Сотовая система связи

Антенны. Важнейший принцип построения транкинговых систем заключается в том, чтобы создавать зоны радиопокрытия настолько большими, насколько это возможно. Поэтому антенны базовой станции, как правило, размещаются на высоких мачтах или сооружениях и имеют круговую диаграмму направленности. Разумеется, при расположении базовой станции на краю зоны применяются направленные антенны. Базовая станция может располагать как единой приемопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на одной мачте могут 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. Ретрансляторы транкинговых систем работают только в дуплексном режиме, причем разнос частот приема и передачи (дуплексный разнос) в зависимости от рабочего диапазона составляет от 3 МГц до 45 МГц.

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

Устройство управления обеспечивает взаимодействие всех узлов базовой станции. Оно также обрабатывает вызовы, осуществляет аутентификацию вызывающих абонентов (проверку "свой-чужой"), ведение очередей вызовов и внесение записей в базы данных повременной оплаты. В некоторых системах управляющее устройство регулирует максимально допустимую продолжительность соединения с телефонной сетью. Как правило, используются два варианта регулирования: уменьшение продолжительности соединений в заранее заданные часы наибольшей нагрузки, или адаптивное изменение продолжительности соединения в зависимости от текущей нагрузки.

Интерфейс ТФОП реализуется в транкинговых системах различными способами. В недорогих системах (например, SmarTrunk) подключение может производиться по двухпроводным коммутируемым линиям. Более современные ТСС имеют в составе интерфейса к ТфОП аппаратуру прямого набора номера DID (Direct Inward Dialing), обеспечивающую доступ к абонентам транкинговой сети с использованием стандартной нумерации АТС. Ряд систем использует цифровое ИКМ-соединение с аппаратурой АТС.

Одной из основных проблем  при регистрации и использовании  транкинговых систем в Казахстане является проблема их сопряжения с ТфОП. При исходящих вызовах транкинговых абонентов в телефонную сеть сложность заключается в том, что некоторые транкинговые системы не могут набирать номер в декадном режиме по абонентским линиям в электромеханических АТС. Таким образом, необходимо использовать дополнительное устройство преобразования тонального набора в декадный.

Входящая связь от абонентов  ТфОП к радиоабонентам оказывается также проблематичной но ряду причин. Большинство транкинговых сетей сопрягаются с телефонной сетью по двухпроводным абонентским линиям или линиям типа Е&М. В этом случае после набора номера ТфОП требуется донабор номера радиоабонента. Однако после полного набора номера абонентской липни и замыкания шлейфа управляющим устройством транкинговой системы телефонное соединение считается установленным, и дальнейший набор номера в импульсном режиме затруднен, а в некоторых случаях невозможен. Применяемый в системе SmarTrunk II детектор "щелчков" не гарантирует правильности импульсного донабора, так как качество приходящих из абонентской линии "импульсов-щелчков" зависит от ее электрических характеристик, длины и т.д.

Для выхода из сложившейся  ситуации в лаборатории фирмы  ИВП вместе со специалистами компании ELTA-R был разработан телефонный интерфейс (ТИ) ELTA 200 для сопряжения транкинговых систем связи разных типов с ТфОП. Такой интерфейс позволяет сопрягать транкинговые системы связи и ТфОП по цифровым каналам (2,048 Мбит с), трехпроводным соединительным линиям с декадным набором номера, а также по четырехпроводным каналам ТЧ с системами сигнализации различных типов при сопряжении с ведомственными телефонными сетями.

Соединение с ТфОП является традиционным для ТСС, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих ПД, в связи с чем наличие интерфейса к СКП также становится обязательным.

Терминал технического обслуживания и эксплуатации (терминал ТОЭ) располагается, как правило, на базовой станции однозоновой сети. Терминал предназначен для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесения изменений в базу данных абонентов. Подавляющее большинство выпускаемых и разрабатываемых транкинговых систем имеют возможность удаленного подключения терминала ТОЭ через ТФОП или СКП.

Диспетчерский пульт. Необязательными, но очень характерными элементами инфраструктуры транкинговой системы являются диспетчерские пульты. Дело в том, что транкинговые системы используются в первую очередь теми потребителями, чья работа не обходится без диспетчера. Это службы охраны правопорядка, скорая медицинская помощь, пожарная охрана, транспортные компании, муниципальные службы. Диспетчерские пульты могут включаться в систему по абонентским радиоканалам, или подключаться по выделенным линиям непосредственно к коммутатору базовой станции. Следует отметить, что в рамках одной транкинговой системы может быть организовано несколько независимых сетей связи, каждая из которых может иметь свой диспетчерский пульт. Пользователи каждой из таких сетей не будут замечать работы соседей, и что не менее важно, не смогут вмешиваться в работу других сетей.

Абонентское оборудование транкинговых систем включает в себя широкий набор устройств. Как правило, наиболее многочисленными являются полудуплексные радиостанции, т.к. именно они в наибольшей степени подходят для работы в замкнутых группах. В большинстве своем это радиостанции с ограниченным числом функций, не имеющие цифровой клавиатуры. Их пользователи, как правило, имеют возможность связываться лишь с абонентами внутри своей рабочей группы, а также посылать экстренные вызовы диспетчеру. Впрочем, этого вполне достаточно для большинства потребителей услуг связи транкинговых систем. Выпускаются и полудуплексные радиостанции с широким набором функций и цифровой клавиатурой, но они, будучи несколько дороже, предназначены для более узкого привилегированного круга абонентов. В транкинговых системах, особенно рассчитанных на коммерческое использование, применяются также дуплексные радиостанции, скорее напоминающие сотовые телефоны, но обладающие значительно большей функциональностью по сравнению с последними. Дуплексные радиостанции транкинговых систем обеспечивают пользователям полноценное соединение с ТФОП. Что же касается групповой работы в радиосети, то она производится в полудуплексном режиме. В корпоративных транкинговых сетях дуплексные радиостанции применяются в первую очередь для персонала высшего звена управления. Как полудуплексные, так и дуплексные транкинговые радиостанции выпускаются не только в портативном, но и в автомобильном исполнении. Как правило, выходная мощность передатчиков автомобильных радиостанций в 3-5 раз выше, чем у портативных радиостанций. Относительно новым классом устройств для транкинговых систем являются терминалы передачи данных. В аналоговых транкинговых системах терминалы передачи данных - это специализированные радиомодемы, поддерживающие соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для цифровых систем более характерно встраивание интерфейса передачи данных в абонентские радиостанции различных классов. В состав автомобильного терминала передачи данных иногда включают и спутниковый навигационный приемник системы GPS (Global Positioning System), предназначенный для определения текущих координат и последующей передачи их диспетчеру на пульт. В транкинговых системах используются также стационарные радиостанции, преимущественно для подключения диспетчерских пультов. Выходная мощность передатчиков стационарных радиостанций приблизительно такая же, как у автомобильных радиостанций.

Многозоновые  системы

Ранние стандарты транкинговых систем не предусматривали каких-либо механизмов взаимодействия различных зон обслуживания. Между тем, требования потребителей значительно возросли, и хотя оборудование для однозоновых систем до сих пор производится и успешно продается, все вновь разрабатываемые транкинговые системы и стандарты являются многозоновыми. Архитектура многозоновых транкинговых систем может строиться по двум различным принципам. В том случае, если определяющим фактором является стоимость оборудования, используется распределенная межзональная коммутация. Структура такой системы показана на рис.2. Каждая базовая станция в такой системе имеет свое собственное подключение к ТФОП. Этого уже вполне достаточно для организации многозоновой системы - при необходимости вызова из одной зоны в другую он производится через интерфейс ТФОП, включая процедуру набора телефонного номера. Кроме того, базовые станции могут быть непосредственно соединены с помощью физических выделенных линий связи (чаще всего используются малоканальные радиорелейные линии). 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 набора телефонного номера. Кроме того, БС могут быть непосредственно соединены с помощью физических выделенных линий связи. Использование распределенной межзональной коммутации 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 ЦК. Структура многозоновой ТСС с ЦК изображена на рис.3.3 Основной элемент этой схемы - межзональный коммутатор. Он обрабатывает все 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 полностью контролировать как речевой трафик ТС, так и трафик всех приложений ПД, связанный с внешними СКП, например Интернет. Таким образом, система с ЦК обладает более высокой управляемостью.

Рис.3.2 Структурная схема  транкинговой сети с распределенной межзональной коммутацией

Рис.3.3 Структурная схема  транкинговой сети с централизованной межзональной коммутацией

2.2 Службы транкинговых систем

Транкинговые системы связи характеризуются широким разнообразием служб, обеспечивающих работу различного оборудования, а также поддержку сетей связи внутри этих систем. Наиболее важной и часто используемой службой транкинговых систем является служба внутренних вызовов.

Внутренние  вызовы

Транкинговые сети предоставляют абонентам возможность производить различные типы вызовов внутри системы: индивидуальный (персональный) и групповой (диспетчерский). В первом случае вызов направляется только одному абоненту, во втором - нескольким абонентам.

Основным типом вызова в транкинговых системах является групповой вызов в рамках одной группы (рис.4.). Групповой вызов принципиально может быть произведен только в полудуплексном режиме. Пока вызывающий абонент говорит и его радиостанция находится в режиме передачи, все остальные члены группы принимают сообщение вызывающего абонента. В ходе последующего радиообмена реплика каждого члена группы автоматически становится слышна всем участникам группы. Групповой вызов может производиться с самой простой (а, следовательно, недорогой) полудуплексной радиостанции - для этого пользователю достаточно лишь нажать на кнопку "Передача". Вхождение в связь со "своей" группой абонентов производится автоматически. Если надо связаться с абонентами других групп, следует вначале набрать на клавиатуре радиостанции номер нужной группы. Групповой вызов обеспечивают все известные транкинговые системы.

Рис.4. Вызов произвольно  выбранной группы

В большинстве существующих транкинговых систем предусмотрена возможность одновременного вызова абонентов нескольких групп или сразу всех абонентов сети (All Call). В некоторых системах используется иерархическое вложение групп и предусматриваются соответствующие типы вызовов: многоуровневый, многогрупповой и т.д. Как правило, право производить столь сложные вызовы предоставляется только диспетчеру. Некоторые системы обеспечивают возможность соединения с произвольно выбранной группой не только для абонентов транкинговой системы (рис.5.), но и для абонентов телефонной сети общего пользования (рис.6.).

Персональный внутренний вызов (рис.7.) является более привилегированным  типом вызова. Для его посылки  пользователь должен использовать радиостанцию с цифровой клавиатурой. Персональный внутренний вызов может быть произведен не только в полудуплексном, но и  в дуплексном режиме (разумеется, если обе абонентские радиостанции являются дуплексными).

Существует еще одна специфическая  разновидность внутренних вызовов - статусные сообщения. Они относятся, скорее, к области передачи данных и служат заменой тривиальным  репликам, таким как "вас понял", "повторите" и т.п. Вместо речевого ответа абонент может нажать соответствующую  функциональную кнопку, что вызовет  передачу короткого цифрового сообщения. Применение статусных сообщений  позволяет существенно уменьшить  загрузку системы, т.к. в условиях диспетчерской  связи и групповой работы такие  реплики употребляются очень  часто.

Рис.5. Вызов произвольно выбранной группы

Рис.6. Вызов группы из ТФОП

Рис.7. Персональный вызов

Приоритетные  вызовы

Многие транкинговые системы предусматривают обработку вызовов с несколькими уровнями приоритета. Так, в системе DigiStar предусмотрено 10 уровней приоритета, в системе. EDACS - 8 уровней. Разграничение приоритетов может использоваться в различных целях: предоставление привилегий отдельным абонентам или группам, а также оптимизация обработки графика. В любом случае, влияние приоритетной обработки вызовов начинает сказываться только при высокой загрузке системы.

Оптимизация обработки графика  заключается в том, что вызовам  абонентов, уже начавших и продолжающих разговор, присваивается более высокий  приоритет, чем вызовам абонентов, только устанавливающих соединение. Таким образом, ценой некоторого увеличения времени на первое установление соединения минимизируется продолжительность  пауз в разговоре абонентов, что, в конечном счете, ведет к улучшению  комфортности радиопереговоров.

Некоторые системы предусматривают  наделение ряда абонентов правом вызова со сверхвысоким приоритетом, или  т. н. вытесняющего вызова. При поступлении  такого вызова в ситуации, когда  все ретрансляционные ресурсы заняты (т.е. в ситуации блокирования), одно из текущих соединений прерывается, а освободившийся ресурс отводится  для обслуживания поступившего вызова со сверхвысоким приоритетом.

Существует еще один тип  приоритетной обработки вызовов - предоставление т. н. открытого канала, заключающееся  во временном переключении одного из каналов в монопольное владение одной группы абонентов. Это позволяет  группе получить гарантированный и  быстрый доступ к ретранслятору. Предоставление открытого канала является средством, используемым лишь в исключительных ситуациях и доступным для  крайне ограниченного круга пользователей. Включение режима открытого канала приносит заметные неудобства остальным  абонентам системы, т.к. за счет уменьшения числа разделяемых каналов ухудшается качество обслуживания, особенно в  ситуации высокой нагрузки.