7. Цифровые стандарты транкинговой связи

Железные дороги используют в настоящее время различные аналоговые системы для реализации услуг поездной и маневровой радиосвязи, радиосвязи в тоннелях, пейджинговой связи, технологической и ремонтной радиосвязи, передачи данных между напольными устройствами и поездами в системе локомотивной сигнализации. Такие системы характеризуются, как правило, неэкономным использованием частот в разных диапазонах, высокими эксплуатационными затратами и расходами на техническое обслуживание, а также предельно низким уровнем эксплуатационной совместимости. Для устранения этих недостатков разработана новая концепция, предусматривающая создание цифровых систем радиосвязи (ЦСР), которые способны удовлетворить потребности железных дорог в обмене информацией с подвижными объектами и создать для реализации перспективных услуг и приложений. ЦСР должны охватывать прежде всего услуги поездной радиосвязи с передачей речи и данных, обмен информацией в системе управления движением поездов, маневровой, станционной радиосвязи, радиосвязи с депо и прочих видов технологической связи.

Кроме того, цифровые стандарты связи используя оптоволоконные системы передачи данных и другие технологии цифровых сетей интегрального обслуживания ISDN (ЦСИО) начинают широко внедряться на железных дорогах России. Было бы нецелесообразно сочетать современные цифровые стандарты и технологии кабельной связи с устаревшими аналоговыми стандартами и технологиями радиосвязи.

Таким образом, процесс развития систем связи в направлении цифровизации также является важным фактором, значение которого нельзя недооценивать при выборе транкинговых систем для железных дорог России, которые рыночными преобразованиями все более вовлекаются в процессы интеграции с железнодорожной системой Европы.

Цифровые системы транкинговой радиосвязи предназначены для увеличения пропускной способности каналов радиосвязи. При эксплуатации обычных радиосистем абонент вынужден сам искать свободный канал. Транкинговая связь предполагает объединение нескольких каналов в систему. 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).

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

- в радиоканале размещается больше пользователей, обычно это преимущество возрастает при расширении систем;

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

- обслуживание цифровых транкинговых систем 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 ж.д. транспорта, пользующихся мобильными и стационарными 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.

Таблица 2. Основные требования к железнодорожной радиосвязи

Наименование	Абоненты системы связи
	Поездная радиосвязь	Станционная радиосвязь	Ремонтно-оперативная	Пассажирская радиосвязь
	Обычная	Связанная с безопасностью	Маневровая	Другие виды связи	РОРС-В	РОРС-Л	РОРС-ВЛ
		Оперативная	Телеуправление
	ДНЦ ДСП ТЧМ ТНЦ ТМ ЭНЦ	ДНЦ ДСП ТЧМ ТНЦ ТМ ЭНЦ ШЧ	АДЦУ АЛС	ДСЦ ДСП ДСПП ДСПО ДСПГ ТЧМ	ТМ, ВОХР ДСП ПТО ПКО	ПЧ ЭЧ ШЧ	Участники технологических работ	Участники аварийных работ	Пассажиры
Функции передачи речи
Индивидуальный вызов	+	+	-	+	+	+	+	+	+
Групповой вызов	+	+	-	+	+	+	+	+	-
Широковещательный вызов	+	+	-	+	+	+	+	+	-
Функции передачи данных
Передача данных с коммутацией каналов связи	+	+	+	+ (кроме маневровых бригад)	+	+	-	+	+
Передача пакетов данных с коммутацией каналов связи	+	+	+	+ (кроме маневровых бригад)	+	+	-	+	+
Передача пакетов данных с коммутацией пакетов	+	+	+	+ (кроме маневровых бригад)	+	+	-	+	+
Показатели выполнения основных функций
Время установления соединения	Не более 5 с.	Не более 1 с.	Не более 0.5с	1-2 с.	0,5-5 с.	2-5 с.	2-5с	2-3с	5-7с
Время передачи соединения	0,3 с
Вероятность успешной передачи соединения	Не менее 0,995
Помехозащита связи	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Защита передаваемой информации	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Организация связи
Передача соединения	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Интеграция с системами определения местоположения	+	+	+	+	+	+	+	+	-
Интеграция с ТФОП	+	-	-	-	+	+	-	+	+
Интеграция с УАТС	+	-	-	-	+	+	-	+	-
Прямой режим	+	+	+	+	+	+	+	+	-
Исключительный приоритет	-	+	-	-	-	-	-	-	-
Приоритетный доступ	-	+	+	+	-	-	-	+	-
Выбор зоны для связи с абонентом	+	+	+	+	+	+	+	+	-
Вызов, санкционированный диспетчером	+	+	-	+	+	+	+	+	+
Идентификация вызывающей стороны	+	+	+	+	+	+	+	+	-
Скрытное прослушивание разговора в канале связи двух или более абонентов	+	+	-	+	+	+	+	+	-
Прослушивание звукового фона	+	+	-	+	+	+	+	+	-
Помехозащита связи	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Защита передаваемой информации	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Быстрый набор номера	+	+	+	+	+	+	+	+	-
Идентификация вызывающего абонента	+	+	+	+	+	+	+	+	-
Идентификация вызываемого абонента	+	+	-	+	+	+	+	+	-

Транкинговая цифровая система радиосвязи стандарта TETRA

Стандарт TETRA является первым утвержденным стандартом на цифровой транкинг в Европе. TETRA расшифровывается как Наземное Транкинговое Радио (Terrestrial Trunked Radio). Стандарт установлен ETSI (Европейским Институтом телекоммуникационных стандартов), который координирует деятельность производителей оборудования, операторов сетей, национальных администраций и пользователей. Стандарт TETRA включает в себя две спецификации: TETRA Voice +Data (TETRA V+D) и TETRA Packet Data Optimized (TETRA PDO). TETRA V+D - это стандарт, на интегрированную систему передачи речи и данных, TETRA PDO - стандарт, описывающий специальный вариант транкинговой системы связи, ориентированный только на передачу данных [3].

Радиоинтерфейс стандарта TETRA предполагает работу стандартной сетке частот с шагом 25кГц. Для систем стандарта TETRA могут использоваться диапазоны от 150 до 900 МГц. На железнодорожном транспорте для стандарта TETRA выделен диапазон: для приема базовой станции (450 - 460) МГц - для передачи (460 - 470) МГц. Таким образом, дуплексный разнос для системы стандарта TETRA составляет 10 МГц.

Полная пропускная способность одного канала в системе стандарта TETRA V+D составляет 7,2 кбит/с. Стандарт TETRA PDO обеспечивает передачу данных со скоростью 28,8 кбит/с.

Спецификация стандарта TETRA не накладывает ограничений на архитектуру сети связи. Благодаря модульному принципу построения могут быть реализованы разнообразные конфигурации сетей с различной географической протяженностью.

Сети стандарта TETRA предполагают распределенную инфраструктуру управления и коммутации, обеспечивающую быструю передачу вызовов и сохранение локальной работоспособности системы при отказе ее отдельных элементов. Основными элементами сетей TETRA являются базовые и мобильные станции, устройства управления базовыми станциями, контроллеры базовых станций, диспетчерские пульты, терминалы технического обслуживания и эксплуатации.

Функции сетевого обслуживания и межсистемного взаимодействия определяются следующими специфицированными интерфейсами:

- Air Interface (AIR IF) - радиоинтерфейс между базовой станцией и абонентской радиостанцией;

- Direct Mode Operation (DMO) - работа в прямом режиме, гарантирует работу между двумя терминалами абонентских радиостанций вне зоны обслуживания системы;

- Terminal Eguipment Interface (TEI) - интерфейс между абонентской радиостанцией и терминалом передачи данных;

- Inter System Interface (ISI) - межсистемный интерфейс для объединения нескольких систем в единую сеть;

- Line-connected Station Interface - интерфейс для подключения диспетчерского пульта к базовому оборудованию;

- Network Management Centre Interface - интерфейс для подключения терминала технического обслуживания и эксплуатации;

- Gateways to PA DX, PSTN, ISDN, PDN - интерфейс для подключения к УАТС, ТФОП, ЦСИС, СКП.

В стандарте TETRA предусматривается не только прямая связь между абонентскими радиостанциями, но и использование их в качестве ретрансляторов для расширения зоны обслуживания.

Следует отметить, что внутри системные интерфейсы в TETRA не стандартизируются, что предоставляет производителям самим внедрять наиболее рациональные и традиционные для них сетевые решения. TETRA представляет собой транкинговую систему, использующую цифровую технологию TDMA - многостанционного доступа с временным разделением каналов, которая позволяет на одной физической частоте обеспечивать функционирование четырех логических каналов.

Радиостанции TETRA могут автоматически регулировать выходную мощность в соответствии с требуемой напряженностью поля, что при высокой плотности радиосредств приводит к существенному уменьшению взаимных помех.

Режимы функционирования системы и виды информационного обмена

Система стандарта TETRA может функционировать в следующих режимах: транкинговой связи; с открытым каналом; непосредственной связи.

В режиме транкинговой связи обслуживаемая территория перекрывается зонами действия базовых станций. Стандарт TETRA позволяет строить как системы с выделенным частотным каналом управления, так и с распределенным. При работе сети с выделенным каналом управления приемопередающие станции предоставляют абонентам несколько частотных каналов, один их которых специально предназначается для обмена служебной информаций. При работе сети с распределенным каналом управления служебная информация передается либо в специально выделенном временном канале (одном из 4-х каналов, организуемых на одной частоте), либо в контрольном кадре мультикадра (одном из 18).

Каналы передачи сообщений могут выделяться в соответствии со следующими способами.

1. Транкинг сообщений. Канал присваивается в начале сеанса связи и освобождается по его окончанию.

2. Транкинг передач. Канал присваивается только на время одного периода передача / прием, после чего он освобождается. Для следующего периода передача / прием может быть выделен новый канал.

3. Квазитранкинг передачи. Канал так же, как и в транкинге передач освобождается после периода передача / прием, однако с некоторой задержкой, что позволяет снизить количество сигналов управления.

В режиме с открытым каналом группа пользователей имеет возможность устанавливать соединение «один пункт - несколько пунктов» без установочной процедуры. Любой абонент, присоединившись к группе, может в любой момент использовать этот канал. В этом режиме радиостанции работают в двухчастотном симплексе.

В режиме прямой связи между терминалами устанавливается двух-и многоточечные соединения по радиоканалам, не связанным с каналом управления сетью, без передачи сигналов через базовые приемопередающие станции.

В системе стандарта TETRA мобильные станции могут работать в режиме «двойного наблюдения», при котором обеспечивается прием сообщений от абонентов, работающих как в режиме транкинговой, так и в прямой связи.

В системах стандарта TETRA поддерживаются два основных вида информационного обмена:

- передача речи;

- передача данных.

При этом речь и данные могут передаваться одновременно с одного терминала по различным логическим каналам. Для передачи речи используются службы речевой связи, обеспечивающие следующие режимы:

- речевая связи с индивидуальным вызовом абонентов - коммутируемое двухточечное соединение между двумя мобильными абонентами или между мобильным абонентом и стационарным терминалом для обеспечения прямой двухсторонней связи в режиме дуплекса или двух частотного симплекса. Индивидуальный вызов может быть инициирован любым пользователем TETRA и направлен любому абоненту, зарегистрированному в данной системе с определенным адресом, включая абонентов ТФОП, внешних УАТС и т.п. Соединение, установленное с помощью индивидуального вызовы, может быть прервано как вызывающим, так вызываемым абонентом;

- многосторонняя речевая связь, предполагающая групповой вызов абонентов - коммутируемое многопунктовое двунаправленные соединения между вызывающей стороной и несколькими вызываемыми абонентами при использовании симплексного режима связи. При этом обмен сообщения между членами группы осуществляется в режиме «каждый слышит каждого». Групповой вызов может быть инициирован либо мобильной станцией, либо диспетчером сети с помощью линейного терминала. Инициатор группового соединения отвечает за все аспекты соединения (начисление оплаты, возможности использования вспомогательных служб и т.д.). Для установления групповой связи используется групповой номер группы. Групповой номер мобильного абонента может быть присвоен оператором сети статически при конфигурации системы; динамически по радиоинтерфейсу при модификации групп абонентов. Групповой вызов может быть передан всеми базовыми станциями, в зонах действия которых зарегистрированы мобильные абоненты данной группы. Существует две модификации группового вызова: стандартный групповой вызов и групповой вызов с подтверждением.

Стандартный групповой вызов предназначен для быстрого установления соединения. Прерывание соединения может производиться только инициатором групповой связи. Групповой вызов с подтверждением требует большего времени на организацию групповой связи, однако он обеспечивает проверку присутствия всех абонентов группы.

При групповом вызове с подтверждением обеспечивается следующий порядок работы. Вызывающий абонент посылает в инфраструктуру сети групповой вызов с подтверждением, после чего инфраструктура начинает осуществлять вызов членов группы. Если инфраструктура не имеет списка членов группы, об этом сообщается инициатору сообщения. Каждые член группы, получивший сигнал вызова, посылает в инфраструктуру сигнал подтверждения вызова и переходит в режим речевой связи, а выделенном канале. Сообщения об отсутствии абонента или их занятости передаются на терминал инициатора сообщения. Вызывающий абонент может начать передачу сообщений по окончанию установления соединения или прервать соединение, если примет решение о недостаточности абонентов, установивших групповую связь. Выход из групповой связи при вызове с подтверждением может быть произведен любым абонентом.

- циркулярная связь с широковещательным вызовом - односторонняя передача речевой информации от вызывающей стороны нескольким вызываемым абонентам. Широковещательный вызов и последующая речевой информации производится в симплексном режиме. Он может быть инициирован либо мобильным абонентом, либо диспетчером сети линейного терминала.

Вызываемые абоненты называются широковещательной группой. Такая группа может включать как мобильного абонента, так и линейного терминала. Члены группы имеют один общий широковещательный номер, который может совпадать с групповым номером. Если мобильный абонент зарегистрирован в зонах действия нескольких базовых станций, вызов может быть послан на все базовые станции. При этом диспетчер сети может выбрать режим стандартного широковещательного вызова или широковещательного вызова с подтверждением. Широковещательное соединение может быть прервано только инициатором вызова.

Все режимы речевой связи предусматривают возможность передачи как открытой речевой информации, так и речи, защищенной с помощью определенных алгоритмов шифрования.

В стандарте описываются следующие виды передачи данных:

- передача данных с коммутацией цепей. Данный вид имеет режимы передачи, аналогичные речевому обмену. Передача данных в канальном режиме: 7,2/14,4/ 21,6/28,8 кбит/с.

- коммутируемые пакеты данных. Транслируются по виртуальным цепям или в виде дейтаграмм. В первом случае возможны только двухточечные соединения, во втором - многоточечные соединения и широковещательная передача;

- короткие сообщения (до 2048 бит). Передаются оперативно независимо от передачи речи и данных.

Сетевые процедуры

Представляют собой реализуемые с помощью инфраструктуры сети функций, которые предоставляют абонентам основные услуги при работе сети, а оператору - возможность эффективного управления, и обеспечиваются стандартизированными службами TETRA. Набор используемых сетевых процедур для конкретной сети определяется оператором. К основным сетевым процедурам относятся:

- регистрация мобильного абонента и роуминг;

- повторное установление связи;

- аутентификация абонентов;

- автоматическое отключение / подключение абонента при отсутствии связи;

- отключение абонента оператором сети;

- управление протоколом данных.

Регистрация мобильных абонентов и роуминг

Процедура регистрации мобильного абонента предназначена для прикрепления к одной или нескольким зонам обслуживания базовой станции. Под роумингом понимается процедура регистрации и выделения новых каналов доступа при перемещении абонента из одной зоны в другую. Все пользователи сети регистрируются в соответствии с принадлежность к определенной территории, обслуживаемой несколькими базовыми приемопередающими станциями. В пределах данной территории абонента могут свободно перемещаться и устанавливать связь друг с другом. В зависимости от потребностей и статуса абонента эта территория может быть ограничена зоной действия одной базовой станцией или распространяться на всю сеть.

Если абонентская станция зарегистрирована в одной зоне, то при перемещении ее в другую зону по инициативе абонента может быть проведена новая регистрация, в результате чего будет изменено или скорректировано состояние регистра положения абонентской станции. Если абонентская радиостанция зарегистрирована в нескольких зонах, то обеспечивается автоматический роуминг, т.е. возможность пользователя перемещаться из зоны в зону без необходимости повторной регистрации.

Повторное установление связи

Процедура повторного установления связи означает возможность сети менять используемую абонентом базовую станцию а случае ухудшения условий связи, она проверяет возможность установления связи в соседних зонах и посылает в сеть запрос на новый радиоканал. Имеется три типа процедур повторного выбора зон:

- тип 1 - мобильная станция имеет информацию о новой зоне и распределении ее каналов;

- тип 2 - мобильная станция имеет информацию о новой зоне, но не о распределении ее каналов;

- тип 3 - мобильная станция на имеет информации о новой зоне, но посылает старой зоне информацию о предстоящей замене ее на новую.

Тип процедуры повторного выбора зон определяется статусом абонентского терминалы.

Аутентификация абонентов

Под аутентификацией абонентов понимают установление его подлинности.

Основной целью процедуры аутентификации является исключение несанкционированного доступа в систему. В стандарте TETRA в текст передаваемого сообщения включается пароль, который знают отправитель и получатель. Получатель передает шифрованное с помощью пароля сообщение и получает ответ, после чего расшифровывает сообщение и путем сравнения принятого пароля с переданным получает удостоверение в подлинности абонента. При обнаружении несанкционированного доступа оператор сети может применить процедуру отключения данного абонентского терминала.

Отключение/подключение абонента

Отключение/ подключение абонентского терминала от/к сети может быть выполнено по инициативе абонента. При отключении абонента данная процедура обеспечивает запись содержимого буфера состояния абонентского терминала в базе данных инфраструктуре сети, после чего инфраструктура меняет статус абонентского терминала на отключенный. Все вызовы, поступающие к отключенному абоненту, буферизируются в инфраструктуре. При очередном подключении данная процедура реализует возможность быстрого вхождения в систему без проведения полной процедуры регистрации. Абоненту может быть предоставлена информация о вызовах, полученных в течении времени отключения.

Отключение абонента оператором сети

Процедура отключения абонента оператором сети предполагает блокирование абонентского терминала. Данная процедура может применятся оператором в случаях:

- обнаружения несанкционированного доступа в систему путем аутентификации абонента;

- обнаружения терминала с невнесенной абонентской платой, необходимости деактивации неисправного терминала;

- необходимости деактивации неисправного терминала.

Блокирование абонентского терминала осуществляется передачей специальной команды и изменением статуса абонента а базе данных инфраструктуре сети.

Управление потоком данных

Процедура управления потоком данных предназначена для реализации возможности сети переключать на себя поток данных, направленный к определенному терминалу. При перегрузке абонентского терминала, т.е. невозможности терминала принять всю поступающую информацию, по определенной команде от абонента инфраструктура сети может временно приостановить поток данных к абоненту. Дальнейшая информация буферизируется в инфраструктуре. Поток данных возобновляется также по команде, поступающей от абонентского терминала.

Запрос идентификатора абонента

Каждый абонентский терминал обладает индивидуальным ключом идентификации, записанным в модуль подлинности абонента и запрограммированным при его инициализации. Процедура запроса идентификатора позволяет сети определить этот уникальный ключ для любого абонента. Данная процедура может использоваться совместно с процедурой аутентификации.

Дополнительные услуги

Дополнительные услуги обеспечиваются вспомогательными службами стандарта TETRA и предоставляются абонентам при включении их в список дополнительных услуг, хранящийся в его терминале и сети.

Дополнительные услуги можно разделить на классы:

- специализированные;

- стандартные.

Специализированные услуги

К специализированным услугам относятся следующие:

- вызов, санкционированный диспетчером;

- приоритетный вызов;

- приоритетный доступ;

- избирательное прослушивание;

- динамическая перегруппировка;

- идентификация вызывающей стороны.

- Вызов, санкционированный диспетчером. Реализует возможность осуществления прямых соединений между определенными категориями абонентов (например, связь мобильных абонентов с ТФОП, УАТС т. п.) только с санкции диспетчера сети. Если производится вызов, требующий санкционированного соединения, он направляется диспетчеру, который либо переадресует его вызываемому абоненту, либо прерывает вызов.

- Приоритетный вызов. Обеспечивает возможность предпочтительного обслуживания вызовов некоторых абонентов, имеющих более высокий статус по сравнению с другими. В системе может быть несколько уровней приоритетов. Приоритетный вызов может быть переда на любой абонентский терминал. Уровень приоритета определяется инфраструктурой сети на основе анализа статуса вызывающего абонента и сохраняется неизменным в течение всего соединения.

- Приоритетный доступ. Позволяет в случае перегруженности сети перераспределить доступные ресурсы в соответствии со схемой приоритетов. Это означает, что при отсутствии ресурсов сети служба будет прекращать соединения с более низким приоритетом, предоставляя высвобождающиеся ресурсы более приоритетному вызову.

- Избирательное прослушивание. Данная услуга позволяет несанкционированному для данного вызова пользователю прослушивать разговор. Как правило, такая возможность предоставляется диспетчеру сети, хотя допускается организация прослушивания переговоров любым абонентом сети. При прослушивании диспетчер может либо вступить в разговор, либо прекратить ведение разговора. Стандарт допускает возможность одновременно прослушивать несколько переговоров. Выбор абонентов, пользующихся данной службой, является прерогативой оператора сети. В случае использования одной сети TETRA несколькими группами абонентов диспетчерам разрешается прослушивание переговоров только своей группы.

- Дистанционное прослушивание. Обеспечивает возможность включения по определенной команде абонентской станции в режим передачи разрешения на это ее пользователя. Данный режим может применяться для акустического прослушивания обстановки у конкретного абонента.

- Динамическая перегруппировка. Обеспечивает возможность создания, модификации и удаления групп пользователей во время работы в сети связи, т.е. возможность удаленного управления абонентской станцией. Абонент, имеющий право на проведение динамической перегруппировки, направляет соответствующий запрос в инфраструктуру, в которой указывает новый присвоенный номер группы и список индивидуальных идентификаторов, которым должен быть присвоен этот групповой номер. После этого инфраструктура рассылает всем указанным абонентам новый групповой номер.

- Идентификация вызывающей стороны. Данная вспомогательная служба предоставляет пользователям сети (диспетчеру и мобильным абонентам) возможность получения информации о персональнои идентификаторе вызывающего абонента (фактичкски произвести аутентификацию абонента). При этом вызывающая сторона не может запретить данный режим.

Стандартные услуги

К стандартным услугам относятся:

- выбор зоны;

- идентификация номера абонента;

- сообщение о вызове;

- изменение маршрута прохождения вызова;

- вызов с использованием списка абонента;

- адресация с использованием коротких номеров;

- ожидание вызова;

- удержание вызова;

- завершение вызова для занятого абонента;

- передача управления групповым соединением;

- подключение вызова;

- ограничение установления вызова;

- сохранение вызова;

- подключение к соединению в течение сеанса связи;

- информация об оплате.

- Выбор зоны. Позволяет абоненту задавать зону, в которой должно быть установлено соединение. При этом к абонентам, находящимся вне пределов выбранной зоны, вызов не поступает. Выбираемые зоны маршрутизации вызова могут ограничиваться одной зоной (территорией, обслуживаемой одной базовой станцией) или включать в себя несколько таких зон.

При установлении соединения не передаются сообщения о выбранной зоне маршрутизации вызова, т.е. инфраструктура сети определяет эту зону самостоятельно на основе «профиля» абонента, содержащегося в ее базе данных. Однако, предусматривается возможность выбора зоны непосредственно при вызове, т.е. вызывающий абонент может указать зону в сообщении об установлении соединения.

- Идентификация номера абонента. В стандарте определены следующие 4 независимые службы идентификации номера:

- идентификации номера вызывающего абонента;

- ограничения идентификации номера вызывающего абонента;

- идентификации номера вызываемого абонента;

- ограничения идентификации номера вызываемого абонента.

Идентификация номера вызывающего абонента позволяет вызываемому абоненту определить идентификационный номер пользователя сети, от которого получен вызов. Возможность определения номера вызывающего абонента может быть блокирована с помощью службы ограничения идентификации номера вызывающего абонента, которая назначается вызываемым абонентом.

Служба идентификации номера вызываемого абонента предоставляет вызывающему абоненту возможность получения дополнительных сведений о точном адресе вызываемого абонента, который содержит:

- информацию о зоне, в которой находится вызываемый абонент;

- при переадресации вызова номер абонента, которому этот вызов был передан.

Возможность определения номера абонента, которому посылается вызов, может быть блокирована службой идентификации номера вызываемого абонента, которая назначается вызываемым абонентом.

- Сообщение о вызове. Предоставляет вызывающему абоненту возможность информировать другого абонента о своем вызове и оставить ему свой номер для осуществления обратного соединения.

- Изменение маршрута прохождения вызова. В стандарте определены следующие 4 вспомогательные службы изменения маршрута прохождения вызова:

- безусловной переадресации вызова;

- переадресации при занятости абонента;

- переадресации при отсутствии ответа от абонента;

- переадресации при нахождении абонента вне зоны связи.

Все службы переадресации позволяю мобильному абоненту перенаправить поступающие вызовы (все или от определенной группы абонентов) к другому пользователю сети (по другому номеру).

Переадресация может производиться как при любой ситуации (1 служба), так и в зависимости от определенных условий (2…4 службы). Активация данных служб не запрещает вызываемому абоненту самому инициировать вызовы.

- Вызов с использованием списка абонентов. Позволяет пользователю определить список номеров, которые могут быть вызваны последовательно. Этот список может включать в себя индивидуальные и групповые номера. При инициации процедуры вызова по списку вызов направляется к первому абоненту по списку. Если вызов проходит, производится соединение с ним и процедура прекращается. В случае занятости первого абонента или его недоступности вызов перенаправляется второму абоненту в списке и т.д. до тех пор, пока не будет установлено соединение или не окончится список. При окончании списка процесс поиска не возобновляется. В службе сохраняется приоритетность вызовов. Если вызов по списку направляется группе абонентов, занятой ведением переговоров, то вызывающий абонент может быть присоединен к текущему групповому соединению.

- Адресация с использованием коротких номеров. Обеспечивает пользователям сетей стандарта TETRA возможность осуществлять вызов путем передачи сокращенного номера вместо полного, осуществляемой инфраструктурой. При этом пользователи не имеют возможности изменять короткие номера, т.е. назначение этого номера является функцией оператора сети.

- Ожидание вызова. Обеспечивает оповещение пользователя, ведущего переговоры, о поступлении другого вызова. Определяется и отображается на индикаторе тип вызовы и идентификационный номер вызывающего абонента. Вызываемый абонент может либо отвечать, либо игнорировать вызов. Число ожидающих вызовов не может превышать 1.

- Удержание вызовов. Позволяет пользователю прервать текущее соединение, подключиться к ожидающему вызову, а затем повторно установить прерванное соединение. Служба назначается только при наличии в абонентской станции индикации режима удержания вызова.

- Завершение вызова для занятого абонента. Позволяет пользователю автоматически завершить вызов в случае занятости абонента на момент первоначальной попытки установления соединения. При занятости абонента и получении запроса на автоматическое завершения вызова инфраструктура сети ставит данный вызов в очередь, анализирует состояние вызываемого абонента, а после прекращения его соединения направляет ему задержанный вызов.

- Передача управления групповым вызовом. Определяется как разрешения на отключение соединения. В любое время инициатор группового соединения (вызывающий абонент) имеет возможность отключиться от соединения и передать функцию управления им другому абоненту в пределах группы. После этого данный абонент становится контролером группы и получает право на отключение группового соединения.

- Подключение вызова. Возможно включение режима, при котором один пользователь, взаимодействующий с другим, может сделать участником вызова третьего абонента. При этом местонахождение подключаемого к соединению абонента не ограничивается пределами тех зон, в которых находятся абоненты, ведущие переговоры. Возможное число подключаемых в течение соединения абонентов определяется оператором сети.

- Ограничение установления вызова. Позволяет пользователю блокировать определенные категории входящих или исходящих вызовов.

При блокировке входящих вызовов вызывающему абоненту передается сообщение о наложенных на данный вызов ограничениях.

- Сохранение группового соединения при приоритетно вызове. Предоставляет возможность сохранения группового соединения при поступлении приоритетного вызова к одному из членов группы.

Для индивидуального соединения поступление приоритетного вызова автоматически прерывает сеанс связи. В случае же группового соединения и при наличии доступных ресурсов сети, приоритетный вызов не прекращает сеанс связи в целом, а только отключает вызываемого абонента от группового соединения. В случае, если вызываемый абонент является инициатором (контролером) группового соединения его функции по завершению сеанса связи предаются другому абоненту.

- Подключение к соединению в течение сеанса связи. С помощью этой службы абонент имеет возможность присоединиться к групповому соединению после момента первоначального установления связи, в процессе ведения переговоров в группе.

В случае группового вызова с подтверждением вызывающему абоненту предоставляется информация о номере нового абонента и номере его присоединения. При этом присоединение санкционируется либо инициатором соединения, либо диспетчером сети.

- Информация об оплате. Предоставляет пользователю сведения о стоимости разговора начале, в течение или по окончании разговора.

Большинство дополнительных услуг, обеспечиваемых вспомогательными службами, доступны пользователям сети стандарта TETRA во всех режимах передачи речевой информации, однако некоторые из них имеют ограничения по использованию в определенных режимах. Доступность использования вспомогательных служб показана в таблице 3.

Таблица 3. Доступность использования вспомогательных служб

Вспомогательная служба	Речевая связь с индивидуальным вызовом	Многосторонняя речевая связь с групповым вызовом	Широковещательная передача речи
Вызов, санкционированный диспетчером	+	+	+
Приоритетный вызов	+	+	+
Приоритетный доступ	+	+	+
Избирательное прослушивание	+	-	-
Дистанционное прослушивание	+	+	+
Идентификация вызывающей стороны	+	+	-
Выбор зоны	+	+	+
Идентификация номера абонента	+	+	+
Сообщение о вызове	+	+	+
Изменение маршрута прохождения вызова	+	+	+
Вызов с использованием списка абонентов	+	-	-
Адресация с использованием коротких номеров	+	+	+
Ожидание вызова	+	+	+
Удержание вызова	+	+	-
Завершение вызова для занятого абонента	+	-	-
Передача управления групповым соединением	-	+	-
Подключение вызова	+	+	-
Ограничение установления вызова	+	+	+
Сохранение вызова	+	+	+
Подключение к соединению в течение сеанса связи	-	+	+
Информация об оплате	+	+	+

Структура радиоинтерфейса

Как ранее уже отмечалось, в стандарте TETRA используется временное разделение каналов связи c временными информационными каналами, что позволяет обеспечить одновременную передачу четырех временных каналов на одной несущей частоте, т.е. во временной области на каждом частотном канале располагаются 4 временных интервала, которые являются физическими каналами связи.

В частотной области выделенный диапазон частот разделен на канальные полосы шириной 25 или 12,5 кГц.

Таким образом, система связи TETRA по эффективности использования частотного спектра в 4 раза превосходит узкополосные системы с частотным разделением каналов. Общая структура временных кадров показана на рис. 9.

Рисунок 9. Временная структура физического канала

Передача сообщений осуществляется мультикадрами. один мультикадр содержит 18 простых TDMA кадров и имеет длительность 1,02 с. Один TDMA кадр в мультикадре - контрольный. TDMA кадр содержит четыре пакета (слота), его продолжительность составляет 56,67 мс. Один пакет занимает временной интервал, равный 14,167 мс, и содержит 510 бит, 432 из них (два блока по 216 бит) относятся к информационному сообщению. В середине каждого пакета содержится синхропоследовательность SYNCH, которая применяется для временной синхронизации пакета и как тестирующая (или обучающая) последовательность для адаптивного канального эквалайзера в приемнике. В начале временного интервала передается пакет РА (управление излучаемой мощностью, 36 бит, 1 мс), за ним следует первый информационный блок (216 бит, 6 мс), далее - синхропоследовательность SYNCH (36 бит, 1 мс) и второй информационный блок (216 бит, 6 мс). Соседние временные интервалы разделяются защитными интервалами (GP) длительностью 0,167 мс, что соответствует 6 битам.

Состав оборудования сетей связи

Функциональная схема построения транкинговой системы связи стандарта TETRA на железнодорожном транспорте представляется как совокупность элементов сети, соединенных определенными специфическими интерфейсами.

Сети стандарта TETRA содержат следующие основные элементы:

- базовая приемопередающая станция (BTS) - базовая стационарная станция, обеспечивающая связь в определенной зоне. Базовая станция выполняет основные функции, связанные с передачей радиосигналов: сопряжение с мобильными станциями, шифрование линии связи, пространственно-разнесенный прием, управление выходной мощностью мобильных радиостанций, управление радиоканалами;

- устройство управления базовой станцией (BCF) - элемент сети с возможностями коммутации, который управляет несколькими базовыми станциями и обеспечивает доступ к внешним сетям: ISDN (ЦСИО) - цифровая сеть с интеграцией обслуживания, PSTN (ТФОП) - телефонная сеть общего пользования, РАВХ (УАТС) - для подключения к учрежденческим АТС, PDN (СКП) - сети с коммутацией пакетов, а также используются для подключения диспетчерских пультов и терминалов для эксплуатационного и технического обслуживания (ТОЭ);

- контроллер базовой станции (BSC) - элемент сети с большими по сравнению с устройством BCF коммутационными возможностями, позволяющий обмениваться данными между несколькими BCF. Так же, как и BCF обеспечивает доступ к внешним сетям. BSC имеет гибкую модульную структуру, позволяющую использовать большое число интерфейсов разного типа. В сетях TETRA контроллеры базовых станций могут выполнять функции сопряжения с другими сетями TETRA и управления централизованными базовыми станциями;

- диспетчерский пульт - устройство, подключаемое к контроллеру базовой станции по проводной линии и обеспечивающее обмен информацией между оператором (диспетчером сети) и другими пользователями сети;

- мобильная станция (MS) - радиостанция, используемая подвижными абонентами;

- стационарная радиостанция (FRS) - радиостанция, используемая абонентом в определенном месте;

- терминал технического обслуживания и эксплуатации (ТОЭ) - терминал, подключаемый к устройству управления базовой станцией BCF и предназначенный для контроля за состоянием системы, проведением диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесения изменений в базу данных абонентов и т.п. С помощью таких терминалов реализуется функция управления локальной сетью.

8. Транкинговая система цифрового стандарта GSM-R

транкинговый аналоговый сеть связь

Стандартизацией GSM-R занимается в рамках МСЖД проектная группа EIRENE (European Integrated Railway Radio Enhanced Network), созданием прототипов (сети и оконечных устройств) - консорциум MORANE, в который входят железные дороги, промышленные фирмы и исследовательские институты. Результаты этих работ используются в проекте ERTMS, ориентированном на повышении конкурентно способности железных дорог по сравнению с другими видами транспорта за счет следующих целей:

- обеспечение эксплуатационной совместимости в национальных и международных системах железнодорожной связи;

- повышения эффективности, безопасности и надежности железных дорог;

- совершенствование технологических операций;

- повышения уровня обслуживания пассажиров;

- введения дополнительных услуг для клиентуры;

- создания новых источников доходов для железнодорожных компаний.

Внедрение системы GSM-R позволит удовлетворить потребности железнодорожных служб при помощи единой системы радиосвязи. Дополнительные по отношению к исходному стандарту GSM свойства ASCI (стандартный код для обмена информацией) необходимы для реализации функций автоматического управления движением поездов. Он включают в себя расширенные многоуровневые приоритеты и резервирование, услуги широковещательного оповещения и речевого группового вызова. Для удовлетворения требований железных дорог к услугам поездной маневровой радиосвязи, передачи данных для управления движением поездов, телеуправления и т.д. наряду со свойствами ASCI должны быть реализованы: функциональная адресация, представление функциональных номеров, адресация в зависимости от текущего местоположения и обработка вызовов с высоким приоритетом.

Выдвигаемые требования направлены не только на оптимизацию системы связи. Реализация некоторых из них является обязательным условием для использования GSM-R в качестве среды передачи в системе автоматического управления движением поездов, где с одной стороны тракта передачи генерируются данные, а с другой стороны производится их оценка. Стремление унифицировать системы сигнализации привело к налу работ в рамках МСЖД над проектом создания европейской системы управления движением поездов ETCS, уровни 3 и 4 которой предусматривают использование сети радиосвязи на основе системы GSM-R.

Цифровой стандарт GSM-R - с частотно-временным разделением каналов, имеет 8 временных каналов в полосе 200кГц. Для системы выделена полоса шириной 4 МГц в диапазоне (876-880) МГц для передачи от подвижной к базовой станции и (921-925) МГц для передачи от базовой к подвижной станции.

В инфраструктуру сетей GSM-R входят следующие элементы (рис14).

Базовая приемо-передающая станция БПС (BTS) - обеспечивающая радиосвязь в определенной зоне.

Контроллер базовой станции КБС (BSC) - выполняет следующие функции:

- управление распределением каналов;

- контроль соединения и регулировка их очередности;

- модуляция и демодуляция сигналов;

- кодирование и декодирование сообщений;

- кодирование речи;

- адаптацию скорости передачи речи, данных и сигналов вызова;

- управление очередностью передачи сообщений персонального вызова.

Центральный коммутатор подвижной связи ЦКП (MSC) - обслуживает группу зон и обеспечивает все виды соединений с мобильными станциями. Он представляет собой интерфейс между сетью подвижной связи и внешними сетями ЦСИО (ISDN) - цифровая сеть интегрального обслуживания, ТФОП (PSTN) - телефонная сеть общего пользования, СКП (PDN) - сеть с коммутацией пакетов, УАТС (PABX) - учрежденческая АТС и обеспечивает маршрутизацию вызовов и функцию управления вызовами. Кроме этого, MSC выполняет функции:

- коммутации радиоканалов, которым относятся эстафетная передача, обеспечивающая непрерывность связи при перемещении мобильных станций из зоны в зону;

- переключение рабочих каналов в зоне при появлении помех и неисправностей;

- формирует данные для тарификации разговоров;

- составляет статистические данные;

- поддерживает процедуры безопасности при доступе к радиоканалу.

MSC осуществляет постоянное слежение за мобильными станциями, используя регистры.

Регистр положения РМП (HLR), в котором хранится та часть информации о местоположении какой-либо мобильной станцией, которая позволяет центральному коммутатору доставить вызов. Фактически HLR является справочной базовой станции о постоянно зарегистрированных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные адреса и номера, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, информеция о маршрутизации, данные о роуминге абонента.

Регистр перемещения РП (VLR) - это второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением мобильных станций из зоны в зону. С его помощью достигается функционирование мобильных станций за пределами контролируемой регистром положения зоны. Когда в процессе перемещения мобильная станция переходит из зоны одного контроллера базовой станции в зону действия другого, то она регистрируется и в регистр перемещения заносится новая информация. Для исключения несанкционированного использования ресурсов в систему введен механизм аутентификации.

Центр аутентификации ЦА (AUC) состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования на основе базы данных, находящейся в регистре идентификации оборудования (EIR).Регистр идентификации оборудования РИО (EIR) содержит централизованную базу данных для подтверждения подлинности международного идентификационного номера оборудования мобильной станции.

Регистр идентификации сети РИС (IN) содержит идентификаторы всех сетей, с которыми обеспечивается роуминг в данной системе.

Центр управления и обслуживания ЦУО (ОМС) обеспечивает управление элементами сети и качеством его работы. В функции ОМС входит:

- регистрация и обработка аварийных сигналов;

- устранение неисправностей (автоматически или посредством обслуживающего персонала);...