Понятие и особенности работы транкинговой радиосвязи. Транкинговые системы связи. Председатель Комитета по информатизации и связи

). Здесь нашли свое место и «первопроходцы русских земель» (SmarTrunk), и вчерашние лидеры (MPT 1327), и LTR, и другие протоколы. Наконец, сегодня отечественный потребитель присматривается к цифровому транкингу, в первую очередь - к стандарту TETRA.

Транк-зоопарк

SmarTrunk

Традиционно почти все российские поставщики систем транкинговой связи предлагают оборудование SmarTrunk и SmarTrunk II производства SmarTrunk Systems. Главными его достоинствами являются невысокая стоимость, широкий ассортимент абонентских устройств, простота переделки обычных радиостанций в транкинговые и «неприхотливость» в частотах (они могут работать в диапазонах 146-174, 403-470, 300-344 и 800 МГц, известны даже случаи применения SmarTrunk в диапазоне 33-48 МГц). Именно эти свойства и стали причиной широкого распространения таких систем в России (данное явление точнее характеризуется словом «бум»). Первыми соблазнились попользоваться SmarTrunk?ом промышленные предприятия, причем тогда о совместимости, качестве и надежности связи, возможностях расширения речь не шла: связь нужна сейчас, и подешевле, ибо на «излишества» попросту не хватает денег. О том, что скупой платит дважды, вспомнили только года через три после начала эксплуатации подобных систем.

Системы MPT 1327

Системы на базе общеевропейского протокола МРТ 1327 также широко представлены в нашей стране. Здесь наиболее «массовой» является продукция компании OTE (после слияния - Marconi Communications), которая эксклюзивно поставлялась только для «Газпрома» и внедрена практически по всей технологической цепочке добычи и транспортировки продукта этой естественной монополии. Второе место пока прочно удерживает семейство Accessnet производства Rohde&Schwarz . Такое оборудование специалисты ценят за «немецкое качество».

Достаточно давно «проникла» в Россию система Flyed . Английская фирма Flyed Microsystems , давшая ей свое имя, была одной из «прародительниц» (вместе с Motorola и Philips) протокола МРТ 1327. Однако компания никогда не выпускала приемопередающую аппаратуру - она разрабатывает только контроллеры базовых станций (БС), которые продает другим производителям, разрешая использовать их даже без ссылок на себя. Такие контроллеры применяются, скажем, в системах МРТ 1327 компаний Motorola и Maxon.

Система Actionet фирмы Nokia до середины 90-х фактически была монополистом на российском рынке. На ее базе развернута первая в России (1989 г.) сеть протокола MPT 1327 компании «Сургутнефтегаз». Первый сертификат Госкомсвязи РФ на транкинговую систему протокола МРТ 1327 был получен в феврале 1996 г. тоже фирмой Nokia (правда, в нем Actionet была названа системой радиотелефонной связи). Наконец, по числу развернутых транкинговых систем MPT 1327 Nokia занимает первое место в мире.

Сегодня в нашей стране эксплуатируется не менее 20 радиосетей Actionet (большинство из которых заменили систему «Алтай», унаследовав ее диапазоны радиочастот - как 300 , так и 400 МГц). В их число до недавнего пожара на Останкинской башне входила и коммерческая московская радиотелефонная сеть оператора ACBT (по словам руководства этой компании, данная сеть будет восстановлена).

Немалая доля рынка приходится на системы Taitnet . Их производит фирма Tait Electronics (Новая Зеландия), которая, наряду с Flyde Microsystems, разрабатывала первые системы МРТ, а позже приобрела у последней лицензию на выпуск ее транкинговых контроллеров.

Нельзя не упомянуть и базовое оборудование TrunkSwitch (протокол MPT 1327), которое было создано английской фирмой Stanilight , а затем приобретено австралийской компанией ADI. Cистемы TrunkSwitch работают практически с любым абонентским оборудованием, и по России их развернуто не менее пяти (в Москве коммерческую сеть, построенную на базе TrunkSwitch, эксплуатирует «Связь Транк»). Однако с 1999 г. выпуск этой системы прекращен.

На нашем рынке популярна и еще одна достаточно «старая» система стандарта МРТ 1327, которая известна по имени используемого в ней контроллера, - Selectacom . Она была разработана фирмой Ascom , впоследствии куплена Bosch и, наконец, перепродана корпорации Motorola. В настоящее время данное оборудование поставляется компанией Vada Communications, равно как и другими стратегическими партнерами Motorola.

К сожалению, МРТ 1327 так и остался протоколом , не приобретя статуса стандарта , поэтому каждая его реализация имеет свои особенности. И конечно, фирмы, занимающиеся развертыванием сетей, стараются использовать в них оборудование одного поставщика, дабы избавиться от проблем несовместимости. При этом сложности, связанные с организацией межсистемных связей, по-прежнему остаются. Например, в России построено не менее 12 крупных MPT-систем, чье псевдовзаимодействие (связь на уровне абонентов, обеспечиваемая за счет присвоения каждой радиостанции нескольких номеров) при определенных усилиях достижимо, но собственно взаимодействие невозможно.

SmartNet, EDACS и др.

Немалую долю рынка составляют системы, использующие другие, отличные от МРТ, протоколы управления. Среди таковых в нашей стране реально используются, пожалуй, только следующие: входящие в семейство SmartNet производства Motorola (см. «Сети», 1998, № 6, с. 27), EDACS фирмы Ericsson (см. «Сети», 1998, № 7-8, с. 62) и системы на базе протокола LTR, автором первоначальных спецификаций которого была известная в мире радиооборудования фирма E. F. Johnson (ныне - Transcript International).

Среди транкинговых сетей нельзя не упомянуть многозоновую радиосистему SmartZone , построенную на оборудовании Motorola . Ее обслуживает московская фирма «МТК Транк».

Пока единственной действующей в России системой с цифровым радиодоступом является EDACS (Enchanced Digital Access Convertional System) компании Ericsson . Ее аппаратура рассчитана на работу в трех частотных диапазонах (150, 450 и 800 МГц), причем для последних двух она сертифицирована в России. Предусматривается возможность работы EDACS в режимах как симплексной связи (прием и передача осуществляются попеременно), так и односторонней. В нашей стране, по сведениям автора, функционируют пять сетей на базе этой системы (Санкт-Петербург, Тольятти, Екатеринбург, Оренбург и Красноярск).

Оборудование для радиосвязи на основе протокола LTR «исторически» поставляют в Россию фирмы Kenwood и E.F. Johnson . Таких радиосистем здесь установлено около десятка, причем несколько лет назад их популярность (как в мире, так и в нашей стране) была достаточно велика. И этим они обязаны компании E.F. Johnson - создателю LTR, которая не только сделала данный протокол открытым (в отличие от EDACS), но и приложила все усилия для возведения его в ранг промышленного стандарта, хотя бы де-факто. Выпускаемое оборудование работает в диапазонах 400, 800 и 900 МГц.

И уж конечно, нельзя не упомянуть о системе ESAS компании Uniden , протокол управления которой является расширенной модификацией LTR. Для нее характерны преемственность и полная совместимость с LTR. Радиооборудование рассчитано на работу в диапазонах частот 806-825 и 851-870 МГц и способно обеспечивать дуплексную связь (передача и прием информации осуществляются одновременно). Созданную на базе таких устройств сеть эксплуатирует фирма «Регион Транк».

Безусловно, это далеко не полный перечень транкинговых систем, нашедших свое применение в нашей стране, но, по мнению автора, были названы наиболее распространенные из них.

Частоты

При выборе абонентского оборудования необходимо знать, какие диапазоны частот доступны российскому гражданскому потребителю. Военные структуры и службы общественной безопасности имеют достаточно обширные «собственные» участки спектра и обычно не испытывают «частотных» трудностей при развертывании своих радиосетей.

В нашей стране частоты для аналоговых систем выделяются на основании решения Госсвязьнадзора. Для получения номиналов, перечисленных в решении ГКРЧ от 27.04.98 (протокол № 6/3 «Об использовании полос радиочастот 300-308 и 336-344 МГц радиосредствами сухопутной подвижной и фиксированной служб гражданского применения»), действие которого распространяется на все юридические и физические лица, ГКРЧ «беспокоить» не требуется. Процитируем данное решение, чтобы напомнить читателям, для каких целей разрешено использовать эти полосы радиочастот:

«... полосы 300-308 и 336-344 МГц применяются для создания радиальных, радиально-зоновых систем сухопутной подвижной и фиксированной служб гражданского применения, в том числе с использованием транкинговой технологии доступа к радиоканалам, при условиях, что:

• полосы радиочастот 300,0125-300,5125 и 336,0125-336,5125 МГц используются в пределах координационной зоны только для организации диспетчерской радиосвязи с судами и радиосвязи между судами на внутренних водных путях страны;
• полосы радиочастот 307,0-307,4625 и 343,0-343,4625 МГц используются для системы поездной радиосвязи «Транспорт» на конкретных направлениях железных дорог в соответствии с решением ГКРЧ России от 5 июля 1993 г., протокол №13/2;
• полосы радиочастот 307,5-308,0 и 343,5-344,0 МГц используются по территории страны радиосредствами сетей районной сельской радиотелефонной связи».

Для предоставления услуг связи с помощью радиосредств, работающих на номиналах или участках спектра любых других диапазонов, требуется помимо решения Госсвязьнадзора и специальное решение ГКРЧ. Здесь главный документ - «Таблица распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации в диапазоне частот от 3 кГц до 400 ГГц», в которой «все хорошее уже разобрано». Поэтому, приобретая любое оборудование, нужно не семь, а 777 раз подумать, доступен ли диапазон частот, на работу в котором оно рассчитано.

Ближе к теме

Цены

Если оборудование инфраструктуры транкинговых сетей сопоставимо по стоимости с используемым в сотовой связи, то цены на абонентские устройства таких систем сравнивать просто нельзя. Как и всякая радиоаппаратура «немассового» спроса, пользовательские радиостанции для транкинговой связи отнюдь не дешевы, особенно по российским меркам. Тем не менее набор абонентских устройств для транкинговой связи достаточно широк и включает в себя не только портативные (носимые) рации, но и мобильные (возимые) станции, терминалы передачи данных, а также стационарные радиостанции, которые служат, главным образом, для организации диспетчерских пунктов.

Самыми дешевыми (около 300 долл.) являются портативные симплексные рации с ограниченным числом функций и без цифровой клавиатуры. Они, как правило, используются замкнутыми группами абонентов, которым доступна лишь одна возможность связи с «внешним миром» - экстренный вызов диспетчера. Чаще всего пользователям транкинговой связи этого вполне хватает.

Симплексные станции имеют цифровую клавиатуру для набора номера и поддерживают не менее десятка функций, обеспечиваемых транкинговой системой. Однако их цена намного выше (примерно от 1 тыс. долл.), поэтому они доступны лишь немногим привилегированным пользователям.

Еще дороже дуплексные устройства (от 1700-2500 для аналоговых и до 2000-3000 долл. для цифровых систем), которые по внешнему виду почти неотличимы от трубок для сотовой связи, однако все еще тяжелее последних - главным образом, из-за внушительного веса аккумулятора (требования к нему в транкинге значительно выше). По причине небольшой мощности дуплексных радиостанций (1-1,2 Вт) дальность связи у них намного меньше, чем у симплексных. Заметим, что по российским нормативам подключение к ТфОП разрешается только при обеспечении дуплексной связи.

Выпускаются как дуплексные, так и симплексные мобильные устройства . Причем их исполнение достаточно разнообразно (морские, автомобильные, мотоциклетные, железнодорожные и т. д.). Иногда в комплектацию такого оборудования входит встроенный спутниковый навигационный GPS-приемник, позволяющий определять координаты абонента и передавать их диспетчеру. Выходная мощность передатчиков мобильных устройств примерно в 3-5 раз превышает мощность портативного оборудования, а значит, они обеспечивают и большую дальность связи.

Стационарные радиостанции обычно создаются на основе мобильных, но отличаются от них большим числом аксессуаров и наличием дополнительных терминальных устройств. Выходная мощность передатчиков мобильной и стационарной радиостанций, как правило, одинакова.

Относительно новым классом устройств для транкинговой связи являются терминалы передачи данных . В аналоговых системах это - специальные радиомодемы, поддерживающие определенный радиоинтерфейс, а в цифровых чаще используются обычные абонентские станции, оснащенные асинхронным интерфейсом передачи данных RS-232. Стоимость аналогового оборудования определяется степенью «специальности» протокола радиосвязи, ибо такие терминалы - товар штучный. Цифровые стоят практически столько же, сколько цифровые транкинговые «трубки».

Модельный ряд

Хотя производителей базового оборудования для транкинговой связи не так уж много, это не накладывает никаких ограничений на выпуск абонентских устройств. Немало фирм специализируются на изготовлении только пользовательских радиостанций, причем для самых разных систем связи - SmarTrunk, ESAS, LTR, MPT 1327 и т.д. (табл. 2).

В самых «старых» транкинговых системах, типа SmarTrunk , для которых характерно децентрализованное управление, абонентская радиостанция «обязана» непрерывно сканировать рабочие каналы в процессе поиска сигнала вызова или свободной линии БС. Критериями выбора такого терминала служат быстрота сканирования (не более 150 мс), качество приема/передачи и стоимость устройства.

Компания SmarTrunk позаботилась о расширении рынка своих дешевых систем и выпустила специальный логический модуль для радиостанций других фирм (Alinco, Vertex, Kenwood, Marantz, Telemobile, Kyodo), который управляет основными функциями абонентской станции, работающей в системе SmarTrunk (такими как сканирование, включение передатчика и др.). В нашей стране весьма популярны радиостанции с этим модулем, относящиеся к сериям HX и GX (выпускаются с логотипом Standard ; многие из них имеют российские отраслевые сертификаты), а также к серии ТК производства Kenwood . Программирование модулей (с использованием защитного кода) выполняется либо поставщиком, либо владельцем системы.

Огромная популярность (несмотря на высокую стоимость) радиостанций Motorola заставила SmarTrunk создать аналогичный модуль и для этих устройств. В России, например, в последние годы пользуются большим спросом радиостанции GP300, GP400, GP40 и GP50, и в немалой степени потому, что они могут оснащаться модулем для работы в системах SmarTrunk, которых здесь развернуто немало. Такая организация производства абонентских радиосредств позволяет обеспечить их совместимость друг с другом в рамках системы SmarTrunk.

Что же касается дуплексной связи, в SmarTrunk она возможна только при использовании мобильных устройств, таких как TM-MDT25 (Telemobile), KG-106 (Kyodo), 9200 (Seiki) и некоторые другие. Эти же радиостанции, оснащенные модулем, который совмещает в себе функции управления SmarTrunk и телефонного интерфейса, можно применять в качестве стационарных аппаратов для сельской телефонии. Из портативных (носимых) радиостанций в дуплексном режиме работают, например, двухдиапазонные терминалы производства Alinco, однако в нашей стране не разрешено задействовать для приема диапазон 450 МГц, а для передачи - 160 МГц.

Почти все абонентские устройства для систем SmarTrunk и SmarTrunkII соответствуют американскому военному стандарту MIL STD 810 C/D/E, поэтому вполне правомочно задействовать их в системах связи, используемых военными, спецслужбами, а также в тех случаях, когда к надежности связи предъявляются повышенные требования (служба спасения, предприятия морской нефтедобычи и т.п.).

Системы, использующие контроллер Flyed , в России чаще всего оснащаются абонентским оборудованием производства Motorola (GP1200, GM1200, GP600, GM600). Менее активно применяются портативные терминалы H70 от Nokia и еще реже - Т2000 и T3000, выпускаемые новозеландской фирмой Tait Electronics . Последние гораздо чаще покупаются вместе с оборудованием инфраструктуры для систем на базе протокола MPT1327, которое производит эта компания. Следует отметить, что радиостанции Т2000 могут поставляться со встроенными модемами для организации передачи данных по протоколу MAP27.

Выбор производителей абонентских устройств для MPT-систем на российском рынке достаточно широк: это и Motorola, и Nokia, и не менее десятка других (пожалуй, наибольшей известностью пользуется оборудование Kenwood, Marantz и Maxon).

Абонентское оборудование Nokia «расположилось» несколько особняком. Продукция фирмы рассчитана на работу не только в Actionet, но и в других транкинговых сетях на базе MPT 1327. При этом использование в Actionet плана нумерации ANN (отличного от предписанного спецификациями MPT 1343) и расширенной (по сравнению с определенной в MPT 1327) процедуры проверки электронного серийного номера радиостанции пока позволяет Nokia «уберечь» данную систему от «присутствия» чужого абонентского оборудования (правда, сегодня ANN поддерживают радиостанции GP1200, GM1200 и Т2000). Как бы то ни было, в области дуплексных радиостанций Nokia - безусловный лидер. Ее первоклассные модели H70, H75 (портативные) и R72 производятся для диапазонов 330 и 450 МГц.

Перечень абонентских устройств, выпускаемых Motorola , мог бы занять не одну страницу. Компания производит портативные, стационарные и мобильные радиостанции практически для всех существующих транкинговых систем, исключая, пожалуй, соответствующие протоколу LTR и его версиям. Это уже упоминавшиеся модели серий GP (портативные) и GM (мобильные), а также MTS 2000 (для системы StarSite) и мобильный терминал Spectra (для семейства SmartNet). В России Motorola продает оборудование не только через множество дистрибуторов и партнеров, но и самостоятельно.

Наиболее известный на рынке производитель радиостанций для LTR-систем - Transcript International . Все модели (как портативные серии NPSPAC, так и автомобильные Viking) оснащены микропроцессорным управлением и цифровыми синтезаторами частоты (рабочие диапазоны 821-824 и 822-869 МГц). Мобильные устройства поставляются в двух модификациях - монтируемые на приборной панели автомобиля и выносные (устанавливаются, например, в багажнике) с аппаратурой дистанционного управления. Transcript выпускает и дуплексные устройства (серия NPSPAC, номера от 8605 до 8621, а также Viking GT 8604 и Viking HT 8600). Дополнительная функция, обеспечиваемая радиостанциями Transcript, - изменение пользователем выходной мощности передатчика (от 1 до 2,5 Вт).

Целое семейство транкинговых радиостанций для систем на базе LTR выпускает и концерн Marantz. В России это оборудование с логотипом Standard можно приобрести для работы в диапазонах 450-480 МГц (например, HX482, HX4800) и 800 МГц (HX590 - 592, GX5910). Заметим, что мощность передатчика моделей HX59х составляет 2 Вт, а мобильной радиостанции GX5910 - 15 Вт.

Функции

Типичная портативная аналоговая радиостанция поддерживает только функции групповой связи, поэтому не нуждается в клавиатуре и дисплее. Для индивидуальной связи нужны хотя бы функциональные клавиши и память для хранения номеров. Дополнительные «удобства», которые можно получить с помощью ЖК-дисплея, клавиатуры, голосового управления и т.п., обычно характерны для моделей со стоимостью от 1 тыс. долл.

Кроме присущих транкингу возможностей групповой и индивидуальной связи, а также функций общесистемных и экстренных вызовов почти во всех системах тем или иным образом организуется подключение к телефонным сетям - как учрежденческим, так и ТфОП. Однако в нашей стране подключение к ТфОП разрешено только при использовании дуплексных абонентских радиостанций (а их в аналоговых радиосетях не так уж много). Кроме того, декларируемое подключение на деле оборачивается лишь обеспечением связи с УАТС или диспетчером. Но самое сложное при внедрении данной услуги - сопряжение планов нумерации транкинговой сети и ТфОП.

Что же касается функции передачи данных, для ее реализации лучше всего ориентироваться на специализированные терминалы передачи данных либо на радиостанции, оснащенные интерфейсом RS232. Применение модемов в аналоговых радиосетях - удовольствие не из дешевых.

А где же цифра

В Европе уже начинают забывать об аналоговой связи (во многом благодаря усилиям фирмы Dolphin). В нашем же Отечестве к цифре только присматриваются.

В августе петербургский оператор «РадиоТел», входящий в холдинг «Телекоминвест», объявил о начале создания тестовой зоны транкинговой цифровой связи в стандарте TETRA. Ее запуск в работу был намечен на начало сентября. В России это уже второй опытный район цифровой транкинговой связи: первый был развернут в петербургском метрополитене, где использовалось оборудование ELETTRA (стандарт TETRA) транснационального концерна Marconi.

Компания «РадиоТел» намерена использовать в тестовой зоне оборудование Motorola. Здесь будет работать одна БС и 20 носимых и автомобильных радиостанций. Для демонстрации возможности международного роуминга TETRA-GSM прорабатывается вопрос подключения БС по выделенному каналу к одной из АТС в Дании или Германии. Тестирование в Санкт-Петербурге продлится три месяца, после чего Motorola демонтирует оборудование и передаст его для испытаний еще одному российскому партнеру, который пока не выбран.

«РадиоТел» является оператором единственной в России системы с цифровым радиодоступом EDACS производства Ericsson. Сегодня ее услугами, по данным «РадиоТел», пользуются примерно 1600 абонентов, в том числе «Скорая помощь», Ленводоканал и Администрация Санкт-Петербурга. Последняя построила на базе этой сети Единую систему оперативной транкинговой связи (ЕСОТР).

Будем надеяться, что «лед тронулся», господа читатели, и в России все-таки появятся цифровые транкинговые сети. Возможно, уже через полгода потенциальных пользователей этого вида связи будут интересовать номенклатура и характеристики не аналоговых симплексных раций, а современных цифровых транкинговых «трубок».

Системы транкинговой радиосвязи, представляющие собой радиально-зоновые системы подвижной УКВ-радиосвязи, осуществляющие автоматическое распределение каналов связи ретрансляторов между абонентами, являются классом систем подвижной связи, ориентированным, прежде всего, на создание различных ведомственных и корпоративных сетей связи, в которых предусматривается активное применение режима связи абонентов в группе. Они широко используются силовыми и правоохранительными структурами, службами общественной безопасности различных стран для обеспечения связи подвижных абонентов между собой, со стационарными абонентами и абонентами телефонной сети.

Существует большое количество различных стандартов транкинговых систем подвижной радиосвязи общего пользования (СПР-ОП), отличающихся друг от друга методом передачи речевой информации (аналоговые и цифровые), типом многостанционного доступа (МДЧР - с частотным разделением каналов, МДВР - c временным разделением каналов или МДКР - c кодовым разделением каналов), способом поиска и назначения канала (с децентрализованным и централизованным управлением), типом канала управления (выделенный и распределенный) и другими характеристиками.

В настоящее время и в мире, и в России достаточно широко распространены появившиеся ранее аналоговые транкинговые системы радиосвязи, такие как SmarTrunk, системы протокола MPT1327 (ACCESSNET, ACTIONET и др.), системы фирмы Motorola (Startsite, Smartnet, Smartzone), системы с распределенным каналом управления (LTR и Multi-Net фирмы E.F.Johnson Co и ESAS фирмы Uniden). Наибольшее распространение получили системы MPT1327, что объясняется значительными преимуществами данного стандарта по сравнению с другими аналоговыми системами.

Следует сказать, что и в России большинство крупных транкинговых сетей построено на базе оборудования стандарта MPT1327. Руководители компаний, занимающихся поставками оборудования и системной интеграцией в области профессиональной радиосвязи, отмечают, что большинство стоящих перед их заказчиками задач оперативной речевой связи достаточно эффективно решается с помощью аналоговых систем стандарта MPT1327.

Цифровые стандарты транкинговой радиосвязи пока не получили такого широкого распространения в России, но уже сейчас можно говорить об их активном и успешном внедрении.

Вместе с тем, круг пользователей цифровых транкинговых систем постоянно расширяется. В России также появляются крупные заказчики систем профессиональной радиосвязи, требования которых обуславливают переход к цифровым технологиям. В первую очередь, это крупные ведомства и корпорации, такие как РАО ЕЭС, Минтранс, МПС, Сибнефть и другие, а также силовые структуры и правоохранительные органы.

Необходимость перехода объясняется рядом преимуществ цифрового транкинга перед аналоговыми системами, такими как большая спектральная эффективность за счет применения сложных видов модуляции сигнала и низкоскоростных алгоритмов речепреобразования, повышенная емкость систем связи, выравнивание качества речевого обмена по всей зоне обслуживания базовой станции за счет применения цифровых сигналов в сочетании с помехоустойчивым кодированием. Развитие мирового рынка систем транкинговой радиосвязи сегодня характеризуется широким внедрением цифровых технологий. Ведущие мировые производители оборудования транкинговых систем объявляют о переходе к цифровым стандартам радиосвязи, предусматривая при этом либо выпуск принципиально нового оборудования, либо адаптацию аналоговых систем к цифровой связи.

Цифровые транкинговые системы по сравнению с аналоговыми имеют ряд преимуществ за счет реализации требований по повышенной оперативности и безопасности связи, предоставления широких возможностей по передаче данных, более широкого спектра услуг связи (включая специфические услуги связи для реализации специальных требований служб общественной безопасности), возможностей организации взаимодействия абонентов различных сетей.

1. Высокая оперативность связи. Прежде всего, это требование означает минимально возможное время установления канала связи (время доступа) при различных видах соединений (индивидуальных, групповых, с абонентами телефонных сетей и пр.). В конвенциональных системах связи при передаче цифровой информации, требующей временной синхронизации передатчика и приемника, для установления канала связи требуется большее время, чем аналоговой системе. Однако для транкинговых систем радиосвязи, где информационный обмен, в основном, производится через базовые станции, цифровой режим сравним по времени доступа с аналоговым (и в аналоговых, и в цифровых системах радиосвязи, как правило, канал управления реализуется на основе цифровых сигналов).

Кроме этого, в системах цифровой транкинговой радиосвязи более просто реализуются различные режимы связи, повышающие ее оперативность, такие как режим непосредственной (прямой) связи между подвижными абонентами (без использования базовой станции), режим открытого канала (выделения и закрепления частотных ресурсов сети за определенной группой абонентов для ведения ими в дальнейшем переговоров без выполнения какой-либо установочной процедуры, в т. ч. без задержки), режимы аварийных и приоритетных вызовов и др.

Цифровые системы транкинговой радиосвязи лучше приспособлены к различным режимам передачи данных, что предоставляет, например, сотрудникам правоохранительных органов и служб общественной безопасности широкие возможности оперативного получения сведений из централизованных баз данных, передачи необходимой информации, включая изображения, с мест происшествий, организации централизованных диспетчерских систем местоопределения подвижных объектов на основе спутниковых радионавигационных систем. Данные системы позволяют потребителям нефтегазового комплекса использовать их как транспорт не только для передачи голосовой связи, но и для передачи телеметрии и телеуправления.

2. Передача данных. Цифровые системы транкинговой радиосвязи лучше приспособлены к различным режимам передачи данных, что предоставляет абонентам цифровых сетей широкие возможности оперативного получения сведений из централизованных баз данных, передачи необходимой информации, включая изображения, организации централизованных диспетчерских систем местоопределения подвижных объектов на основе спутниковых радионавигационных систем. Скорость передачи данных в цифровых системах значительно выше, чем в аналоговых.

В большинстве систем радиосвязи на основе цифровых стандартов реализуются услуги передачи коротких и статусных сообщений, персонального радиовызова, факсимильной связи, доступа к фиксированным сетям связи (в т. ч. работающим на основе протоколов TCP/IP).

3. Безопасность связи. Включает в себя требования по обеспечению секретности переговоров (исключение возможности извлечения информации из каналов связи кому-либо, кроме санкционированного получателя) и защиты от несанкционированного доступа к системе (исключение возможности захвата управления системой и попыток вывести ее из строя, защита от «двойников» и т. п.). Как правило, основными механизмами обеспечения безопасности связи является шифрование и аутентификация абонентов.

Естественно, что в системах цифровой радиосвязи по сравнению с аналоговыми системами гораздо легче обеспечить безопасность связи. Даже без принятия специальных мер по закрытию информации цифровые системы обеспечивают повышенный уровень защиты переговоров (аналоговые сканирующие приемники непригодны для прослушивания переговоров в системах цифровой радиосвязи). Кроме того, некоторые стандарты цифровой радиосвязи предусматривают возможность сквозного шифрования информации, что позволяет использовать оригинальные (т. е. разработанные самим пользователем) алгоритмы закрытия речи.

Цифровые системы транкинговой радиосвязи позволяют использовать разнообразные механизмы аутентификации абонентов: различные идентификационные ключи и SIM-карты, сложные алгоритмы аутентификации, использующие шифрование, и т. п.

4. Услуги связи. Цифровые транкинговые системы реализуют современный уровень сервисного обслуживания абонентов сетей связи, предоставляя возможности автоматической регистрации абонентов, роуминга, управления потоком данных, различных режимов приоритетного вызова, переадресации вызова и т. д.

Наряду со стандартными функциями сетевого обслуживания по заявкам правоохранительных органов в стандарты цифровой транкинговой радиосвязи часто включают требования по наличию специфических услуг связи: режиму вызова, поступающему только с санкции диспетчера системы; режиму динамической модификации групп пользователей; режиму дистанционного включения радиостанций для акустического прослушивания обстановки и т. д.

5. Возможность взаимодействия. Цифровые системы радиосвязи, имеющие гибкую структуру адресации абонентов, предоставляют широкие возможности как для создания различных виртуальных сетей в рамках одной системы, так и для организации при необходимости взаимодействия абонентов различных сетей связи. Для служб общественной безопасности особенно актуальным является требование по обеспечению возможности взаимодействия подразделений различных ведомств для координации совместных действий при чрезвычайных ситуациях: стихийных бедствиях, террористических актах и т. п.

К наиболее популярным, заслужившим международное признание стандартам цифровой транкинговой радиосвязи, на основе которых во многих странах развернуты системы связи, относятся:

• EDACS , разработанный фирмой Ericsson;
• TETRA , разработанный Европейским институтом стандартов связи;
• APCO 25 , разработанный Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности;
• Tetrapol , разработанный фирмой Matra Communication (Франция);
• iDEN, разработанный фирмой Motorola (США).

Все эти стандарты отвечают современным требованиям к системам транкинговой радиосвязи. Они позволяют создавать различные конфигурации сетей связи: от простейших локальных однозоновых систем до сложных многозоновых систем регионального или национального уровня. Системы на основе данных стандартов обеспечивают различные режимы передачи речи (индивидуальная связь, групповая связь, широковещательный вызов и т. п.) и данных (коммутируемые пакеты, передача данных с коммутацией цепей, короткие сообщения и т. п.) и возможность организации связи с различными системами по стандартным интерфейсам (с цифровой сетью с интеграцией услуг, с телефонной сетью общего пользования, с учрежденческими АТС и т. д.). В системах радиосвязи указанных стандартов применяются современные способы речепреобразования, совмещенные с эффективными методами помехоустойчивого кодирования информации. Производители радиосредств обеспечивают соответствие их стандартам MIL STD 810 по различным климатическим и механическим воздействиям.

2. Общие сведения о стандартах цифровой транкинговой радиосвязи

2.1. Система EDACS

Одним из первых стандартов цифровой транкинговой радиосвязи был стандарт EDACS (Enhanced Digital Access Communication System), разработанный фирмой Ericsson (Швеция). Первоначально он предусматривал только аналоговую передачу речи, однако позднее была разработана специальная цифровая модификация системы EDACS Aegis.

Система EDACS работает в соответствии с закрытым фирменным протоколом, отвечающим требованиям по безопасности пользования системами транкинговой радиосвязи, которые были разработаны рядом фирм-производителей оборудования подвижной связи совместно с правоохранительными органами (Документ APS 16).

Цифровые системы EDACS выпускались на диапазоны частот 138-174 МГц, 403-423, 450-470 МГц и 806-870 МГц с разносом частот 30; 25; и 12,5 кГц.

В системах EDACS применяется частотное разделение каналов связи с использованием высокоскоростного (9600 бит/с) выделенного канала управления, который предназначается для обмена цифровой информацией между радиостанциями и устройствами управления работой системы. Это обеспечивает высокую оперативность связи в системе (время установления канала связи в однозоновой системе не превышает 0,25 с). Скорость передачи информации в рабочем канале также соответствует 9600 бит/с.

Речевое кодирование в системе производится путем компрессии импульсно-кодовой последовательности со скоростью 64 Кбит/с, полученной с помощью аналого-цифрового преобразования сигнала с тактовой частотой 8 кГц и разрядностью 8 бит. Алгоритм компрессии, реализующий метод адаптивного многоуровневого кодирования (разработка фирмы Ericsson), обеспечивает динамическую адаптацию к индивидуальным характеристикам речи абонента и формирует низкоскоростную цифровую последовательность, которая подвергается помехоустойчивому кодированию, доводящему скорость цифрового потока до 9,2 Кбит/с. Далее сформированная последовательность делится на пакеты, в каждый из которых включаются сигналы синхронизации и управления. Результирующая последовательность передается в канал связи со скоростью 9600 бит/с.

Основными функциями стандарта EDACS, обеспечивающими специфику служб общественной безопасности, являются различные режимы вызова (групповой, индивидуальный, экстренный, статусный), динамическое управление приоритетностью вызовов (в системе может использоваться до 8 уровней приоритета), динамическая модификация групп абонентов (перегруппировка), дистанционное выключение радиостанций (при утере или краже радиосредств).

Системы стандарта EDACS обеспечивают возможность работы радиосредств как в цифровом, так и в аналоговом режиме, что позволяет пользователям на определенном этапе использовать старый парк технических средств радиосвязи.

Одной из основных задач разработки системы было достижение высокой надежности и отказоустойчивости сетей связи на основе данного стандарта. Эта цель была достигнута, что подтверждается надежной и устойчивой работой систем связи в различных регионах мира. Высокая отказоустойчивость обеспечивается реализацией в аппаратуре системы EDACS распределенной архитектуры и заложенным принципом распределенной обработки данных. Базовая станция сети связи сохраняет работоспособность даже в случае отказа всех ретрансляторов, кроме одного. Последний работоспособный ретранслятор в этом случае в исходном состоянии работает как ретранслятор канала управления, при поступлении вызовов обрабатывает их, назначая свой собственный частотный канал, после чего переходит в режим ретранслятора рабочего канала. При выходе из строя контроллера базовой станции система переходит в аварийный режим, при котором теряются некоторые функции сети, однако сохраняется частичная работоспособность (ретрансляторы работают автономно).

В системе EDACS возможно сквозное шифрование информации, однако в связи с закрытым протоколом приходится применять либо стандартный алгоритм защиты, предлагаемый фирмой Ericsson, либо согласовывать с ней возможность использования собственных программно-аппаратных модулей, реализующих оригинальные алгоритмы, которые должны быть совместимы с системным протоколом EDACS.

На сегодняшний день в мире развернуто большое количество сетей стандарта EDACS, в числе которых есть многозоновые сети связи, используемые службами общественной безопасности различных стран. В России функционирует около десяти сетей данного стандарта, наиболее крупной является сеть связи ФСО России в г. Москве, включающая 9 базовых станций. Вместе с тем, в настоящее время фирма Ericsson не проводит работ по совершенствованию системы EDACS, прекратила поставки оборудования для развертывания новых сетей данного стандарта и только поддерживает функционирование действующих сетей.

2.2 Система TETRA

TETRA представляет собой стандарт цифровой транкинговой радиосвязи, состоящий из ряда спецификаций, разработанных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Стандарт TETRA создавался как единый общеевропейский цифровой стандарт. Поэтому до апреля 1997 г. аббревиатура TETRA означала Трансевропейское транкинговое радио (Trans-European Trunked RAdio). Однако в связи с большим интересом, проявленным к стандарту в других регионах, территория его действия не ограничивается только Европой. В настоящее время TETRA расшифровывается как Наземное транкинговое радио (TErrestrial Trunked RAdio).

TETRA - открытый стандарт, т. е. предполагается, что оборудование различных производителей будет совместимо. Доступ к спецификациям TETRA свободен для всех заинтересованных сторон, вступивших в ассоциацию «Меморандум о взаимопонимании и содействии стандарту TETRA» (MoU TETRA). Ассоциация, в которую в конце 2001 г. входило более 80 участников, объединяет разработчиков, производителей, испытательные лаборатории и пользователей различных стран.

Стандарт TETRA состоит из двух частей: TETRA V+D (TETRA Voice+Data) - стандарта на интегрированную систему передачи речи и данных, и TETRA PDO (TETRA Packet Data Optimized) - стандарта, описывающего специальный вариант транкинговой системы, ориентированный только на передачу данных.

В стандарт TETRA входят спецификации беспроводного интерфейса, интерфейсов между сетью TETRA и цифровой сетью с интеграцией услуг (ISDN), телефонной сетью общего пользования, сетью передачи данных, учрежденческими АТС и т. п. В стандарт включено описание всех основных и дополнительных услуг, предоставляемых сетями TETRA. Специфицированы также интерфейсы локального и внешнего централизованного управления сетью.

Радиоинтерфейс стандарта TETRA предполагает работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц. Необходимый минимальный дуплексный разнос радиоканалов - 10 МГц. Для систем стандарта TETRA могут использоваться некоторые поддиапазоны частот. В странах Европы за службами безопасности закреплены диапазоны 380-385/390-395 МГц, а для коммерческих организаций предусмотрены диапазоны 410-430/450-470 МГц. В Азии для систем TETRA используется диапазон 806-870 МГц.

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

Сообщения передаются мультикадрами длительностью 1,02 с. Мультикадр содержит 18 кадров, один из которых является контрольным. Кадр имеет длительность 56,67 мс и содержит 4 временных интервала (time slots). В каждом из временных интервалов передается информация своего временного канала. Временной интервал имеет длину 510 бит, из которых 432 являются информационными (2 блока по 216 бит).

В системах стандарта TETRA используется относительная фазовая модуляция типа p/4-DQPSK (Differrential Quadrum Phase Shift Keying). Скорость модуляции - 36 Кбит/с.

Для преобразования речи в стандарте используется кодек с алгоритмом преобразования типа CELP (Code Excited Linear Prediction). Скорость цифрового потока на выходе кодека составляет 4,8 Кбит/с. Цифровые данные с выхода речевого кодека подвергаются блочному и сверточному кодированию, перемежению и шифрованию, после чего формируются информационные каналы. Пропускная способность одного информационного канала составляет 7,2 Кбит/с, а скорость цифрового информационного потока данных - 28,8 Кбит/с. (При этом общая скорость передачи символов в радиоканале за счет дополнительной служебной информации и контрольного кадра в мультикадре соответствует скорости модуляции и равна 36 Кбит/с.)

Системы стандарта TETRA могут функционировать в следующих режимах:

• транкинговой связи;
• с открытым каналом;
• непосредственной связи.

В режиме транкинговой связи обслуживаемая территория перекрывается зонами действия базовых приемопередающих станций. Стандарт TETRA позволяет как использовать в системах только распределенный канал управления, так и организовывать его сочетание с выделенным частотным каналом управления. При работе сети с распределенным каналом управления служебная информация передается либо только в контрольном кадре мультикадра (одном из 18), либо еще в специально выделенном временном канале (одном из 4-х каналов, организуемых на одной частоте). В дополнение к распределенному сеть связи может использовать выделенный частотный канал управления, специально предназначенный для обмена служебной информацией (при этом реализуются максимальные услуги связи).

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 т. н. режиме «двойного наблюдения» («Dual Watch»), при котором обеспечивается прием сообщений от абонентов, работающих как в режиме транкинговой, так и прямой связи.

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

TETRA предоставляет пользователям ряд услуг, которые включены в стандарт по заявке Ассоциации европейской полиции (Schengen Group), сотрудничающей с техническим комитетом ETSI:

• 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);
• приоритетное прерывание обслуживания вызовов (прерывание обслуживания вызовов с низким приоритетом, если ресурсы системы исчерпаны);
• 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.

Стандарт TETRA обеспечивает два уровня безопасности передаваемой информации:

• стандартный уровень, использующий шифрование радиоинтерфейса (обеспечивается уровень защиты информации, аналогичный системе сотовой связи GSM);
• высокий уровень, использующий сквозное шифрование (от источника до получателя).

Средства защиты радиоинтерфейса стандарта TETRA включают механизмы аутентификации абонента и инфраструктуры, обеспечения конфиденциальности трафика за счет потока псевдоимен и специфицированного шифрования информации. Определенная дополнительная защита информации обеспечивается возможностью переключения информационных каналов и каналов управления в процессе ведения сеанса связи.

Более высокий уровень защиты информации является уникальным требованием специальных групп пользователей. Сквозное шифрование обеспечивает защиту речи и данных в любой точке линии связи между стационарными и мобильными абонентами. Стандарт TETRA задает только интерфейс для сквозного шифрования, обеспечивая тем самым возможность использования оригинальных алгоритмов защиты информации.

Следует также отметить, что в стандарте TETRA в связи с использованием метода временного разделения каналов (МДВР) связи во всех абонентских терминалах имеется возможность организации связи в режиме полного дуплекса.

Сети TETRA развернуты в Европе, Северной и Южной Америке, Китае, Юго-Восточной Азии, Австралии, Африке.

В настоящее время завершается разработка второй стадии стандарта (TETRA Release 2 (R2)), направленной на интеграцию с мобильными сетями 3-го поколения, кардинальное увеличение скорости передачи данных, переход от специализированных SIM-карт к универсальным, дальнейшее увеличение эффективности сетей связи и расширение возможных зон обслуживания.

В России оборудование TETRA предлагается рядом компаний - системных интеграторов. Реализовано несколько пилотных проектов сетей TETRA. Под эгидой Минсвязи проводится разработка системного проекта «Федеральная сеть подвижной радиосвязи TETRA», получившего название «Тетрарус». В 2001 г. был создан Российский TETRA Форум, в задачи которого входят продвижение технологии TETRA в России, организация обмена информацией, содействие развитию национального производства, участие в работе по гармонизации радиочастотного спектра и т. д. В соответствии с решением ГКЭС от 02.07.2003 г. использование стандарта TETRA признано перспективным «…в целях обеспечения связью органов государственного управления всех уровней, обороны, безопасности, охраны правопорядка, потребностей ведомств и крупных корпораций».

2.3. Система APCO 25

Стандарт APCO 25 разработан Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности (Association of Public safety Communications Officials-international), которая объединяет пользователей систем связи, работающих в службах общественной безопасности.

Работы по созданию стандарта были начаты в конце 1989 г., а последние документы по установлению стандарта были утверждены и подписаны в августе 1995 г. на международной конференции и выставке APCO в Детройте. В настоящее время стандарт включает все основные документы, определяющие принципы построения радиоинтерфейса и других системных интерфейсов, протоколы шифрования, методы речевого кодирования и т. д.

В 1996 г. было принято решение о разделении всех спецификаций стандарта на два этапа реализации, которые были обозначены как Фаза I и Фаза II. В середине 1998 г. были сформулированы функциональные и технические требования к каждой из фаз стандарта, подчеркивающие новые возможности Фазы II и ее отличия от Фазы I.

Основополагающими принципами разработки стандарта APCO 25, сформулированными его разработчиками, были требования:

• по обеспечению плавного перехода к средствам цифровой радиосвязи (т. е. возможности совместной работы на начальном этапе базовых станций стандарта с абонентскими аналоговыми радиостанциями, используемыми в настоящее время);
• по созданию открытой системной архитектуры для стимулирования конкуренции среди производителей оборудования;
• по обеспечению возможности взаимодействия различных подразделений служб общественной безопасности при проведении совместных мероприятий.

Системная архитектура стандарта поддерживает как транкинговые, так и обычные (конвенциональные) системы радиосвязи, в которых абоненты взаимодействуют между собой либо в режиме непосредственной связи, либо через ретранслятор. Основным функциональным блоком системы стандарта APCO 25 является радиоподсистема, определяемая как сеть связи, которая строится на основе одной или нескольких базовых станций. При этом каждая базовая станция должна поддерживать Общий радиоинтерфейс (CAI - Common Radio Interface) и другие стандартизованные интерфейсы (межсистемный, с ТФОП, с портом передачи данных, с сетью передачи данных и сетевым управлением).

Стандарт APCO 25 предусматривает возможность работы в любом из стандартных диапазонов частот, используемых системами подвижной радиосвязи: 138-174, 406-512 или 746-869 МГц. Основной метод доступа к каналам связи - частотный (МДЧР), однако, по заявке фирмы Ericsson в Фазу II включена возможность использования в системах стандарта APCO 25 множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР).

В Фазе I стандартный шаг сетки частот составляет 12,5 кГц, в Фазе II - 6,25 кГц. При этом при полосе 12,5 кГц осуществляется четырехпозиционная частотная модуляция по методу C4FM со скоростью 4800 символов в секунду, а при полосе 6,25 кГц - четырехпозиционная фазовая модуляция со сглаживанием фазы по методу CQPSK. Сочетание указанных методов модуляции позволяет использовать на разных фазах одинаковые приемники, дополняемые различными усилителями мощности (для Фазы I - простые усилители с высоким КПД, для Фазы II - усилители с высокой линейностью и ограниченной шириной излучаемого спектра). При этом демодулятор может осуществлять обработку сигналов по любому из методов.

Речевая информация в радиоканале передается кадрами по 180 мс, сгруппированными по 2 кадра. Для речевого кодирования в стандарте используется кодек IMBE (Improved MultiBand Excitation), который применяется также в системе спутниковой связи Inmarsat. Скорость кодирования - 4400 бит/с. После помехоустойчивого кодирования речевой информации скорость информационного потока увеличивается до 7200 бит/с, а после формирования речевых кадров путем добавления служебной информации - до 9600 бит/с.

Заложенная в стандарте APCO 25 система идентификации абонентов позволяет адресовать в одной сети не менее 2 миллионов радиостанций и до 65 тысяч групп. При этом задержка при установлении канала связи в подсистеме в соответствии с функциональными и техническими требованиями к стандарту APCO 25 не должна превышать 500 мс (в режиме прямой связи - 250 мс, при связи через ретранслятор - 350 мс).

Системы APCO 25 в соответствии с функциональными и техническими требованиями должны обеспечивать 4 уровня криптозащиты. Используется поточный метод шифрования информации с применением нелинейных алгоритмов формирования шифрующей последовательности. При использовании специального режима OTAR (Over-the-air-re-keying) ключи шифрования могут передаваться по радиоканалу.

В связи с тем, что основной метод доступа к каналам связи в APCO - МДИР, на текущий момент нет терминалов, которые обеспечивали бы работу абонента в режиме полного дуплекса.

Несмотря на то, что APCO является международной организацией, представительства которой находятся в Канаде, Австралии, Карибском регионе, основную роль в продвижении этого стандарта играют американские фирмы, поддерживаемые правительством США. К числу участников общественного сектора Ассоциации относятся ФБР, Министерство обороны США, Федеральный комитет связи, полиции ряда штатов США, Секретная служба и многие другие государственные организации. В качестве производителей оборудования стандарта APCO 25 уже заявили себя такие ведущие фирмы, как Motorola (основной разработчик стандарта), E.F.Johnson, Transcrypt, Stanlite Electronics и др. Фирма Motorola уже представила свою первую систему, основанную на стандарте APCO 25, имеющую название ASTRO.

Наибольший интерес к данному стандарту проявляют специалисты МВД России. Пилотная сеть (пока не транкинговой, а конвенциональной радиосвязи) на основе двух базовых станций была развернута МВД России в Москве в 2001 г. В 2003 г. в Санкт-Петербурге к 300-летию города была развернута сеть диспетчерской радиосвязи на 300 абонентов в интересах различных силовых структур.

2.4. Система Tetrapol

Работы по созданию стандарта цифровой транкинговой радиосвязи Tetrapol были начаты в 1987 г., когда фирма Matra Communications заключила контракт с французской жандармерией на разработку и ввод в эксплуатацию сети цифровой радиосвязи Rubis. Сеть связи была введена в эксплуатацию в 1994 г. По данным фирмы Matra на сегодняшний день сеть французской жандармерии охватывает более половины территории Франции и обслуживает более 15 тыс. абонентов. В том же 1994 г. фирма Matra создала свой форум Tetrapol, под эгидой которого были разработаны спецификации Tetrapol PAS (Publicly Available Specifications), определяющие стандарт цифровой транкинговой радиосвязи.

Стандарт Tetrapol описывает цифровую транкинговую систему радиосвязи с выделенным каналом управления и частотным методом разделения каналов связи. Стандарт позволяет создавать как однозоновые, так и многозоновые сети связи различной конфигурации, обеспечивая также возможность прямой связи между подвижными абонентами без использования инфраструктуры сети и ретрансляции сигналов на фиксированных каналах.

Системы связи стандарта Tetrapol имеют возможность работы в диапазоне частот от 70 до 520 МГц, который в соответствии со стандартом определяется как совокупность двух поддиапазонов: ниже 150 МГц (VHF) и выше 150 МГц (UHF). Большая часть радиоинтерфейсов для систем этих поддиапазонов является общей, различие заключается в использовании различных методов помехоустойчивого кодирования и кодового перемежения. В поддиапазоне UHF рекомендуемый дуплексный разнос каналов приема и передачи составляет 10 МГц.

Частотный разнос между соседними каналами связи может составлять 12,5 или 10 кГц. В дальнейшем предполагается переход к разносу между каналами в 6,25 кГц. В системах стандарта Tetrapol поддерживается ширина полосы до 5 МГц, что обеспечивает возможность использования в сети 400 (при разносе 12,5 кГц) или 500 (при разносе 10 кГц) радиоканалов. При этом в каждой зоне может использоваться от 1 до 24 каналов.

Скорость передачи информации в канале связи составляет 8000 бит/с. Передача информации организуется по кадрам длиной 160 бит и длительностью 20 мс. Кадры объединяются в суперкадры длительностью 4 с (200 кадров). Информация подвергается сложной обработке, включающей сверточное кодирование, перемежение, скремблирование, дифференциальное кодирование и окончательное форматирование кадра.

В системах стандарта Tetrapol используется GMSK модуляция с BT=0,25.

Для преобразования речи в стандарте применяется кодек с алгоритмом речепреобразования, использующим метод анализа через синтез типа RPCELP (Regular Pulse Code Excited Linear Prediction). Скорость преобразования составляет 6000 бит/с.

В стандарте определяются три основных режима связи: транкинговый, режим прямой связи и режим ретрансляции.

В сетевом режиме (или режиме транкинговой связи) взаимодействие абонентов осуществляется с помощью базовых станций (БС), которые распределяют каналы связи между абонентами. При этом сигналы управления передаются на отдельном, специально выделенном для каждой БС частотном канале. В режиме прямой связи обмен информацией между подвижными абонентами производится напрямую без участия базовой станции. В режиме ретрансляции связь между абонентами осуществляется через ретранслятор, который имеет фиксированные каналы передачи и приема информации.

В системах стандарта Tetrapol поддерживается 2 основных вида информационного обмена: передача речи и передача данных.

Службы речевой связи позволяют осуществлять следующие виды вызовов: широковещательный вызов, вызов установки открытого канала, групповой вызов, индивидуальный вызов, множественный вызов с использованием списка абонентов, аварийный вызов.

Службы передачи данных предоставляют ряд услуг прикладного уровня, поддерживаемых заложенными в радиотерминалах функциями, таких как межабонентский обмен сообщениями в соответствии с протоколом Х.400, доступ к централизованным базам данных, доступ к фиксированным сетям в соответствии с протоколом TCP/IP, передача факсимильных сообщений, пересылка файлов, передача сигналов персонального вызова, передача коротких сообщений, передача статусных вызовов, поддержка режима передачи получаемых с помощью приемников GPS данных о местоположении объекта, передача видеоизображений.

В стандарте Tetrapol предусмотрены стандартные сетевые процедуры, обеспечивающие современный уровень обслуживания абонентов: динамическая перегруппировка, аутентификация абонента, роуминг, приоритетный вызов, управление передатчиком абонента, управление «профилем» абонента (дистанционное изменение параметров абонентского радиотерминала, заложенных в него при программировании) и др.

Системы стандарта Tetrapol предоставляют пользователям ряд дополнительных услуг, которые, наряду с предоставлением сервисных услуг, позволяют эффективно реализовывать специфические сети связи служб общественной безопасности и правоохранительных органов. К числу таких услуг относятся приоритет доступа (предоставление предпочтительного доступа в систему при перегрузке каналов радиосвязи); приоритетный вызов (присвоение вызовов в соответствии со схемой приоритетов); приоритетное сканирование (предоставление пользователю, принадлежащему к нескольким группам, возможности получения вызовов от абонента любой из групп); вызов, санкционированный диспетчером (режим, при котором вызовы поступают только с санкции диспетчера сети связи); переадресация вызова (безусловное перенаправление вызова другому абоненту или переадресация в случае занятости вызываемого абонента); подключение к вызову (включение режима, при котором один пользователь, взаимодействующий с другим, может сделать участником соединения третьего абонента); избирательное прослушивание (перехват поступающего вызова без влияния на работу других абонентов); дистанционное прослушивание (дистанционное включение абонентской радиостанции на передачу для прослушивания обстановки у абонента); идентификация вызывающей стороны (определение и отображение на терминале вызываемого абонента идентификатора вызывающей стороны); «двойное наблюдение» (возможность абонентского радиотерминала, работающего в сетевом режиме, получать также сообщения и в режиме прямой связи) и многие другие.

В связи с тем, что с самого начала стандарт Tetrapol был ориентирован на обеспечение требований правоохранительных органов, в нем предусмотрены различные механизмы обеспечения безопасности связи, направленные на предотвращение таких угроз, как несанкционированный доступ в систему, прослушивание ведущихся переговоров, создание преднамеренных помех, анализ трафика конкретных абонентов и т. п. К числу таких механизмов относятся:

• автоматическая реконфигурация сети (периодическое перераспределение ресурсов сети связи (изменение конфигурации) за счет установки и отмены открытых каналов, динамической перегруппировки, переназначения каналов связи диспетчером сети и т. п.);
• управление доступом в систему (контроль доступа к оборудованию сети связи посредством смарт-карт и системы паролей);
• сквозное шифрование информации (обеспечение возможности защиты передаваемой информации в любой точке линии связи между абонентами);
• аутентификация абонентов (автоматическое или проводимое по запросу диспетчера сети удостоверение подлинности абонентов);
• использование временных идентификаторов абонентов (замена уникальных идентификационных номеров абонентов на псевдонимы, сменяемые при каждом новом сеансе связи);
• имитация активности радиоабонентов (режим поддержки постоянного трафика при перерыве в ведении переговоров путем посылки БС по каналам связи сигналов, которые трудно отличить от информационных);
• дистанционное отключение радиотерминала (возможность отключения абонентского радиотерминала диспетчером сети);
• распространение ключей по радиоканалу (возможность передачи диспетчером сети секретных ключей абонентам по радиоканалу).

Системы стандарта Tetrapol широко используются во Франции. Видимо, не без поддержки правительством отечественного производителя, кроме сети связи Rubis национальной жандармерии, системы Tetrapol эксплуатируются французской полицией (система Acropolе) и службой железных дорог (система Iris).

Стандарт Tetrapol пользуется популярностью и в некоторых других странах Европы. На основе данного стандарта развернуты сети связи полиции Мадрида и Каталонии, подразделений безопасности Чешской Республики, службы аэропорта во Франкфурте. Специальная сеть связи Matracom 9600 развертывается в интересах Берлинского транспортного предприятия. Радиостанции сети связи будут установлены на более, чем 2000 автобусах предприятия. Кроме радиосвязи, в сети задействуется функция определения местоположения транспортных средств.

В 1997 г. фирма Matra Communications выиграла тендер по созданию системы цифровой радиосвязи для королевской тайландской полиции. Контракт является частью заказа по модернизации полицейской радиосети, которая объединит 70 полицейских участков. Предполагается задействование самых современных возможностей системы, включая доступ к централизованной базе данных, электронную почту, сквозное шифрование информации, местоопределение. Имеются также сведения о развертывании нескольких систем в двух других странах юго-восточной Азии, а также в интересах полиции Мехико.

В нашей стране системы стандарта Tetrapol пока не используются. В настоящее время ФАПСИ предполагает развертывание в России опытного района транкинговой радиосвязи данного стандарта.

2.5. Система iDEN

Технология iDEN (integrated Digital Enhanced Network) была разработана компанией Motorola в начале 90-х годов. Первая коммерческая система на базе этой технологии была развернута в США компанией NEXTEL в 1994 г.

С точки зрения статуса стандарта iDEN можно охарактеризовать как корпоративный стандарт с открытой архитектурой. Это означает, что компания Motorola, сохраняя за собой все права по модификации системного протокола, предоставляет вместе с тем лицензии на производство компонентов системы различным производителям.

Данный стандарт разрабатывался для реализации интегрированных систем, обеспечивающих все виды подвижной радиосвязи: диспетчерской связи, мобильной телефонной связи, передачи текстовых сообщений и пакетов данных. Технология iDEN ориентирована на создание корпоративных сетей крупных организаций или коммерческих систем, предоставляющих услуги как организациям, так и частным лицам.

При реализации диспетчерских сетей подвижной радиосвязи iDEN предоставляет возможности группового и индивидуального вызова, а также режима сигнализации вызова, при котором в случае недоступности абонента вызов запоминается в системе, а затем передается абоненту, когда тот становится доступным. Число возможных групп в iDEN составляет 65535. Время установления связи при групповом вызове в полудуплексном режиме не превышает 0,5 с.

Системы iDEN предоставляют возможности организации телефонной связи по любым направлениям: мобильный абонент – мобильный абонент, мобильный абонент – абонент ТФОП. Телефонная связь полностью дуплексная. В системе предусмотрена возможность голосовой почты.

Абоненты систем iDEN имеют возможность передавать и получать на свои терминалы текстовые сообщения, а также передавать данные (в коммутационном режиме со скоростью 9,6 Кбит/с, а в пакетном – до 32 Кбит/с), что обеспечивает возможность организации факсимильной связи и электронной почты, а также взаимодействия с фиксированными сетями, в частности с Internet. Пакетный режим передачи данных поддерживает протокол TCP/IP.

Система iDEN выполнена на базе технологии МДВР. В каждом частотном канале шириной 25 кГц передается 6 речевых каналов. Это достигается путем разбиения кадра длительностью 90 мс на временные интервалы по 15 мс, в каждом из которых передается информация своего канала.

Для речевого кодирования используется кодек, работающий по алгоритму типа VSELP. Скорость передачи информации в одном канале составляет 7,2 Кбит/с, а суммарная скорость цифрового потока в радиоканале (за счет использования помехоустойчивого кодирования и добавления управляющей информации) достигает 64 Кбит/с. Столь высокой скорости передачи информации в полосе 25 кГц удается достичь за счет применения 16-позиционной квадратурной модуляции M16-QAM.

В стандарте используется стандартный для Америки и Азии частотный диапазон 805-821/855-866 МГц. IDEN имеет самую высокую спектральную эффективность среди рассматриваемых стандартов цифровой транкинговой связи, он позволяет разместить в 1 МГц до 240 информационных каналов. Вместе с тем, размеры зон покрытия базовых станций (ячеек) в системах iDEN меньше, чем в системах других стандартов, что объясняется малой мощностью абонентских терминалов (0,6 Вт – для портативных станций и 3 Вт – для мобильных).

Архитектуре системы iDEN присущи черты, характерные как для транкинговых, так и для сотовых систем, что подчеркивает ориентацию iDEN на обслуживание большого количества абонентов и интенсивный трафик. При создании коммерческих систем для обслуживания различных организаций или предприятий в системе может быть создано до 10000 виртуальных сетей, в каждой из которых может быть до 65500 абонентов, объединенных при необходимости в 255 групп. При этом каждая из групп абонентов может использовать всю зону связи, обеспечиваемую данной системой.

Первая коммерческая система, развернутая в 1994 г. компанией NEXTEL, в настоящее время является общенациональной и насчитывает около 5500 сайтов и 2,7 млн. абонентов. В США имеется другая сеть, оператором которой является компания Southern Co. Сети iDEN развернуты также в Канаде, Бразилии, Мексике, Колумбии, Аргентине, Японии, Сингапуре, Китае, Израиле и других странах. Общее число абонентов iDEN в мире на сегодня превышает 3 млн. человек.

В России системы iDEN не развернуты и нет сведений о разработках проектов сетей данного стандарта.

3. Краткий сравнительный анализ стандартов цифровой радиосвязи

3.1. Технические характеристики и функциональные возможности

Обобщенные сведения о системах стандартов EDACS, TETRA, APCO 25, Tetrapol, iDEN и их технические характеристики представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характе- ристика стандарта (системы) связи Tetrapol Разработчик стандарта Ericsson (Швеция) Matra Communications (Франция) Статус стандарта корпора- тивный открытый открытый корпора- тивный корпора- тивный с открытой архи- тектурой Основные производители радиосредств Nokia, Motorola, OTE, Rohde&Schwarz Motorola, E.F.John­son Inc., Transcrypt, ADI Limited Matra, Nortel,CS Telecom Возможный диапазон рабочих частот, МГц 138-174; 403-423; 450-470; 806-870 138-174; 403-423; 450-470; 806-870 138-174; 406-512; 746-869 805-821/ 855-866 Разнос между частотными каналами, кГц 12,5 (передача данных) Эффективная полоса частот на один речевой канал, кГц Вид модуляции C4FM (12,5 кГц) CQPSK (6,25 кГц) GMSK (BT=0,25) Метод речевого кодирования и скорость речепреобра- зования адаптивное много- уровневое кодирование (преобра- зование 64Кбит/с и компрессия до 9,2 Кбит/с) CELP (4,8 Кбит/с) IMBE (4,4 Кбит/с) RPCELP (6 Кбит/с) (7,2 Кбит/с) Скорость передачи информации в канале, бит/с 7200 (28800 – при передаче 4-х информационных каналов на одной физичекой частоте) 9600 (до 32К при передаче данных в пакетном режиме) Время установления канала связи, с 0,25 (в однозоновой системе) 0,2 с - при индив. вызове (min); 0,17 с - при групповом вызове (min) 0,25 - в режиме прямой связи; 0,35 - в режиме ретрансляции; 0,5 - в радио- подсистеме не более 0,5 не более 0,5 Метод разделения каналов связи МДВР (с использованием частотного разделения в многозоновых системах) Вид канала управления выделенный выделенный или распределенный (в зависимости от конфи- гурации сети) выделенный выделенный Выделенный или распре- деленный (в зависимости от конфи- гурации сети) Возможности шифрования информации стандартный фирменный алгоритм сквозного шифрования 1) стандартные алгоритмы; 2) сквозное шифрование 4 уровня защиты информации 1) стандартные алгоритмы; 2) сквозное шифрование нет сведений

Функциональные возможности, предоставляемые системами стандартов цифровой транкинговой радиосвязи, представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Функциональные возможности системы связи Поддержка основных видов вызова (индивид., групповой, широковещ.) Выход на ТФОП Полнодуплексные абонентские терминалы Передача данных и доступ к централизованным базам данных Режим прямой связи Автоматическая регистрация мобильных абонентов Персональный вызов Доступ к фиксированным сетям IP Передача статусных сообщений Передача коротких сообщений Поддержка режима передачи данных о местоположении от системы GPS Факсимильная связь Возможность установки открытого канала Множественный доступ с использованием списка абонентов Наличие стандартного режима ретрансляции сигналов Наличие режима «двойного наблюдения»

Примечание: (н/с - нет сведений)

Рассматривая технические характеристики и функциональные возможности представленных стандартов транкинговой связи, можно отметить, что все стандарты имеют высокие (относительно данного класса систем подвижной радиосвязи) технические показатели. Они позволяют строить различные конфигурации сетей связи, обеспечивают разнообразные режимы передачи речи и данных, связь с ТФОП и фиксированными сетями. В средствах радиосвязи данных стандартов используются эффективные методы речепреобразования и помехоустойчивого кодирования информации. Все стандарты обеспечивают высокую оперативность связи.

Можно отметить, что по сравнению с другими стандартами EDACS имеет несколько меньшую спектральную эффективность. Кроме этого, некоторые специалисты отмечают, что в стандарте EDACS не используются цифровые методы модуляции, что позволяет говорить о нем как о стандарте, в котором осуществляется передача оцифрованной речевой информации по аналоговому каналу связи.

По функциональным возможностям стандарт EDACS, пожалуй, также в определенной мере уступает остальным трем стандартам, т. к. он был разработан несколько раньше. Стандарты TETRA, APCO 25, Tetrapol и iDEN специфицируют широкий спектр предоставляемых стандартных услуг связи, по уровню сравнимый между собой. (Как правило, перечень предоставляемых услуг определяется при проектировании конкретной системы или сети радиосвязи.)

3.2. Выполнение специальных требований к системам радиосвязи служб общественной безопасности

Информация о наличии некоторых специфических услуг связи, ориентированных на использование представителями служб общественной безопасности, представлена в таблице 3. Стандарт iDEN здесь не рассматривается, т. к. этот стандарт разрабатывался без учета специальных требований служб общественной безопасности. В настоящее время появляются только отдельные сведения о ведущихся попытках адаптации систем данного стандарта к специальным требованиям.

Таблица 3.

Специальные услуги связи Tetrapol Приоритет доступа Система приоритетных вызовов Динамическая перегруппировка Избирательное прослушивание Дистанционное прослушивание Идентификация вызывающей стороны Вызов, санкционированный диспетчером Передача ключей по радиоканалу (OTAR) Имитация активности абонентов Дистанционное отключение абонента Аутентификация абонентов

Так как представленные в таблице стандарты разрабатывались в интересах служб общественной безопасности, все они обеспечивают выполнение большинства требований, предъявляемых к специальным системам связи, что можно видеть по таблице 2. Представленные цифровые стандарты обеспечивают высокую оперативность связи (время доступа для всех систем - не более 0,5 с) и предусматривают возможности повышения отказоустойчивости сетей радиосвязи за счет гибкой архитектуры. Все стандарты позволяют реализовать защиту информации: для систем TETRA и Tetrapol стандарты предусматривают возможность использования как стандартного алгоритма шифрования, так и оригинальных алгоритмов за счет сквозного шифрования; в системах EDACS можно использовать стандартный фирменный алгоритм или специально согласовать с фирмой возможность применения собственной системы защиты; в соответствии с функциональными и техническими требованиями к системам стандарта APCO 25 должно обеспечиваться 4 уровня защиты информации (из которых только один может быть предназначен для экспортируемых применений).

При рассмотрении перечня предоставляемых каждым стандартом специальных услуг связи можно отметить, что стандарты TETRA, APCO 25, Tetrapol обеспечивают сравнимый уровень специальных услуг, а EDACS - несколько меньший. Стандарт iDEN не предусмотрен для выполнения специальных требований.

3.3. Ресурсы радиочастотного спектра

Наличие ресурсов радиочастотного спектра (РЧС) для развертывания системы радиосвязи является важнейшим критерием выбора той или иной системы. В данном случае наиболее перспективны стандарты, которые обеспечивают возможность построения сетей связи в наиболее широком диапазоне.

Системы EDACS реализуются в диапазонах 138-174, 403-423, 450-470 и 806-870 МГц, причем есть сведения о действующих сетях радиосвязи во всех диапазонах.

Системы TETRA предполагают использование следующих диапазонов: 380-385/390-395, 410-430/450-470 МГц и 806-870 МГц.

Системы APCO 25 в соответствии с функциональными и техническими требованиями обеспечивают возможность работы в любом из диапазонов, отведенных для подвижной радиосвязи.

Стандарт Tetrapol ограничивает верхнюю частоту своих систем на уровне 520 МГц.

Системы стандарта iDEN функционируют только в диапазоне 800 МГц, что ограничивает их использование для построения определенного круга систем.

Следует отметить, что выделение ресурсов радиочастотного спектра для построения систем цифровой транкинговой радиосвязи наиболее реально в диапазоне 400 МГц.

3.4. Статус стандарта (открытый/закрытый)

При выборе стандарта радиосвязи обязательно необходимо учитывать информацию о том, является ли стандарт открытым или корпоративным (закрытым).

Корпоративные стандарты (EDACS и Tetrapol) являются собственностью их разработчиков. Приобретение оборудования возможно только у ограниченного круга производителей.

Открытые стандарты, к которым относятся TETRA и APCO 25, обеспечивают создание конкурентной среды, привлечение большого количества производителей базового оборудования, абонентских радиостанций, тестовой аппаратуры для выпуска совместимых радиосредств, что способствует снижению их стоимости. Доступ к спецификациям стандартов предоставляется любым организациям и фирмам, вступившим в соответствующую ассоциацию. Пользователи, выбирающие открытый стандарт радиосвязи, не попадают в зависимость от единственного производителя и могут менять поставщиков оборудования. Открытые стандарты пользуются поддержкой со стороны государственных и правоохранительных структур, крупных компаний многих стран мира, а также поддержаны ведущими мировыми производителями элементной и узловой базы.

Заключение

Краткий сравнительный анализ данных стандартов цифровой транкинговой радиосвязи по основным рассмотренным критериям позволяет сделать определенные выводы о перспективности их развития как в мире, так и в России.

Стандарт EDACS практически не имеет перспектив развития. По сравнению с другими стандартами, он имеет меньшую спектральную эффективность и менее широкие функциональные возможности. Компания Ericsson не планирует расширять возможности стандарта и практически свернула производство оборудования.

Стандарт iDEN не предусматривает многих специальных требований, а также, несмотря на высокую спектральную эффективность, ограничен необходимостью использования диапазона 800 МГц. Вероятно, что системы данного стандарта имеют определенный потенциал и будут еще развертываться и эксплуатироваться, в особенности в Северной и Южной Америке. В других регионах перспективы развертывания систем данного стандарта выглядят сомнительными.

Стандарт Tetrapol имеет хорошие технические показатели и достаточные функциональные возможности, однако так же, как и стандарты EDACS и iDEN, не обладает статусом открытого стандарта, что может существенно сдерживать его развитие в техническом плане, а также в части стоимости абонентского и стационарного оборудования.

Стандарты TETRA и APCO 25 обладают высокими техническими характеристиками и широкими функциональными возможностями, включая выполнение специальных требований силовых структур, имеют достаточную спектральную эффективность. Самым главным доводом в пользу этих систем является наличие статуса открытых стандартов.

В то же время, большинство экспертов склоняется к мнению, что рынок цифровой транкинговой радиосвязи будет завоеван стандартом TETRA. Данный стандарт пользуется широкой поддержкой большинства крупных мировых производителей оборудования и администраций связи различных стран. Последние события на отечественном рынке профессиональной радиосвязи позволяют сделать вывод, что и в России данный стандарт получит наиболее широкое распространение.

IDEN: одна за всех...

Идея интегрированной системы, сочетающей в себе возможности групповой и диспетчерской радиосвязи, мобильной телефонной связи, а также передачи алфавитно-цифровых сообщений (пейджинг) и беспроводной передачи данных, нашла воплощение в технологии iDEN.

Предисловие

АО "ВымпелКом", оператор сети "БиЛайн", объявил о введении международного межстандартного роуминга iDEN/GSM. Новая технология значительно расширит возможности предоставления роуминговых услуг абонентам "БиЛайн" по всему миру. Начиная с середины сентября 2000 года, в сети "БиЛайн GSM" начато предоставление услуг международного автоматического роуминга в Аргентине, Перу, Арабских Эмиратах и Туркмении. Общее количество стран, где данная услуга стала доступна абонентам "БиЛайн GSM" достигло 87. Роуминг действует с 171 оператором. В ближайшее время планируется ввод в действие роуминга в Бразилии, Мексике и Македонии. Таким образом, компания вышла на первое место среди операторов московского региона по числу стран, с которыми действуют роуминговые соглашения. Заметный рост числа новых стран, где данная услуга стала доступна абонентам "Би Лайн GSM", связан с запуском международного межстандартного роуминга iDEN/GSM между сетями "Би Лайн GSM" и американского оператора Nextel, владеющего сетями стандарта iDEN в нескольких регионах мира. В ряде стран, таких как Аргентина, Бразилия, Перу, Мексика сети GSM либо не получили распространения, либо полностью отсутствуют. При этом, например, в Латинской Америке широкое развитие получили сети, построенные на базе цифровой транкинговой технологии iDEN.

В настоящее время вполне определенно обозначились три различные сферы применения систем мобильной радиосвязи: это системы типа Public Safety (полиция, пожарная охрана, скорая помощь и т.п.), частные, т.е. принадлежащие организациям и оперируемые ими системы (PMR, Private Mobile Radio), и коммерческие системы общего пользования (SMR, Shared Mobile Radio).
Для систем первого типа характерно сравнительно небольшое число абонентов (не более 500-1000), повышенные требования к обеспечению надежности и конфиденциальности и наличие специальных функций типа Emergency Call. Отличительной особенностью таких систем является высокая стоимость абонентских терминалов, которая в цифровых системах может достигать $4000. К категории Public Safety/PMR относятся стандарты Smartnet/Smartzone, EDACS и APCO25, а также разрабатываемый в настоящее время европейский цифровой стандарт TETRA.
Коммерческие системы типа SMR характеризуются значительно большей емкостью (число абонентов цифровых систем может достигать десятков тысяч), возможностью предоставления дополнительных информационных услуг, а также умеренной стоимостью абонентских терминалов. К категории SMR относятся стандарты MPT1327, LTR/ESAS и GeoNet.
Отметим, что большинство существующих аналоговых систем SMR имеют ограниченные возможности по повторному использованию частот и переключению каналов, автоматической идентификации абонентов при их перемещении из одного сайта в другой и т.п., а также не предоставляют в полном объеме услуги мобильной телефонной связи на современном уровне.

Мобильная телефонная (сотовая) связь

Мобильная телефонная связь предназначена в первую очередь для обеспечения персональной мобильной голосовой связи “один на один” в дуплексном режиме. Технологии сотовой связи прошли примерно тот же путь развития, что и транкинговые системы. Первое поколение сотовых технологий, появившееся в начале 80-х годов, базировалось на аналоговых стандартах. Наибольшее распространение в мире получили североамериканский стандарт AMPS, британский TACS и скандинавский NMT-450. Все аналоговые стандарты сотовой связи обеспечивают хорошее качество передачи голоса. Их основным недостатком, так же как и в случае аналоговых транкинговых систем, является ограниченная емкость. Кроме того, в аналоговых системах сотовой связи также сохраняется проблема несанкционированного доступа к системе.
В начале 90-х годов повсеместно начался переход на цифровые стандарты сотовой связи. Наибольшее распространение в мире получил западноевропейский стандарт GSM, принятый в настоящее время более чем в ста странах. Среди других цифровых стандартов достаточно широкое признание получил D-AMPS, а в последние годы все большую популярность приобретает CDMA. Следует отметить, что в мобильной телефонной связи применение цифровых технологий далеко не всегда обеспечивает более высокое качество звука по сравнению с аналоговыми системами. Например, общепризнанно, что качество звука в системах стандарта GSM несколько ниже, чем в аналоговых системах. Основные преимущества цифровых стандартов мобильной телефонной связи - большая емкость системы, полная конфиденциальность переговоров и устойчивость к различного рода радиопомехам.
Как цифровые, так и большинство аналоговых стандартов мобильной телефонной связи также предоставляют возможность передачи текстовых сообщений и данных.
Итак, мобильная радиосвязь и сотовая связь ориентированы на обеспечение, соответственно, групповой полудуплексной и персональной дуплексной мобильной связи (рис. 1). Однако с развитием цифровых технологий к середине 90-х годов стало очевидно, что эти два первоначально разных вида мобильной голосовой связи имеют между собой немало общего с точки зрения территориальной организации системы, инфраструктуры, выхода на ТФОП (телефонная сеть общего пользования) и т. п. В то же время, существовавшие технологии SMR не были способны обеспечить тот же уровень сервиса, который предоставляли системы мобильной телефонной связи.

В связи с этим возникла идея разработки интегрированной системы, сочетающей в себе возможности групповой и диспетчерской радиосвязи, мобильной телефонной связи, а также передачи алфавитно-цифровых сообщений (пейджинг) и беспроводной передачи данных. Предлагаемая система должна была обеспечить современный уровень сервиса для всех видов связи. Именно эта идея и была реализована в технологии iDEN (integrated Digital Enhanced Network), разработанной компанией Motorola в середине 90-х годов.

Интегрированные услуги

Технология iDEN представляет собой интегрированную систему (рис. 2), обеспечивающую пользователям все основные виды мобильной связи

Рис. 2. Географическая структура групп в iDEN

Мобильная радиосвязь

iDEN обеспечивает возможности, характерные для современных цифровых систем транкинговой радиосвязи, а именно:

• групповой вызов (group call) - абонент системы (как мобильный, так и находящийся в офисе диспетчер) может осуществлять групповой вызов в режиме полудуплексной связи. Вызов осуществляется одним нажатием кнопки, и время установления связи не превышает 0,5 сек. Важно отметить, что при таком вызове задействуется лишь один голосовой канал связи в каждой ячейке системы вне зависимости от числа абонентов в группе. Число возможных групп в iDEN практически неограниченно, точнее, равно 2550000, что избавляет от необходимости иметь в системе функцию динамического переконфигурирования групп. Все возможные конфигурации групп могут быть запрограммированы заранее, и при необходимости абоненты просто переходят в соответствующие группы. Члены группы могут находиться в разных городах на расстоянии в десятки и сотни километров (разумеется, в пределах зоны покрытия системы) и разговаривать в режиме группового вызова так, как будто они находятся на соседних улицах;
• персональный вызов (private call) - также вызов в полудуплексном режиме, однако в разговоре участвуют только два абонента, при этом обеспечивается полная секретность переговоров. Как в режиме группового, так и в режиме индивидуального вызова на дисплее абонентского терминала вызываемого абонента появляется имя (либо цифровой идентификатор) вызывающего абонента;
• сигнализация вызова (call alert) - используется при необходимости вызвать абонента (или группу абонентов), который либо ведет разговор в режиме мобильного телефона, либо находится вне зоны действия системы, либо выключил свой абонентский терминал. Вызов запоминается в системе, и в тот момент, когда абонент становится доступен, он получает звуковой сигнал, а на экране терминала появляется идентификатор вызывающего абонента. Одновременно вызывающий абонент получает подтверждение получения вызова.

Мобильная телефонная связь

Система iDEN предоставляет все возможности современных систем мобильной телефонной связи: абоненты могут звонить как на другие мобильные телефоны, так и на стационарные телефоны ТФОП, а также принимать звонки и от тех, и от других. Телефонная связь полностью дуплексная. iDEN имеет такие функции, как хранение в памяти телефона до 100 номеров и вызов по имени, автоматический набор номера, режим ожидания, различные режимы переадресации звонка, идентификация звонящего. На абонента можно наложить следующие ограничения: только входящие звонки, только местные звонки, запрет международных звонков, ограничение на время разговоров. В системе также имеется голосовая почта (voice mail).

Передача текстовых сообщений

Абоненты системы iDEN могут принимать алфавитно-цифровые сообщения, которые затем появляются на экране абонентского терминала. Терминалы iDEN могут хранить до 16 сообщений по 140 символов в каждом. Сообщения передаются, как в обычной системе пейджинговой связи: либо через оператора, либо с компьютера. Сообщение может быть передано как одному абоненту, так и группе абонентов.

Передача данных

Портативные терминалы iDEN имеют встроенные модемы и могут подключаться к портативным компьютерам с помощью RS-232С адаптера (последовательный интерфейс). При этом нет необходимости иметь модем в компьютере. В режиме коммутации каналов обеспечивается скорость передачи факсов и данных до 9600 бит/с, а в пакетном режиме - до 32 кбит/с при использовании всего частотного канала для передачи данных. Схема коррекции ошибок с опережением обеспечивает надежную передачу данных. Функция передачи данных позволяет мобильным абонентам принимать и посылать факсы и электронную почту, обмениваться данными с компьютерами в офисе и работать с сетью Интернет. Пакетный режим передачи данных поддерживает протокол TCP/IP.
Отметим, что добавление услуг передачи данных к существующей системе iDEN не требует установки никакого дополнительного оборудования на базовых станциях. Необходимо лишь установить дополнительные блоки центральной инфраструктуры и инсталлировать программное обеспечение на базовых станциях и в центральной инфраструктуре.

Радиоинтерфейс и кодирование голоса в iDEN

Система iDEN базируется на технологии TDMA (Time Division Multiple Access). В каждом частотном канале шириной 25 кГц передается одновременно 6 голосовых сигналов (рис. 3). Передача оцифрованного голосового сигнала как в режиме радио, так и в режиме сотового телефона осуществляется следующим образом. Внутри временного интервала 90 мс выделено 6 временных слотов продолжительностью по 15 мс. В каждом из этих слотов передается один голосовой сигнал (при этом неважно, к какому виду связи он относится), а каждый шестнадцатый временной слот отведен под управляющие сигналы. За счет применения модуляции радиосигнала по методу M16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) обеспечивается суммарная скорость передачи данных по одному частотному каналу в 64 кбит/с. При этом скорость передачи одного голосового сигнала составляет 7.2 кбит/с.
Адекватное воспроизведение человеческого голоса и других звуков при столь невысокой скорости передачи оцифрованного голосового сигнала достигается за счет использования усовершенствованной схемы кодирования голосового сигнала, базирующейся на использовании алгоритма VSELP. Не вдаваясь в технические подробности, отметим, что комбинация технологий TDMA/VSELP обеспечивает более высокое качество передачи голоса, чем в стандарте GSM, и не хуже, чем последние версии стандарта CDMA.

Используемый спектр

При разработке технологии iDEN изначально была поставлена задача добиться максимально эффективного использования частотного ресурса, по крайней мере не уступающего существующим реализациям стандарта CDMA.
Как уже было сказано, система iDEN обеспечивает передачу в каждом частотном канале шириной 25 кГц одновременно 6 голосовых сигналов. В результате в спектре шириной 1 МГц можно разместить 240 голосовых каналов. Для сравнения укажем, что аналоговые и цифровые системы транкинговой связи предоставляют не более 80 голосовых каналов на 1 МГц, аналоговые системы сотовой связи - 30-40 голосовых каналов, стандарт GSM - 40 голосовых каналов (рис. 4).

Рис. 4. Эффективность использования спектра

Система iDEN работает в стандартном для Америки и Азии транкинговом диапазоне 806-825/851-870 МГц. Часть этого диапазона отведена под системы транкинговой радиосвязи в странах СНГ.
Отметим, что система iDEN не требует, чтобы все частотные каналы были смежными.

IDEN Micro Lite

К середине 1999 г. компания Motorola планирует завершить разработку системы iDEN MicroLite, которая представляет собой уменьшенный вариант iDEN и ориентирована на обслуживание систем с числом абонентов от нескольких сотен до 5 тысяч. Максимальное количество базовых станций - 8.
Система iDEN MicroLite базируется на тех же технологических решениях, что и система iDEN: та же схема модуляции радиосигнала M16-QAM, вокодер VSELP, технология временного разделения голосовых каналов TDMA с размещением 6 голосовых каналов в одном частотном канале шириной 25 кГц.
Абонентские терминалы и базовые станции iDEN MicroLite и iDEN идентичны.
Основное технологическое отличие iDEN MicroLite от iDEN состоит в организации центральной инфраструктуры системы. В системе iDEN MicroLite вся центральная инфраструктура реализована на двух компьютерах, один из которых выполняет функции DAP (см. Архитектура системы iDEN), а другой - всех остальных компонентов центральной инфраструктуры (включая коммутатор). Первоначальная версия iDEN MicroLite обеспечивает два вида связи - групповую и индивидуальную радиосвязь и мобильную телефонную связь. Последующие версии будут также поддерживать передачу коротких сообщений и данных.
Следует отметить, что при росте числа абонентов выше максимальной емкости iDEN MicroLite возникает необходимость перехода к полной системе iDEN. При таком переходе необходимо установить центральную инфраструктуру системы iDEN, однако можно использовать абонентские терминалы и имеющееся оборудование базовых станций, проведя необходимую модификацию программного обеспечения.
Поставки системы iDEN MicroLite начнутся во второй половине 1999 г.

Абонентское оборудование

Все абонентское оборудование для системы iDEN представлено аппаратами компании Motorola. Среди них есть как автомобильные, так и портативные терминалы, ни в чем не уступающие собратьям из сотовой связи: многоуровневое меню, настройки вызывных сигналов, записная книжка, многоязыковая поддержка и многое другое делает их столь же удобными в обращении. др. В 2000г. выпущена модель, представляющая новое поколение аппаратов iDEN - это Motorola Timeport i2000. Этот аппарат работает не только в "родной" сети iDEN, но и в GSM-900. Таким образом, абоненту предоставляется более широкий спектр услуг и он может использовать преимущества обеих сетей. Более подробно ознакомиться с абонентскими аппаратами iDEN, можно по адресу: http://www.motorola.com/LMPS/iDEN/product_features/phone.html

Области применения

Как уже было сказано, iDEN относится к системам типа SMR (Shared Mobile Radio), то есть ориентирована на создание коммерческих систем, предоставляющих интегрированные пакеты услуг мобильной связи как, в первую очередь, организациям, так и частным лицам. Система ориентирована прежде всего на использование организациями различного профиля и размеров, заинтересованными в обеспечении надежной мобильной связи между отдельными подразделениями и группами сотрудников.
Для каждого корпоративного пользователя системы создается так называемый «флот», который представляет собой ни что иное, как виртуальную частную сеть данной организации. Одна система может иметь до 10000 флотов, в каждом флоте может быть максимум 65-500 абонентов. Внутри флота могут создаваться различные группы, соответствующие подразделениям этой компании, максимально возможное число групп в одном флоте равно 255. Абсолютно исключена возможность как нечаянного, так и преднамеренного несанкционированного вторжения абонентов в чужие флоты. Члены флота могут находиться в разных городах, перемещаться из одного города в другой и при этом пользоваться всеми услугами как групповой, так и персональной связи. В результате, в распоряжении организации оказывается мобильная телекоммуникационная система, полностью эквивалентная собственной сети данной организации. В то же время ей не нужно приобретать оборудование и строить антенны, а также тратить несколько месяцев на установку и отладку системы. Все, что необходимо сделать, - это стать корпоративным пользователем существующей системы iDEN и сконфигурировать требуемые группы.
Подчеркнем, что предоставляемые системой iDEN интегрированные услуги покрывают практически весь спектр потребностей компаний и организаций в мобильной связи. Связь внутри подразделений (групп) и между ними осуществляется в режиме радиосвязи, а для связи с внешними организациями (поставщики, клиенты) используется режим мобильного телефона. Тем самым, во-первых, обеспечивается мгновенная индивидуальная и групповая связь внутри организации и, во-вторых, существенно снижаются расходы на мобильную связь по сравнению с вариантом, когда для связи внутри организаций используются мобильные телефоны.
Возможно также и создание комбинированных частно-коммерческих систем на базе iDEN. В этом случае организация создает сначала сеть для своих внутренних нужд, а затем за счет избыточной емкости начинает предоставлять коммерческие услуги связи. Никаких проблем с секретностью и конфиденциальностью также не возникает.
Благодаря модульному принципу организации системы, можно создавать различные ее реализации в зависимости от нужд клиента. Например, первоначально сеть iDEN может быть развернута как чисто транкинговая система, а затем по мере необходимости к ней можно добавить возможности мобильной телефонии и передачи текстовых сообщений и данных.

Признание iDEN в мире

Первая коммерческая система на базе технологии iDEN была развернута в США компанией NEXTEL в середине 1994 г., и в настоящее время эта сеть является общенациональной. Она насчитывает около 5500 сайтов и имела на декабрь 1998 г. около 2,7 миллиона абонентов. В юго-западных штатах США имеется другая сеть, оператором которой является энергетическая компания Southern Co. В Канаде сетью iDEN оперирует компания Clearnet. Что касается Латинской Америки, то сети iDEN имеются в Колумбии и Аргентине (две системы), недавно запущены в коммерческую эксплуатацию сети в Сан-Пауло и Рио-де-Жанейро (Бразилия) и Мехико (Мексика). Кроме того, в 1998 г. началось развертывание систем iDEN в Перу, Венесуэле и Чили.
В Азии система iDEN более двух лет работает в Токио и Осаке (Япония), в апреле 1997 г. запущена система в Сингапуре, имеются такие системы в Китае, Южной Корее и на Филиппинах. Ведется строительство еще 3 систем в Китае и одной - в Индонезии. На Ближнем Востоке имеется общенациональная сеть iDEN в Израиле.
Каждая из вышеперечисленных систем рассчитана на обслуживание десятков тысяч абонентов. Общее число абонентов систем iDEN в мире на конец 1998 г. достигло трех миллионов. iDEN - открытая архитектура. Компания Motorola предоставляет лицензии на производство компонентов системы iDEN различным производителям.
Подводя итоги, отметим, что на сегодня iDEN является единственной отработанной в коммерческой эксплуатации технологией, обеспечивающей предоставление всего комплекса услуг мобильной связи.

Статья подготовлена с использованием материалов сайта www.trunk.ru

Фил Питерсен
директор по региону Европы и Ближнего Востока
группы iDEN компании Motorola,

Андрей Денисов
региональный менеджер по Восточной Европе и бывшему СССР
группы iDEN компании Motorola

Глоссарий

BCS (Base Site Controller) - контроллер базовых станций;
DACS (Digital Access Crossconnect Switch) - коммутатор цифровых каналов;
DAP (Dispatch Application Processor) - процессор транкинговой связи;
EBTS (Enhanced Base Transceiver System) - усовершенствованная базовая станция;
HLR/VLR (Home/Vehicle Location Register) - регистратор местоположения абонентов;
IWF (Interworking Function) - интерфейс передачи данных/факсов;
MDG (Mobile Data Gateway) - шлюз пакетной передачи данных;
MPS (Metro Packet Switch) - пакетный коммутатор;
MSC (Mobile Switching Center) - коммутатор телефонной связи;
OMC (Operations Maintenance Center) - центр управления;
SMS (Short Message Service) - система передачи текстовых сообщений;
VMS (Voice Mail System) - голосовая почта;
XCDR Transcoder - блок преобразования речевых пакетов из формата VSELP в формат PCM и наоборот

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.

Транкинговые (транковые) системы являются видом систем подвижной связи, применяются в основном для обеспечения мобильной связи различными ведомствами (МВД, МЧС и др.). Под транкингом понимают метод свободного и равного доступа мобильных абонентов ко всем каналам сети связи. Транкинговая система радиосвязи представляет собой систему, обеспечивающую динамическое предоставление малого числа каналов связи большему числу абонентов (корреспондентов). В такой системе каждому абоненту может быть предоставлен любой из свободных каналов. Абонентская радиостанция может посылать запрос на сеанс связи на все базовые станции сети и при освобождении канала связи на любой из них, занимает этот канал на время переговоров. Такой способ связи позволяет обеспечить вероятность отказа в обслуживании гораздо ниже, чем в одноканальных или многоканальных радиотелефонных системах . Структурная схема транкинговой связи представлена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4- Структурная схема транкинговой связи: РТ – радиотелефон сети транкинговой связи, МС- мобильная станция сети транкинговой связи, БПС – базовая передающая станция, ТК – транкинговый контроллер, ЦКС – центр коммутации связи, ТФОП – телефонная сеть общего пользования

Принципиальное отличие транкинговых систем от других систем мобильной связи заключается в том, что частотные каналы не закреплены за определенными абонентами. Система имеет свой определенный диапазон работы, который обеспечивается несколькими частотными каналами. Выбор свободного канала связи для сеанса осуществляется самой системой. По окончании сеанса связи этот же частотный канал может быть предоставлен другим абонентам системы.

Основной смысл транкингового способа организации связи заключается в том, что одновременные сеансы связи большого количества абонентов имеют определенную вероятность, поэтому количество рабочих частот можно подобрать таким, чтобы полная занятость каналов связи была не больше допустимой. Вышесказанное можно пояснить временной диаграммой работы 4-х канальной транкинговой системы (рис. 2.5), в которой занятость каждого из каналов связи составляет 40-60%. Как видно из диаграммы, занятость каждого канала связи в отдельности довольно высокая, а загрузка системы в целом низкая (10%). В случае занятости всех каналов связи новый запрос на обслуживание не теряется, а ставится в очередь до появления свободного канала.

1 канал

2 канал

3 канал

4 канал

система

Рисунок 2.5- Временная диаграмма работы системы транкинговой связи

В транкинговых системах связи выделение канала конкретному абоненту осуществляется двумя методами.

Первый метод предусматривает поиск свободного канала и подачу сигнала вызова мобильной абонентской станцией. Перед установлением связи мобильная станция осуществляет автоматический поиск свободного канала и на каждом определенном канале предпринимает попытку вхождения в связь с базовой станцией. При этом проявляется основной недостаток этого варианта, а именно, длительность цикла установления канала связи значительно превышает аналогичную длительность при фиксированном закреплении каналов за конкретными мобильными абонентами. Поэтому их использование эффективно при небольшом количестве каналов связи.

Второй метод построения транкинговой системы позволяет производить поиск свободного канала связи подсистемой управления базовой станции. Для решения этой задачи используется специальный канал управления базовой станции, через который обеспечиваются функции установления, обеспечения и прекращения связи.

Транкинговые системы предоставляют такие возможности, как автоматическое переключение установленного соединения на исправный канал при неисправности основного канала связи, оперативное переключение работающего канала связи на другую несущую частоту при появлении сильных помех.

Наиболее простой из существующих транкинговых систем является однозоновая аналоговая система стандарта Smar Trunk II, эксплуатируемая в диапазонах 146 – 174 МГц и 400 – 470 МГц. Базовая станция содержит один управляющий и пятнадцать рабочих каналов, которые обеспечивают работу до четырех тысяч абонентов.

Более современной аналоговой транкинговой системой является оборудование MPT 1327 с централизованным управлением (рис. 2.6).

В настоящее время имеет место тенденция перехода от аналоговых систем связи к цифровым. Полностью цифровой транкинговой системой является система стандарта TETRA.

Структура комплексов различных транкинговых систем примерно одинакова. Модульный принцип построения таких систем позволяет производить их наращивание до необходимой емкости.

Базовое оборудование каждого канала включает:

Дуплексный приемопередатчик (репитер);

Транкинговый контроллер;

Антенно-фидерное устройство.

Абонентские комплекты выполнены на базе популярных радиостанций Kenwood, Icom, Alinco, Motorola, Standard, Yaesu и др. с установленными в них специальными логическими платами, управляющими радиостанцией и реализующими определенные функции.

Радиостанции могут программироваться под функциональные задачи абонентов этой системы с помощью специального устройства – программатора.

Различные транкинговые системы обеспечивают аналогичный набор возможностей. Например, и однозоновые и многозоновые системы достигают увеличения радиуса действия связи. В однозоновой системе для этого требуется увеличение мощности передатчика базовой станции и применения более чувствительных антенн. В многозоновой системе тот же результат достигается использованием нескольких базовых станций пониженной мощностью передатчиков. Большое количество базовых станций в многозоновой системе позволяет снизить удаленность абонентской радиостанции от базовой, что повышает устойчивость связи. При перемещении абонента в соседнюю зону обеспечивается эстафетная передача сопровождения связи от одной базовой станции к другой, то есть установленное соединение не прерывается. Современные транкинговые системы обеспечивают возможность разделения общего числа абонентских радиостанций на группы (отряды), внутри которых осуществим индивидуальный и групповой вызов. Такую систему можно применить, например, в пределах муниципального образования, объединив в общую радиосеть несколько городских служб, в том числе подразделения местного гарнизона пожарной охраны, аварийно-спасательные формирования. При этом каждая служба может иметь вполне изолированную от других служб сеть связи, а взаимные вызовы между группами будут программно разрешены только конкретным радиостанциям.

В транкинговых системах реализуются следующие виды вызовов:

Индивидуальный вызов может быть адресован любой конкретной радиостанции, при этом каждой радиостанции присваивается определенный набор цифр;

Групповой вызов предназначен заранее определенной группе абонентов, имеющей свой идентификационный номер;

Общий вызов может быть направлен всем абонентам радиосети (группы);

Экстренный вызов позволяет прервать переговоры любых абонентов, ведущихся в радиосети;

Приоритетный вызов обеспечивает преимущество в соединении для главных радиостанций в соответствующей группе абонентов;

Посылка статуса позволяет радиостанция с алфавитно-цифровым дисплеем автоматически выбирать из памяти сообщения, соответствующие данному статусу и отражать его в виде строки текста;

Радиотелефонный вызов обеспечивает абоненту выход с радиостанции в телефонную сеть общего пользования, а также в сеть учрежденческой АТС, причем его подключение к таким сетям может происходить как по абонентской линии, так и по соединительной линии. Вызов абонента мобильной станции транкинговой системы из телефонной сети общего пользования осуществляется с помощью дополнительного номера;

Переадресация вызова позволяет перевести его с одной радиостанции на заранее определенную другую радиостанцию;

Прямой вызов обеспечивает переход радиостанции в симплексный режим работы для установления связи с другими радиостанциями сети без участия базовой станции.

Важными сервисными функциями современных транкинговых систем являются возможность передачи данных между радиостанциями и обеспечение беспроводного доступа к базам данных.

К дополнительным функциям этих систем следует отнести возможность передачи коротких буквенно-цифровых сообщений по каналу управления без занятия рабочего канала, а также обеспечение голосовой почты.

Существенным преимуществами транкинговой системы является индивидуальное программирование доступа к каждому виду возможностей, установка предельного времени разговора и приоритета абонента, наличие защиты от несанкционированного доступа в систему. Кроме этого, эти системы могут применяться в качестве транспортной среды для систем определения месторасположения подвижных объектов и систем телеметрии.

Широкие собственные возможности транкинговых систем, совместимость их работы с различными видами телефонных сетей позволяют эффективно использовать эти системы для обеспечения оперативной диспетчерской связи. Ограничивают их использование по сравнению с обычными (конвенциональными) радиостанциями более сложные процедуры эксплуатации.

Транкинговые сети радиосвязи находят широкое применение для решения задач управления РСЧС и гражданской обороны с использованием мобильной компоненты связи. В такие сети, как правило, включаются стационарные, автомобильные и переносные радиостанции начальников гражданской обороны субъектов РФ, административного центра, его городских районов, начальников органов управления ГОЧС субъекта Российской Федерации, административного центра и его районов, членов комиссии по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций и обеспечению пожарной безопасности (КЧСПБ), начальников служб гражданской обороны, начальников поисково-спасательных отрядов, дежурных служб административного центра. Взаимное использование транкинговых сетей связи основано на внесении в их базы данных обшей нумерации радиостанций должностных лиц и оперативных групп, выделенных для использования в качестве взаимодействующих.