Аналоговые стандарты транкинговой связи

6. Аналоговые стандарты транкинговой связи

6.1. Транкинговая сеть протокола  SMARTRUNK I I

Система транкинговой радиосвязи SMARTRUNK I I была впервые представлена в 1992 году фирмой Selectone (США). Она разрабатывалась как недорогая,  однозоновая,  простая в обращении и обслуживании система радио- и радиотелефонной связи. Технические параметры и относительно низкая стоимость оборудования SMARTRUNK I I  предопределили его успешное развитие и широкое распространение [2].

На железнодорожном транспорте SMARTRUNK I I используется для организации станционной и ремонтно-оперативной радиосвязи.

 

6.1.1 Основные параметры системы

Система имеет следующие технические данные:

- рабочий диапазон частот – (146 – 174) Мгц  в диапазоне УКВ и (403 – 470)Мгц в диапазоне ДЦВ;

Рекомендуемые материалы

- для связи могут одновременно использоваться до 16 дуплексных каналов;

- тип используемых абонентских радиостанций: полудуплексные дуплексные;

- каждый канал может быть подключен к одной или двум телефонным линиям;

- режимы работы: мобильный абонент – мобильный абонент, мобильный абонент – телефон, телефон – мобильный абонент, групповая связь и специальные вызовы;

- число абонентов – до 4000;

- каждой радиостанции присваивается персональный номер (до четырех цифр) и код для групповой связи;

- возможность дистанционного отключения радиостанций диспетчером в случае их утери или кражи, для предотвращения доступа в систему нелегальных пользователей и нарушителей;

- защита от перепрограммирования радиостанций 5-значным кодом;

- возможность использования радиостанций как в транкинговом режиме, так и в режиме обычной радиостанции.

6.1.2 Структурная схема четырехканальной системы  SMARTRUNK I I

В состав оборудования транкинговой системы входят ( рис.8):

- ретранслятор STANDARD RP-80 V/ U;

- контроллер транкингового канала  ST-853;

- устройство объединения сигналов (комбайнер);

- управляющий компьютер;

- приемная распределительная панель;

- источник питания постоянного тока 13,8В, 15А

- антенны.

Ретранслятор предназначен для приема сигналов абонентских радиостанций (на частоте приема Fⁱⁿ) ,их усиления и передачи на частоте F^out.Этим достигается увеличение зоны действия транкинговой системы. Ретранслятор связан шиной управления и низкочастотным звуковым каналом с тренкинговым контроллером. STANDARD RP-80 V/ U – универсальный ретранслятор мощностью 50 (40) Вт и 100% режимом работы. Это устройство имеет очень высокие технические характеристики и надежную систему охлаждения, что немаловажно для использования в транкинговых системах с высоким речевым трафиком.

Ретранслятор с цифровым синтезатором частот имеет гибкое микропроцессорное управление. В энергонезависимую память можно записать до 100 каналов с соответствующими значениями приемной и передающей частот.

Контроллер транкинкового канала выполняет декодирование цифровых посылок абонентских радиостанций и проверяет идентификационные номера абонентов групп. В памяти контроллера хранится информация обо всех абонентах системы: максимально допустимая длительность разговора, возможность вести междугородние переговоры, принадлежность к группе и отвечает за загрузку своего канала, вырабатывает все управляющие сигналы. Контроллеры связаны общей шиной данных, работающей в реальном масштабе времени. Наличие общей шиной данных позволяет исключить потери вызовов.

В контроллере ST-853 предусмотрена возможность подключения внешнего модема, позволяющего ускорить процесс обмена между управляющим компьютером и базовой стацией системы.

Устройство объединения сигналов позволяет складывать сигналы от нескольких передатчиков и направлять их в общую передающую антенну. Это устройство представляет собой сложную систему развязок и фильтров. Тип устройства объединения сигналов зависит от канального разноса.  При разносе каналов 12,5 или 25 кГц используют комбайнеры гибридного типа. Поэтому для транкинговой системы, имеющей восемь каналов с разносом по частоте 12,5 или 25 кГц, целесообразно разделение каналов на две четверки, работающие каждая на свою передающую антенну. В результате расстройки комбайнера в процессе эксплуатации могут возникнуть перекрестные помехи между рабочими каналами транкинговой  системы и возрасти уровни  побочных излучений,  создающих помехи другим радиостанциям.

Управляющий компьютер подключается к одному из контроллеров базовой станции ST-853 как непосредственно, так и дистанционно, через высокоскоростной внешний модем. Дистанционное управление контроллерами базовой станции обычно осуществляется через телефонную сеть с использованием второго аналогичного внешнего модема, подключенного к управляющему компьютеру.

Антенна и распределительная панель приемников в приемной части антенно-фидерного тракта принимает радиосигналы определенных диапазонов частот, усиливает их и распределяет по всем ретрансляторам. Таким образом устраняются мощные помехи от расположенных поблизости радиопередающих устройств.  

6.1.3 Типы вызовов

Рассмотрим принцип функционирования системы SMARTRUNK I I      Связь в направлении мобильный абонент -  мобильный абонент производится по эфиру без выхода на АТС через ретранслятор во всей зоне действия системы. Для вызова мобильного абонента нужно набрать на клавиатуре номер его радиостанции и после нажать «3_* ».

В исходном состоянии ретрансляторы системы работают на прием, абонентские радиостанции сканируют по частотам. В случае вызова абонентская радиостанция «захватывает» свободный ретранслятор и посылает «запрос» в виде цифрового пакета. Ретранслятор, получив запрос от мобильного абонента, включает передатчик и излучает пилот-тон на частоте 1200Гц длительностью 0,3 с. Все абонентские радиостанции, не участвующие в это время в других сеансах связи (сканирующие по частотам), прекращают сканирование и задерживаются на канале, где передается пилот-тон. Когда все абонентские радиостанции собрались на канале,. Ретранслятор передает вызывной пакет, в котором содержится адрес вызывной станции. В результате вызываемая радиостанция остается на канале и начинает сеанс связи, а остальные продолжают сканирование.

Окончание сеанса связи происходит при приеме кода разъединения от любого абонента.

Мобильный абонент  - телефон. Для выхода с абонентской радиостанции в телефонную сеть нужно набрать на клавиатуре радиостанции номер телефона (до 14 цифр) после чего нажать »1_* »  или «2_* » ( для доступа к АТС по-1ой или 2-ой телефонной линии транкинкого контроллера).

Радиостанция при этом передает в цифровом виде код подключения зарегистрированного пользователя. Контроллер транкинкого канала декодирует цифровую посылку, проверяет код доступа и номер абонента, фиксируя параметры вызова в своей базе данных. После приема правильного кода подключения, транкинговый контроллер обратится к телефонной линии 1 или 2, в зависимости от кода, и наберет номер телефона. Если посылка содержала только номер требуемой телефонной линии, то раздается гудок и у абонента будет 8 секунд для того, чтобы начать набор номера. По истечении этого времени произойдет автоматическое разъединение, если не была набрана ни одна цифра номера.

Цифры, набранные подвижным абонентом, контроллер преобразовывает в импульсный или тональный набор, в зависимости от настроек контроллера, и передает в телефонную линию. Во время установления связи слышны гудки телефона, об установлении связи абоненты информируются звуковым сигналом.

Окончание сеанса связи мобильного абонента с телефонной линией происходит при приеме кода разъединения от мобильного пользователя.

Контроллер может быть запрограммирован на ожидание гудка от телефонной линии перед набором номера, что важно при работе с ведомственными телефонными станциями, требующими донабора для выхода в городскую телефонную линию. Цифровой транкинговый контроллер может быть запрограммирован на запрещения набора определенных цифр в телефонных номерах – таким образом можно запретить набор междугородних номеров. Это ограничение может быть назначено для каждого конкретного пользователя.

Телефон – мобильный абонент. Для вызова радиоабонента с городского телефона необходимо набрать один из телефонных номеров системы  SMARTRUNK I I и, после ответа контроллера в виде двух коротких «бип», набрать добавочный номер нужного абонента. Добавочный  номер может быть набран как в тональном, так и в импульсном режиме с любого телефонного аппарата.

После набора правильного номера контроллер начинает вызов мобильного абонента. При ответе на вызов радиостанция посылает код подключения, при совпадении которого обоим абонентам выдается звуковой сигнал, сообщающий о том, что соединение состоялось. Окончание сеанса связи происходит при получении кода разъединения от мобильного абонента.

Мобильный абонент -  мобильный абонент. Для вызова мобильного абонента нужно набрать на клавиатуре номер его радиостанции и после нажать «3_* ».Вызов абонента происходит по эфиру, без использования телефонных линий.

После приема правильного кода подключения от мобильного абонента, контроллер включит передатчик и вызовет абонента, номер которого содержался в принятой посылке. Для ответа на вызов радиостанция передает код подключения, и при совпадении этого кода оба абонента слышат звуковой сигнал, извещающий об установлении сеанса связи. Окончание сеанса связи происходит при приеме кода разъединения от любого абонента.

Аварийные вызовы. Срочный вызов оператора системы осуществляется набором «9_* ». В случае аварии или опасности можно автоматически набрать заранее запрограммированный телефонный номер нажатием клавиши «0_* ». Если при попытке набрать аварийный номер все каналы будут заняты, то система прервет один из разговоров для прохождения аварийного вызова.

Групповые режимы связи. Часть из 4000 номеров можно использовать для задания номеров групп абонентов. При задании параметров для абонента устанавливается его принадлежность к определенной группе. Вызвать группу радиостанций можно как с радиостанции, так и с обычного телефона. Правила набора номера такие же, что и при вызове обычных  мобильных абонентов.

Работа радиостанций вне транкинговой системы.  Абонентскую транкинговую радиостанцию можно перевести в режим обычной радиостанции для работы вне зоны обслуживания тренкинговой системы. Два мобильных абонента, при выезде из зоны обслуживания системы переключаются из транкингового режима в обычный, и мобильные абоненты могут поддерживать между собою связь. это распространяется и на носимые радиостанции.

Дополнительные возможности системы. Оператором системы может быть организовано до десяти уровней приоритета доступа к радио-и телефонным каналам, что позволяет абонентам более высоким уровнем приоритета в экстренных ситуациях отключать абонентов с низким приоритетом и срочно выходить в связь;

- возможны ограничения отдельных абонентов в зависимости от уровня приоритета, времени доступа к системе, выхода на городскую или междугородную линию;

- возможно разбиение абонентов на независимые группы а работой внутри групп в режиме «общего эфира» на уровне руководителей групп или всех абонентов;

- возможно оперативно ограничивать доступ отдельных абонентов к системе;

- при утере радиотелефона возможна его немедленная блокировка или уничтожение как абонентского для данной системы;

- возможна организация и использование приоритетного «дежурного» канала для передачи экстренных и особо важных сообщений;

- возможность учета всех видов переговоров. Это значительно упрощает процесс оплаты за эксплуатацию системы каждой независимой организацией, имеющих своих абонентов.

6.2. Транкинговая сеть протокола МРТ 1327

6.2.1. Основные характеристики протокола МРТ 1327

Протокол МРТ 1327 определяет правила обмена между транкинговыми контроллерами системы и абонентскими радиостанциями.

Транкинговая система МРТ 1327 относится к системам с выделенным каналом (КУ) управления. Система выпускается для диапазонов (146-174) МГц, (300-380)МГц, (400-520) МГц.

Благодаря каналу управления:

- сокращается время доступа в систему (при многозоновой системе – 0,25-5с.);

- практически исключается возможность несанкционированного доступа в систему;

- предоставляется множество дополнительно сервисных функций абоненту, что способствующих повышению оперативности информационного обмена, что особенно важно при многозоновом построении системы.

Транкинговым системам связи с выделенным каналом управления присущи  дополнительные  функциональные возможности:

- короткое время доступа связи;

- автоматическая регистрация радиостанции в ближайшей зоне для переадресации поступающих вызовов;

- переадресация полученного вызова на другую радиостанцию;

- циркулярные сообщения всем абонентам;

- индивидуальное назначение функций радиостанциям;

- индивидуальное назначение приоритетов;

- индикация номеров вызывающих радиоабонентов;

- выбор абонента по присвоенному ему имени;

- передача фиксированных статусных сообщений по служебному каналу;

- передача данных по голосовому каналу.

 В качестве канала управления используется один из каналов базовой станции. Остальные каналы базовой станции являются рабочими и предназначены для речевой связи радиоабонентов и передачи данных произвольной длины.

Принцип действия системы протокола МРТ 1327 можно пояснить на примере соединения двух абонентов системы.

В исходном состоянии все абонентские радиостанции в пределах зоны действия данной базовой станции находятся в режиме «дежурного приема» на частоте управляющего канала. На этом канале система постоянно передает сообщения т.е. приглашение на связь с уведомлением, временем ожидания ответа от абонентских станций в течение определенного времени.

Вызывающий абонент набирает на клавиатуре своей радиостанции номер нужного ему абонента и производит вызов. При этом его радиостанция посылает ответ на очередную посылку от базовой станции вызывную последовательность. Приняв вызов, базовая станция проверяет полномочия абонента по принципу «свой-чужой» и на том же управляющем канале вызывает второго абонента.

Получив от него подтверждение о готовности к связи, базовая станция передает обеим радиостанциям команду перестроиться на один из свободных в этот момент каналов трафика. После чего обе радиостанции автоматически перестраиваются на указанный канал и начинают радиообмен. При нажатии любым  из абонентов клавиши «отбой» происходит автоматический возврат радиостанции в режим  «дежурного приема» на управляющем канале. В случае, когда все каналы трафика заняты, базовая станция помещает поступающие вызовы в очередь на обслуживание и обрабатывает вызовы по мере освобождения каналов.

В транкинговой системе связи протокола МРТ 1327 передача речевых сообщений на рабочих каналах осуществляется в аналоговом виде, а служебная информация и короткие блоки данных передаются по каналу управления в цифровой форме.

Протокола МРТ 1327 может обеспечить следующие параметры транкинговых систем связи: до 1036800 абонентских адресов на систему; до 32768 системных идентификационных кодов; до 1024 управляющих каналов транкинга.

Транкинговые системы связи  протокола МРТ 1327 делятся на сети регионального уровня, для которых предусмотрено максимум 16 зон в каждой системе (число каналов не ограничивается), и сети национального уровня, имеющие до 512 зон каждая.

 На железнодорожном транспорте  транкинговые системы связи протокола МРТ 1327строятся из  расчета на одну-две тысячи радиоабонентов и состоят, в зависимости от длины железнодорожного пути,  из 5-10 базовых станций, имеющих от 3 до 8 каналов каждая.

При создании многозоновых сетей протокол МРТ 1327 предусматривает для абонентских радиостанций возможность информировать главный транкинговый контроллер системы о своем местонахождении при перемещении из зоны в зону.

Стандартный вариант протокола МРТ 1327 предусматривает следующие виды связи:

-  голосовая связь – абонент может затребовать индивидуальную или групповую связь с обычным или высоким приоритетом. При групповом вызове вызывающий абонент может определить, будет ли вестись связь в режиме общего радиообмена или в режиме оповещения;

- передача данных произвольной длины на рабочем канале;

- аварийный вызов – вызов с максимально возможным приоритетом. Абонент может задать голосовую связь или передачу данных, а для группового сеанса определить, могут ли члены группы отвечать;

- связь с подключением – во время сеанса связи двух абонентов один из них может затребовать, чтобы к связи подключился третий (четвертый, пятый и т.д.). Эта возможность используется также для реализации конференц-связи и для переадресации вызовов;

- статусные сообщения – предусмотрена передача до 30- цифровых «статусных» сообщений длиной 5 бит, смысл которых может быть заранее определен заказчиком. Статусные сообщения не могут адресованы группе абонентов, а также абонентам УАТС или городских АТС;

- короткие блоки данных – цифровые сообщения произвольной формы длиной до 184 бит, которые передаются на канал управления между абонентами или между транкинговым контроллером и абонентом.

Во всех системах МРТ 1327 реализована возможность передачи на канале управления расширенных блоков данных, которые состоят из четырех коротких блоков.

Протокол МРТ 1327 разработан для системы «с очередями на обслуживание». Если очередной вызов поступает в момент, когда все рабочие каналы заняты, он будет поставлен в очередь, т.е. отказа в обслуживании не последует.

Вызов будет поставлен и в том случае, если вызываемый абонент занят. В системах стандарта МРТ существует три уровня приоритетов: нормальный, высокий и аварийный. Очереди обрабатываются в порядке поступления вызовов, однако если в очереди есть приоритетные или аварийные вызовы, они обслужены первыми.

Для защиты от несанкционированного доступа контроллер может затребовать от любой абонентской радиостанции передать ее электронный серийный номер, который записывается в магнитной памяти каждой станции в процессе производства. Этот номер сравнивается с номерами, записанный в базовой станции транкинговой системы, и  в случае несовпадения может быть выдана команда на отключение радиостанции нелегального абонента.

Известны две основные разновидности транкинговых  систем протокола МРТ 1327, которые выпускаются рядом фирм. Это системы с архитектурой централизованного и децентрализованного распределенного управления соответственно. К первым относятся системы  ACCESSNET фирмы  Rohde ﻊ  Schwarz. К системам с распределенным управлением относится система  TAITNET фирмы Tait, а также системы варианта МРТ 1327, выпускаемые фирмами «Motorola» и  «Zetron».

В системах с централизованным управлением ACCESSNET базовый контроллер играет основную роль в работе системы. В нем сосредоточены как функции управления радиоканалами, так и блоки, реализующие обмен согласно протоколу МРТ 1327, интерфейсы для стыковки с телефонными сетями и т.д. Базовый контроллер также отвечает и за стыковку с другими зонами транкинговой сети.

Основными особенностями структуры с централизованным управлением является наличие выходов в телефонные сети в каждой зоне и возможность организации межзоновых связей, минуя коммутатор центральной зоны. Типовая структура многозоновой ACCESSNET представлена на рис. 9.

АТС

К другим  ТК

Рисунок 9.

В системе ACCESSNET  в качестве контроллера центральной зоны обычно используется контроллер ММХ-24. ММХ – коммутационное оборудование – транкинговые контроллеры  (Mobile-Mobile Exchange) – различных мощностей. В качестве контроллеров периферийных зон можно применить контроллер типа ММХ-8/8, ММХ-8/16 или ММХ-24. Цифра после аббревиатуры ММХ означает количество слотов в контроллере для подключения интерфейсных блоков. По одному слоту необходимо для подключения  каждого  радиоканала в зоне, по одному на каждый телефонный стык и по одному на каждую линию межзоновых соединений.

Как ранее было отмечено, к системам с распределенным управлением относится система  TAITNET. Система уникальна по сравнению с другими аналогичными системами с динамическим распределением каналов, поскольку архитектура сети основана на полностью распределенной коммутации. Это позволяет минимизировать число соединительных линий между базовыми станциями и не требует использования мощных и, соответственно,  дорогих центральных коммутаторов и тем  самым  существенно сократить капиталовложения при организации инфраструктуры системы. Транкинговая система  TAITNET строится по модульному принципу, это обеспечивает возможность поэтапного развития. Система TAITNET  - многозоновая система, включающая в себя несколько однозоновых систем, объединенных в единую сеть, что позволяет расширить территорию охвата и количество обслуживаемых абонентов. Под зоной понимается место, локальная территория, на которой  расположены  мобильные  пользователи системы радиосвязи.    

Одна базовая станция, расположенная в зоне, может иметь до 24 радиоканалов, один из  которых должен быть выделен в качестве  управляющего и  использоваться для приема запросов от мобильных станций и передачи им управляющей информации, остальные каналы – непосредственно для осуществления радиосвязи (трафиковые каналы). Для обеспечения максимальной пропускной способности системы в случае, если длина очереди запросов на соединение превысит некоторое пороговое значение, предусматривается возможность перевода управляющего канала в режим обслуживания трафика.  Структура с распределенным управлением (рис.10) имеет в своем составе:

- центр регионального управления (ЦРУ);

- контроллеры отдельных радиоканалов  (КТК);

- контроллеры базовых станций (КБС);

- приемопередатчики на каждый радиоканал - ретрансляторы  (ТХ/RX);

- антенно-фидерные устройства.

Структурная схема системы с распределенным управлением

АТС

.

                                                        .  

.

.

.

.

Рисунок 10

Каждый КТК выполняет функции протокола МРТ 1327. Это в пределах зоны  обслуживания базовой станции обеспечивать речевую связь и передачу данных, передачу статусных сообщений, постановку в очередь на занятие трафикового канала и на связь с конкретным абонентом, диагностику ретранслятора и индикацию неисправностей. КБС обеспечивает определение принадлежности вызываемого радиоабонента перед предоставлением канала связи по признаку «свой-чужой», создает базу данных о сеансах связи и обеспечивает возможность соединения с ЦРУ.

Центры регионального управления обеспечивают совместно с КТК и КБС весь комплекс сервисных услуг, в том числе и выход в городские и учрежденческие АТС.

По транкинговой сети наравне с передачей телефонных сообщений возможна пересылка буквенно-цифровых сообщений, цифровых бах данных и статусные сообщения. Для приема этих сообщений мобильные радиостанции оснащаются информационным терминалом, оборудованным многострочным жидкокристаллическим дисплеем и функциональной клавиатурой.

 Рабочее место диспетчера включает в себя радиостанцию Т2040, оснащенную интерфейсом МАР 27 и подключенную  к персональному компьютеру с программным обеспечением Inform Text Despatch System.

Вместе с этой лекцией читают "19 Европа".

Транкинговая система может быть использована для контроля местоположения транспортных средств и отображения их координат и состояния на электронной карте местности в реальном масштабе времени.

Диспетчерская система состоит из центра управления и транспортных средств. Каждое транспортное средство должно быть оснащено радионавигационным датчиком, приемником GPS, контроллерами, радиостанцией Т2040. Центр управления имеет IBM PC совместимый компьютер, контроллер, радиостанцию. Элементами программного обеспечения компьютера являются электронная карта местности и подпрограмма контроля подвижных средств. Центр управления может быть стационарным и мобильным.

В соответствии с поставленной задачей центр управления  опрашивает по радиоканалу контролируемые подвижные средства. Возможен циклический и однократный опрос подвижных объектов. Принимаемые данные отображаются  в реальном масштабе времени на экране монитора в виде маркеров на электронной карта местности. При необходимости выдаются устные распоряжения на подвижные объекты, используя тот же канал связи. Абоненты подвижных объектов могут инициировать передачу сигналов тревоги, которые принимаются центром управления, при этом компьютер подает звуковой сигнал и отображает на электронной карте местоположение подвижного объекта. Любые транспортные средства и любые стационарные объекты могут быть связаны с базой данных для оперативного отображения информации об объектах. Данные радиообмена с транспортными средствами могут записываться круглосуточно с целью последующего разбора службы по следующим параметрам: номер объекта, время, местоположение, состояние, маршрут движения.

Абонентское оборудование системы включает носимые радиостанции Т3040 и Т3030, и мобильный вариант радиостанции Т2040.

Радиостанции Т3040 и Т3030 имеют режимы аналоговой телефонной связи и режим статусных сообщений (передачи данных). Программирование радиостанции, подсоединение внешних аксессуаров, аппаратуры передачи данных осуществляется через стандартный интерфейс МАР 27. Многофункциональный дисплей радиостанций позволяет отображать до двух строчек сообщения и осуществлять установки режимов работы радиостанции. Радиостанции могут работать как в обычном, так  и  в транкинговом  режимах и имеют два микрофона, которые позволяют пользователю работать в режиме громкой связи или в режиме  «телефонной трубки».

Радиостанция Т2040 (мобильный вариант) имеет режим аналоговой телефонной связи и режим передачи передача данных. Модель Т2040 оснащена записной книжкой на 100 абонентских номеров, системой индикации системой индикации на дисплее номера вызывающего абонента, подсветкой для работы в темное время суток. Возможна блокировка радиостанции для защиты от несанкционированного доступа. Многофункциональный 8-символьный дисплей позволяет отображать буквенно-цифровые сообщения, информацию об установленных режимах работы, сообщения об ошибочных операциях. Клавиатура радиостанции позволяет набирать номера абонентов ЖАТС. Программирование радиостанции Т2040 осуществляется с персонального компьютера через вход для подключения микрофона.