Состояние и проблемы развития цифровой транкинговой радиосвязи

П. В. Трубников

Размещено на http://www.allbest.ru/

90

84

Состояние и проблемы развития цифровой транкинговой радиосвязи

П.В. Трубников

Аннотация

транкинговый радиосвязь tetra сеть

Приведен дальнейший обзорный материал по системе транкинговой радиосвязи ТЕТRА. Даны общие сведения, рассмотрен интерфейс и сетевая архитектура. Приведены данные по режимам функционирования системы и видам информационного обмена. Приведен краткий обзор состава оборудования сетей связи. Эти обзорные материалы нацелены на привлечение внимания специалистов различных отраслей народного хозяйства к применению транкинговой системы радиосвязи ТЕТRА.

Ключевые слова: ТЕТRА, системы связи, подвижная радиосвязь, системы транкинговой радиосвязи.

Основная часть

Среди средств транкинговой радиосвязи важную роль играет система ТЕТRА [1]. Эта система была разработана Европейским институтом телекоммуникационных стандартов, а аббревиатура ТЕТRА означала Trans-European Trunked Radio (Трансъевропейское транкинговое радио). К этому стандарту был проявлен значительный интерес во многих странах и континентах, что резко расширило зону его внедрения, и в связи с этим ТЕТRА стала называться как наземное транкинговое радио.

Необходимо отметить, что стандарт ТЕТRА был разработан и ориентирован на создание систем связи, эффективно и экономично поддерживающих совместное использование сетей радиосвязи различными группами пользователей. При этом обеспечивались секретность и защищенность информации.

ТЕТRА -- открытый стандарт, что позволяет совмещать оборудование различных производителей. Разработка стандарта была начата в 1994 г. и уже в 1996 г. бы-ли представлены первые версии спецификаций стандарта ТЕТRА. Стандарт ТЕТRА состоит из двух частей: ТЕТRА V -- стандарт на интегрированную систему пере-дачи речи и данных и ТЕТRА Р -- стандарт, описывающий специальный вариант транкинговой системы и ориентированный только на передачу данных.

О радиоинтерфейсе ТЕТRA

Радиоинтерфейс стандарта ТЕТRА предполагает работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц. Необходимый минимальный дуплексный разнос радиоканалов -- 10 Мгц. Для радиосистем стандарта ТЕТRА используются диапазоны частот от 150 до 900 МГц. При этом в странах Европы за службами безопасности закреп-лены диапазоны 380-395 МГц, а для коммерческих организаций предусмотрены диапазоны 410-470 МГц и 870-921 МГц.

В системах стандарта ТЕТRА V используется метод многостанционного доступа с временным разделением (МДВР) каналов. На одной физической частоте может быть организовано до 4 независимых временных (информационных) каналов.

Сообщения передаются мультикадрами, каждый из которых содержит 18 кадров, причем один из них является контрольным. Кадр имеет длительность 56,67 мс и содержит 4 временных интервала, в каждом из которых передается информация своего временного канала и он имеет длину 510 бит.

В начале временного интервала передается пакет, предназначенный для установки мощности излучения. За ним следует первый информационный блок, затем синхропоследовательность, после чего передается второй информационный блок. В конце временного интервала передается защитный блок, исключающий перекрытие соседних каналов. В системах стандарта TETRA используется относительная фазовая модуляция. Скорость модуляции -- 36 Кбит/с.

О сетевой архитектуре TETRA

Благодаря модульному принципу построения могут быть реализованы разнообразные конфигурации сетей связи 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:

-- радиоинтерфейсом, определяющим взаимодействие базовой станции с мобильными абонентскими радиостанциями;

-- радиоинтерфейсом непосредственного соединения между двумя абонентскими радиостанциями;

-- интерфейсом проводной связи, связывающим контроллер базовой станции с диспетчерским пультом;

-- межсистемным интерфейсом для организации связи между контроллерами базовых станций различных сетей;

-- интерфейсом связи между терминалом передачи данных и мобильной станцией или диспетчерским пультом;

-- интерфейсом управления сетью;

-- интерфейсом для подключения к учрежденческим АТС, телефонной сети общего пользования, цифровой сети с интеграцией обслуживания, сети с коммутацией пакетов.

Для увеличения зон обслуживания в стандарте TETRA предусматривается возможность использования абонентских радиостанций в качестве ретрансляторов.

Режимы функционирования системы

Система стандарта TETRA может функционировать в следующих режимах [2]: транкинговой связи; с открытым каналом; непосредственной связи.

В режиме транкинговой связи обслуживаемая территория перекрывается зонами действия базовых приемопередающих станций. Стандарт TETRA позволяет строить как системы с выделенным частотным каналом управления, так и с распределенным. При работе сети связи с выделенным каналом управления приемопередающие станции предоставляют абонентам несколько частотных каналов, один из которых -- канал управления -- специально предназначается для обмена служебной информацией. 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 мульти-кадра (одном из 18).

Каналы передачи сообщений могут выделяться в соответствии со следующими способами.

1. Транкинг сообщений. Канал присваивается в начале сеанса связи и освобождается после его окончания.

2. Транкинг передач. Канал присваивается только на время одной транзакции (периода «передача/прием»), после чего он освобождается. Для следующей транзакции может быть выделен новый канал.

3. Квазитранкинг передач. Канал также, как и в транкинге передач, освобождается после транзакции, 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 какой-либо установочной процедуры. Любой абонент, присоединившись к группе, может в любой момент использовать этот канал. В режиме с открытым каналом радиостанции работают в двухчастотном симплексе.

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

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

Виды информационного обмена

В системах стандарта TETRA поддерживаются 2 основных вида информационного обмена [2] -- передача речи и 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 связь 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 двухчастотного симплекса);

-- многосторонняя речевая связь, предполагающая групповой вызов абонентов (коммутируемые многопунктовые двунаправленные соединения между вызывающей стороной и несколькими вызываемыми абонентами при использовании симплексного режима связи);

-- циркулярная связь с широковещательным вызовом (односторонняя передача речевой информации от вызывающей стороны нескольким вызываемым абонентам).

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 (двухточечное и многопунктовое соединение, широковещательная передача). Скорость обмена определяется числом временных интервалов, выделенных для связи, и классом защиты от ошибок;

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

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

Основные функции сетевого обслуживания

Основные функции сетевого обслуживания или сетевые процедуры обеспечиваются стандартизированными службами TETRA. Набор используемых сетевых процедур для конкретной сети определяется оператором.

К основным сетевым процедурам относятся:

-- регистрация мобильных абонентов и роуминг (процедура закрепления абонента за одной или несколькими базовыми станциями и обеспечение возможности перемещаться из зоны в зону без потери связи);

-- повторное установление связи (обеспечение возможности замены сетью базовой станции, используемой абонентом, в случае ухудшения условий связи);

-- аутентификация абонентов (установление подлинности абонентов);

-- отключение/подключение абонента (процедура отключения (подключения) абонента от (к) сети по его инициативе);

-- отключение абонента оператором сети (процедура блокирования работы абонентского терминала оператором сети);

-- управление потоком данных (обеспечение возможности сети переключать на себя поток данных, направленный к определенному абоненту).

Возможные услуги

TETRA предоставляет пользователям ряд дополнительных услуг. По заявке Ассоциации европейской полиции, сотрудничающей с техническим комитетом ЕТ81, в стандарт введены следующие услуги:

-- вызов, санкционированный диспетчером (режим, при котором вызовы поступают только с санкции диспетчера);

-- приоритетный доступ (в случае перегруженности сети доступные ресурсы присваиваются в соответствии со схемой приоритетов);

-- приоритетный вызов (присвоение вызовов в соответствии со схемой приоритетов);

-- избирательное прослушивание (перехват поступающего вызова без влияния на работу других абонентов);

-- дистанционное прослушивание (дистанционное включение абонентской радиостанции на передачу для прослушивания обстановки у абонента);

-- динамическая перегруппировка (динамическое создание, модификация и удаление групп пользователей);

-- идентификация вызывающей стороны (возможность получения информации о персональном идентификаторе вызывающего абонента).

Другие услуги:

-- выбор зоны (задание пользователем зоны для маршрутизации вызова);

-- идентификация номера вызывающего абонента (определение и отображение на терминале вызываемого пользователя идентификационного номера вызывающего абонента);

-- ограничение идентификации вызывающего абонента (запрещение определения и отображения на терминале вызываемого абонента идентификатора вызывающего пользователя);

-- идентификация вызываемого абонента;

-- ограничение идентификации вызываемого абонента;

-- сообщение о вызове (информирование пользователя о вызове его определенным абонентом);

-- безусловная переадресация вызовов (перенаправление вызовов по определенному номеру);

-- переадресация вызовов при занятости абонента (перенаправление вызовов при занятости абонента);

-- переадресация вызовов в ответ (перенаправление вызовов, если абонент не отвечает);

-- переадресация вызовов при нахождении абонента вне зоны связи;

-- вызов с использованием списка абонентов (вызов направляется по первому доступному номеру из списка абонентов);

-- адресация с использованием коротких номеров (использование предварительно определенных укороченных номеров);

-- ожидание вызова (оповещение пользователя, ведущего переговоры, о поступлении другого вызова; вызов может быть принят, пропущен или отвергнут);

-- удержание вызова (прерывание и последующий поиск вызова);

-- завершение вызова для занятого абонента (задержка вызова абонента до момента освобождения его номера);

-- передача данных управления (передача данных управления групповым вызовом другому пользователю);

-- подключение вызова (включение режима, при котором один пользователь, взаимодействующий с другим, может сделать участником вызова третьего абонента);

-- исключение поступающих вызовов (блокировка определенных категорий поступающих вызовов);

-- исключение исходящих вызовов (запрет на использование абонентом определенных категорий исходящих вызовов);

-- сохранение вызова (предотвращение приоритетного прерывания при ведении сеанса связи);

-- информация об оплате (предоставление пользователю сведений о стоимости разговора).

Состав оборудования сетей связи

Функциональные схемы построения различных сетей связи стандарта TETRA представляются как совокупность элементов сети, соединенных определенными специфицированными интерфейсами. Сети стандарта TETRA содержат следующие основные элементы.

Базовая приемопередающая станция -- базовая стационарная радиостанция, обеспечивающая связь в определенной зоне (ячейке). Базовая станция выполняет основные функции, связанные с передачей радиосигналов: сопряжение с мобильными станциями, шифрование линий 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 180М, Р8ТМ, РОМ, РАВХ, а также используется для подключения диспетчерских пультов и терминалов для эксплуатационного и технического обслуживания.

Контроллер базовой станции (BSC) -- элемент сети с большими по сравнению с устройством ВСF коммутационными возможностями, позволяющий обмениваться данными между несколькими ВСF. Также, как и ВСF обеспечивает доступ к внешним сетям. ВSС имеет гибкую модульную структуру, позволяющую использовать большое число интерфейсов разного типа. В сетях TETRA контроллеры базовой станции могут выполнять функции сопряжения с другими сетями TETRA и управления централизованными базами данных.

Диспетчерский пульт -- устройство, подключаемое к контроллеру базовой станции по проводной линии и обеспечивающее обмен информацией между оператором (диспетчером сети) и другими пользователями сети. Часто используется для широковещательной передачи информации, создания групп пользователей.

Мобильная станция -- радиостанция, используемая подвижными абонентами.

Стационарная радиостанция -- радиостанция, используемая абонентом в определенном месте.

Терминал технического обслуживания и эксплуатации -- терминал, подключаемый к устройству управления базовой станцией ВСF и предназначенный для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесения изменений в базу данных абонентов. С помощью таких терминалов реализуется, так называемая, функция управления локальной сетью.

В данной работе приведены материалы по системе транкинговой радиосвязи TETRA [3-6], что является продолжением и развитием статьи [7]. В дальнейшем предполагается дать сопоставительный анализ рассмотренных систем радиосвязи и показать некоторые возможные пути построения проблемно-ориентированных систем радиосвязи с использованием транкингового оборудования.

Литература

Овчинников А.М., С.В. Воробьев, С.И. Сергеев. Открытые стандарты цифровой транкинговой радиосвязи // Серия изданий «Связь и бизнес». М., 2000. 166 с.

Гришанков Б.Т. TETRA: технология цифровой транкинговой радиосвязи // Электроника: Наука. Технология. Бизнес. 1998. № 2.

TETRA Voice + Designers'Guide. Part 1: Overview, Technical Description and Radio Aspects. Version 0.0.10.

RES TETRA; Speech codes for full-rate traffic channel; Part 2: TETRA codes. PrETS 300 395-2. 1996, Sept.

Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.: Мобильные ТелеСистемы - Эко-Трендз. 1997.

Тамаркин В.М., Громов В.Б., Сергеев С.И. Системы и стандарты транкинговой радиосвязи // Информационно-Технический Центр «Мобильные Коммуникации». М., 1998.

П.В. Трубников. Состояние и проблемы развития цифровой транкинговой радиосвязи. Часть 1 // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. 2001.Т. 3. № 3. С. 64-69.

Размещено на Allbest.ru