Глава 14. Транкинговые системы радиосвязи

Метод управления соединениями Для выделения каналов и организации соединений между абонентами в TCP применяется два вида управления - распределенное (децентрализованное) и централизованное. Распределенное управление используется главным образом в однозоновых системах или в сетях с малым количеством зон. При этом для осуществления соединения абонентская радиостанция осуществляет поиск свободного канала (сканирование). При большом числе абонентов это приводит к увеличению времени соединения до нескольких секунд, что критично для оперативной связи. Централизованное управление предполагает наличие отдельного канала управления и применяется при построении многозоновых систем.

Тип используемого протокола управления. В TCP применяется большое число самых разнообразных протоколов управления: от открытых - стандартизированных и официально публикуемых - до закрытых - фирменных. Наиболее распространены открытые протоколы - SmarTrunk, MPT 1327 и TETRA. На их основе реализовано подавляющие число систем транкинговой связи.

14.3. Транкинговая система SmarTrunk

Наибольшую известность при построении недорогих транкинговых радиосистем приобрели системы с децентрализованным протоколом

14.3. Транкинговая система SmarTrunk

Устройство объединения и разделения каналов

Приемопередатчики

Транкинговые контроллеры

Общая шина

Рис. 14.6 Структурная схема базовой станции SmarTrunk II

управления типа SmarTrunk, разработанным в 1992 г. фирмой SmarTrunk Systems, Inc. В настоящее время выпускается второе поколение данной системы, получившей наименование SmarTrunk II. Структурная схема базового оборудования 4-канапьной системы SmarTrunk II приведена на рис. 14.6.

Центральным эпементом системы является транкинговый контроллер, связанный с приемопередатчиком данного радиоканала. Он вырабатывает все управпяющие сигналы, позволяющие абоненту осуществить занятие данного канала и соединение с другими абонентами. В базе данных контроллера содержится вся необходимая информация об абонентах системы - идентификационные коды абонентских станций, уровень приоритетности каждого абонента, разрешение выхода на телефонную сеть и т.д.

Соединение в системе SmarTrunk II выпопняется в следующей по-спедоватепьности.

- Вызывающая станция захватывает незанятый радиоканал и посылает запрос в виде цифрового пакета, содержащего собственный идентификационный код, тип вызова и идентификационный код вызываемого абонента - номер абонента в радиосети ипи тепефонный номер абонента телефонной сети.

- В случае, если вызов адресован радиоабоненту, контроллер, получив запрос по каналу приема, посылает в канал передачи пилот-тон опредепенной частоты и длительности.

- Все свободные абонентские станции сканируют каналы до тех пор пока не остановятся на канале, где присутствует пилот-тон.

-Далее контроллер посылает в канал вызывной пакет, содержащий идентификационный код вызываемого абонента, тип вызова и идентификатор системы.

- Вызываемая станция остается на данном канале, остальные возвращаются к режиму сканирования.

- По завершении сеанса связи абонентская станция посыпает завершающий цифровой пакет.

- Получив данный пакет, контроллер посылает свой завершающий пакет, приняв который, обе станции возвращаются к режиму сканирования.

Все управляющие сигналы формируются в полосе разговорного канала.

К положительной стороне данной системы можно отнести простоту и невысокую стоимость оборудования, в первую очередь, a6oHeHf-ской станции. Последние обычно представляют собой обычнью ЧМ радиостанции, усовершенствованные посредством размещения управляющего модуля. К недостаткам можно отнести невысокий уровень сервиса и продопжительное время установления соединения. Кроме этого, на основе протокола SmarTrunk нельзя создать полно-

Глава 14. Транкинговые системы радиосвязи

14.4. Транкинговые системы протокола МРТ 1327

Таблица 14.3. Основные параметры системы SmarTrunk

Диапазон частот

Тип модуляции для передачи голоса Абонентское оборудование

Тип сигнализации

Метод управления соединениями

Время установления соединения

Максимальное число рабочих каналов в системе

Максимальное число абонентов в системе

160, 330, 450 МГц

Аналоговая ЧМ

Обычные радиостанции, оснащен- ные встраиваемыми модулями

Цифровая BPSK, передаваемая в голосовом диапазоне Децентрализованное, основанное на поиске свободного канала абонентскими станциями

От 0,5 до 10 с, в зависимости от числа абонентов

4096 (для систем с контроллерами ST-853)

ценную многозоновую систему транкинговой связи. Основные параметры данной системы сведены в табл. 14.3.

14.4. Транкинговые системы протокола МРТ 1327

Своим наименованием данный протокол обязан документу, разработанному в Великобритании в 1988 г. в качестве стандарта Министерства почт и телеграфов. В настоящее время протокол МРТ 1327 получил наибольшее распространение в странах Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона. На основе этого протокола строятся большие ведомственные, региональные и национальные сети связи.

Существует целый ряд транкинговых систем, поддерживающих данный протокол и выпускаемых различными производителями -Fylde Microsystems, Tait Electronics, Nokia и др. В России наибольшее распространение получила система ACCESSNET фирмы Rohde & Schwartz.

В основу протокола МРТ 1327 положен ряд принципов: -Выделенный канал управления. Системы протокола МРТ 1327 строятся с выделенным каналом упраелония, в качестве которого ис пользуется один из каналов базовой станции. Остальные каналы являются канапами трафика и предназначены для обмена речевыми сообщениями и для передачи данных.

- Обслу:>кивание с очередями. Если вызов поступает в момент, когда все каналы заняты он будет поставлен в очередь и обслужен в соответствии с приоритетом абонента.

- Произвольный доступ, в момент запроса на соединение по каналу управления существует опасность столкновения запросов от других станций. Для разрешения подобных конфликтов применяется алгоритм произвольного доступа,

- Роуминг. Протокол предусматривает возможность для абонентских станций информировать центральный контроллер о своем местонахождении.

- Открытость стандарта. Это позволяет различным производителям выпускать совместимое оборудование. В таком случае потребитель не привязан к какому-то одному поставщику и может выбирать то или иное оборудование.

Сигналы управления между базовой и абонентскими станциями, а также между контроллерами базовых станций передаются по каналу управления в цифровом виде со скоростью 1200 бит/с. При этом идет практически непрерывный обмен сообщениями между базовой и абонентской станциями.

Для осуществления взаимодействия существует ряд стандартных команд-сообщений, обозначаемых тремя или четырьмя символами (ALH, RQS, АСК и т.д.).

На первоначальной стадии обработки вызовов имеет место следующий обмен сигналами;

- Базовая станция посылает в канал сообщение-приглашение ALH, означающее готовность принимать сообщения от абонентских станций в течение указанного времени.

- Некоторое время базовая станция находится в режиме приема, если в течение этого интервала никто не ответил, - вызов повторяется.

- Если за время, отведенное на прием, поступил вызов, то базовая станция начнет ту или иную процедуру установления соединения в соответствии с типом запроса.

Для разрешения проблемы столкновений запросов от абонентских станций применяется алгоритм произвольного доступа (ALOHA). Смысл его состоит в том, что запросы от станций поступают не в строго определенные, а в случайные моменты времени. Тем самым снижается вероятность наложения запросов во времени.

Процесс установления соединения между двумя радиоабонентами иллюстрирует диаграмма на рис. 14.7.

Емкость системы. Спецификации протокола МРТ 1327 дают возможность получить следующие максимальные значения параметров транкинговой системы:

1 036 800 абонентских адресов; 32 768 идентификационных кодов; 1024 управляющих каналов транкинга.

Глава 14. Транкинговые системы радиосвязи

Вызывающая станция Р1

Вызываемая станция I Р2

Приглашение на связь

Запрос на сеанс связи с Р2

Вызов Р2 на сеанс связи

Готовность к сеансу связи

Перейти на радиоканал N и начать переговоры

Рис. 14.7. Обмен управляющими сигнапами при установлении соединения

В соответствии с величинами этих параметров системы подразделяются на региональные (до 16 сот в каждой системе) и национальные (максимум 2 системы по 512 сот каждая).

Следует отметить, что спецификации протокола МРТ 1327 не накладывают принципиальных ограничений на инфраструктуру самой сети и могут использоваться как для создания простейших однозоновых, так и для создания крупных сетей радиосвязи с практически неограниченным числом абонентов. Конкретная система не реализует все функции, предусмотренные в стандарте МРТ 1327, - она может предоставлять лишь необходимый минимальный набор, удовлетворяющий требованиям заказчика. Это обеспечивает возможность создания на базе спецификаций данного протокола широкого спектра

прикладных систем.

Различия в оборудовании разных фирм-производителей (среди которых Rohde & Schwartz, Tait Electronics, Fylde Microsystems, Nokia, Zetron и др.) определяются именно полнотой реализации спецификаций МРТ 1327.

В заключение заметим, что данный протокол поддерживают главным образом аналоговые системы. Однако сам по себе протокол МРТ 1327 не накладывает ограничений на тип радиоканала и виды модуляции. Сегодня существуют и полностью цифровые системы, реализованные на базе протокола МРТ 1327, например система ACCESS-NET-D компании Rohde & Schwartz.

14.6. Особенности стандарта TETRA

14.5. Цифровые транкинговые системы

Цифровые транкинговые системы предоставпяют своим пользователям ряд преимуществ перед аналоговыми системами.

- Конфиденциальность переговоров. Применение криптостойких алгоритмов скремблирования позвопяет обеспечить гарантированную защиту от прослушивания информации, что очень важно для большинства пользователей транкинговой связи. При этом, в отличие от аналоговых методов шифрования, качество восстановленного сигнала не ухудшается.

- Эффективное использование радиочастотного спектра. Применение низкоскоростных кодеров речи (вокодеров) в сочетании с методами цифровой модуляции и цифровыми технологиями множественного доступа позвопяет по сравнению с анапоговыми системами более эффективно использовать полосу частот. В частности, стандарт TETRA определяет значение для частотной полосы канала равным 6,25 кГц на один канал против 12,5 кГц, принятых в аналоговых системах. Предполагается, что в будущих цифровых стандартах этот по-казатепь будет еще меньше.

- Помехоустойчивая ретрансляция сигналов. В аналоговых системах промежуточные ретрансляторы усиливают радиосигнал, но не очищают его от помех канала. В результате при многократной ретрансляции шумы накапливаются и качество сигнала значительно ухудшается. Наоборот, в цифровых ретрансляторах происходит вос-становпение сигнала, в результате чего качество связи практически не зависит от размеров зоны обслуживания.

-Эффективная передача данных. При передаче данных по цифровым каналам нет необходимости в применении специальных модемов.

В настоящее время выпускается целый ряд цифровых транкинговых систем. Однако наибольшие перспективы связываются с применением стандарта TETRA [4].

14.6. Особенности стандарта TETRA

TETRA (TErrestrial Trunked Radio - наземная транкинговая связь) -наибопее попно разработанный открытый международный стандарт цифровой транкинговой связи. Разработан Европейским институтом тепекоммуникационных стандартов (ETSI) и стал результатом международного сотрудничества правительственных органов, произво-дителей оборудования, компаний, предоставляющих услуги мобильной радиосвязи, и организаций-пользователей. Основные состав-пяющие стандарта TETRA были утверждены представитепями 22 государств Европы. В настоящее время стандарт TETRA вышеп за