Состояние и проблемы развития цифровой транкинговой радиосвязи

УДК 621.39

Состояние и проблемы развития цифровой

транкинговой радиосвязи. Часть 2

Приведен дальнейший обзорный материал по системе транкинговой радиосвязи ТЕТRА. Даны общие сведения, рассмотрен интерфейс и се-тевая 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.

Среди средств транкинговой радиосвязи важную роль играет система ТЕТRА [1]. Эта система была разработана Европейским институтом телекоммуникацион-ных стандартов, а аббревиатура ТЕТRА означала Trans-European Trunked Radio (Трансъевропейское транкинговое радио). К этому стандарту был проявлен значи-тельный 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 различ-ных 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 радиокана-лов — 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 дос-тупа с вре­менным разделением (МДВР) каналов. На одной физической частоте мо-жет 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 уста-новки 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 фазо-вая модуляция. Скорость модуляции — 36 Кбит/с.

О сетевой архитектуре TETRA

Благо­даря модульному принципу построения могут быть реализованы разнооб-разные конфигурации сетей связи с различной географической протяженностью.

Сети стандарта TETRA предполагают распределенную инфраструктуру управ-ления 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, диспет-черские пульты, терминалы технического обслуживания и эксплуатации. Функ­ции сетевого обслуживания и межсистемного взаимодействия определяются следующи-ми специ­фицированными интерфейсами:

— радиоинтерфейсом, определяющим взаимодействие базовой станции с мо-бильными абонентскими радиостанциями;

— радиоинтерфейсом непосредственного соединения между двумя абонентски-ми 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 стан-цией или диспетчерским пультом;

— интерфейсом управления сетью;

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

Для увеличения зон обслуживания в стандарте TETRA предусматривается воз-можность 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 зона-ми действия ба­зовых приемопередающих станций. Стандарт TETRA позволяет ст-роить как системы с выделен­ным частотным каналом управления, так и с распреде-ленным. При работе сети связи с выделен­ным каналом управления приемопере-дающие 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 освобож-дается после его окончания.

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

3. Квазитранкинг передач. Канал также, как и в транкинге пере­дач, освобож-дается после транзакции, однако с некоторой задержкой, что позволяет сни­зить количество сигналов управления.

В режиме с открытым каналом группа пользователей имеет возможность уста-навливать со­единение «один пункт – несколько пунктов» без какой-либо установоч-ной 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 устанавли-ваются двух - и многоточечные соединения по радиоканалам, не связанным с кана-лом управления сетью, без пе­редачи сигналов через базовые приемопередающие станции.

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

Виды информационного обмена

В системах стандарта TETRA поддерживаются 2 основных вида информацион-ного 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 сле-дующие режимы:

— речевая связь с индивидуальным вызовом абонентов (коммутируемое двух-точечное 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 симплексно-го 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 отк-рытой речевой информации, так и речи, защищенной с помощью определенных ал-горитмов шифрования. В стандарте описываются следующие виды передачи дан-ных:

— передача данных с коммутацией цепей. Данный вид имеет режимы передачи, аналогичные речевому обмену (двухточечное и многопунктовое соединение, широ-ковещательная 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 обеспечи-ваются стандарти­зированными службами TETRA. Набор используемых сетевых процедур для конкретной сети оп­ределяется оператором.

К основным сетевым процедурам относятся:

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

— повторное установление связи (обеспечение возможности замены сетью ба-зовой 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 Ас-социации европей­ской полиции, сотрудничающей с техническим комитетом ЕТ81, в стандарт вве­дены следующие услуги:

— вызов, санкционированный диспетчером (режим, при котором вызовы пос-тупают 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 прио-ритетов);

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

— дистанционное прослушивание (дистанционное включение абонентской ра-диостанции 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 вызывающе-го абонента);

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

— идентификация вызываемого абонента;

— ограничение идентификации вызываемого абонента;

— сообщение о вызове (информирование пользователя о вызове его определен-ным абонен­том);

— безусловная переадресация вызовов (перенаправление вызовов по опреде-ленному 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 предварите-льно определен­ных укороченных номеров);

— ожидание вызова (оповещение пользователя, ведущего переговоры, о пос-туплении 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 мо-мента освобож­дения его номера);

— передача данных управления (передача данных управления групповым вызо-вом другому пользователю);

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

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

— исключение исходящих вызовов (запрет на использование абонентом опре-деленных катего­рий исходящих вызовов);

— сохранение вызова (предотвращение приоритетного прерывания при веде-нии 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 мобильны-ми стан­циями, шифрование линий связи, пространственно-разнесенный прием, уп-равление выходной мощностью мобильных радиостанций, управление радиокана-лами.

Устройство управления базовой станцией (BCF) — элемент сети с возможнос-тями 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 внеш-ним 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 ста-нции по про­водной линии и обеспечивающее обмен информацией между операто-ром (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 опре-деленном месте.

Терминал технического обслуживания и эксплуатации — терминал, подключа-емый к уст­ройству управления базовой станцией ВСF и предназначенный для конт-роля за состоянием сис­темы, проведения диагностики неисправностей, учета тари-фикационной информации, внесения изменений в базу данных абонентов. С помо-щью 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.

Работы этого направления выполняются под научным руководством д. т.н., профессора .

1.  , , . Открытые стандарты цифровой транкинговой радиосвязи // Серия изданий «Связь и бизнес». — М., 2000. —166 с.

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

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

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

5.  Стандарты и системы подвижной радиосвязи. — М.: Мобильные ТелеСистемы – Эко-Трендз. — 1997.

6.  , , Системы и стандарты транкинговой радиосвязи // Информационно-Технический Центр «Мобильные Коммуникации». — М., 1998.

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

Поступила в редакцию 12.12.2001