Транкинговые системы радиосвязи

Способность оборудования различных производителей к взаимодействию

Другой важный аспект архитектуры сети мобильного WiMAX — под­держка взаимодействия оборудования различных изготовителей при реа­лизации функций сети доступа. Такое взаимодействие должно включать:

а) транзит через BS к оборудованию, выполняющему функции до­ступа к сети;

б) применение различных элементов реализации функций сети до­ступа (возможно, различных изготовителей) и базовой сети, с ми­нимальным ухудшением или без него в части выполняемых функ­ций и по пропускной способности. Стандарт IEEE 802.16 опре­деляет несколько подуровней конвергенции. Архитектура сети мобильного WiMAX поддерживает различные типы подуровней конвергенции: Ethernet CS, IPv4 CS и IPv6 CS.

Качество обслуживания

Сеть мобильного WiMAX имеет средства для поддержки различных механизмов обеспечения качества обслуживания. В частности, она пре­доставляет возможность гибкой поддержки одновременной работы раз­личных наборов IР-услуг.

Архитектура поддерживает:

а) дифференцированные уровни качества обслуживания — грубой настройкой (для пользователя) и тонкой настройкой (поток услуг пользователя);

б) управление доступом;

в) управление полосой пропускания;

г) политику операторов, основанную на их соглашении по гаранти­рованному обслуживанию (SLA — Service Level Argument). Это включает политику по отношению к отдельным пользователям, группам пользователей, учет таких факторов, как местоположе­ние, время дня и т. п.

Контрольные вопросы

1.Основные технические характеристики и свойства стандарта WiMAX?

2.Основны принципы архитектуры мобильной сети WiMAX?

3.В чем заключается технология интелектуальных антенн?

4.В чем заключается принцип модуляции OFDMA?

5.Системы стандартов широкополосного доступа?

10.1Архитектура транкинговых сетей. Классификация транкинговых сетей. Транкинговая система SmarTrunk.

Транкинговые системы связи (ТСС) классифицируют 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 поток со скоростью не более 4,8 кбит/с.

2)В зависимости от количества БС и общей архитектуры: однозоновые или многозоновые системы. В системах первого типа имеется одна БС, в системах второго типа - несколько БС с возможностью роуминга.

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

4)По типу многостанционного доступа: FDMA, FDMA+TDMA. В большинстве ТСС
используется многостанционный доступ с частотным разделением (FDMA), включая цифро­
вые системы. Комбинация FDMA и многостанционного доступа с временным разделением
(TDMA) используется в системах стандарта TETRA, а также является дополнительной воз­
можностью системы EDACS ProtoCALL.

5)По способу поиска и назначения канала: системы с децентрализованным (СДУ) и
централизованным (СЦУ) управлением. В СДУ процедуру поиска свободного канала выпол­
няют абонентские радиостанции (АР). В этих системах ретрансляторы (РТ) БС обычно не
связаны друг с другом и работают независимо. Особенностью СДУ является относительно
большое время установления соединения между абонентами, растущее с увеличением числа
РТ. Такая зависимость вызвана тем, что АР вынуждены непрерывно последовательно скани­
ровать каналы в поисках вызывного сигнала (последний может поступить от любого РТ) или
свободного канала (если абонент сам посылает вызов). Представителями данного класса яв­
ляются системы стандарта SmarTrunk.

В СЦУ поиск и назначение свободного канала производится на БС. Для обеспечения нормального функционирования таких систем организуются каналы двух типов: рабочие (трафика) и управления. 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.

6) По типу канала управления (КУ). Во всех ТСС каналы управления являются цифро- выми. Различают системы с выделенным частотным КУ и системы с распределенным КУ. В

системах первого типа ПД в КУ производится со скоростью до 9,6 кбит/с, а для разрешения конфликтов используются протоколы типа ALOHA. Микропроцессорный блок управления (центральный системный контроллер) контролирует все BG в зоне обслуживания. Один из каналов выделяется для использования в целях управления. Его основная функция - установ­ление соединения между двумя абонентами сети. Все мобильные и базовые станции, не про­изводящие в данный момент приема или передачи речевой информации, сканируют выделен­ный канал. Выделенный КУ имеют ТСС фирмы Motorola (StartSite, SmartNet, SmartZone), сис­тема EDACS фирмы Ericsson и некоторые другие.

В системах с распределенным КУ информация о состоянии системы и поступающих вызовах распределена между низкоскоростными субканалами ПД, совмещенными со всеми рабочими каналами. Таким образом, в каждом частотном канале системы передается не только речь, но и данные КУ. Для организации парциального канала в аналоговых системах обычно используется субтональный диапазон частот 0-300 Гц. Представителями данного класса являются системы LTR и Multi-Net фирмы E.F.Johnson.

7) По способу удержания канала. ТСС позволяют абонентам удерживать канал связи на протяжении всего разговора или только на время передачи. Первый способ, называемый также транкингом сообщений, наиболее традиционен для систем связи и обязательно ис­пользуется во всех случаях применения дуплексной связи или соединения с ТфОП.

Второй способ может быть реализован только при использовании полудуплексных ра­диостанций (PC), в которых передатчик включается только на время произнесения абонен­том фраз разговора. В паузах между окончанием фраз одного абонента и началом ответных фраз другого передатчики PC выключены. Значительная часть ТСС эффективно использует такие паузы, освобождая канал немедленно после окончания работы передатчика АР. Репли­ки одного и того же разговора могут передаваться по разным каналам. Такой метод обслужи­вания, предусматривающий удержание канала только на время передачи, называется тран­кингом передачи. Платой за высокую эффективность данного метода служит снижение ком­фортности переговоров — в состоянии высокой нагрузки канал предоставляется с некоторой задержкой, что приводит к фрагментарности и раздробленности разговора.

Архитектура и принципы построения транкинговых сетей

На рис. 3.1 представлена обобщенная структурная схема однозоновой ТСС. 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,обслуживаю-щего одну пару несущих частот. До последнего времени в подавляющем большинстве ТСС одна пара несущих означала один канал трафика (КТ). В настоящее время, с появлением систем стан­дарта TETRA и системы EDACS ProtoCALL, 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 применяются направленные антенны. БС может располагать как единой приемопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на одной мачте может размещается 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. РТ работают только в дуплексном режиме, разнос частот приема и пере­дачи составляет от 45 МГц до 3 МГц.

Коммутатор в однозоновой ТСС обслуживает весь ее трафик, включая соединение МА с ТфОП и все вызовы, связанные с ПД.

Устройство управления обеспечивает взаимодействие всех узлов БС. Оно также обра­батывает вызовы, осуществляет аутентификацию вызывающих абонентов, ведение очередей вызовов, внесение записей в БД повременной оплаты. В некоторых системах УУ регулирует максимально допустимую продолжительность соединения с ТС. 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 ТСС различными способами. В недорогих системах (например, SmarTrank) подключение производится по двухпроводной коммутируемой линии. Более современные ТСС имеют в составе интерфейса к ТфОП аппаратуру прямого набора

номера DID (Direct Inward Dialing), обеспечивающую доступ к абонентам транкинговой сети с использованием стандартной нумерации АТС. Ряд систем использует цифровое ИКМ-соединение с аппаратурой АТС.

Одной из основных проблем при регистрации и использовании транкинговых систем в России является проблема их сопряжения с ТфОП. При исходящих вызовах транкинговых абонентов в телефонную сеть сложность заключается в том, что некоторые транкинговые системы не могут набирать номер в декадном режиме по абонентским линиям в электроме­ханических АТС. Таким образом, необходимо использовать дополнительное устройство пре­образования тонального набора в декадный.

Необязательными, но характерными элементами ТСС являются диспетчерские пульты (ДП). ТСС используются в первую очередь потребителями, работа которых требует наличия диспетчера - службы охраны, скорая медицинская помощь, пожарная охрана, транспортные компании, муниципальные службы. ДП могут включаться в систему по абонентским радио­каналам, или подключаться по выделенным линиям непосредственно к коммутатору БС. В рамках одной ТСС может быть организовано 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 ТСС могут работать несколько ДП, различным образом подключенных к ней.

Абонентское оборудование ТСС включает в себя широкий набор устройств. Как прави­ло, наиболее многочисленными являются полудуплексные PC, 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

ТСС предоставляют абонентам возможность производить внутри системы индивиду­альный (персональный) и групповой (диспетчерский) вызовы (ГВ). В первом случае вызов направляется только одному абоненту, во втором - нескольким абонентам одновременно.

Основным типом вызова в ТСС является ГВ в рамках одной группы. ГВ мо­жет быть произведен только в полудуплексном режиме - пока вызывающий абонент говорит и его радиостанция находится в режиме передачи, все остальные члены группы принимают речь вызывающего абонента. Данный тип вызова обеспечивают все известные ТСС.

Системы SmarTrunk, а впоследствии SmarTrunk II и SmarTrunk-R, были разработаны как альтернатива более сложным транкинговым системам МРТ 1327, Smartnet или LTR. Ос­новное применение системы SmarTrunk нашли в странах Юго-Восточной Азии, в Китае, а в последние годы и в России.

Технология SmarTrunk обычно применяется для создания относительно дешевых ТСС в диапазонах частот 146-174 МГц и 403-470 МГц, хотя известны и примеры создания систем SmarTrunk в диапазоне 33—48 МГц. В настоящее время фирма SmarTrunk Systems прилагает усилия для внедрения протокола SmarTrunk в диапазоне частот 330 МГц (300-344 МГц), а также в диапазоне 800 МГц.

Количество радиоканалов SmarTrunk определяется, исходя из количества абонентов в системе и планируемого трафика. В составе одной системы может быть использовано от двух до 16 дуплексных радиоканалов, что может обеспечить одновременное обслуживание от 50 до 1000 абонентов.

Максимальное количество абонентов в сетях SmarTrunk ранее определялось объемом БД контроллеров ST-850 или ST-852 и ограничивалось числом 1100. В современных кон­троллерах ST-853 объем БД расширен до 4096 записей, что позволяет регистрировать або­нентов не только основной зоны обслуживания, но и заранее предусмотреть регистрацию абонентов SmarTrunk, временно прибывающих из других населенных пунктов.

Цифровой протокол сигнализации, примененный в системах SmarTrunk II, обеспечи­вает большую дальность связи, повышенную защиту от НСД и конфиденциальность перего­воров. Предусматривается дистанционное отключение АР с ДП в случае их хищения, а также для предотвращения доступа в систему нелегальных пользователей. Для дополнительной защиты от помех и НСД может использоваться система шумоподавления с непрерывными тонально-кодированными сигналами CTCSS.

Система SmarTrunk позволяет организовать: радиосвязь между подвижными абонен­тами в индивидуальном или групповом режиме (без выхода в ТС); связь между МА и або­нентами АТС или УАТС.

В SmarTrunk могут быть организованы несколько типов вызовов: индивидуальный, групповой, общесистемный, а также экстренный. Современные системы SmarTrunk II обес­печивают до 100 уровней приоритета абонентов, причем высокоприоритетным абонентам рабочие каналы предоставляются по их первому требованию. Системы SmarTrunk преду­сматривают возможность учета продолжительности сеансов связи и формирование счетов за использованное эфирное время.

Транкинговые сети SmarTrunk состоят из БС и АР. В состав каждой БС входят ТК, ретрансляторы, фильтрующее оборудование (дуплексные фильтры, комбайнеры и т.п.) и ан-тенно-фидерные устройства. ТК реализуют все основные алгоритмы работы, а также выпол­няют функции интерфейса телефонного канала.

В качестве абонентских устройств в SmarTrunk используются обычные полудуплекс­ные или дуплексные ЧМ радиостанции различных производителей, оснащенные дополни­тельными логическими модулями.

Особенностью систем SmarTrunk является возможность их постепенного модульного наращивания. БС может вначале быть двух- или трехканальной и постепенно наращиваться до 16 каналов. Структурная схема базового оборудования 4 -

канальной системы SmarTrunk II с контроллерами ST-853 приведена на рис. 10.2. В данном случае применена классическая схема с использованием одной передающей и одной приемной антенны и, соответственно, устройства сложения радиосигналов передатчиков (комбайнера) и устройства разделения радиосигналов для приемников (распределительной панели).

Центральным элементом системы SmarTrunk является ТК, подключенный к ретранс­лятору рабочего канала. Он отвечает за загрузку своего канала, вырабатывает все управляю­щие сигналы. В системах SmarTrunk II контроллеры ST-853 связаны общей шиной (ОШ) данных, работающей в РМВ. Наличие ОШ данных позволяет исключить потери вызовов, которые имели место в прежних версиях систем, предотвращает дробление групп связи при групповых вызовах.

Управляющий компьютер подключается к одному из контроллеров БС по стыку RS232. Связь с остальными контроллерами той же БС осуществляется без дополнительных переключений по ОШ данных. Компьютер может подключаться к ST-853 как непосредствен­но, так и дистанционно, через высокоскоростной внешний модем. Дистанционное управле­ние контроллерами БС обычно осуществляется через ТС с использованием второго анало­гичного внешнего модема, подключенного к управляющему компьютеру.

Каждый ТК SmarTrunk содержит две БД - об абонентах ТСС и о сеансах связи, имев­ших место на соответствующем рабочем канале. В БД абонентов содержатся добавочные но­мера и пейджинговые коды тех, кто может пользоваться данным радиоканалом, и основные ограничения для каждого абонента. Объем этой БД в контроллере ST-853 доведен до 4096 абонентов и 320 тысяч различных пейджинговых кодов. Это сделано в целях обеспечения «административного роуминга», дающего возможность абонентам SmarTrunk пользоваться услугами нескольких различных систем, расположенных в разных населенных пунктах.

База данных о сеансах связи через ретранслятор, к которому подключен данный кон­троллер, содержит добавочные номера и коды обращавшихся абонентов, отметки о характере связи, дату, время и продолжительность сеанса связи.

Каждый контроллер допускает подключение к нему до двух абонентских телефонных линий. Обычно один из выходов контроллера подключается к городской АТС, а второй - к местной АТС, или к спутниковой линии связи и т.д.

Связь между MA в системе SmarTrunk организуется следующим образом. После включения питания каждая АР начинает последовательное сканирование всех РК в поисках вызывного сигнала. При обнаружении своего вызывного кода она прекращает сканирование и подает звуковой сигнал, оповещая владельца о поступлении вызова. После этого начинает­ся разговор между абонентами.

При необходимости вызвать какого-либо из абонентов сети по РК или выйти в ГТС нужно набрать на клавиатуре номер радиоабонента или телефонный номер, а также мар­шрутный код вызова (два символа, показывающие вид вызова). Вся эта информация затем выдается в эфир одним пакетом. В диспетчерском режиме для связи со своей группой доста­точно нажать на тангенту. АР последовательно сканирует доступные РК и, найдя свободную частоту, обеспечивает связь с ретранслятором БС. Сразу же после этого производится набор городского телефонного номера или передается в эфир добавочный номер МА. После ответа абонента можно вести разговор.

Чтобы установить связь с МА с телефона ГТС, необходимо набрать телефонный номер одного из РТ системы и после звукового сигнала соединения набрать добавочный номер нужного абонента (желательно в тональном режиме). После ответа можно вести обычный телефонный разговор.

Существуют и другие аналоговые ТСС, например фирмы Motorola: системы StartSite, SmartNet, Smartzone.

10.2 Цифровые транкинговые системы. Особенности стандарта TETRA. Тенденции развития транкинговых систем радиосвязи.

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 цифровая модификация.

В 1996 г. фирмой Ericsson была выпущена цифровая транкинговая система EDACS ProtoCALL. В отличие от EDACS, в EDACS ProtoCALL может использоваться TDMA. На одной несущей частоте передаются один, два или четыре разговорных канала. Шаг сетки частот сохранен тем же, что и в EDACS - 25 кГц. Таким образом, эффективная полоса частот на канал может составлять 25 кГц (как и в EDACS), 12,5 кГц или 6,25 кГц. Радиочастотное оборудование системы EDACS ProtoCALL ориентировано на диапазоны 800 МГц и 900 МГц.

В системе EDACS ProtoCALL, также как и в EDACS, возможна передача речи в анало­говом и в цифровом виде. Несмотря на это, не предусматривается выделение частотных ка­налов цифровой речи или каналов ПД.

Система EDACS ProtoCALL является многозоновой и предназначается для работы в однозоновой конфигурации и создания сетей масштаба государства.

Стандарт АРСО 25 разработан Ассоциацией официальных представителей служб свя­зи органов общественной безопасности АРСО, которая объединяет пользователей систем связи, работающих в службах общественной безопасности. АРСО является международной организацией и объединяет представителей правоохранительных органов около 70 стран.

Наиболее важными принципами, положенными в основу стандарта АРСО 25, являют­ся открытая архитектура и наличие средств взаимодействия между различными подразделе­ниями. Использование открытой архитектуры должно обеспечить совместимость аппарату­ры. Необходимость совместной работы нескольких подразделений наиболее характерна для служб обеспечения безопасности, которым часто нужно согласовывать свои действия [50].

Стандарт АРСО 25 предусматривает два этапа перехода к цифровой передаче речи. На первом используется сетка частот с шагом 12,5 кГц, на втором - шаг уменьшается до 6,25 кГц. В обоих случаях разделение каналов осуществляется только методом FDMA, а скорость ПД в радиоканале составляет 9600 бит/с.

Система стандарта TETRA (трансевропейская система транкинговой связи) представ­ляет собой совокупность спецификаций, разработанных ETSI и определяющих цифровую ТСС. Стандарт TETRA базируется на технической идеологии GSM.

Стандарт TETRA включает в себя две спецификации: TETRA Voice + Data (TETRA V+D) и TETRA Packet Data Optimized (TETRA PDO). TETRA V+D - это стандарт на интегри­рованную систему передачи речи и данных, TETRA PDO - стандарт, описывающий специ­альный вариант ТСС, ориентированный только на ПД.

Радиоинтерфейс стандарта TETRA предполагает работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц. Для систем стандарта TETRA могут использоваться диапазоны от 150 МГц до 900 МГц, однако реально в странах Европы будут выделены частоты в диапазонах частот 410-430 МГц, 870-876/915-921 МГц, или в диапазонах частот 450-470 МГц, 385-390/395-399,9 МГц. Дуплексный разнос для систем стандарта TETRA должен составлять 10 МГц.

В радиоканале используется относительная фазовая модуляция типа 7I/4-DQPSK с по­стоянной огибающей. Таким образом, каждому символу модуляции соответствует передача двух бит информации. Для преобразования речи в стандарте TETRA V+D используется кодек с алгоритмом CELP. Скорость цифрового речевого потока на выходе кодека составляет 4,8 кбит/с. До поступления на вход модулятора, к речевому потоку добавляется корректирую­щий код, после чего производится межблочное перемежение.

Полная пропускная способность одного канала в системе стандарта TETRA V+D со­ставляет 7200 бит/с. Стандарт TETRA PDO обеспечивает ПД со скоростью 28,8 кбит/с. ПД может производиться по схемам «точка-точка» и «точка-многоточие». Кроме того, стандарт TETRA предусматривает поддержку протокола Х.25 для пользовательских приложений. На-

личие в стандарте спецификаций на шлюз с ISDN и PDN обеспечивает возможность взаимо­действия с внешними СПД.

Спецификация стандарта TETRA не накладывает ограничений на архитектуру сети связи. Благодаря модульному принципу построения могут быть реализованы разнообразные конфигурации сетей с различной географической протяженностью.

Сети стандарта TETRA предполагают распределенную инфраструктуру управления и коммутации, обеспечивающую быструю передачу вызовов и сохранение локальной работо­способности системы при отказе ее отдельных элементов. Основными элементами сетей TETRA являются базовые и мобильные станции, устройства управления БС, контроллеры БС, ДП, терминалы ТОЭ.

Функции сетевого обслуживания и межсистемного взаимодействия определяются сле­дующими специфицированными интерфейсами:

• Air Interface - радиоинтерфейс между БС и АР;

• Direct Mode Operation - интерфейс прямого соединения между двумя АР;

• Terminal Equipment Interface - интерфейс между АР и терминалом ПД;

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

• Line-connected Station Interface - интерфейс для подключения ДП к базовому оборудованию;

• Network Management Centre Interface - интерфейс для подключения ТОЭ;

• Gateways to PABX, PSTN, ISDN, PDN - интерфейс для подключения к УАТС, ТфОП, ЦСИС, СКП.

В стандарте TETRA предусматривается не только прямая связь между АР, но и ис­пользование АР в качестве РТ для расширения зоны обслуживания.

Система стандарта TETRA может функционировать в следующих режимах: транкин-говой связи; с открытым каналом; непосредственной связи.

В режиме транкинговой связи обслуживаемая территория перекрывается зонами дей­ствия БС. Стандарт TETRA позволяет строить как системы с выделенным частотным КУ, так и с распределенным. При работе сети связи с выделенным КУ приемопередающие станции предоставляют абонентам несколько частотных каналов, один из которых (КУ) специально предназначается для обмена служебной информацией. При работе сети с распределенным КУ служебная информация передается либо в специально выделенном временном канале (одном из 4-х каналов, организуемых на одной частоте), либо в контрольном кадре мульти-кадра (одном из 18).

Каналы передачи сообщений могут выделяться в соответствии со следующими способами.

1. Транкинг сообщений. Канал присваивается в начале сеанса связи и освобождается по
его окончанию.

2. Транкинг передач. Канал присваивается только на время одной транзакции (периода
передача/прием), после чего он освобождается. Для следующей транзакции может быть вы­
делен новый канал.

3. Квазитранкинг передач. Канал так же, как и в транкинге передач освобождается по­
сле транзакции, однако с некоторой задержкой, что позволяет снизить количество сигналов
управления.

В режиме с открытым каналом группа пользователей имеет возможность устанавли­вать соединение «точка - многоточие» без установочной процедуры. Любой абонент, при­соединившись к группе, может в любой момент использовать этот канал. В этом режиме PC работают в двухчастотном симплексе.

В режиме непосредственной (прямой) связи между терминалами устанавливаются двух- и многоточечные соединения по радиоканалам, не связанным с КУ сетью, без передачи сигналов через БС.

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

В системах стандарта TETRA поддерживаются передача речи и данных.

При этом речь и данные могут передаваться одновременно с одного терминала по раз­личным логическим каналам.

Для передачи речи используются службы речевой связи, обеспечивающие следующие режимы:

• речевая связь с индивидуальным вызовом абонентов (коммутируемое двухточечное со­единение между двумя МА или между МА и стационарным терминалом для обеспече­ния прямой двухсторонней связи в режиме дуплекса или двухчастотного симплекса):

• многосторонняя речевая связь, предполагающая групповой вызов абонентов (коммути­руемые многопунктовые двунаправленные соединения между вызывающей стороной и несколькими вызываемыми абонентами при использовании симплексного режима связи);

• циркулярная связь с широковещательным вызовом (односторонняя передача речевой информации от вызывающей стороны нескольким вызываемым абонентам).

Все режимы речевой связи предусматривают возможность передачи как открытой ре­чевой информации, так и речи, защищенной с помощью определенных алгоритмов шифрова­ния. В стандарте описываются следующие виды ПД:

• ПД с коммутацией цепей. Данный вид имеет режимы передачи, аналогичные речевому обмену (двухточечное и многоточечное соединение, широковещательная передача).
Скорость обмена определяется числом временных интервалов, выделенных для связи,
и классом защиты от ошибок;

• коммутируемые пакеты данных. Транслируются по виртуальным цепям или в виде дейтаграмм. В первом случае возможны только двухточечные соединения, во втором - многоточечные соединения и широковещательная передача;

• короткие сообщения (до 2048 бит). Передаются оперативно независимо от передачи речи и данных.

TETRA предоставляет пользователям ряд дополнительных услуг:

• 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);

• избирательное прослушивание (перехват поступающего вызова без влияния на работу других абонентов);

• дистанционное прослушивание (дистанционное включение АР на передачу для про­слушивания обстановки у абонента);

• динамическая перегруппировка (динамическое создание, модификация и удаление групп пользователей);

идентификация вызывающей стороны (возможность получения информации о персо­
нальном идентификаторе вызывающего абонента) и др.

Стандарт TETRA обеспечивает два уровня безопасности передаваемой информации: стандартный, использующий шифрование радиоинтерфейса (обеспечивается уровень защи­ты информации, аналогичный системе сотовой связи GSM); высокий, 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 КУ в процессе ведения сеанса связи.

Архитектура сети стандарта TETRA

Функциональные схемы построения различных ТСС стандарта TETRA представляют­ся как совокупность элементов сети, соединенных определенными специфицированными интерфейсами. Сети стандарта TETRA содержат следующие основные элементы.

• базовая приемопередающая станция (BTS) - обеспечивает связь в определенной зоне (ячейке). БС выполняет основные функции, связанные с передачей радиосигналов: со­пряжение с МС, шифрование линий связи, пространственно-разнесенный прием, управление выходной мощностью мобильных PC, управление радиоканалами;

• устройство управления БС (BCF) - элемент сети с возможностями коммутации, кото­рый управляет несколькими БС и обеспечивает доступ к внешним сетям ISDN, PSTN, PDN, РАВХ, а также используется для подключения ДП и терминалов ТОЭ;

• контроллер БС (BSC) - элемент сети с большими по сравнению с устройством BCF коммутационными возможностями, позволяющий обмениваться данными между не­сколькими BCF. Так же, как и BCF обеспечивает доступ к внешним сетям. BSC имеет гибкую модульную структуру, позволяющую использовать большое число интерфей­сов разного типа. В сетях TETRA контроллеры БС могут выполнять функции сопря­жения с другими сетями TETRA и управления централизованными БД;

• ДП — устройство, подключаемое к контроллеру БС по проводной линии и обеспечи­вающее обмен информацией между оператором (диспетчером сети) и другими пользо­вателями сети;

• мобильная станция (MS);

• стационарная радиостанция (FRS - Fixed Radio Station) - PC, используемая абонен­том в определенном месте.

• терминал ТОЭ - терминал, подключаемый к УУ базовой станцией BCF и предназна­ченный для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправно­стей, учета тарификационной информации и т.п. С помощью таких терминалов реали­зуется функция управления ЛС (LNM - Local Network Management).

Благодаря модульному принципу разработки оборудования, ТСС стандарта TETRA могут быть реализованы с разными иерархическими уровнями и различной географической протяженностью (от локальных до национальных). Функции управления БД и коммутации распределяются по всей сети, что обеспечивает быструю передачу вызовов и сохранение ог­раниченной работоспособности сети даже при потере связи с ее отдельными элементами.

На национальном или региональном уровне структура сети может быть реализована на основе сравнительно небольших подсетей TETRA, соединенных друг с другом с помощью межсистемного интерфейса ISI для создания обшей сети. Под подсетью обычно понимают автономную и самосогласующуюся сеть. При этом возможно централизованное управление сетью. Вариант построения такой сети показан на рис. 10.3.

Каждая подсеть TETRA выполняет свои функции управления и коммутации, а также предоставляет возможность для централизованного управления сетью более высокого уров­ня. Структура подсети зависит от трафика, а также от требований к эффективности установ­ления связи.

В случае, если не требуется резервирование каналов, возможно и достаточно создание подсети по конфигурации звезды.

При использовании линейных трактов (например, конвейеров) подсеть TETRA может быть реализована в виде длинной линии (цепи). В этом случае каждый модуль УУ базовой станции BCF (Base Station Control Function) наряду с требуемой дальностью связи обеспечи­вает локальный доступ к внешним сетям.

Простейшая конфигурация подсети TETRA включает только один модуль BCF.

В ТСС стандарта TETRA предусматриваются различные способы обеспечения отказо­устойчивости, позволяющие в случае отказа отдельных элементов сети сохранять полную или частичную работоспособность, возможно, с ухудшением ряда параметров, таких как время установления соединения и т.д. Для сетей национального уровня, как правило, исполь­зуется несколько альтернативных маршрутов соединения сетей регионального уровня, путем соединения контроллеров БС. Кроме этого, для региональных сетей предусматривается вза­имное копирование БД в контроллерах БС.

Режимы передачи речевой информации. В системах стандарта TETRA информаци­онный обмен обеспечивается с помощью телесервисных служб. Поддерживаются передача речи и данных. При этом речь и данные могут передаваться одновременно с одного термина­ла по различным логическим каналам.

Службы речевой связи обеспечивают следующие режимы: речевая связь с индивиду­альным вызовом (ИВ) абонентов; многосторонняя речевая связь, предполагающая групповой вызов (ГВ) абонентов; широковещательная передача речи.

Все режимы речевой связи предусматривают возможность передачи как открытой рече­вой информации, так и речи, защищенной с помощью определенных алгоритмов шифрования.

Индивидуальный вызов предполагает установление коммутируемого двухточечного соединения между двумя МА или между МА и стационарным терминалом для обеспечения прямой двухсторонней связи. ИВ и последующий обмен речевой информацией может произ­водиться либо в дуплексном режиме, либо в режиме двухчастотного симплекса. ИВ может быть инициирован любым пользователем TETRA и направлен любому абоненту, зарегистри­рованному в данной системе с определенным адресом, включая абонентов ТфОП, внешних УАТС и т.п. Соединение, установленное с помощью ИВ, может быть прервано как вызы­вающим, так и вызываемым абонентом.

Групповой вызов предполагает установление коммутируемого многоточечного двуна­правленного соединения между вызывающей стороной и несколькими вызываемыми абонен­тами. Обмен речевой информацией после ГВ производится только в режиме двухчастотного симплекса. При этом обмен сообщениями между членами группы осуществляется в режиме «каждый слышит каждого». ГВ может быть инициирован либо МА, либо диспетчером сети с помощью линейного терминала (ЛТ). Инициатор (контролер) группового соединения (ГС) отвечает за все аспекты соединения (начисление оплаты, возможности использования вспо­могательных служб и т.д.). В определенных ситуациях вызывающий абонент может переда­вать свои полномочия по установлению ГС другому члену группы с помощью вспомогатель­ной службы «передачи управления».

Для установления ГС используется групповой номер, который присваивается каждому из членов группы. Групповой номер МА может быть присвоен оператором сети статически

при конфигурации системы; динамически по радиоинтерфейсу при модификации групп або­нентов.

Широковещательный вызов (ШВ) предназначен для организации односторонней пе­редачи речевой информации от вызывающей стороны нескольким вызываемым абонентам. ШВ и последующая передача речевой информации производится в симплексном режиме. Он может быть инициирован либо МА, либо диспетчером сети с помощью ЛТ.

Вызываемые абоненты называются широковещательной группой. Такая группа может включать как МА, так и ЛТ. Члены группы имеют один общий широковещательный номер, который может совпадать с групповым номером. Если МА зарегистрированы в зонах дейст­вия нескольких БС, вызов может быть послан на все базовые станции. При этом диспетчер сети может выбрать режим стандартного ШВ или ШВ с подтверждением. Широковещатель­ное соединение может быть прервано только инициатором вызова.

В системах стандарта TETRA V+D используется метод TDMA. На одной несущей час­тоте организуется четыре разговорных канала. Каждый кадр имеет длительность 56,67 мс и содержит четыре временных интервала. Последовательность из 18 кадров образует мульти-кадр длительностью 1,02 с. Один TDMA кадр в мультикадре является контрольным; 60 муль-тикадров образуют гиперкадр.

Каждый временной интервал в составе кадра содержит 510 бит, 432 из которых явля­ются информационными (два блока по 216 бит). В начале временного интервала передается пакет РА (управление излучаемой мощностью, 36 бит), за ним следует первый ИБ (216 бит), далее - синхропоследовательность SYNC (36 бит) и второй ИБ. Соседние временные интер­валы разделяются защитными интервалами (GP) длительностью 0,167 мс, что соответствует 6 битам.

Изначальные (на том этапе принципиальные) отличия транкинга от сотовой связи заключались в том, что сотовые системы в основе своей предназначены для предоставления услуг равноподчиненным, независимым абонентам с ориентацией на информационное взаимодействие по горизонтали при минимуме регламентации и ограничений на услуги связи. Транкинговая связь возникла на другой основе - она предназначена для предоставления коммуникационных услуг деятельностным группам пользователей с выраженной иерархией подчиненности, т. е. с информационным взаимодействие по вертикали подчиненности.

Анализ современных военных телекоммуникационных систем Италии и Франции подтверждает, что в небольших по размаху, не претендующих на широкое использование сетях доступ подвижных абонентов целесообразно обеспечивать на основе транкинговых технологий. В то же время в сети MSE (США), принятой НАТО в качестве основной при обеспечении подвижной связи, акцент смещается в сторону сотовых технологий.

TETRA - цифровой стандарт, и по ряду параметров для потребителя он очень близок популярному GSM. Операторам проще и экономически целесообразнее использовать существующий имидж GSM. Скорее всего, по этой причине радиостанции стали больше похожи на сотовые телефоны и по размерам, и по дизайну. Отсюда и совмещение функций сотового телефона и транкинговой радиостанции в одном мобильном устройстве.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные стандарты аналоговых транкинговых систем связи?

4. Перечислите основные стандарты цифровых транкинговых систем связи?

5. Основные отличия транкинговых и сотовых систем связи?

6. Основные характеристики транкинговой системы SmarTrunk?

7. Основные характеристики транкинговой системы TETRA?

8. В чем достоинства транкинговых систем связи?

9. Каковы недостатки транкинговых систем связи?

10. Основные перспективы развития транкинговых систем связи?

Дата добавления: 2014-11-29