Сопряжение (работа):
радиостанции, оснащенные стыками С1-ФЛ, С1-ИРС, RS-232C, телеграфным стыком.
Основные технические характеристики
Скорость передачи информации:
Объем запоминаемой цифробуквенной информации Число набираемых адресов абонентов (включая циркулярный адрес) Число набираемых адресов ретрансляторов Число используемых ключей Номинальное напряжение питания Время непрерывной работы от одной аккумуляторной батареи 6НКГЦ-0,94 Наработка на отказ Влажность воздуха Интервал рабочих температур Погружение в воду на глубину Габаритные размеры
|
1.2, 2.4, 4.8, 16 кбит/с; 100 бит/с; 9 600, 38 400 кбит/с. 4 000 знаков. 32. 32. 2128. 7.2 В.
10 ч. 4 000 ч. 98 %. 30 … +55 °С. 1 м. 21514060 мм. 1.9 кг. |
Вопрос №3. Принципы построения и функционирования транкинговых систем, систем сотовой связи и персонального вызова.
Принципы построения транкинговых систем.
Современные системы мобильной радиосвязи относятся к системам второго поколения, являются цифровыми и предназначены, главным образом, для ведения телефонных переговоров. Рассмотрим возможности некоторых наиболее известных цифровых систем ПРС различного вида.
В европейских странах, включая Российскую Федерацию, наиболее распространенной системой мобильной связи общего пользования является глобальная система мобильной связи GSM (Global System for Mobile Communications). Система GSM относится к цифровым системам второго поколения, пришедшим на смену аналоговым системам первого поколения.
Сеть связи GSM строится в виде совокупности ячеек (сот), покрывающих обслуживаемую территорию, поэтому часто такую связь называют сотовой. Ячейки обычно схематично изображаются в виде правильных шестиугольников, в центре каждого из которых находится базовая станция, обслуживающая все подвижные станции в пределах своей ячейки. В системе реализован способ свободного доступа абонентов к ресурсам сети связи. При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной БС к другой. Все БС соединяются с центром коммутации подвижной связи по выделенным проводным или радиорелейным каналам связи. Центр коммутации имеет выход на телефонную сеть общего пользования. Мобильные абоненты пользуются подвижными станциями (мобильными телефонами) для обмена с БС управляющими командами, необходимыми на этапе установления связи, и ведения переговоров. На рис. 5.8 показана упрощенная функциональная схема сети сотовой подвижной радиосвязи. Система сотовой связи может включать несколько ЦК, в этом случае один из них является головным, а остальные – транзитными.
Мобильный телефон системы сотовой связи представляет собой устройство, в состав которого входят блок управления, приемопередающий и антенный блоки. Блок управления включает в себя микротелефонную трубку (микрофон и динамик), клавиатуру и дисплей. Клавиатура служит для набора номеров телефонов вызываемых абонентов, а также команд, устанавливающих режимы работы мобильного телефона. Дисплей предназначен для отображения различной информации, предусмотренной устройством и режимами работы телефона. В приемопередатчике производятся преобразование сигнала с выхода микрофона в цифровую форму, кодирование цифрового сигнала с целью сокращения его избыточности и защиты от ошибок при передаче по каналу связи и модуляция сигнала для переноса на несущую частоту, а также обратное преобразование принятого радиосигнала в первичный электрический сигнал. Управляет работой
подвижной станции логический блок, входящий в состав приемопередающего блока и выполненный на основе микрокомпьютера. Антенный блок включает
Рис. 5.8. Сеть сотовой подвижной радиосвязи
в себя антенну и коммутатор, переключающий антенну либо на выход передатчика, либо на вход приемника, так как подвижная станция цифровой системы никогда не работает на прием и передачу сигналов одновременно.
Каждая БС системы сотовой связи содержит несколько приемопередатчиков, обеспечивающих одновременную передачу сообщений между несколькими парами абонентов. Реальные места установки базовых станций определяются при проектировании сети сотовой связи и зависят от условий местности (рельефа, характера застройки и т. п.). Кроме расстановки БС в ходе проектирования имеющиеся частотные каналы распределяются между ячейками таким образом, чтобы обеспечить обслуживание сотовой связью заданной территории с требуемым качеством при минимальном числе базовых станций.
Первоначально в системе GSM использовались частоты в диапазонах 890…915 МГц (для передачи сообщений с ПС на БС, или иначе, в обратном канале) и 935…960 МГц (для передачи сообщений с БС на ПС, или иначе, в прямом канале). Такую систему теперь называют GSM-900, чтобы отличать от более поздних версий. При переключении каналов во время сеанса связи разность между частотами передачи и приема базовых и подвижных станций (дуплексный разнос частот) остается постоянной и равна 45 МГц, а разнос частот между соседними каналами составляет 200 кГц. Таким образом, в отведенной для работы системы полосе частот шириной 25 МГц размещается 124 частотных канала связи. В стандарте GSM используется TDMA, что позволяет на одном частотном канале разместить одновременно 8 речевых (физических) каналов.
Следующие версии системы связи GSM включают системы GSM-1800, работающие на частотах 1710…1785 МГц и 1805…1880 МГц и GSM-1900 – на частотах 1850…1910 МГц и 1930…1990 МГц.
Каждая подвижная станция в системе сотовой связи имеет свой международный идентификационный номер IMSI (International Mobile Subscriber Identity), записанный в ее памяти. Кроме того, каждой ПС присваивается еще один международный идентификационный номер IMEI (International Mobile Station Equipment Identity), который используется для исключения доступа к сетям GSM при помощи похищенной станции или станции, не имеющей таких полномочий.
Подвижный абонент на время пользования системой сотовой связи получает индивидуальный модуль подлинности абонента – SIM-карту (Subscriber Identity Module). SIM-карта представляет собой съемный модуль, имеющий вид пластиковой карточки, которая устанавливается в соответствующее гнездо мобильного телефона и позволяет после переустановки вести переговоры с любого телефона того же стандарта. Модуль подлинности содержит персональный идентификационный номер абонента PIN (Personal Identification Number), IMSI, индивидуальный ключ аутентификации абонента Ki (Individual Subscriber Authentication Key) и индивидуальный алгоритм аутентификации A3 (Authentication Algorithm). С помощью информации, записанной на SIM-карте, в результате обмена данными между ПС и сетью связи осуществляется аутентификация и разрешается доступ абонента к сети.
Идентификатор PIN представляет собой код, известный только пользователю и служащий защитой от несанкционированного использования SIM-карты. После трех неудачных попыток набора PIN-кода при включении питания мобильного телефона SIM-карта блокируется, и блокировка может быть снята либо набором дополнительного кода – персонального кода разблокировки PUK (Personal Unblocking Key), либо по команде с центра коммутации.
Помимо обмена речевыми сообщениями между подвижными абонентами и абонентами телефонной сети (включая междугородную и международную связь) система GSM может предложить абонентам целый ряд услуг, в числе которых обмен данными с ТФОП, сетями передачи данных и ЦСИО, передача факсимильных сообщений, обмен короткими SMS (Short Message Service) и мультимедийными MMS (Multimedia Messaging Service) (фотографиями, рисунками, текстом, видео и звуком) сообщениями, голосовая почта, переадресация вызова, в том числе на голосовую почту, мобильный доступ к сети Internet.
Услуга голосовой почты позволяет абоненту всегда быть на связи и не пропускать вызовы, даже если телефон занят, выключен или находится вне зоны обслуживания. Для этого необходимо установить функцию переадресации вызовов на голосовую почту, и все голосовые и факсимильные сообщения, направляемые по номеру мобильного телефона, будут автоматически перенаправлены в персональный почтовый ящик абонента. Личный пароль исключает возможность пользования почтовым ящиком посторонним лицам.
Для передачи данных пользователями мобильной связи разработан новый протокол беспроводных приложений WAP (Wireless Application Protocol). WAP – это протокол беспроводного доступа к информационным и развлекательным ресурсам глобальной сети Internet непосредственно с мобильных телефонов. Оборудовав мобильный телефон WAP-браузером (программой для просмотра WML-страниц), абонент на дисплее телефона получает возможность просматривать Internet-страницы, созданные специально для подвижных абонентов. Кроме того, мобильный телефон при соединении его специальным кабелем с ноутбуком (компьютером) может стать средством беспроводной связи последнего с сетью Internet, что позволяет абоненту передавать и принимать по радио электронную почту, загружать файлы и получать другие необходимые информационно-справочные данные. Первая услуга сети связи известна как WAP-доступ в Internet, а вторая – как мобильный Internet.
Для осуществления доступа мобильных абонентов к сети Internet в последнее время в сетях сотовой связи стандарта GSM получает развитие современная технология передачи данных методом коммутации пакетов General Packet Radio Service (GPRS – пакетная коммутация в сетях подвижной радиосвязи). Технология GPRS позволяет сети GSM работать в режиме с коммутацией пакетов при условии установки нового сетевого оборудования и программного обеспечения. Обслуживание мобильных абонентов, пользующихся только услугами передачи речи, происходит по-прежнему, независимо от наличия сети GPRS. Стандарт GPRS определяет условия построения новой сети передачи данных с коммутацией пакетов и возможностью IP-адресации для получения услуг Internet и осуществления удаленного доступа к локальным сетям – Ethernet по каналам Internet.
Внедрение технологии GPRS качественно изменяет статус мобильного абонента, который теперь может одновременно работать в двух режимах – ведения телефонных разговоров и обмена данными.
Для пользования услугой мобильного Internet на базе технологии GPRS необходимо соединить мобильный телефон с персональным компьютером, используя кабель, инфракрасный порт или другое оборудование, и соответствующим образом настроить телефон и программное обеспечение компьютера. Кроме того, стандарт GPRS может также использоваться и для WAP-доступа в Internet. При этом абонент во время сеанса WAP-доступа данных может передавать и принимать речевые сообщения, всегда оставаясь на связи.
Другой современной цифровой системой ПРС является общеевропейская система транкинговой связи TETRA (Trans-European Trunked Radio), относящаяся к профессиональным системам. В настоящее время в связи с широким распространением стандарта TETRA во всем мире принята другая расшифровка этой аббревиатуры – Terrestrial Trunked Radio, означающая наземную радиомагистраль.
Название транкинговой связи происходит от английского слова trunk (ствол) и означает, что такая система связи содержит несколько физических (как правило, частотных) каналов, каждый из которых может быть предоставлен любому абоненту системы. Аналогичный принцип доступа абонентов к каналам связи применяется и в системах сотовой связи. Поэтому сети транкинговой связи близки к сотовым в смысле обеспечения неограниченной мобильности абонентов в пределах зоны обслуживания, которая, как и в сетях сотовой связи, может строиться в виде совокупности ячеек, в каждой из которых размещается своя базовая станция. Оборудование БС используется для соединения подвижных абонентов между собой, а также для связи с абонентами ТФОП и других внешних сетей.
Основными отличиями систем транкинговой связи от сотовой являются: большие размеры сот; меньшее их количество; малая емкость (пропускная способность) сети; более быстрое установление связи; специфический набор сетевых процедур и услуг, необходимый в той или иной профессиональной сфере, в первую очередь, связь в группах и наличие диспетчера. Кроме того, профессиональные системы ПРС в большей степени, чем системы общего пользования, ориентированы на передачу данных, что реализуется в более быстрой доставке коротких сообщений и возможности подтверждения их получения. Это делает системы транкинговой связи более приспособленными для передачи важной и конфиденциальной информации.
Портативные абонентские радиостанции в современных системах транкинговой связи представляют собой подвижные станции, напоминающие мобильные телефоны сотовой связи, но обладающие большими функциональными возможностями по сравнению с последними. Выпускаются также станции в автомобильном исполнении и стационарные. Автомобильные и стационарные станции имеют более высокую мощность передатчика и обеспечивают большую дальность связи. Еще одним классом устройств для систем транкинговой связи являются терминалы передачи данных, чаще всего выполненные в виде интерфейсов передачи данных, встраиваемых в абонентские радиостанции различных типов. Схема сети транкинговой связи представлена на рис. 5.9.
Для систем стандарта TETRA могут использоваться диапазоны частот от 150 до 900 МГц, дуплексный разнос частот составляет 10 МГц. В стандарте применяется временное разделение каналов связи с четырьмя временными окнами (пакетами) для четырех речевых каналов, существующих одновременно на одном частотном канале. Разнос соседних каналов составляет 25 кГц.
Система стандарта TETRA может функционировать в режиме транкинговой связи или в режиме непосредственной (прямой) связи. В первом случае соединение мобильных абонентов производится через БС, а во втором – передача сигналов осуществляется непосредственно между мобильными станциями, без участия БС. При этом мобильные станции могут работать в режиме “двойного наблюдения”, при котором обеспечивается прием сообщений от абонентов, чьи станции работают как в режиме транкинговой, так и прямой связи.
При передаче речи в системах стандарта TETRA возможна посылка индивидуальных или групповых вызовов абонентам для ведения двухсторонней связи, а также передача широковещательного вызова для циркулярной односторонней связи вызывающей станции с несколькими вызываемыми абонентами. Во всех
Рис. 5.9. Сеть транкинговой связи
названных режимах предусматривается возможность передачи как открытой речевой информации, так и речи, защищенной от несанкционированного доступа с помощью определенных алгоритмов шифрования. Для обмена речевыми сообщениями и данными в системе TETRA реализованы сетевые процедуры, к которым относятся регистрация мобильного абонента, повторное установление связи, аутентификация, отключение/подключение мобильной станции от/к сети, отключение абонента оператором сети, управление потоком данных.
Кроме названных услуг, являющихся основными, абонентам сети могут предоставляться дополнительные услуги, многие из которых недоступны в системах общего пользования. К таким услугам относятся следующие: вызов, санкционированный диспетчером, приоритетный вызов, приоритетный доступ, избирательное и дистанционное прослушивание, динамическая перегруппировка, идентификация вызывающего абонента, сообщение о вызове, изменение маршрута прохождения вызова, вызов с использованием списка абонентов и др.
В большинстве существующих в настоящее время систем персонального радиовызова используется стандарт кодирования сигналов POCSAG (Post Office Code Standardization Advisory Group), разработанный почтовым ведомством Великобритании в 1978 году. Позже стандарт стал международным и получил название протокол RPCN 1 (Radio Paging Cod № 1). Большая популярность стандарта POCSAG объясняется высокой скоростью передачи сообщений, рекомендованное значение которой первоначально составляло 512 бит/с. В дальнейшем для повышения скорости и увеличения числа пользователей был разработан более совершенный вариант данного стандарта – Super POCSAG (S-POCSAG). При этом скорость передаваемых сообщений была повышена до 2400 бит/с.
Для работы систем персонального радиовызова стандарта POCSAG выделены участки диапазона метровых (146…174 МГц) и дециметровых (403…470 МГц) радиоволн.
Стандарт POCSAG позволяет назначить в сети персонального радиовызова несколько миллионов различных адресов с возможностью передачи тональных сигналов, цифровых и буквенно-цифровых сообщений. Прием только тонального вызова уведомляет абонента о вызове номера его пейджера периодическим звуковым сигналом, миганием светового индикатора или вибрацией аппарата. После приема такого сообщения абонент должен позвонить по известному ему номеру, для того чтобы узнать содержание переданного ему сообщения. Пейджеры с цифровыми дисплеями позволяют сообщить пользователю номер телефона, по которому ему необходимо позвонить, а пейджеры с буквенно-цифровыми дисплеями дают возможность оставить сообщение в текстовом виде. Сообщение можно передавать с помощью компьютера и модема или телефонного звонка оператору сети с просьбой передать сообщение адресату.
В сети персонального радиовызова возможны индивидуальные и одновременные групповые вызовы всем абонентам сети или заданной их части. В сети может быть создано до 1024 различных групп по 100 абонентов в каждой группе. Система может предоставить такие функции, как автоматическая повторная передача сообщений к определенным приемникам и приоритетность передачи сообщений. Кроме того, стандартный набор услуг сети связи составляют нумерация сообщений, их дублирование и архивирование.
Назовем еще один современный стандарт подвижной связи, на основе которого реализуются системы абонентского радиодоступа. Этим стандартом является стандарт цифровой усовершенствованной бесшнуровой связи DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications). Стандарт DECT, реализуя технологию WLL, является средством абонентского доступа к сетям связи различного назначения, и в первую очередь к телефонным сетям разного типа.
Системы DECT используют диапазон частот 1880…1900 МГц. Полоса 20 МГц делится между тринадцатью несущими частотами с разносом между
Рис. 5.10. Сеть абонентского доступа
ними 1,7 МГц, на каждой из которых может быть создано 12 физических каналов методом TDMA. При установлении связи выбирается свободный канал из общего ресурса системы, на котором в данный момент уровень помех, создаваемых другими системами, минимален. Поэтому в ходе проектирования сети радиодоступа нет необходимости производить сложную процедуру частотного планирования.
Возможны различные варианты построения сетей абонентского радиодоступа. В простейшем случае сеть доступа содержит базовый блок, подключенный к ТФОП или УАТС обычной проводной линией и создающий вокруг себя зону радиодоступа радиусом несколько сотен метров. Такой базовый блок позволяет зарегистрировать небольшое число (обычно в пределах десятка) радиоэлектронных трубок (беспроводных телефонов) с индивидуальными внутренними номерами, обеспечивая абонентам возможность установления как внешних, так и внутренних соединений. Базовый блок может быть оборудован наборной клавиатурой и телефонной трубкой, и выглядеть как обычный телефонный аппарат или иметь несколько портов для подключения других телефонных аппаратов. Такая сеть доступа применима в квартирах или небольших офисах.
Сеть более сложной структуры предназначена для обслуживания большего числа абонентов и содержит несколько базовых станций, взаимодействующих с общим контроллером и обеспечивающих телефонную связь с абонентами в пределах своих зон обслуживания. Контроллер управляет работой БС и осуществляет их соединение с телефонной сетью. Абонентское оборудование в такой сети может быть представлено устройствами нескольких типов. К первому типу относятся так называемые радиорозетки, располагаемые в зоне действия БС и представляющие собой стационарные устройства, к которым можно подключать телефоны, факсы или модемы. Другой тип составляют настольные беспроводные полнофункциональные телефоны, предназначенные для решения тех же задач, что и радиорозетки. К последнему, наиболее распространенному типу абонентского оборудования, относятся портативные радиоэлектронные трубки. Схема сети абонентского радиодоступа показана на рис. 5.10. В некоторых случаях схема доступа не содержит отдельного контроллера, а его функции выполняет специальный радиомодуль, устанавливаемый в АТС. В этом случае мобильные абоненты могут в большей степени пользоваться возможностями этой станции.
Стандарт DECT поддерживает большое разнообразие приложений передачи данных, включая передачу коротких сообщений (SMS) и электронной почты подвижным абонентам и мобильный доступ к сети Internet с использованием протокола WAP.