Транковая связь

В современном деловом мире всё больше внимание уделяется средствам мобильной связи: пейджерам, аппаратам сотовой и спутниковой связи, персональным коммуникаторам и тому подобным устройствам. В самом деле, для того чтобы быть конкурентоспособными, современным компаниям требуется постоянно поддерживать связь со своими клиентами, и, что не менее важно, между сотрудниками своей организации. В последнее время некоторые операторы мобильной связи предлагают так называемые "корпоративные" тарифы (например, корпоративная программа МТС), которые как раз предназначены для создания "виртуальной телефонной сети" для сотрудников компании. Однако подобные программы - это не самое дешёвое решение проблемы коммуникации, но, к счастью, не единственно возможное.

Для компании, решившей "соединить" своих мобильных сотрудников, существует альтернативное решение - использование транковой связи. Возможно, многие читатели словосочетание "транковая связь" видят впервые. Действительно, системам транковой связи сейчас уделяется меньшее внимание, чем даже пейджинговым системам. В какой-то мере это связано с тем, что системы транковой связи предназначены прежде всего для использования крупными организациями, а не массовыми пользователями. Несмотря на это, данная технология имеет свои достоинства и заслуживает того, чтобы быть рассмотренной в рамках данной статьи.

Итак, что же скрывается за термином "транковая система"? Как ни парадоксально, но мы пользуемся ею каждый день, даже не задумываясь об этом. Именно на принципе транкинга основано действие современных АТС. Давайте проследим, что же происходит, когда вы пытаетесь позвонить с домашнего телефона, допустим, своему другу. Вы снимаете трубку, дожидаетесь сигнала "линия свободна", затем набираете номер и ждёте ответа. Все остальные действия выполняет АТС: она выбирает один из свободных каналов связи и коммутирует (связывает) ваш телефонный аппарат с телефонным аппаратом друга. По окончании разговора линия, которая была использована, освобождается и становится доступной для использования уже другими людьми. Как вы догадываетесь, число линий связи ограничено и заведомо меньше необходимого для соединения всех телефонных аппаратов в городе. Таким образом, АТС контролирует распределение ограниченного числа линий между большим количеством абонентов. Предполагается, что ситуация, когда все абоненты вдруг решат одновременно связаться друг с другом, не возникнет. Следовательно, необходимо правильно рассчитать минимально необходимое число каналов связи, чтобы в процессе работы не возникали проблемы, связанные с их нехваткой. Этот вопрос эффективно решается с использованием математической теории систем массового обслуживания.

Рис. 1. В транковой телефонии абонент просто набирает номер, и АТС выделяет свободную линию, по которой можно вести разговор.

Что такое транковая радиосистема?

Транковые радиосистемы - это системы подвижной радиосвязи, которые основаны на тех же принципах, что и обычные телефонные сети. Иными словами, в системе транковой радиосвязи имеется ограниченное число радиоканалов (как правило, от двух до двадцати), которые по мере надобности выделяются центральным контроллером для ведения переговоров.

Рис.2. В транковых радиосистемах абонент запрашивает разрешение на разговор, а центральный контроллер (состоящий из нескольких репитеров) выделяет канал, по которому можно вести разговор.

В обычных системах радиосвязи пользователю приходится вручную перенастраиваться на свободный радиоканал, в системах транковой связи эту работу берёт на себя центральный контроллер, который сам выделяет двум радиостанциям свободный канал. Таким образом, пользователю нужно просто набрать номер вызываемого абонента, остальное система сделает сама. Транковой системе можно дать следующее определение: Автоматическое и динамическое распределение небольшого числа каналов среди большого числа радиопользователей.

Рис.3. Диаграмма загрузки пятиканальной транковой системы. Нижний график показывает случаи блокировки вызова, когда все пять каналов системы заняты.

Области применения систем транковой радиосвязи.

Теперь, зная основные принципы работы транковых систем, поговорим немного об областях их применения и преимуществах использования. Области применения - крупные коммерческие и государственные организации, например службы автоинспекции, различные ремонтные службы, компании, специализирующиеся в области промышленного альпинизма (обслуживание высотных зданий) и так далее. Систему транковой связи можно развернуть как в крупном городе, так и в удалённом, малонаселённом пункте, что особенно актуально в условиях нашей страны. Транковые системы эффективно используют полосу выделенных им частот, обеспечивают высокий уровень конфиденциальности (существуют даже средства, позволяющие кодировать речь в процессе её передачи), надёжны, предоставляют большое количество сервисных функций. Наконец, чуть ли не самым большим их достоинством является то, что организация может сама стать владельцем системы транковой радиосвязи, избавляя себя от абонентской платы и платы за траффик.

Виды транковой радиосвязи.

Настало время разобраться в видах транковой связи. Различными компаниями и организациями было разработано огромное число форматов транковой связи, многие из которых несовместимы друг с другом. В США наиболее популярными форматами являются Privacy Plus, разработанный компанией Motorola , Logic Trunked Radio - LTR , производитель - компания E.F. Johnson, а также SmarTrunk II от SmarTrunk Systems , ранее известная как Selectone. Также надо отметить проект iDEN компании Моторола, который предлагает цифровой формат транковой связи. В Европе широкое распространение получил стандарт MPT1327, разработанный в Англии для радиосетей общего пользования. Сейчас этот стандарт стал популярен в Азии, Австралии, странах Латинской Америки. В настоящее время в Европе ведутся работы по созданию нового европейского протокола цифровых транковых систем - TETRA (Trans European Trunked Radio).

В России наиболее известными протоколами являются SmarTrunk II, MPT1327, LTR.

Если классифицировать транковые системы по числу абонентов, то можно выделить три группы:

• малые, в которых число абонентов не превышает 300 человек. При построении таких систем используется протокол SmarTrunk II;
• средние, число абонентов которых не превышает 3000 человек. Чаще всего при создании таких систем применяется стандарт LTR;
• большие, с числом абонентов, превышающим 3000 человек. В этом случае чаще всего используется протокол MPT 1327.

MPT1327 и TETRA относят к классу открытых протоколов, в то время как LTR, SmartNet и т.п. - к классу закрытых, "фирменных", однако и те и другие работают по двум основным принципам, которые мы и рассмотрим в следующей части статьи.

Сравнение методов транкинга.

В настоящее время существует два метода управления транковыми системами. Первый - распределённое управление, второй - управление по выделенному каналу.

Метод выделенного канала имеет несколько недостатков по сравнению с методом распределённого управления. Один из них заключается в том, что при использовании выделенного канала все запросы осуществляются с его участием, следовательно, надо каким-то образом избегать коллизий при передаче данных. Другой недостаток заключается в том, что система с выделенным каналом должна обрабатывать запросы последовательно, и по мере увеличения загрузки и уменьшения числа доступных каналов число запросов растёт экспоненциально, так что мобильные устройства вынуждены бороться друг с другом за один канал.

Одним из преимуществ метода распределённого управления является то, что доступ можно получить по любому, свободному в данный момент каналу. Репитеры определяют свободный канал и передают эту информацию в потоке данных, который существует совместно с голосовой информацией. Это означает, что каждый репитер поддерживает свой поток данных и обрабатывает все запросы на своём канале. Обработка коллизий производится мобильными устройствами, что обеспечивает параллельную обработку вызовов.

Другое преимущество метода распределённого управления заключается в том, что голосовые данные передаются по всем каналам, тогда как в методе выделенного канала управляющий канал, как правило, не может быть использован подобным образом. На рисунке показана скорость блокировки пятиканальной системы в сравнении со скоростью блокировки четырёхканальной системы (один канал используется для управления). Видно, что время блокировки пятиканальной системы значительно меньше.

Рис.4. Сравнение времени блокировки.

Как правило, в транковых системах время простоя (время между двумя соседними передачами) не используется при переговорах. Канал удерживается только на время передачи, а время между передачами может быть использовано другими людьми, совершающими вызовы. И только при ведении телефонных переговоров канал удерживается постоянно.

Некоторые транковые системы используют время простоя в переговорах в периоды высокой загрузки. Это позволяет вызываемому абоненту практически всегда ответить на вызов без опасения быть заблокированным. Очевидный недостаток такого подхода - увеличение суммарного времени передачи и, следовательно, увеличение вероятности блокировок и времени ожидания других абонентов.

Приоритет доступа - это параметр, определяющий, кто первым получит доступ к занятой системе. Большинством систем с выделенным каналом управления используется метод, позволяющий всем мобильным устройствам пытаться получить доступ, но отказывающий в предоставлении канала аппаратам, имеющим более низкий уровень приоритета. В системах с распределённым управлением приоритеты всех мобильных устройств одинаковы, и ни одно из устройств не может получить доступ к системе, пока канал занят. Когда канал освобождается, доступ к нему получает тот аппарат, который первым попытается занять линию.

Мобильные устройства, применяемые в системах транковой связи, должны быть запрограммированы для работы на определённой частоте (как правило, 800 или 900 МГц); многие функции (например, выбор канала, проверка канала перед передачей) выполняются автоматически.

С каждым репитером может быть связано до 250 ID кодов. ID код и номер домашнего репитера образуют адрес мобильного устройства в сети. Таким образом, в системе, содержащей 20 репитеров, максимальное число абонентов составляет 5000. ID код может быть назначен либо одному мобильному устройству, либо сразу нескольким.

Структурная схема базовой станции для системы транковой радиосвязи.

На рисунке 5 приведена структурная схема базовой станции в случае использования одного канала.

Репитер состоит из ретранслятора, предназначенного для приёма сигналов абонентских радиостанций, его усиления и передачи, и контроллера транкового канала, который выполняет управляющие функции.

Дуплексный фильтр - устройство, позволяющее использовать одну антенну для приёма и передачи. В принципе, ничто не мешает использовать для приёма и передачи две разных антенны, но в этом случае может возникнуть ситуация, когда в некоторых местах будет возможен приём, но невозможна передача либо наоборот. Кроме того, излучаемая передатчиком мощность влияет на приёмник, поэтому при наличии двух антенн их нужно устанавливать на достаточном расстоянии друг от друга.

Источник питания предназначен для репитера. Как правило, он допускает возможность перехода на аккумуляторную батарею при отключении питания.

Рассмотренная схема является достаточно простой и эффективной, однако в реальных условиях одного транкового канала оказывается недостаточно. Поэтому применяют системы, содержащие два и более каналов. На рисунке показана схема системы, содержащей четыре независимых канала. Как видно, основное отличие от предыдущего варианта заключается в антенно-фидерном тракте, где появляются ещё два устройства: приёмная распредпанель и комбайнер.

Приёмная распредпанель обеспечивает одинаковый входной сигнал для каждого репитера в системе, как если бы репитер был подключен напрямую к антенне.

Комбайнер - это устройство, позволяющее комбинировать выходы определённого количества передатчиков без интерференции друг с другом.

Также отдельно вынесен источник бесперебойного питания, который просто обязан присутствовать в системе, ибо отсутствие связи в чрезвычайных обстоятельствах может привести к непредсказуемым последствиям.

Рассмотренную систему легко расширить, то есть в случае правильного проектирования число каналов можно увеличить достаточно безболезненно.

Обзор моделей радиотелефонов.

В настоящее время оборудование для базовых станций и абонентские устройства для систем транковой радиосвязи производит большое число компаний. Из них наибольшей известностью пользуются Motorola , Nokia , Ericsson , SmarTrunk Systems и другие. Для примера рассмотрим несколько моделей радиотелефонов, производимых компанией Nokia.

Nokia H85.

Nokia H85 - лёгкий (вес всего 345 г с аккумулятором, выходная мощность 1 Вт в дуплексном режиме), удобный радиотелефон для использования в системах MPT 1327. Аппарат имеет крупный высококонтрастный алфавитно-цифровой дисплей (содержит 3 строки по 10 символов) с индикаторами уровня напряжённости поля и заряда батареи. Доступ к многочисленным функциям и настройкам аппарата осуществляется при помощи меню. H85 поддерживает индивидуальные и групповые вызовы, звонки по телефонной сети общего пользования. Память радиотелефона способна сохранить до 99 имён и номеров абонентов. Имеется также одна программируемая кнопка, которой можно назначить либо наиболее часто набираемый номер, либо номер аварийного вызова.

Для этого аппарата предусмотрен широкий выбор аксессуаров, в том числе зарядное устройство от прикуривателя и держатель на приборную панель. Имеется два типа зарядных устройств: настольное и походное.

Nokia R40.

Nokia R40 - универсальная полудуплексная радиостанция для пользователей транковых систем (вес 1,8 кг, выходная мощность 10 (15) Вт). Радиостанция соответствует спецификациям стандарта MPT 1327 и MPT 1343, кроме того, R40 поддерживает интерфейс передачи данных MAP 27.

Радиостанция может использоваться как в автомобильном, так и в настольном варианте. Алфавитно-цифровая консоль CU 43 имеет 22 клавиши и трёхстрочный ЖК-дисплей на 100 символов и позволяет выполнять все возможные типы вызовов в радиосети. Дополнительно консоль позволяет принимать и передавать статусные сообщения и данные. Для управления станцией используется экранное меню. В памяти можно хранить до 43 имён и номеров абонентов.

Коммуникатор CU 45 имеет встроенный цифровой ЖК дисплей, микрофон и громкоговоритель. Управление осуществляется при помощи четырёх функциональных клавиш.

Через интерфейс MAP 27 к радиостанции могут быть подключены периферийные устройства, например модем для передачи данных.

Nokia R72.

Nokia R72 - радиотелефон для работы в сетях MPT 1327/1343 (вес 1,8 кг, выходная мощность 10 Вт в дуплексном и 15 Вт в полудуплексном режиме). Радиотелефон помимо речевой связи предоставляет возможности передачи и приёма кодированных сообщений и данных.

Телефон удобно использовать в автомобиле. При подключении зарядного провода к гнезду прикуривателя происходит автоматическая зарядка батареи. Телефон имеет память на 97 имён и номеров абонентов, а также позволяет запрограммировать до девяти номеров быстрого набора. Помимо этого, телефон обладает целым рядом других возможностей, среди них передача тональных сигналов для подключения к аппаратуре телефонной сети, использование кодового порядкового номера (ESN) и кодов блокировки для защиты от несанкционированного доступа.

Возможно, вы заметили, что R72 выглядит точно так же, как и знаменитый Nokia 720 - мобильный телефон для использования в сетях NMT 450. Да и названия этих двух аппаратов показывают, что они имеют много общего.

Заключение.

Определив основное назначение транковой радиосвязи, рассмотрев и сравнив ее стандарты, изучив принципы построения центрального контроллера и, наконец, ознакомившись с некоторыми моделями радиостанций, мы получили общее представление о том, что такое системы транковой радиосвязи. Необходимо отметить, что в настоящее время они продолжают активно развиваться, разрабатываются новые стандарты и оборудование. Число спроектированных и запущенных в эксплуатацию систем транковой связи растёт с каждым годом. Безусловно, у них есть будущее.

Для тех, кого рассмотренная тема заинтересовала, я привожу ссылки на некоторые ресурсы в Интернете, посвящённые вопросам транковой связи. В конце статьи также приведён глоссарий терминов, употребляемых при описании систем транковой радиосвязи.

Ссылки.

http://members.dingoblue.net.au/~activemedia/trnklinks.htm - Коллекция ссылок на ресурсы, посвящённые транковым системам.

http://www.sotovik.ru/analit.htm - Библиотека на Сотовике, содержит очень большое количество материалов по мобильной связи, в том числе раздел, посвящённый транковым системам.

Глоссарий.

Базовая станция - группа репитеров, подключенных к одной шине данных и расположенных в одном месте.

Домашний репитер - все радиостанции в системе транковой радиосвязи имеют один из репитеров, расположенных на базовой станции, в качестве "домашнего". Радиостанция следит за этим репитером, чтобы принимать звонки и получать информацию о том, какие репитеры свободны.

Дуплекс - режим, в котором можно одновременно говорить и слушать (то есть принимать и передавать).

Контроллер (Центральный контроллер) - компьютер, который обеспечивает совместную работу всех репитеров. Каждый репитер содержит контроллер. Между собой они объединяются с помощью шины данных.

Мобильное устройство - приёмопередатчик, установленный в автомобиле, или переносная радиостанция.

Репитер - устройство, которое принимает и ретранслирует радиосигнал. Если вы используете пятиканальную транковую систему, потребуется пять репитеров. Одновременно один репитер может обслуживать только один разговор.

Симплекс - режим, в котором возможна либо передача, либо приём.

Транкинг - Автоматическое и динамическое распределение небольшого числа каналов среди большого числа пользователей радиостанций.

Управляющий канал - один из радиоканалов, который используется для связи со всеми мобильными устройствами и для рассылки служебной информации.

Транкинговые системы связи классифицируются по следующим признакам [ 1 ].

По методу передачи речевой информации: аналоговые и цифровые. Передача речи в радиоканале аналоговых систем осуществляется с использованием частотной модуляции, шаг сетки частот обычно составляет 12,5 кГц или 25 кГц. Для передачи речи в цифровых системах используются различные типы вокодеров, преобразующих аналоговый речевой сигнал в цифровой со скоростью не более 4,8кбит/с;

В зависимости от количества базовых станций (БС) и общей архитектуры: однозоновые или многозоновые системы. В системах первого типа имеется одна БС, в системах второго типа – несколько БС с возможностью роуминга;

По методу объединения БС в многозоновых системах. БС могут объединяться с помощью единого коммутатора (системы с централизованной коммутацией), или соединяться друг с другом непосредственно, или через системы с распределенной коммутацией;

По способу поиска и назначения канала: системы с децентрализованным (СДУ) и централизованным (СЦУ) управлением. В СДУ процедуру поиска свободного канала выполняют абонентские радиостанции (АР). В этих системах ретрансляторы (РТ) БС обычно не связаны друг с другом и работают независимо. Ретрансляторы представляют собой приемопередающее устройство, работающее в дуплексном режиме. В транкинговых системах с частотным разделением каналов на каждый рабочий канал приходится один ретранслятор, приемник и передатчик работают на разных частотах. Особенностью СДУ является относительно большое время установления соединения между абонентами, растущее с увеличением числа РТ. Такая зависимость вызвана тем, что АР вынуждены непрерывно последовательно сканировать каналы в поисках вызывного сигнала (последний может поступить от любого РТ) или свободного канала (если абонент сам посылает вызов). Представителями данного класса являются системы стандарта SMARTRUNK I I

В СЦУ поиск и назначение свободного канала производится на БС. Для обеспечения нормального функционирования таких систем организуется канал управления. Его основная функция – установление соединения между двумя абонентами сети. Все запросы на предоставление связи направляются по каналу управления, по этому же каналу БС извещает абонентские устройства о назначении канала, отклонении запроса, или о постановке запроса в очередь. Каналы управления являются цифровыми, в которых передача данных производится со скоростью до 9,6 кбит/с.

4. Принципы построения транкинговых сетей

На рис.1 представлена обобщенная структурная схема однозоновой транкинговой системы связи.

Структурная схема однозоновой транкинговой системы.

Рисунок 1

В состав БС, кроме радиочастотного оборудования (ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов антенны) входят также коммутатор, устройство управления (УУ) и интерфейсы к различным внешним сетям.

Ретранслятор (РТ) – набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот. В большинстве транкинговых систем связи одна пара несущих означает один канал трафика (КТ). С появлением цифровых стандартов, предусматривающих временное уплотнение один РТ может обеспечить два или четыре КТ.

Антенны БС, как правило, имеют круговую диаграмму направленности. При расположении БС на краю зоны применяют направленные антенны. БС может располагать как единой приемопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на 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.

Коммутатор в однозоновой транкинговой системе связи обслуживает весь ее трафик, включая соединение мобильных абонентов (МА) с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) и все вызовы, связанные с передачей данных.

Устройство управления (УУ) обеспечивает взаимодействие всех узлов БС. Оно также обрабатывает вызовы, осуществляет аудентификацию вызывающих абонентов, ведение очередей вызовов, внесение записей в блок данных (БД) повременной оплаты. В некоторых системах УУ регулирует максимально допустимую продолжительность соединения с телефонной сетью. Как правило, используются два варианта регулировки: уменьшение продолжительности соединения в заранее заданные часы наибольшей нагрузки, или адаптивное изменение в зависимости от текущей нагрузки.

Интерфейс к ТФОП реализуется в транкинговых системах связи различными способами. В некоторых системах (например, SMARTRUNK I I) подключение производится по двух проводной коммутируемой линии. Более современные транкинговые системы связи имеют в составе интерфейса к ТФОП аппаратуру прямого набора номера (DID), обеспечивающую доступ к абонентам транкинговой сети с использованием стандартной нумерации АТС.

Соединение с ТФОП является традиционным для транкинговых систем связи, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих передачу данных, в связи с чем наличие интерфейса к сетям с коммутацией пакетов (СКП) также становится обязательным.

Терминал технического обслуживания и эксплуатации (ТОЭ) располагается, как правило, на БС. Терминал предназначен для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, тарификации, внесения изменений в базу данных (БД) абонентов. Обязательными элементами транкинговых систем связи являются диспетчерские пульты(ДП). Трангинковые системы связи используются в первую очередь потребителями служб и управлений железных дорог, работа которых требует наличия диспетчера ПЧ, ЭЧ, ТЧ. ШЧ, а также службы охраны, скорой медицинской помощи,пожарной охраны, муниципальные службы. ДП могут включаться в систему по абонентским радиоканалам, или подключаться по выделенным каналам непосредственно к коммутатору БС. В рамках одной транкинговой системе связи может быть организованно несколько независимых сетей связи. Пользователи каждой из таких сетей не будут замечать работу соседей и не смогут вмешиваться в работу других сетей. Поэтому в одной транкинговой системе связи могут работать несколько ДП, различным образом подключенных к ней.

Абонентское оборудование трангиковых систем связи включают в себя широкий набор устройств.. Как правило, наиболее многочисленными являются полудуплексные РС,так как они в наибольшей степени подходят для работы в замкнутых группах. В основном это функционально ограниченные устройства, не имеющие цифровой клавиатуры. Их пользователи имеют возможность связываться лишь с абонентами внутри своей рабочей группы, а также посылать экстренные вызовы диспетчеру. Как правило, этого вполне достаточно для большинства потребителей услуг связи транкинговых систем радиосвязи. Существуют и полудуплексные РС с широким набором функций и цифровой клавиатурой, но они, будучи существенно дороже, предназначены для более узкого круга абонентов.

В транкинговых системах связи постепенно находят применение находят применение новый класс абонентских устройств – дуплексные РС, напоминающие сотовые телефоны, но обладающие значительно большей функциональностью по сравнению с дуплексными РС. Дуплексные радиостанции транкинговых систем связи обеспечивают пользователям не только соединение с ТФОП, но и возможность групповой работы в полудуплексном режиме.

Как полудуплексные, так и дуплексные транкинговые РС выпускаются не только в портативном, но и в мобильном исполнении. Выходная мощность передатчиков мобильных РС выше.

Относительно новым классом устройств для транкинговых систем связи являются терминалы передачи данных (ПД). В аналоговых тренгинговых системах связи терминалы ПД – это специализированные радиомодемы, поддерживающие соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для цифровых систем более характерно встраивание интерфейса ПД в АР различных классов. В состав мобильного терминала ПД часто включают спутниковый навигационный приемник системы Global Position System (GPS), предназначенный для определения текущих координат и последующей передачи их диспетчеру на пульт.

В транкинговых системах связи используются также стационарные РС, преимущественно для подключения ДП. Выходная мощность передатчиков стационарных РС приблизительно такая же, как у мобильных РС.

Архитектура многозоновых транкинговых систем связи может строиться по двум принципам. Если определяющим фактором является стоимость оборудования, используется межзональная коммутация (рис.2).

Структурная схема транкинговой сети с распределенной межзональной коммутацией

Рисунок 2

Каждая БС в такой системе имеет свое собственное подключение к ТФОП. При необходимости вызова из одной зоны в другую он производится через интерфейс ТФОП, включая процедуру телефонного номера. Кроме того, БС могут непосредственно соединены с помощью физических выделенных линий связи.

Использование распределенной межзональной коммутацией целесообразно лишь для систем с небольшим количеством зон и с невысокими требованиями к оперативности межзональных вызовов (особенно в случае соединения через коммутируемые каналы ТФОП). В системах с высоким качеством обслуживания используется архитектура с центральным коммутатором (ЦК). Структура многозоновой транкинговоц системой связи с ЦК изображена на рис. 3.

Структурная схема транкинговой сети с централизованной межзональной коммутацией

Рисунок 3

Основной элемент этой схемы – межзональный коммутатор. Он обрабатывает виды межзональных вызовов, т.е. весь межзональный трафик проходит через один коммутатор, соединенный с БС по выделенным линиям. Это обеспечивает быструю обработку вызовов, возможность подключения централизованных ДП. Информация о местонахождении абонентов системы с ЦК хранится в единственном месте, поэтому ее легче защитить. Кроме того, межзональный коммутатор осуществляет также функции централизованного интерфейса к ТФОП и СКП, что позволяет при необходимости полнлстью контролировать как речевой трафик телефонной сети, так и трафик всех приложений ПД, связанный с внешними СКП, например Интернет. Таким образом, система с ЦК обладает более высокой управляемостью.

Системы транкинговой радиосвязи, представляющие собой радиально-зоновые системы подвижной УКВ-радиосвязи, осуществляющие автоматическое 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 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 (СПР-ОП), отличающихся друг от друга методом передачи речевой информации (аналоговые и цифровые), типом многостанционного доступа (МДЧР - с частотным разделением каналов, МДВР - c временным разделением каналов или МДКР - c кодовым разделением каналов), способом поиска и назначения канала (с децентрализованным и централизованным управлением), типом канала управления (выделенный и распределенный) и другими характеристиками.

В настоящее время и в мире, и в России достаточно широко распространены появившиеся ранее аналоговые транкинговые системы радиосвязи, такие как SmarTrunk, системы протокола MPT1327 (ACCESSNET, ACTIONET и др.), системы фирмы Motorola (Startsite, Smartnet, Smartzone), системы с распределенным каналом управления (LTR и Multi-Net фирмы E.F.Johnson Co и ESAS фирмы Uniden). Наибольшее распространение получили системы MPT1327, что объясняется значительными преимуществами данного стандарта по сравнению с другими аналоговыми системами.

Следует сказать, что и в России большинство крупных транкинговых сетей построено на базе оборудования стандарта MPT1327. Руководители компаний, занимающихся поставками оборудования и системной интеграцией в области профессиональной радиосвязи, отмечают, что большинство стоящих перед их заказчиками задач оперативной речевой связи достаточно эффективно решается с помощью аналоговых систем стандарта MPT1327.

Цифровые стандарты транкинговой радиосвязи пока не получили такого широкого распространения в России, но уже сейчас можно говорить об их активном и успешном внедрении.

Вместе с тем, круг пользователей цифровых транкинговых систем постоянно расширяется. В России также появляются крупные заказчики систем профессиональной радиосвязи, требования которых обуславливают переход к цифровым технологиям. В первую очередь, это крупные ведомства и корпорации, такие как РАО ЕЭС, Минтранс, МПС, Сибнефть и другие, а также силовые структуры и правоохранительные органы.

Необходимость перехода объясняется рядом преимуществ цифрового транкинга перед аналоговыми системами, такими как большая спектральная эффективность за счет применения сложных видов модуляции сигнала и низкоскоростных алгоритмов речепреобразования, повышенная емкость систем связи, выравнивание качества речевого обмена по всей зоне обслуживания базовой станции за счет применения цифровых сигналов в сочетании с помехоустойчивым кодированием. Развитие мирового рынка систем транкинговой радиосвязи сегодня характеризуется широким внедрением цифровых технологий. Ведущие мировые производители оборудования транкинговых систем объявляют о переходе к цифровым стандартам радиосвязи, предусматривая при этом либо выпуск принципиально нового оборудования, либо адаптацию аналоговых систем к цифровой связи.

Цифровые транкинговые системы по сравнению с аналоговыми имеют ряд преимуществ за счет реализации требований по повышенной оперативности и безопасности связи, предоставления широких возможностей по передаче данных, более широкого спектра услуг связи (включая специфические услуги связи для реализации специальных требований служб общественной безопасности), возможностей организации взаимодействия абонентов различных сетей.

1. Высокая оперативность связи. Прежде всего, это требование означает минимально возможное время установления канала связи (время доступа) при различных видах соединений (индивидуальных, групповых, с абонентами телефонных сетей и пр.). В конвенциональных системах связи при передаче цифровой информации, требующей временной синхронизации передатчика и приемника, для установления канала связи требуется большее время, чем аналоговой системе. Однако для транкинговых систем радиосвязи, где информационный обмен, в основном, производится через базовые станции, цифровой режим сравним по времени доступа с аналоговым (и в аналоговых, и в цифровых системах радиосвязи, как правило, канал управления реализуется на основе цифровых сигналов).

Кроме этого, в системах цифровой транкинговой радиосвязи более просто реализуются различные режимы связи, повышающие ее оперативность, такие как режим непосредственной (прямой) связи между подвижными абонентами (без использования базовой станции), режим открытого канала (выделения и закрепления частотных ресурсов сети за определенной группой абонентов для ведения ими в дальнейшем переговоров без выполнения какой-либо установочной процедуры, в т. ч. без задержки), режимы аварийных и приоритетных вызовов и др.

Цифровые системы транкинговой радиосвязи лучше приспособлены к различным режимам передачи данных, что предоставляет, например, сотрудникам правоохранительных органов и служб общественной безопасности широкие возможности оперативного получения сведений из централизованных баз данных, передачи необходимой информации, включая изображения, с мест происшествий, организации централизованных диспетчерских систем местоопределения подвижных объектов на основе спутниковых радионавигационных систем. Данные системы позволяют потребителям нефтегазового комплекса использовать их как транспорт не только для передачи голосовой связи, но и для передачи телеметрии и телеуправления.

2. Передача данных. Цифровые системы транкинговой радиосвязи лучше приспособлены к различным режимам передачи данных, что предоставляет абонентам цифровых сетей широкие возможности оперативного получения сведений из централизованных баз данных, передачи необходимой информации, включая изображения, организации централизованных диспетчерских систем местоопределения подвижных объектов на основе спутниковых радионавигационных систем. Скорость передачи данных в цифровых системах значительно выше, чем в аналоговых.

В большинстве систем радиосвязи на основе цифровых стандартов реализуются услуги передачи коротких и статусных сообщений, персонального радиовызова, факсимильной связи, доступа к фиксированным сетям связи (в т. ч. работающим на основе протоколов TCP/IP).

3. Безопасность связи. Включает в себя требования по обеспечению секретности переговоров (исключение возможности извлечения информации из каналов связи кому-либо, кроме санкционированного получателя) и защиты от несанкционированного доступа к системе (исключение возможности захвата управления системой и попыток вывести ее из строя, защита от «двойников» и т. п.). Как правило, основными механизмами обеспечения безопасности связи является шифрование и аутентификация абонентов.

Естественно, что в системах цифровой радиосвязи по сравнению с аналоговыми системами гораздо легче обеспечить безопасность связи. Даже без принятия специальных мер по закрытию информации цифровые системы обеспечивают повышенный уровень защиты переговоров (аналоговые сканирующие приемники непригодны для прослушивания переговоров в системах цифровой радиосвязи). Кроме того, некоторые стандарты цифровой радиосвязи предусматривают возможность сквозного шифрования информации, что позволяет использовать оригинальные (т. е. разработанные самим пользователем) алгоритмы закрытия речи.

Цифровые системы транкинговой радиосвязи позволяют использовать разнообразные механизмы аутентификации абонентов: различные идентификационные ключи и SIM-карты, сложные алгоритмы аутентификации, использующие шифрование, и т. п.

4. Услуги связи. Цифровые транкинговые системы реализуют современный уровень сервисного обслуживания абонентов сетей связи, предоставляя возможности автоматической регистрации абонентов, роуминга, управления потоком данных, различных режимов приоритетного вызова, переадресации вызова и т. д.

Наряду со стандартными функциями сетевого обслуживания по заявкам правоохранительных органов в стандарты цифровой транкинговой радиосвязи часто включают требования по наличию специфических услуг связи: режиму вызова, поступающему только с санкции диспетчера системы; режиму динамической модификации групп пользователей; режиму дистанционного включения радиостанций для акустического прослушивания обстановки и т. д.

5. Возможность взаимодействия. Цифровые системы радиосвязи, имеющие гибкую структуру адресации абонентов, предоставляют широкие возможности как для создания различных виртуальных сетей в рамках одной системы, так и для организации при необходимости взаимодействия абонентов различных сетей связи. Для служб общественной безопасности особенно актуальным является требование по обеспечению возможности взаимодействия подразделений различных ведомств для координации совместных действий при чрезвычайных ситуациях: стихийных бедствиях, террористических актах и т. п.

К наиболее популярным, заслужившим международное признание стандартам цифровой транкинговой радиосвязи, на основе которых во многих странах развернуты системы связи, относятся:

• EDACS , разработанный фирмой Ericsson;
• TETRA , разработанный Европейским институтом стандартов связи;
• APCO 25 , разработанный Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности;
• Tetrapol , разработанный фирмой Matra Communication (Франция);
• iDEN, разработанный фирмой Motorola (США).

Все эти стандарты отвечают современным требованиям к системам транкинговой радиосвязи. Они позволяют создавать различные конфигурации сетей связи: от простейших локальных однозоновых систем до сложных многозоновых систем регионального или национального уровня. Системы на основе данных стандартов обеспечивают различные режимы передачи речи (индивидуальная связь, групповая связь, широковещательный вызов и т. п.) и данных (коммутируемые пакеты, передача данных с коммутацией цепей, короткие сообщения и т. п.) и возможность организации связи с различными системами по стандартным интерфейсам (с цифровой сетью с интеграцией услуг, с телефонной сетью общего пользования, с учрежденческими АТС и т. д.). В системах радиосвязи указанных стандартов применяются современные способы речепреобразования, совмещенные с эффективными методами помехоустойчивого кодирования информации. Производители радиосредств обеспечивают соответствие их стандартам MIL STD 810 по различным климатическим и механическим воздействиям.

2. Общие сведения о стандартах цифровой транкинговой радиосвязи

2.1. Система EDACS

Одним из первых стандартов цифровой транкинговой радиосвязи был стандарт EDACS (Enhanced Digital Access Communication System), разработанный фирмой Ericsson (Швеция). Первоначально он предусматривал только аналоговую передачу речи, однако позднее была разработана специальная цифровая модификация системы EDACS Aegis.

Система EDACS работает в соответствии с закрытым фирменным протоколом, отвечающим требованиям по безопасности пользования системами транкинговой радиосвязи, которые были разработаны рядом фирм-производителей оборудования подвижной связи совместно с правоохранительными органами (Документ APS 16).

Цифровые системы EDACS выпускались на диапазоны частот 138-174 МГц, 403-423, 450-470 МГц и 806-870 МГц с разносом частот 30; 25; и 12,5 кГц.

В системах EDACS применяется частотное разделение каналов связи с использованием высокоскоростного (9600 бит/с) выделенного канала управления, который предназначается для обмена цифровой информацией между радиостанциями и устройствами управления работой системы. Это обеспечивает высокую оперативность связи в системе (время установления канала связи в однозоновой системе не превышает 0,25 с). Скорость передачи информации в рабочем канале также соответствует 9600 бит/с.

Речевое кодирование в системе производится путем компрессии импульсно-кодовой последовательности со скоростью 64 Кбит/с, полученной с помощью аналого-цифрового преобразования сигнала с тактовой частотой 8 кГц и разрядностью 8 бит. Алгоритм компрессии, реализующий метод адаптивного многоуровневого кодирования (разработка фирмы Ericsson), обеспечивает динамическую адаптацию к индивидуальным характеристикам речи абонента и формирует низкоскоростную цифровую последовательность, которая подвергается помехоустойчивому кодированию, доводящему скорость цифрового потока до 9,2 Кбит/с. Далее сформированная последовательность делится на пакеты, в каждый из которых включаются сигналы синхронизации и управления. Результирующая последовательность передается в канал связи со скоростью 9600 бит/с.

Основными функциями стандарта EDACS, обеспечивающими специфику служб общественной безопасности, являются различные режимы вызова (групповой, индивидуальный, экстренный, статусный), динамическое управление приоритетностью вызовов (в системе может использоваться до 8 уровней приоритета), динамическая модификация групп абонентов (перегруппировка), дистанционное выключение радиостанций (при утере или краже радиосредств).

Системы стандарта EDACS обеспечивают возможность работы радиосредств как в цифровом, так и в аналоговом режиме, что позволяет пользователям на определенном этапе использовать старый парк технических средств радиосвязи.

Одной из основных задач разработки системы было достижение высокой надежности и отказоустойчивости сетей связи на основе данного стандарта. Эта цель была достигнута, что подтверждается надежной и устойчивой работой систем связи в различных регионах мира. Высокая отказоустойчивость обеспечивается реализацией в аппаратуре системы EDACS распределенной архитектуры и заложенным принципом распределенной обработки данных. Базовая станция сети связи сохраняет работоспособность даже в случае отказа всех ретрансляторов, кроме одного. Последний работоспособный ретранслятор в этом случае в исходном состоянии работает как ретранслятор канала управления, при поступлении вызовов обрабатывает их, назначая свой собственный частотный канал, после чего переходит в режим ретранслятора рабочего канала. При выходе из строя контроллера базовой станции система переходит в аварийный режим, при котором теряются некоторые функции сети, однако сохраняется частичная работоспособность (ретрансляторы работают автономно).

В системе EDACS возможно сквозное шифрование информации, однако в связи с закрытым протоколом приходится применять либо стандартный алгоритм защиты, предлагаемый фирмой Ericsson, либо согласовывать с ней возможность использования собственных программно-аппаратных модулей, реализующих оригинальные алгоритмы, которые должны быть совместимы с системным протоколом EDACS.

На сегодняшний день в мире развернуто большое количество сетей стандарта EDACS, в числе которых есть многозоновые сети связи, используемые службами общественной безопасности различных стран. В России функционирует около десяти сетей данного стандарта, наиболее крупной является сеть связи ФСО России в г. Москве, включающая 9 базовых станций. Вместе с тем, в настоящее время фирма Ericsson не проводит работ по совершенствованию системы EDACS, прекратила поставки оборудования для развертывания новых сетей данного стандарта и только поддерживает функционирование действующих сетей.

2.2 Система TETRA

TETRA представляет собой стандарт цифровой транкинговой радиосвязи, состоящий из ряда спецификаций, разработанных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Стандарт TETRA создавался как единый общеевропейский цифровой стандарт. Поэтому до апреля 1997 г. аббревиатура TETRA означала Трансевропейское транкинговое радио (Trans-European Trunked RAdio). Однако в связи с большим интересом, проявленным к стандарту в других регионах, территория его действия не ограничивается только Европой. В настоящее время TETRA расшифровывается как Наземное транкинговое радио (TErrestrial Trunked RAdio).

TETRA - открытый стандарт, т. е. предполагается, что оборудование различных производителей будет совместимо. Доступ к спецификациям TETRA свободен для всех заинтересованных сторон, вступивших в ассоциацию «Меморандум о взаимопонимании и содействии стандарту TETRA» (MoU TETRA). Ассоциация, в которую в конце 2001 г. входило более 80 участников, объединяет разработчиков, производителей, испытательные лаборатории и пользователей различных стран.

Стандарт TETRA состоит из двух частей: TETRA V+D (TETRA Voice+Data) - стандарта на интегрированную систему передачи речи и данных, и TETRA PDO (TETRA Packet Data Optimized) - стандарта, описывающего специальный вариант транкинговой системы, ориентированный только на передачу данных.

В стандарт TETRA входят спецификации беспроводного интерфейса, интерфейсов между сетью TETRA и цифровой сетью с интеграцией услуг (ISDN), телефонной сетью общего пользования, сетью передачи данных, учрежденческими АТС и т. п. В стандарт включено описание всех основных и дополнительных услуг, предоставляемых сетями TETRA. Специфицированы также интерфейсы локального и внешнего централизованного управления сетью.

Радиоинтерфейс стандарта TETRA предполагает работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц. Необходимый минимальный дуплексный разнос радиоканалов - 10 МГц. Для систем стандарта TETRA могут использоваться некоторые поддиапазоны частот. В странах Европы за службами безопасности закреплены диапазоны 380-385/390-395 МГц, а для коммерческих организаций предусмотрены диапазоны 410-430/450-470 МГц. В Азии для систем TETRA используется диапазон 806-870 МГц.

В системах стандарта TETRA V+D используется метод многостанционного доступа с временным разделением (МДВР) каналов связи. На одной физической частоте может быть организовано до 4 независимых информационных каналов.

Сообщения передаются мультикадрами длительностью 1,02 с. Мультикадр содержит 18 кадров, один из которых является контрольным. Кадр имеет длительность 56,67 мс и содержит 4 временных интервала (time slots). В каждом из временных интервалов передается информация своего временного канала. Временной интервал имеет длину 510 бит, из которых 432 являются информационными (2 блока по 216 бит).

В системах стандарта TETRA используется относительная фазовая модуляция типа p/4-DQPSK (Differrential Quadrum Phase Shift Keying). Скорость модуляции - 36 Кбит/с.

Для преобразования речи в стандарте используется кодек с алгоритмом преобразования типа CELP (Code Excited Linear Prediction). Скорость цифрового потока на выходе кодека составляет 4,8 Кбит/с. Цифровые данные с выхода речевого кодека подвергаются блочному и сверточному кодированию, перемежению и шифрованию, после чего формируются информационные каналы. Пропускная способность одного информационного канала составляет 7,2 Кбит/с, а скорость цифрового информационного потока данных - 28,8 Кбит/с. (При этом общая скорость передачи символов в радиоканале за счет дополнительной служебной информации и контрольного кадра в мультикадре соответствует скорости модуляции и равна 36 Кбит/с.)

Системы стандарта TETRA могут функционировать в следующих режимах:

• транкинговой связи;
• с открытым каналом;
• непосредственной связи.

В режиме транкинговой связи обслуживаемая территория перекрывается зонами действия базовых приемопередающих станций. Стандарт TETRA позволяет как использовать в системах только распределенный канал управления, так и организовывать его сочетание с выделенным частотным каналом управления. При работе сети с распределенным каналом управления служебная информация передается либо только в контрольном кадре мультикадра (одном из 18), либо еще в специально выделенном временном канале (одном из 4-х каналов, организуемых на одной частоте). В дополнение к распределенному сеть связи может использовать выделенный частотный канал управления, специально предназначенный для обмена служебной информацией (при этом реализуются максимальные услуги связи).

В режиме с открытым каналом группа пользователей имеет возможность устанавливать соединение «один пункт - несколько пунктов» без какой-либо установочной процедуры. Любой абонент, присоединившись к группе, может в любой момент использовать этот канал. В режиме с открытым каналом радиостанции работают в двухчастотном симплексе.

В режиме непосредственной (прямой) связи между терминалами устанавливаются двух- и многоточечные соединения по радиоканалам, не связанным с каналом управления сетью, без передачи сигналов через базовые приемопередающие станции.

В системах стандарта TETRA мобильные станции могут работать в т. н. режиме «двойного наблюдения» («Dual Watch»), при котором обеспечивается прием сообщений от абонентов, работающих как в режиме транкинговой, так и прямой связи.

Для увеличения зон обслуживания в стандарте TETRA предусматривается возможность использования абонентских радиостанций в качестве ретрансляторов.

TETRA предоставляет пользователям ряд услуг, которые включены в стандарт по заявке Ассоциации европейской полиции (Schengen Group), сотрудничающей с техническим комитетом ETSI:

• вызов, санкционированный диспетчером (режим, при котором вызовы поступают только с санкции диспетчера);
• приоритетный доступ (в случае перегруженности сети доступные ресурсы присваиваются в соответствии со схемой приоритетов);
• приоритетный вызов (присвоение вызовов в соответствии со схемой приоритетов);
• приоритетное прерывание обслуживания вызовов (прерывание обслуживания вызовов с низким приоритетом, если ресурсы системы исчерпаны);
• избирательное прослушивание (перехват поступающего вызова без влияния на работу других абонентов);
• дистанционное прослушивание (дистанционное включение абонентской радиостанции на передачу для прослушивания обстановки у абонента);
• динамическая перегруппировка (динамическое создание, модификация и удаление групп пользователей);
• идентификация вызывающей стороны.

Стандарт TETRA обеспечивает два уровня безопасности передаваемой информации:

• стандартный уровень, использующий шифрование радиоинтерфейса (обеспечивается уровень защиты информации, аналогичный системе сотовой связи GSM);
• высокий уровень, использующий сквозное шифрование (от источника до получателя).

Средства защиты радиоинтерфейса стандарта TETRA включают механизмы аутентификации абонента и инфраструктуры, обеспечения конфиденциальности трафика за счет потока псевдоимен и специфицированного шифрования информации. Определенная дополнительная защита информации обеспечивается возможностью переключения информационных каналов и каналов управления в процессе ведения сеанса связи.

Более высокий уровень защиты информации является уникальным требованием специальных групп пользователей. Сквозное шифрование обеспечивает защиту речи и данных в любой точке линии связи между стационарными и мобильными абонентами. Стандарт TETRA задает только интерфейс для сквозного шифрования, обеспечивая тем самым возможность использования оригинальных алгоритмов защиты информации.

Следует также отметить, что в стандарте TETRA в связи с использованием метода временного разделения каналов (МДВР) связи во всех абонентских терминалах имеется возможность организации связи в режиме полного дуплекса.

Сети TETRA развернуты в Европе, Северной и Южной Америке, Китае, Юго-Восточной Азии, Австралии, Африке.

В настоящее время завершается разработка второй стадии стандарта (TETRA Release 2 (R2)), направленной на интеграцию с мобильными сетями 3-го поколения, кардинальное увеличение скорости передачи данных, переход от специализированных SIM-карт к универсальным, дальнейшее увеличение эффективности сетей связи и расширение возможных зон обслуживания.

В России оборудование TETRA предлагается рядом компаний - системных интеграторов. Реализовано несколько пилотных проектов сетей TETRA. Под эгидой Минсвязи проводится разработка системного проекта «Федеральная сеть подвижной радиосвязи TETRA», получившего название «Тетрарус». В 2001 г. был создан Российский TETRA Форум, в задачи которого входят продвижение технологии TETRA в России, организация обмена информацией, содействие развитию национального производства, участие в работе по гармонизации радиочастотного спектра и т. д. В соответствии с решением ГКЭС от 02.07.2003 г. использование стандарта TETRA признано перспективным «…в целях обеспечения связью органов государственного управления всех уровней, обороны, безопасности, охраны правопорядка, потребностей ведомств и крупных корпораций».

2.3. Система APCO 25

Стандарт APCO 25 разработан Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности (Association of Public safety Communications Officials-international), которая объединяет пользователей систем связи, работающих в службах общественной безопасности.

Работы по созданию стандарта были начаты в конце 1989 г., а последние документы по установлению стандарта были утверждены и подписаны в августе 1995 г. на международной конференции и выставке APCO в Детройте. В настоящее время стандарт включает все основные документы, определяющие принципы построения радиоинтерфейса и других системных интерфейсов, протоколы шифрования, методы речевого кодирования и т. д.

В 1996 г. было принято решение о разделении всех спецификаций стандарта на два этапа реализации, которые были обозначены как Фаза I и Фаза II. В середине 1998 г. были сформулированы функциональные и технические требования к каждой из фаз стандарта, подчеркивающие новые возможности Фазы II и ее отличия от Фазы I.

Основополагающими принципами разработки стандарта APCO 25, сформулированными его разработчиками, были требования:

• по обеспечению плавного перехода к средствам цифровой радиосвязи (т. е. возможности совместной работы на начальном этапе базовых станций стандарта с абонентскими аналоговыми радиостанциями, используемыми в настоящее время);
• по созданию открытой системной архитектуры для стимулирования конкуренции среди производителей оборудования;
• по обеспечению возможности взаимодействия различных подразделений служб общественной безопасности при проведении совместных мероприятий.

Системная архитектура стандарта поддерживает как транкинговые, так и обычные (конвенциональные) системы радиосвязи, в которых абоненты взаимодействуют между собой либо в режиме непосредственной связи, либо через ретранслятор. Основным функциональным блоком системы стандарта APCO 25 является радиоподсистема, определяемая как сеть связи, которая строится на основе одной или нескольких базовых станций. При этом каждая базовая станция должна поддерживать Общий радиоинтерфейс (CAI - Common Radio Interface) и другие стандартизованные интерфейсы (межсистемный, с ТФОП, с портом передачи данных, с сетью передачи данных и сетевым управлением).

Стандарт APCO 25 предусматривает возможность работы в любом из стандартных диапазонов частот, используемых системами подвижной радиосвязи: 138-174, 406-512 или 746-869 МГц. Основной метод доступа к каналам связи - частотный (МДЧР), однако, по заявке фирмы Ericsson в Фазу II включена возможность использования в системах стандарта APCO 25 множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР).

В Фазе I стандартный шаг сетки частот составляет 12,5 кГц, в Фазе II - 6,25 кГц. При этом при полосе 12,5 кГц осуществляется четырехпозиционная частотная модуляция по методу C4FM со скоростью 4800 символов в секунду, а при полосе 6,25 кГц - четырехпозиционная фазовая модуляция со сглаживанием фазы по методу CQPSK. Сочетание указанных методов модуляции позволяет использовать на разных фазах одинаковые приемники, дополняемые различными усилителями мощности (для Фазы I - простые усилители с высоким КПД, для Фазы II - усилители с высокой линейностью и ограниченной шириной излучаемого спектра). При этом демодулятор может осуществлять обработку сигналов по любому из методов.

Речевая информация в радиоканале передается кадрами по 180 мс, сгруппированными по 2 кадра. Для речевого кодирования в стандарте используется кодек IMBE (Improved MultiBand Excitation), который применяется также в системе спутниковой связи Inmarsat. Скорость кодирования - 4400 бит/с. После помехоустойчивого кодирования речевой информации скорость информационного потока увеличивается до 7200 бит/с, а после формирования речевых кадров путем добавления служебной информации - до 9600 бит/с.

Заложенная в стандарте APCO 25 система идентификации абонентов позволяет адресовать в одной сети не менее 2 миллионов радиостанций и до 65 тысяч групп. При этом задержка при установлении канала связи в подсистеме в соответствии с функциональными и техническими требованиями к стандарту APCO 25 не должна превышать 500 мс (в режиме прямой связи - 250 мс, при связи через ретранслятор - 350 мс).

Системы APCO 25 в соответствии с функциональными и техническими требованиями должны обеспечивать 4 уровня криптозащиты. Используется поточный метод шифрования информации с применением нелинейных алгоритмов формирования шифрующей последовательности. При использовании специального режима OTAR (Over-the-air-re-keying) ключи шифрования могут передаваться по радиоканалу.

В связи с тем, что основной метод доступа к каналам связи в APCO - МДИР, на текущий момент нет терминалов, которые обеспечивали бы работу абонента в режиме полного дуплекса.

Несмотря на то, что APCO является международной организацией, представительства которой находятся в Канаде, Австралии, Карибском регионе, основную роль в продвижении этого стандарта играют американские фирмы, поддерживаемые правительством США. К числу участников общественного сектора Ассоциации относятся ФБР, Министерство обороны США, Федеральный комитет связи, полиции ряда штатов США, Секретная служба и многие другие государственные организации. В качестве производителей оборудования стандарта APCO 25 уже заявили себя такие ведущие фирмы, как Motorola (основной разработчик стандарта), E.F.Johnson, Transcrypt, Stanlite Electronics и др. Фирма Motorola уже представила свою первую систему, основанную на стандарте APCO 25, имеющую название ASTRO.

Наибольший интерес к данному стандарту проявляют специалисты МВД России. Пилотная сеть (пока не транкинговой, а конвенциональной радиосвязи) на основе двух базовых станций была развернута МВД России в Москве в 2001 г. В 2003 г. в Санкт-Петербурге к 300-летию города была развернута сеть диспетчерской радиосвязи на 300 абонентов в интересах различных силовых структур.

2.4. Система Tetrapol

Работы по созданию стандарта цифровой транкинговой радиосвязи Tetrapol были начаты в 1987 г., когда фирма Matra Communications заключила контракт с французской жандармерией на разработку и ввод в эксплуатацию сети цифровой радиосвязи Rubis. Сеть связи была введена в эксплуатацию в 1994 г. По данным фирмы Matra на сегодняшний день сеть французской жандармерии охватывает более половины территории Франции и обслуживает более 15 тыс. абонентов. В том же 1994 г. фирма Matra создала свой форум Tetrapol, под эгидой которого были разработаны спецификации Tetrapol PAS (Publicly Available Specifications), определяющие стандарт цифровой транкинговой радиосвязи.

Стандарт Tetrapol описывает цифровую транкинговую систему радиосвязи с выделенным каналом управления и частотным методом разделения каналов связи. Стандарт позволяет создавать как однозоновые, так и многозоновые сети связи различной конфигурации, обеспечивая также возможность прямой связи между подвижными абонентами без использования инфраструктуры сети и ретрансляции сигналов на фиксированных каналах.

Системы связи стандарта Tetrapol имеют возможность работы в диапазоне частот от 70 до 520 МГц, который в соответствии со стандартом определяется как совокупность двух поддиапазонов: ниже 150 МГц (VHF) и выше 150 МГц (UHF). Большая часть радиоинтерфейсов для систем этих поддиапазонов является общей, различие заключается в использовании различных методов помехоустойчивого кодирования и кодового перемежения. В поддиапазоне UHF рекомендуемый дуплексный разнос каналов приема и передачи составляет 10 МГц.

Частотный разнос между соседними каналами связи может составлять 12,5 или 10 кГц. В дальнейшем предполагается переход к разносу между каналами в 6,25 кГц. В системах стандарта Tetrapol поддерживается ширина полосы до 5 МГц, что обеспечивает возможность использования в сети 400 (при разносе 12,5 кГц) или 500 (при разносе 10 кГц) радиоканалов. При этом в каждой зоне может использоваться от 1 до 24 каналов.

Скорость передачи информации в канале связи составляет 8000 бит/с. Передача информации организуется по кадрам длиной 160 бит и длительностью 20 мс. Кадры объединяются в суперкадры длительностью 4 с (200 кадров). Информация подвергается сложной обработке, включающей сверточное кодирование, перемежение, скремблирование, дифференциальное кодирование и окончательное форматирование кадра.

В системах стандарта Tetrapol используется GMSK модуляция с BT=0,25.

Для преобразования речи в стандарте применяется кодек с алгоритмом речепреобразования, использующим метод анализа через синтез типа RPCELP (Regular Pulse Code Excited Linear Prediction). Скорость преобразования составляет 6000 бит/с.

В стандарте определяются три основных режима связи: транкинговый, режим прямой связи и режим ретрансляции.

В сетевом режиме (или режиме транкинговой связи) взаимодействие абонентов осуществляется с помощью базовых станций (БС), которые распределяют каналы связи между абонентами. При этом сигналы управления передаются на отдельном, специально выделенном для каждой БС частотном канале. В режиме прямой связи обмен информацией между подвижными абонентами производится напрямую без участия базовой станции. В режиме ретрансляции связь между абонентами осуществляется через ретранслятор, который имеет фиксированные каналы передачи и приема информации.

В системах стандарта Tetrapol поддерживается 2 основных вида информационного обмена: передача речи и передача данных.

Службы речевой связи позволяют осуществлять следующие виды вызовов: широковещательный вызов, вызов установки открытого канала, групповой вызов, индивидуальный вызов, множественный вызов с использованием списка абонентов, аварийный вызов.

Службы передачи данных предоставляют ряд услуг прикладного уровня, поддерживаемых заложенными в радиотерминалах функциями, таких как межабонентский обмен сообщениями в соответствии с протоколом Х.400, доступ к централизованным базам данных, доступ к фиксированным сетям в соответствии с протоколом TCP/IP, передача факсимильных сообщений, пересылка файлов, передача сигналов персонального вызова, передача коротких сообщений, передача статусных вызовов, поддержка режима передачи получаемых с помощью приемников GPS данных о местоположении объекта, передача видеоизображений.

В стандарте Tetrapol предусмотрены стандартные сетевые процедуры, обеспечивающие современный уровень обслуживания абонентов: динамическая перегруппировка, аутентификация абонента, роуминг, приоритетный вызов, управление передатчиком абонента, управление «профилем» абонента (дистанционное изменение параметров абонентского радиотерминала, заложенных в него при программировании) и др.

Системы стандарта Tetrapol предоставляют пользователям ряд дополнительных услуг, которые, наряду с предоставлением сервисных услуг, позволяют эффективно реализовывать специфические сети связи служб общественной безопасности и правоохранительных органов. К числу таких услуг относятся приоритет доступа (предоставление предпочтительного доступа в систему при перегрузке каналов радиосвязи); приоритетный вызов (присвоение вызовов в соответствии со схемой приоритетов); приоритетное сканирование (предоставление пользователю, принадлежащему к нескольким группам, возможности получения вызовов от абонента любой из групп); вызов, санкционированный диспетчером (режим, при котором вызовы поступают только с санкции диспетчера сети связи); переадресация вызова (безусловное перенаправление вызова другому абоненту или переадресация в случае занятости вызываемого абонента); подключение к вызову (включение режима, при котором один пользователь, взаимодействующий с другим, может сделать участником соединения третьего абонента); избирательное прослушивание (перехват поступающего вызова без влияния на работу других абонентов); дистанционное прослушивание (дистанционное включение абонентской радиостанции на передачу для прослушивания обстановки у абонента); идентификация вызывающей стороны (определение и отображение на терминале вызываемого абонента идентификатора вызывающей стороны); «двойное наблюдение» (возможность абонентского радиотерминала, работающего в сетевом режиме, получать также сообщения и в режиме прямой связи) и многие другие.

В связи с тем, что с самого начала стандарт Tetrapol был ориентирован на обеспечение требований правоохранительных органов, в нем предусмотрены различные механизмы обеспечения безопасности связи, направленные на предотвращение таких угроз, как несанкционированный доступ в систему, прослушивание ведущихся переговоров, создание преднамеренных помех, анализ трафика конкретных абонентов и т. п. К числу таких механизмов относятся:

• автоматическая реконфигурация сети (периодическое перераспределение ресурсов сети связи (изменение конфигурации) за счет установки и отмены открытых каналов, динамической перегруппировки, переназначения каналов связи диспетчером сети и т. п.);
• управление доступом в систему (контроль доступа к оборудованию сети связи посредством смарт-карт и системы паролей);
• сквозное шифрование информации (обеспечение возможности защиты передаваемой информации в любой точке линии связи между абонентами);
• аутентификация абонентов (автоматическое или проводимое по запросу диспетчера сети удостоверение подлинности абонентов);
• использование временных идентификаторов абонентов (замена уникальных идентификационных номеров абонентов на псевдонимы, сменяемые при каждом новом сеансе связи);
• имитация активности радиоабонентов (режим поддержки постоянного трафика при перерыве в ведении переговоров путем посылки БС по каналам связи сигналов, которые трудно отличить от информационных);
• дистанционное отключение радиотерминала (возможность отключения абонентского радиотерминала диспетчером сети);
• распространение ключей по радиоканалу (возможность передачи диспетчером сети секретных ключей абонентам по радиоканалу).

Системы стандарта Tetrapol широко используются во Франции. Видимо, не без поддержки правительством отечественного производителя, кроме сети связи Rubis национальной жандармерии, системы Tetrapol эксплуатируются французской полицией (система Acropolе) и службой железных дорог (система Iris).

Стандарт Tetrapol пользуется популярностью и в некоторых других странах Европы. На основе данного стандарта развернуты сети связи полиции Мадрида и Каталонии, подразделений безопасности Чешской Республики, службы аэропорта во Франкфурте. Специальная сеть связи Matracom 9600 развертывается в интересах Берлинского транспортного предприятия. Радиостанции сети связи будут установлены на более, чем 2000 автобусах предприятия. Кроме радиосвязи, в сети задействуется функция определения местоположения транспортных средств.

В 1997 г. фирма Matra Communications выиграла тендер по созданию системы цифровой радиосвязи для королевской тайландской полиции. Контракт является частью заказа по модернизации полицейской радиосети, которая объединит 70 полицейских участков. Предполагается задействование самых современных возможностей системы, включая доступ к централизованной базе данных, электронную почту, сквозное шифрование информации, местоопределение. Имеются также сведения о развертывании нескольких систем в двух других странах юго-восточной Азии, а также в интересах полиции Мехико.

В нашей стране системы стандарта Tetrapol пока не используются. В настоящее время ФАПСИ предполагает развертывание в России опытного района транкинговой радиосвязи данного стандарта.

2.5. Система iDEN

Технология iDEN (integrated Digital Enhanced Network) была разработана компанией Motorola в начале 90-х годов. Первая коммерческая система на базе этой технологии была развернута в США компанией NEXTEL в 1994 г.

С точки зрения статуса стандарта iDEN можно охарактеризовать как корпоративный стандарт с открытой архитектурой. Это означает, что компания Motorola, сохраняя за собой все права по модификации системного протокола, предоставляет вместе с тем лицензии на производство компонентов системы различным производителям.

Данный стандарт разрабатывался для реализации интегрированных систем, обеспечивающих все виды подвижной радиосвязи: диспетчерской связи, мобильной телефонной связи, передачи текстовых сообщений и пакетов данных. Технология iDEN ориентирована на создание корпоративных сетей крупных организаций или коммерческих систем, предоставляющих услуги как организациям, так и частным лицам.

При реализации диспетчерских сетей подвижной радиосвязи iDEN предоставляет возможности группового и индивидуального вызова, а также режима сигнализации вызова, при котором в случае недоступности абонента вызов запоминается в системе, а затем передается абоненту, когда тот становится доступным. Число возможных групп в iDEN составляет 65535. Время установления связи при групповом вызове в полудуплексном режиме не превышает 0,5 с.

Системы iDEN предоставляют возможности организации телефонной связи по любым направлениям: мобильный абонент – мобильный абонент, мобильный абонент – абонент ТФОП. Телефонная связь полностью дуплексная. В системе предусмотрена возможность голосовой почты.

Абоненты систем iDEN имеют возможность передавать и получать на свои терминалы текстовые сообщения, а также передавать данные (в коммутационном режиме со скоростью 9,6 Кбит/с, а в пакетном – до 32 Кбит/с), что обеспечивает возможность организации факсимильной связи и электронной почты, а также взаимодействия с фиксированными сетями, в частности с Internet. Пакетный режим передачи данных поддерживает протокол TCP/IP.

Система iDEN выполнена на базе технологии МДВР. В каждом частотном канале шириной 25 кГц передается 6 речевых каналов. Это достигается путем разбиения кадра длительностью 90 мс на временные интервалы по 15 мс, в каждом из которых передается информация своего канала.

Для речевого кодирования используется кодек, работающий по алгоритму типа VSELP. Скорость передачи информации в одном канале составляет 7,2 Кбит/с, а суммарная скорость цифрового потока в радиоканале (за счет использования помехоустойчивого кодирования и добавления управляющей информации) достигает 64 Кбит/с. Столь высокой скорости передачи информации в полосе 25 кГц удается достичь за счет применения 16-позиционной квадратурной модуляции M16-QAM.

В стандарте используется стандартный для Америки и Азии частотный диапазон 805-821/855-866 МГц. IDEN имеет самую высокую спектральную эффективность среди рассматриваемых стандартов цифровой транкинговой связи, он позволяет разместить в 1 МГц до 240 информационных каналов. Вместе с тем, размеры зон покрытия базовых станций (ячеек) в системах iDEN меньше, чем в системах других стандартов, что объясняется малой мощностью абонентских терминалов (0,6 Вт – для портативных станций и 3 Вт – для мобильных).

Архитектуре системы iDEN присущи черты, характерные как для транкинговых, так и для сотовых систем, что подчеркивает ориентацию iDEN на обслуживание большого количества абонентов и интенсивный трафик. При создании коммерческих систем для обслуживания различных организаций или предприятий в системе может быть создано до 10000 виртуальных сетей, в каждой из которых может быть до 65500 абонентов, объединенных при необходимости в 255 групп. При этом каждая из групп абонентов может использовать всю зону связи, обеспечиваемую данной системой.

Первая коммерческая система, развернутая в 1994 г. компанией NEXTEL, в настоящее время является общенациональной и насчитывает около 5500 сайтов и 2,7 млн. абонентов. В США имеется другая сеть, оператором которой является компания Southern Co. Сети iDEN развернуты также в Канаде, Бразилии, Мексике, Колумбии, Аргентине, Японии, Сингапуре, Китае, Израиле и других странах. Общее число абонентов iDEN в мире на сегодня превышает 3 млн. человек.

В России системы iDEN не развернуты и нет сведений о разработках проектов сетей данного стандарта.

3. Краткий сравнительный анализ стандартов цифровой радиосвязи

3.1. Технические характеристики и функциональные возможности

Обобщенные сведения о системах стандартов EDACS, TETRA, APCO 25, Tetrapol, iDEN и их технические характеристики представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характе- ристика стандарта (системы) связи Tetrapol Разработчик стандарта Ericsson (Швеция) Matra Communications (Франция) Статус стандарта корпора- тивный открытый открытый корпора- тивный корпора- тивный с открытой архи- тектурой Основные производители радиосредств Nokia, Motorola, OTE, Rohde&Schwarz Motorola, E.F.John­son Inc., Transcrypt, ADI Limited Matra, Nortel,CS Telecom Возможный диапазон рабочих частот, МГц 138-174; 403-423; 450-470; 806-870 138-174; 403-423; 450-470; 806-870 138-174; 406-512; 746-869 805-821/ 855-866 Разнос между частотными каналами, кГц 12,5 (передача данных) Эффективная полоса частот на один речевой канал, кГц Вид модуляции C4FM (12,5 кГц) CQPSK (6,25 кГц) GMSK (BT=0,25) Метод речевого кодирования и скорость речепреобра- зования адаптивное много- уровневое кодирование (преобра- зование 64Кбит/с и компрессия до 9,2 Кбит/с) CELP (4,8 Кбит/с) IMBE (4,4 Кбит/с) RPCELP (6 Кбит/с) (7,2 Кбит/с) Скорость передачи информации в канале, бит/с 7200 (28800 – при передаче 4-х информационных каналов на одной физичекой частоте) 9600 (до 32К при передаче данных в пакетном режиме) Время установления канала связи, с 0,25 (в однозоновой системе) 0,2 с - при индив. вызове (min); 0,17 с - при групповом вызове (min) 0,25 - в режиме прямой связи; 0,35 - в режиме ретрансляции; 0,5 - в радио- подсистеме не более 0,5 не более 0,5 Метод разделения каналов связи МДВР (с использованием частотного разделения в многозоновых системах) Вид канала управления выделенный выделенный или распределенный (в зависимости от конфи- гурации сети) выделенный выделенный Выделенный или распре- деленный (в зависимости от конфи- гурации сети) Возможности шифрования информации стандартный фирменный алгоритм сквозного шифрования 1) стандартные алгоритмы; 2) сквозное шифрование 4 уровня защиты информации 1) стандартные алгоритмы; 2) сквозное шифрование нет сведений

Функциональные возможности, предоставляемые системами стандартов цифровой транкинговой радиосвязи, представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Функциональные возможности системы связи Поддержка основных видов вызова (индивид., групповой, широковещ.) Выход на ТФОП Полнодуплексные абонентские терминалы Передача данных и доступ к централизованным базам данных Режим прямой связи Автоматическая регистрация мобильных абонентов Персональный вызов Доступ к фиксированным сетям IP Передача статусных сообщений Передача коротких сообщений Поддержка режима передачи данных о местоположении от системы GPS Факсимильная связь Возможность установки открытого канала Множественный доступ с использованием списка абонентов Наличие стандартного режима ретрансляции сигналов Наличие режима «двойного наблюдения»

Примечание: (н/с - нет сведений)

Рассматривая технические характеристики и функциональные возможности представленных стандартов транкинговой связи, можно отметить, что все стандарты имеют высокие (относительно данного класса систем подвижной радиосвязи) технические показатели. Они позволяют строить различные конфигурации сетей связи, обеспечивают разнообразные режимы передачи речи и данных, связь с ТФОП и фиксированными сетями. В средствах радиосвязи данных стандартов используются эффективные методы речепреобразования и помехоустойчивого кодирования информации. Все стандарты обеспечивают высокую оперативность связи.

Можно отметить, что по сравнению с другими стандартами EDACS имеет несколько меньшую спектральную эффективность. Кроме этого, некоторые специалисты отмечают, что в стандарте EDACS не используются цифровые методы модуляции, что позволяет говорить о нем как о стандарте, в котором осуществляется передача оцифрованной речевой информации по аналоговому каналу связи.

По функциональным возможностям стандарт EDACS, пожалуй, также в определенной мере уступает остальным трем стандартам, т. к. он был разработан несколько раньше. Стандарты TETRA, APCO 25, Tetrapol и iDEN специфицируют широкий спектр предоставляемых стандартных услуг связи, по уровню сравнимый между собой. (Как правило, перечень предоставляемых услуг определяется при проектировании конкретной системы или сети радиосвязи.)

3.2. Выполнение специальных требований к системам радиосвязи служб общественной безопасности

Информация о наличии некоторых специфических услуг связи, ориентированных на использование представителями служб общественной безопасности, представлена в таблице 3. Стандарт iDEN здесь не рассматривается, т. к. этот стандарт разрабатывался без учета специальных требований служб общественной безопасности. В настоящее время появляются только отдельные сведения о ведущихся попытках адаптации систем данного стандарта к специальным требованиям.

Таблица 3.

Специальные услуги связи Tetrapol Приоритет доступа Система приоритетных вызовов Динамическая перегруппировка Избирательное прослушивание Дистанционное прослушивание Идентификация вызывающей стороны Вызов, санкционированный диспетчером Передача ключей по радиоканалу (OTAR) Имитация активности абонентов Дистанционное отключение абонента Аутентификация абонентов

Так как представленные в таблице стандарты разрабатывались в интересах служб общественной безопасности, все они обеспечивают выполнение большинства требований, предъявляемых к специальным системам связи, что можно видеть по таблице 2. Представленные цифровые стандарты обеспечивают высокую оперативность связи (время доступа для всех систем - не более 0,5 с) и предусматривают возможности повышения отказоустойчивости сетей радиосвязи за счет гибкой архитектуры. Все стандарты позволяют реализовать защиту информации: для систем TETRA и Tetrapol стандарты предусматривают возможность использования как стандартного алгоритма шифрования, так и оригинальных алгоритмов за счет сквозного шифрования; в системах EDACS можно использовать стандартный фирменный алгоритм или специально согласовать с фирмой возможность применения собственной системы защиты; в соответствии с функциональными и техническими требованиями к системам стандарта APCO 25 должно обеспечиваться 4 уровня защиты информации (из которых только один может быть предназначен для экспортируемых применений).

При рассмотрении перечня предоставляемых каждым стандартом специальных услуг связи можно отметить, что стандарты TETRA, APCO 25, Tetrapol обеспечивают сравнимый уровень специальных услуг, а EDACS - несколько меньший. Стандарт iDEN не предусмотрен для выполнения специальных требований.

3.3. Ресурсы радиочастотного спектра

Наличие ресурсов радиочастотного спектра (РЧС) для развертывания системы радиосвязи является важнейшим критерием выбора той или иной системы. В данном случае наиболее перспективны стандарты, которые обеспечивают возможность построения сетей связи в наиболее широком диапазоне.

Системы EDACS реализуются в диапазонах 138-174, 403-423, 450-470 и 806-870 МГц, причем есть сведения о действующих сетях радиосвязи во всех диапазонах.

Системы TETRA предполагают использование следующих диапазонов: 380-385/390-395, 410-430/450-470 МГц и 806-870 МГц.

Системы APCO 25 в соответствии с функциональными и техническими требованиями обеспечивают возможность работы в любом из диапазонов, отведенных для подвижной радиосвязи.

Стандарт Tetrapol ограничивает верхнюю частоту своих систем на уровне 520 МГц.

Системы стандарта iDEN функционируют только в диапазоне 800 МГц, что ограничивает их использование для построения определенного круга систем.

Следует отметить, что выделение ресурсов радиочастотного спектра для построения систем цифровой транкинговой радиосвязи наиболее реально в диапазоне 400 МГц.

3.4. Статус стандарта (открытый/закрытый)

При выборе стандарта радиосвязи обязательно необходимо учитывать информацию о том, является ли стандарт открытым или корпоративным (закрытым).

Корпоративные стандарты (EDACS и Tetrapol) являются собственностью их разработчиков. Приобретение оборудования возможно только у ограниченного круга производителей.

Открытые стандарты, к которым относятся TETRA и APCO 25, обеспечивают создание конкурентной среды, привлечение большого количества производителей базового оборудования, абонентских радиостанций, тестовой аппаратуры для выпуска совместимых радиосредств, что способствует снижению их стоимости. Доступ к спецификациям стандартов предоставляется любым организациям и фирмам, вступившим в соответствующую ассоциацию. Пользователи, выбирающие открытый стандарт радиосвязи, не попадают в зависимость от единственного производителя и могут менять поставщиков оборудования. Открытые стандарты пользуются поддержкой со стороны государственных и правоохранительных структур, крупных компаний многих стран мира, а также поддержаны ведущими мировыми производителями элементной и узловой базы.

Заключение

Краткий сравнительный анализ данных стандартов цифровой транкинговой радиосвязи по основным рассмотренным критериям позволяет сделать определенные выводы о перспективности их развития как в мире, так и в России.

Стандарт EDACS практически не имеет перспектив развития. По сравнению с другими стандартами, он имеет меньшую спектральную эффективность и менее широкие функциональные возможности. Компания Ericsson не планирует расширять возможности стандарта и практически свернула производство оборудования.

Стандарт iDEN не предусматривает многих специальных требований, а также, несмотря на высокую спектральную эффективность, ограничен необходимостью использования диапазона 800 МГц. Вероятно, что системы данного стандарта имеют определенный потенциал и будут еще развертываться и эксплуатироваться, в особенности в Северной и Южной Америке. В других регионах перспективы развертывания систем данного стандарта выглядят сомнительными.

Стандарт Tetrapol имеет хорошие технические показатели и достаточные функциональные возможности, однако так же, как и стандарты EDACS и iDEN, не обладает статусом открытого стандарта, что может существенно сдерживать его развитие в техническом плане, а также в части стоимости абонентского и стационарного оборудования.

Стандарты TETRA и APCO 25 обладают высокими техническими характеристиками и широкими функциональными возможностями, включая выполнение специальных требований силовых структур, имеют достаточную спектральную эффективность. Самым главным доводом в пользу этих систем является наличие статуса открытых стандартов.

В то же время, большинство экспертов склоняется к мнению, что рынок цифровой транкинговой радиосвязи будет завоеван стандартом TETRA. Данный стандарт пользуется широкой поддержкой большинства крупных мировых производителей оборудования и администраций связи различных стран. Последние события на отечественном рынке профессиональной радиосвязи позволяют сделать вывод, что и в России данный стандарт получит наиболее широкое распространение.

Итак, при выборе коммерческого оператора транкинговой связи пользователям следует обращать внимание не только на наличие лицензии Минсвязи, но и на некоторые «паспортные» данные сети. В первую очередь к ним относятся поддерживаемые протоколы связи, которые условно можно разделить на открытые и «фирменные». Открытые протоколы позволяют любой компании организовывать выпуск базового и абонентского оборудования, а вот разработчик «фирменного» протокола является единственным производителем соответствующих устройств.

Открытость протокола обусловливает возникновение конкуренции изготовителей, благодаря чему повышается производительность инфраструктурного оборудования, а на рынке появляются системы, различающиеся по функциональности и стоимости. При наличии множества предложений абонентских устройств потребитель получает возможность выбора парка радиостанций в зависимости от требуемого соотношения цена/качество. Но главное — не происходит его пожизненной привязки к аппаратуре конкретной фирмы. Например, для применения в сети, организованной на базе открытого протокола типа MPT-1327 (существует множество его разновидностей), допускается задействовать технику большинства производителей радиооборудования. Напротив, с «фирменным» протоколом EDACS способны работать только устройства компании Ericsson, а стандарт ACTIONET «понимает» лишь техника Nokia.

Зона обслуживания

По принципам организации транкинговая связь аналогична сотовой. Каждая базовая станция «покрывает» определенную площадь. Зону покрытия (читай — зону компетенции) называют сайтом (в сотовой связи — сотом). Для обеспечения устойчивой связи во всех точках зоны обслуживания необходимо ее сплошное покрытие. Одна базовая станция физически не в состоянии выполнить это условие: в зоне обязательно найдутся «дыры», где радиостанция не сможет принимать сигнал. Например, не удастся организовать устойчивую связь вблизи некоторых железобетонных зданий, и, чтобы выйти из участка «радиотени», пользователю придется обогнуть строение или перекочевать на открытое пространство. Поэтому для сплошного покрытия необходимы как минимум три базовые станции.

Качество и надежность связи определяются не только количеством передатчиков, но и местами их размещения, высотой подвеса антенн, а также техническими параметрами базовых станций. Самый простой способ проверки качества связи, обеспечиваемой конкретным оператором, — взять у него на некоторое время абонентское оборудование для опробования в рабочих условиях.

Частота

В России для коммерческих систем транкинговой связи выделено несколько диапазонов частот: 136 — 174, 403 — 470, 470 — 520 и 800 МГц. Пользователю нужно помнить, что чем ниже частота, на которой работает оператор, тем больше дальность связи. С другой стороны, чем выше частота, тем меньше расстояние между базовыми станциями и лучше качество связи. Оптимальным вариантом может оказаться диапазон 478 — 486 МГц. Раньше этот участок частотного спектра был зарезервирован для 22-го ТВ-канала, но несколько лет назад его выставили на тендер, и теперь он распределен между пятью московскими операторами радиосвязи. Данный диапазон свободен от воздействия передатчиков пейджинговых компаний и других источников помех.

Сервисное и техническое обслуживание

Кто будет устанавливать и подключать абонентское оборудование? Если оператор предлагает пользователю самостоятельно смонтировать радиостанцию в автомобиле или направляет его с этой целью в другую компанию, то, скорее всего, он попросту решил сэкономить на оплате труда технического персонала. Тогда остается открытым вопрос о гарантиях сервисного обслуживания. Кроме того, кто знает, какими еще способами он пытается минимизировать свои расходы.

Цены у всех операторов примерно одинаковы. Они состоят из двух компонентов — разового платежа в момент подключения и ежемесячной абонентской платы. Разовый платеж складывается из цены радиостанции и необходимых аксессуаров (85-90% общей суммы), стоимости оформления разрешительных документов (2-3%), подключения к сети (4-6%) и монтажа радиостанции (4-6%).

Абонентское оборудование можно купить, взять в аренду, оформить в лизинг (с возможностью выкупа через год). Кроме того, некоторые компании выкупают старое оборудование по остаточной стоимости. Его цена идет в зачет разового платежа за новое подключение.

В Москве услуги транкинговой связи оказывают более 15 операторов. Немало компаний поставляют оборудование и занимаются монтажом локальных (ведомственных) сетей. Так что заказчик всегда может выбрать фирму, которая способна полностью удовлетворить его насущные потребности.

АМТ . Это один из первых коммерческих операторов радиотелефонной связи в России. Сеть АМТ стандарта MPT-1327 построена на базе оборудования фирмы Nokia. В зону ее действия входят территория Москвы и Московской области на расстоянии до 50 км от МКАД, а также подмосковные города Солнечногорск, Дубна и их окрестности. Услуги компании рассчитаны как на индивидуальных потребителей (радиотелефоны), так и на корпоративных заказчиков (виртуальные ведомственные сети радиосвязи). В системе используются дуплексные и полудуплексные радиостанции. Кроме голосовой связи поддерживается передача данных. Имеется полноценный выход в телефонную сеть общего пользования, обеспечивается роуминг с регионами.

АСВТ («Русалтай») . Сеть «Русалтай» построена на основе оборудования Actionet фирмы Nokia. Ведущая базовая станция располагается на Останкинской башне, а 10 других развернуты в Московской области, чтобы обеспечить ее полное покрытие и частичное покрытие прилегающих районов. Пока услуги сети позиционируются как радиотелефонные, то есть клиент получает радиотелефон с прямым московским номером. Однако, в отличие от сотового телефона, предоставляемое компанией абонентское устройство способно работать и в полудуплексном режиме, который используется в транкинге для групповой связи. В сети «Русалтай» применяется не поминутный (как в сотовой связи), а посекундный биллинг, что при аналогичной стоимости эфирного времени позволяет абонентам существенно сокращать затраты.

«РадиоТел» . Этот крупнейший оператор транкинговой связи на Северо-Западе, да и в России, входит в группу «Телекоминвест». Компания «РадиоТел» — единственный петербургский оператор мобильной связи, обеспечивающий построение иерархических систем связи для корпоративных пользователей, транкинговую связь с возможностью выхода в ГТС, экстренную связь со «Скорой помощью» (03), дежурными службами администрации города и Управления по делам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций. В зону охвата сети «РадиоТел» входит весь Петербург и ближайшие пригороды. Терминальное оборудование производится и поставляется корпорациями Ericsson и Maxon. В начале 1996 года компания создала собственную диспетчерскую службу «Петербургское такси 068», в настоящее время обслуживающую в городе более 50% вызовов такси по телефону.

В 1999 году по заказу одной из петербургских топливных фирм «РадиоТел» разработал проект «Передача данных для приема платежей по пластиковым картам основных платежных систем». Созданная система многофункциональна и позволяет решать несколько проблем, в том числе задачу обеспечения безопасности транзакций.

В 1999 году «РадиоТел» стал победителем тендера на организацию транкинговой связи для службы «Скорой медицинской помощи» и поставил ей 350 единиц оборудования. Сегодня каждая машина «Скорой помощи» в Петербурге радиофицирована этой компанией.

«МТК-Транк» . Сеть «МТК-Транк» построена на основе оборудования SmartZone фирмы Motorola. Шесть сайтов обеспечивают уверенную связь в столице и на расстоянии не менее 10 км от МКАД для портативных и не менее 50 км от МКАД для автомобильных радиостанций. Сеть ориентирована на коллективных пользователей (организации), для которых характерны высокая мобильность персонала и произвольное распределение сотрудников по территории Москвы и области. Каждому клиенту выделяется собственная виртуальная сеть. Групповые и персональные вызовы осуществляются по всей зоне радиопокрытия с любой абонентской радиостанции без дополнительных манипуляций и переключений. Имеются возможности установления связи вне зоны покрытия сети в режиме talk-arround (прямой канал), а также выхода с абонентской станции в телефонную сеть общего пользования.

«РадиоЛизинг» . Это первый в Москве оператор коммерческой транкинговой сети. Под торговой маркой Translink объединены несколько сетей:

Локальные сети в диапазоне 160 МГц (на "прямых" симплексных каналах);
псевдотранкинговая сеть SmarTrunk II (с 1992 года);
многозоновая транкинговая сеть МРТ-1327, построенная на базе оборудования Fylde Microsystems.

В настоящее время работают пять базовых станций (22 канала), которые поддерживают уверенную связь в пределах 50 км от МКАД.

«Регионтранк» . Компания предоставляет услуги радиотелефонной связи в Москве и Московской области, а также в регионах Центральной России. Первая из сетей связи на основе протокола ESAS, работающая в диапазоне 800 МГц, была введена в строй в 1997 году. Сейчас в Москве размещено шесть базовых станций, что обеспечивает уверенный прием в черте города для портативных абонентских станций и в ближнем Подмосковье — для автомобильных устройств. Отличительной особенностью услуг «Регионтранка» является разработка профессиональных бизнес-решений, в которых учитываются особые требования заказчиков. Например, для крупного московского таксопарка создан программно-аппаратный комплекс «Диспетчерская служба такси».

«Центр-Телко» . Городская интегрированная система радиотелефонной связи «Система Транк» развернута в соответствии с постановлением правительства Москвы от 29 октября 1996 года. Сеть построена на основе оборудования EDACS, благодаря чему обеспечиваются высокая защищенность каналов связи и надежность работы системы в любых экстремальных ситуациях. Четыре базовые станции поддерживают функционирование портативных станций в Москве и ближайшем Подмосковье (4-7 км от МКАД), а автомобильных — в пределах 50 км от МКАД. Помимо традиционных для сетей радиосвязи сервисов в сети «Система Транк» предоставляются услуги передачи цифровых данных и определения местонахождения объектов.

Операторы однозоновых транкинговых сетей

БТТ . В сети БТТ работает оборудование EF Johnson. Ее особенность заключается в том, что наряду с ретранслятором в ней используется сеть выносных приемников, связанных с базовой станцией выделенными проводными линиями. Абонентские терминалы характеризуются высокой надежностью.

«Софтнет» . Система «Софтнет» создавалась для обеспечения оперативно-диспетчерской связи. Именно этим был обусловлен выбор в качестве транкингового протокола LTR. Основными пользователями являются службы, нуждающиеся в едином управлении, такие как такси, доставка грузов, инкассация, службы безопасности и т. д. Достоинство данной сети — наличие оперативного канала связи с Московской городской службой спасения, предоставляемого абонентам бесплатно.

Псевдотранкинговые сети

MCS («Мобильные системы связи») . MCS является одной из первых транкинговых сетей, основанных на протоколе SmarTrunk-II, — она была развернута еще в 1994 году. Базовое оборудование DX-RADIO (США) размещено на 269-й и 325-й отметках Останкинской телебашни, что обеспечивает зону покрытия в радиусе 80-90 км. Вместе с «Центром-Телко» MCS входит в Городскую интегрированную систему радиотелефонной связи (ГИСРС), созданную по постановлению правительства Москвы.

В настоящее время компания «Мобильные системы связи» обеспечивает всех перевозчиков опасных грузов (топливо, масло, кислоты и т. п.) голосовой связью, датчиками контроля состояния и GPS. Единый диспетчерский пункт находится в ГУ ГОЧС. Предоставляются услуги полудуплексной и дуплексной связи, выхода в телефонную сеть, передачи данных и GPS. Имеется возможность локальной работы (без ретранслятора) на симплексных частотах по всей территории Москвы и Подмосковья. Не исключено бесплатное предоставление оборудования потенциальному заказчику для опробования в реальных условиях.

«Ланском» . Система подвижной радиотелефонной связи SmarTrunk-R эксплуатируется в Москве c 1995 года. Московский сегмент сети состоит из двух базовых станций общей емкостью 11 радиоканалов, работающих в диапазоне 430-450 МГц. За счет разноса базовых станций (БС №1 находится в районе м. «Алексеевская», а БС №2 — недалеко от м. «Беляево») обеспечивается бесперебойная связь в пределах МКАД и частично в ближнем Подмосковье.

С 1999 года компанией эксплуатируются системы подвижной радиотелефонной связи в Орле, Курске, Белгороде и Тамбове. Работа абонентов московской транкинговой сети в вышеперечисленных городах возможна при замене их терминалов в офисе фирмы «Ланском» на оборудование, совместимое с региональными транкинговыми системами. Аналогичная возможность предоставляется и абонентам региональных сетей.

«Эверлинк» . Однозоновая пятиканальная система псевдотранкинговой связи, базирующаяся на протоколе E-trunk, обеспечивает устойчивый прием на портативные радиостанции в пределах Москвы и на мобильные — в радиусе до 30 км от МКАД. Услуги телефонии не предоставляются. Лицензия распространяется на Москву и Московскую область, что позволяет предлагать потребителям услуги прямого канала (связь с портативных радиостанций до 2 км в условиях любой застройки).

Павел Дмитриев, Сети, №10/2002

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство связи Государственное общеобразовательное учреждение Высшего профессионального обучения “Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики” (филиал)

Хабаровский институт инфокоммуникаций Факультет заочного обучения

Курсовой проект

по дисциплине: Системы радиосвязи с подвижными объектами

на тему: Проектирование транкинговой сети связи

Выполнила: студентка 4 курса ФЗО

специальности МТС (уск.)

Малышева В.В.

Хабаровск 2010

Введение

3.4 Определение числа РЧК при наличии нескольких зон радиопокрытия с выходом на АТС через одну базовую станцию

Литература

транкинговая сеть радиосвязь

Задан тип застройки района обслуживания. Определить рабочий диапазон частот исходя из типа застройки.

1. Определить среднее значение размеров зон обслуживания исходя из типа застройки района, мощности радиопередатчика, высоты подвеса антенн и диапазона рабочих частот.

2. Произвести частотное планирование сети.

3.1 Разработать план размещения базовых станций с учётом топологии местности.

3.2 Определение каналов для каждой БС.

3.3 Расчёт зоны обслуживания и зоны помех для каждой БС.

4. Расчёт дальности радиосвязи.

5. Составить схему организации связи.

6. Составить структурную схему сети исходя из количества БС.

7. Составить структурную схему БС, определив тип базового оборудования.

8. Составить структурную схему однозоновой или многозоновой транкинговой системы.

9. Составить структурную схему управления в транкинговой системе.

Исходные данные для выполнения курсового проекта (вариант № 6):

Тип застройки: среднеэтажная застройка

Вид объекта: мобильные объекты

Мощность передатчика: Рпер = 30 Вт

Чувствительность приёмника: Ес = 0,5 мкВ

Высота подвеса антенны: h = 25м

Количество пользователей: 325

Перепады высот: Hmax = 250м, Hmin = 50м

Коэффициент усиления антенны: G = 7 дБ

Коэффициент тяготения: G = 0,35

Затухание в АФУ: 10 дБ

Среднее число вызовов: С = 4,4

Средняя продолжительность разговора: tср = 28 сек

Плотность транспорта: V = 7 маш/км2

Длина фидера передатчика БС: lперБС = 17 м

Длина фидера передатчика АС: lперАС = 1,1 м

Потери в фидере: ДРф = 2,5 дБ

Потери в комбайнере: ДРк = 4 Дб

Также исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры	№ базовой станции

Введение

В настоящее время существует целый ряд систем сухопутной подвижной радиосвязи:

Системы персонального радиовызова (пейджинг);

Системы диспетчерской (оперативной) радиосвязи;

Транкинговые системы радиосвязи;

Системы сотовой телефонной радиосвязи.

Транкинговые системы радиосвязи стали наиболее успешной реализацией развития систем оперативной мобильной связи, которые обладают высокой эффективностью при интенсивном обмене оперативной информацией для большого количества абонентов, которые могут объединяться в группы по оперативно-функциональным признакам. Предоставляемый транкинговыми системами набор сервисных услуг весьма широк и практически включает в себя все их многообразие: от передачи данных до радиотелефонии и от простого оповещения до автоматического определения местоположения подвижных объектов.

Транкинговые системы радиосвязи - это многоканальные системы, в которых абоненту по его требованию автоматически по заданному алгоритму предоставляется радиоканал и другие ресурсы системы, чем обеспечивается высокая эффективность использования частотного ресурса.

По принципу организации радиоканала все транкинговые системы можно разделить на три условные группы:

Аналоговые - системы радиосвязи с селективным вызовом (DTMF, Select 5 и т.п.);

Аналого-цифровые - системы, в которых передача служебной информации при установлении соединения осуществляется в цифровом, а передача в аналоговом режиме (SmarTrunk II, MPT 1327, LTR, EDACS);

Цифровые - EDACS ProtoCall, TETRA, Astro.

По наличию в системе канала управления:

Системы, имеющие канал управления на момент установления соединения - SmarTrank II, Selekt 5 и др.;

Системы с постоянным каналом управления, формируемым различными способами - TETRA, MPT 1327, LTR и др.

По способу предоставления канала связи:

Постоянный на весь сеанс связи - SmarTrank II, MPT 1327 и др.;

Предоставляемый только для передачи сообщения и меняется в течение сеанса связи - EDACS, TETRA.

По принципу организации управления базовым оборудованием: децентрализованный - SmarTrank II и др.; централизованный - МРТ 1327, EDACS, TETRA и др. Кроме того, все протоколы транкинговых систем можно разделить на 2 класса:

1. Открытые протоколы (MPT 1327, TETRA);

2. "Фирменные" протоколы (LTR, SmartNet, SmartZone, EDACS, ESAS и др.).

Открытые протоколы доступны для любого производителя. Эти протоколы рекомендованы для использования во многих странах. Системы с такими протоколами производятся многими фирмами, оборудование ввиду массовости производства и высокой конкуренции, как правило, дешевле, чем в специализированных системах.

В России наиболее известными являются следующие протоколы транкинговых систем: SmarTrank II, MPT 1327, LTR, EDACS и SmartZone. Поэтому в курсовом проекте, при выборе типового оборудования, за основу принят протокол МРТ 1327.

Протокол МРТ 1327 предназначен для создания крупных сетей оперативной радиосвязи с практически неограниченным числом абонентов. Важнейшими достоинствами протокола МРТ 1327 являются:

Возможность построения многозоновых систем национального масштаба с большим количеством базовых станций, что позволяет «покрывать связью» значительные территории;

Широкий выбор абонентского и базового оборудования МРТ 1327: его выпускают многие фирмы - Motorola, Tait Electronics, Fylde Microsystems, Bosch, Philips, Nokia, Rohde & Schwarz и др.;

Протокол не привязан к определённым частотам, что позволяет выбирать их в зависимости от наличия плана частот и соответствующего разрешения ГКРЧ;

Стандартизация компонентов системы позволяет упростить и удешевить эксплуатацию, обслуживание, развитие и объединение сетей в более крупные системы;

Обеспечивается возможность экономичной передачи коротких сообщений;

Протоколы позволяют строить эффективные сети сбора информации от датчиков состояний и аварий;

Гарантированная модернизация и техобслуживание;

Осуществление плавного перехода на сигнальные протоколы нового поколения (от аналоговых систем к цифровым системам стандарта TETRA).

Возможности, предоставляемые абонентам транкинговых систем протокола МРТ 1327:

Индивидуальный вызов мобильной радиостанции;

Вещательный вызов, при котором вызываемые абоненты могут только слушать информацию;

Вызов группы абонентов;

Приоритетный и аварийный вызовы;

Вложенный вызов, позволяющий включать других абонентов в существующий разговор;

Соединение с абонентами городской и ведомственной телефонных сетей;

Переадресация пользователем радиостанции входящих вызовов на другого абонента;

Постановка вызовов на очередь;

Защита от несанкционированного доступа.

Транкинговые системы стандарта МРТ 1327 поддерживают режим обмена данными, который обеспечивает передачу: статусных сообщений; коротких до 25 символов; расширенных до 88 символов; сообщений неограниченной длины.

1. Определение рабочего диапазона частот

В данном курсовом проекте задан тип застройки средне этажный, следовательно, можно предположить, что тип местности городской. Для городских районов оптимальным являются диапазоны 300, 450 и 900 МГц. Примем диапазон равный 300 МГц.

2. Определение среднего значения размеров зон обслуживания

Среднее значение размеров зон обслуживания зависит от мощности радиопередатчика, высоты подвеса антенн, типа застройки, района обслуживания, типа абонентской станции и диапазона рабочих частот.

Для среднеэтажной застройки значение ресурсов зон обслуживания мобильных объектов равно 15-30км.

3. Частотное планирование сети

Частотное планирование сети производится на основании расчета зоны уверенной связи для заданного качества приема. При этом надо использовать принцип неравномерного распределения радиочастотного ресурса по территории пропорциональной концентрации абонентов: применять в локальных сетях транкинговой радиосвязи малоканальное оборудование, обеспечивающего обслуживание от 100-200 до 1500-2000 абонентов.

3.1 Разработка плана размещения базовых станций

При разработке плана размещения БС руководствуются следующим: приблизительный радиус зоны обслуживания БС для 300 МГц - 10-15км. Исходя из этого, производится предварительное размещение БС с учетом полного или частичного покрытия зоны обслуживания и использование одно - или многозоновой систем. Определение числа ретрансляторов для БС производится исходя из распределения абонентской нагрузки в пределах зоны обслуживания из расчета 80-100 абонентов на канал.

3.2 Определение числа радиочастотных каналов при одной зоне обслуживания без выхода на АТС

При расчете числа РЧК предполагается, что весь трафик на сети создается только радио абонентами и полностью распределяется между ними, т.е. тяготение радио абонентов к абонентам АТС. Для определения емкости пучка РЧК требуется знать:

N - число радио абонентов;

Счнн - среднее число вызовов в ЧНН, создаваемых одним радио абонентом;

Tср - средняя продолжительность разговора.

где - нагрузка, поступающая от одного абонента в ЧНН, равная:

Зная, что среднее число вызовов в ЧНН, создаваемых одним радиоабонентом, равно 4,4, а средняя продолжительность разговора:

tср = 28 сек = 0,007778 часа,

определяем нагрузку, поступающую от одного абонента в ЧНН:

При постоянной блокировки вызова:

при заданных N = 325,

по графику (рисунка 1) определяем, что требуемое число радиочастотных каналов:

V = 13 каналов.

А удельная нагрузка, поступающая от 250 абонентов, равна:

3.3 Определение числа РЧК при одной зоне обслуживания с выходом на АТС

В некоторых случаях радио абоненты транкинговой сети могут иметь выход на АТС. В этом случае часть поступающей нагрузки составляет нагрузка между системой и АТС телефонной сети. На рисунке 2 представлена схема обслуживания базовой станции одной зоны с АТС.

По заданию задан коэффициент тяготения:

абонентов сети к АТС. Определим общую нагрузку, создаваемую всеми абонентами, с учетом коэффициента тяготения по следующей формуле:

По графику (рисунок 3) для вычисленного значения:

Ае = 4 Эрл,

найдем емкость пучка каналов V1 для обслуживания нагрузки между системой и АТС.

Емкость пучка каналов V1 = 11 каналов.

3.4 Определение числа РЧК при наличии нескольких зон радио покрытия с выходом на АТС через одну базовую станцию

На рисунке 4 представлена схема при наличии нескольких зон радио покрытия с выходом на одну базовую станцию. Значения, N и G (нагрузка, поступающая от одного абонента в ЧНН, число радио абонентов и коэффициент тяготения) для БС-1, БС-2, БС-3 и БС-4 указаны в таблице 1.

При наличии нескольких базовых станций (БС), одна из них будет главной, которая имеет выход на АТС по кабельным линиям связи. Остальные БС связаны с главной по каналам радиорелейных линий связи. Каждая БСi имеет Ni - количество радио абонентов, причем каждый из них создает нагрузку i. Для каждой БСi задан коэффициент тяготения к АТС - Gi. Трафик каждой БСi поступает к АТС через главную БС. Необходимо рассчитать число радиоканалов:

В каждой зоне VБС;

Между главной БС и АТС - V1;

Радиорелейной системы, связывающей БСi с главной - Vрр.

Рассчитаем необходимые значения по следующему алгоритму:

1. Определим общую поступающую нагрузку для каждой БСi по формуле:

2. По графику (рисунок 1) определяем число РЧК по заданным значениям i и Ni:

3. Рассчитаем поступающую нагрузку Ае между каждой БСi и АТС с учетом коэффициента тяготения:

4. Определим общую поступающую нагрузку от БС к АТС:

5. По графику (рисунок 3) определяем емкость пучка каналов V1 между главной БС и АТС по найденному значению Ае общ.: V1 = 9 каналов.

6. Определим по расчетным нагрузкам Аei для каждой БСi число радиоканалов радиорелейной системы Vрр, связывающей каждую БС с главной. Определение Vpp производиться по графической зависимости, представленной на рисунке 5.

4. Расчет зоны обслуживания базовой станции

Для определения зоны обслуживания БС произведем следующие расчеты:

1. Определим эффективно излучаемую мощность передатчика БС:

где РБС - мощность передатчика БС, равная в данном курсовом проекте:

ДРф - потери в фидере, равные 2,5 дБ;

ДРк - потери в комбайнере, равные 4 дБ;

Gо БС - коэффициент усиления антенны БС, равный 7 дБ.

Подставив значения, получаем:

2. Определим параметр Дh, характеризующий неравномерности рельефа местности. Ориентировочно Дh может быть определено по разности ДH максимальной и минимальной высотных отметок местности:

Зная, что Нmax = 250м, а Hmin = 50м, производим расчет:

3. Определим эффективную высоту передающей антенны БС:

где hБС - высота подвеса антенны БС относительно уровня моря (hБС = 25м);

средний уровень местности относительно уровня моря по высотам hi на удалении 1000+250i метров от БС, равный 1,5м.

4. Определим медианное значение минимальной напряженности поля сигнала для абонентской станции от БС:

где - напряженность поля, соответствующая чувствительности приемника АС, дБмкВ/м;

Uсигн - чувствительность приемника, мкВ.

Действующая длина приемной антенны, м.

GАС - коэффициент усиления антенны АС;

Rвх - входное сопротивление приемника, примем Rвх = 50 Ом;

Ко - коэффициент надежности логарифмического распределения зависящий от требуемой надежности связи по времени и месту (Ко = 1,64);

где и - стандартные отклонения сигнала по времени и месту:

ДЕ и Дh - поправка на неравномерность рельефа местности:

Подставляя полученные значения, получаем:

5. Расчет помех в пункте размещения базовой станции

Расчет среднего эффективного значения напряженности поля помех в пункте приемной антенны БС производится на частоте f МГц при заданной плотности транспорта в зоне приема V.

На рисунке 6 приведены характеристики радиопомех, наблюдаемые в антеннах БС. При оценке помех определялась зона восприятия помех приемной антенной БС размером в 1 км 2 , помехи разделялись на три группы в зависимости от плотности транспорта в пределах зоны для каждого момента времени:

Плотность транспорта в зоне высоких уровней помех (Н) VН = 100 маш./км 2 ;

В зоне средних (М) плотность транспорта VМ = 10 маш./км 2 ;

В зоне низких уровней помех (L) плотность транспорта VL = 1 маш./км 2 .

В данном курсовом проекте помеха в зависимости от плотности транспорта находится в зоне средних уровней, т.к. VM = 7 маш./км 2

Принимаем среднюю частоту повторения импульсов помех:

Fu = 3650 имп/п,

которая слабо зависит от рабочей частоты; среднеквадратичное отклонение пиковых значений помех принимаем равным:

По рисунку 6 для заданного значения V и f находим:

Еи (Еи = 22 дБ).

Затем по следующей формуле найдем среднее эффективное значение напряженности помех:

где Пиз - эффективная ширина полосы пропускания типового измерителя помех, принимаем:

Ппр - эффективная ширина полосы пропускания приемника, принимаем.

С учетом собственных шумов аппаратуры среднее эффективное значение напряженности поля суммарных помех:

где GН - номинальная чувствительность приемника, мкВ;

Затухание в антенном тракте приемника;

Длина фидера;

(S/N)пр.вх - номинальное отношение сигнал/шум, принимаем равным 10-12;

hд.пр - действующая высота антенны:

6. Расчет дальности радиосвязи

Определим напряженность поля, реально создаваемую передающей БС в пункте приема при заданном качестве связи по формуле:

где Ес - напряженность поля сигнала, необходимая для получения заданных показателей качества:

где ЕП.ЭФ - среднее эффективное значение напряженности поля суммарных помех, равное 9,43 дБ

R0 = 5-10 дБ - защитное отношение для получения заданного качества приема

С = 8 дБ - значение защитного коэффициента, необходимого для обеспечения требуемого защитного отношения

Вр.н. - поправка, учитывающая отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1 кВт:

где Рн - номинальная мощность передатчика, равная 30 Вт. Поэтому:

Вф - затухание в резонаторах, мостовых фильтрах и антеннах разделителях принимаем равным 3 дБ;

Вh2 - поправка, учитывающая высоту приемной антенны АС, дБ:

Для h2 = 3м: ;

Врел - поправка, учитывающая рельеф местности, отличающийся от Дh=50 м, дБ.

Дh определяется по формуле:

где Hmax и Hmin - максимальные и минимальные высотные отметки местности на трассе распространения в выбранном направлении, равные 200 м и 50м.

Следовательно,

По графику (рисунок 7) определяем Врел (Врел = 9 дБ)

Ду - усиление приемной и передающей антенны, равное 7 дБ;

Подставляя полученные значения, определяем напряженность поля, реально создаваемую передающей БС в пункте приема при заданном качестве связи:

Определив напряженность поля, по графику (рисунок 8) определяем ожидаемую дальность связи - 40 км.

7. Структурная схема базовой станции

На рисунке 9 представлен общий принцип построения базовой станции.

7.1 Структурная схема однозоновой транкинговой системы

Структура однозоновой транкинговой системы представлена на рисунке 10.

Устройство объединения радиосигналов служит для объединения и разветвления сигналов, поступающих от передатчика и приемника ретранслятора. Ретранслятор - это набор приемопередатчиков, обслуживающих одну пару несущих частот. Один ретранслятор может обеспечить два или четыре канала трафика. Четыре канала для обслуживания 50-100 радиоканалов; 8 каналов - 200-500AC; 16 каналов - до 2000 радио абонентов. Зона действия БС на частоте 160 МГц - 40км; на частоте 300 МГц - 25-30км; на частоте 300 МГц - 20км.

Коммутатор обслуживает весь трафик системы. Устройство управления обеспечивает взаимодействие всех узлов БС. Оно обрабатывает вызовы, осуществляет аутентификацию вызывающих абонентов, ведение очередей вызовов, внесение записей в базы данных повременной оплаты.

Терминал технического обслуживания и эксплуатации предназначен для контроля за состоянием системы, проведение диагностики неисправностей, внесение изменений в базу данных абонентов.

В состав центральной станции зоны обслуживания входит несколько приемопередатчиков, количество которых зависит от количества каналов и количества обслуживаемых абонентов.

Приемопередатчик каждого канала контролируется контроллером. Максимальное количество каналов на центральной станции до 24. Одним каналом можно обслужить до 30-50 абонентов. Для взаимодействия всех контроллеров центральной станции используется блок сопряжения, который по общей шине управления соединен со всеми контроллерами, обеспечивая, таким образом, управление, учет и тарификацию соединений.

В России наиболее известными являются следующие протоколы транкинговых систем: SmarTrunk II, MPT 1327, LTR и SmartZone. Протокол MPT 1327 предназначен для создания крупных сетей оперативной радиосвязи с практически неограниченным числом абонентов.

Типовая спецификация оборудования в диапазоне 450 МГц для мобильных объектов:

Базовое оборудование: Количество:

Процессор регионального управления Т1530 1;

Пульт оператора в составе: компьютер и принтер;

Программное обеспечение пульта оператора Т1504 1;

Блок коммутации Т1560 1;

Канальная интерфейсная плата Т1560-02 3;

Интерфейсная плата Т1560-03 на одну 2-х проводную линию 1;

Ретранслятор Т850 (50Вт, 100% реж. работы) 4;

Контроллер транкингового канала Т1510 4;

Системный интерфейс Т1520 1;

Модем Т902-15 2;

Шкаф 3 8RU 2.

Антенно-фидерное оборудование: Количество:

Комбайнер M101-450-TRM 1;

Дуплексный фильтр TMND-4516 1;

Приемная распределительная панель TWR8/16-450 1;

Антенна стационарная ANT 450 D6 - 9 (ус. 6-9 дБ) 2;

Кабель коаксиальный РК 50-7-58 70м;

Разъем для РК 50-7-58 2;

Грозоразрядник 1;

Переходные кабели 8.

Транкинговые радиостанции фирмы TAIT ELECTRONICS LTD:

Носимые Т3035;

Мобильные Т2050.

Небольшие многозоновые системы с централизованным управлением и подключением к АТС наиболее целесообразно строить на базе системы TAITNET фирмы TAIT Electronics.

Система TAITNET состоит из центра регионального управления, терминала управления системой, базовых станций и абонентского оборудования. Типовая функциональная схема четырехзоновой транкинговой системы связи TAITNET представлена на блок-схеме (рисунок 11).

7.2 Структурная схема многозоновой транкинговой системы

Система состоит из центра регионального управления, терминала управления системой, базовых станций, абонентского оборудования. В состав центра регионального управления входят: региональный контроллер, коммутатор и интерфейсные платы.

Региональный контроллер (процессор регионального управления Т1530), который осуществляет объединение всех контроллеров Т1510 базовых станций в единую многоканальную многозоновую систему. Этот контроллер может управлять системой, состоящей из 10 зон по 24 канала в каждой зоне. Он собирает информацию от всех подключенных БС и передает ее на терминал управления системой.

Терминал управления системой представляет собой IBM-совместимый персональный компьютер и работает с использованием специального программного обеспечения Т1504 фирмы TAIT Electronics.

Коммутатор Т1560 состоит из коммутационной матрицы и интерфейсных плат. Он обеспечивает коммутацию аудиоканалов при межзоновых соединениях и аудиоканалов с телефонными линиями.

Интерфейсные платы Т1560-03 обеспечивают стык с двухпроводными телефонными абонентскими линиями. Платы Т1560-02 обеспечивают соединение коммутатора Т1560 с трафиковыми каналами БС по выделенным четырех проводным линиям.

Если оператор системы TAITNET располагает абонентской емкостью на АТС, то возможна организация единой нумерации абонентов телефонной сети и абонентов транкинговой системы. Организацию общей нумерации обеспечивает контроллер соединительных линий.

Оборудование базовой станции состоит из антенно-фидерного оборудования, приемопередатчиков Т850, канальных контроллеров Т1510 и системного интерфейса Т1520.

Контроллеры БС поддерживают сеанс связи и взаимодействуют с системным интерфейсом. Системный интерфейс выполняет проверку и учет соединений, выдает информацию о состоянии системы и осуществляет обмен данными с контроллерами БС. Связь с процессором регионального управления обеспечивается по выделенным двух проводным линиям через модем. Для связи абонентов БС с региональным узлом используются 4-х проводные аудиолинии. Контроль и управление базовыми станциями производится региональным контроллером.

В каждой БЗ также имеется системный контроллер. Связь между системными контроллерами базовых станций осуществляется с помощью модемов. Интерфейсные платы в центре регионального управления осуществляют возможность выхода в телефонную сеть общего пользования.

Литература

1. Методические указания и задание на курсовой проект по предмету "Системы связи с подвижными объектами"

2. Конспект лекций по предмету "Системы связи с подвижными объектами"

3. Каталог "Системы и средства радиосвязи", 1998

4. Каталог оборудования фирмы Радиома, 1999

5. Сводная таблица характеристик транкинговых радиостанций МРТ-1327

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение параметров сотовой сети для данного города и мощности передатчика базовой станции. Выявление количества частотных каналов, которое используется для обслуживания абонентов в одном секторе одной соты. Расчет допустимой телефонной нагрузки.

курсовая работа , добавлен 04.04.2014


Выбор частотных каналов. Расчет числа сот в сети и максимального удаления в соте абонентской станции от базовой станции. Расчет потерь на трассе прохождения сигнала и определение мощности передатчиков. Расчет надежности проектируемой сети сотовой связи.

курсовая работа , добавлен 20.01.2016


Выбор трассы прокладки волоконно-оптической линии связи. Расчет необходимого числа каналов. Определение числа оптических волокон в оптическом кабеле, выбор его типа и параметров. Структурная схема организации связи. Составление сметы на строительство.

курсовая работа , добавлен 16.07.2013


Проектирование и структурная схема городской телефонной сети, использование унифицированного двухстороннего коммутационного элемента. Расчёт интенсивности нагрузки, числа каналов и терминальных модулей. Определение числа плоскостей главной ступени.

курсовая работа , добавлен 19.06.2012


Организация поездной радиосвязи. Расчет дальности действия радиосвязи на перегоне и на станции. Радиоаппаратура и диапазон частот. Выбор и анализ направляющих линий. Организация станционной радиосвязи. Организация громкоговорящей связи на станции.

курсовая работа , добавлен 28.01.2013


Определение нагрузки, поступающей на станцию системы массового обслуживания. Определение необходимого числа каналов для полнодоступной системы при требуемом уровне потерь. Моделирование в среде GPSS World СМО с потерями от требуемого числа каналов.

курсовая работа , добавлен 15.02.2016


Назначение и виды станционной радиосвязи. Условия обеспечения необходимой дальности связи между стационарной радиостанцией и локомотивом. Определение дальности действия радиосвязи и высоты антенны. Определение территориального и частотного разносов.

курсовая работа , добавлен 16.12.2012


Проектирование принципиальных электрических схем канала радиосвязи. Расчёт кривой наземного затухания напряженности поля радиоволны при радиосвязи дежурного по станции с машинистом поезда. Разработка синтезатора частоты, обслуживающего радиоканал.

курсовая работа , добавлен 12.02.2013


Расчет мощности передатчика заградительной и прицельной помех. Расчет параметров средств создания уводящих и помех. Расчет средств помехозащиты. Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты. Структурная схема постановщика помех.

курсовая работа , добавлен 05.03.2011


Расчет требуемого отношения сигнал-шум на выходе радиолокационной станции. Определение значения множителя Земли и дальности прямой видимости цели. Расчет значения коэффициента подавления мешающих отражений. Действие станции на фоне пассивных помех.