Сети транкинговой связи. Системы транкинговой радиотелефонной связи. Признание iDEN в мире

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.

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

Практически в каждом салоне сотовой связи, витрины которого ломятся от мобильных телефонов, находится охранник с обязательной громоздкой рацией. Тут невольно задаешься вопросом: «Почему этот человек не использует для службы простой мобильный телефон?»

Сегодня наряду с привычной сотовой связью существуют так называемые системы профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР ) (Professional Mobile Radio - PMR ), или транкинговой подвижной радиосвязи . Они занимают свой сектор рынка оборудования мобильной связи для корпоративных пользователей, различных ведомств и социальных служб, выполняя функции, необходимые именно этим пользователям.

Транкинговая подвижная радиосвязь (от англ. trunking - предоставление свободных каналов, trunk - магистральная линия связи) - система двусторонней подвижной радиосвязи, которая использует диапазон ультракоротких волн. На практике система ПМР устроена аналогично сотовой: пользовательские терминалы и базовые станции (БС), оборудование для увеличения дальности связи - ретрансляторы и контроллер, который управляет работой станции, обрабатывает каналы ретрансляторов (коммутирует их) и обеспечивает выход на городскую телефонную сеть. Сети транкинга могут быть однозоновыми (содержать одну БС) или многозоновыми (несколько БС). Существуют аналоговые и цифровые системы транкинговой связи.

Лучше чем сотовый?

Чем же транкинговая связь отличается от сотовой, если, не считая разницы между пользовательским терминалом (рацией/телефоном), все устроено одинаково?

Сотовая связь позиционируется как «телефон в кармане», а транкинговая предназначена для решения узкого круга профессиональных задач. Сотовая связь, к примеру, предоставляет разнообразные мультимедийные услуги, однако нефтяник, дежурящий на буровой платформе в Балтийском море, или спасатель МЧС навряд ли уповают на возможность загрузить новый альбом Мадонны. Транкинговую связь выбирают такие организации, как МЧС, охранные агентства, таксомоторные компании и др. Для рядовых же офисных работников вполне подойдет вариант «сотовый телефон + корпоративный тарифный план».

Система связи, которой пользуются профессионалы, должна поддерживать такие функции, как:

Осуществление моментальной связи (0,2-0,5 сек) внутри группы абонентов, которая может быть задана заранее;

Возможность перераспределения участников групп во время сеанса связи;

Система приоритетов вызовов (мобильный оператор не делает различий между абонентами);

Сохранение связи даже при выходе из строя базовой станции;

Передача широковещательного сигнала абонентам сети;

Возможность быстро переконфигурировать сеть.

Эти требования невыполнимы в системах сотовой связи, зато в полной мере поддерживаются транкинговыми системами. Стоит отметить, что участники рынка мобильной связи сложа руки не сидят и предлагают услугу Push-To-Talk с возможностью установления группового вызова и быстрым установлением соединения. Однако новация в любом случае не отвечает требованиям профессионалов. Подробнее о Push-To-Talk можно прочесть здесь.

Мы предлагаем сравнительную таблицу на примере двух версий TETRA - популярного стандарта цифровой транкинговой радиосвязи, и GSM-сетей.

Режимы и функциональные возможности, стандарты связи TETRA (Rl) TETRA (R2) GSM Групповой вызов + + +/- Широковещательный вызов + + - Аварийный вызов + + +/- Приоритетный вызов + + +/- Приоритетный доступ + + - Дуплексная связь + + + Задержанный вызов + + - Задержанное вхождение в связь + + - Режим прямой связи (без базовой станции) + + - Режим - «только прием» - + - Возможность расширения зоны связи - + - Выбор зоны + + - Статусные сообщения + + - Передача коротких текстовых сообщений + + + Вызов диспетчера + + - Предоставление по запросу абонента широкой полосы + + - Возможности шифрования сигнала и радиоинтерфейса + + +/- Одновременная передача речи и данных + + + Высокоскоростная передача данных - + + Избирательное прослушивание абонентов диспетчером + + - Дистанционное прослушивание акустической обстановки + + - Динамическая перегруппировка + + - От стимпанка к киберпанку

Профессиональная аналоговая связь существовала чуть ли не с начала XX века и за это время успела немало измениться, придя к цифровым технологиям с внушительным багажом.

Каждому известно, что радиосвязь началась в 1895 году, когда А.Попов (и только годом позже Г. Маркони) создал первый приемник. С 1897 по 1915 гг. Г. Маркони организует первые связные компании и разворачивает производство оборудования; появляются регламенты радиосвязи, в том числе по распределению частот между различными службами. Зародилась профессиональная радиосвязь в пероид с 1915 по 1950-х гг.

В первой половине 20-века исследовались возможности осуществления связи на разных длинах волн. До 1920 г. связь осуществляли с использованием волн длиной от сотен метров до десятков километров. В 1922 г. стало известно свойство коротких волн распространяться на любые расстояния, преломляясь в верхних слоях атмосферы и отражаясь от них, - идеальное средство для осуществления дальней связи. 1930-е годы стали временем метровых волн; а 1940-е - дециметровых и сантиметровых, распространяющихся прямолинейно на 40-50 км в пределах прямой видимости. Популяризация радиосвязи напрямую зависела от достижений техники. До появления миниатюрных полупроводников приёмники оставались громоздкими и в лучшем случае умещались в чемодан, что накладывало определённые ограничения.

Историю сетей профессиональной радиосвязи обычно делят на ступени. Первым этапом считаются сети конвенционального типа (от англ. conventional - обычный, традиционный). Их небогатые возможности следующие: симплексный режим работы (нажал на кнопку - задал вопрос - отпустил кнопку - получил ответ - нажал на кнопку - ...), совершение индивидуальных и групповых вызовов (до нескольких десятков абонентов) В конвенциональных системах канал связи (частота) жестко закрепляется за определенной группой абонентов. При этом гарантируется высокая оперативность связи (необходимо только настроить частоту), но служит причиной малой пропускной способности сети (частот мало).

Второй этап - транкинговые сети. Подобные сети сделали возможным обслуживание до нескольких сотен абонентов и позволили более эффективно использовать радиочастотный ресурс. Подобные системы связи стали системами с общим доступом абонентов к частотному диапазону, в отличие от конвенциональных систем. Это обеспечивает повышенную пропускную способность и большую зону охвата.

Многозоновые транкинговые сети стали третьим этапом . Зона обслуживания в них увеличилась еще больше за счет нескольких базовых станций. Количество обслуживаемых абонентов стало практически неограниченным, появилась система приоритетов вызовов, возможность дуплексного режима вызова (кнопку жать не требуется, связь аналогична телефонной с поправкой на куда большую скорость совершения вызова), выход на телефонные сети общего пользования, передача данных.

Симплекс, полудуплекс и дуплекс

Нет, это не названия сиквелов к комедии "Дуплекс", в которой снялись голливудские звёзды Бен Стиллер и Дрю Берримор. В заголовок вынесены имена трёх базисных режимов беспроводной радиосвязи.

1. Симплексная связь использует одну частоту - для приёма и передачи. Возможен только обмен репликами. По причине ограничений, которые накладывает физика, пользоваться этим, самым экономичным видом беспроводных радиокоммуникаций, получится на дистанции не более 5 км. Для устойчивого сигнала крайне желательна открытая местность. Связь осуществляется посредством пользовательских терминалов.

2. Полудуплексная связь также задействует две частоты, однако общаться придётся, как и в симплексном режиме. Базовая станция (БС) на одной частоте постоянно принимает сигналы абонентов, а затем на другой частоте транслирует то, что приняла. Рация использует для приёма частоту, на которой вещает БС, и должна содержать радиочастотный переключатель. Принцип полудуплекса лежит в основе недорогих сетей, которые связывают десятки абонентов в различных точках города и открытой местности.

3. Дуплексная связь задействует две частоты - одну на приём, другую- на передачу и предназначена, чтобы вести привычный диалог. Естественно, задействованы базовые станции для ретрансляции сигналов. Аналоговые системы дуплекса требуют два канала (4 радиочастоты) для соединения абонентов. Терминал оснащают габаритным дуплексным фильтром, чья роль дать приёмнику и передатчику одновременный доступ к антенне. Цифровой дуплекс реализован иначе и не требует громоздкого фильтра - в каждый момент времени аппарат абонента принимает либо передаёт. К примеру, в стандарте TETRA переключение происходит 18 раз в секунду.

Современные цифровые транкинговые сети (ЦТС ) являются вершиной эволюционной цепочки профессиональной связи. Помимо возможностей, доступных пользователям аналоговых систем, добавляются надёжная защита от несанкционированного доступа (к тому же прослушивание переговоров с помощью аналоговых устройств становится невозможным) и пакетная передача данных (доступ в Интернет). Аппарат абонента опознается с помощью различных идентификационных механизмов или SIM-карт. По сути, цифровые транкинговые системы являются универсальными сетями связи, обеспечивающими конфиденциальность контактов абонентов, и способны к одновременной передаче больших потоков данных по каналам связи, будь то данные телеметрии или видеоинформация (в последних редакциях стандартов подобные возможности предусматриваются).

Существует большое количество различных стандартов транкинговых систем подвижной радиосвязи, различающихся по многим признакам. В нашей стране, как и во всем мире, до сих пор распространены аналоговые системы различных версий и стандартов. Однако в силу своей моральной устарелости они не столь интересны к рассмотрению, сколько их цифровые собратья. Пятерку самых популярных и признанных во многих странах мира стоит рассмотреть подробней.

EDACS (Enhanced Digital Access Communication System)

Фирма Ericsson (Швеция) раньше других (пока ее не купила Sony в 1980-х годах) озаботилась проблемой устаревания аналоговых технологий и недостаточной степенью защищенности переговоров в подобных системах и занялась разработкой корпоративного закрытого стандарта EDACS (Enhanced Digital Access Communication System). Изначально стандарт предусматривал передачу речи по аналоговым протоколам, позднее стандарт модифицировали и появилась цифровая версия системы под названием EDACS Aegis . Системы EDACS работают на частотах 138-174 МГц, 403-423 МГц, 450-470 МГц и 806-870 МГц; сеть может быть раскинута на более чем 16000 абонентов. В России в этом стандарт не слишком популярен в силу его закрытости и скорого устаревания (фактически это цифровой стандарт для передачи аналоговых сигналов). Все права принадлежат разработчику, и просто так выпускать оборудование вам не позволят. Вдобавок Ericsson прекратила поставки оборудования для развертывания новых сетей этого стандарта и занимается только поддержкой существующих.

Технология iDEN (integrated Digital Enhanced Network ) - закрытый корпоративный стандарт, разработка которого была начата компанией Motorola в начале 1990-х годов. В 1994 г. в США компанией NEXTEL на базе этой технологии развернута первая сеть коммерческого применения. Сегодня подобные сети развернуты во многих странах Северной и севера Южной Америки, Азии. Сегодня подписчиками iDEN являются более 3 000 000 человек (90% из них приходится на США). Такую популярность iDEN обрела благодаря тому, что является неким компромиссом между транкинговыми и сотовыми системами (предоставляет возможности отправки сообщений, факсимильной связи, передачи данных по протоколу TCP/IP со скоростью до 36 кбит/с, невысокая стоимость). Каждой организацией, использующей стандарт iDEN, может быть создано до 10 000 виртуальных сетей, в каждой из которых может быть до 65 500 абонентов. iDEN использует частотный диапазон 805-821/855-866 МГц. В России систем iDEN нет - вероятнее всего, из-за неудобства использования подобного диапазона частот при решении задач, на которые рассчитаны системы профессиональной связи. Примечательно, что компанией Motorola выпускаются различные iDEN-аппараты с функциями современных мобильных телефонов. К примеру, Motorola ic502 - CDMA/iDEN-телефон с GPS и Motorola i290 с MP3-плеером.

Tetrapol PAS (Tetrapol)

Разработан французской фирмой Matra Communication . Создание этого закрытого стандарта было начато в 1987 г. фирмой Matra Communications по заказу французской жандармерии. Сеть связи стандарта Tetrapol функционирует на половине территории Франции с 1994 г. и обслуживает более 15 000 абонентов. Системы связи стандарта Tetrapol работают начиная с частоты 70 МГц и имеют потолок функционирования в 520 МГц, что не способствует популяризации в других странах, где подобным системам традиционно могут отводиться другие диапазоны частот. В России созданы опытные зоны функционирования сети Tetrapol.

TETRA (Terrestrial Trunked Radio)

TETRA - открытый стандарт профессиональной радиосвязи, разрабатываемый с 1994 года ETSI (European Telecommunications Standards Institute - Европейский институт телекоммуникационных стандартов). TETRA означает Terrestrial Trunked Radio - «наземное транкинговое радио». Изначально, пока стандарт не обрел популярность за пределами Европы, TETRA расшифровывалось как Trans-European Trunked RAdio - «трансъевропейское транкинговое радио». В Европе ПМР стандарта TETRA работает в диапазонах частот 380-385/390-395 МГц, 410-430/450-470 МГц. В Азии - 806-870 МГц.

В спецификациях TETRA значится как открытый стандарт, а значит каждый, кто пожелает производить аппаратуру для связи, может не задумываться о проблемах совместимости с оборудованием других компаний и о дележе авторских прав. Чтобы выпускать продукцию, поддерживающую этот стандарт, необходимо вступить в организацию MoU TETRA - Меморандум о содействии стандарту TETRA. Nokia , Motorola , RohdeSchwarz и другие крупные компании, занимающиеся производством оборудования для связи, поддерживают этот стандарт. Сети TETRA развернуты практически по всей Европе, в странах Азии, Африки и Южной Америки. TETRA Release 2 - новая версия стандарта, которая позволяет осуществить плотную интеграцию с мобильными сетями третьего поколения и значительно повысить скорость передачи данных. Проект по развертыванию сетей данного стандарта в России называется «Тетрарус». О многом говорит хотя бы тот факт, что «в рамках Федеральной целевой программы «Развитие г. Сочи как горноклиматического курорта до 2014 г.» в местах проведения спортивных соревнований и по всему Краснодарскому краю будет функционировать радиосвязь стандарта TETRA».

APCO Project 25 (APCO 25)

Открытый стандарт APCO 25 создан организацией Association of Public S afety Communications Officials- international -Ассоциацией представителей служб связи органов общественной безопасности. Стандарт создавался и совершенствовался (построение радиоинтерфейса, протоколы шифрования, методы речевого кодирования) в период с 1989 по 1995 гг. Одним из основных преимуществ APCO 25 является то, что он позволяет работать в любом из диапазонов частот, доступных для систем подвижной радиосвязи: 138-174, 406-512 или 746-869 МГц. В одну сеть могут быть объединены до двух миллионов человек и до 65 тысяч групп. С 2003 г. в Санкт-Петербурге функционирует подобная сеть на несколько сотен абонентов в целях МВД России.

Транкинг может использовать не только для связи:

Новейшая система транкинга JRC Trunked Radio System с функцией автоматического определения местонахождения автомобиля на основе GPS и стандартов MPT 1327/1343. Кроме, собственно, обеспечения коммуникаций между абонентами, стандарт обеспечивает автоматическую передачу данных о местонахождении и статусе каждой машины на терминал в центре управления.

Пример двух способов организации сети транкинга:

Более полно характеристики стандартов отражены в таблице:

Функциональные возможности, стандарты цифрового транкинга APCO 25 EDACS IDEN TETRA Tetrapol Индивидуальный, групповой, широковещательный вызовы + + + + + Выход на ТфОП + + + + + Полнодуплексные абонентские терминалы - + + + - Передача данных и доступ к базам данных + + + + + Режим прямой связи + + ? + + Автоматическая регистрация мобильных абонентов + + + + + Персональный вызов + - + + + Доступ к IP-сетям + + + + + Передача статусных сообщений + + + + + Передача коротких сообщений + - + + + Передача данных о местоположении абонента от приемника GPS ? + ? + + Факсимильная связь + - + + + Возможность установки открытого канала? - - + + Множественный доступ с использованием списка абонентов + - + + + Режим ретрансляции сигналов + ? ? + + Режим «двойного наблюдения» ? - ? + + Приоритет доступа/вызова + + - + + Динамическая перегруппировка + + - + + Избирательное прослушивание + + - + + Дистанционное прослушивание? - - + + Идентификация вызывающей стороны + + - + + Вызов, санкционированный диспетчером + + - + + Передача ключей по радиоканалу (OTAR) + - - + + Имитация активности абонентов - - - - + Дистанционное отключение абонента + ? - + + Аутентификация абонентов + ? - + +

В России, одновременно с внедрением, успешным использованием и развитием цифровых сетей различных транкинговых стандартов, широко распространены аналоговые системы на базе старого МРТ1327 . И это отнюдь не плохо. Цифровой транкинг удобен там, где нужна не только оперативная связь, но и передача данных и телефония. Часто заказчикам оказывается вполне достаточно симплексной голосовой связи и функции отправки сообщений. Использование аналоговых систем экономит время и деньги.

В целом же ситуация с профессиональной мобильной радиосвязью напоминает переход от использования сотовых сетей второго поколения стандарта GSM к стандартам 3G . Сотовые сети, несмотря на темпы их роста, в ближайшем будущем не смогут полностью заменить сетей профессиональной радиосвязи по причине того, что выполняют другие функции.

Раздел 4 Мобильные системы транкинговой связи

Лекция № 23

Что же такое «транк»? Давайте попробуем разобраться, что скрывается за этим «модным» словом? Вот какой перевод дает «Англо-русский словарь по радиоэлектронике» 1987 года издания:

Trunk (транк) – соединительная линия; магистральная линия связи; канал связи

Trunking (транкинг) – группообразование

Электронный словарь «PROMT» 1999 года более «образован»:

Trunking – предоставление свободных каналов

Trunked radio system – радиосистема с автоматическим перераспределением каналов

Как видно из перевода ничего особенного за словом «транк» не кроется. Всего-навсего «автоматическое предоставление канала».

Транковые принципы используются уже свыше 70 лет в телефонии. Любая автоматическая телефонная станция, мини АТС, сотовая связь использует в основе своей работы транкинг. Все мы практически ежедневно используем транкинг. Хотя не многие из нас догадываются о том, что когда мы поднимаем трубку телефона и набираем номер... мы используем транкинг. Ведь было бы непозволительной роскошью выделять каждому телефонному абоненту отдельную линию, особенно междугороднюю. Всем нам для проведения беседы выделяется линия только на время сеанса связи. В остальное время (свободное от наших бесед) по ней обслуживаются другие пользователи.

Представьте себе ситуацию, когда жители, предположим, одного из районов Ташкента одновременно решили бы позвонить своим друзьям. Что бы произошло в этом случае? А ничего. Они просто не смогли бы это сделать, так как количество телефонных линий (между АТС) ограничено и одновременно может проводить сеансы связи вполне определенное количество абонентов (сколько конкретно – это тема отдельного разговора).

А теперь представьте себе, что все телефонные аппараты заменены на радиостанции, а проводные линии на радиочастотные каналы. Как Вы уже наверняка догадались, мы получили транк – систему радиосвязи с автоматическим предоставлением свободного канала.

НЕСКОЛЬКО ПОЯСНЕНИЙ

Транковые системы НЕ регламентируют:

выход в телефонную сеть;

использование дуплекса («говорю и слушаю» одновременно, как в телефонии);

громадную дальность;

высочайший сервис;

бесплатный доступ;

и много чего еще...

Они просто позволяют Вам общаться друг с другом, не задумываясь о технических тонкостях и физических проблемах. Вы разговариваете – оборудование работает. Работает для того, чтобы Вы могли разговаривать.

Более научно – суть транковой связи состоит в том, что абонент не закрепляется за определенным каналом, а имеет равный доступ ко всем каналам в системе. А какой использовать для сеанса связи, решает специальное управляющее оборудование. При запросе абонента система автоматически предоставляет абоненту свободный канал.

О ТЕРМИНОЛОГИИ

В российских изданиях устоялись слова «транкинг» и «транкинговые системы». Оставим эти обороты на совести переводчиков и лингвистов. На наш взгляд слова «транк» и «транковые системы» более благозвучны в произношении и проще в написании. Как правило, их использование не вызывает неоднозначного понимания. Поэтому в дальнейшем мы, в основном, будем пользоваться «нашими» формулировками.

МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ

Десять соображений для охлаждения пыла оптимистов и поднятия духа пессимистов относительно «чудес» транковой связи:

Транк не чудо, а процесс развития средств радиосвязи.

Транк не заменяет сотовый телефон, не заменяет пейджер... транк вообще ничего не заменяет, а дополняет.

Транковая, значит: удобная, гибкая, расширяемая, универсальная, надежная, сложная, дорогая...

Транковые системы служат для связи между радиостанциями и еще раз радиостанциями, а не между радиостанциями и телефонными линиями.

Транковые системы могут много, но далеко не все.

Транковых систем много, а какую выбрать – зависит от задач.

Если транковая система не решает поставленную задачу, значит это неверная задача.

Если Вы не смогли выбрать подходящую транковую систему, значит транковая система Вам не нужна.

Поставщиков много, а денег мало – не платите дважды.

Не льстите себе! Доверьте выбор специалистам.

А если серьезно, то в чем же достоинства транковых систем по сравнению с традиционными, так называемыми, «обычными» сетями связи, с сотовой телефонией, с системами персонального радиовызова (пейджинг)?

Однозначно ответить на этот вопрос довольно сложно. Как и у любых систем здесь имеются как достоинства, так и недостатки.

Пожалуй, главным достоинством транковых систем является возможность интеграции разных служб с различными потребностями в рамках одной сети с минимальными (по сравнению с другими радиосистемами) материальными затратами.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТРАНКОВЫХ СЕТЕЙ

По сравнению с сотовыми системами:

возможность связи одновременно с несколькими абонентами (групповые вызовы);

высокая оперативность установления соединения (0,2–1 сек);

организация очередей к ресурсам системы при занятости и автоматическое соединение после появления возможности доступа;

доступ к системе исходя из установленных приоритетов и экстренное предоставление канала связи абоненту с более высоким приоритетом;

меньшие затраты на развертывание и эксплуатацию систем.

По сравнению с «обычными» системами радиосвязи:

экономия частотных ресурсов;

более высокий уровень сервиса – индивидуальные вызовы, приоритеты, интеграция с другими сетями;

возможность передачи цифровых данных;

покрытие связью больших площадей благодаря многозоновой конфигурации.

По сравнению с сетями персонального радиовызова (пейджинг):

двухсторонняя связь;

возможность передачи коротких сообщений (аналогичных пейджинговым) по транковым каналам, с использованием имеющегося оборудования.

Это далеко не полный перечень имеющихся достоинств. И все же транк не является панацеей от всех бед. Наряду с транковыми системами имеется ряд пользователей, которым по разным причинам необходим сотовый телефон, кому-то достаточно пейджера, а ряд пользователей обходится (и будет обходиться) «обычными» системами связи.

Надо четко представлять, что транк не является универсальным решением всего множества задач радиосвязи. В любом, даже самом «транковом» государстве все равно остается ряд проблем, которые решаются другими системами связи, не имеющими ничего общего с транковыми.

К недостаткам транковых систем следует отнести:

низкую рентабельность при малом количестве абонентов;

относительно высокую стоимость оборудования (по сравнению с «обычными» системами радиосвязи);

потребность в линиях межзоновой связи (проводных, радиочастотных, радиорелейных, оптоволоконных) и, как следствие, усложнение и удорожание развертывания*;

потребность в профессиональном сервисном обслуживании.

* Нелишне заметить, что для охвата больших территорий большинство систем радиосвязи требуют многозоновой реализации и, естественно, линий межзоновой связи.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНКОВЫХ СИСТЕМ

Транкинговые системы можно классифицировать по многим признакам, например, по формату передаваемых данных (аналоговые, цифровые), по типам протоколов (LTR, MPT 1327, SmarTrunk II), по количеству обслуживаемых зон (одно- или многозоновые), по методам представления радиоканала («транкинг передач» или «транкинг сообщений»), по способам управления базовыми станциями (централизованное или распределенное), по типам каналов управления (выделенный или распределенный), и т.д.

Мы не будем останавливаться на подробной классификации транковых систем, тем более что в этой области не существует единой и общепринятой методики. Мы попытаемся охарактеризовать современные транковые системы, описать их возможности, отметить наиболее важные моменты, на которые стоит обратить внимание при выборе.

Архитектура транкинговых систем

Транкинговыми системами называются радиально-зоновые системы наземной подвижной радиосвязи, осуществляющие автоматическое распределение каналов связи ретрансляторов между абонентами. Это достаточно общее определение, но оно содержит совокупность признаков, объединяющих все транкинговые системы, от простейших SmarTrunk до современных TETRA. Термин "транкинг" происходит от английского Trunking, что можно перевести как "объединение в пучок".

Однозоновые системы

Рисунок 67 Структурная схема однозоновой транкинговой системы

Основные архитектурные принципы транкинговых систем легко просматриваются на обобщенной структурной схеме однозоновой транкинговой системы, представленной на рис. 67. Инфраструктура транкинговой системы представлена базовой станцией (БС), в состав которой, помимо радиочастотного оборудования (ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов, антенны), входят также коммутатор, устройство управления и интерфейсы различных внешних сетей.

Ретранслятор. Ретранслятор (РТ) - набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот. До последнего времени в подавляющем большинстве ТСС одна пара несущих означала один канал трафика (КТ). В настоящее время, с появлением систем стандарта TETRA и системы EDACS ProtoCALL, предусматривающих временное уплотнение, один РТ может обеспечить два или четыре КТ.

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 России 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. 68.

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.

Рисунок 68 Структурная схема транкинговой сети с распределенной межзональной коммутацией

Рисунок 69 Структурная схема транкинговой сети с централизованной межзональной коммутацией

Итак, можно выделить несколько важнейших архитектурных признаков, присущих транкинговым системам.

Во-первых, это ограниченная (а значит, недорогая) инфраструктура. В многозоновых транкинговых системах она более развита, но все равно не идет ни в какое сравнение с мощью инфраструктуры сотовых сетей.

Во-вторых, это большой пространственный охват зон обслуживания базовых станций, который объясняется необходимостью поддержания групповой работы на обширных территориях и требованиями минимизации стоимости системы. В сотовых сетях, где инвестиции в инфраструктуру быстро окупаются, а трафик постоянно растет, базовые станции размещаются все более плотно, а радиус зон покрытия (сот) уменьшается. При развертывании транкинговых систем все обстоит несколько иначе - объем финансирования, как правило, ограничен, и для достижения высокой эффективности капиталовложений нужно обслужить с помощью одного комплекта оборудования базовой станции возможно более обширную территорию.

В-третьих, широкий набор абонентского оборудования позволяет транкинговым системам охватить практически весь спектр потребностей корпоративного потребителя в подвижной связи. Возможность обслуживания разнородных по функциональному назначению устройств в единой системе - это еще один путь к минимизации расходов.

В-четвертых, транкинговые системы позволяют на базе своих каналов организовать независимые выделенные сети связи (или, как принято говорить в последнее время, частные виртуальные сети). Это означает, что несколько организаций могут совместными усилиями развернуть единую систему вместо установки отдельных систем. При этом достигается ощутимая экономия радиочастотного ресурса, а также снижение стоимости инфраструктуры.

Все сказанное выше свидетельствует о прочности позиций транкинговых систем в корпоративном секторе рынка систем и средств подвижной связи.

Классификация транкинговых систем

Для классифицирования транкинговых систем связи можно использовать следующие признаки.

Метод передачи речевой информации

По методу передачи речевой информации транкинговые системы подразделяются на аналоговые и цифровые. Передача речи в радиоканале аналоговых систем осуществляется с использованием частотной модуляции, а 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 поток со скоростью не более 4,8 Кбит/с.

Количество зон

В зависимости от количества базовых станций и общей архитектуры различают однозоновые и многозоновые системы. Первые располагают лишь одной базовой станцией, вторые - несколькими БС с возможностью роуминга.

Метод объединения базовых станций в многозоновых системах

Базовые станции в транкинговых системах могут объединяться с помощью единого коммутатора (системы с централизованной коммутацией), а также соединяться друг с другом непосредственно или через сети общего пользования (системы с распределенной коммутацией).

Тип многостанционного доступа

В подавляющем большинстве транкинговых систем, включая и цифровые системы, используется многостанционный доступ с частотным разделением (МДЧР). Для систем МДЧР справедливо соотношение "одна несущая - один канал".

В однозоновых системах стандарта TETRA используется многостанционный доступ с временным уплотнением (МДВР). В то же время в многозоновых системах стандарта TETRA используется комбинация МДЧР и МДВР.

Способ поиска и назначения канала

По способу поиска и назначения канала различают системы с децентрализованным и централизованным управлением.

В системах с децентрализованным управлением процедуру поиска свободного канала выполняют абонентские радиостанции. В этих системах ретрансляторы базовой станции обычно не связаны друг с другом и работают независимо. Особенностью систем с децентрализованным управлением является относительно большое время установления соединения между абонентами, растущее с увеличением числа ретрансляторов. Такая зависимость вызвана тем, что абонентские радиостанции вынуждены непрерывно последовательно сканировать каналы в поисках вызывного сигнала (последний может поступить от любого ретранслятора) или свободного канала (если абонент сам посылает вызов). Наиболее характерными представителями данного класса являются системы протокола SmarTrunk.

В системах с централизованным управлением поиск и назначение свободного канала производится на базовой станции. Для обеспечения нормального функционирования таких систем организуются каналы двух типов: рабочие (Traffic Channels) и канал управления (Control Channel). Все запросы на предоставление связи направляются по каналу управления. По этому же каналу базовая станция извещает абонентские устройства о назначении рабочего канала, отклонении запроса, либо о постановке запроса в очередь.

Тип канала управления

Во всех транкинговых системах каналы управления являются цифровыми. Различают системы с выделенным частотным каналом управления и системы с распределенным каналом управления. В системах первого типа передача данных в канале управления производится со скоростью до 9,6 Кбит/с, а для разрешения конфликтов используются протоколы типа ALOHA.

Выделенный канал управления имеют все транкинговые системы протокола МРТ1327, системы фирмы Motorola (Startsite, Smartnet, Smartzone), система EDACS фирмы Ericsson и некоторые другие.

В системах с распределенным каналом управления информация о состоянии системы и поступающих вызовах распределена между низкоскоростными субканалами передачи данных, совмещенными со всеми рабочими каналами. Таким образом, в каждом частотном канале системы передается не только речь, но и данные канала управления. Для организации такого парциального канала в аналоговых системах обычно используется субтональный диапазон частот 0 - 300 Гц. Наиболее характерными представителями данного класса являются системы протокола LTR.

Способ удержания канала

Транкинговые системы позволяют абонентам удерживать канал связи на протяжении всего разговора, или только на время передачи. Первый способ, называемый также транкингом сообщений (Message Trunking), наиболее традиционен для систем связи, и обязательно используется во всех случаях применения дуплексной связи или соединения с ТФОП.

Второй способ, предусматривающий удержание канала только на время передачи, называется транкингом передач (Transmission Trunking). Он может быть реализован только при использовании полудуплексных радиостанций. В последних передатчик включается только на время произнесения абонентом фраз разговора. В паузах между окончанием фраз одного абонента и началом ответных фраз другого передатчики обоих радиостанций выключены. Некоторые транкинговые системы эффективно используют такие паузы, освобождая рабочий канал немедленно после окончания работы передатчика абонентской радиостанции. Для ответной реплики назначение рабочего канала будет произведено заново, при этом реплики одного и того же разговора будут, скорее всего, передаваться по разным каналам.

Платой за некоторое повышение эффективности использования системы в целом при применении транкинга передач служит снижение комфортности переговоров, особенно в часы высокой нагрузки. Рабочие каналы для продолжения начатого разговора в такие периоды будут предоставляться с задержкой, достигающей нескольких секунд, что приведет к фрагментарности и раздробленности разговора.

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