причинам необходим сотовый телефон, кому-то достаточно пейджера, а ряд пользователей обходится (и будет обходиться) «обычными» системами связи. Надо четко представлять, что транк не является универсальным решением всего множества задач радиосвязи. В любом, даже самом «транкинговом» государстве все равно остается ряд проблем, которые решаются другими системами связи, не имеющими ничего общего с транкинговыми. К недостаткам транкинговых систем следует отнести:

низкую рентабельность при малом количестве абонентов;

относительно высокую стоимость оборудования (по сравнению с «обычными» системами радиосвязи);

потребность в линиях межзоновой связи (проводных, радиочастотных) и, как следствие, усложнение и удорожание развертывания;

потребность в профессиональном сервисном обслуживании.

1.3 Принципы построения транкинговых сетей радиосвязи

Принципы построения транкинговых сетей радиосвязи одни и те же для аналоговых и цифровых сетей. Сеть может быть очень большой и включать в себя большое количество абонентов, а может быть и небольшой с малым количеством абонентов. Может обслуживать одну зону (однозоновая система) или несколько (многозоновая система). Нам достаточно будет рассмотреть самую простую однозоновую систему для понятия принципа организации транкинговых сетей. Более сложные системы образуются путем совмещения в одну сеть нескольких «простых» сетей. Системы транкинговой радиосвязи, представляющие собой радиально-зоновые системы подвижной УКВ радиосвязи, осуществляющие автоматической распределение каналов связи ретрансляторов между абонентами, являются классом систем подвижной связи, ориентированным, прежде всего, на создание различных ведомственных и корпоративных сетей связи, в которых предусматривается активное применение режима связи абонентов в группе. Они широко используются силовыми и правоохранительными структурами, службами общественной безопасности, транспортными и энергетическими компаниями различных стран для обеспечения связи подвижных абонентов между собой, со стационарными абонентами и абонентами телефонной сети. Существует большое количество различных стандартов транкинговых систем подвижной радиосвязи общего пользования (СП -ОП), отличающихся друг от друга методом передачи речевой информации (аналоговые и цифровые), типом многостанционного доступа (с частотным разделением каналов (МДЧР), временным ( МДВР) или кодовым (МДКР), способом поиска и назначения канала (с децентрализованным и централизованнымуправлением), типом канала управления (выделенный и распределенный) и другими характеристиками. Основные архитектурные принципы транкинговых систем рассмотрим на обобщенной структурной схеме однозоновой транкинговой системы, приведенной на рисунке 1.2. Она состоит из базовой станции (БС) и помимо радиочастотного оборудования включает коммутатор, устройство управления и интерфейса различных внешних сетей. К радиочастотному оборудованию относятся ретранслятор, антенна и устройство объединения радиосигналов.

Ретранслятор. Под ретранслятором в данном случае понимается набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот. До последнего времени в подавляющем большинстве транкинговых систем одна пара несущих означала один канал трафика. Сегодня, с появлением систем стандарта TETRA и системы EDAS ProtoCAL, предусматривающих временное уплотнение, один ретранслятор может обеспечить два или четыре канала трафика. Антенны. Важнейший принцип построениятранкинговых систем заключается в том, чтобы создавать зоны радиоприкрытия настолько большими, насколько это возможно. Поэтому антенны базовой станции, как правило, размещаются на высоких мачтах или сооружениях и имеют круговую диаграмму направленности.

Разумеется, при расположении базовой станции на краю зоны применяются направленные антенны. Базовая станция может располагать как единой приемопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаяхна одной мачте может размещаться несколько приемных антенн для борьбы с замираниями, вызванными многолучевым распространением. Устройство объединения радиосигналов позволяет использовать одно и то же антенное оборудование для одновременной работы приемников и передатчиков на нескольких частотных каналах. Ретрансляторы транкинговых систем работают только в дуплексном режиме, причем разнос частот приема и передачи составляет от 45 МГц до 3МГц. Коммутатор обеспечивает соединение как внутри сети, так и с внешними сетями. Взаимодействие всех узлов БС осуществляет Устройство управления. Кроме того, оно обрабатывает вызова, осуществляет идентификацию вызывающих абонентов, устанавливает очередность вызовов, ведет учет времени для повременной оплаты, а также при необходимости регулирует продолжительность соединения с телефонной сетью. Интерфейс СТОП реализуется в транкинговых системах различными способами. В недорогих системах (напр., SmarTrunk) подключение производится по двухпроводной коммутируемой линии.Более современные транкинговые системы имеют в составе интерфейса СТОП аппаратуру прямого набора номера DID (Direct Inward Dialing), обеспечивающую доступ к абонентам транкинговой сети с использованием стандартной нумерации АТС.Ряд транкинговых систем, претендующих на высокое качество обслуживания,использует цифровое ИКМ -соединение с аппаратурой АТС. Соединение с СТОП является традиционным для транкинговых систем, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих передачу данных, в связи с чем, наличие интерфейса сети с коммутацией пакетов становится обязательным. Терминал технического обслуживания (ТТО и Э) устанавливается обычно на базовой станции и предназначается для контроля за состоянием системы, диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесения изменений в базу данных абонентов. ТТО и Э как правило, могут быть подключены через ТФОП или сеть с коммутацией пакетов. В транкинговых системах могут быть установлены при необходимости и диспетчерские пульты (ДП), которыми, как правило, пользуются силовые ведомства, скорая медицинская помощь, пожарная охрана и т.д. Подключение ДП в систему возможно как по абонентскому радиосигналу, так и по внутренним линиям непосредственно к коммутатору БС.

Транкинговая система может организовать несколько независимых сетей, поэтому в ней могут работать несколько ДП, различным образом подключенных к ней. Самый широкий набор устройств в транкинговых системах, относится к абонентскому оборудованию. Из них наиболее многочисленными являются полудуплексные радиостанции, которые в наибольшей степени подходят для работы в замкнутых группах. Такие радиостанции в большинстве своем имеют ограниченные функциональные возможности и поэтому не имеют цифровую клавиатуру. Их пользователям достаточно связываться с абонентами внутри группы или посылать вызов диспетчеру. Некоторые полудуплексные радиостанции обладают более широкими функциональными возможностями и имеют цифровую клавиатуру, но при этом они заметно дороже. В транкинговых системах в настоящее время все больше используется дуплексные радиостанции, обладающие большей функциональностью, по сравнению даже с сотовыми терминалами и позволяют осуществлять подключенное соединение с СТОП, а также обеспечивать групповую работу в полудуплексном режиме. Абонентское оборудование выпускается не только в портативном, но и в автомобильном исполнении, в последних выходная мощность выше. Новым классом абонентского оборудования являются терминалы передачи данных, которые представляют собой специализированные радиомодели, поддерживающие соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для подключения ДП используются стандартные радиостанции, аналогичные автомобильным. Современные транкинговые системы разрабатываются как многозоновые, их архитектура строится по двум принципам:

-с распределенной межзональной коммутацией;

-с централизованной коммутацией.

Системы с распределенной межзоновой коммутацией. В этом случае каждая станция имеет собственное подключение к СТОП или сети с коммутацией пакетов. В таких системах управление большинством основных функций системы осуществляется непосредственно контроллерами базовых 24станций. Подобная архитектура позволяет создавать системы небольшого размера с минимальными затратами. Это особенно важно на начальном этапе создания сети, когда она насчитывает 2-3 базовые станции с несколькими каналами. В дальнейшем при расширении системы может потребоваться более сложное и дорогое оборудование.К достоинствам систем с распределенным управлением, кроме низких начальных затрат, можно также отнести большую «живучесть» системы.

Это связано с тем, что отдельные базовые станции могут функционировать автономно и выполнять большинство возложенных на них функций как при обрыве межзоновых связей, так и при частичном повреждении оборудования.

Системы с распределенным управлением, как правило, применяются для создания локальных и региональных сетей, хотя в дальнейшем, по мере расширения, они могут объединяться в сети более крупного размера. Подобные реализации систем, в частности, предлагают фирмы Tait Electronics и Zetron.

Второй тип -системы с централизованной коммутацией, где весь трафик обрабатывается межзоновым коммутатором(рисунок 1.4. В таких системах управление возложено на так называемый центральный контроллер. Управление базовыми станциями и маршрутизацией межзоновых вызовов осуществляется именно центральным контроллером.

Эти системы разрабатывались горазд о позднее системы Fylde, поэтому в основу их архитектуры были заложены более современные принципы организации управления, близкие к принципам работы компьютерных сетей.

Такие системы позволяют создавать транкинговые сети практически любой топологии как регионального, так и национального масштаба (например, «экзотическую» -включающую несколько многоуровневых «звезд» с произвольным соединением узлов). Ограничения на расширения сети накладывают только возможности центрального контроллера, которы, однако, можно наращивать без модернизации всего оборудования. По сравнению с распределенными системами, централизованные более дороги, так как при их создании уже на начальном этапе требуется дорогостоящий центральный контроллер, хотя они и обладают более широкими возможностями по расширению и управлению.Такие системы обычно используются для построения крупных национальных сетей. Хотя они могут состоять из одной базовой станции с минимумом каналов, экономически не целесообразно применять их для создания локальных или региональных сетей среднего размера. Системы с централизованным управлением обычно сразу проектируются для создания больших сетей с десятками, а то и сотнями зон, для обслуживания десятков тысяч абонентов. Централизованное управление реализовано, в частности, в системах ACCESSNET компании Rohde & Schwarz, Actionet фирмы Nokia, KEYNET II фирмы Key Radio Systems. Конкретные реализации транкинговых систем создаются на основе протоколов или спецификаций радиосвязи.

Их названия, как правило, содержат наименование протокола, на базе которого разработано оборудование сети. К сожалению, таких спецификаций немало, и до унификации пока далеко. Применяемые протоколы можно условно разделить на открытые и корпоративные («фирменные»). Примерами протоколов первого типа являются спецификации MPT 1327, TETRA и APCO; ко второму типу относятся протоколы SmarTrunk II фирмы SmarTrunk Systems, LTR фирмы E. F. Johnson, EDACS фирмы Ericsson и семейство SmartNet-SmartZone компании Motorola.Открытые протоколы доступны для любого производителя и рекомендованы для применения во многих странах. Системы, базирующиеся на таких протоколах, производятся многими фирмами, поэтому в них применяется серийное оборудование, которое, как правило, дешевле производимого на заказ для специализированных систем.

Разнообразие транкинговых систем на потребительском рынке связано с достаточно большим количеством протоколов радиосвязи, которые применяются в оборудовании фирм-производителей. К сожалению, внедрение общих открытых стандартов происходит не слишком быстро, а расширение и развитие систем, использующих «фирменные» протоколы, сопряжено с определенными трудностями.

1.4 Услуги сетей транкинговой связи

В зависимости от того, какая система транкинговой связи используется аналоговая или цифровая будут различны и услуги, предоставляемые сетью.

Ниже будут рассмотрены услуги наиболее популярного аналогового стандарта ТС MPT1327 и цифрового стандарта TETRA

Перечень услуг предоставляемых стандартом TETRA Стандарт TETRA определяет два типа услуг:

– телекоммуникационные услуги (Teleservice)

– все типы услуг связанные с передачей речевой информации между абонентами;

– услуги по передаче данных (Bearer Service)

– возможности по передаче данных между абонентами сети, за исключением функции передачи голоса.

Кроме традиционного для транкинговых систем набора возможностей, таких как индивидуальные, групповые и вещательные вызовы, приоритеты, статусные сообщения и т.п., TETRA обладает рядом дополнительных функций.

1.5 Анализ стандартов транкинговой связи

1.5.1 Аналоговые стандарты транкинговой связи

Аналоговые стандарты радиосвязи очень популярны в наше время по причине из дешевизны, однако они не способны решать проблем по защите информации в транкинговых сетях, по передаче данных в полном объеме и о помехоустойчивости, так как в аналоговых системах не применяют помехоустойчивого кодирования. Рассмотрим самый популярный стандарт транкинговой радиосвязи MPT1327.Радиосвязь стандарта MPT1327 Стандарт транкинговой радиосвязи MPT 1327 был разработан по заказу Департамента Торговли и Промышленности Великобритании. Однако в дальнейшем стандарт был признан большим количеством фирм-производителей и получил статус общеевропейского.

Системы стандарта MPT 1327 используют концепцию транкинга с выделенным управляющим каналом. При включении питания радиостанция мобильного абонента сканирует все доступные каналы системы и, найдя канал управления ближайшей доступной зоны, регистрируется в нем. После регистрации все дальнейшее взаимодействие мобильного и базового оборудования происходит через канал управления. Из него абонентская радиостанция получает информацию о вызовах, о выделенных для переговоров голосовых каналах, а также может получать короткие сообщения, адресованные пользователю. В том случае, если в процессе перемещения мобильного абонента прием канала управления становится неустойчивым, радиостанция повторяет процесс сканирования с целью нахождения канала управления другой зоны и регистрации в нем. При всех типах вызовов, которые используют голосовые каналы системы, используется транкинг сообщений, т.е. канал выделяется на все время радиосвязи. Стандарт предусматривает до 1036800 идентификаторов абонентов, до 32768 идентификаторов систем, и до 1024 каналов управления в системе.В качестве абонентских радиостанций в системах MPT 1327 используются специализированные радиостанции, которые в настоящее время производятся целым рядом фирм с мировым именем. В их числе Motorola, TAIT, Icom, Nokia.Функциональные возможностиСистемы транкинговой связи, работающие по протоколу MPT 1327, предоставляютпользователям весь спектр функциональных возможностей, свойственных современным транкинговым системам, а именно:

индивидуальный вызов мобильного абонента с городской телефонной сети общего пользования или с учрежденческой (ведомственной) АТС, индивидуальный вызов между мобильными абонентами;

выход мобильного абонента в городскую телефонную сеть общего пользования (городскую АТС) или учрежденческую АТС;

групповые вызовы, в том числе с городской телефонной сети;

широковещательные вызовы;

роуминг между сайтами и регионами;

постановка в очередь запроса на обслуживание, в лучаях, когда вызываемый абонент занят или заняты все рабочие каналы, что предотвращает отказ в обслуживании;

многоуровневая система приоритетов для всех типов вызовов;

динамическое перераспределение ресурсов системы;

передача цифровых данных произвольной длины;

передача 30 специальных статусных сообщений;

передачу коротких буквенно-цифровых сообщений по каналу управления, то есть без занятия рабочего канала;

система голосовой почты;

возможность построения на базе инфраструктуры MPT 1327 системы определения месторасположения подвижных объектов (система AVL);

возможность беспроводного доступа к базам данных;

возможность построения систем телеметрии.

В каждом сайте системы осуществляется динамическое распределение радиоканалов между абонентами. Сайтовый контроллер назначает один из радиоканалов каналом управления. По этому каналу абонентские радиостанции и базовое оборудование связываются между собой, обмениваясь цифровыми пакетами. Кроме того, по этому каналу осуществляется передача абонентам статусных и коротких буквенно-цифровых сообщений. В случае внезапного роста нагрузки на систему, канал управления на время может стать рабочим каналом. Используя цифровой протокол управления, системы MPT-1327 позволяют в полной мере использовать доступные радиочастоты, что обеспечивает стабильность работы всей системы при любой степени загрузки.Система, при установлении соединения, осуществляет автоматический поиск вызываемого абонента во всей зоне действия, и устанавливает требуемое соединение вне зависимости от расположения вызывающего и вызываемого радио абонентов.

Одно из достоинств систем MPT-1327 -это их высокая “живучесть”. Каждый ретранслятор в таких системах уже на первых уровнях управления снабжен специальным модулем управления каналом (так называемым канальным контроллером) и может продолжать свое функционирование и поддержание радиосвязи даже в случае выхода из строя всех остальных частей системы.

Архитектура системы При построении многосайтовых систем MPT-1327 для осуществления роуминга между сайтами и соединения системы с городской телефонной сетью необходимо обеспечить достаточно сложную коммутацию внутри системы. Для решения этой проблемы используются два различных по идеологии подхода. Первым под ходом является идеология распределенного управления. Все коммутационное оборудование распределено между сайтами системы. Управление системой осуществляется контроллерами всех сайтов одновременно , при этом отсутствуют региональные и межрегиональные звенья управления . Все сайты имеют практически одинаковое логическое оборудование. Системы с распределенной архитектурой управления более просты в установке, однако, имеют высокую стоимость. Наращивание мощности и емкости таких систем является достаточно сложными связано с большими материальными затратами. Кроме того, они требуют наличия цифровых соединительных линий между сайтами очень высокого качества, что во многих случаях препятствует их распространению. Среди производителей таких систем можно назвать Rohde&Schwarz, ADI Communications и некоторых других.

Вторым подходом является идеология построения системы с централизованным управлением. При этом подходе несколько сайтов объединяются между собой в один регион с помощью регионального контроллера , который отвечает за коммутацию внутри этого региона и обеспечивает связь системы с телефонной сетью и с ведомственными АТС, отслеживает перемещение абонентских радиостанций из сайта в сайт . Межрегиональную коммутацию и роуминг обеспечивает межрегиональный контроллер. Подобная архитектура обуславливает максимальную гибкость системы, легкость перегруппировки ее мощностей в зависимости от требований текущего момента. Кроме того, обеспечивается высокий уровень надежности системы, и даже при выходе из строя регионального контроллера отдельные сайты продолжают функционировать в автономном режиме

Системы с централизованным управлением производятся такими компаниями, как FYLDE Microsystems, Teltronic, Rohill, Aselsan, Tait и другими.Подобные системы прекрасно зарекомендовали себя в странах Западной Европы, где на их основе установлены сети транковой радиосвязи, системы высокой абонентской емкости, покрывающие большие территории.

Широкое применение систем MPT-1327 во всем мире объясняется предельной гибкостью подобных систем. Возможно построение различных по сложности систем-от малых односайтовых, обслуживающих ограниченные территории (аэропорты, вокзалы, стадионы), до крупных национальных систем с обеспечением радиопокрытия территории всей страны. Все эти системыодинаково надежны и экономически оправданы

Основные характеристики системы

Диапазоны частот

Системы стандарта MPT 1327 впервое время работали в диапазоне 177-207 МГц. Стандарт МРТ 1343 определял в этом диапазоне привязку номеров каналов к определенным номиналам частот. Однако достаточно быстро начали выпускаться системы, работающие и в других диапазонах. Нумерация каналов и дуплексный разнос в этих диапазонах не были стандартизованы и определялись оператором системы. Учитывая, что базовое оборудование поставляется, как правило, под заказ конкретного оператора и может быть укомплектовано для работы в любом диапазоне частот, основным фактором, влияющим на выбор диапазона, становятся характеристики абонентских станций. В настоящее время абонентское оборудование выпускается для работы на частотах 136-174,240-270,300-540 и 800-870 МГц.При выборе номиналов частот необходимо учитывать возможные схемыпостроения антенно-фидерных систем базовых станций. Так, применениефильтров на объемных резонаторах требует достаточно большого разноса между каналами одной базовой станции (не менее 200 кГц), а использование диаграммо образующих схем на гибридных сумматорах позволяет не только использовать близкорасположенные каналы, но и существенно уменьшает размеры аппаратуры. Однако такое решение может оказаться неприемлемым из-за значительных потерь мощности. Еще одним фактором, влияющим на выбор номиналов частот и нумерацию каналов, может стать необходимость обеспечения работы абонентского оборудования в других транкинговых системах. Операторам следует заранее определять партнеров в других регионах и обговаривать с ними технические аспекты будущего взаимодействия.

База данных абонентов

Абонентская база данных содержит сведения о зарегистрированных абонентах системы, их правах доступа, а также о месте последней регистрации абонента. Учитывая, что содержащаяся в базе данных информация необходима для осуществления вызова, система должна обеспечивать доступ к ней в кратчайшее время. Принципы ведения базы данных и синхронизации ее копий различаются в системах разных производителей и зависят от архитектуры сети. Системы, использующие принцип центральной коммутации, имеют, как правило, одну основную базу данных, которая содержится в коммутаторе. В отдельных случаях она может дублироваться на все базовые станции и для обеспечения связи между радио абонентами при неисправности линий связи с коммутатором. В системах с распределённой коммутацией копия базы данных абонентов может содержаться в каждой базовой станции. Существует несколько вариантов ведения баз данных в системах такого типа, среди которых можно выделить следующие: измененные сведения вносятся в одну из баз и поочередно распространяются по другим базовым станциям; все базы данных организованы по иерархическому принципу. Изменения, внесенные в одну из баз, в начале передаются базе более высокого уровня, а затем распространяются по всем подчиненным базам даны При получении новых сведений об абоненте изменения вносятся только в одну из баз (в основную базу системы или “домашнюю” базу абонента), после чего они автоматически передаются во все остальные базы данных.

Межбазовые соединения

Эти соединения устанавливаются для передачи голосового трафика между базовыми станциями (или базовой станцией и коммутатором), а также для обмена управляющей и служебной информацией. Большинство систем в качестве межбазовых соединительных линий используют выделенные каналы тональной частоты, работающие в четырех проводном режиме. Системы, имеющие цифровой коммутатор, часто применяют для межбазовой связи потокиЕ1 (2 Мбит/с). В системах стандарта MPT 1327 передача управляющей информации осуществляется, как правило, по выделенному каналу межбазовой связи. Скорость передачи, обеспечиваемая таким каналом, определяется производителем оборудования и может составлять от 2400 до 19 200 бит/с. Для передачи данных может использоваться внешний модем, подключаемый через выделенный порт RS-232, либо встроенный модем коммутатора.

1.5.2 Цифровые стандарты транкинговой связи

В цифровых системах весь обмен речевыми сообщениями и данными осуществляется только в цифровом виде. Это позволяет осуществлять передачу информации в более узком частотном канале (12,5 и даже 6,25 кГц) без снижения качества. Так как при передаче цифровых данных используются только две частоты (для 1 и 0), то в идеале возможно создавать системы связи с шириной канала в несколько герц (может быть через несколько лет так и будет). На сегодняшний день достигнута величина полосы радиоканала 6,25 кГц. Причем в пределах этой полосы передается как оцифрованная звуковая информация (речь), так и информация, изначально являющаяся цифровой (телеметрия, компьютерные данные, Интернет).

Принцип работы цифровых систем связи

Звуковая информация (голос) преобразуется в цифровой формат модулируется высокочастотным сигналом и передается в эфир по традиционным физическим законам

Если исходная информация поступает уже в цифровом виде (терминал данных, компьютер, сеть цифровой связи, Интернет и т.п.), то никакого преобразования не требуется. Для предотвращения потерь информации при передаче по эфиру используются разнообразные алгоритмы коррекции ошибок. Процесс оцифровки и кодирования голоса осуществляется специальным устройством-вокодером. Именно от него зависит алгоритм кодирования. Разные системы цифровой связи основываются на разных вокодерах. Именно вокодером обеспечивается совместимость (или не совместимость) различных систем цифровой связи. Процесс аналогово-цифрового преобразования в общем случае включает процедуру квантования (дискретизации непрерывной величины по времени, уровню или по обоим параметрам одновременно) и кодирования. При квантовании непрерывная величина преобразуется в последовательность ее мгновенных значений, выделенных по определенному закону и в совокупности отображающих (с заранее установленной ошибкой) исходную величину. При кодировании выделенные в процессе квантования мгновенные значения исходной величины измеряются, и результаты фиксируются в виде цифрового (в данном случае двоичного) кода. При попадании в приемник, цифровой сигнал декодируется и, с помощью процедуры цифро-аналогового преобразования, восстанавливается исходный аналоговый сигнал. Фундаментальным отличием аналоговых систем связи от цифровых является только метод подготовки и кодирования исходной информации. Высокочастотная же часть радиостанций, отвечающая за прием и передачу радиоволн, остается практически идентичной во всех видах радиосвязи. Если в аналоговых системах исходная информация практически без изменений передается в эфир (естественно в виде высокочастотной электро магнитной энергии), то в цифровых системах по эфиру передается только двоичный код.

Наиболее важными преимуществами цифровых систем связи перед аналоговыми являются:

более высокое качество передачи речи (хотя появляется некоторая «металлизация» речи);

отсутствие «эфирных» помех;

большая защищенность от посторонних сигналов;

стабильное качество связи во всей зоне покрытия (и резкое снижение на границах зоны);

интегрированные возможности по передачи данных и более высокие скорости обмена данными;

Транкинговая система TETRA

Разработка Европейским Институтом Телекоммуникационных Стандартов (ETSI-European Telecommunications Standards Institute) стандарта для цифровых транковых систем TETRA (Trans-European Trunked Radio*) стала значительным этапом в процессе развития радиосвязи. При работе над стандартом были учтены опыт и достижения аналоговых транковых технологий МРТ 1327, а также некоторые принципы и решения, заложенные в GSM (Global Standard for Mobile telecommunication-стандарт для сотовой телефонии). Работа ETSI поддерживается правительствами многих стран, операторами сетей связи, разработчиками и изготовителями оборудования, группами пользователей. Характерным в статусе Института является то, что издаваемые им стандарты, являющиеся обязательными для исполнения в Европе, признаются и широко применяются во всем мире (примером можно назвать повсеместное распространение GSM).Основные разделы стандарта TETRA были одобрены разными странами в конце 1995 года (22 страны проголосовали «за» и ни одна «против»). Впоследующие годы в стандарт продолжали (и продолжают) вносится отдельные изменения и дополнения (как это имело место в МРТ 1327 и GSM). Для создания органа, который мог бы действовать от имени всех заинтересованных сторон, в декабре 1994 года операторы сетей, производители и разработчики оборудования, контролирующие и тестирующие организации, крупнейшие группы пользователей подписали Меморандум о Взаимопонимании-TETRA MoU (TETRA Memorandum of Understanding). Таким образом, были объединены усилия по поддержке и быстрейшему внедрению TETRA в государствах-членах Меморандума. Членами Меморандума стали такие гиганты коммуникационного бизнеса, как Philips, Alcatel, Ericsson, Motorola, Nokia, Marconi и другие. Из крупных европейских компаний к TETRA MoU не присоединилась лишь Matra Nortel Communication, которая к тому времени разработала для французской полиции свою систему цифровой транкинговой связи Tetrapol. Кроме пропаганды стандарта, члены TETRA МoU заботятся о координации действий различных поставщиков и потребителей оборудования, следят за обеспечением «открытости» для широкого рынка, заботятся о совместимости аппаратуры различных производителей. Целью разработки нового стандарта было, прежде всего, обеспечение служб общественной безопасности современными цифровыми средствами связи с интегрированными возможностями по передаче данных и высокой степенью защиты.

Архитектура сети

Технические условия TETRA не налагают никаких ограничений на форму архитектуры радиосети. Инфраструктура (часто называемая SwMI в TETRA

– стандартах, установленных для коммутирующей и управляющей инфраструктуры) определяется только в условиях шести точно определенных интерфейсов, требуемых для обеспечения совместимости, взаимодействия и сетевого управления:

Air Interface (AI)-радиоинтерфейс между базовой станцией и подвижной радиостанцией;

Direct Mode Operation (DMO)-интерфейс прямого соединения между двумя подвижными радиостанциями;

Terminal Equipment Interface (TEI)-интерфейс между подвижной радиостанцией и терминалом передачи данных (ТПД);

Inter System Interface (ISI)-межсистемный интерфейс для объединения нескольких систем (возможно, от разных фирм-изготовителей) в единую сеть;

Line-connected Station Interface (LSI)-интерфейс для подключения диспетчерских пультов к базовому оборудованию;

Network Management Centre Interface (NCI)-интерфейс центра управления системой;.

Gateways to PABX, PSTN, ISDN, PDN-интерфейс для подключения к

Внешним сетям (УПАТС ,ТфОП,ЦСИО,СКП).

Примечательно то, что стандартизованы только внешние интерфейсы, в то время как внутренние реализации коммутаторов, управляющих устройств, контроллеров не стандартизированы. С одной стороны это позволяет поддерживать «открытость» стандарта, а с другой-оставляет возможность изготовителям предлагать собственные, наиболее эффективные, разработки и решения.

Центральные станции TETRA работают в дуплексном частотном режиме (одновременная работа по частотам восходящего и нисходящего каналов связи).Подвижные станции могут работать в дуплексном или полудуплексном режимах, в зависимости от возможностей подвижной станции. Одна пара частот(восходящего и нисходящего каналов связи) на соту, известная в качестве основной несущей, используется для поддержания главного канала управления.

Спецификации TETRA предусматривают не только прямую связь между подвижными радиостанциями, но и использование подвижной радиостанции вкачестве ретранслятора для расширения зоны обслуживания. При взаимодействии друг с другом через ретранслятор прямого режима, используя интерфейс прямого соединения, они связываются с транкинговой TETRA-системой с помощью режима “двойного радионаблюдения”, который позволяет подвижной станции работать по радио интерфейсу и одновременно контролировать интерфейс прямого соединения и наоборот. Определенные станции межсетевого сопряжения с PSTN, ISDU, PDN и PTN обеспечивают связь TETRA с внешним миром. Диапазоны частот

В стандарте TETRA для организации радиосвязи определены следующие диапазоны частот:

380-400, 410-420, 450-470 и 870-876, 915-921 МГц. Суммарнаяширина занимаемой полосы частот составляет 2×36 МГц.

Необходимый дуплексный разнос радиоканалов для систем подвижной связи на частотах ниже 700 МГц составляет 10 МГц, а на частотах 800/900-45МГц.

Спецификации TETRA определяют стандартный разнос каналов как 25кГц, что позволяет на одной физической линии организовать до 4 независимых каналов с временным доступом (TDMA). Такая технология обеспечивает более высокую спектральную эффективность по сравнению с цифровыми стандартами Tetrapol и APCO, но у ступает IDEN / MIRS(6 каналов в 25 кГц).

Модуляция и кодирование

Передача информации осуществляется с помощью метода дифференциальной квадратурной фазовой модуляции со сдвигом сигналов на р/4 известной как р/4 DQPSK . При такой модуляции используется альфа вит из четырех символов (р/4, 3р/4, – р/4, – 3р/4) каждому из которых в соответствии ставится два бита данных (00, 01, 10, 11). Данный метод занимает промежуточное положение между QPSK и 8 PSK модуляциями, так как в нем используется 8 значений фазы, которые разделены на две группы по 4 фазовых дискрета в каждой, т.е. (р/2· k) и (р/4 р/2· k), где k = 0,1,2,3. По сравнению с аналоговыми системами р/4 DQPSK обеспечивает более высокую спектральную эффективность, а по отношению к цифровым (например, GMSK) меньший уровень внеполосного излучения (-60 дБ в соседнем канале).

Размещено на Allbest.ru

…