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 4,8кбит/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.

4. Принципы построения транкинговых сетей

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

Структурная схема однозоновой транкинговой системы.

Рисунок 1

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).

Структурная схема транкинговой сети с распределенной межзональной коммутацией

Рисунок 2

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.

Структурная схема транкинговой сети с централизованной межзональной коммутацией

Рисунок 3

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.

Термин «Транкинговая (или транковая) связь происходит от английского слова trunk (ствол) и отражает то обстоятельство, что «ствол связи» содержит несколько каналов, причем жесткое закрепление каналов за абонентами отсутствует. В литературе можно найти различные определения транкинговых систем, общим для которых является именно предоставление в распоряжение абонента одного из свободных на данный момент каналов. В частности, к данному классу относят:

Радиально - зоновые системы наземной мобильной радиосвязи, использующие автоматическое распределение ограниченного частотного ресурса ретранслятора среди большого числа абонентов;

Системы массового применения, позволяющие при ограниченном частотном ресурсе обслуживать максимальное число абонентов.

Типичной сферой применения транкинговых систем являются государственные, ведомственные, корпоративные организации и институты, такие как служба скорой помощи, пожарная служба, охрана правопорядка, органы безопасности, различные коммерческие структуры и др. По большей части транкинговые системы используются как средства оперативной связи с жестко лимитированным и постоянно контролируемым контингентом абонентов и пределах ограниченной территориальной зоны. Учитывая специфику применения транкинговых систем, их иногда называют профессиональными системами мобильной радиосвязи (PMR -Professional Mobile Radio), либо частными системами мобильной радиосвязи - Private Mobile Radio. Системы PMR, обеспечивающие соединение мобильных объектов с абонентами ТФОП, часто выделяются особо как Public Access Mobile Radio (PAMR).

Транкинговые системы связи (ТСС) могут строиться как системы с однозоновой или многозоновой структурой. Принимая во внимание специфический характер ТСС, т.е. ограниченность числа пользователей системы, переход от однозоновой к многозоновой структуре объясняется в первую очередь расширением географической зоны действия системы, а не стремлением к повышению числа абонентов (абонентской емкости) системы. При пересечении границ радиопокрытия ТСС отслеживают перемещение абонентов, обеспечивают их регистрацию, и назначение им нового частотного канала. Однако, как правило, подобный переход происходит с прерыванием связи, для восстановления которой абонентам необходимо произвести повторный вызов.

Транкинговые системы могут использовать как симплексные, так и дуплексные каналы радиосвязи, однако с целью упрощения и удешевления в них нередко применяется полудуплексный режим работы, при котором один и тот же канал поочередно используется для связи от центра управления (базовой станции) к абоненту и в обратном направлении.

Реализация принципа равного доступа к каналу связи может быть осуществлена децентрализовано либо при централизованном управлении. В первом случае функция нахождения свободного канала возлагается на абонентскую станцию, которая проводит последовательный поиск незанятого частотного канала во всем выделенном системе диапазоне. Во втором случае анализ занятости каналов связи осуществляет базовая станция либо непосредственно центр коммутации мобильной связи. Как правило, установление связи при последовательном сканировании частотного диапазона занимает достаточно большой интервал времени. Для обеспечения оперативности управления в современных ТСС предусматривается существование специального канала, посредством которого производится управление транкинговой системой, в том числе выполнение процедур установления и прекращения связи.

По способу организации канала управления различают ТСС с выделенным и распределенным каналом управления. В первом случае, как следует из названия, выделенный канал используется исключительно для управления работой системы. Во втором - в процессе сеанса связи сигналы управления передаются одновременно с речевым сигналом .

С учетом сказанного транкинговая система связи может быть представлена обобщенной структурной схемой (см. рис. 1), где использованы следующие обозначения:

МС - мобильная станция (мобильный абонент);

БС - базовая станция (центр управления);

УОР - устройство объединения радиосигналов;

Р - ретрансляторы;

ЦКМС - центр коммутации мобильной связи;

ТФОП -телефонная сеть общего пользования;

ДПУ - диспетчерский пункт управления.

Рис. 1 Обобщенная структурная схема ТСС

Следует отметить, что для ТСС наиболее характерно разделение каналов связи по частоте с индивидуальными ретрансляторами на разных частотах. Возможен и вариант ТСС с использованием широкополосных ретрансляторов, обслуживающих сразу все каналы. Назначение остальных блоков структурной схемы является очевидным и не требует дополнительных комментариев.

Стандарт МРТ 1327, разработанный министерством почт и телекоммуникаций Великобритании (Ministry of Post and Telecommunication (MPT)), определяет в основном протокол передачи информации управления и контроля состояния аппаратуры (иначе информации сигнализации) для транкинговых систем наземной и мобильной радиосвязи, причем информационные сообщения передаются по аналоговому радиоканалу. На его основе разработаны радиоинтерфейс МС (абонента), определяемый протоколом MPT 1343, и радиоинтерфейс БС - МРТ 1347. Стандартами предусматривается передача информации со скоростью 1,2 кбит/с по каждому из 500 каналов связи в диапазоне частот 201,2125...207,4875 МГц (МРТ 1347) и 193,2125...199,4875 МГц (МРТ 1343), причем каждый дуплексный канал занимает две полосы шириной 12,5 кГц с разносом каналов приема и передачи в 8 МГц .

Фирмой Ericsson разработана система транкинговой радиосвязи, получившая название EDACS (Enhanced Digital /Access Communications System - Усовершенствованная система связи с цифровым доступом). Системы EDACS выпускаются в различных модификациях, причем различают системы EDACS, сети EDACS и расширенные сети EDACS. Системы EDACS, объединенные между собой посредством контроллеров узлов связи и диспетчерских пунктов управления, образуют сети EDACS, которые, в свою очередь, с помощью некоторых интегрированных узлов связи могут объединяться в расширенную сеть для покрытия значительных территорий.

В системе EDACS применяются два типа радиоканалов - рабочий канал и канал управления. Канал управления служит для обмена цифровой информацией сигнализации между мобильными станциями и устройствами управления работой всей системы. Рабочие каналы используются для обмена собственно информацией (разговорной или данными) между мобильными станциями. Системы и сети EDACS рассчитаны на использование как аналоговых, так и цифровых станций, обеспечивающих передачу речевых сигналов в цифровой форме. Стандартная скорость передачи данных составляет 9,6 кбит/с по каждому из 20 каналов системы EDACS в диапазонах частот 30...300 МГц, 800 МГц или 900 МГц с разносом каналов связи 25, 30 и 12,5 кГц.

Общие тенденции, связанные с унификацией и интеграцией СМР идентичного назначения, привели к разработке под эгидой ETSI (European Telecommunications Standards Institute - Европейский институт стандартов связи) общеевропейского стандарта TETRA (Trans-European Trunked RAdio - Общеевропейская система транкинговой связи), изменившего свое название с апреля 1997 г. на Terrestrial Trunked Radio (Сухопутная система транкинговой связи) ввиду своего широкого распространения. ТСС на основе стандарта TETRA представляют собой новое поколение систем этого типа, следующее за аналоговым. В отличие от предыдущих, в стандарте TETRA осуществлен полный переход к цифровому представлению передаваемой информации и использовано не частотное, а временное разделение каналов. О результате этих и ряда других мер скорость передачи в системе достигла 36 кбит/с.

Для системы TETRA выделены два дуплексных участка спектра в полосе частот 380...400 МГц при разносе радиоканалов для приема и передачи в 10 МГц и разносе Соседних каналов в 25 кГц.

Под термином «транкинг» (trunk, пучок, канал связи, ствол) понимают метод автоматического распределения ограниченного числа свободных каналов среди большого числа подвижных абонентов. Этот метод позволяет эффективно использовать частотный ресурс в системах подвижной радиосвязи благодаря режиму случайного доступа к свободному каналу. Так в системе подвижной радиосвязи «Алтай» отечественного производства 8 радиоканалов одного ствола обслуживало примерно 200 подвижных абонентов. Этот метод в настоящее время применяется в сетях производственно-технического назначения (ведомственные сети) и современных радиосетях общего пользования (сотовые сети).

Системы подвижной радиосвязи, обслуживающие большое число абонентов на большой территории, обычно строятся по принципу повторного использования радиочастот в территориальных зонах (сотах, сайтах) обслуживания. Транкинговые сети обычно обслуживают одну зону (сайт), поскольку не реализуют принцип эстафетной передачи абонента из зоны в зону, известный в сетях сотовой связи как роуминга. Основная идея транкинга, подобная организации транковых каналов в проводных системах связи, лежит в выделении одного, из ограниченного числа каналов системы, каждому абоненту на время соединения. Это, кроме повышения эффективности использования частотного ресурса системы, приводит к повышению конфиденциальности разговора и качества предоставляемых услуг. В транкинговой системе радиоканал не закрепляется за конкретным абонентом, а ему выделяется любой свободный в данный момент канал. Поэтому число одновременно обслуживаемых абонентов в транкинговой сети равно числу каналов.

Очевидно, что динамическое выделение каналов требует включения в систему устройство управления распределением каналов, а каждая подвижная станция обладать технической возможностью переключаться на любую выделенную канальную частоту. Если в часы наибольшей нагрузки (ЧНН) все каналы оказываются занятыми, то сеть не отвергает вызовы, а ставит их в очередь на обслуживание. Даже в ЧНН канал, выделенный паре пользователей, не доступен другой станции, требующей соединения, что обеспечивает защиту разговора о прослушивания. Динамическое выделение каналов также повышает надежность работы сети и повышает конфиденциальность разговора. Неисправность одного из каналов не приводит к прерыванию доступа группы абонентов к ресурсам сети, а несколько снижает емкость сети. Повышение емкости сети можно обеспечить ограничение техническими средствами времени подключения к каналу (продолжительность разговора).

В аналоговых транкинговых системах обеспечивается передача речевых сообщений с использованием частотной модуляции и многостанционого доступа с частотным разделением каналов (FDMA) при ширине полосы 25 или 12,5 кГц на один канал. При цифровой обработке речевого сигнала в кодеках с линейным предсказанием обеспечивается передача речи со скоростями 2,4 .. .9.6 кГц в той же полосе частот.

Передача данных (сообщение о состояние ресурсов, статус абонента, короткие телеграммы и др.) в аналоговых системах передаются обычно по каналу управления, а длинные - по рабочему каналу с использование модема.

Среди способов размещения станций на обслуживаемой территории можно выделить две конфигурации сети: однозоновая и многозоновая. При однозоновой сети все ретрансляторы расположены на одной базовой станции. При многозоновом варианте существует несколько базовых станций, размещенных на обслуживаемой территории, а связь с удаленными ретрансляторами осуществляется по выделенным каналам связи (проводным, радиорелейным)

Распределение частотных каналов между подвижными абонентами выделяет две схемы: централизованное и децентрализованное управление. В первом случае транкинговые сети содержат несколько ретрансляторов, связанных между собой единой сетью управления. Назначение каналов осуществляется на базовой станции. В системах с децентрализованным управлением абонентские станции непрерывно сканируют рабочие каналы в поисках вызывного сигнала или свободного канала.

Существуют несколько стандартов транкинговых сетей. Для аналоговых сетей наиболее важным является стандарт, введенный Министерством почты и телекоммуникаций Великобритании, описывающий протокол обмена данными между базовой станцией (ретранслятор) и подвижными станциями: МРТ 1327 (Ministry Post and Telecommunications). Транкинговые сети на базе протокола МРТ 1327 характеризуются простотой технологий и обслуживания и доступностью оборудования. Свойственные им недостатки: низкая спектральная эффективность, сравнительно низкая защищенность от прослушивания разговора, невысокий коэффициент переиспользования частот, низкие скорости передачи.

Закрытая цифровая система EDACS (Enhanced Digital Communication System), разработанная для специальных целей компанией Ericsson, обладающей правами на оборудование и структуру сети. Преимущества такой системы: малое время доступа в сеть, возможность передавать данные и речь по всем каналам.

Система EDACS существует в двух версиях: широкополосной (разнесение каналов составляет 25 кГц) и узкополосной (разнесение каналов составляет 12,5 кГц), обеспечивая:

• - аналоговую передачу сигналов;
• - цифровую передачу зашифрованной речи (в широкополосной системе со скоростью 9600 бит/с);
• - передача данных (со скоростью 9600 бит/с или 4800 бит/с, в зависимости от ширины тполосы);
• - соединение с сетью ТфОП.

Система может функционировать в различных конфигурациях в зависимости от размера зоны покрытия. Широкополосная версия системы EDACS может работать в диапазонах частот: 136... 174, 404...515 и 806...870 МГц. Узкополосная версия - в диапазоне 894.. .941 МГц. Система EDACS явилась первым шагом компании Ericsson в процессе перехода к транкинговой системе второго поколения TETRA.

Транкинговая система TETRA (Terrestrial Trunked Radio, наземная система транкинговой радиосвязи), разработанная в рамках Европейского союза, является открытой цифровой системой, устранившей недостатки аналоговых систем и приблизивших перечень предоставляемых услуг к системам сотовой связи. Разработанные два семейства стандартов регламентируют параметры системы при передаче речи и цифровых данных, а также пакетную передачу данных. При передаче речи обеспечиваются различные варианты соединений:

индивидуальное соединение; групповое соединение; прямое соединение; групповое соединение с подтверждением; широковещательное соединение.

Передача данных и речи в цифровой форме обеспечивается, в соответствие с принятыми стандартами, со скоростью 7,2 ...28,8 кбит/с (при отсутствии кодовой защиты). Цифровая передача речи и данных с коммутацией каналов возможна со скоростью 4,8... 19,2 кбит/с (с минимальной кодовой защитой). Стандартом предусматриваются различные варианты пакетной передачи данных в режиме «точка-точка» с установлением соединений или без установления соединений (в стандартном формате). Архитектура системы TETRA для различных типов подключаемого оборудования и типов интерфейсов и соединений приведена на рис. 1.17

Подвижная станция представляет собой оконечное оборудование радиоканала (Mobile Termination, радиотелефон) и терминальное оборудование (Terminal Equipment), позволяющее пользователю передавать данные.

Фиксированная станция (Line Station), включающая аналогичное по назначению оборудование, но подключается к подсистеме управления и коммутации при помощи канала

ISDN. Линейная станция может быть использована в корпоративной сети в качестве диспетчерской станции.

Подсистема управления и коммутации (SwMI, Switching and Management Infrastructure) включает базовые станции (BTS), главного центра коммутации MSC (Main Switching Center), локальных коммутаторов LSC (Local Switching Center) с регистрами местоположения LR (Local Registers) и центром коммутации и эксплуатации технического оборудования ОМС (Operation Maintenance Center).

Как видно (рис. 1.17) архитектура транкинговой системы TETRA позволяет организовывать соединения непосредственно между подвижным станциями DMO (Direct Mode Operation) без использования межсетевой структуры.

Используя шлюзы подсистемы управления и коммутации транкинговой сети TETRA можно подключаться к сети передачи данных общего пользования PDN (Public Data Network), телефонной сети общего пользования PTN (Public Telephone Network), а так же к телефонной коммутируемой сети общего пользования PSTN (Public Switched Telephone Network). Технология TETRA позволяет подключаться к цифровой сети связи с комплексными услугами iSDN (integrated Services Digital Network) и обеспечивать высокоскоростную передачу различных типов данных: текстовых, голосовых, видео и др.

На физическом уровне система TETRA обладает следующими показателями:

• - ширина полосы радиоканала 25 кГц;
• - временная система радиодоступа (TDMA) совместно с FDMA (четыре канала передачи

При использовании более чем одного временного слота в частотном канале шириной 25

кГц обеспечивать передачу данных со скоростью 28,8 кбит/с;

Применяется диффренциальная квадратурная фазовая манипуляции со сдвигом ± л/4 либо ± Зл/4 (л/4-DQPSK);

Информация в стандарте TETRA передается пакетами, как и в стандарте GSM. Пакет представляет собой физическое содержимое одного временного слота или субслота. Существует разновидность из шести пакетов различного назначения, содержащие в середине обучающие последовательности. Благодаря меньшему количеству временных слотов в кадре, чем в GSM, пакеты данных имеют большую длину и переносят большее количество битов.

Цифровая транкинговая система iDEN (integrated Digital Enhanced Network) это уникальная платформа доступа, поскольку совмещает несколько различных мобильных технологий вместе, которые базируются на усовершенствованной GSM. Услуги, которые интегрированы в iDEN включают систему распределения, дуплексную телефонную связь, передачу данных и услуги коротких сообщений (SMS). Система распределения обладает функцией конференц - связи, когда группа абонентов одновременно может участвовать в разговоре. Список участников может программироваться для двустороннего подключения или создавать специализированную систему подвижной радиосвязи SMR (Specialized Mobile Radio), обеспечивающей соединение на частотах, доступных группе каналов, физически принадлежащих абонентам, локализованным в некотором районе.

Применение технологии многостанционного доступа TDMA обеспечивает совместимость системы iDEN с системами сотовой связи, действующей на основе протокола D- AMPS. Система iDEN в режиме FDD разделяет каналы приема и передачи полосой в 45 МГц, при занимаемой полосе частот в 15 МГц. При ширине полосы, отводимой под один абонентский канал в 25 кГц, можно организовать в рабочей полосе 600 частотных каналов, что обеспечивает емкость такой системы в 8 раз большую по сравнению с системой GSM.

Система iDEN обладает многими показателями, свойственными сотовым системам: коррекция ошибок, пакетный режим передачи данных, возможность устанавливать соединение между абонентским терминалом и ТфОП, а так же принимать и посылать факсы, обеспечивать выход в Интернет.

Транковая связь

В современном деловом мире всё больше внимание уделяется средствам мобильной связи: пейджерам, аппаратам сотовой и спутниковой связи, персональным коммуникаторам и тому подобным устройствам. В самом деле, для того чтобы быть конкурентоспособными, современным компаниям требуется постоянно поддерживать связь со своими клиентами, и, что не менее важно, между сотрудниками своей организации. В последнее время некоторые операторы мобильной связи предлагают так называемые "корпоративные" тарифы (например, корпоративная программа МТС), которые как раз предназначены для создания "виртуальной телефонной сети" для сотрудников компании. Однако подобные программы - это не самое дешёвое решение проблемы коммуникации, но, к счастью, не единственно возможное.

Для компании, решившей "соединить" своих мобильных сотрудников, существует альтернативное решение - использование транковой связи. Возможно, многие читатели словосочетание "транковая связь" видят впервые. Действительно, системам транковой связи сейчас уделяется меньшее внимание, чем даже пейджинговым системам. В какой-то мере это связано с тем, что системы транковой связи предназначены прежде всего для использования крупными организациями, а не массовыми пользователями. Несмотря на это, данная технология имеет свои достоинства и заслуживает того, чтобы быть рассмотренной в рамках данной статьи.

Итак, что же скрывается за термином "транковая система"? Как ни парадоксально, но мы пользуемся ею каждый день, даже не задумываясь об этом. Именно на принципе транкинга основано действие современных АТС. Давайте проследим, что же происходит, когда вы пытаетесь позвонить с домашнего телефона, допустим, своему другу. Вы снимаете трубку, дожидаетесь сигнала "линия свободна", затем набираете номер и ждёте ответа. Все остальные действия выполняет АТС: она выбирает один из свободных каналов связи и коммутирует (связывает) ваш телефонный аппарат с телефонным аппаратом друга. По окончании разговора линия, которая была использована, освобождается и становится доступной для использования уже другими людьми. Как вы догадываетесь, число линий связи ограничено и заведомо меньше необходимого для соединения всех телефонных аппаратов в городе. Таким образом, АТС контролирует распределение ограниченного числа линий между большим количеством абонентов. Предполагается, что ситуация, когда все абоненты вдруг решат одновременно связаться друг с другом, не возникнет. Следовательно, необходимо правильно рассчитать минимально необходимое число каналов связи, чтобы в процессе работы не возникали проблемы, связанные с их нехваткой. Этот вопрос эффективно решается с использованием математической теории систем массового обслуживания.

Рис. 1. В транковой телефонии абонент просто набирает номер, и АТС выделяет свободную линию, по которой можно вести разговор.

Что такое транковая радиосистема?

Транковые радиосистемы - это системы подвижной радиосвязи, которые основаны на тех же принципах, что и обычные телефонные сети. Иными словами, в системе транковой радиосвязи имеется ограниченное число радиоканалов (как правило, от двух до двадцати), которые по мере надобности выделяются центральным контроллером для ведения переговоров.

Рис.2. В транковых радиосистемах абонент запрашивает разрешение на разговор, а центральный контроллер (состоящий из нескольких репитеров) выделяет канал, по которому можно вести разговор.

В обычных системах радиосвязи пользователю приходится вручную перенастраиваться на свободный радиоканал, в системах транковой связи эту работу берёт на себя центральный контроллер, который сам выделяет двум радиостанциям свободный канал. Таким образом, пользователю нужно просто набрать номер вызываемого абонента, остальное система сделает сама. Транковой системе можно дать следующее определение: Автоматическое и динамическое распределение небольшого числа каналов среди большого числа радиопользователей.

Рис.3. Диаграмма загрузки пятиканальной транковой системы. Нижний график показывает случаи блокировки вызова, когда все пять каналов системы заняты.

Области применения систем транковой радиосвязи.

Теперь, зная основные принципы работы транковых систем, поговорим немного об областях их применения и преимуществах использования. Области применения - крупные коммерческие и государственные организации, например службы автоинспекции, различные ремонтные службы, компании, специализирующиеся в области промышленного альпинизма (обслуживание высотных зданий) и так далее. Систему транковой связи можно развернуть как в крупном городе, так и в удалённом, малонаселённом пункте, что особенно актуально в условиях нашей страны. Транковые системы эффективно используют полосу выделенных им частот, обеспечивают высокий уровень конфиденциальности (существуют даже средства, позволяющие кодировать речь в процессе её передачи), надёжны, предоставляют большое количество сервисных функций. Наконец, чуть ли не самым большим их достоинством является то, что организация может сама стать владельцем системы транковой радиосвязи, избавляя себя от абонентской платы и платы за траффик.

Виды транковой радиосвязи.

Настало время разобраться в видах транковой связи. Различными компаниями и организациями было разработано огромное число форматов транковой связи, многие из которых несовместимы друг с другом. В США наиболее популярными форматами являются Privacy Plus, разработанный компанией Motorola , Logic Trunked Radio - LTR , производитель - компания E.F. Johnson, а также SmarTrunk II от SmarTrunk Systems , ранее известная как Selectone. Также надо отметить проект iDEN компании Моторола, который предлагает цифровой формат транковой связи. В Европе широкое распространение получил стандарт MPT1327, разработанный в Англии для радиосетей общего пользования. Сейчас этот стандарт стал популярен в Азии, Австралии, странах Латинской Америки. В настоящее время в Европе ведутся работы по созданию нового европейского протокола цифровых транковых систем - TETRA (Trans European Trunked Radio).

В России наиболее известными протоколами являются SmarTrunk II, MPT1327, LTR.

Если классифицировать транковые системы по числу абонентов, то можно выделить три группы:

• малые, в которых число абонентов не превышает 300 человек. При построении таких систем используется протокол SmarTrunk II;
• средние, число абонентов которых не превышает 3000 человек. Чаще всего при создании таких систем применяется стандарт LTR;
• большие, с числом абонентов, превышающим 3000 человек. В этом случае чаще всего используется протокол MPT 1327.

MPT1327 и TETRA относят к классу открытых протоколов, в то время как LTR, SmartNet и т.п. - к классу закрытых, "фирменных", однако и те и другие работают по двум основным принципам, которые мы и рассмотрим в следующей части статьи.

Сравнение методов транкинга.

В настоящее время существует два метода управления транковыми системами. Первый - распределённое управление, второй - управление по выделенному каналу.

Метод выделенного канала имеет несколько недостатков по сравнению с методом распределённого управления. Один из них заключается в том, что при использовании выделенного канала все запросы осуществляются с его участием, следовательно, надо каким-то образом избегать коллизий при передаче данных. Другой недостаток заключается в том, что система с выделенным каналом должна обрабатывать запросы последовательно, и по мере увеличения загрузки и уменьшения числа доступных каналов число запросов растёт экспоненциально, так что мобильные устройства вынуждены бороться друг с другом за один канал.

Одним из преимуществ метода распределённого управления является то, что доступ можно получить по любому, свободному в данный момент каналу. Репитеры определяют свободный канал и передают эту информацию в потоке данных, который существует совместно с голосовой информацией. Это означает, что каждый репитер поддерживает свой поток данных и обрабатывает все запросы на своём канале. Обработка коллизий производится мобильными устройствами, что обеспечивает параллельную обработку вызовов.

Другое преимущество метода распределённого управления заключается в том, что голосовые данные передаются по всем каналам, тогда как в методе выделенного канала управляющий канал, как правило, не может быть использован подобным образом. На рисунке показана скорость блокировки пятиканальной системы в сравнении со скоростью блокировки четырёхканальной системы (один канал используется для управления). Видно, что время блокировки пятиканальной системы значительно меньше.

Рис.4. Сравнение времени блокировки.

Как правило, в транковых системах время простоя (время между двумя соседними передачами) не используется при переговорах. Канал удерживается только на время передачи, а время между передачами может быть использовано другими людьми, совершающими вызовы. И только при ведении телефонных переговоров канал удерживается постоянно.

Некоторые транковые системы используют время простоя в переговорах в периоды высокой загрузки. Это позволяет вызываемому абоненту практически всегда ответить на вызов без опасения быть заблокированным. Очевидный недостаток такого подхода - увеличение суммарного времени передачи и, следовательно, увеличение вероятности блокировок и времени ожидания других абонентов.

Приоритет доступа - это параметр, определяющий, кто первым получит доступ к занятой системе. Большинством систем с выделенным каналом управления используется метод, позволяющий всем мобильным устройствам пытаться получить доступ, но отказывающий в предоставлении канала аппаратам, имеющим более низкий уровень приоритета. В системах с распределённым управлением приоритеты всех мобильных устройств одинаковы, и ни одно из устройств не может получить доступ к системе, пока канал занят. Когда канал освобождается, доступ к нему получает тот аппарат, который первым попытается занять линию.

Мобильные устройства, применяемые в системах транковой связи, должны быть запрограммированы для работы на определённой частоте (как правило, 800 или 900 МГц); многие функции (например, выбор канала, проверка канала перед передачей) выполняются автоматически.

С каждым репитером может быть связано до 250 ID кодов. ID код и номер домашнего репитера образуют адрес мобильного устройства в сети. Таким образом, в системе, содержащей 20 репитеров, максимальное число абонентов составляет 5000. ID код может быть назначен либо одному мобильному устройству, либо сразу нескольким.

Структурная схема базовой станции для системы транковой радиосвязи.

На рисунке 5 приведена структурная схема базовой станции в случае использования одного канала.

Репитер состоит из ретранслятора, предназначенного для приёма сигналов абонентских радиостанций, его усиления и передачи, и контроллера транкового канала, который выполняет управляющие функции.

Дуплексный фильтр - устройство, позволяющее использовать одну антенну для приёма и передачи. В принципе, ничто не мешает использовать для приёма и передачи две разных антенны, но в этом случае может возникнуть ситуация, когда в некоторых местах будет возможен приём, но невозможна передача либо наоборот. Кроме того, излучаемая передатчиком мощность влияет на приёмник, поэтому при наличии двух антенн их нужно устанавливать на достаточном расстоянии друг от друга.

Источник питания предназначен для репитера. Как правило, он допускает возможность перехода на аккумуляторную батарею при отключении питания.

Рассмотренная схема является достаточно простой и эффективной, однако в реальных условиях одного транкового канала оказывается недостаточно. Поэтому применяют системы, содержащие два и более каналов. На рисунке показана схема системы, содержащей четыре независимых канала. Как видно, основное отличие от предыдущего варианта заключается в антенно-фидерном тракте, где появляются ещё два устройства: приёмная распредпанель и комбайнер.

Приёмная распредпанель обеспечивает одинаковый входной сигнал для каждого репитера в системе, как если бы репитер был подключен напрямую к антенне.

Комбайнер - это устройство, позволяющее комбинировать выходы определённого количества передатчиков без интерференции друг с другом.

Также отдельно вынесен источник бесперебойного питания, который просто обязан присутствовать в системе, ибо отсутствие связи в чрезвычайных обстоятельствах может привести к непредсказуемым последствиям.

Рассмотренную систему легко расширить, то есть в случае правильного проектирования число каналов можно увеличить достаточно безболезненно.

Обзор моделей радиотелефонов.

В настоящее время оборудование для базовых станций и абонентские устройства для систем транковой радиосвязи производит большое число компаний. Из них наибольшей известностью пользуются Motorola , Nokia , Ericsson , SmarTrunk Systems и другие. Для примера рассмотрим несколько моделей радиотелефонов, производимых компанией Nokia.

Nokia H85.

Nokia H85 - лёгкий (вес всего 345 г с аккумулятором, выходная мощность 1 Вт в дуплексном режиме), удобный радиотелефон для использования в системах MPT 1327. Аппарат имеет крупный высококонтрастный алфавитно-цифровой дисплей (содержит 3 строки по 10 символов) с индикаторами уровня напряжённости поля и заряда батареи. Доступ к многочисленным функциям и настройкам аппарата осуществляется при помощи меню. H85 поддерживает индивидуальные и групповые вызовы, звонки по телефонной сети общего пользования. Память радиотелефона способна сохранить до 99 имён и номеров абонентов. Имеется также одна программируемая кнопка, которой можно назначить либо наиболее часто набираемый номер, либо номер аварийного вызова.

Для этого аппарата предусмотрен широкий выбор аксессуаров, в том числе зарядное устройство от прикуривателя и держатель на приборную панель. Имеется два типа зарядных устройств: настольное и походное.

Nokia R40.

Nokia R40 - универсальная полудуплексная радиостанция для пользователей транковых систем (вес 1,8 кг, выходная мощность 10 (15) Вт). Радиостанция соответствует спецификациям стандарта MPT 1327 и MPT 1343, кроме того, R40 поддерживает интерфейс передачи данных MAP 27.

Радиостанция может использоваться как в автомобильном, так и в настольном варианте. Алфавитно-цифровая консоль CU 43 имеет 22 клавиши и трёхстрочный ЖК-дисплей на 100 символов и позволяет выполнять все возможные типы вызовов в радиосети. Дополнительно консоль позволяет принимать и передавать статусные сообщения и данные. Для управления станцией используется экранное меню. В памяти можно хранить до 43 имён и номеров абонентов.

Коммуникатор CU 45 имеет встроенный цифровой ЖК дисплей, микрофон и громкоговоритель. Управление осуществляется при помощи четырёх функциональных клавиш.

Через интерфейс MAP 27 к радиостанции могут быть подключены периферийные устройства, например модем для передачи данных.

Nokia R72.

Nokia R72 - радиотелефон для работы в сетях MPT 1327/1343 (вес 1,8 кг, выходная мощность 10 Вт в дуплексном и 15 Вт в полудуплексном режиме). Радиотелефон помимо речевой связи предоставляет возможности передачи и приёма кодированных сообщений и данных.

Телефон удобно использовать в автомобиле. При подключении зарядного провода к гнезду прикуривателя происходит автоматическая зарядка батареи. Телефон имеет память на 97 имён и номеров абонентов, а также позволяет запрограммировать до девяти номеров быстрого набора. Помимо этого, телефон обладает целым рядом других возможностей, среди них передача тональных сигналов для подключения к аппаратуре телефонной сети, использование кодового порядкового номера (ESN) и кодов блокировки для защиты от несанкционированного доступа.

Возможно, вы заметили, что R72 выглядит точно так же, как и знаменитый Nokia 720 - мобильный телефон для использования в сетях NMT 450. Да и названия этих двух аппаратов показывают, что они имеют много общего.

Заключение.

Определив основное назначение транковой радиосвязи, рассмотрев и сравнив ее стандарты, изучив принципы построения центрального контроллера и, наконец, ознакомившись с некоторыми моделями радиостанций, мы получили общее представление о том, что такое системы транковой радиосвязи. Необходимо отметить, что в настоящее время они продолжают активно развиваться, разрабатываются новые стандарты и оборудование. Число спроектированных и запущенных в эксплуатацию систем транковой связи растёт с каждым годом. Безусловно, у них есть будущее.

Для тех, кого рассмотренная тема заинтересовала, я привожу ссылки на некоторые ресурсы в Интернете, посвящённые вопросам транковой связи. В конце статьи также приведён глоссарий терминов, употребляемых при описании систем транковой радиосвязи.

Ссылки.

http://members.dingoblue.net.au/~activemedia/trnklinks.htm - Коллекция ссылок на ресурсы, посвящённые транковым системам.

http://www.sotovik.ru/analit.htm - Библиотека на Сотовике, содержит очень большое количество материалов по мобильной связи, в том числе раздел, посвящённый транковым системам.

Глоссарий.

Базовая станция - группа репитеров, подключенных к одной шине данных и расположенных в одном месте.

Домашний репитер - все радиостанции в системе транковой радиосвязи имеют один из репитеров, расположенных на базовой станции, в качестве "домашнего". Радиостанция следит за этим репитером, чтобы принимать звонки и получать информацию о том, какие репитеры свободны.

Дуплекс - режим, в котором можно одновременно говорить и слушать (то есть принимать и передавать).

Контроллер (Центральный контроллер) - компьютер, который обеспечивает совместную работу всех репитеров. Каждый репитер содержит контроллер. Между собой они объединяются с помощью шины данных.

Мобильное устройство - приёмопередатчик, установленный в автомобиле, или переносная радиостанция.

Репитер - устройство, которое принимает и ретранслирует радиосигнал. Если вы используете пятиканальную транковую систему, потребуется пять репитеров. Одновременно один репитер может обслуживать только один разговор.

Симплекс - режим, в котором возможна либо передача, либо приём.

Транкинг - Автоматическое и динамическое распределение небольшого числа каналов среди большого числа пользователей радиостанций.

Управляющий канал - один из радиоканалов, который используется для связи со всеми мобильными устройствами и для рассылки служебной информации.

Транкинговая система

Тра́нкинговые систе́мы (англ. trunking - объединение в пучок) - радиально-зоновые системы связи, осуществляющие автоматическое распределение каналов связи между абонентами . Под термином «транкинг» понимается метод доступа абонентов к общему выделенному пучку каналов, при котором свободный канал выделяется абоненту на время сеанса связи.

Включают наземную инфраструктуру (стационарное оборудование) и абонентские станции. Основным элементом наземной инфраструктуры сети транкинговой радиосвязи является базовая станция (БС), включающая несколько ретрансляторов с соответствующим антенным оборудованием и контроллер, который управляет работой БС, коммутирует каналы ретрансляторов, обеспечивает выход на телефонную сеть общего пользования (ТфОП) или другую сеть фиксированной связи. Сеть транкинговой радиосвязи может содержать одну БС (однозоновая сеть) или несколько базовых станций (многозоновая сеть). Многозоновая сеть обычно содержит соединённый со всеми БС по выделенным линиям межзональный коммутатор, который обрабатывает все виды межзональных вызовов.

Современные транкинговые системы, как правило, обеспечивают различные типы вызова (групповой, индивидуальный, широковещательный), допускают приоритетные вызовы, обеспечивают возможность передачи данных и режим прямой связи между абонентскими станциями (без использования канала БС).

Классификация

• аналоговые (SmarTrunk II, Smartlink, EDACS, LTR, MPT 1327)
• цифровые (EDACS, APCO-25, TETRA , TETRAPOL)

По организации доступа к системе:

• без канала управления (SmarTrunk II)
• с распределенным каналом управления (LTR, Smartlink)
• с выделенным каналом управления (MPT 1327)

По способу удержания канала:

• с удержанием канала на весь сеанс переговоров (SmarTrunk II, MPT 1327)
• с удержанием канала на время одной передачи (LTR, Smartlink)

По конфигурации радиосети:

• однозоновые системы (SmarTrunk I)
• многозоновые системы (MPT 1327 , LTR, Smartlink, TETRA , APCO-25, EDACS, TETRAPOL)

По способу организации радиоканала:

• полудуплексные (SmarTrunk II, MPT 1327 , LTR, Smartlink, TETRA , APCO-25, TETRAPOL)
• дуплексные (TETRA , APCO-25, TETRAPOL)

См. также

• Стандарт связи TETRA
• Проект ТЕТРАРУС
• Система Алтай

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Транкинговая система" в других словарях:

транкинговая система - Cм. trunking system. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002] Тематики электросвязь, основные понятия EN trunked system …

Система железнодорожной радиосвязи с равным доступом абонентов к общему выделенному числу каналов для передачи речи и (или) данных информационных и управляющих систем железнодорожного транспорта в которой конкретный канал закрепляется для каждого … Справочник технического переводчика

транкинговая система технологической (железнодорожной) радиосвязи - 58 транкинговая система технологической (железнодорожной) радиосвязи: Система железнодорожной радиосвязи с равным доступом абонентов к общему выделенному числу каналов для передачи речи и (или) данных информационных и управляющих систем… …

многозоновая транкинговая система - — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN multi zonal trunking system … Справочник технического переводчика

многосетевая транкинговая система связи - — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN multinet trunking system … Справочник технического переводчика

усовершенствованная система связи с цифровым доступом - Цифровая транкинговая система с малым временем доступа (не более 0,25 с) и скоростью передачи 9,6 кбит/с, работающая в соответствии с закрытым протоколом, разработанным компанией Ericsson (Швеция). В речевом кодеке (скорость 9,2 кбит/с)… … Справочник технического переводчика

ГОСТ Р 53953-2010: Электросвязь железнодорожная. Термины и определения - Терминология ГОСТ Р 53953 2010: Электросвязь железнодорожная. Термины и определения оригинал документа: 39 (железнодорожная) телеграфная сеть: Сеть железнодорожной электросвязи, представляющая собой совокупность коммутационных станций и узлов,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Мобильная радиосвязь это радиосвязь между абонентами, местоположение которых может меняться. Также, существует синонимичный термин «подвижная связь», широко использовавшийся в XX веке и продолжающий применяться, в частности, в… … Википедия

- (от англ. TErrestrial Trunked RAdio, наземное транкинговое радио) проект создания российской федеральной сети профессиональной мобильной связи формата TETRA. Курируется Мининформсвязи РФ. По словам министра… … Википедия

- (англ. Trunking) это термин, используемый для обозначения автоматического перемещения лиц между адресами. В современных коммуникационных системах Trunking – это концепция, в соответствии с которой коммуникационная система предоставляет… … Википедия