Систем профессиональной радиосвязи

Содержание

Введение 

1. Основные типы и характеристики цифровых систем профессиональной радиосвязи  . . . . . . . . . . 6

1.1. DMR . . . . . . . . . . . 6

1.2. APCO 25 TETRA . . . . . . . . . 7

2.  Сравнительный анализ технико-экономической эффективности внедрения различных типов цифровых систем профессиональной радиосвязи .       11

2.1. Эксплуатационно-техническое обоснование выбора цифрового стандарта радиосвязи. Экономическое обоснование выбора цифрового стандарта радиосвязи . . . . . . . . .       11

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Быстрая и надежная оперативная радиосвязь - одно из основных условий успешной работы самых разных организаций, в том числе органов охраны правопорядка.

Эксплуатируемые сегодня  в большинстве субъектов РФ (в т.ч. в УМВД России по Кировской области) аналоговые системы подвижной радиосвязи (далее СПР), не всегда отвечают предъявляемым к ним современным требованиям:

- отсутствует возможность полноценного управления радиосетями. В случае выхода существующего базового оборудования из строя, либо в случае воздействия каких либо помех оператор не имеет возможности оперативно перевести систему на резервные каналы, что может привести к частичной или полной потере управления;

- не обеспечивают достаточную безопасность связи, аутентификацию и возможность дистанционного управления абонентскими терминалами;

- значительно затруднена модернизация существующих сетей;

- для объединения сетей различных диапазонов требуются сложные технические решения;

- существующие системы не всегда обеспечивают необходимый территориальный охват;

- отсутствует возможность оперативного создания подсистем в интересах отдельных групп абонентов.

Учитывая все вышеизложенные, а также ряд других специфических  проблем характерных для аналоговыхСПР в 2011 г.руководством УМВД России по Кировской области было принято решение о модернизации существующей СПР (в первую очередь СПР функционирующей на территории муниципального центра г. Киров). Основополагающим документом при проведении подобной модернизации является «Концепция развития подвижной радиосвязи органов внутренних дел Российской федерации на период 2009-2015 годы» утверждённая приказом МВД РФ №303дсп от 20.04.2009 г..

Концепция разработана в соответствии с пунктом 9.5 Плана МВД России по реализации Стратегии развития России до 2020 г. и учитывает положения:

- Федерального закона «О связи» от 07.06.2003 г. № 126-ФЗ;

- Закона Российской Федерации «О безопасности» от 05.03.1992 г № 2446-1;

- Федерального закона «О противодействии терроризму» от 06.03.2006 г. № 35-ФЗ.

В соответствии с данной концепцией с 2009 по 2015 годы предполагается полная модернизация существующих СПР, за счёт внедрения современных стандартов цифровой радиосвязи. Это позволяет решить не только все вышеперечисленные проблемы, но и реализовать ряд дополнительных и очень перспективных возможностей:

- интегрированную передачу речи и данных;

- осуществить территориально-зоновое построение СПР;

- создать единую структурированную СПР в пределах, как отдельного субъекта РФ, так и в масштабах всей страны;

- осуществлять грамотное использование выделенного радиочастотного спектра, за счёт построения транкинговых цифровых систем;

- получить необходимый уровень резервирования системы;

- необходимую защиту передаваемой по радиоканалу информации (в том числе с использованием криптостойких алгоритмов шифрования);

- возможность групповых и индивидуальных вызовов, оперативного объединениярадиосетей различных подразделений (в том числе других экстренных служб:МЧС, ФСБ и т.д.);

- автоматический роуминг и Handover (переход из одной зоны в другую) различных абонентов радиосети;

- обеспечения необходимой ёмкости системы с возможностью её последующего наращивания, за счёт относительно несложных технических решений;

- поэтапный переход от уже существующих аналоговых систем связи к новым цифровым стандартам и обеспечение их совместной работы в пределах одной сети.

Не смотря на то, что вышеупомянутая концепция достаточно подробно описывает  основные аспекты, связанные с внедрением цифровых СПР, на практике возникает множество вопросов. (Какую система из представленных сегодня на рынке стоит выбрать с точки зрения её экономической и технической эффективности, чем они отличаются и т.д.)

На сегодняшний день на Российском рынке средств профессиональной цифровой радиосвязи - его многообразие. Столь широкого выбора нет ни в одной стране мира. Здесь нашли своё место DMR, Tetra, APCO25, TetraPOL, EDACS. Но широкое распространение получили далеко не все. В качестве основных игроков рынка на сегодняшний день можно выделитьцифровые СПР стандарта Tetra, APCO25, DMR. Необходимо отметить, что все они являются открытыми стандартами, т.е. предполагается, что оборудование различных производителей совместимо между собой.

1. Основные типы и характеристики цифровых систем профессиональной радиосвязи:

1.1. DMR

DMR - это относительно новый и наиболее простой с технической точки зрения цифровойстандарт. Стандарт DMRпредлагается для сетей цифровой радиосвязи, обслуживающих ограниченное число абонентов без транкинга, хендовера и роуминга при сравнительно невысокой стоимости аппаратуры [4]. DMR обеспечивает:

• защиту радиоэфира от прослушивания;
• организацию передачи текстовых сообщений вместе с голосом;
• увеличения разборчивости речи при сильных окружающих акустических помехах;
• увеличения срока непрерывной работы аккумуляторных батарей;
• более эффективное использование радиочастотного спектра;
• совместную работу цифровых и аналоговых станций;
• опциональное шифрование;

Типы вызовов реализуемых  в рамках стандарта DMR:

• индивидуальный вызов «радиостанция – радиостанция»;
• групповой вызов «радиостанции – группа радиостанций»;
• групповой вызов «радиостанция – все радиостанции»;
• передача пакетных данных с канальной скоростью 2 кбит/c

В основе технологии DMR лежат  механизмы TDMA (TimeDivisionMultipleAccess – многостанционный доступ с временным разделением каналов), что позволяет разместить два временных интервала на одной частотной несущей с сеткой частот 12,5 кГц, т.е. на одном частотном канале организуются 2 логических канала. Предполагается реализация решений не только в классических диапазонах 136 – 174 МГц и 403 – 470МГц, но и в диапазоне 450 – 527 МГц.

В рамках стандарта DMR существует возможность реализации двух режимов:

• Режим прямой связи (Directmode) – симплексная связь;
• Режим связи через ретранслятор (Repeatermode) – с поддержкой технологии двухчастотного симплекса с дуплексным разносом, FDD (FrequencyDivisionDuplex). В этом режиме возможны два одновременных независимых голосовых соединения.

Кроме того для улучшения качества связи в DMRиспользуетсявокодер с алгоритмом ACELP (линейное предсказание с возбуждением от алгебраической кодовой книги) особенно подходит для использования в условиях сильных акустических помех. Для обнаружения ошибок при передаче в канале радиосвязи и их исправления при канальном кодировании применяется технология ForwardErrorCorrection (FEC).

К сожалению, первая версия оборудования стандарта DMR не позволяет  реализовать такие значимые функции  как телефонный вызов, контроль местоположения, а также дуплексный вызов, не поддерживает транкинг, а приложения по передаче телеметрии и пакетных данных требуют написания специализированного программного обеспечения. Кроме того она не позволяет создавать структурированные сети с единым центром управления.

На сегодняшний день на Российском ранке наиболее широко представлено оборудование двух производителейDMR:

- Motorola (система Mototrbo);

- Эрика («Уральские радиостанции»  г. Ижевск).

1.2. APCO-25 Tetra

Стандарт APCO 25 разработан Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности (Association of Publicsafety Communications Officials-international – APCO), которая объединяет пользователей систем связи, работающих в службах общественной безопасности. APCO является международной организацией и объединяет представителей правоохранительных органов около 70 стран.

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

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

Если стандарты TETRA не поддерживают работу в своих системах аналоговых станций, то стандарт APCO 25 специально ориентирован на совместную работу цифровых и аналоговых радиосредств. При этом разработчики стандарта декларируют, что системы на основе APCO 25 позволяют, с одной стороны, жестко разграничить используемые частотные ресурсы (на аналоговые и цифровые), а с другой стороны – допускают и гибкое конфигурирование каналов, т.е. совместное использование общего частотного ресурса цифровыми и аналоговыми абонентскими станциями.

В том случае, если указанная  возможность действительно удобно реализуется на практике, то она  обеспечит серьезное преимущество APCO 25 перед другими стандартами, т.к. позволит производить плавный переход к цифровой радиосвязи путем поэтапного переоснащения подразделений служб общественной безопасности цифровыми радиостанциями. В особенности это актуально для России, где правоохранительные органы и службы общественной безопасности пока еще используют достаточно большой парк устаревших аналоговых радиосредств.

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

Сильной стороной стандарта  APCO 25 является то, что он предусматривает возможность работы в любом из стандартных диапазонов частот используемых системами подвижной радиосвязи: 138 – 174, 406 – 512 или 746 – 869 МГц.

Основной метод доступа  к каналам связи – частотный (МДЧР), вместе с тем по заявке фирмы  Ericsson в Фазу II включена возможность использования в системах стандарта APCO 25 множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР).

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

Для речевого кодирования  в стандарте используется кодек  IMBE (Improved Multi Band Excitation), который применяется также в системе спутниковой связи Inmarsat. Скорость кодирования – 4400 бит/с. После помехоустойчивого кодирования речевой информации скорость информационного потока увеличивается до 7200 бит/с, а после формирования речевых кадров путем добавления служебной информации – до 9600 бит/с.

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