Транковая связь. Обзор и сравнительный анализ стандартов цифровой транкинговой радиосвязи Форма, сроки и порядок оплаты услуг
Альтернативой сотовым сетям могут быть транкинговые коммуникационные системы. Данные технологические решения активно используются по всему миру. Многие российские организации, как частные, так и государственные, отдают предпочтение как раз таки транкинговой связи. В чем ее специфика? Каковы преимущества соответствующих решений перед иными популярными коммуникационными стандартами, внедряемыми в РФ и за рубежом?
Что представляют собой транкинговые системы?
Транкинговая связь — разновидность наземной подвижной инфраструктуры коммуникаций радиально-зонового типа. Функционирует за счет ретрансляторов между абонентами в автоматическом режиме. Кроме того, термин «транкинговая связь» соответствует способу доступа пользователей к выделенной совокупности каналов, в рамках которой свободный ресурс выделяется для конкретного абонента на период подключения.
Транкинговая инфраструктура чаще всего представлена:
Наземным оборудованием;
Абонентскими станциями.
В состав первого элемента транкинговой инфраструктуры входят базовые станции и контроллеры. Современные виды оборудования соответствующего типа позволяют обеспечивать пользование связью в рамках индивидуальных, групповых или же широковещательных типов вызова. В некоторых случаях возможно подключение одной абонентской станции к другой без обращения к ресурсам базовой станции.
Рассматриваемый тип коммуникаций применим для решения широкого спектра задач государственных силовых структур. Важно при этом, чтобы соблюдались технические требования СОРМ в системах транкинговой связи. Таковые, как правило, закреплены в ведомственных правовых актах.
Принципы работы транкинговой связи
Рассмотрим основные принципы построения транкинговых систем связи.
Соответствующая технология предполагает использование ультракоротких волн, как и сотовая связь. Для увеличения дальности сигналов в транкинговой инфраструктуре задействуются ретрансляторы. Выше мы отметили, что в ее составе присутствуют базовые станции. Она может быть представлена как одним, так и несколькими объектами — в первом случае сеть будет классифицирована как однозоновая, во втором — как многозоновая.
Первые сети транкинговой связи позволяли организовывать взаимодействие нескольких сотен абонентов. Сейчас за счет включения в нужного количества базовых станций можно обеспечивать связь фактически между любым числом абонентов. Оператор транкинговой связи может распределять приоритеты вызовов, обеспечивать коммуникации в разных режимах — симплексном, дуплексном. Современная инфраструктура соответствующего типа может обеспечивать защиту каналов от несанкционированного доступа, прослушивания, позволяет выводить устройства в интернет. Транкинговые системы связи бывают цифровыми и аналоговыми.
Кто использует транкинговые системы?
Транкинговые системы, которые являются, как мы отметили выше, радиально-зоновыми элементами сетевой инфраструктуры и функционирующие в ультра-коротком диапазоне, ориентированы главным образом на корпоративных заказчиков, на силовые ведомства. В то время как основные клиенты сотовых операторов — частные лица. Транкинг более всего подходит для организации оперативной связи в рамках групп специалистов — например, при несении дежурства, выполнении заданий, оказании помощи другим людям, если речь идет об экстренных службах.
Выше мы отметили, что рассматриваемый востребован государственными службами. Фактически соответствующие структуры являются основными пользователями данной разновидности связи. Это обусловлено рядом принципиальных отличий транкинговых коммуникаций, в частности, от сотовых — привычных обычным гражданам. А именно:
Возможностью практически моментального — в пределах 0,5 секунды, подключения одного абонента к другому;
Определением приоритетных ;
Возможностью связи абонентов друг с другом без использования базовой станции;
Наличием ресурсов для конфигурирования сети в соответствии с задачами пользователя;
Возможностью организации групповых, широковещательных, аварийных, задержанных вызовов;
Наличием ресурсов для шифрования связи, возможностью прослушивания разговоров сторонним абонентом.
Указанные опции не характерны для обычной сотовой связи. Некоторой схожестью с транкинговыми технологиями обладает мобильный стандарт Push To Talk. Но по многим критериям он не подходит для государственных служб.
Чем сотовая связь лучше транкинговой? Прежде всего возможностью передавать файловые данные с высокой скоростью — современные стандарты 4G позволяют достигать показателя в десятки мегабит в секунду. Однако стоит отметить, что представленная в стандарте TETRA транкинговая связь (если говорить о технологии в версии R2), в принципе, также способна к высокоскоростной передаче данных.
TETRA — это цифровая технология рассматриваемых коммуникаций. Но стоит отметить, что транкинговая связь «ТЕТРА» в версии RI несколько уступает стандарту R2 — в частности, по скорости передачи данных. Хотя по основным опциям возможности обеих технологий в целом сопоставимы. Полезно будет сопоставить с ними другие распространенные стандарты транкинговой связи.
Основные стандарты транкинговых коммуникаций
К самым распространенным технологиям можно отнести, прежде всего, те, что классифицируются как цифровые. Аналоговая транкинговая инфраструктура сейчас не слишком востребована. Наиболее популярные стандарты связи рассматриваемого типа:
Рассмотрим особенности каждого из них подробнее.
Стандарт EDACS
Стандарт EDACS был разработан известной шведской корпорацией Ericsson. Классифицируется он как закрытый. Данный стандарт предполагает передачу данных по каналам с использованием широкого спектра частот (но в пределах 870 МГц). В рамках одной транкинговой сети он позволяет обеспечить связь между 16 тыс. абонентов.
Рассматриваемый стандарт в достаточной мере надежный, но считается устаревшим, поскольку фактически предполагает передачу аналоговых сигналов, хоть и с использованием цифровой инфраструктуры. Кроме того, он, как мы отметили выше, закрытый. Оборудование транкинговой связи, адаптированное для него, может выпускать только фирма-разработчик.
Стандарт iDEN
Данный стандарт — также закрытый. Разработан он корпорацией Motorola. Наибольшую востребованность имеет в Северной Америке, некоторых государствах Южной Америки, в Азии. Рассматриваемая технология позволяет реализовать в рамках транкинговой сети привычные абонентам сотовых операторов сервисы — например, отправку SMS, факсов, связь с интернетом.
В России соответствующий стандарт не получил распространения, как считают эксперты, это связано с тем, что используемые в рамках него частоты — 805-821 МГц или же 855-866 МГц не слишком оптимальны с точки зрения решения задач основными пользователями транкинговых систем связи, к которым, как мы отметили выше, относятся государственные службы. К слову, фирма Motorola выпустила ряд решений, совместимых одновременно как с транкинговыми, так и с сотовыми технологиями связи.
Tetrapol PAS
Данный коммуникационный стандарт был разработан во Франции, компанией Matra Communication по заказу французских спецслужб. Характеризуется задействованием довольно низких частот — от 70 до 520 МГЦ, использование которых не слишком популярно в других странах. Однако, в России предпринимались попытки тестирования соответствующего стандарта транкинговых коммуникаций.
TETRA
Выше мы рассмотрели некоторые аспекты технологии TETRA. Изучим ее специфику подробнее.
Транкинговая связь «ТЕТРА» - это, в свою очередь, открытый стандарт коммуникаций, разработанный европейскими специалистами. За пределами Европы долгое время был не слишком распространен, однако, теперь используется многими российскими, азиатскими компаниями, африканскими и южноамериканскими фирмами.
Открытость рассматриваемого стандарта позволяет обеспечивать совместимость с ним разным производителям оборудования для транкинговой связи. Компании, планирующей выпускать соответствующий девайсов, необходимо, вместе с тем, стать членом организации MoU TETRA, тем самым подтвердив свою готовность содействовать развитию данной технологии. Многие современные бренды, производящие оборудование для транкинговых сетей, вступили в данную организацию.
Выше мы отметили, что стандарт R2 позволяет осуществлять передачу данных на высокой скорости. Это возможно, в частности, благодаря тому, что транкинговая связь по соответствующей технологии объединяется с широкополосными сотовыми каналами.
В России стандарт «ТЕТРА» известен под брендом «Тетрарус». Так, он использовался для выстраивания телекоммуникационной инфраструктуры во время Олимпиады в Сочи.
APCO 25
Еще одна популярная технология транкинговой связи — APCO 25. Разработана Ассоциацией коммуникационных служб структур безопасности. Штаб-квартиры данной структуры располагаются в США, в штатах Вирджиния и Флорида.
Преимущество данного стандарта — в возможности обеспечения связи по каналам с высоким уровнем защищенности, достигаемым за счет применения различных технологий шифрования. Еще одна примечательная особенность APCO в том, что он позволяет задействовать широкий диапазон частот — от 139 до 869 МГц. Высокий уровень защищенности, который обеспечивают соответствующие транкинговые системы связи, предопределяет достаточно высокую его востребованность у российских спецслужб.
Стоит отметить, что в РФ распространены собственные стандарты коммуникаций, функционирующих по транкинговым принципам. Их использование обусловлено необходимостью создания исключительно надежной и защищенной инфраструктуры связи. При задействовании подобного подхода применяется транкинговая система связи в вооруженных силахРФ. Многие из технологий связи, используемых в российской армии, разработаны специально для нужд обороны и не рассчитаны на массовое примнение.
Основные поставщики услуг транкинговой связи в РФ
Рассмотрим то, какие бренды в РФ поставляют услуги с использованием технологий, о которых идет речь.
Известный российский оператор транкинговой связи — компания «РадиоТел». Обладает инфраструктурой, позволяющей объединять с городскими станциями. Поставляет решения для экстренных служб, МЧС, частных заказчиков.
Один из крупнейших транкинговых операторов РФ — компания «Тетрасвязь». Специализируется на внедрении решений в рамках стандарта TETRA в самых разных регионах России. Поставляет широкий спектр сервисов — от проектирования транкинговой сети до ввода ее в эксплуатацию.
Другой крупный бренд на рынке транкинговых решений - «Регионтранк». Фирма оказывает услуги в основном в Москве и области, а также в некоторых регионах Центра РФ. Бренд позиционирует себя как поставщик решений, адаптированных под спецификацию бизнес-процессов конкретных организаций-заказчиков.
Еще одна известная компания, которая ведет деятельность в сегменте транкинговых технологий - «Центр-Телко». Можно отметить, что в ее инфраструктуре применены решения, функционирующие в рамках стандарта EDACS.
Перспективы развития транкинговых решений в РФ
Итак, мы изучили, что такое транкинговая связь, принцип построения коммуникаций с использованием ее стандартов. Посмотрим теперь, что говорят эксперты относительно перспектив развития соответствующих решений в России. Данная проблематика является темой для крупнейших конференций с участием представителей телекоммуникационной индустрии РФ — ведомств, поставщиков сервисов, их заказчиков.
В сообществе обсуждаются преимущества собственно транкинговых решений прежде всего перед сотовыми технологиями, а также применимость существующих стандартов данных коммуникаций в РФ. Так, в среде экспертов в области решений, о которых идет речь, распространена точка зрения, по которой для России оптимальной будет как раз таки технология TETRA — с учетом особенностей развития услуг связи в РФ.
Выше мы отметили, что именно стандарт «ТЕТРА» был выбран для выстраивания коммуникационной инфраструктуры на Олимпиаде в Сочи. Но в России, так или иначе, представлено большинство технологий транкинговой связи из тех, что где-либо применяются в мире — и это не считая специальных военных разработок. Большое количество решений соответствующего типа, внедренных в РФ, обусловлено, прежде всего, отсутствием единых, принятых в федеральном масштабе, критериев выбора оптимальных технологических платформ для выстраивания транкинговой инфраструктуры.
Развитие соответствующего типа связи в России может быть затруднено неоднозначным восприятием преимуществ данных решений руководителями ведомств, которые являются основными пользователями рассматриваемых технологий. Для них не всегда очевидно превосходство транкинговой инфраструктуры над сотовыми сетями. Это обусловлено разными причинами.
Прежде всего тем, что аппаратура аналоговых систем транкинговой связи, цифровых решений соответствующего типа стоит, как правило, ощутимо дороже, чем девайсы для пользования сотовыми технологиями. При этом ведомства часто не берут в расчет очевидных преимуществ транкинговой связи — заключающихся, прежде всего, в оперативности и защищенности переговоров и передачи информации. Кроме того, фактические расходы, связанные с пользованием связью, при задействовании транкинговых решений могут быть существенно ниже, чем в случае с сотовыми коммуникациями — при грамотном проектировании данного типа инфраструктуры связи.
Стоит отметить, что принцип транкинговой связи применим не только для обеспечения оперативных переговоров между абонентами. На базе соответствующих технологий могут быть реализованы системы определения местонахождения объекта — в сочетании с его GPS-координатами, а также его отслеживания мониторинговыми центрами. При этом при выстраивании соответствующей инфраструктуры может не потребоваться внедрения относительно дорогих дуплексных решений — вполне может оказаться достаточно и симплексных девайсов. Данный способ применения транкинговой связи — еще один фактор роста интереса к ней со стороны различных российских фирм и ведомств.
Резюме
Итак, мы изучили, что такое транкинговые технологии, рассмотрели основные коммуникационные стандарты, соответствующие им. Основные пользователи соответствующих решений — российские спецслужбы, ведомственные структуры, крупные бизнесы. В подразделениях армии РФ применяются транкинговые системы связи, разработанные специально для решения военных задач — закрытого типа.
Основные преимущества, которыми характеризуются рассматриваемые технологии: оперативность обмена данными, защищенность информации, высокая скорость передачи данных (если речь идет о современных цифровых стандартах), возможность выстраивания сетей в большом масштабе — при условии использования высокопроизводительных и представленных в достаточном количестве базовых станций.
У транкинговых сетей много общего с сотовыми — функционирование в ультра-коротком диапазоне, возможность передачи текстовых сообщений между девайсами, а также получения доступа в интернет при задействовании соответствующих устройств. Аппаратные решения, используемые в рамках транкинговой инфраструктуры, стоят, как правило, дороже. Но при оптимизированном их внедрении компания-заказчик может существенно сэкономить — прежде всего, на трафике.
В мире принято довольно большое количество стандартов транкинговой связи. В России и Европе наибольшей популярностью характеризуется технология «ТЕТРА», в США — APCO. Хотя в РФ с той или иной степенью активности задействуется большинство существующих в мире транкинговых стандартов.
Перспективы соответствующего типа связи в РФ во многом зависят от того, какие из технологий будут приняты в качестве ведущих — хотя бы в большинстве регионов страны. Есть основания говорить о том, что главным стандартом все же будет «ТЕТРА» - как наиболее подходящий для России исходя из специфики развития телекоммуникационного рынка страны.
Другое значимое условие успешного развития такого технологического направления, как транкинговая связь в РФ — повышение уровня знаний и компетенций руководства ведомств, являющихся фактическими и потенциальными пользователями соответствующих решений. Пока для многих структур власти преимущества рассматриваемых технологических концепций — не вполне очевидны. Но, безусловно, у транкинговых решений в РФ — есть свой потребитель, и они уже сейчас самым активным образом используются. В России приняты нормативно-правовые акты, регулирующие использование соответствующих технологий спецслужбами. Таким образом, уже на уровне законодательного регулирования в РФ созданы условия для развития транкинговой связи.
Безусловно, может потребоваться разработка и принятия дополнительных правовых актов, действие которых будет распространяться также и на гражданские сферы — но в случае заинтересованности делового сообщества и крупнейших ведомств, можно ожидать появления соответствующих инициатив на уровне регулирующих структур власти.
Развитие рассматриваемых технологий в РФ может прослеживаться в расширении областей его применения, а также в совершенствовании аппаратных компонентов и ПО, задействуемых в целях обеспечения функционирования транкинговой инфраструктуры.
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.
|
Функциональные возможности, предоставляемые системами стандартов цифровой транкинговой радиосвязи, представлены в таблице 2.
Таблица 2.
|
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.
|
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.
Первые системы мобильной радиосвязи появились в США в конце 30-х гг. Это были одноканальные конвенциональные системы, предназначенные, в первую очередь, для радиосвязи в полиции и армии. Во время Второй мировой войны были созданы первые многоканальные системы с "ручным" переключением каналов.
Существенный недостаток конвенциальных систем - их незащищенность от несанкционированного применения частотных ресурсов. Любой сведущий в радиотехнике радиолюбитель способен собрать устройство для настройки на используемые данной системой частоты и стать, таким образом, несанкционированным пользователем. Кроме того, в этих системах непросто отключить абонентов, создающих чрезмерную нагрузку бесконечными неделовыми "беседами". Связь абонентских терминалов с телефонной сетью общего пользования (ТфОП) реализована далеко не во всех конвенциальных системах.
Основная идея транкинговой связи состоит в том, что при поступлении запроса от абонента на установление соединения система автоматически определяет свободные каналы и назначает один из них данной паре или группе абонентов. Частично проблема автоматизации выбора канала была решена в так называемых псевдотранкинговых системах, к которым можно отнести популярные в России SmarTrunk/SmarTrunk II фирмы SmarTrunk System и ArcNet компании Motorola. Их радиостанции не имеют выделенного управляющего канала (control channel) и в поисках свободного сканируют выделенный диапазон частот. Большинство подобных систем (за исключением ArcNet) являются однозонововыми.
В конце 70-х гг. рынок средств радиосвязи пополнился первыми аналоговыми транкинговыми системами с выделенным управляющим каналом. Такие системы реализуют передачу речевой информации по принципу "один канал - одна несущая", частотный разнос каналов обычно составляет 25 или 12,5 кГц. Теоретически, при достаточном количестве частотных каналов, они способны обслуживать десятки тысяч абонентов. Однако реальные значения выделенного частотного ресурса ограничивают число абонентов аналоговой транкинговой сети до 3-5 тыс.
Кроме того, эти системы по-прежнему не решают проблему защиты сети от несанкционированного доступа. Системы на базе аналоговых стандартов обеспечивают связь с ТфОП абонентских терминалов, но такие терминалы весьма дороги (1500-2000 дол.). Существенным недостатком данных систем является также ограниченное число групп пользователей. И хотя реализация функции динамического переконфигурирования групп позволяет обойти это ограничение, овчинка не всегда стоит выделки: сложность оборудования приводит к существенному удорожанию инфраструктуры.
В начале 90-х гг. стали появляться транкинговые системы, использующие цифровые технологии передачи голосового сигнала. Сегодня наибольшую известность получили такие цифровые стандарты, как APCO25, TETRA и PRISM (цифровая версия EDACS). Они позволяют значительно увеличить емкость системы - до нескольких тысяч абонентов. Кроме того, в них практически решена проблема защиты данных и конфиденциальности переговоров, поскольку стать несанкционированным пользователем цифровой системы или прослушать канал невозможно.
Многие современные системы транкинговой связи (рис. 1) - как аналоговые, так и цифровые - способны осуществлять передачу данных по каналу голосовой связи, т. е. выполнять функции беспроводного модема. При этом в аналоговых стандартах скорость передачи данных не превышает 4800 бит/с, а в цифровых достигает более высоких значений - от 9600 бит/с до 28 кбит/с (TETRA). В отличие от аналоговых, цифровые системы транкинговой связи позволяют передавать текстовые сообщения через управляющие каналы (пейджинг). Текст сообщения выводится на дисплей абонентского терминала.
В настоящее время можно выделить три различные сферы применения систем мобильной радиосвязи: государственные (полиция, пожарная охрана, скорая помощь и т. п.); - типа PS (Public Safety); частные, типа PMR (Private Mobile Radio); коммерческие сети общего пользования SMR (Shared Mobile Radio).
Рисунок 1.
Технологии мобильной связи (* технологии на базе TDMA)
Системы первого типа обычно рассчитаны на сравнительно небольшое число абонентов (как правило, не более 500-1000). Для них характерны повышенные требования к обеспечению надежности и конфиденциальности, а также наличие специальных функций, подобных Emergency Call. Стоимость абонентских терминалов систем PS достаточно высока. Из упомянутых ранее сетей к категории Public Safety/PMR относятся SmartNet, EDACS/ PRISM, системы на базе стандарта APCO25, а также сети, основой которых стал разрабатываемый в настоящее время цифровой стандарт TETRA.
Коммерческие системы типа SMR отличает большая емкость (число абонентов может достигать десятков тысяч), возможность предоставления дополнительных информационных услуг, а также умеренная стоимость абонентских терминалов. Среди них есть сети, построенные на базе SmartZone, протоколов MPT1327, LTR/ESAS и системы GeoNet. Отметим, что большинство существующих аналоговых систем SMR имеют ограничения на повторное использование частот и переключение каналов, а также автоматическую идентификацию абонентов при их перемещении из одной зоны в другую и т. п.
В отличие от систем конвенциональной и транкинговой радиосвязи мобильная телефонная сотовая связь предназначена, в первую очередь, для обеспечения персональной мобильной голосовой связи "один на один" в дуплексном режиме. Первое поколение сотовых технологий, появившееся в начале 80-х гг., использовало аналоговые стандарты. Наиболее широко в мире (в том числе в России) распространены североамериканский стандарт AMPS, британский TACS и скандинавский NMT-450.
Применение цифровых технологий позволило понять, что два разных вида мобильной голосовой связи - сотовая и транкинговая - имеют много общего (территориальная организация системы, инфраструктура, организация выхода на ТфОП и т. п.). Однако аналоговые технологии транкинговых систем неспособны обеспечить уровень сервиса, предоставляемый мобильной телефонной связью.
В середине 90-х гг. компания Motorola решила реализовать идею интегрированной системы, сочетающей в себе возможности групповой и диспетчерской радиосвязи, мобильной сотовой телефонной связи, а также передачи алфавитно-цифровых сообщений (пейджинга) и данных. Предлагаемая система должна была обеспечить современный уровень сервиса для всех видов связи. Все это было реализовано в технологии iDEN (integrated Digital Enhanced Network).
Услуги системы
Мобильная диспетчерская радиосвязь на базе технологии iDEN обеспечивает все виды услуг, предоставляемых современными цифровыми транкинговыми системами:
- групповой вызов (group call) для мобильных абонентов и диспетчеров в режиме полудуплексной связи. Для реализации вызова достаточно одного нажатия кнопки; время установления связи не превышает 0,5 с. При этом используется лишь один канал речевой связи - вне зависимости от числа абонентов в группе. Число возможных групп в iDEN достаточно велико (65 535), что избавляет от необходимости иметь функцию динамического переконфигурирования групп. Все конфигурации могут быть созданы заранее: при необходимости абоненты просто переходят в соответствующие группы. Члены группы могут находиться на расстоянии десятков и сотен километров друг от друга (разумеется, в пределах зоны покрытия системы);
- персональный вызов (private call) в полудуплексном режиме, когда в разговоре участвуют только два абонента и обеспечивается полная конфиденциальность переговоров. Заметим, что в режиме группового и индивидуального вызова на дисплее абонентского терминала вызываемого абонента появляется имя вызывающего либо его цифровой идентификатор;
- сигнализация вызова (call alert) - передача специального сигнала абоненту (или группе), указывающего на необходимость установления радиосвязи. Если в этот момент абонент находится вне зоны системы либо абонентский терминал отключен, вызов запоминается в системе. В тот момент, когда абонент становится доступным, он получает звуковой сигнал, а на экране терминала появляется идентификатор вызывающего абонента. Только после этого вызывающий абонент получает подтверждение получения вызова.
Кроме услуг, характерных для обычной транкинговой связи, система iDEN предоставляет ряд возможностей современных мобильных телефонных систем:
- мобильная телефонная связь между абонентами в том числе и через ТфОП (как входящая, так и исходящая в дуплексном режиме). Система iDEN обеспечивает функции локальной телефонии (мини-АТС, УПАТС) голосовую почту (voice mail), междугороднюю и международную связь;
- передачу текстовых сообщений. Абоненты могут принимать алфавитно-цифровые сообщения, отображенные на экране абонентского терминала, который способен хранить до 16 сообщений по 140 символов. При этом обеспечивается как групповая, так и индивидуальная рассылка сообщений. Получение текстовых сообщений возможно одновременно с сеансом мобильной телефонной связи;
- передачу данных. Портативные (носимые) терминалы iDEN имеют встроенные модемы и могут подключаться к ПК через адаптер RS-232С. В режиме коммутации каналов обеспечивается скорость передачи данных до 9600 бит/с, а в пакетном режиме - до 64 кбит/с. Для повышения достоверности передачи данных в системе используется схема коррекции ошибок с опережением. Функция передачи данных позволяет мобильным абонентам принимать и посылать факсимильные сообщения и электронную почту, обмениваться данными с компьютерами офиса и обеспечивает доступ к Internet. В пакетном режиме поддерживается стандартный сетевой протокол TCP/IP.
Отметим, что добавление функции передачи данных к существующей системе iDEN не требует установки на базовых станциях (БС) дополнительного оборудования. Необходимо лишь установить дополнительные блоки центральной инфраструктуры управления системой и инсталлировать соответствующее ПО на базовых станциях и центральной системе.
Абонентские терминалы
Хотя система iDEN обеспечивает несколько видов связи, это не означает, что абоненту необходимо "подписываться" на все виды услуг и, соответственно, приобретать у оператора полнофункциональный абонентский терминал. Пользователь всегда может выбрать модель, которая соответствует интересующему его пакету услуг. Стоимость портативных абонентских терминалов iDEN и цифровых сотовых телефонов примерно одинакова.
Портативные терминалы i370/r370 способны работать и как транкинговые радиостанции, и как мобильные телефоны. Они оснащены многострочным ЖК-дисплеем, на который выводятся списки доступных групп (абонентов) и алфавитно-цифровые сообщения. Усовершенствованный многофункциональный терминал i600 имеет меньшие размеры и вес, а также увеличенный срок службы батарей.
Новейшая модель портативного терминала i1000 имеет еще меньшие вес и размер: его вес без батарей равен 120 г, размеры - 120х60х30 мм.
Модели i470/r470 оснащены встроенным модемом, что позволяет использовать их для передачи данных и факсимильных сообщений. Кроме того, эти терминалы поддерживают дополнительные функции системы iDEN, такие как одновременная работа в нескольких группах, обеспечение связи в режиме изолированной БС (при нарушении связи с центральной инфраструктурой системы), Emergency Call и т. п.
Модели r370 и 470, удовлетворяющие требованиям военных стандартов США, имеют ударопрочный корпус и не боятся влаги. Выходная мощность сигнала портативных терминалов всех типов - 600 мВт.
Семейство мобильных абонентских терминалов iDEN состоит из трех моделей - m100, m370 и m470. Первый работает только в режиме dispatch radio, два других оснащены телефонной трубкой и поддерживают мобильную телефонную связь. Кроме того, модель m470 имеет встроенный модем и обеспечивает те же специальные функции, что и терминалы i470/r470. Все типы мобильных терминалов имеют выходную мощность 3 Вт.
В системе iDEN предусмотрены также настольные диспетчерские станции, выполненные на базе мобильных терминалов m100/m370/m470. Они имеют внешнюю антенну, настольный микрофон и блок питания от сети переменного тока.
Радиоинтерфейс и кодирование голоса
Основой технологии iDEN является стандарт TDMA (Time Division Multiple Access), в соответствии с которым по каждому частотному каналу шириной 25 кГц одновременно передаются 6 оцифрованных речевых сигналов. Технология iDEN не требует, чтобы все частотные каналы были смежными.
Временной интервал 90 мс разделен на 6 временных слотов продолжительностью по 15 мс, в каждом из которых передается один голосовой сигнал (рис. 2). Применение модуляции радиосигнала по методу M16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) обеспечивает суммарную скорость передачи данных по одному частотному каналу 64 кбит/с (скорость передачи в голосовом канале - 7,2 кбит/с). Адекватное воспроизведение человеческого голоса и других звуков при столь невысокой скорости передачи достигается за счет использования усовершенствованной схемы кодирования по алгоритму VSELP.
Рисунок 2.
Емкость частотного канала iDEN
Диапазон частот
Система на базе технологии iDEN работает в стандартном для Америки и Азии транкинговом диапазоне 806-825/851-870 МГц. Отметим, что с недавних пор и в России часть этого диапазона, а именно 815-820/860-865 МГц, также отведена под системы транкинговой радиосвязи (рис. 3).
Рисунок 3.
Диапазон частот, отведенный для системы iDEN в России: мобильные терминалы (МТ) 806-821 МГц; базовые станции (БС) 851-866 МГц
При разработке технологии iDEN Motorola хотела добиться максимально эффективного использования частотного ресурса, по крайней мере не уступающего существующим реализациям стандарта CDMA. Поскольку iDEN обеспечивает одновременную передачу по каждому частотному каналу шириной 25 кГц шести речевых сигналов, то в 1 МГц спектра можно разместить 240 таких каналов. Для сравнения - при ширине полосы 1 МГц аналоговые и цифровые системы транкинговой связи способны поддерживать не более 80, аналоговые системы сотовой связи - от 30 до 40, а системы в стандарте GSM - 40 голосовых каналов (рис. 4).
Рисунок 4.
Сравнение эффективности использования спектров. В 1 МГц спектра можно разместить голосовых каналов (ГК): аналоговых транкинговых систем - 40/80; аналоговых сотовых систем - 33-40; GSM - 40; TETRA - 160; iDEN - 240
Структура системы iDEN
Система на базе технологии iDEN состоит из двух основных компонентов: БС и центральной инфраструктуры. (рис. 5). Инфраструктура iDEN организована так, чтобы максимально использовать функциональные возможности БС, поэтому наиболее важным функциональным элементом является базовая станция EBTS Enhanced Base Transceiver System. В состав EBTS входит интегрированный контроллер узла (iSC), до 20 базовых радиостанций (BR) типа omni или 24 секторных BR, усилитель и передатчики радиосигнала, синхронизирующий приемник, антенны БС.
Рисунок 5.
Структура системы на базе технологии iDEN: * обеспечивают телефонную связь; ** обеспечивают радиосвязь; *** предоставляются оператором системы; DACS (Digital Access Crossconnect Switch) - коммутатор цифрового доступа; IWF (Interworking Function) - интерфейс передачи данных с ТфОП; VMS (Voice Mail System) - голосовая почта
EBTS обеспечивает взаимодействие между системой и абонентскими устройствами, поддерживает передачу голосового трафика на нескольких частотных каналах, а также выполняет целый ряд управляющих функций, например разделение трафика радио- и телефонной связи, синхронизацию работы БС и абонентских терминалов, контроль уровня радиосигнала и др. Многофункциональность EBTS позволяет существенно снизить нагрузку на компоненты центральной инфраструктуры, в первую очередь на MSC (Mobile Switching Center). Передатчик EBTS поддерживает не более 144 голосовых каналов для одного узла системы.
Основная функция BSC (Base Site Controller) - управление связью при перемещении абонентских терминалов от одной зоны покрытия к другой (handover). Каждый BSC способен поддерживать до 30 зон, выполняя весь комплекс действий по концентрации трафика, поступающего от узловых станций, и его распределению по соответствующим зонам.
Транскодер XCDR выполняет прямое и обратное преобразование аудиосигнала формата VSELP в цифровой формат PCM.
Пакетный коммутатор MPS (Metro Packet Switch) состоит из коммутатора и дупликатора пакетов. Он передает голосовые пакеты, поступающие в режиме dispatch radio, и управляющую информацию от EBTS к DAP и обратно.
Система диспетчеризации DAP (Dispatch Application Processor) выполняет управление групповым и персональным вызовом, сигнализацией вызова и другие функции. При большом числе абонентов системы возможно создание кластеров из четырех DAP.
Блоки регистрации местоположения абонента HLR/VLR (Home Location Register)/Visited Location Register) обслуживают мобильную телефонную связь. В HLR хранится полная информация обо всех абонентских терминалах, зарегистрированных в различных географических сегментах системы. VLR содержит сведения о перемещении абонентских устройств и предоставляет системе информацию, необходимую для выполнения роуминга. Отметим, что в системе iDEN нет роуминга в том смысле, в котором он понимается в сотовых системах, поскольку для связи географически удаленных сегментов системы используются не ТфОП, а выделенные каналы E1.
Коммутатор MSC (Mobile Switching Center) обеспечивает интерфейс между ТфОП и мобильными телефонами iDEN, выполняя типичные функции подобного коммутатора, а также управляет передачей при перемещении абонентов из зоны, контролируемой одним BSC, в зону, контролируемую другим. Если сеть iDEN охватывает значительную территорию, в ней могут быть установлены несколько MSC. Функции MSC системы iDEN полностью идентичны функциям коммутатора сотовой сети стандарта GSM.
Основным управляющим модулем системы является OMC (Operation Maitenance Center), который обеспечивает конфигурирование системы, управление аварийными ситуациями, сбор статистических данных о работе системы и ряд других функций управления.
Служба коротких сообщений SMS (Short Message Service) поддерживает все функции передачи текстовых сообщений, включая текстовые извещения о наличии сообщений для данного абонента (voice mail).
iDEN MicroLite
В настоящее время компания Motorola завершает разработку системы iDEN MicroLite, которая представляет собой "малую" систему на базе iDEN и ориентирована на обслуживание от нескольких сотен до нескольких тысяч абонентов. При сохранении всех технологических решений iDEN, применении того же абонентского оборудования и базовых станций эта система отличается, в первую очередь, максимальным количеством частотных каналов (их 40).
Основное технологическое отличие iDEN MicroLite от iDEN состоит в организации центральной инфраструктуры системы. В системе iDEN MicroLite она реализована на одной компьютерной платформе стандарта Compact PCI (вариант платформы PCI для промышленных компьютеров), работающей под управлением ОС реального времени Neutrino фирмы QNX Labs.
Первая версия iDEN MicroLite будет обеспечивать два вида связи - групповую (индивидуальную) радиосвязь и мобильную телефонную связь. В следующих версиях в систему будут добавлены службы передачи коротких сообщений и коммутируемой/пакетной передачи данных. Максимальное количество базовых станций, которое способна поддерживать центральная инфраструктура первой версии системы равно 5, в дальнейшем оно будет увеличено до 8-10.
При необходимости перехода от iDEN MicroLite к полной системе iDEN требуется новая установка центральной инфраструктуры системы, однако модифицировав соответствующее ПО, можно использовать абонентские терминалы и имеющееся оборудование БС.
Поставки системы iDEN MicroLite начнутся во II квартале 1999 г. Техническая проработка проектов систем iDEN MicroLite предполагается с III квартала 1998 г.
Области применения iDEN
Технология iDEN ориентирована на создание систем типа SMR (Shared Mobile Radio), т. е. коммерческих сетей, предоставляющих интегрированные услуги организациям и частным лицам. Чтобы обеспечить связь отдельных подразделений и групп сотрудников, для каждого корпоративного пользователя системы создается так называемый "флот" - виртуальная частная сеть в рамках сети организации. Внутри флота могут создаваться разные группы, соответствующие подразделениям компании (максимальное число групп в одном флоте - 255). Возможность случайного или преднамеренного вторжения абонентов в чужие флоты абсолютно исключена. Члены флота могут находиться в разных географических регионах, перемещаться из одного города в другой.
Таким образом, организация может построить собственную мобильную телекоммуникационную систему, полностью эквивалентную сети данной организации. При этом ей не нужно приобретать оборудование и строить антенны, а также тратить несколько месяцев на установку и отладку системы. Все что необходимо сделать - стать корпоративным пользователем уже существующей системы iDEN.
Где и когда
Первая коммерческая система на базе технологии iDEN развернутая в США компанией NEXTEL в середине 1994 г., сейчас является общенациональной. Она насчитывает около 4500 БС и около 2 млн абонентов. В юго-западных штатах США существует другая сеть на базе технологии iDEN, оператором которой является энергетическая компания Southern Co. Кроме того, в юго-западных провинциях Канады компания Clearnet тоже предоставляет услуги связи в сети iDEN, состоящей из 320 БС.
Что касается Латинской Америки, сети iDEN уже существуют в Боготе (Колумбия) и Буэнос-Айресе (Аргентина). Они строятся в Сан-Пауло и Рио-де-Жанейро (Бразилия), а также в Мехико (Мексика). В ближайшее время запланировано развертывание систем на базе iDEN в Перу, Венесуэле и Чили, а также расширение систем в Колумбии и Аргентине.
В Азии системы iDEN эксплуатируются в нескольких странах: более двух лет такие системы работают в Токио и Осаке (Япония), около года - в Сингапуре. Существуют системы в Китае, Южной Корее и на Филиппинах. Ведется строительство в Индонезии. На ближнем Востоке общенациональная сеть iDEN развернута в Израиле, начато строительство таких систем в Марокко и Иордании.
Каждая из перечисленных систем расчитана на обслуживание десятков тысяч абонентов.
Модульный принцип организации системы обеспечивает различные ее реализации. Например, первоначально сеть iDEN может быть развернута как чисто транкинговая система, а затем, по мере необходимости, к ней добавятся возможности мобильной телефонии, передачи текстовых сообщений и данных. По мнению разработчиков системы, сегодня iDEN - одна из немногих отработанных в коммерческой эксплуатации технологий, обеспечивающих предоставление всего комплекса услуг мобильной связи.
Андрей Александрович Денисов - менеджер компании Motorola по системе iDEN в регионе Восточной Европы и бывшего СССР. С ним можно связаться по адресу: [email protected] и факсу 785-0160
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.
Министерство РФ по связи и информатизации.
Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики.
Доклад на тему:
«Транкинговые системы связи»
Выполнила
Студентка гр. М-81
Михайлова О.И.
Проверил
Буров П.Н.
Новосибирск
2001 г.
Содержание.
1.Применение транкинговых систем радиотелефонной связи.
2.Принципы построения транкинговых систем.
а) Включение сети радиотелефонной связи на правах УПАТС.
б). Включение сети транкинговой связи на правах абонента РАТС.
в). Включение сети транкинговой связи на правах РАТС.
3. Использование радиочастот.
4.Заключение.
5.Список литературы.
ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНКИНГОВЫХ СИСТЕМ РАДИОТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ НА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ВЗАИМОУВЯЗАННОЙ СЕТИ СВЯЗИ РОССИИ.
Сегодня в России наибольшее распространение получили два вида сетей подвижной связи (СПС) - сети траикинговой радиотелефонной связи и сети сотовой подвижной связи. Трацкниговые сети строят на основе стандартов МРТ1327, Smar frank П (Германия), сотовые - на базе стандартов GSM, DSC1800 (европейские страны), NMT-450 (страны Северной Европы), AMPS (США), HCMTS (Япония), TACS (Великобритания) и др.
Под термином "транкинг" ("tmnking") подразумевается автоматическое распределение каналов (АРК) и предоставление пользователям любого радиоканала из числа свободных. Метод АРК позволяет эффективно использовать радиоканалы и тем самым существенно снизить их перегруженность. Особенно это необходимо в зонах с большим графиком, где метод АРК позволяет повысить, без каких-либо потерь, пропускную способность каждого радиоканала.
В радиосистемах типа «Транкинг» используют несколько радиоканалов одновременно. Каждому абоненту системы может быть предоставлен для связи любой из свободных каналов. Все радиоканалы связаны общей системой управления. Она следит за их состоянием и сразу предоставляет освобождающиеся каналы очередным абонентам. Именно поэтому в системе «Транкинг» вероятность отказа в обслуживании гораздо ниже, чем в одноканальной системе с одним ретранслятором. Для одноканальной системы количество абонентов не должно превышать 30. Четырехканальная система позволяет обслужить по различным оценкам от 40 до 80 абонентов на канал, т.е. до 300 пользователей. При числе каналов меньше четырех система типа «Транкинг» еще не проявляет полностью присущей ей эффективности. Именно поэтому для системы с двумя или тремя каналами нужно исходить из средней загрузки в 30...50 абонентов.
Принципы построения транкинговых систем.
Первоначально транкинговые системы предназначались для ведомственного использования в составе выделенных сетей и не имели выхода па телефонную сеть общего пользования (ТфОП). Со временем эти системы получили несколько иное развитиеи стали использоваться для организации коммерческих сетей.
Транкинговые сети позволяют объединять абонентов сети в группы и, таким образом, основная нагрузка (80...90 %) распределяется внутри сети, поскольку абоненты данных групп - работники служб скорой помощи, пожарной охраны, городских организаций и т. п. - либо имеют ограниченный доступ к ТфОП, либо не имеют его вообще. Наряду с группами пользователей к сети могут быть подключены и отдельные мобильные абоненты, имеющие возможность выхода на местную, междугородную и международную сети связи. Такая структура открывает возможность для "коммерциализации" ведомственных сетей.
Как известно, федеральная сеть подвижной сотовой связи России строится на основе систем международных стандартов, принятых в большинстве стран Европы - NMT-450 и GSM. Кроме основных услуг, предоставляемых абонентам сотовых сетей, их главная особенность состоит в возможности организации автоматического национального и международного роуминга - обслуживания абонентов одной сети в другой аналогичной сети. Транкинговые сети связи работают только на региональном уровне, т. е. обслуживают подвижных и фиксированных абонентов внутри границ регионов (междугородных зон); такое включение сетей в ТфОП будет осуществляться на местном уровне поскольку, в отличие от сотовых сетей, в трапкинговых, в основном, отсутствует возможность роуминга.
Транкинговые сети строятся в соответствии с двумя принципами - радиальным и зоновым. Первый предусматривает обеспечение связи в пределах зоны действия центральной (базовой) станции, второй - в пределах действия нескольких базовых (зоновых) станций (БС). Базовые станции располагаются в определенном регионе и подключаются к единому центру коммутации пучками соединительных линий. Данные принципы построения сети не всегда могут гарантировать непрерывную связь при переходе из одной зоны в другую в пределах действия нескольких БС (так называемую функцию handover). Упрощенная классификация наземных сетей подвижной связи РФ представлена на рис. 1.
Структура транкипговой сети показана на рис. 2. Радиосвязь осуществляется через БС, которые подключаются к контроллеру радиоканала (КР), обеспечивающему управление одним радиоканалом [при" управлении несколькими радиоканалами используется транкинговый контроллер (ТК)], выполнение всех системных функций и работу интерфейсов с БС, пультами управления, ТфОП и другими КР. В случае построения крупной сети, охватывающей большую территорию, используются несколько КР и один центральпный контроллер системы (ЦКС), который объединяет несколько КР и служит общим центром коммутации и управления сети, причем остаются возможными коммутация и управление в каждой отдельной зоне, включая выход на ТфОП. Кроме того, ЦКС позволяет организовать централизованное техническое обслуживание транкинговой сети. Связь между стационарными и подвижными абонентами (ПА) осуществляетсячерез сеть, в которую входят КР и ЦКС.
Подключение транкинговой сети к ТфОП .
Как писать анонимно в Аск фм?
Лазерная указка расстояние
Обзор и тестирование беспроводного маршрутизатора ASUS RT-AC66U Описание asus rt ac66u