Транкинговые системы связи

Связь — одна из наиболее динамично развивающихся отраслей структуры современного общества, органично связанная с его эволюцией всемирном масштабе от «индустриального» к «информационному». Этому способствуют постоянный рост спроса на услуги связи и информацию, а также достижения научно-технического прогресса в области электроники, волоконной оптики и вычислительной техники. Анализ тенденций и мирового опыта развития электросвязи, а также результаты прогнозных исследований, выполненных органами Международного союза электросвязи (МСЭ), показывают, что на рубеже ХХ—ХХI вв. человечество вплотную подошло к реализации так называемых «предельных» задач в области развития телекоммуникаций — глобальных персональных систем связи. Глобальность связи обеспечивается созданием Всемирной сети связи, в которую интегрируются национальные (федеральные) и входящие в них региональные и ведомственные сети связи, что позволит любому абоненту пользоваться различными услугами связи в любой точке земного шара. При осуществлении персональной связи любой абонент сможет пользоваться услугами электросвязи своему по личному номеру, который он получит с момента рождения и который будет зарегистрирован во Всемирной сети связи. В активно разрабатываемой МСЭ концепции универсальной персональной связи исключительно большое место отводится сетям подвижной связи. Прежде всего, это наземные сети подвижной связи, получившие в последние десятилетия широко распространение во всем мире.

Системы транкинговой (транковой) связи (ТСР) называют системы наземной громкоговорящей подвижной связи, в первую очередь - радиотелефонной, работающие, в отличие от конвенциальных, без закрепления радиочастот за абонентами. Они обеспечивают высокую мобильность абонентов в пределах достаточно большой зоны обслуживания и используются в основном, для организации ведомственных систем радиосвязи (полиция, пожарные, строители и т.д.).

Название транкинговой связи происходит от английского слова trunk (ствол, пучок) и отражает то обстоятельство, что ствол связи в такой системе содержит несколько физических (как правило, частотных) каналов, каждый из которых может быть предоставлен любому из абонентов системы. Решение о выделении того или иного канала принимается каждый раз автоматически, исходя из наличия свободных каналов. И только если на момент прихода вызова все каналы заняты, то формируется сигнал отказа в обслуживании. В связи с этим ТСР, по сравнению с конвенциальными системами, обладают значительно более высокой пропускной способностью при тех же показателях качества обслуживания.

В ТСР, способной обслужить большое число абонентов, обычно стремятся предельно увеличить зону действия. Радиус ячейки ТСР может достигать 40...50 км и более. Это предопределяет то особое внимание, которое уделяется в этих системах точке расположения базовой станции и выбору правильного места для размещения антенн.

Иногда система ТСР строится в виде нескольких ячеек (многозоновая система), это делается в первую очередь ради расширения зоны действия, а не ради повышения емкости, и размеры ячеек (зон) остаются достаточно большими. Централизованное управление совокупностью зон остается при этом ограниченным, равно как и передача обслуживания из зоны в зону, которая, если она вообще реализуется, приводит к кратковременному прерыванию связи.

Для упрощения и удешевления ТСР в ней чаще всего используется полудуплексный режим работы, при котором один и тот же физический канал поочередно используется для связи в прямом и обратном направлениях. Наиболее распространенный метод множественного доступа - с разделением каналов по частоте (FDMA), хотя известны и примеры с использованием временного разделения (TDMA).

Для повышения пропускной способности обычно накладываются ограничения на длительность разговора, а специфика корпоративной связи находит отражение в системе приоритетов пользователей, учитываемых при предоставлении канала связи в условиях очереди, и в объединении абонентов в группы с возможностью диспетчерского вызова одновременно всех абонентов группы. Та же специфика обусловливает требования к оперативности и надежности установления связи. Кроме речи в ТСР возможна передача и некоторых других видов информации, в частности, цифровой - управления, телеметрии, охранной сигнализации и др.

Среди протоколов (стандартов) ТСР связи наиболее известны открытые европейские протоколы - МРТ 1327, TETRA и специализированные (лицензируемые) протоколы - LTR, Smart Net, EDACS и др. Открытые протоколы не защищены патентами, и соответствующее им оборудование производится многими компаниями. Эти протоколы допускают внесение изменений, связанных, например, с национальными особенностями отдельных стран. Аналоговый протокол МРТ 1327 с уточнениями МРТ 1343, МРТ 1347, МРТ 1352, МРТ 1318, MAP 27 широко распространен в Европе.

Достаточно перспективный цифровой протокол TETRA (Trans European Trunked Radio), внедрение которого началось с 1997 г., предназначен, в частности, для корпоративных сетей полиции и таможенных служб и должен сменить протокол МРТ с обеспечением сопряжения и преемственности соответствующих систем транковой связи. К категории ТСР систем, по сути, относится и известная система «Алтай». Современные ТСР работают в диапазонах частот 136...174, 330...380, 403...480, 806...825, 851...870, 896...901, 935...940 МГц; характерные полосы частотных каналов составляют 12,5 или 25 кГц.

В настоящее время во многих станах ведется интенсивное внедрение систем персонального радиовызова, сотовых сетей подвижной связи и систем спутниковой связи. Такие сети предназначены у передачи данных и обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью. Подвижными объектами являются либо наземные транспортные средства, либо непосредственно человек, имеющий портативную абонентскую станцию (пользовательский терминал). Передача данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку, кроме телефонных, он может принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода графическую (планы местности, графики движения и т. п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение эти системы приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, компьютерных государственных и коммерческих сетей.

Увеличение объема информации потребует сокращения времени ее передачи и получения. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост производства мобильных средств радиосвязи (пейджеров, автомобильных и портативных сотовых радиотелефонов, спутниковых пользовательских терминалов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы внерабочего рабочего места получать необходимую информацию и, тем самым, оперативно решать возникающие вопросы.

Сети наземной подвижной радиосвязи развивались на территории России на протяжении последних трех десятков лет, исходя из необходимости организации оперативной связи, в основном, для высших органов государственной власти и управления. Переход к новым экономическим условиям, стимулирующим развитие деловой активности и предпринимательства, значительно повысил спрос на услуги подвижной радиосвязи общего пользования. Можно выделить несколько групп потенциальных пользователей, предъявляющих свои требования к услугам подвижной связи:

- первая группа — это небольшое число пользователей сотовых и спутниковых систем связи, для которых характерны высокий уровень платежеспособности, привычка пользоваться телефоном как повседневным инструментом руководства (администрация, руководители высшего звена, предприниматели). Их обязательные требования: дуплексная связь и интеграция в городскую и междугородную телефонные сети;

- вторая группа — это руководители среднего звена, обеспеченные мобильными средствами связи, само наличие которых, как и парка автомобилей на предприятии или фирме, свидетельствует об их стабильном финансовом положении и высокой деловой активности. Они имеют дело и с руководителями более высокого ранга, и с исполнителями;

- третья группа — это та категория граждан, которым необходима, прежде всего возможность передачи и получения оперативной информации для выполнения заданий руководителей (сотрудники органов охраны общественного порядка и скорой помощи, аварийных служб и предприятий рабочие промышленности, транспорта строители, энергетики).

Преимущества систем подвижной связи состоит в следующем:

- подвижная связь освобождает абонента от необходимости присутствовать в строго определенном месте при проведении сеанса связи (по проводным телефонным линиям, с таксофонов и т. п.), что позволяет ему получать услуги связи в любой точке в пределах зон действия на земных или спутниковых сетей;

- благодаря прогрессу в технологии производства средств связи созданы малогабаритные универсальные абонентские терм (типа телефонной трубки), сопрягаемые с персональным микрокомпьютером и имеющие интерфейсы для подключения к сетям подвижной связи всех действующих стандартов.

Сети подвижной связи созданы с целью максимального удовлетворения на современном мировом уровне потребностей их абонентов в услугах связи с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования. Радиотелефон и пейджер перестали быть символом престижа и стали рабочим инструментом, позволяющим более эффективно использовать рабочие время оперативно управлять производством и постоянно контролировать ход технологических, экономических и других процессов.

Используемые системы радиосвязи с подвижными объектами можно разделить на следующие классы:

- ведомственные (или частные) профессиональными системами подвижной радио связи;

- системы персонального радиовызова;

- сотовые системы подвижной связи;

- спутниковые системы радио связи.

Профессиональные системы подвижной радиосвязи РМК (Ргоfessional Mobile Radio) развиваются уже более 50 лет. Как правило, они имеют радиальную или радиально - зоновую структуру сети и могут использовать как симплексные, так и дуплексные каналы радиосвязи. Системы связи, обеспечивающие соединение подвижных абонентов с абонентами телефонных сетей общего пользования, называют РАМR (Рublic Ассеss Моbilе Radio).

Исторически сложилось так, что первыми в России стали использоваться ведомственные системы профессиональной подвижной связи, так как в условиях ограничений на радиосвязь возможность ее применения для связи с подвижными абонентами предоставлялась, в первую очередь, государственным организациям (органам внутренних дел, пожарной охране, такси и т. п.). Для них были разработаны и используются до настоящего времени такие комплексы оборудования радиосвязи, как «Лен», «Колос», «Гранит», «Лилия» и др. В последние годы развитие этих и им подобных систем было направлено на расширение функциональных возможностей, видов услуг, улучшение качественных характеристик и обеспечение конфиденциальности связи.

Результатом предпринятых усилий явились такие комплексы, как «Маяк» и «Сапфир». Созданы отечественные цифровые и аналого-цифровые радиостанции «Альфа», «Риф» и др. с автоматическим поиском свободного канала связи (транкинговые), цифровой маскировкой и шифрованием передаваемой информации.

В транкинговых системах подвижной радиосвязи достигается наиболее полное использование выделенного диапазона частот. Различают транкинговые системы с последовательным (сканирующим) поиском свободного канала связи и системы с выделенным каналом управления. Основным недостатком сканирующих транкинговых систем является значительное время установления связи, поэтому их использование наиболее эффективно при небольшом количестве каналов (до 10).

Более распространены транкинговые системы с выделенным каналом управления, использующие аналоговые стандарты МРТ 1327, МРТ 1317, МРТ 1343, МРТ 1347. Кроме того, известны и аналоговые системы с совмещенным каналом управления в которых сигналы управления передаются в полосе частот, расположенной ниже спектра речевого сигнала (полоса частот от 0 до 15 Гц). Такие системы разработаны в США; им было присвоено обозначение LTR.

Системы подвижной связи обеспечивают своих абонентов качественной связью не только в пределах какого-либо отдельно взятого региона (города, области и т.д.) но и в глобальном масштабе (страна, континент). Такой режим называется роумингом (от англ. roam скитаться, блуждать). Для организации роуминга необходимо, чтобы системы были одного стандарта или имели специальное оборудование, позволяющее абонентам систем разных стандартов связываться друг с другом.

По принципу организации связи различают три вида роуминга:

- ручной — простой обмен одного средства связи на другое;

- полуавтоматический, когда абоненту необходимо зарегистрироваться у местного оператора;

- автоматический, т. е. предоставление абонент возможности выйти на связь «в любое время в любом месте».

Нынешний объем предоставляемых услуг роуминга во многом определяется активностью деятельности компаний.

Общей тенденцией развития профессиональных систем подвижной радиосвязи является переход от аналоговых стандартов к единым международным цифровым стандартам, обеспечивающим конфиденциальность и повышенное качество связи, более эффективное использование частотного диапазона, роуминг для всех абонентов и возможность передачи данных с высокой скоростью.

Первая цифровая транкинговая система EDACS(Enhanced Digital Access Communications System) была разработана и внедрена в скандинавских странах для обслуживания полиции, служб безопасности и при охране границ. Для этих же служб с 1197 г. стали применяться системы общеевропейского стандарта TETRA (Тrans European Trunked Radio) ЕТS 300.392, ЕТS 300.394, разработанные Европейским институтом стандартов связи (ETSI). Системы этого нового стандарта обеспечивают передачу речевых сообщений в цифровой форме и используют частотно-временное разделение каналов. Этим стандартом предусматривается опознавание абонента и организация прямой связи между абонентами без участия базовых станций. Передача данных происходит со скоростью до 28,8 Кбит/с.

Основными требованиями, предъявляемыми абонентами и операторами к профессиональным системам подвижной связи, являются:

- обеспечение связи в заданной зоне обслуживания независимо от местоположения подвижных абонентов;

- возможность взаимодействия отдельных групп абонентов и организации циркулярной связи;

- оперативность управления связью, в том числе на различных уровнях;

- обеспечения связи через центры управления;

- возможность приоритетного установления каналов связи;

- низкие энергетические затраты подвижной связи;

- конфиденциальность разговоров.

Транковая связь. Системы транковой связи до некоторой степени близки к сотовым: это также системы наземной подвижной связи, в первую очередь - радиотелефонной, обеспечивающие неограниченную мобильность абонентов в пределах достаточно большой зоны обслуживания. Основное отличие состоит в том, что транковые системы проще и предоставляют абонентам меньший набор услуг, но за счет этого они дешевле сотовых. Транковые системы имеют значительно меньшую емкость чем сотовые, и принципиально не могут стать системами массовой мобильной связи.

Название транковой связи происходит от английского trunk (ствол) и отражает то обстоятельство, что ствол связи в такой системе содержит несколько физических (как правило, частотных) каналов, каждый из которых может быть предоставлен любому из абонентов системы; эта ситуация в точности совпадает с имеющейся в сотовой связи в пределах одной соты. Указанная особенность отличает системы транковой связи от предшествовавших ей систем двусторонней радиосвязи, в которых каждый абонент имел возможность доступа лишь к одному каналу, но последний должен был поочередно обслуживать ряд абонентов.

Как нетрудно убедиться, с учетом изложенных в разделе 2.5 принципов расчета систем массового обслуживания системы транковой связи в сравнении с такими более примитивными системами обладают значительно более высокой емкостью (пропускной способностью) при тех же показателях качества обслуживания. Транковую связь называют также транкинговой связью или просто транкингом. В отечественной литературе нередко используется наименование радиальные или радиально-зоновые системы связи; последнее относится к случаю, когда система состоит из нескольких зон, что соответствует нескольким ячейкам (сотам) системы сотовой связи.

Если использовать аналогию с сотовой связью, то в простейшем случае система транковой связи — это одна ячейка сотовой системы, но при несколько специфическом наборе услуг. Сотовая система всегда строится в виде множества ячеек, замыкающихся на общий центр коммутации, с передачей обслуживания из ячейки в ячейку по мере перемещения абонента. При необходимости наращивания емкости сотовой системы производится дополнительное дробление ячеек с соответствующей модификацией частотного плана (распределения частот по ячейкам). В системе же транковой связи, заведомо идущей на функционирование с ограниченной емкостью, обычно стремятся предельно увеличить зону действия. Практически радиус ячейки транковой связи может достигать 40...50 км и более. Отсюда с неизбежностью вытекает большая по сравнению с сотовой связью мощность передатчика, больший расход энергии источника питания, большие габариты и масса абонентских терминалов, даже если система транковой связи строится в виде не скольких ячеек (многозоновая система), это делается в первую очередь ради расширения зоны действия, а не ради повышения емкости, и размеры ячеек (зон) остаются достаточно большими. Централизованное управление совокупностью зон остается при этом ограниченным, равно как и передача обслуживания из зоны в зону, которая, если она вообще реализуется, приводит к кратко временному прерыванию связи. Если же в погоне за емкостью пойти на дробление ячеек с уменьшением их размеров, с применением принципа повторного использования частот и с передачей обслуживания между ячейками, то мы как раз и придем к тому, что существует сегодня под названием системы сотовой связи. Основное применение систем транковой связи — корпоративная (служебная, ведомственная) связь, например оперативная связь пожарной службы с числом выходов (каналов) «в город», значительно меньшим числа абонентов системы.

Для упрощения и удешевления системы в транковой связи нередко используется полудуплексный режим работы, при котором один и тот же физический канал поочередно используется для связи в прямом и обратном направлениях. Наиболее распространенный метод множественного доступа — с разделением каналов по частоте (FDMA), хотя известны и примеры с использованием временного разделения (TDMA).

Для повышения пропускной способности обычно накладываются ограничения на длительность разговора, а специфика корпоративной связи находит отражение в системе приоритетов пользователей, учитываемых при предоставлении канала связи в условиях очереди, и в объединении абонентов в группы с возможностью диспетчерского вызова одновременно всех абонентов группы. Та же специфика обусловливает более высокие в среднем по сравнению с сотовой связью требования к оперативности и надежности установления связи. Кроме информации речи в системах транковой связи возможна передача и некоторых других видов информации, в частности, цифровой — управления, телеметрии, охранной сигнализации и др.

Среди протоколов (стандартов) транковой связи наиболее известны открытые европейские протоколы МРТ 1327, ТЕТRА и специализированные (лицензируемые) протоколы — LTR, SmartNet, EDACS и др. Открытые протоколы не защищены патентами, и со ответствующее им оборудование производится многими компаниями. Эти протоколы допускают внесение изменений, связанных, например, с национальными особенностями отдельных стран. Аналоговый протокол МРТ 1327 с уточнениями МРТ 1343, МРТ 1347, МРТ 1352, МРТ 1311, МАР 27 широко распространен в Европе.

Концепцией транкинговой связи России он рекомендован для создания соответствующих отечественных национальных систем. Новый цифровой протокол ТЕТRА (Тгаns Еuropеаn Trunked Radio) должен вводиться с 1197 г.; он предназначен, в частности, для корпоративных сетей полиции и таможенных служб и должен сменить протокол МРТ с обеспечением сопряжения и преемственности соответствующих систем транковой связи. К категории транковых систем по сути относится и известная отечественная система <<Алтай>>, в свое время первая автоматическая система дуплексной радиотелефонной связи, созданная в 60-х годах и прослужившая около 30 лет. Современные транковые системы работают в диапазонах частот 136... 174, 330...380, 403...480, 806...825, 851.,.870, 896...901, 935.940 МГц; характерные полосы частотных каналов составляют 12,5 или 25 кГц.

Дата добавления: 2014-11-08