Принцип работы транкинговой связи. Транкинговая связь: функциональные возможности. Транкинговые системы связи. Порядок формирования цены контракта

). 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».

Первые системы мобильной радиосвязи появились в США в конце 30-х гг. Это были одноканальные конвенциональные системы, предназначенные, в первую очередь, для радиосвязи в полиции и армии. Во время Второй мировой войны были созданы первые многоканальные системы с "ручным" переключением каналов.

Существенный недостаток конвенциальных систем - их незащищенность от несанкционированного применения частотных ресурсов. Любой сведущий в радиотехнике радиолюбитель способен собрать устройство для настройки на используемые данной системой частоты и стать, таким образом, несанкционированным пользователем. Кроме того, в этих системах непросто отключить абонентов, создающих чрезмерную нагрузку бесконечными неделовыми "беседами". Связь абонентских терминалов с телефонной сетью общего пользования (ТфОП) реализована далеко не во всех конвенциальных системах.

Основная идея транкинговой связи состоит в том, что при поступлении запроса от абонента на установление соединения система автоматически определяет свободные каналы и назначает один из них данной паре или группе абонентов. Частично проблема автоматизации выбора канала была решена в так называемых псевдотранкинговых системах, к которым можно отнести популярные в России SmarTrunk/SmarTrunk II фирмы SmarTrunk System и ArcNet компании Motorola. Их радиостанции не имеют выделенного управляющего канала (control channel) и в поисках свободного сканируют выделенный диапазон частот. Большинство подобных систем (за исключением ArcNet) являются однозонововыми.

В конце 70-х гг. рынок средств радиосвязи пополнился первыми аналоговыми транкинговыми системами с выделенным управляющим каналом. Такие системы реализуют передачу речевой информации по принципу "один канал - одна несущая", частотный разнос каналов обычно составляет 25 или 12,5 кГц. Теоретически, при достаточном количестве частотных каналов, они способны обслуживать десятки тысяч абонентов. Однако реальные значения выделенного частотного ресурса ограничивают число абонентов аналоговой транкинговой сети до 3-5 тыс.

Кроме того, эти системы по-прежнему не решают проблему защиты сети от несанкционированного доступа. Системы на базе аналоговых стандартов обеспечивают связь с ТфОП абонентских терминалов, но такие терминалы весьма дороги (1500-2000 дол.). Существенным недостатком данных систем является также ограниченное число групп пользователей. И хотя реализация функции динамического переконфигурирования групп позволяет обойти это ограничение, овчинка не всегда стоит выделки: сложность оборудования приводит к существенному удорожанию инфраструктуры.

В начале 90-х гг. стали появляться транкинговые системы, использующие цифровые технологии передачи голосового сигнала. Сегодня наибольшую известность получили такие цифровые стандарты, как APCO25, TETRA и PRISM (цифровая версия EDACS). Они позволяют значительно увеличить емкость системы - до нескольких тысяч абонентов. Кроме того, в них практически решена проблема защиты данных и конфиденциальности переговоров, поскольку стать несанкционированным пользователем цифровой системы или прослушать канал невозможно.

Многие современные системы транкинговой связи (рис. 1) - как аналоговые, так и цифровые - способны осуществлять передачу данных по каналу голосовой связи, т. е. выполнять функции беспроводного модема. При этом в аналоговых стандартах скорость передачи данных не превышает 4800 бит/с, а в цифровых достигает более высоких значений - от 9600 бит/с до 28 кбит/с (TETRA). В отличие от аналоговых, цифровые системы транкинговой связи позволяют передавать текстовые сообщения через управляющие каналы (пейджинг). Текст сообщения выводится на дисплей абонентского терминала.

В настоящее время можно выделить три различные сферы применения систем мобильной радиосвязи: государственные (полиция, пожарная охрана, скорая помощь и т. п.); - типа PS (Public Safety); частные, типа PMR (Private Mobile Radio); коммерческие сети общего пользования SMR (Shared Mobile Radio).

Рисунок 1.
Технологии мобильной связи (* технологии на базе TDMA)

Системы первого типа обычно рассчитаны на сравнительно небольшое число абонентов (как правило, не более 500-1000). Для них характерны повышенные требования к обеспечению надежности и конфиденциальности, а также наличие специальных функций, подобных Emergency Call. Стоимость абонентских терминалов систем PS достаточно высока. Из упомянутых ранее сетей к категории Public Safety/PMR относятся SmartNet, EDACS/ PRISM, системы на базе стандарта APCO25, а также сети, основой которых стал разрабатываемый в настоящее время цифровой стандарт TETRA.

Коммерческие системы типа SMR отличает большая емкость (число абонентов может достигать десятков тысяч), возможность предоставления дополнительных информационных услуг, а также умеренная стоимость абонентских терминалов. Среди них есть сети, построенные на базе SmartZone, протоколов MPT1327, LTR/ESAS и системы GeoNet. Отметим, что большинство существующих аналоговых систем SMR имеют ограничения на повторное использование частот и переключение каналов, а также автоматическую идентификацию абонентов при их перемещении из одной зоны в другую и т. п.

В отличие от систем конвенциональной и транкинговой радиосвязи мобильная телефонная сотовая связь предназначена, в первую очередь, для обеспечения персональной мобильной голосовой связи "один на один" в дуплексном режиме. Первое поколение сотовых технологий, появившееся в начале 80-х гг., использовало аналоговые стандарты. Наиболее широко в мире (в том числе в России) распространены североамериканский стандарт AMPS, британский TACS и скандинавский NMT-450.

Применение цифровых технологий позволило понять, что два разных вида мобильной голосовой связи - сотовая и транкинговая - имеют много общего (территориальная организация системы, инфраструктура, организация выхода на ТфОП и т. п.). Однако аналоговые технологии транкинговых систем неспособны обеспечить уровень сервиса, предоставляемый мобильной телефонной связью.

В середине 90-х гг. компания Motorola решила реализовать идею интегрированной системы, сочетающей в себе возможности групповой и диспетчерской радиосвязи, мобильной сотовой телефонной связи, а также передачи алфавитно-цифровых сообщений (пейджинга) и данных. Предлагаемая система должна была обеспечить современный уровень сервиса для всех видов связи. Все это было реализовано в технологии iDEN (integrated Digital Enhanced Network).

Услуги системы

Мобильная диспетчерская радиосвязь на базе технологии iDEN обеспечивает все виды услуг, предоставляемых современными цифровыми транкинговыми системами:

групповой вызов (group call) для мобильных абонентов и диспетчеров в режиме полудуплексной связи. Для реализации вызова достаточно одного нажатия кнопки; время установления связи не превышает 0,5 с. При этом используется лишь один канал речевой связи - вне зависимости от числа абонентов в группе. Число возможных групп в iDEN достаточно велико (65 535), что избавляет от необходимости иметь функцию динамического переконфигурирования групп. Все конфигурации могут быть созданы заранее: при необходимости абоненты просто переходят в соответствующие группы. Члены группы могут находиться на расстоянии десятков и сотен километров друг от друга (разумеется, в пределах зоны покрытия системы);
персональный вызов (private call) в полудуплексном режиме, когда в разговоре участвуют только два абонента и обеспечивается полная конфиденциальность переговоров. Заметим, что в режиме группового и индивидуального вызова на дисплее абонентского терминала вызываемого абонента появляется имя вызывающего либо его цифровой идентификатор;
сигнализация вызова (call alert) - передача специального сигнала абоненту (или группе), указывающего на необходимость установления радиосвязи. Если в этот момент абонент находится вне зоны системы либо абонентский терминал отключен, вызов запоминается в системе. В тот момент, когда абонент становится доступным, он получает звуковой сигнал, а на экране терминала появляется идентификатор вызывающего абонента. Только после этого вызывающий абонент получает подтверждение получения вызова.

Кроме услуг, характерных для обычной транкинговой связи, система iDEN предоставляет ряд возможностей современных мобильных телефонных систем:

мобильная телефонная связь между абонентами в том числе и через ТфОП (как входящая, так и исходящая в дуплексном режиме). Система iDEN обеспечивает функции локальной телефонии (мини-АТС, УПАТС) голосовую почту (voice mail), междугороднюю и международную связь;
передачу текстовых сообщений. Абоненты могут принимать алфавитно-цифровые сообщения, отображенные на экране абонентского терминала, который способен хранить до 16 сообщений по 140 символов. При этом обеспечивается как групповая, так и индивидуальная рассылка сообщений. Получение текстовых сообщений возможно одновременно с сеансом мобильной телефонной связи;
передачу данных. Портативные (носимые) терминалы iDEN имеют встроенные модемы и могут подключаться к ПК через адаптер RS-232С. В режиме коммутации каналов обеспечивается скорость передачи данных до 9600 бит/с, а в пакетном режиме - до 64 кбит/с. Для повышения достоверности передачи данных в системе используется схема коррекции ошибок с опережением. Функция передачи данных позволяет мобильным абонентам принимать и посылать факсимильные сообщения и электронную почту, обмениваться данными с компьютерами офиса и обеспечивает доступ к Internet. В пакетном режиме поддерживается стандартный сетевой протокол TCP/IP.

Отметим, что добавление функции передачи данных к существующей системе iDEN не требует установки на базовых станциях (БС) дополнительного оборудования. Необходимо лишь установить дополнительные блоки центральной инфраструктуры управления системой и инсталлировать соответствующее ПО на базовых станциях и центральной системе.

Абонентские терминалы

Хотя система iDEN обеспечивает несколько видов связи, это не означает, что абоненту необходимо "подписываться" на все виды услуг и, соответственно, приобретать у оператора полнофункциональный абонентский терминал. Пользователь всегда может выбрать модель, которая соответствует интересующему его пакету услуг. Стоимость портативных абонентских терминалов iDEN и цифровых сотовых телефонов примерно одинакова.

Портативные терминалы i370/r370 способны работать и как транкинговые радиостанции, и как мобильные телефоны. Они оснащены многострочным ЖК-дисплеем, на который выводятся списки доступных групп (абонентов) и алфавитно-цифровые сообщения. Усовершенствованный многофункциональный терминал i600 имеет меньшие размеры и вес, а также увеличенный срок службы батарей.

Новейшая модель портативного терминала i1000 имеет еще меньшие вес и размер: его вес без батарей равен 120 г, размеры - 120х60х30 мм.

Модели i470/r470 оснащены встроенным модемом, что позволяет использовать их для передачи данных и факсимильных сообщений. Кроме того, эти терминалы поддерживают дополнительные функции системы iDEN, такие как одновременная работа в нескольких группах, обеспечение связи в режиме изолированной БС (при нарушении связи с центральной инфраструктурой системы), Emergency Call и т. п.

Модели r370 и 470, удовлетворяющие требованиям военных стандартов США, имеют ударопрочный корпус и не боятся влаги. Выходная мощность сигнала портативных терминалов всех типов - 600 мВт.

Семейство мобильных абонентских терминалов iDEN состоит из трех моделей - m100, m370 и m470. Первый работает только в режиме dispatch radio, два других оснащены телефонной трубкой и поддерживают мобильную телефонную связь. Кроме того, модель m470 имеет встроенный модем и обеспечивает те же специальные функции, что и терминалы i470/r470. Все типы мобильных терминалов имеют выходную мощность 3 Вт.

В системе iDEN предусмотрены также настольные диспетчерские станции, выполненные на базе мобильных терминалов m100/m370/m470. Они имеют внешнюю антенну, настольный микрофон и блок питания от сети переменного тока.

Радиоинтерфейс и кодирование голоса

Основой технологии iDEN является стандарт TDMA (Time Division Multiple Access), в соответствии с которым по каждому частотному каналу шириной 25 кГц одновременно передаются 6 оцифрованных речевых сигналов. Технология iDEN не требует, чтобы все частотные каналы были смежными.

Временной интервал 90 мс разделен на 6 временных слотов продолжительностью по 15 мс, в каждом из которых передается один голосовой сигнал (рис. 2). Применение модуляции радиосигнала по методу M16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) обеспечивает суммарную скорость передачи данных по одному частотному каналу 64 кбит/с (скорость передачи в голосовом канале - 7,2 кбит/с). Адекватное воспроизведение человеческого голоса и других звуков при столь невысокой скорости передачи достигается за счет использования усовершенствованной схемы кодирования по алгоритму VSELP.

Рисунок 2.
Емкость частотного канала iDEN

Диапазон частот

Система на базе технологии iDEN работает в стандартном для Америки и Азии транкинговом диапазоне 806-825/851-870 МГц. Отметим, что с недавних пор и в России часть этого диапазона, а именно 815-820/860-865 МГц, также отведена под системы транкинговой радиосвязи (рис. 3).

Рисунок 3.
Диапазон частот, отведенный для системы iDEN в России: мобильные терминалы (МТ) 806-821 МГц; базовые станции (БС) 851-866 МГц

При разработке технологии iDEN Motorola хотела добиться максимально эффективного использования частотного ресурса, по крайней мере не уступающего существующим реализациям стандарта CDMA. Поскольку iDEN обеспечивает одновременную передачу по каждому частотному каналу шириной 25 кГц шести речевых сигналов, то в 1 МГц спектра можно разместить 240 таких каналов. Для сравнения - при ширине полосы 1 МГц аналоговые и цифровые системы транкинговой связи способны поддерживать не более 80, аналоговые системы сотовой связи - от 30 до 40, а системы в стандарте GSM - 40 голосовых каналов (рис. 4).

Рисунок 4.
Сравнение эффективности использования спектров. В 1 МГц спектра можно разместить голосовых каналов (ГК): аналоговых транкинговых систем - 40/80; аналоговых сотовых систем - 33-40; GSM - 40; TETRA - 160; iDEN - 240

Структура системы iDEN

Система на базе технологии iDEN состоит из двух основных компонентов: БС и центральной инфраструктуры. (рис. 5). Инфраструктура iDEN организована так, чтобы максимально использовать функциональные возможности БС, поэтому наиболее важным функциональным элементом является базовая станция EBTS Enhanced Base Transceiver System. В состав EBTS входит интегрированный контроллер узла (iSC), до 20 базовых радиостанций (BR) типа omni или 24 секторных BR, усилитель и передатчики радиосигнала, синхронизирующий приемник, антенны БС.

Рисунок 5.
Структура системы на базе технологии iDEN: * обеспечивают телефонную связь; ** обеспечивают радиосвязь; *** предоставляются оператором системы; DACS (Digital Access Crossconnect Switch) - коммутатор цифрового доступа; IWF (Interworking Function) - интерфейс передачи данных с ТфОП; VMS (Voice Mail System) - голосовая почта

EBTS обеспечивает взаимодействие между системой и абонентскими устройствами, поддерживает передачу голосового трафика на нескольких частотных каналах, а также выполняет целый ряд управляющих функций, например разделение трафика радио- и телефонной связи, синхронизацию работы БС и абонентских терминалов, контроль уровня радиосигнала и др. Многофункциональность EBTS позволяет существенно снизить нагрузку на компоненты центральной инфраструктуры, в первую очередь на MSC (Mobile Switching Center). Передатчик EBTS поддерживает не более 144 голосовых каналов для одного узла системы.

Основная функция BSC (Base Site Controller) - управление связью при перемещении абонентских терминалов от одной зоны покрытия к другой (handover). Каждый BSC способен поддерживать до 30 зон, выполняя весь комплекс действий по концентрации трафика, поступающего от узловых станций, и его распределению по соответствующим зонам.

Транскодер XCDR выполняет прямое и обратное преобразование аудиосигнала формата VSELP в цифровой формат PCM.

Пакетный коммутатор MPS (Metro Packet Switch) состоит из коммутатора и дупликатора пакетов. Он передает голосовые пакеты, поступающие в режиме dispatch radio, и управляющую информацию от EBTS к DAP и обратно.

Система диспетчеризации DAP (Dispatch Application Processor) выполняет управление групповым и персональным вызовом, сигнализацией вызова и другие функции. При большом числе абонентов системы возможно создание кластеров из четырех DAP.

Блоки регистрации местоположения абонента HLR/VLR (Home Location Register)/Visited Location Register) обслуживают мобильную телефонную связь. В HLR хранится полная информация обо всех абонентских терминалах, зарегистрированных в различных географических сегментах системы. VLR содержит сведения о перемещении абонентских устройств и предоставляет системе информацию, необходимую для выполнения роуминга. Отметим, что в системе iDEN нет роуминга в том смысле, в котором он понимается в сотовых системах, поскольку для связи географически удаленных сегментов системы используются не ТфОП, а выделенные каналы E1.

Коммутатор MSC (Mobile Switching Center) обеспечивает интерфейс между ТфОП и мобильными телефонами iDEN, выполняя типичные функции подобного коммутатора, а также управляет передачей при перемещении абонентов из зоны, контролируемой одним BSC, в зону, контролируемую другим. Если сеть iDEN охватывает значительную территорию, в ней могут быть установлены несколько MSC. Функции MSC системы iDEN полностью идентичны функциям коммутатора сотовой сети стандарта GSM.

Основным управляющим модулем системы является OMC (Operation Maitenance Center), который обеспечивает конфигурирование системы, управление аварийными ситуациями, сбор статистических данных о работе системы и ряд других функций управления.

Служба коротких сообщений SMS (Short Message Service) поддерживает все функции передачи текстовых сообщений, включая текстовые извещения о наличии сообщений для данного абонента (voice mail).

iDEN MicroLite

В настоящее время компания Motorola завершает разработку системы iDEN MicroLite, которая представляет собой "малую" систему на базе iDEN и ориентирована на обслуживание от нескольких сотен до нескольких тысяч абонентов. При сохранении всех технологических решений iDEN, применении того же абонентского оборудования и базовых станций эта система отличается, в первую очередь, максимальным количеством частотных каналов (их 40).

Основное технологическое отличие iDEN MicroLite от iDEN состоит в организации центральной инфраструктуры системы. В системе iDEN MicroLite она реализована на одной компьютерной платформе стандарта Compact PCI (вариант платформы PCI для промышленных компьютеров), работающей под управлением ОС реального времени Neutrino фирмы QNX Labs.

Первая версия iDEN MicroLite будет обеспечивать два вида связи - групповую (индивидуальную) радиосвязь и мобильную телефонную связь. В следующих версиях в систему будут добавлены службы передачи коротких сообщений и коммутируемой/пакетной передачи данных. Максимальное количество базовых станций, которое способна поддерживать центральная инфраструктура первой версии системы равно 5, в дальнейшем оно будет увеличено до 8-10.

При необходимости перехода от iDEN MicroLite к полной системе iDEN требуется новая установка центральной инфраструктуры системы, однако модифицировав соответствующее ПО, можно использовать абонентские терминалы и имеющееся оборудование БС.

Поставки системы iDEN MicroLite начнутся во II квартале 1999 г. Техническая проработка проектов систем iDEN MicroLite предполагается с III квартала 1998 г.

Области применения iDEN

Технология iDEN ориентирована на создание систем типа SMR (Shared Mobile Radio), т. е. коммерческих сетей, предоставляющих интегрированные услуги организациям и частным лицам. Чтобы обеспечить связь отдельных подразделений и групп сотрудников, для каждого корпоративного пользователя системы создается так называемый "флот" - виртуальная частная сеть в рамках сети организации. Внутри флота могут создаваться разные группы, соответствующие подразделениям компании (максимальное число групп в одном флоте - 255). Возможность случайного или преднамеренного вторжения абонентов в чужие флоты абсолютно исключена. Члены флота могут находиться в разных географических регионах, перемещаться из одного города в другой.

Таким образом, организация может построить собственную мобильную телекоммуникационную систему, полностью эквивалентную сети данной организации. При этом ей не нужно приобретать оборудование и строить антенны, а также тратить несколько месяцев на установку и отладку системы. Все что необходимо сделать - стать корпоративным пользователем уже существующей системы iDEN.

Где и когда

Первая коммерческая система на базе технологии iDEN развернутая в США компанией NEXTEL в середине 1994 г., сейчас является общенациональной. Она насчитывает около 4500 БС и около 2 млн абонентов. В юго-западных штатах США существует другая сеть на базе технологии iDEN, оператором которой является энергетическая компания Southern Co. Кроме того, в юго-западных провинциях Канады компания Clearnet тоже предоставляет услуги связи в сети iDEN, состоящей из 320 БС.

Что касается Латинской Америки, сети iDEN уже существуют в Боготе (Колумбия) и Буэнос-Айресе (Аргентина). Они строятся в Сан-Пауло и Рио-де-Жанейро (Бразилия), а также в Мехико (Мексика). В ближайшее время запланировано развертывание систем на базе iDEN в Перу, Венесуэле и Чили, а также расширение систем в Колумбии и Аргентине.

В Азии системы iDEN эксплуатируются в нескольких странах: более двух лет такие системы работают в Токио и Осаке (Япония), около года - в Сингапуре. Существуют системы в Китае, Южной Корее и на Филиппинах. Ведется строительство в Индонезии. На ближнем Востоке общенациональная сеть iDEN развернута в Израиле, начато строительство таких систем в Марокко и Иордании.

Каждая из перечисленных систем расчитана на обслуживание десятков тысяч абонентов.

Модульный принцип организации системы обеспечивает различные ее реализации. Например, первоначально сеть iDEN может быть развернута как чисто транкинговая система, а затем, по мере необходимости, к ней добавятся возможности мобильной телефонии, передачи текстовых сообщений и данных. По мнению разработчиков системы, сегодня iDEN - одна из немногих отработанных в коммерческой эксплуатации технологий, обеспечивающих предоставление всего комплекса услуг мобильной связи.

Андрей Александрович Денисов - менеджер компании Motorola по системе iDEN в регионе Восточной Европы и бывшего СССР. С ним можно связаться по адресу: [email protected] и факсу 785-0160

Транкинговая связь - наиболее оперативный вид двухсторонней мобильной связи, максимально эффективной для координации подвижных групп абонентов. Транкинговые системы связи менее интересны для индивидуальных пользователей (связь между ними остается прерогативой сотовых радиотелефонных систем); они более перспективны и эффективны для корпоративных организаций, для групповых пользователей - для мгновенной связи между группами пользователей, объединившимися по организационному признаку или просто по интересам. Часто трафик(передача информации) замыкается в основном внутри транкинговых систем, и выход абонентов в телефонные сети общего пользования хотя и возможен, но предполагается только в исключительных случаях. Но в принципе работа транкинговых систем возможна и в локальном (однозоновом, корпоративном), и в сетевом (многозоновом, обслуживающем индивидуальных пользователей) вариантах.

Система транкинговой связи (trunk - ствол, магистраль) включает в себя базовую станцию (иногда несколько) с ретрансляторами и абонентские радиостанции (транковые радиотелефоны) с телескопическими антеннами.

Базовая станция связана с телефонной линией и сопряжена с ретранслятором с большим радиусом действия - до 50–100 км. Транковые радиотелефоны исключительно надежны, компактны и выполняются в нескольких вариантах:

l носимом - радиус действия 20–35 км, вес 300–500 г;

l возимом - радиус действия 35–70 км, вес около 1 кг;

l стационарном - радиус действия 50–120 км, вес обычно больше 1 кг.

Усредненные возможности транкинговой связи по охвату территории показаны на рис. 26.1.

Рис. 26.1. Возможности транкинговой связи по охвату территории

Вообще говоря, для транкинговых систем характерно оборудование, выполненное с использованием высоких технологий, поддерживаемое хорошим сервисом как для абонента, так и для оператора сети, оборудование, обеспечивающее полноценную дуплексную или полудуплексную радиотелефонную связь с подвижными объектами, работу в аналоговом и цифровом режимах.

При помощи транкинга малое число радиоканалов динамически распределяется между большим числом пользователей. На один канал приходится до 50 и более абонентов; поскольку абоненты не очень интенсивно используют телефон, а базовая станция работает в режиме концентратора (то есть распределяет все радиоканалы только между обратившимися к ней абонентами), вероятность ситуации «занято» не велика (существенно меньше, чем при жестком прикреплении даже нескольких абонентов к одному каналу).

Радиотелефоны могут работать как в системе, находясь в зоне действия базовой (базовых) станции и через нее связываясь с любым абонентом телефонной сети (в том числе и с транкинговым абонентом), так и индивидуально друг с другом, находясь как внутри, так и вне зоны базовых радиостанций. В первом случае непосредственная связь абонентов обеспечит большую оперативность соединения (время соединения обычно не превышает 0,3–0,5 с). Возможность непосредственной связи абонентов без участия базовой станции - основное, глобальное отличие транкинговых систем от сотовых.

Транкинговые системы связи классифицируются по следующим признакам [ 1 ].

По методу передачи речевой информации: аналоговые и цифровые. Передача речи в радиоканале аналоговых систем осуществляется с использованием частотной модуляции, шаг сетки частот обычно составляет 12,5 кГц или 25 кГц. Для передачи речи в цифровых системах используются различные типы вокодеров, преобразующих аналоговый речевой сигнал в цифровой со скоростью не более 4,8кбит/с;

В зависимости от количества базовых станций (БС) и общей архитектуры: однозоновые или многозоновые системы. В системах первого типа имеется одна БС, в системах второго типа – несколько БС с возможностью роуминга;

По методу объединения БС в многозоновых системах. БС могут объединяться с помощью единого коммутатора (системы с централизованной коммутацией), или соединяться друг с другом непосредственно, или через системы с распределенной коммутацией;

По способу поиска и назначения канала: системы с децентрализованным (СДУ) и централизованным (СЦУ) управлением. В СДУ процедуру поиска свободного канала выполняют абонентские радиостанции (АР). В этих системах ретрансляторы (РТ) БС обычно не связаны друг с другом и работают независимо. Ретрансляторы представляют собой приемопередающее устройство, работающее в дуплексном режиме. В транкинговых системах с частотным разделением каналов на каждый рабочий канал приходится один ретранслятор, приемник и передатчик работают на разных частотах. Особенностью СДУ является относительно большое время установления соединения между абонентами, растущее с увеличением числа РТ. Такая зависимость вызвана тем, что АР вынуждены непрерывно последовательно сканировать каналы в поисках вызывного сигнала (последний может поступить от любого РТ) или свободного канала (если абонент сам посылает вызов). Представителями данного класса являются системы стандарта SMARTRUNK I I

В СЦУ поиск и назначение свободного канала производится на БС. Для обеспечения нормального функционирования таких систем организуется канал управления. Его основная функция – установление соединения между двумя абонентами сети. Все запросы на предоставление связи направляются по каналу управления, по этому же каналу БС извещает абонентские устройства о назначении канала, отклонении запроса, или о постановке запроса в очередь. Каналы управления являются цифровыми, в которых передача данных производится со скоростью до 9,6 кбит/с.

4. Принципы построения транкинговых сетей

На рис.1 представлена обобщенная структурная схема однозоновой транкинговой системы связи.

Структурная схема однозоновой транкинговой системы.

Рисунок 1

В состав БС, кроме радиочастотного оборудования (ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов антенны) входят также коммутатор, устройство управления (УУ) и интерфейсы к различным внешним сетям.

Ретранслятор (РТ) – набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот. В большинстве транкинговых систем связи одна пара несущих означает один канал трафика (КТ). С появлением цифровых стандартов, предусматривающих временное уплотнение один РТ может обеспечить два или четыре КТ.

Антенны БС, как правило, имеют круговую диаграмму направленности. При расположении БС на краю зоны применяют направленные антенны. БС может располагать как единой приемопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на одной мачте может размещаться несколько приемных антенн для борьбы с замираниями, вызванными многолучевым распространением.

Устройство объединения радиосигналов позволяет использовать одно и то же антенное оборудование для одновременной работы приемников и передатчиков на нескольких частотных каналах.

Коммутатор в однозоновой транкинговой системе связи обслуживает весь ее трафик, включая соединение мобильных абонентов (МА) с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) и все вызовы, связанные с передачей данных.

Устройство управления (УУ) обеспечивает взаимодействие всех узлов БС. Оно также обрабатывает вызовы, осуществляет аудентификацию вызывающих абонентов, ведение очередей вызовов, внесение записей в блок данных (БД) повременной оплаты. В некоторых системах УУ регулирует максимально допустимую продолжительность соединения с телефонной сетью. Как правило, используются два варианта регулировки: уменьшение продолжительности соединения в заранее заданные часы наибольшей нагрузки, или адаптивное изменение в зависимости от текущей нагрузки.

Интерфейс к ТФОП реализуется в транкинговых системах связи различными способами. В некоторых системах (например, SMARTRUNK I I) подключение производится по двух проводной коммутируемой линии. Более современные транкинговые системы связи имеют в составе интерфейса к ТФОП аппаратуру прямого набора номера (DID), обеспечивающую доступ к абонентам транкинговой сети с использованием стандартной нумерации АТС.

Соединение с ТФОП является традиционным для транкинговых систем связи, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих передачу данных, в связи с чем наличие интерфейса к сетям с коммутацией пакетов (СКП) также становится обязательным.

Терминал технического обслуживания и эксплуатации (ТОЭ) располагается, как правило, на БС. Терминал предназначен для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, тарификации, внесения изменений в базу данных (БД) абонентов. Обязательными элементами транкинговых систем связи являются диспетчерские пульты(ДП). Трангинковые системы связи используются в первую очередь потребителями служб и управлений железных дорог, работа которых требует наличия диспетчера ПЧ, ЭЧ, ТЧ. ШЧ, а также службы охраны, скорой медицинской помощи,пожарной охраны, муниципальные службы. ДП могут включаться в систему по абонентским радиоканалам, или подключаться по выделенным каналам непосредственно к коммутатору БС. В рамках одной транкинговой системе связи может быть организованно несколько независимых сетей связи. Пользователи каждой из таких сетей не будут замечать работу соседей и не смогут вмешиваться в работу других сетей. Поэтому в одной транкинговой системе связи могут работать несколько ДП, различным образом подключенных к ней.

Абонентское оборудование трангиковых систем связи включают в себя широкий набор устройств.. Как правило, наиболее многочисленными являются полудуплексные РС,так как они в наибольшей степени подходят для работы в замкнутых группах. В основном это функционально ограниченные устройства, не имеющие цифровой клавиатуры. Их пользователи имеют возможность связываться лишь с абонентами внутри своей рабочей группы, а также посылать экстренные вызовы диспетчеру. Как правило, этого вполне достаточно для большинства потребителей услуг связи транкинговых систем радиосвязи. Существуют и полудуплексные РС с широким набором функций и цифровой клавиатурой, но они, будучи существенно дороже, предназначены для более узкого круга абонентов.

В транкинговых системах связи постепенно находят применение находят применение новый класс абонентских устройств – дуплексные РС, напоминающие сотовые телефоны, но обладающие значительно большей функциональностью по сравнению с дуплексными РС. Дуплексные радиостанции транкинговых систем связи обеспечивают пользователям не только соединение с ТФОП, но и возможность групповой работы в полудуплексном режиме.

Как полудуплексные, так и дуплексные транкинговые РС выпускаются не только в портативном, но и в мобильном исполнении. Выходная мощность передатчиков мобильных РС выше.

Относительно новым классом устройств для транкинговых систем связи являются терминалы передачи данных (ПД). В аналоговых тренгинговых системах связи терминалы ПД – это специализированные радиомодемы, поддерживающие соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для цифровых систем более характерно встраивание интерфейса ПД в АР различных классов. В состав мобильного терминала ПД часто включают спутниковый навигационный приемник системы Global Position System (GPS), предназначенный для определения текущих координат и последующей передачи их диспетчеру на пульт.

В транкинговых системах связи используются также стационарные РС, преимущественно для подключения ДП. Выходная мощность передатчиков стационарных РС приблизительно такая же, как у мобильных РС.

Архитектура многозоновых транкинговых систем связи может строиться по двум принципам. Если определяющим фактором является стоимость оборудования, используется межзональная коммутация (рис.2).

Структурная схема транкинговой сети с распределенной межзональной коммутацией

Рисунок 2

Каждая БС в такой системе имеет свое собственное подключение к ТФОП. При необходимости вызова из одной зоны в другую он производится через интерфейс ТФОП, включая процедуру телефонного номера. Кроме того, БС могут непосредственно соединены с помощью физических выделенных линий связи.

Использование распределенной межзональной коммутацией целесообразно лишь для систем с небольшим количеством зон и с невысокими требованиями к оперативности межзональных вызовов (особенно в случае соединения через коммутируемые каналы ТФОП). В системах с высоким качеством обслуживания используется архитектура с центральным коммутатором (ЦК). Структура многозоновой транкинговоц системой связи с ЦК изображена на рис. 3.

Структурная схема транкинговой сети с централизованной межзональной коммутацией

Рисунок 3

Основной элемент этой схемы – межзональный коммутатор. Он обрабатывает виды межзональных вызовов, т.е. весь межзональный трафик проходит через один коммутатор, соединенный с БС по выделенным линиям. Это обеспечивает быструю обработку вызовов, возможность подключения централизованных ДП. Информация о местонахождении абонентов системы с ЦК хранится в единственном месте, поэтому ее легче защитить. Кроме того, межзональный коммутатор осуществляет также функции централизованного интерфейса к ТФОП и СКП, что позволяет при необходимости полнлстью контролировать как речевой трафик телефонной сети, так и трафик всех приложений ПД, связанный с внешними СКП, например Интернет. Таким образом, система с ЦК обладает более высокой управляемостью.

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