Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

Рис. 14.2. Структурная схема базовой радиостанции

пару частот – приема и передачи. Таким образом, в отличие от обычной связи между двумя радиостанциями, где в полудуплексном режиме достаточно одной частоты, в транкинговой системе требуется две частоты, а для работы в дуплексном режиме– четыре. Эту ситуацию иллюстрирует рис. 14.3. Каждый из приемопередатчиков имеет 4-про- водное низкочастотное (звуковое) окончание для сопряжения с коммутатором. Радиочастотные входы/выходы приемопередатчиков нагружены на устройство объединения/разделения каналов.

Коммутатор. Осуществляет соединение подвижных абонентов, а также выполняет функции сопряжения с телефонной сетью общего пользования.

Контроллер (устройство управления). Обеспечивает взаимо-

действие всех узлов базовой станции. Осуществляет обработку вызовов и управляет процессом установления соединений. Часто контроллер и коммутатор объединяются в одном модуле.

Интерфейс с ТФОП. Предназначен для сопряжения с телефонной сетью общего пользования. Обеспечивает электронный стык с окончаниями АТС и согласование протоколов сигнализаций.

Абонентское оборудование. Представлено носимыми, возимыми, стационарными радиостанциями, а также терминалами передачи данных и устройствами телеметрии.

Многозоновая транкинговая сеть. Многозоновая транкинговая сеть создается с целью увеличения зоны обслуживания. При этом территория обслуживания разбивается на зоны, как правило, шестиугольной формы (соты). На рис. 14.4 изображена структура 3-зоновой сети. Управление сетью осуществляет центральный узел, содержащий центральный коммутатор-контроллер, терминал технического обслуживания и управления, а также интерфейс с ТФОП. Коммутато-

Рис. 14.3. Разносы частот при работе полудуплексом (а) и дуплексом (б)

ры различных зон связаны между собой каналами управления и -пе редачи трафика. Для этой цели применяются как физические(выделенные) линии, так и стандартные аналоговые или цифровые системы передачи.

Необязательно, чтобы каждая зона имела свой собственный коммутатор. Для зон с малым числом абонентов функции коммутации

Рис. 14.4. Структура многозоновой транкинговой сети

могут быть возложены на центральный коммутатор, для чего между ним и базовой радиостанцией организуется необходимое число каналов. В этом случае оборудование строится по модульному принципу. Могут отдельно существовать приемопередающее оборудование, обычно называемое базовой станцией, и коммутатор, в состав которого входит основной контроллер, наделенный функциями управления всей системой.

Непрерывно по специально выделенным каналам осуществляется обмен сигналами между контроллерами других зон. Вся информация о вызовах поступает в главный контроллер, который управляет про-

цессом соединения. Чем удаленней друг от друга абоненты и чем в более разнородных сетях они расположены, тем сложнее функции управления сетью и тем больше обмен управляющими сигналами, необходимыми для установления соединения, его поддержания и его освобождения. Отсюда возникает необходимость разработки слож-

Рис. 14.5. Топология многоуровненой сети

ных протоколов взаимодействия всех элементов системы– контроллеров, коммутаторов, абонентских радиостанций, а также сопряжения этих элементов с другими сетями.

Вмногозоновых транкинговых системах возникает необходимость отслеживания местоположения радиоабонентов при их перемещении из зоны в зону. Процедура отслеживания местоположения абонентов называется роумингом. Это достигается алгоритмами управления, заложенными в программном обеспечении контроллеров. Специфическая особенность транкинговых систем состоит в необходимости поддержания группового роуминга для обеспечения возможности работы в группе.

Вмногозоновых системах возникает необходимость частотного планирования для исключения взаимных помех между радиостанциями соседних зон.

Многоуровневая транкинговая сеть. С целью более гибкого уп-

равления трафиком и экономии ресурсов системы могут быть реализованы не просто многозоновые, но также и многоуровневые ТСР. Последнее означает, что управление частью трафика возлагается на контроллеры и коммутаторы подчиненного уровня. Это разгружает ресурсы центрального коммутатора, уменьшает общее количество и протяженность речевых каналов, связывающих коммутаторы. Топология многозоновой и многоуровневой сети показана на рис. 14.5.

14.2. Классификация транкинговых сетей

Перечислим основные признаки, лежащие в основе классификации тех или иных ТСР.

Метод передачи речевой информации. По этому признаку ТСР могут быть разделены на аналоговые и цифровые системы. В первом случае применяется частотная модуляция звукового сигнала. В радиоспектре с учетом ретрансляции один канал занимает две полосы частот по 12,5 кГц (в более ранних системах – 25,0 кГц). При использовании дуплексных радиостанций для выхода на ТФОП необходимо четыре таких полосы, значительно разнесенных по частоте с целью развязки передатчика и приемника. При использовании дуплексных систем резко сокращается пропускная способность системы. По этой причине в ТСР ограничивают число дуплексных радиостанций, закрепляя их только за теми абонентами, которым необходим выход в телефонную сеть общего пользования.

В цифровых системах применяются специальные устройства– вокодеры, преобразующие звуковой сигнал в цифровой поток со скоростью в несколько килобит в секунду(типично – 4,8 кбит/с), и соответственно цифровые устройства модуляции радиосигала. Применение цифровых сигналов позволяет обеспечить эффективную многократную ретрансляцию речевых сообщений без ухудшения качества, а также дает возможность засекречивания информации. Дуплексная связь в цифровых системах может быть выполнена на одной частоте с поочередной передачей цифровых пакетов между двумя радиостанциями («пинг-понг»).

Метод многостанционного доступа. Многоканальные сообщения могут разделяться как по частоте, так и по времени. В соответствии с этим в ТСР могут применяться как метод многостанционного доступа с частотным разделением каналовFDMA (МДЧР), так и метод многостанционного доступа с временным разделением каналовTDMA (МДВР), а также их сочетание. В аналоговых транкинговых системах применяется исключительно FDMA. В большинстве цифровых ТСР также, как правило, применяется FDMA, однако, например, в стандарте TETRA применено сочетание обоих методов.

SmarTrunk Systems, Inc. В настоящее время выпускается второе поколение данной системы, получившей наименование SmarTrunk II. Структурная схема базового оборудования4-канальной системы

SmarTrunk II приведена на рис. 14.6.

Центральным элементом системы является транкинговый - кон троллер, связанный с приемопередатчиком данного радиоканала. Он вырабатывает все управляющие сигналы, позволяющие абоненту осуществить занятие данного канала и соединение с другими абонентами. В базе данных контроллера содержится вся необходимая -ин формация об абонентах системы– идентификационные коды абонентских станций, уровень приоритетности каждого абонента, разрешение выхода на телефонную сеть и т.д.

Соединение в системе SmarTrunk II выполняется в следующей последовательности.

-Вызывающая станция захватывает незанятый радиоканал и посылает запрос в виде цифрового пакета, содержащего собственный идентификационный код, тип вызова и идентификационный код вызываемого абонента – номер абонента в радиосети или телефонный номер абонента телефонной сети.

-В случае, если вызов адресован радиоабоненту, контроллер, получив запрос по каналу приема, посылает в канал передачи пилот-тон определенной частоты и длительности.

-Все свободные абонентские станции сканируют каналы до тех пор пока не остановятся на канале, где присутствует пилот-тон.

-Далее контроллер посылает в канал вызывной пакет, содержа-

щий идентификационный код вызываемого абонента, тип вызова

иидентификатор системы.

-Вызываемая станция остается на данном канале, остальные возвращаются к режиму сканирования.

-По завершении сеанса связи абонентская станция посылает завершающий цифровой пакет.

-Получив данный пакет, контроллер посылает свой завершающий пакет, приняв который, обе станции возвращаются к режиму сканирования.

Все управляющие сигналы формируются в полосе разговорного канала.

К положительной стороне данной системы можно отнести простоту

иневысокую стоимость оборудования, в первую очередь, абонентской станции. Последние обычно представляют собой обычные ЧМ радиостанции, усовершенствованные посредством размещения управляющего модуля. К недостаткам можно отнести невысокий уровень сервиса и продолжительное время установления соединения. Кроме этого, на основе протокола SmarTrunk нельзя создать полно-

-Произвольный доступ. В момент запроса на соединение по каналу управления существует опасность столкновения запросов от других станций. Для разрешения подобных конфликтов применяется алгоритм произвольного доступа.

-Роуминг. Протокол предусматривает возможность для абонентских станций информировать центральный контроллер о своем -ме стонахождении.

-Открытость стандарта. Это позволяет различным производителям выпускать совместимое оборудование. В таком случае потребитель не привязан к какому-то одному поставщику и может выбирать то или иное оборудование.

Сигналы управления между базовой и абонентскими станциями,

атакже между контроллерами базовых станций передаются по каналу управления в цифровом виде со скоростью1200 бит/с. При этом идет практически непрерывный обмен сообщениями между базовой и абонентской станциями.

Для осуществления взаимодействия существует ряд стандартных команд-сообщений, обозначаемых тремя или четырьмя символами

(ALH, RQS, ACK и т.д.).

На первоначальной стадии обработки вызовов имеет место следующий обмен сигналами:

-Базовая станция посылает в канал сообщение-приглашение ALH, означающее готовность принимать сообщения от абонентских станций в течение указанного времени.

-Некоторое время базовая станция находится в режиме приема, если в течение этого интервала никто не ответил, – вызов повторяется.

-Если за время, отведенное на прием, поступил вызов, то базовая

станция начнет ту или иную процедуру установления соединения в соответствии с типом запроса.

Для разрешения проблемы столкновений запросов от абонентских станций применяется алгоритм произвольного доступа(ALOHA). Смысл его состоит в том, что запросы от станций поступают не в строго определенные, а в случайные моменты времени. Тем самым снижается вероятность наложения запросов во времени.

Процесс установления соединения между двумя радиоабонентами иллюстрирует диаграмма на рис. 14.7.

Емкость системы. Спецификации протокола МРТ1327 дают возможность получить следующие максимальные значения параметров транкинговой системы:

1 036 800 абонентских адресов;

32 768 идентификационных кодов;

1024 управляющих каналов транкинга.

Рис. 14.7. Обмен управляющими сигналами при установлении соединения

Всоответствии с величинами этих параметров системы подразделяются на региональные (до 16 сот в каждой системе) и национальные (максимум 2 системы по 512 сот каждая).

Следует отметить, что спецификации протокола МРТ1327 не накладывают принципиальных ограничений на инфраструктуру самой сети и могут использоваться как для создания простейших однозоновых, так и для создания крупных сетей радиосвязи с практически неограниченным числом абонентов. Конкретная система не реализует все функции, предусмотренные в стандарте МРТ1327, – она может предоставлять лишь необходимый минимальный набор, удовлетворяющий требованиям заказчика. Это обеспечивает возможность создания на базе спецификаций данного протокола широкого спектра прикладных систем.

Различия в оборудовании разных фирм-производителей (среди ко-

торых Rohde & Schwartz, Tait Electronics, Fylde Microsystems, Nokia, Zetron и др.) определяются именно полнотой реализации спецификаций МРТ 1327.

Взаключение заметим, что данный протокол поддерживают главным образом аналоговые системы. Однако сам по себе протокол МРТ 1327 не накладывает ограничений на тип радиоканала и виды модуляции. Сегодня существуют и полностью цифровые системы, реализованные на базе протокола МРТ1327, например система ACCESS- NET-D компании Rohde & Schwartz.