13

КОСМИЧЕСКИЕ И НАЗЕМНЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ И СЕТИ

ТЕЛЕРАДИОВЕЩАНИ

Лекция 1: ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОНЕНИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ С ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

План занятия:

Время	№п/п	Содержание раскрываемого вопроса:
30 мин.	1.	Организация построения систем связи
10 мин.	2.	Виды многостанционного доступа
10 мин.	3.	Искажения в каналах радиосвязи
20 мин.	4.	Общие принципы построения транткинговых систем связи
20	5.	Общие принципы построения сотовых систем связи

1. Организация построения систем связи

В данном курсе рассматриваются принцип функционирования каналов радиосвязи, архитектуру, протоколы и принциф функционирования основных компонентов систем связи с подвижными объектами.

Понятия: дуплексная, симплексная и циркулярная связь.

Организация связи:

Точка – точка: это дуплексная или симплексная связь между двумя корреспондентами (РРЛ, ССС, радиосвязь)

Точка – многоточие: это односторонняя циркулярная связь, используемая для вещания, оповещения большого числа корреспондентов (ССС, радиосвязь, трантинговая, сотовая).

Связь пункта с зоной: это связь всех корреспондентов через базовую станцию; такая организация используется в системах сотовой, трантинговой и спутниковой связи.

2. Виды многостанционного доступа

Частотное разделение сигналов.

Временное разделение сигналов

Кодовое разделение сигналов

Комбинированное разделение сигналов.

2. Искажения в каналах радиосвязи

Внешние шумы

Взаимные помехи

Многолучевость сигнала вызывает: замирания сигнала и межсимвольную интерференцию за счет размытости (удлинения импульсов), что приводит к ошибкам приема элементарных посылок и нарушению функционирования систем синхронизации.

Причины многолучевости:

Для наземных систем связи УКВ: отражение от поверхности земли и неоднородностей тропосферы.

Для ССС: дополнительно за счет изменения рефракционных свойств тропосферы и ионосферы, а также за счет и быстрого движения спутника по отношению к неоднородностям ионосферы и тропосферы.

Для тропосферных РРЛ: рассеянное отражение от неоднородностей тропосферы.

Для декаметровых ионосферных волн: отражение от неоднородностей ионосферы, вызванной измененной концентрацией электронов и изменяющихся воздействий солнца.

3. Общие принципы построения транкинговых систем связи

В системах радиальной или радиально-зоновой УКВ-связи, характерными представителями которых, в частности, являются широко известная транкинговая система «Алтай» и ее модификации, максимальная дальность действия зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника и уровня шума и ограничивается необходимостью прямой видимости между антенна­ми станций, Передатчики таких (и им подобных) систем для обеспечения мак­симальной дальности связи имеют достаточно большую мощность. Количе­ство передатчиков, работающих в отведенной полосе частот, ограничено, потому что разнос частот между соседними каналами должен составлять не менее 12,5 кГц (для передачи сообщений одного абонента требуется один ча­стотный канал).

Транкинговые системы занимают особое место в семействе систем подвижной радиосвязи. Первоначально они разрабатывались для применения в масштабе предприятия с ограниченным спектром возможностей, но сегодня превратились в универсальные системы, предоставляющие богатый выбор телекоммуникационных услуг. Хотя их протоколы радиоинтерфейса и сетевая архитектура ориентированы в первую очередь на поддержание оперативной связи в "замкнутой" группе абонентов, пожалуй, главным достоинством транкинговых систем является возможность интеграции разных служб (видов услуг) в рамках одной сети с минимальными (по сравнению с другими радиосистемами) материальными затратами. Именно это обеспечивает высокую популярность таких систем в корпоративном секторе рынка и позволяет им конкурировать со столь "модными" сегодня сотовыми сетями.

Современные системы транкинговой связи предназначены для построения локальных и многозоновых сетей, предоставляющих различные виды услуг при высоком качестве связи. В частности, поддерживаются речевая связь между абонентами и группами абонентов, доступ к ведомственным телефонным сетям (УПАТС), сетям общего пользования (ТфОП) и сетям передачи данных (телеметрия, аварийная сигнализация, цифровые данные). Более того, обеспечивая передачу информации GSP, они позволяют определить точное местоположение абонента. По сравнению с сотовым системами связи, транкинговые сети обладают рядом преимуществ, поддерживая:

• объединение абонентов в группы и осуществление группового вызова или оповещения;

• высокую оперативность установления соединения (0,2-0,3 с);

• высокую скорость передачи данных (в стандарте TETRA - до 28,8 кбит/с);

• организацию очередей к занятому ресурсу системы с учетом динамически изменяемых приоритетов и экстренное предоставление канала абоненту с более высоким приоритетом.

Кроме того, инфраструктура транкинговых систем (даже имеющих развитую многозоновую архитектуру) требует значительно меньших капиталовложений, чем сотовые системы связи.

Классификация

Транкинговые системы можно классифицировать по нескольким группам признаков, например по методам организации радиоканала, по способам управления оборудованием базовых станций (БС) и по наличию (отсутствию) выделенного канала управления, по способу предоставления канала связи, по количеству обслуживаемых зон и, наконец, по типу протоколов.

Начнем с самого простого. По числу обслуживаемых зон транкинговые системы подразделяются на однозоновые и многозоновые.

Однозоновая система (рис. 1) имеет одну БС, в состав которой входят ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов, антенны, коммутатор, устройство управления узлами станции и обработки вызовов, интерфейсная аппаратура для связи с внешними сетями. Неотъемлемыми частями системы являются терминал технического обслуживания и эксплуатации, диспетчерский пульт и абонентское оборудование. Радиус зоны обслуживания зависит главным образом от высоты размещения антенн БС.

Рис 1. Схема однозоновой транкинговой системы

В зависимости от структуры различают два типа реализации многозоновых транкинговых систем. Первый - системы с распределенной межзоновой коммутацией. В этом случае каждая станция имеет собственное подключение к ТфОП или сети с коммутацией пакетов. Второй - системы с централизованной коммутацией, где весь трафик обрабатывается межзоновым коммутатором, соединенным с БС выделенными каналами; этот коммутатор и реализует связь с ТфОП, внешними локальными сетями и Internet. Все многозоновые системы поддерживают роуминг абонентов. Взаимодействие базовых станций в многозоновых системах может осуществляться по проводным и радиорелейным каналам, каналам ВОЛС, цифровым и передачи данных.

Конкретные реализации транкинговых систем создаются на основе протоколов или спецификаций радиосвязи. Их названия, как правило, содержат наименование протокола, на базе которого разработано оборудование сети. К сожалению, таких спецификаций немало, и до унификации пока далеко. Применяемые протоколы можно условно разделить на открытые и корпоративные ("фирменные"). Примерами протоколов первого типа являются спецификации MPT 1327, TETRA и APCO; ко второму типу относятся протоколы LTR фирмы E. F. Johnson, EDACS фирмы Ericsson и семейство SmartNet-SmartZone компании Motorola.

Открытые протоколы доступны для любого производителя и рекомендованы для применения во многих странах. Системы, базирующиеся на таких протоколах, производятся многими фирмами, поэтому в них применяется серийное оборудование, которое, как правило, дешевле производимого на заказ для специализированных систем.

По принципу организации радиоканала различают системы аналоговые; аналого-цифровые (SmarTrunk II, MPT 1327, LTR, EDACS), которые осуществляют передачу служебной информации в цифровом, а речи - в аналоговом режиме; цифровые (EDACS ProtoCall, TETRA, Astro).

Децентрализованное управление базовым оборудованием реализовано в системах, использующих оборудование фирм SmarTrunk Systems, Telemobile, которое поддерживает протокол SmarTrunk II, а также в российской системе "Алтай". В них поиск свободного канала выполняют абонентские радиостанции, а ретрансляторы чаще всего не связаны друг с другом, что приводит к увеличению времени установления соединения. Централизованное управление оборудованием БС применяется в системах на базе таких протоколов, как МРТ 1327, EDACS и TETRA. В них обычно организованы два типа каналов радиосвязи - рабочие (traffic channel) и управляющие (control channel), причем все запросы на связь и системные оповещения передаются только по каналу управления (во всех системах он является цифровым).

По способу организации канала управления системы подразделяются на два типа: с распределенным и выделенным частотным каналом. В первом случае по каждому частотному каналу системы передается не только речь, но и управляющая информация. Она распределяется между низкоскоростными субканалами, совмещенными со всеми рабочими каналами. Примерами соответствующих систем является SmarTrunk II. Заметим, что для организации так называемого парциального канала в аналоговых системах применяется субтональный диапазон частот (0-300 Гц). К системам такого типа относятся сети LTR Multi-Net на базе оборудования фирмы E.F. Johnson. В сетях, разработанных на базе более современных стандартов (MPT 1327, TETRA, EDACS), формируется постоянный выделенный канал управления, который реализуется на основе протокола типа ALOHA и обеспечивает передачу информации со скоростью до 9,6 кбит/с.

Наконец, по способу предоставления (удержания) канала связи можно выделить сети, обеспечивающие постоянный канал связи с абонентом в течение всего сеанса (оборудование стандартов SmarTrunk II и MPT 1327), и сети, где канал связи переназначается во время сеанса (EDACS, TETRA).

Первый способ, обычно называемый транкингом сообщений (message trunking), наиболее традиционен для обычных систем связи и применяется при дуплексной связи и подключении к ТфОП.

Второй - транкинг передачи (transmission trunking) - реализуется только в полудуплексном режиме. При его использовании канал освобождается почти сразу же после окончания работы передатчика абонента; во время следующего включения занимается любой другой канал. Плата за высокую эффективность данного способа - увеличение задержки при высокой загрузке сети, а как следствие, фрагментарность и раздробленность разговора.