Транкинговые системы связи на железнодорожном транспорте

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Транкинговые системы связи на железнодорожном транспорте

Введение

Современный железнодорожный транспорт остро нуждается в новых радиосетях технологической связи, предназначенных для оперативного управления движением поездов и повышения безопасности движения, оперативного руководства проведением ремонтно-восстановительных работ в различных подразделениях железнодорожного хозяйства и повышения эффективности обработки составов на сортировочных станциях.

Построение перечисленных радиосетей невозможно без применения новых систем радиосвязи с одной стороны, а с другой - без использования большого количества радиоканалов.

Требования, предъявляемые эксплуатационными работниками к системам радиосвязи, выходят за рамки услуг, предоставляемых операторами сотовой и пейджинговой радиосвязи. Это:

- минимальное время установления радиосвязи;

- возможность организации как индивидуального, так и группового вызова;

- гарантия непрерывности связи;

- гарантия конфиденциальности связи;

- возможность передачи и приема кодовых сообщений;

- возможность передачи и приема данных;

- работа через диспетчера;

- режим полудуплексной или симплексной связи;

- возможность документирования переговоров и сообщений;

- установка приоритетности абонентов.

Перечисленным требованиям в наибольшей степени соответствуют транкинговые системы радиосвязи.

Организации новых систем радиосвязи для служб дороги необходима в связи с тем, что действующие системы радиосвязи на базе радиостанций ЖР-УК и, отчасти, аппаратура комплекса железнодорожной радиосвязи «Транспорт» в значительной степени устарели. Они не отвечают современным высоким требованиям к надежности и качеству связи, не выполняют многие необходимые функции для обеспечения безопасного высокоскоростного движения поездов, передачу данных, автоматический контроль исправности устройств радиосвязи и др. В сложившейся экономической обстановке высокие эксплуатационные расходы и большое энергопотребление также являются существенными недостатками действующих систем технологической радиосвязи.

Применение транкинговых систем радиосвязи позволит реализовать все преимущества, присущие этому виду современных интеллектуальных систем:

- уменьшение требуемого количества радиоканалов, т.е. значительная экономия радиочастотного спектра;

- динамическое распределение нагрузки в сети;

- доступность любого свободного радиоканала зоны каждому абоненту;

- высокая степень готовности и защищенности от отказов;

- гибкая организация групп по функциональным или производственным признакам;

- предоставление соединений с учетом приоритетного статуса абонентов;

- экстренный вызов, сокращенный набор номера;

- групповой вызов;

- протоколирование всех операций системы;

- возможность контроля за проведением переговоров и их документирование;

- автоматический контроль за состоянием всех элементов системы;

- сопряжение с ведомственными и городскими телефонными, а также с мобильными сетями связи.

1. Основные характеристики стандартов систем транкинговой радиосвязи

Транкинговая связь предполагает объединение нескольких каналов в систему.

Транкинговые системы предназначены для увеличения пропускной способности каналов радиосвязи. При этом абоненту, желающему произвести вызов, предоставляется любой из имеющихся каналов, которые оказываются свободными в данный момент времени. Этим достигается гораздо более высокая загрузка системы и, соответственно, значительное увеличение количества абонентов на каждый канал. Такие системы делают процедуру связи предельно простой (практически, как пользование телефонным аппаратом). Специальное оборудование автоматически распределяет имеющиеся свободные радиоканалы в интересах всех абонентов, выходящих на связь (динамическое распределение свободных каналов).

Системы транкинговой связи предоставляют гораздо больше функциональных возможностей, чем обычные системы радиосвязи, и по сравнению с ними, обладают следующими преимуществами:

- в радиоканале могут размещаться больше пользователей, обычно это преимущество возрастает при расширении системы, так, например, система транкинговой радиосвязи с одной десятиканальной базовой станцией может обеспечить обслуживание трафика объемом, приблизительно, на 50% больше на один канал, чем обычная система;

- с точки зрения пользователя работать в системе чрезвычайно просто, так как размещение канала автоматически управляется контроллером;

- обслуживание транкинговой системой более надежно, так как краткосрочная потеря канала, вызванная помехами или другими причинами, скажется только на качестве обслуживания, но не приведет к общей потери связи;

- динамическое распределение каналов предоставляет возможность хранения информации относительно местоположения, статуса, безопасности и работы служащих, пользующихся мобильными радиостанциями;

- большая конфигурация возможна благодаря расширению зоны покрытия, что позволяет ввести почти неограниченное число пользователей. Зона покрытия позволяет обеспечивать связь, как с одиночной базовой станцией, так и в пределах сети связи регионального масштаба.

Транкинговая система радиосвязи обеспечивает следующие режимы функционирования:

- внутригрупповая связь - в этом режиме имеется возможность организации радиосвязи между абонентами какой-либо группы пользователей. Таких групп может быть достаточно много (зависит от информационной емкости транкинговой системы). При этом исключается взаимное влияние, т.е. абоненты одной группы не могут слушать переговоры внутри других;

- индивидуальная радиосвязь - в этом режиме любой абонент транкинговой системы с присвоенным индивидуальным номером может связаться с любым абонентом под другим индивидуальным номером. Режим вызова сходен с обычным набором номера абонента сети АТС;

- сопряжение с телефонной сетью - пользователи транкинговой системы имеют возможность связаться с абонентами телефонной сети и наоборот;

- экстренные вызовы - специальный режим, позволяющий в чрезвычайных ситуациях оперативно оповещать всех членов группы или всей системы;

- предотвращение несанкционированного доступа в систему радиосвязи - только действительные абоненты могут входить в транкинговую систему. Все похищенные или утерянные абонентские радиостанции отключаются дистанционно по радио;

- сигнализация о выходе из зоны действия системы;

- передача кодовых сообщений (поддержка режима пейджинга);

- приоритетность пользователей - каждому абоненту может быть предоставлен определенный уровень допуска в системе;

- фиксация всех имевших место сеансов радиосвязи с целью их учета при составлении абонентской платы.

2. Классификация транкинговых систем связи

Транкинговые системы связи классифицируются по следующим признакам [1].

- по методу передачи речевой информации: аналоговые и цифровые. Передача речи в радиоканале аналоговых систем осуществляется с использованием частотной модуляции, шаг сетки частот обычно составляет 12,5 кГц или 25 кГц. Для передачи речи в цифровых системах используются различные типы вокодеров, преобразующих аналоговый речевой сигнал в цифровой со скоростью не более 4,8 кбит/с;

- в зависимости от количества базовых станций (БС) и общей архитектуры: однозоновые или многозоновые системы. В системах первого типа имеется одна БС, в системах второго типа - несколько БС с возможностью роуминга;

- по методу объединения БС в многозоновых системах. БС могут объединяться с помощью единого коммутатора (системы с централизованной коммутацией), или соединяться друг с другом непосредственно, или через системы с распределенной коммутацией;

- по способу поиска и назначения канала: системы с децентрализованным (СДУ) и централизованным (СЦУ) управлением. В СДУ процедуру поиска свободного канала выполняют абонентские радиостанции (АР). В этих системах ретрансляторы (РТ) БС обычно не связаны друг с другом и работают независимо. Ретрансляторы представляют собой приемопередающее устройство, работающее в дуплексном режиме. В транкинговых системах с частотным разделением каналов на каждый рабочий канал приходится один ретранслятор, приемник и передатчик работают на разных частотах. Особенностью СДУ является относительно большое время установления соединения между абонентами, растущее с увеличением числа РТ. Такая зависимость вызвана тем, что АР вынуждены непрерывно последовательно сканировать каналы в поисках вызывного сигнала (последний может поступить от любого РТ) или свободного канала (если абонент сам посылает вызов). Представителями данного класса являются системы стандарта SMARTRUNK I I

В СЦУ поиск и назначение свободного канала производится на БС. Для обеспечения нормального функционирования таких систем организуется канал управления. Его основная функция - установление соединения между двумя абонентами сети. Все запросы на предоставление связи направляются по каналу управления, по этому же каналу БС извещает абонентские устройства о назначении канала, отклонении запроса, или о постановке запроса в очередь. Каналы управления являются цифровыми, в которых передача данных производится со скоростью до 9,6 кбит/с.

3. Принципы построения транкинговых сетей

На рис. 1 представлена обобщенная структурная схема однозоновой транкинговой системы связи.



Рисунок 1. Структурная схема однозоновой транкинговой системы

В состав БС, кроме радиочастотного оборудования (ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов антенны) входят также коммутатор, устройство управления (УУ) и интерфейсы к различным внешним сетям.

Ретранслятор (РТ) - набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот. В большинстве транкинговых систем связи одна пара несущих означает один канал трафика (КТ). С появлением цифровых стандартов, предусматривающих временное уплотнение один РТ может обеспечить два или четыре КТ.

Антенны БС, как правило, имеют круговую диаграмму направленности. При расположении БС на краю зоны применяют направленные антенны. БС может располагать как единой приемопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на одной мачте может размещаться несколько приемных антенн для борьбы с замираниями, вызванными многолучевым распространением.

Устройство объединения радиосигналов позволяет использовать одно и то же антенное оборудование для одновременной работы приемников и передатчиков на нескольких частотных каналах.

Коммутатор в однозоновой транкинговой системе связи обслуживает весь ее трафик, включая соединение мобильных абонентов (МА) с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) и все вызовы, связанные с передачей данных.

Устройство управления (УУ) обеспечивает взаимодействие всех узлов БС. Оно также обрабатывает вызовы, осуществляет аудентификацию вызывающих абонентов, ведение очередей вызовов, внесение записей в блок данных (БД) повременной оплаты. В некоторых системах УУ регулирует максимально допустимую продолжительность соединения с телефонной сетью. Как правило, используются два варианта регулировки: уменьшение продолжительности соединения в заранее заданные часы наибольшей нагрузки, или адаптивное изменение в зависимости от текущей нагрузки.

Интерфейс к ТФОП реализуется в транкинговых системах связи различными способами. В некоторых системах (например, SMARTRUNK I I) подключение производится по двух проводной коммутируемой линии. Более современные транкинговые системы связи имеют в составе интерфейса к ТФОП аппаратуру прямого набора номера (DID), обеспечивающую доступ к абонентам транкинговой сети с использованием стандартной нумерации АТС.

Соединение с ТФОП является традиционным для транкинговых систем связи, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих передачу данных, в связи с чем наличие интерфейса к сетям с коммутацией пакетов (СКП) также становится обязательным.

Терминал технического обслуживания и эксплуатации (ТОЭ) располагается, как правило, на БС. Терминал предназначен для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, тарификации, внесения изменений в базу данных (БД) абонентов. Обязательными элементами транкинговых систем связи являются диспетчерские пульты(ДП). Трангинковые системы связи используются в первую очередь потребителями служб и управлений железных дорог, работа которых требует наличия диспетчера ПЧ, ЭЧ, ТЧ. ШЧ, а также службы охраны, скорой медицинской помощи, пожарной охраны, муниципальные службы. ДП могут включаться в систему по абонентским радиоканалам, или подключаться по выделенным каналам непосредственно к коммутатору БС. В рамках одной транкинговой системе связи может быть организованно несколько независимых сетей связи. Пользователи каждой из таких сетей не будут замечать работу соседей и не смогут вмешиваться в работу других сетей. Поэтому в одной транкинговой системе связи могут работать несколько ДП, различным образом подключенных к ней.

Абонентское оборудование трангиковых систем связи включают в себя широкий набор устройств. Как правило, наиболее многочисленными являются полудуплексные РС, так как они в наибольшей степени подходят для работы в замкнутых группах. В основном это функционально ограниченные устройства, не имеющие цифровой клавиатуры. Их пользователи имеют возможность связываться лишь с абонентами внутри своей рабочей группы, а также посылать экстренные вызовы диспетчеру. Как правило, этого вполне достаточно для большинства потребителей услуг связи транкинговых систем радиосвязи. Существуют и полудуплексные РС с широким набором функций и цифровой клавиатурой, но они, будучи существенно дороже, предназначены для более узкого круга абонентов.

В транкинговых системах связи постепенно находят применение находят применение новый класс абонентских устройств - дуплексные РС, напоминающие сотовые телефоны, но обладающие значительно большей функциональностью по сравнению с дуплексными РС. Дуплексные радиостанции транкинговых систем связи обеспечивают пользователям не только соединение с ТФОП, но и возможность групповой работы в полудуплексном режиме.

Как полудуплексные, так и дуплексные транкинговые РС выпускаются не только в портативном, но и в мобильном исполнении. Выходная мощность передатчиков мобильных РС выше.

Относительно новым классом устройств для транкинговых систем связи являются терминалы передачи данных (ПД). В аналоговых тренгинговых системах связи терминалы ПД - это специализированные радиомодемы, поддерживающие соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для цифровых систем более характерно встраивание интерфейса ПД в АР различных классов. В состав мобильного терминала ПД часто включают спутниковый навигационный приемник системы Global Position System (GPS), предназначенный для определения текущих координат и последующей передачи их диспетчеру на пульт.

В транкинговых системах связи используются также стационарные РС, преимущественно для подключения ДП. Выходная мощность передатчиков стационарных РС приблизительно такая же, как у мобильных РС.

Архитектура многозоновых транкинговых систем связи может строиться по двум принципам. Если определяющим фактором является стоимость оборудования, используется межзональная коммутация (рис. 2).



Рисунок 2. Структурная схема транкинговой сети с распределенной межзональной коммутацией

Каждая БС в такой системе имеет свое собственное подключение к ТФОП. При необходимости вызова из одной зоны в другую он производится через интерфейс ТФОП, включая процедуру телефонного номера. Кроме того, БС могут непосредственно соединены с помощью физических выделенных линий связи.

Использование распределенной межзональной коммутацией целесообразно лишь для систем с небольшим количеством зон и с невысокими требованиями к оперативности межзональных вызовов (особенно в случае соединения через коммутируемые каналы ТФОП). В системах с высоким качеством обслуживания используется архитектура с центральным коммутатором (ЦК). Структура многозоновой транкинговоц системой связи с ЦК изображена на рис. 3.



Рисунок 3. Структурная схема транкинговой сети с централизованной межзональной коммутацией

Основной элемент этой схемы - межзональный коммутатор. Он обрабатывает виды межзональных вызовов, т.е. весь межзональный трафик проходит через один коммутатор, соединенный с БС по выделенным линиям. Это обеспечивает быструю обработку вызовов, возможность подключения централизованных ДП. Информация о местонахождении абонентов системы с ЦК хранится в единственном месте, поэтому ее легче защитить. Кроме того, межзональный коммутатор осуществляет также функции централизованного интерфейса к ТФОП и СКП, что позволяет при необходимости полнлстью контролировать как речевой трафик телефонной сети, так и трафик всех приложений ПД, связанный с внешними СКП, например Интернет. Таким образом, система с ЦК обладает более высокой управляемостью.

4. Услуги сетей транкинговой связи

Транкинговые сети характеризуются широким спектром услуг, обеспечивающих работу различного оборудования, а также поддержку сетей внутри этих систем. Наиболее важной и наиболее часто используемой услугой транкинговых систем связи является услуга внутренних вызовов.

Внутренние вызовы

Транкинговых систем связи представляют абонентам возможность производить внутри системы индивидуальный (персональный) и групповой (диспетчерский) вызовы. В первом случае вызов направляется только одному абоненту, во втором - нескольким абонентам одновременно.

Основным типом вызова в транкинговых систем связи является групповой вызов в рамках одной группы (рис. 4)

Рисунок 4. Групповой вызов

Групповой вызов может быть произведен только в полудуплексном режиме - пока вызывающий абонент говорит и его радиостанция находится в режиме передачи, все остальные члены группы принимают речь вызывающего абонента. Данный тип вызова обеспечивают все транкинговые системы связи.

В большинстве транкинговых систем связи предусмотрена возможность одновременного вызова абонентов нескольких групп. К числу таких вызовов относятся общий вызов, экстренный вызов (от диспетчера). В некоторых системах используется иерархическое вложение групп и предусматриваются соответствующие типы вызовов: многоуровневый, многогрупповой и т.д. Как правило, право производить такие вызовы предоставляется только диспетчеру. Некоторые системы обеспечивают возможность соединения с произвольно выбранной группой, причем не только для абонента транкинговых систем связи (рис. 5), но и для абонента ТФОП (рис. 6).

Рисунок 5. Вызов произвольно выбранной группы

Рисунок 6. Вызов группы из ТФОП

Персональный внутренний вызов (рис. 7) является более привилегированным типом вызова. Для его посылки пользователь должен использовать радиостанцию с цифровой кливиатурой. Персональный внутренний вызов может быть произведен не только полудуплексном, но и дуплексном режиме (если абонентские радиостанции также являются дуплексными).



Рисунок 7. Персональный вызов

Существует еще одна разновидность персонального внутреннего вызова - статусные вызовы. Вместо речевого ответа абонент может нажать соответствующую функциональную кнопку, что вызовет передачу короткого цифрового сообщения. Применение статусных вызовов позволяет существенно уменьшить загрузку системы.

Приоритетные вызовы

Транкинговые системы связи предусматривают обработку вызовов с несколькими уровнями приоритета. Например, в цифровых системах связи предусмотрено 10 уровней приоритета. Разграничение приоритетов может использоваться в различных целях: предоставление привилегий отдельным абонентам или группам, а также оптимизация обработки трафика. В любом случае, влияние приоритетной обработки вызовов начинает сказываться только при высокой загрузке системы.

Оптимизация обработки трафика заключается в том, что вызовам абонентов, уже начавших и продолжающих разговор, присваивается более высокий приоритет, чем вызовам абонентов, только начавшим соединение. Таким образом, ценой некоторого увеличения на первое установление соединения минимизируется продолжительность пауз в разговоре абонентов, что в конечном счете ведет к улучшению комфортности радиопереговоров.

Транкинговые системы связи предусматривают наделение ряда абонентов правом вызова сверхвысокого приоритета или так называемого вытесняющего вызова. При поступлении такого вызова в ситуации, когда все ретрансляционные ресурсы заняты (т.е. в ситуации блокирования), одно из текущих соединений прерывается, а освободившийся ресурс отводится для обслуживания поступившего вызова со сверхвысоким приоритетом.

Существует еще один тип приоритетной обработки вызовов - предоставление так называемого открытого канала, заключающееся во временном переключении одного из каналов в монопольное владение одной группой абонентов. Это позволяет группе получить гарантированный и быстрый доступ к ретранслятору. Предоставление открытого канала является средством, используемым лишь в исключительных ситуациях и доступным для ограниченного круга пользователей.

Доступ к ТФОП

Доступ к ТФОП имеют лишь немногие абоненты транкинговых систем связи. Вызов абонента ТФОП может быть произведен только с радиостанции, имеющей цифровую клавиатуру. Для доступа к ТФОП лучше всего использовать дуплексную радиостанцию, поскольку сама ТФОП работает в дуплексном режиме. Транкинговые системы связи предоставляют возможность доступа к ТФОП с помощью полудуплексных радиостанций.

Абонент ТФОП может вызвать не только отдельного абонента транкинговой системы связи, но и группу абонентов. Процедура вызова для абонентов ТФОП может быть двухступенчатой (если интерфейс ТФОП подключен к телефонной сети с помощью двухпроводной коммутируемой линии) или одноступенчатой. При двухступенчатой процедуре абонент ТФОП должен сначала набрать номер телефона, к которому подключен интерфейс ТФОП, а затем - номер абонента внутри транкинговой системы связи.

Передача данных

Передача данных является одной из основных служб цифровых транкинговых систем связи. Эта служба предоставляют сервиз не только канального, но и сетевого уровня, а в ряде случаев - и транспортного. Пользовательская скорость передачи данных для цифровых систем может варьироваться в широких пределах. Например, стандарт TETRA предусматривает скорость до 28,8 кбит/с.

Оборудование БС или центров коммутации цифровых транкинговых систем связи осуществляет функции шлюза с внешними сетями с коммутацией пакетов (СКП). В функции шлюза входит конвертирование протоколов, включая взаимное преобразование адресов внутренней и внешней сетей.

Скорость передачи данных во всех аналоговых системах лежит в пределах 0,6-4,8 кбит/с. Как правило, аналоговые транкинговые системы связи лишь предоставляют каналы для передачи данных, не обеспечивая сетевую маршрутизацию.

Режим непосредственной связи

В некоторых транкинговых системах связи предусмотрена возможность непосредственной связи абонентов без участия ретранслятора. Этот режим используется в том случае, если один или несколько абонентов вышли из зоны действия всех ретрансляторов системы.

5. Роуминг

В многозоновых транкинговых системах связи осуществляется отслеживание текущего местоположения абонентов. При перемещении абонента из одной зоны в другую обеспечивается регистрация назначение новых каналов доступа. В системах с распределенной коммутацией каждая БС самостоятельно осуществляет коммутацию поступающих вызовов. В системах с центральной коммутацией роуминг более надежен, а скорость обработки межзональных вызовов выше.

Для большинства транкинговых систем связи характерно прерывание связи при перемещении абонента из одной зоны обслуживания в другую, связанное с отсутствием механизма эстафетной передачи. Для продолжения разговора абонент вынужден повторить вызов. Так как требования пользователей транкинговых систем связи растут, в новейших цифровых системах TETRA обеспечивается эстафетная передача.

Особенностью роуминга в транкинговых систем связи является обслуживание многозональных групповых вызовах. Отслеживая перемещения абонентов, система при поступлении группового вызова обеспечивает его доведение до всех членов группы, в какой бы зоне они не находились.

Тарификация

Оборудование транкинговых систем связи позволяют вести учет и тарификацию соединений с получением подробной информации по каждому соединению, включая следующие параметры: идентификаторы вызывающего и вызываемого абонентов, время и дата установления соединения, длительность соединения, тип вызова (индивидуальный, групповой и др.), категория приоритета (обычный или высокий и др.). В транкинговых систем связи могут задаваться несколько тарифных периодов для разных дней недели и времени суток.

Данные тарификации могут использоваться для документирования связи и представления счетов абонентам, а также для выявления попыток несанкционированного доступа.

6. Аналоговые стандарты транкинговой связи

Транкинговая сеть протокола SMARTRUNK I I

Система транкинговой радиосвязи SMARTRUNK I I была впервые представлена в 1992 году фирмой Selectone (США). Она разрабатывалась как недорогая, однозоновая, простая в обращении и обслуживании система радио- и радиотелефонной связи. Технические параметры и относительно низкая стоимость оборудования SMARTRUNK I I предопределили его успешное развитие и широкое распространение [2].

На железнодорожном транспорте SMARTRUNK I I используется для организации станционной и ремонтно-оперативной радиосвязи.

Основные параметры системы

Система имеет следующие технические данные:

- рабочий диапазон частот - (146 - 174) Мгц в диапазоне УКВ и (403 - 470) Мгц в диапазоне ДЦВ;

- для связи могут одновременно использоваться до 16 дуплексных каналов;

- тип используемых абонентских радиостанций: полудуплексные дуплексные;

- каждый канал может быть подключен к одной или двум телефонным линиям;

- режимы работы: мобильный абонент - мобильный абонент, мобильный абонент - телефон, телефон - мобильный абонент, групповая связь и специальные вызовы;

- число абонентов - до 4000;

- каждой радиостанции присваивается персональный номер (до четырех цифр) и код для групповой связи;

- возможность дистанционного отключения радиостанций диспетчером в случае их утери или кражи, для предотвращения доступа в систему нелегальных пользователей и нарушителей;

- защита от перепрограммирования радиостанций 5-значным кодом;

- возможность использования радиостанций как в транкинговом режиме, так и в режиме обычной радиостанции.

Структурная схема четырехканальной системы SMARTRUNK I I

В состав оборудования транкинговой системы входят (рис. 8):

- ретранслятор STANDARD RP-80 V/ U;

- контроллер транкингового канала ST-853;

- устройство объединения сигналов (комбайнер);

- управляющий компьютер;

- приемная распределительная панель;

- источник питания постоянного тока 13,8В, 15А

- антенны.

Ретранслятор предназначен для приема сигналов абонентских радиостанций (на частоте приема Fⁱⁿ), их усиления и передачи на частоте F^out. Этим достигается увеличение зоны действия транкинговой системы. Ретранслятор связан шиной управления и низкочастотным звуковым каналом с тренкинговым контроллером. STANDARD RP-80 V/ U - универсальный ретранслятор мощностью 50 (40) Вт и 100% режимом работы. Это устройство имеет очень высокие технические характеристики и надежную систему охлаждения, что немаловажно для использования в транкинговых системах с высоким речевым трафиком. Ретранслятор с цифровым синтезатором частот имеет гибкое микропроцессорное управление. В энергонезависимую память можно записать до 100 каналов с соответствующими значениями приемной и передающей частот.

Контроллер транкинкового канала выполняет декодирование цифровых посылок абонентских радиостанций и проверяет идентификационные номера абонентов групп. В памяти контроллера хранится информация обо всех абонентах системы: максимально допустимая длительность разговора, возможность вести междугородние переговоры, принадлежность к группе и отвечает за загрузку своего канала, вырабатывает все управляющие сигналы. Контроллеры связаны общей шиной данных, работающей в реальном масштабе времени. Наличие общей шиной данных позволяет исключить потери вызовов.

В контроллере ST-853 предусмотрена возможность подключения внешнего модема, позволяющего ускорить процесс обмена между управляющим компьютером и базовой стацией системы.

Устройство объединения сигналов позволяет складывать сигналы от нескольких передатчиков и направлять их в общую передающую антенну. Это устройство представляет собой сложную систему развязок и фильтров. Тип устройства объединения сигналов зависит от канального разноса. При разносе каналов 12,5 или 25 кГц используют комбайнеры гибридного типа. Поэтому для транкинговой системы, имеющей восемь каналов с разносом по частоте 12,5 или 25 кГц, целесообразно разделение каналов на две четверки, работающие каждая на свою передающую антенну. В результате расстройки комбайнера в процессе эксплуатации могут возникнуть перекрестные помехи между рабочими каналами транкинговой системы и возрасти уровни побочных излучений, создающих помехи другим радиостанциям.

Управляющий компьютер подключается к одному из контроллеров базовой станции ST-853 как непосредственно, так и дистанционно, через высокоскоростной внешний модем. Дистанционное управление контроллерами базовой станции обычно осуществляется через телефонную сеть с использованием второго аналогичного внешнего модема, подключенного к управляющему компьютеру.

Антенна и распределительная панель приемников в приемной части антенно-фидерного тракта принимает радиосигналы определенных диапазонов частот, усиливает их и распределяет по всем ретрансляторам. Таким образом устраняются мощные помехи от расположенных поблизости радиопередающих устройств.

Типы вызовов

Рассмотрим принцип функционирования системы SMARTRUNK I I Связь в направлении мобильный абонент - мобильный абонент производится по эфиру без выхода на АТС через ретранслятор во всей зоне действия системы. Для вызова мобильного абонента нужно набрать на клавиатуре номер его радиостанции и после нажать «3_*».

В исходном состоянии ретрансляторы системы работают на прием, абонентские радиостанции сканируют по частотам. В случае вызова абонентская радиостанция «захватывает» свободный ретранслятор и посылает «запрос» в виде цифрового пакета. Ретранслятор, получив запрос от мобильного абонента, включает передатчик и излучает пилот-тон на частоте 1200Гц длительностью 0,3 с. Все абонентские радиостанции, не участвующие в это время в других сеансах связи (сканирующие по частотам), прекращают сканирование и задерживаются на канале, где передается пилот-тон. Когда все абонентские радиостанции собрались на канале. Ретранслятор передает вызывной пакет, в котором содержится адрес вызывной станции. В результате вызываемая радиостанция остается на канале и начинает сеанс связи, а остальные продолжают сканирование.

Окончание сеанса связи происходит при приеме кода разъединения от любого абонента.

Мобильный абонент - телефон. Для выхода с абонентской радиостанции в телефонную сеть нужно набрать на клавиатуре радиостанции номер телефона (до 14 цифр) после чего нажать «1_*» или «2_*» (для доступа к АТС по-1 ой или 2-ой телефонной линии транкинкого контроллера).

Радиостанция при этом передает в цифровом виде код подключения зарегистрированного пользователя. Контроллер транкинкого канала декодирует цифровую посылку, проверяет код доступа и номер абонента, фиксируя параметры вызова в своей базе данных. После приема правильного кода подключения, транкинговый контроллер обратится к телефонной линии 1 или 2, в зависимости от кода, и наберет номер телефона. Если посылка содержала только номер требуемой телефонной линии, то раздается гудок и у абонента будет 8 секунд для того, чтобы начать набор номера. По истечении этого времени произойдет автоматическое разъединение, если не была набрана ни одна цифра номера.

Цифры, набранные подвижным абонентом, контроллер преобразовывает в импульсный или тональный набор, в зависимости от настроек контроллера, и передает в телефонную линию. Во время установления связи слышны гудки телефона, об установлении связи абоненты информируются звуковым сигналом.

Окончание сеанса связи мобильного абонента с телефонной линией происходит при приеме кода разъединения от мобильного пользователя.

Контроллер может быть запрограммирован на ожидание гудка от телефонной линии перед набором номера, что важно при работе с ведомственными телефонными станциями, требующими донабора для выхода в городскую телефонную линию. Цифровой транкинговый контроллер может быть запрограммирован на запрещения набора определенных цифр в телефонных номерах - таким образом можно запретить набор междугородних номеров. Это ограничение может быть назначено для каждого конкретного пользователя.

Телефон - мобильный абонент. Для вызова радиоабонента с городского телефона необходимо набрать один из телефонных номеров системы SMARTRUNK I I и, после ответа контроллера в виде двух коротких «бип», набрать добавочный номер нужного абонента. Добавочный номер может быть набран как в тональном, так и в импульсном режиме с любого телефонного аппарата.

После набора правильного номера контроллер начинает вызов мобильного абонента. При ответе на вызов радиостанция посылает код подключения, при совпадении которого обоим абонентам выдается звуковой сигнал, сообщающий о том, что соединение состоялось. Окончание сеанса связи происходит при получении кода разъединения от мобильного абонента.

Мобильный абонент - мобильный абонент. Для вызова мобильного абонента нужно набрать на клавиатуре номер его радиостанции и после нажать «3_*».Вызов абонента происходит по эфиру, без использования телефонных линий.

После приема правильного кода подключения от мобильного абонента, контроллер включит передатчик и вызовет абонента, номер которого содержался в принятой посылке. Для ответа на вызов радиостанция передает код подключения, и при совпадении этого кода оба абонента слышат звуковой сигнал, извещающий об установлении сеанса связи. Окончание сеанса связи происходит при приеме кода разъединения от любого абонента.

Аварийные вызовы. Срочный вызов оператора системы осуществляется набором «9_*». В случае аварии или опасности можно автоматически набрать заранее запрограммированный телефонный номер нажатием клавиши «0_*». Если при попытке набрать аварийный номер все каналы будут заняты, то система прервет один из разговоров для прохождения аварийного вызова.

Групповые режимы связи. Часть из 4000 номеров можно использовать для задания номеров групп абонентов. При задании параметров для абонента устанавливается его принадлежность к определенной группе. Вызвать группу радиостанций можно как с радиостанции, так и с обычного телефона. Правила набора номера такие же, что и при вызове обычных мобильных абонентов.

Работа радиостанций вне транкинговой системы. Абонентскую транкинговую радиостанцию можно перевести в режим обычной радиостанции для работы вне зоны обслуживания тренкинговой системы. Два мобильных абонента, при выезде из зоны обслуживания системы переключаются из транкингового режима в обычный, и мобильные абоненты могут поддерживать между собою связь. это распространяется и на носимые радиостанции.

Дополнительные возможности системы. Оператором системы может быть организовано до десяти уровней приоритета доступа к радио-и телефонным каналам, что позволяет абонентам более высоким уровнем приоритета в экстренных ситуациях отключать абонентов с низким приоритетом и срочно выходить в связь;

- возможны ограничения отдельных абонентов в зависимости от уровня приоритета, времени доступа к системе, выхода на городскую или междугородную линию;

- возможно разбиение абонентов на независимые группы а работой внутри групп в режиме «общего эфира» на уровне руководителей групп или всех абонентов;

- возможно оперативно ограничивать доступ отдельных абонентов к системе;

- при утере радиотелефона возможна его немедленная блокировка или уничтожение как абонентского для данной системы;

- возможна организация и использование приоритетного «дежурного» канала для передачи экстренных и особо важных сообщений;

- возможность учета всех видов переговоров. Это значительно упрощает процесс оплаты за эксплуатацию системы каждой независимой организацией, имеющих своих абонентов.

Транкинговая сеть протокола МРТ 1327

Основные характеристики протокола МРТ 1327

Протокол МРТ 1327 определяет правила обмена между транкинговыми контроллерами системы и абонентскими радиостанциями.

Транкинговая система МРТ 1327 относится к системам с выделенным каналом (КУ) управления. Система выпускается для диапазонов (146-174) МГц, (300-380) МГц, (400-520) МГц.

Благодаря каналу управления:

- сокращается время доступа в систему (при многозоновой системе - 0,25-5 с.);

- практически исключается возможность несанкционированного доступа в систему;

- предоставляется множество дополнительно сервисных функций абоненту, что способствующих повышению оперативности информационного обмена, что особенно важно при многозоновом построении системы.

Транкинговым системам связи с выделенным каналом управления присущи дополнительные функциональные возможности:

- короткое время доступа связи;

- автоматическая регистрация радиостанции в ближайшей зоне для переадресации поступающих вызовов;

- переадресация полученного вызова на другую радиостанцию;

- циркулярные сообщения всем абонентам;

- индивидуальное назначение функций радиостанциям;

- индивидуальное назначение приоритетов;

- индикация номеров вызывающих радиоабонентов;

- выбор абонента по присвоенному ему имени;

- передача фиксированных статусных сообщений по служебному каналу;

- передача данных по голосовому каналу.

В качестве канала управления используется один из каналов базовой станции. Остальные каналы базовой станции являются рабочими и предназначены для речевой связи радиоабонентов и передачи данных произвольной длины.

Принцип действия системы протокола МРТ 1327 можно пояснить на примере соединения двух абонентов системы.

В исходном состоянии все абонентские радиостанции в пределах зоны действия данной базовой станции находятся в режиме «дежурного приема» на частоте управляющего канала. На этом канале система постоянно передает сообщения т.е. приглашение на связь с уведомлением, временем ожидания ответа от абонентских станций в течение определенного времени.

Вызывающий абонент набирает на клавиатуре своей радиостанции номер нужного ему абонента и производит вызов. При этом его радиостанция посылает ответ на очередную посылку от базовой станции вызывную последовательность. Приняв вызов, базовая станция проверяет полномочия абонента по принципу «свой-чужой» и на том же управляющем канале вызывает второго абонента.

Получив от него подтверждение о готовности к связи, базовая станция передает обеим радиостанциям команду перестроиться на один из свободных в этот момент каналов трафика. После чего обе радиостанции автоматически перестраиваются на указанный канал и начинают радиообмен. При нажатии любым из абонентов клавиши «отбой» происходит автоматический возврат радиостанции в режим «дежурного приема» на управляющем канале. В случае, когда все каналы трафика заняты, базовая станция помещает поступающие вызовы в очередь на обслуживание и обрабатывает вызовы по мере освобождения каналов.

В транкинговой системе связи протокола МРТ 1327 передача речевых сообщений на рабочих каналах осуществляется в аналоговом виде, а служебная информация и короткие блоки данных передаются по каналу управления в цифровой форме.

Протокола МРТ 1327 может обеспечить следующие параметры транкинговых систем связи: до 1036800 абонентских адресов на систему; до 32768 системных идентификационных кодов; до 1024 управляющих каналов транкинга.

Транкинговые системы связи протокола МРТ 1327 делятся на сети регионального уровня, для которых предусмотрено максимум 16 зон в каждой системе (число каналов не ограничивается), и сети национального уровня, имеющие до 512 зон каждая.

На железнодорожном транспорте транкинговые системы связи протокола МРТ 1327 строятся из расчета на одну-две тысячи радиоабонентов и состоят, в зависимости от длины железнодорожного пути, из 5-10 базовых станций, имеющих от 3 до 8 каналов каждая.

При создании многозоновых сетей протокол МРТ 1327 предусматривает для абонентских радиостанций возможность информировать главный транкинговый контроллер системы о своем местонахождении при перемещении из зоны в зону.

Стандартный вариант протокола МРТ 1327 предусматривает следующие виды связи:

- голосовая связь - абонент может затребовать индивидуальную или групповую связь с обычным или высоким приоритетом. При групповом вызове вызывающий абонент может определить, будет ли вестись связь в режиме общего радиообмена или в режиме оповещения;

- передача данных произвольной длины на рабочем канале;

- аварийный вызов - вызов с максимально возможным приоритетом. Абонент может задать голосовую связь или передачу данных, а для группового сеанса определить, могут ли члены группы отвечать;

- связь с подключением - во время сеанса связи двух абонентов один из них может затребовать, чтобы к связи подключился третий (четвертый, пятый и т.д.). Эта возможность используется также для реализации конференц-связи и для переадресации вызовов;

- статусные сообщения - предусмотрена передача до 30 - цифровых «статусных» сообщений длиной 5 бит, смысл которых может быть заранее определен заказчиком. Статусные сообщения не могут адресованы группе абонентов, а также абонентам УАТС или городских АТС;

- короткие блоки данных - цифровые сообщения произвольной формы длиной до 184 бит, которые передаются на канал управления между абонентами или между транкинговым контроллером и абонентом.

Во всех системах МРТ 1327 реализована возможность передачи на канале управления расширенных блоков данных, которые состоят из четырех коротких блоков.

Протокол МРТ 1327 разработан для системы «с очередями на обслуживание». Если очередной вызов поступает в момент, когда все рабочие каналы заняты, он будет поставлен в очередь, т.е. отказа в обслуживании не последует.

Вызов будет поставлен и в том случае, если вызываемый абонент занят. В системах стандарта МРТ существует три уровня приоритетов: нормальный, высокий и аварийный. Очереди обрабатываются в порядке поступления вызовов, однако если в очереди есть приоритетные или аварийные вызовы, они обслужены первыми.

Для защиты от несанкционированного доступа контроллер может затребовать от любой абонентской радиостанции передать ее электронный серийный номер, который записывается в магнитной памяти каждой станции в процессе производства. Этот номер сравнивается с номерами, записанный в базовой станции транкинговой системы, и в случае несовпадения может быть выдана команда на отключение радиостанции нелегального абонента.

Известны две основные разновидности транкинговых систем протокола МРТ 1327, которые выпускаются рядом фирм. Это системы с архитектурой централизованного и децентрализованного распределенного управления соответственно. К первым относятся системы ACCESSNET фирмы Rohde ? Schwarz. К системам с распределенным управлением относится система TAITNET фирмы Tait, а также системы варианта МРТ 1327, выпускаемые фирмами «Motorola» и «Zetron».

В системах с централизованным управлением ACCESSNET базовый контроллер играет основную роль в работе системы. В нем сосредоточены как функции управления радиоканалами, так и блоки, реализующие обмен согласно протоколу МРТ 1327, интерфейсы для стыковки с телефонными сетями и т.д. Базовый контроллер также отвечает и за стыковку с другими зонами транкинговой сети.

Основными особенностями структуры с централизованным управлением является наличие выходов в телефонные сети в каждой зоне и возможность организации межзоновых связей, минуя коммутатор центральной зоны.

Типовая структура многозоновой ACCESSNET представлена на рис. 9.

В системе ACCESSNET в качестве контроллера центральной зоны обычно используется контроллер ММХ-24. ММХ - коммутационное оборудование - транкинговые контроллеры (Mobile-Mobile Exchange) - различных мощностей. В качестве контроллеров периферийных зон можно применить контроллер типа ММХ-8/8, ММХ-8/16 или ММХ-24. Цифра после аббревиатуры ММХ означает количество слотов в контроллере для подключения интерфейсных блоков. По одному слоту необходимо для подключения каждого радиоканала в зоне, по одному на каждый телефонный стык и по одному на каждую линию межзоновых соединений.

Как ранее было отмечено, к системам с распределенным управлением относится система TAITNET. Система уникальна по сравнению с другими аналогичными системами с динамическим распределением каналов, поскольку архитектура сети основана на полностью распределенной коммутации. Это позволяет минимизировать число соединительных линий между базовыми станциями и не требует использования мощных и, соответственно, дорогих центральных коммутаторов и тем самым существенно сократить капиталовложения при организации инфраструктуры системы. Транкинговая система TAITNET строится по модульному принципу, это обеспечивает возможность поэтапного развития. Система TAITNET - многозоновая система, включающая в себя несколько однозоновых систем, объединенных в единую сеть, что позволяет расширить территорию охвата и количество обслуживаемых абонентов. Под зоной понимается место, локальная территория, на которой расположены мобильные пользователи системы радиосвязи.

Одна базовая станция, расположенная в зоне, может иметь до 24 радиоканалов, один из которых должен быть выделен в качестве управляющего и использоваться для приема запросов от мобильных станций и передачи им управляющей информации, остальные каналы - непосредственно для осуществления радиосвязи (трафиковые каналы). Для обеспечения максимальной пропускной способности системы в случае, если длина очереди запросов на соединение превысит некоторое пороговое значение, предусматривается возможность перевода управляющего канала в режим обслуживания трафика. Структура с распределенным управлением (рис. 10) имеет в своем составе:

- центр регионального управления (ЦРУ);

- контроллеры отдельных радиоканалов (КТК);

- контроллеры базовых станций (КБС);

- приемопередатчики на каждый радиоканал - ретрансляторы (ТХ/RX);

- антенно-фидерные устройства.

Каждый КТК выполняет функции протокола МРТ 1327. Это в пределах зоны обслуживания базовой станции обеспечивать речевую связь и передачу данных, передачу статусных сообщений, постановку в очередь на занятие трафикового канала и на связь с конкретным абонентом, диагностику ретранслятора и индикацию неисправностей. КБС обеспечивает определение принадлежности вызываемого радиоабонента перед предоставлением канала связи по признаку «свой-чужой», создает базу данных о сеансах связи и обеспечивает возможность соединения с ЦРУ.

Центры регионального управления обеспечивают совместно с КТК и КБС весь комплекс сервисных услуг, в том числе и выход в городские и учрежденческие АТС.

По транкинговой сети наравне с передачей телефонных сообщений возможна пересылка буквенно-цифровых сообщений, цифровых бах данных и статусные сообщения. Для приема этих сообщений мобильные радиостанции оснащаются информационным терминалом, оборудованным многострочным жидкокристаллическим дисплеем и функциональной клавиатурой.

Рабочее место диспетчера включает в себя радиостанцию Т2040, оснащенную интерфейсом МАР 27 и подключенную к персональному компьютеру с программным обеспечением Inform Text Despatch System.

Транкинговая система может быть использована для контроля местоположения транспортных средств и отображения их координат и состояния на электронной карте местности в реальном масштабе времени.

Диспетчерская система состоит из центра управления и транспортных средств. Каждое транспортное средство должно быть оснащено радионавигационным датчиком, приемником GPS, контроллерами, радиостанцией Т2040. Центр управления имеет IBM PC совместимый компьютер, контроллер, радиостанцию. Элементами программного обеспечения компьютера являются электронная карта местности и подпрограмма контроля подвижных средств. Центр управления может быть стационарным и мобильным.

В соответствии с поставленной задачей центр управления опрашивает по радиоканалу контролируемые подвижные средства. Возможен циклический и однократный опрос подвижных объектов. Принимаемые данные отображаются в реальном масштабе времени на экране монитора в виде маркеров на электронной карта местности. При необходимости выдаются устные распоряжения на подвижные объекты, используя тот же канал связи. Абоненты подвижных объектов могут инициировать передачу сигналов тревоги, которые принимаются центром управления, при этом компьютер подает звуковой сигнал и отображает на электронной карте местоположение подвижного объекта. Любые транспортные средства и любые стационарные объекты могут быть связаны с базой данных для оперативного отображения информации об объектах. Данные радиообмена с транспортными средствами могут записываться круглосуточно с целью последующего разбора службы по следующим параметрам: номер объекта, время, местоположение, состояние, маршрут движения.

Абонентское оборудование системы включает носимые радиостанции Т3040 и Т3030, и мобильный вариант радиостанции Т2040.

Радиостанции Т3040 и Т3030 имеют режимы аналоговой телефонной связи и режим статусных сообщений (передачи данных). Программирование радиостанции, подсоединение внешних аксессуаров, аппаратуры передачи данных осуществляется через стандартный интерфейс МАР 27. Многофункциональный дисплей радиостанций позволяет отображать до двух строчек сообщения и осуществлять установки режимов работы радиостанции. Радиостанции могут работать как в обычном, так и в транкинговом режимах и имеют два микрофона, которые позволяют пользователю работать в режиме громкой связи или в режиме «телефонной трубки».

Радиостанция Т2040 (мобильный вариант) имеет режим аналоговой телефонной связи и режим передачи передача данных. Модель Т2040 оснащена записной книжкой на 100 абонентских номеров, системой индикации системой индикации на дисплее номера вызывающего абонента, подсветкой для работы в темное время суток. Возможна блокировка радиостанции для защиты от несанкционированного доступа. Многофункциональный 8-символьный дисплей позволяет отображать буквенно-цифровые сообщения, информацию об установленных режимах работы, сообщения об ошибочных операциях. Клавиатура радиостанции позволяет набирать номера абонентов ЖАТС. Программирование радиостанции Т2040 осуществляется с персонального компьютера через вход для подключения микрофона.

...