Обзор систем транкинговой связи

Общие принципы транкинговых систем

Основным принципом, лежащим в системах подвижной связи, относимых к транкинговым, является динамическое распределение каналов радиосвязи. Иными словами, предоставление меньшего количества каналов связи большему количеству абонентов. Подразумевается также, что существует некоторый (небольшой) процент вызовов, которым будет отказано в обслуживании в связи с занятостью всех каналов.

Разработка транкинговых систем связи обуславливалaсь в первую очередь необходимостью максимально эффективного использования частотного ресурса. Кроме того, транкинговые системы предоставляют гораздо более высокий уровень сервиса пользователя нежели конвенциональные (диспетчерские) системы.

Для взаимодействия абонентского и базового оборудования в транкинговых системах используется некоторая сигнализация (протокол), использование которой обусловлено необходимостью транкинга радиоканалов с коммутационным оборудованием и передачи управляющей информации от базового оборудования к абонентскому и наоборот. Существует три основных типа транкинговых систем: системы без канала управления, системы с распределенным каналом управления и системы с выделенным каналом управления. Рассмотрим каждую из них более подробно.

Системы без канала управления

SmarTrunk II

Классическим примером системы без канала управления является SmarTrunk II, получившая широкое распространение на территории Российской Федерации благодаря большому выбору абонентского оборудования и ее низкой стоимости. В SmarTrunk II какой либо канал управления отсутствует, управляющая информация передается в голосовом канале. Абонентская станция должна сама обнаружить свободный канал и затем послать запрос на соединение. Вызов базовой станции абонентское оборудование обнаруживает путем постоянного сканирования всех каналов.

Пользовательский сервис по сравнению с другими транкинговыми системами выглядит скудно. SmarTrunk II предоставляет возможность вызова отдельных абонентов системы и работу в группе (режим ретранслятора), выход в ТфОП. Время соединения может достигать нескольких секунд и зависит в первую очередь от загрузки системы.

Физически абонентское оборудование SmarTrunk II представляет собой чаще всего обычные VHF/UHF конвенциональные радиостанции со встроенным логическим модулем. Большинство выпускаемых профессиональных радиостанций имеют возможность подключения логического модуля. Базовое оборудование состоит из комплекта ретрансляторов, антенно-фидерных устройств и непосредственно самого контроллера SmarTrunk II (ST-853). Контроллер поддерживает до 4096 абонентских устройств, содержит общую шину данных, с помощью которой объединяются несколько контроллеров (до 16), последовательный порт, через который осуществляется программирование контроллера и съем информации. Кроме того, общая шина позволяет программировать все контроллеры одновременно.

SmarTrunk II является однозоновой системой (хотя существуют способы объединения нескольких контроллеров по радиоканалу, но они скорей являются некоторой формой извращения), что накладывает множество ограничений.

Системы с распределенным каналом управления

LTR (Logic Trunked Radio)

В LTR обмен управляющей информацией между абонентским и базовым оборудованием происходит непосредственно в голосовом канале причем во время сеанса связи. Таким образом, каждый канал системы является управляющим для той группы радиостанций, которые постоянно находятся в режиме приема на этом канале (распределение по группам). Абонентская радиостанция постоянно получает информацию о свободных каналах от системы. Для передачи управляющей информации используется частотный спектр, лежащий ниже 300Hz, и потому фильтруемый низкочастотными трактами как приемника абонентской станции так и контроллером, не ухудшающий качества голоса. В контексте LTR, для абонентских устройств существуют такие понятия как «система» и «группа». При установлении соединения пользователь должен указать систему и группу (в отличие от например SmarTrunk II, где нужно указать идентификатор вызываемого пользователя). Отличительная особенность LTR - выделение свободного канала только на время передачи, т.е. так называемый принцип транкинга передач (transmission trunking). Эта мера направлена в первую очередь на повышение эффективности использования канального ресурса. Свободные промежутки между паузами во время радиообмена могут быть использованы другими абонентами. Канал не освобождается при полнодуплексном обмене и телефонных вызовах.

Время установления соединения составляет от 0,3 до 1 секунды, (в зависимости от загруженности системы) но ни коим образом не зависит от количества каналов. LTR – система многозоновая. Максимально количество каналов в зоне 20, при этом на каждый канал приходится до 250 абонентских идентификаторов. Адресация абонентских устройств организована по приоритетной схеме. Основной адрес образуется из номера home-контроллера и абонентского идентификатора в этом контроллере. Также абонентская радиостанция может иметь несколько идентификаторов, используемых для приема, с различным приоритетом. LTR радиостанции имеют возможность работы и в конвенциональном режиме, например, в случае каких-то аварий или технологических работ.

Благодаря различным формам адресации LTR обладает высокой гибкостью и позволяет организовать практически любые конфигурации. Абонентское оборудование LTR систем производится такими компаниями как Vertex, E.F.Johnson, Kenwood, Uniden, и является специализированными радиостанциями. Частотный диапазон, используемый LTR системами 400МГц или 800/900Мгц, что накладывает определенные ограничения в усовиях распределения частот на территории Российской Федерации. В качестве ретрансляторов могут использоваться как специализированные так и модифицированные общего применения (требуется доработка низкочастотного тракта).

Системы с выделенным управляющим каналом

MPT-1327

В MPT-1327 используется специальный канал для передачи управляющей информации. Этот протокол является открытым, его поддерживает множество производителей оборудования. По всей видимости, благодаря широкому распространению систем связи MPT-1327, можно считать его протоколом де-факто. Как протокол де-юре, был разработан Министерством Почты и Телеграфа в Великобритании.

Концепция взаимодействия абонентского оборудования с базовым состоит в следующем: абонентская радиостанция сканирует все доступные каналы, и после обнаружения ближайшего доступного канала управления регистрируется в системе. После этого все взаимодействие между абонентским и базовым оборудованием происходит на этом канале. На управляющем канале передаются вызовы, информация о свободных каналах, короткие сообщения, которые получает абонентская радиостанция. В случае «срыва» связи на управляющем канале, абонентская радиостанция повторно попытается произвести процедуру регистрации. Таким образом предполагается, что радиостанция вышла из одного сайта (зоны), и должна зарегистрироваться в ближайшем доступном. В MPT-1327 канал выделяется на весь сеанс связи, т.е. используется так называемый «транкинг сообщений» (message trunking). Оборудование MPT-1327 предусматривает возможность существования в системе до 1036800 абонентских идентификаторов, 32768 идентификаторов систем и до 1024 каналов управления для одной системы. Также как и в других «больших» транкинговых системах, в качестве абонентского оборудования используются специализированные радиостанции, производимые большим количеством компаний (Motorola, Icom, TAIT, Kenwood и др.).

Базовое оборудование представляет собой различные блоки, объединенные между собой соответствующими интерфейсами. Ретранслятор упаравляется контроллером транкинговой системы TSC (Trunking System Controller), в задачи последнего также входят кодирование/декодирование цифровой сигнализации и согласование с линиями соединения коммутационного оборудования. TSC объединяются общей высокоскоростной шиной, подключенной к контроллеру зоны SCI (System Control Interface). Задачи зонального контроллера – учет и управление системой посредством SYSCON (системная консоль), аутентификация абонентских радиостанций, и в случае многозоновых систем, взаимодействие с региональным управляющим процессором RCP (Regional Control Processor). Часто в системе присутствует и интерфейс для выхода в ТфОП.

В случае многозоновой системы, контроллеры зоны (SCI) объединяются с RCP посредством выделенных цифровых линий связи. Один RCP может объединить до 10 SCI в единую систему. RCP управляет коммутационным оборудованием ИКМ (PCM Switch) и по запросу любого TSC, подключенного к нему, способен установить межзоновое или телефонное соединение. PCM Switch чаще всего модульный блок, в который устанавливаются четырехпортовые extension-платы. Максимальное количество этих плат 16, а количество блоков до 3-х. Два из четырех портов на extension-плате могут быть использованы для подключения к ТфОП (интерфейсы E&M, абонентские 2-х проводные, 3-х и 4-х проводные). Остальные используются для подключения TSC или связи с ICP. RCP также координирует работу каналов в близлежащих зонах с совмещенными частотами, обеспечивает переадресацию и связь с межрегиональным управляющим процессором ICP (Interregional Control Processor). Последний позволяет объединить до 16 регионов в одну систему.

Управление (management) системой осуществляется посредством SYSCON (системной консоли), которая соединяется с RCP. С помощью SYSCON осуществляется сбор данных с TSC, учет эфирного времени, тарификация, сбор различной статистики, диагностика системы и т.д и т.п.

Пользовательский сервис MPT-1327 богат, и содержит в себе два типа вызовов – голосовые и цифровые. Обеспечиваются следующие возможности: местный групповой вызов, вещательные вызовы (без необходимости ответа), местные и межзоновые вызовы, выход в ТфОП абонентской радиостанции и наоборот, посылка статусных и коротких сообщений и цифровой обмен данными через голосовой канал. Существует также возможность различных вариантов переадресации, причем инициировать которую может только абонент системы.