135621 (Система транковой связи LTR)

22

5. ТРАНКИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ КАНАЛОМ УПРАВЛЕНИЯ

5.1. ПРОТОКОЛ LTR

В конце семидесятых годов фирмой E.F.Johnson была разработана спецификация на од- нозоновую транкинговую систему, которая получила известность как протокол LTR (Logic Trunked Radio). Одной из основных целей, которую поставила перед собой фирма E.F.Johnson, была необходимость достижения максимальной пропускной способности для систем с неболь­шим количеством радиочастотных каналов. Разработчики протокола LTR отказались от тради­ционного выделенного канала управления. Вместо этого, полосы частот каждого из каналов трафика разбиваются на два поддиапазона - до 300 Гц и выше 300 Гц. Полоса частот до 300 Гц используется для передачи потока данных логического канала управления (поднесущая частота

150 Гц, скорость передачи данных - 300 бит/с). Диапазон от 300 Гц используется для переда­чи аналоговых речевых сигналов. Таким образом, все частотные каналы транкинговой системы протокола LTR используются для передачи трафика. Это решение позволяет, например, в слу­чае трехканальной системы получить пятидесятипроцентное увеличение пропускной способно­сти по сравнению с системой, использующей выделенный канал управления.

Протокол LTR предусматривает наличие до 20 ретрансляторов в системе. На базовой станции системы LTR нет единого устройства управления в привычном понимании, вместо него в состав каждого ретранслятора введен логический блок. Эти блоки связаны между собой. В логический блок каждого ретранслятора может быть введено до 250 групповых идентификаци­онных кодов. Протокол LTR не различает групповых и индивидуальных адресов, поэтому для присвоения абоненту индивидуального кода необходимо создать группу, состоящую из одного абонента. Таким образом, полная адресная емкость двадцатиканальной системы LTR составля­ет 5000 групп или абонентов.

В системе имеются средства доступа к ТФОП. Время установления соединения в систе­мах протокола LTR не превышает 0,3 с.

Система протокола LTR может работать в режиме транкинга передачи или транкинга со­общений в зависимости от типа проводимого сеанса связи. Во время связи между радиоабо- нентами используется транкинг передачи, а при связи с абонентами телефонной сети трап- Кинг сообщений.

Обработка вызовов в системе протокола LTR

Важнейшая часть протокола LTR относится к алгоритмам работы абонентского и базового оборудования в процессе обработки вызовов. Прежде чем носимая или мобильная абонентская станция получит право передавать трафик, должна произойти процедура обмена служебными данными (handshake).

Когда пользователь нажимает клавишу "Передача" РТТ (Push То Talk), логическое уст­ройство управления радиостанции проверяет имеющиеся текущие данные от ретранслятора и определяет, есть ли свободный ретранслятор. Если таковой находится, радиостанция посылает ему пакет служебной информации, состоящий из номера опорного канала, собственного иден­тификационного номера и других сведений. Когда ретранслятор получает это сообщение, про­цедура установления соединения заканчивается, и вызывающая радиостанция может начать передачу речи.

Если вызов адресован абонентской радиостанции, она, прежде всего, получает свой идентификационный номер в составе сообщения, приходящего от ретранслятора. Затем эта станция переключается на тот канал, который используется вызывающей станцией (если это не опорный канал). После этого включается речевой приемный тракт абонентской станции. Про­цедура соединения занимает примерно 300 мс.

В протоколе LTR используется понятие опорного канала (Ноте channel). Любой канал трафика может быть опорным для определенной совокупности радиостанций. И наоборот, каж­дой абонентской радиостанции обязательно должен быть назначен опорный канал. Таким обра­зом, полный идентификатор в системе LTR состоит из двух частей - номера опорного канала и номера группы (см. ниже). Все абонентские станции постоянно обрабатывают сообщения в ка­нале управления, поступающие через их опорный ретранслятор - как в режиме ожидания вызо­ва, так и после каждой передачи. Служебные сообщения, поступающие по опорному каналу, информируют носимую или мобильную станцию о следующем:

- к какому ретранслятору обращаться для очередного вызова (информация о текущем свободном ретрансляторе);

- к какому ретранслятору обращаться для ответа на поступивший вызов.

Служебная информация в логическом канале управления передается в виде пакетов. Длина пакетов составляет 40 бит.

Все ретрансляторы системы LTR связаны специальной шиной данных. Для организации передачи информации на шине данных логический блок одного из ретрансляторов назначается ведущим, остальные получают статус ведомых. Ведущий ретранслятор формирует синхроим­пульсы, образующие кадр из 21 временного интервала. Из них двадцать отводятся для ретрансляторов, а двадцать первый - для устройства контроля идентификационных номеров (Ю Validator). Каждый ретранслятор в отведенном ему временном интервале передает по внутрен­ней шине данных всем остальным ретрансляторам свой статус, а именно:

- свободен - не используется абонентской станцией в настоящий момент;

- занят - используется в настоящий момент конкретной (указывается ее групповой иден­тификационный номер) абонентской станцией.

Каждый ретранслятор просматривает содержимое всех 20 полей на шине данных. Если он обнаруживает, что вызов группы, для которой он сам является опорным, обслуживается дру­гим ретранслятором, то он сразу же передает этой группе сообщение, указывающее, на какой ретранслятор должны перестроиться радиостанции для получения вызова.

Групповой идентификационный номер, или номер группы указывает, к какой группе отно­сится данная абонентская станция. Радиостанции могут быть связаны друг с другом только в том случае, если у них совпадают номера группы и опорного канала.

Каждой радиостанции может быть присвоен один или несколько групповых идентифика­ционных номеров (в рамках одной системы):

- номер может быть оперативно выбран переключателем (селектором) номера группы непосредственно в самой радиостанции;

- номер может быть определен функцией сканирования групп - в этом случае сканируют­ся все запрограммированные идентификационные номера.

В каждом канале системы может быть назначено до 250 групповых идентификационных номеров (от 1 до 250). Как правило, тем абонентам, для которых могут поступить вызовы из ТФОП, назначаются два групповых номера: первый для работы в радиогруппе (такой же номер присваивается остальным членам группы), второй - на самом деле индивидуальный номер для приема телефонных вызовов. Это также означает, что абонентская емкость системы LTR, не использующей выход в ТФОП, не ограничена - совокупность номера опорного ретранслято­ра и группового номера может быть присвоена сколь угодно большой совокупности радиостан­ций. Каждому групповому идентификационному номеру может быть назначен параметр "тип":

- Диспетчер: вызовы между радиостанциями; вызовы между радиостанцией и диспетчер­ской станцией;

- Интерконнект: для выхода в телефонную сеть общего пользования; вызовы могут быть как входящими, так и исходящими.

Тип группового идентификационного номера "Диспетчер" может быть использован для организации следующих видов вызовов:

- Вызов всех (широковещательный вызов всех групп);

- Групповой вызов (вызов всех абонентских станций одной группы);

- Вызов подгруппы;

- Индивидуальный вызов.

Пакеты служебной информации

Протокол LTR предусматривает передачу в направлении от абонентской радиостанции к ретранслятору пакетов следующих типов: запросы на предоставление канала связи (REG), а также сообщения об окончании передачи (ЕОТ).

Запрос REQ

Структура запроса показана на рис. 5.1. Этот запрос посылается однократно перед пре­доставлением канала связи (в процессе установления соединения). При установленном соеди­нении такие запросы посылаются по логическому каналу управления непрерывно. Пакет запроса REG содержит следующие поля:

1. Синхропоследовательность. Два первых бита синхропоследовательности предназначе­ны для включения приемного устройства. Остальные биты используются для опреде­ления начала служебного сообщения и для тактовой синхронизации.

Рис.5.1. Cтруктура запpocaREQ

2. Код зоны. Может быть "О" или "I". Используется в многозоновых системах для пре­дотвращения конфликтных ситуаций, когда станция, не относящаяся к данной зоне, находится в ее радиусе покрытия. Если контроллер вызываемого ретранслятора обна­ружит код зоны, не совпадающий с заданным, то такая попытка соединения отвергает-

3. Используемый ретранслятор. Номер ретранслятора, которому передается сообщение.

4. Опорный ретранслятор. Номер опорного ретранслятора.

5. Групповой идентификационный номер вызываемой радиостанции.

6. Контрольный символ. Здесь передается код выключения радиостанции после оконча­ния передачи (31).

7. Биты проверки на четность. Служебное сообщение проверяется на предмет ошибок. Если ошибки обнаруживаются, то сообщение игнорируется.

Конец передачи (ЕОТ)

Структура сообщения об окончании передачи (End Of Transmission) показана на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Структура сообщения БОТ в канале "абонент - ретранслятор"

Сообщение ЕОТ посылается однократно: когда абонентская станция прекращает передачу (отпущена клавиша РТТ). После этого ретранслятор посылает сообщение ЕОТ всем станциям, участвовавшим в переговорах.

В направлении от ретранслятора к абонентам протокол LTR предусматривает передачу следующих пакетов следующих типов: групповые вызовы (COL), сообщения о прекращении пе­редачи (ЕОТ), сообщения ожидания (IDLE).

Групповой вызов (COL) Структура сообщения о групповом вызове показана на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Структура сообщения COL

Сообщения типа COL передаются непрерывно, пока ретранслятор обслуживает вызов. Назначение этих сообщений состоит в следующем::

1. Ответить на запрос абонентской станции на соединение с ретранслятором;

2. Собрать вместе все станции с одинаковыми кодом зоны, опорным каналом и иденти­фикационным номером и подключить их к ретранслятору вызываемой станции (поле 3);

3. Передать информацию о свободном ретрансляторе - содержимое поля 6 сообщения указывает станциям, какой ретранслятор свободен для вызова. Если в этом поле "ОО", то это означает, что все ретрансляторы заняты.

К
онец передачи (ЕОТ) Структура сообщения ЕОТ показана на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Структура сообщения ЕОТ в канапе "ретранслятор - абонент "

Сообщение типа ЕОТ посылается ретранслятором однократно после того, как ретрансля­тор декодирует сообщение ЕОТ от радиостанции. Как результат, все приемные станции закан­чивают прием и возвращаются к своим опорным ретрансляторам (если они работали с другим ретранслятором).

Сообщение ожидания (IDLE)

Структура сообщения IDLE показана на рис. 5.5

Рис. 5.5. Структура сообщения IDLE

Сообщение IDLE посылается каждые 10 секунд (если ретранслятор не занят), чтобы со­общить абонентским станциям, только что прибывшим в зону действия ретранслятора, что их опорный ретранслятор свободен.

5.2. СИСТЕМА CLEARCHANNEL LTR

Диапазоны частот

Фирма E.F.Johnson явилась в свое время не только разработчиком протокола, но и пер­вым производителем системы, использующей протокол LTR. Эта система получила название Clearchannel LTR. В 1997 г. фирма E.F.Johnson была куплена фирмой Transcypt International, причем в собственность последней перешли торговые марки LTR, Multi-Net, E.F.Johnson.

Федеральная Комиссия по связи США (FCC) выделила для подвижной связи диапазон частот 806-890 МГц (телевизионные каналы США - 70-83), причем диапазоны частот, отведен­ные для транкинговой связи, лежат в пределах: 806-825 МГц - радиолинии "абонент - ретранслятор"; 851-870 МГц - радиолинии "ретранслятор - абонент".

Между частотами передачи и приема введен фиксированный разнос, равный 45 МГц. В диапазоне 900 МГц могут быть использованы радиостанции и ретрансляторы, рабо­тающие в следующих диапазонах частот: 896-901 МГц - радиолинии "абонент - ретранслятор"; 935-940 МГц - радиолинии "ретранслятор - абонент".

Разнос между частотами передачи и приема составляет в этом случае 39 МГц. В всех диапазонах используется разнос между частотными каналами 12,5 или 25 кГц.

Аппаратура систем LTR и Multi-Net предназначена для работы в двух диапазонах частот 800 и 900 МГц, однако не исключается возможность использования ретрансляторов и радио­станций, разработанных фирмой Transcrypt International для диапазона частот 400 МГц.

В состав базовой станции LTR входят антенная система с устройством объединеяня ра­диосигналов и ретрансляторы. Логические блоки всех ретрансляторов в пределах одной базо­вой станции, а также устройство проверки групповых идентификационных кодов (ID-кодов) со­единены шиной данных.

Устройство проверки правильности групповых идентификационных кодов (10 validator)

В базовой станции LTR, обеспечивающей работу с 20 каналами, ID validator настраивает­ся на все 5000 (20х250) ID кодов, используемых в системе. Каждой кодовой комбинации припи­сываются два значения: правильная или неправильная. Когда устройство обнаруживает "ложный" идентификационный код радиостанции, то оно помещает в поле 21 шины обмена