Вопросы самоконтроля

1. Какие характеристики радиооборудования профессиональной связи считаются наиболее важными?

2. Какие параметры оборудования определяют зону связи?

3. Назовите средние дальности связи для носимых, автомобильных и стационарных PMR – радиостанций.

4. На какой уровень в системах PMR мощность полезного сигнала на входе приёмника должна превышать мощность собственных и внешних шумов?

5. Составьте «уравнение радиосвязи» для идеальной радиотрассы в свободном пространстве.

6. Назовите три области пространства между передающей и приёмной антеннами и поясните характер распространения радиоволн в каждой области.

7. Как влияют на качество связи сезонные и суточные вариации распространения радиоволн?

8. Как при расчётах системы связи учитываются вариации статистических характеристик распространения? Как среднестатистические отклонения (СКО) зависят от диапазона частот? Что такое фактор надёжности и как он учитывается при проведении расчётов?

Тема 5.3. Оборудование радиотелефонной связи с многостанционным доступом (абонентское оборудование транкинговых систем) Требование к знаниям

Студент должен

иметь представление:

• о конструктивном исполнении абонентского оборудования транкинговых систем;

знать:

• определение «транкинга»;

• преимущества транкинговых систем по сравнению с диспетчерскими;

• типы вызовов, поддерживаемых абонентским оборудованием транкинговых систем;

• основные характеристики профессиональных и коммерческих радиостанций;

• процесс программирования абонентских станций (последовательность операций).

• правила монтажа и согласования АФУ радиостанций на автомобиле и при стационарном применении (выбор, сборку и настройку антенн, мест установки, выбор кабелей снижения, проверку прямой и отражённой мощности, КСВ);

• допустимые нормы на КСВ (КБВ) при эксплуатации радиостанций и АФУ.

уметь:

• пользоваться приборами для измерения мощности передатчика и согласования АФУ;

• проводить настройку антенн и формирование нужных диаграмм направленности антеннами разного типа;

• выбрать абонентское оборудование для конкретной транкинговой системы.

Содержание учебного материала

По принадлежности, назначению и устройству системы профессиональной подвижной связи могут быть:

- общего пользования,

- диспетчерскими,

- транкинговыми.

Для связи могут использоваться симплексные или дуплексные каналы.

Как правило ведомственные (по новой терминологии - технологические) системы связи строились как диспетчерские, не имевшие сплошного покрытия и автоматического роуминга. Естественно, эффективность использования частотного ресурса таких сетей была крайне низкой. При увеличении численности абонентов потребовался другой метод организации связи – «транкиговый». Транкинговые системы устанавливаются при большом числе пользователей и высоких требованиях к качеству и надёжности. Под транкингом понимается динамическое распределение ограниченного количества каналов связи среди большого количества пользователей. При этом каждый пользователь может получить доступ к любому свободному каналу. Перечень услуг, предоставляемых абоненту в транкинговой системе превосходит по номенклатуре перечень услуг для абонента, предоставляемых в сотовой сети.

Табл. 16. Функциональные возможности транкинговых систем и GSM

	Режимы и функциональные возможности	APCO-25	TETRA	MPT 1327	Smar Trunk	GSM
1	Групповой вызов	+	+	+	+	*
2	Дуплексная связь	+	+	+	-	+
3	Шифрование радиоинтерфейса	+	+	+	-	+
4	Режим прямой связи	+	+	+	+	-
5	Служба коротких сообщений.	+	+	-	-	+
6	Одновременная передача голоса и данных	+	+	-	-	-
7	Предоставление широкой полосы по запросу	+	+	-	-	-
8	Высокоскоростная передача данных	+	+	-	-	-
9	Приоритетный доступ/вызов	+	+	+	+	-
10	Аварийный вызов	+	+	+	+	*

* -принципиально-реализуемые параметры, но обычно не предоставляемые.

В профессиональной связи абонентское оборудование является составной частью системы. Определяющими при строительстве системы и выборе оборудования как базового, так и абонентского являются три основных фактора:

4. Возможность наиболее простой технической реализации системы связи исходя из заданных параметров и технических требований.

5. Высокая стоимость строительства сети связи и соответствующая необходимость выбора между финансовыми затратами, качеством и надёжностью.

6. Сохранение возможности модернизации системы при необходимости её расширения и введении дополнительных видов обслуживания.

Безусловно, всё оборудование должно быть сертифицированным и должны быть оформлены все разрешительные документы.

Решением данных вопросов занимается сам владелец будущей сети или организации – интеграторы (решающие проблему в комплексе).

Большинство аналоговых транкинговых систем разработаны в 70-80 годы уже прошлого столетия. В сотовой связи переход от 1-го поколения ко 2-му был больше «техническим», чем пользовательским. Переход к 3-му поколению при огромном техническом скачке содержит и новые потребительские свойства, связанные с предоставлением мультимедиауслуг и скоростной (до 2 мбит/с) передачей данных. Профессиональная связь, диспетчерская и транкинговая, технологическая и общего пользования так и осталась на прежнем уровне.

Разработанные цифровые стандарты не нашли массового применения. Являясь на период разработки передовыми технологиями, в связи с бурным развитием именно сотовой связи общего пользования и формированием сетей 3G, цифровые транкинговые сети не развившись, морально устарели. В рамках открытого стандарта Tetra родилось несколько систем, разработана усовершенствованная версия Relize 11. Что бы понимать, насколько ещё в профессиональной связи продлится жизнь аналоговых технологий, необходимо сопоставить стоимость цифрового транкингового оборудования и преимущества, даваемые цифровой технологией.

1). Применение аналогового оборудования с ЧРК (FDMA) хоть и приводит к снижению стоимости системы, оно всё же более дорогостояще, чем с ВРК (TDMA). Частотное разделение аналоговых сигналов просто реализовать, но такие системы чувствительны к шумам, искажениям, перекрёстным помехам. Эти помехи не могут быть устранены так же просто, как в цифровых системах. Простота мультиплексирования цифровых сетей позволяет значительно снизить затраты на стоимость кабельных соединений внутри и снаружи сети.

2). Простота сигнализации. По сравнению с аналоговыми, цифровые системы не требуют такого внимания в части управляющей сигнализации. Переход к сигнализации по общему каналу исключил многие затраты.

3). Использование современной технологии. Большие преимущества современной технологии даёт применение БИС, разработанных специально для таких функций, как кодирование/декодирование речи, мультиплексирование/демультиплексирование, коммутация.

3). Приспосабливаемость к видам обслуживания. Разрешающая способность элементной базы и схемотехники позволяют создавать новые услуги и стимулировать потребительский спрос и наоборот.

4). Работоспособность при малых отношениях сигнал/шум/помеха. Шум и помехи в аналоговом оборудовании становятся особенно слышны в паузах, когда амплитуда сигнала мала. Передача в цифровых системах ведётся только во время разговора абонента, в паузах даже специально создаётся уровень комфортного шума.

5). Простота шифрования. Хотя большинство абонентов не нуждается в шифровании, простота скремблирования цифрового потока позволяет ввести дополнительную функцию, необходимую ряду абонентов.

Недостатки: требуемое расширение полосы частот, необходимость временной синхронизации, несовместимость с аналоговыми устройствами.

Цена – один из решающих факторов. Стоимость сегодняшнего аналогового АО: 300-600-1500 $, цифрового оборудования: носимые 850-1900, возимые 1900-3500, базовые станции 200-250 тыс., центр коммутации 1200 000-2000 000 $. Такие цены являются результатом картельного соглашения производителей, считающих необходимым вернуть вложенные в разработку и создание цифрового оборудования средства. Но учитывая конкуренцию и эффективность цифровых технологий, наметилась тенденция на значительное снижение цен.

Признавая необходимость перехода на «цифру», у главных «богатых» ведомств России пока нет единого мнения по выбору цифрового стандарта ТСС. Кроме того, государство, как регулирующий орган в области подвижной связи, пока не сказало своего веского слова.

Существует несколько конкурирующих технологий – Tetra, APCO-25, Tetrapol, GSM-R и, даже IMT-MC-450 и, соответственно желание разработчиков и поставщиков, старающихся «протолкнуть» на рынок свою продукцию.

Мнения на этот счёт существуют самые различные и все заслуживают внимания.

Основные мотивы за и против той или иной технологии.

1. Количество производителей оборудования:

• Tetra – более 50 производителей (с учётом разработчиков приложений);

• APSO-25 – два поставщика (Motorola-Johnson и Matra-Siemens);

• GSM-R – уверенно поддерживает только Siemens;

Вывод: Tetra является открытым стандартом, следовательно, кроме большого выбора оборудования –снижение уровня цен(+) Цены высокие, для России ещё выше за счёт импорта. Затраты на тестирование оборудования велики и не все поставщики его сертифицировали до н.в(-). Это относится как к абонентскому, так и к базовому оборудованию.

2. Проникновение технологий:

• Сети APCO-25 существуют только в США и Австралии;

• GSM-R –в ряде стран железнодорожного союза ЕС;

• Tetrapol – полиция Франции и ряда других стран ЕС. Стандарт представлен в Европе большим числом работающих систем, но до н.в. не получил права стандарта ETSI.

3. Тенденции Минсвязи РФ (Федерального Агентства связи) к сближению распределения и условий использования частот с международным распределением и предпочтительно Европейских стандартов.

4. Процесс выделения полос частот для Tetra в РФ решён не в полном объёме. Вопрос спектральной эффективности временного разделения TDMA в Tetra, имеющего большие зоны покрытия, также не подтверждён положительными испытаниями. Увеличение скорости передачи данных до 28, 8 кбит/с достигается за счёт объединения временных каналов и, следовательно сводит на нет преимущества TDMA.

5. Безопасность связи. Высокая степень защиты – обязательное требование служб безопасности – одних из основных пользователей ТСС. Стандарт APSO-25 разрабатывался по инициативе служб общественной безопасности и имеет 4 уровня криптозащиты для всех режимов передачи.

6. Взаимодействие с другими стандартами (GSM, GPRS,EDGE, UMTS). Задачи поставлены, для Tetra процесс в стадии «притирки».

7. Взаимодействие стандартов ТСС. ETSI и TIA (промышленная. Ассоциация в обл. связи США) создали рабочую группу для разработки способов взаимодействия Tetra и APCO-25, в результате чего может возникнуть некий гибрид этих стандартов.

Вывод: 1). Всё сказанное говорит о том, что аналоговые сети PMR,будут жить и здравствовать ещё долго.

2). Результаты внедрения опытных зон (более 20) могут ускорить процесс внедрения Tetra. Примером может служить внедрение системного проекта «ТЕТРАРУС», преследующего цель выработки стратегии строительства ведомственных и государственных фрагментов сети. Кто же будет «главный» в этом конгломерате сетей и кому будут принадлежать назначенные частоты?

3). Ориентировочный срок окупаемости – рассчитывается 6—7 лет.

Среди применяемых в России и в мире стандартов ТСС наиболее широко распространены:

- аналоговые Smar Trunk, LTR, MPT-1327, Uniden

- цифровые TETRA, APSO-25

Семейство протоколов МРТ, разработанных министерством почт и телекоммуникаций Великобритании (80-е годы) включают протоколы на базовое оборудование, ретрансляторы, и т.д. А стандарт МРТ-1327 является стандартом сигнализации и определяет протокол радиообмена между абонентскими станциями и контроллером транкинговой системы, нумерацию радиоабонентов в сети. Это позволяет выпускать целый ряд систем, отвечающих стандарту МРТ-1327 и применяющих одно и тоже абонентское оборудование, но отличающихся архитектурой сети, составом оборудования базовой станции и методом организации межзонового обмена (Zetron, Accesnet, Taitnet,). Аналогично в стандарте Smar Trunk определяются только требования к радиоинтерфейсу. Это даёт возможность применять базовое оборудование (ретрансляторы, контроллеры) и абонентское оборудование (носимые, автомобильные, стационарные станции) разных производителей.

В ряде систем, например Smar Trunk 11, могут применяться радиостанции не транкинговых стандартов путём установки в радиостанции специальных «транкинговых модулей». Это даёт возможность при росте абонентов плавно провести модернизацию диспетчерской сети и путём замены только ретранслятора и контроллера создать транкинговую систему. Это свойство, а такте незначительная стоимость сети Smar Trunk определили её многочисленное применение в России.

Особенности тракта цифровой сигнализации.

Цифровая сигнализация предназначена для того, чтобы распознать цифровые потоки своей системы. В качестве цифровой сигнализации используется:

- кодированные субтональные сигналы, применяемые для избирательного

доступа к ретранслятору;

- идентификационные (адресные) коды АС, применяемые для избирательного

вызова;

- цифровая сигнализация процесса шифрования переговоров;

- коды идентификации различных цифровых шифровальных ключей;

- сигналы срочного вызова для немедленного оповещения о критической ситуации.

В аналоговых ТСС существует 2 способа сигнализации:

Субтоновая непрерывная которая передаётся одновременно с голосом. Передача её в субтональном диапазоне позволяет избежать интерференции с одновременно передаваемом голосовым сигналом. Достоинство – не теряется время на установление связи.

Предварительная сигнализация передаётся до начала голосового сообщения и передача голоса не может начаться, пока она не завершена. Это ведёт к потере начала голосового сообщения т.к. абонент может реально начать разговор до того, как его АС будет готова к передаче голоса. Поэтому ставится задача сведения времени сигнализации к минимуму. Она решается следующим способом:

- непрерывное повторение сигнальной информации во всё время передачи голоса,

- применение универсального идентификационного номера, что позволяет оперативно определять номер и входить в сеанс связи,

- идентификационный номер постоянно передаётся вместе с речевым сигналом, тогда как в системе предварительной сигнализации он посылается 1 раз,

- возможность применения группового идентификационного номера,

- применение синхронизации шифрования и сигналов тревоги,

Применение сигнальной информации для адаптации системы по мощности.

Абонентское оборудование цифровых ТСС.

Основными функциональными узлами цифровой мобильной станции являются:

* интерфейс пользователя;

* тракты приёма и передачи (ВЧ);

* тракты обработки цифровых сигналов речи, данных и сигнализации при приёме и передаче;

* тракт передачи сообщений.

Кодирование речи производится низкоскоростными вокодерами. Использование помехоустойчивых кодеков речи со скоростью 2,1 кбит/с в мобильных станциях позволяет эффективно минимизировать шумовой эффект в каналах и получать хорошее восстановление речи. При этом не ставится задача полного восстановления цифровой формы голоса, т.к. в этом случае потребуется значительное усложнение кодеков и скорости передачи данных по радиоканалу (соответственно расширения полосы используемых частот). Однако учитывая, что цифровые ТСС могут также использоваться в сетях связи общего пользования, некоторые из них имеют кодеки с более высоким качеством обработки речи.

Для уменьшения искажений информации при передаче применяется помехоустойчивое канальное кодирование.

В ряде моделей предусмотрено шифрование информации.

Характеристики цифровых транкинговых радиостанций

Рассмотрим характеристики нескольких серийно выпускаемых радиостанций стандарта Tetra.

Раздельная или одновременная передача голоса и данных;

Зоны радиопокрытия:

-Носимые 1Вт/3 Вт в городских условиях 5-7 км / 8-10 км.

- Автомобильные в городских условиях не мене 30 км.

SRP2000 – носимая радиостанция для гражданского применения и служб общественной безопасности. Масса 199 г. Дуплекс – симплекс, Доступ к PABX/PSTN. Режимы DMO и TMO. Передача данных, статусных сообщений и SMS. Поддержка SIM – карты.

SRM1000 – автомобильная радиостанция. 2 приёмника, GPS, интерфейс к сети управления автомобилем.

SRM2000 – автомобильная радиостанция. Поддержка режима IP передачи данных. Высокая степень защиты. 12 входов/выходов телеметрии. 2 порта RS232.

Табл. 17

Параметры	Радиостанции
	SRP1000 (носимая)	SRP2000 (носимая)	SRM2000 (автомобильная)
Частотный диапазон, (МГц)	380-400,410-430, 450-470, 806-870	370-400, 400–433 440 –473	380-400,410-430, 450-470, 806-870
Мощность передатчика,(Вт)	1/3	1	10
Чувствительность приёмника, (дБм)	- 112/103	- 112/103	- 112/103
Шифрование радиоинтерфейса		ТЕА1, ТЕА2	ТЕА1, ТЕА2, ТЕА3
Наличие GPS		вариант	имеется
Чувствительность приёмника GPS,(дБВт)	-185
Требования безопасности		Класс 3 ETS300392-7

Подготовка к работе, правила согласования приёмопередатчика и антенно-фидерного устройства автомобильных/базовых радиостанций, применяемое оборудование.

Подготовка радиостанций для работы в транкинговой системе заключается в следующем:

1. Установка модулей (для неспециализированных радиостанций; в специализированных радиостанциях модули установлены при производстве).

2. Программирование параметров и абонентских номеров (в профессиональных радиостанциях программирование при помощи программаторов, в коммерческих – вручную). Вводятся абонентские номера, разрешённые для работы каналы, приоритет, доступ в ТФОП и др.

Программирование GP-68 смотри в приложении.

3. Носимые радиостанции готовы к работе. Для автомобильных радиостанций необходимы монтажные работы и согласование АФУ.

При проверке согласования выявляются возможные дефекты кабеля (неоднородности, повреждения), его распайки в разъёмах, разгерметизация разъёмов и попадание в них влаги, а также качество настройки антенны. Штыревые автомобильные антенны узкополосные, в стадии поставки изготовлены на нижний предел указанного диапазона частот, поэтому после монтажа должны настраиваться (откусываться лишняя длина). Для этого необходим антенный анализатор типа SWR -121, или аналогичный. Вместо антенного анализатора можно использовать измеритель КСВ и мощности SX-400 производства Diamond или простой прибор CM-720. Прибор SX-400 может измерять падающую и отражённую мощность, имеет режим калибровки шкалы.

Контролируется центральная частота настройки по минимуму КСВ. Правильно настроенная антенна должна иметь КСВ на рабочей частоте не более 1,3 и не более 1,5 при расстройке +/- 1,5 МГц от центральной. Если указанных результатов получить не удаётся, изменить место расположения антенны, проверить качество монтажа.

КСВ необходимо измерять при минимальной и максимальной мощности передатчика.

Аналогично проводится проверка АФУ базовых станций.

Рис. 32Схема проверки КСВ и мощности