Лекция 9. Тема 9 Телекоммуникационные системы Классификация телекоммуникационных систем
 Скачать 419.79 Kb.
|
|
Тенденции развития пейджинговой связи В настоящее время в России сложилась устойчивая структура связных систем персонального радиовызова. Число компаний — операторов пейджинговой связи перевалило за сотню, а их услугами охвачено большинство крупных российских промышленных городов и прилегающие к ним районы. Системы персонального радиовызова обеспечивают своих абонентов достаточно оперативной и относительно недорогой связью. С другой стороны, они являются едва ли не единственным видом односторонней связи. Работа большинства существующих пейджинговых систем строится на утверждении, что их клиентам нет необходимости организовывать двустороннюю связь, а достаточно получать только короткую информацию или вызов. Увеличение объема предоставляемых услуг абонентам пейджинговой связи достигается двумя основными методами: организационно-техническим совершенствованием работы служб компаний и внедрением новых технологий и стандартов. Метод в области расширения услуг основан на максимальном использовании возможностей существующего связного оборудования. Подавляющее большинство отечественных пейджинговых сетей работают в известном асинхронном стандарте POCSAG (в документах МККР стандарт обозначается как Radiopaging Code No. 1, рекомендация № 584), разработанном еще в начале 70-х годов. Хотя, безусловно, данный стандарт уже не удовлетворяет современным требованиям, но и в его рамках отдельным компаниям-операторам удается значительно расширить комплекс предоставляемых услуг. Клиентам предлагается все более широкий диапазон информационных сообщений, получаемых по пейджинговым каналам. Стандартный набор многих крупных компаний включает курсы основных мировых валют, сводки погоды, описание ситуаций на дорогах, информацию о работе клубов, театров, ресторанов и т.д. Пытаясь еще более расширить этот вид услуг, некоторые компании предлагают своим клиентам использовать информационные каналы для их рекламных нужд, создают пакеты предоставляемой информации по группам пользователей, деля их по профессиональным и возрастным категориям. Расширяется перечень дополнительных услуг, общепринятыми дополнительными услугами в настоящее время являются: - сквозная нумерация сообщений; - ведение архива сообщений с возможностью ограничения доступа к хранящейся в нем информации; - возможность временного отключения абонента; - отправка сообщения абоненту в заданное время; - групповой вызов; - роуминг; - использование в качестве идентификатора абонента нескольких одновременно действующих цифровых и символьных обозначений (фамилии или имени, пр.). Отправить сообщение на пейджер, обслуживаемый в одной из крупных компаний, можно через Web-сайт этой компании. В 1998 г. в Москве введена в эксплуатацию система двусторонней пейджинговой связи, предоставляющая владельцам специальных двухсторонних пейджеров - твейджеров - возможность ответа на получаемые сообщения и передачу собственных. Использование технологии двустороннего пейджинга позволило в значительной мере расширить возможности изначально симплексной (односторонней) пейджинговой связи. Пользователь твейджера в ответ на полученное сообщение выбирает подходящий ответ и отсылает его адресату. Для массовых пользователей выпускается твейджер SPR-8000 фирмы Samsung. Существует модель твейджера фирмы Nexus Telocation Systems (Израиль), специально разработанная для применения в автоматизированных системах промышленного мониторинга или охраны объектов. Данный тип твейджера не имеет экрана и органов ручного управления, ему требуется внешнее питание напряжением 12 В, но он обладает всеми возможностями полноценной связи с внешними устройствами, такими как компьютер через интерфейс RS-422. Это позволяет строить на его основе автоматизированные системы связи и управления. Областями применения этих систем могут быть: автоматическое определение местоположения подвижных объектов, управление обеспечением безопасности подвижных и стационарных объектов, дистанционное управление включением и выключением различных приборов, автоматическое снятие показаний удаленных датчиков и т.д. Еще одно направление развития пейджинговой связи - спутниковый пейджинг. С 1998 г. в России существует возможность полного международного пейджингового роуминга через спутниковую систему связи IRIDIUM. По существу он является многочастотным синтезаторным приемником спутникового сигнала, способным принимать сообщения, приходящие по одному из четырех частотных каналов в диапазоне 1,6 ГГц. Обладая возможностью измерения уровня сигнала из эфира, он позволяет осуществлять индикацию зоны уверенного приема.
Организация транкинговой радиосвязи Транкинговая система радиосвязи (TCP) — это система, в которой используется принцип равной доступности каналов для всех абонентов или групп абонентов. Этот принцип давно и повсеместно используется в телефонных сетях, откуда в радиосвязь и пришло слово "trunk" (пучок, т.е. пучок равнодоступных каналов). Транковые системы создавались как ведомственные и хорошо себя зарекомендовали в эксплуатации в течение 30 лет, однако, на текущий момент транкинговые системы являются морально устаревшими. Суть транкинга заключается в следующем. Рассмотрим ситуацию, когда имеется три радиочастотных канала, каждый из которых жестко закреплен за несколькими группами пользователей. Для такой системы (точнее, трех раздельных систем) типична ситуация: канал 1 перегружен и абонент этой группы не может выйти на связь, в то же время каналы 2 и 3 не используется. В случае, когда три канала объединены в единую систему (т.е. присутствует элемент централизации – базовая станция) и равнодоступны для любой группы абонентов, тот самый абонент имеет возможность установления связи. Основной, определяющей название, функцией оборудования TCP является автоматическое предоставление свободного радиоканала по требованию абонента радиостанции и переключение на этот канал вызываемого абонента или группы абонентов. Кстати, с этой точки зрения беспроводные телефоны (такие, как PANASONIC KX-T9080), работающие на общем наборе радиоканалов, также в совокупности образуют TCP. Транкинговые сети связи предоставляют широкий спектр услуг, а именно: - внутренние вызовы (индивидуальный и групповой); - роуминг; - передача данных; - режим непосредственной связи; - тарификация; - удаленное управление абонентскими радиостанциями. Системы профессиональной радиосвязи характеризуются большим радиусом действия, поскольку, даже в простейшей TCP, связь радиостанций между собой осуществляется через ретрансляторы базовой станции (БС). Кроме того, многозоновые TCP имеют в своем составе несколько (от единиц до сотен) БС, каждая из которых обслуживает свою зону. При этом система установит соединение между радиостанциями независимо от их местоположения и, как правило, совершенно прозрачно для пользователей вызываемой и вызывающей радиостанций. Кроме вызова группы радиостанций (имеется во всех TCP), почти все системы обеспечивают индивидуальный вызов конкретной радиостанции. При этом многие современные TCP обеспечивают разделение всего парка радиостанций на отдельные отряды. Отряд - это совокупность радиостанций, принадлежащих определенной организации, внутри которого осуществим индивидуальный и групповой вызов. Предполагается, что вызовы между отрядами в большинстве случаев запрещены. Таким образом, каждая из организаций, пользующихся TCP, может иметь как бы свою изолированную систему связи. Как правило, TCP обеспечивают связь радиостанции с абонентами городской и нескольких учрежденческих телефонных сетей, причем их подключение к таким сетям может осуществляться как простейшим способом по абонентским линиям (аналогично офисным АТС), так и по соединительным линиям. В последнем случае, с точки зрения нумерации абонентов, TCP становится частью телефонной сети города или учреждения. Доступ к каждому виду услуг, предоставляемых системой, обычно программируется индивидуально для каждого абонента. Кроме того, программируется предельное время разговора и приоритет абонента. TCP имеют также защиту от несанкционированного доступа в систему. Все радиостанции, рассчитанные на работу в TCP, имеют возможность переключения в режим обычной радиостанции. Оборудование любой TCP рассчитано на коммерческую эксплуатацию, поэтому обязательно обеспечивает учет времени использования системы каждым абонентом (тарификацию). В таблице 4.1 приведены характеристики некоторых TCP, заложенные в стандарты. Оборудование TCP зачастую позволяет расширить эти возможности (несколько банков каналов в SmarTrunkII, многозоновая работа в LTR и т.п.). Таблица 4.1 Основные характеристики ТСР
Как следует из таблицы, наиболее впечатляющими возможностями обладает стандарт TETRA, что и неудивительно - он разработан с учетом опыта эксплуатации существующих TCP. В настоящее время наиболее эффективными в условиях России являются системы SmarTrunkII и МРТ1327. Классификация сетей транкинговой связи Транкинговые системы радиосвязи классифицируют по следующим признакам. 1) По методу передачи речевой информации: аналоговые и цифровые. Передача речи в радиоканале аналоговых систем осуществляется с использованием частотной модуляции, шаг сетки частот обычно составляет 12,5 кГц или 25 кГц. Для передачи речи в цифровых системах используются различные типы вокодеров, преобразующих аналоговый речевой сигнал в цифровой поток со скоростью до 4,8 кбит/с. 2) В зависимости от количества БС и общей архитектуры: однозоновые или многозоновые системы. В системах первого типа имеется одна БС, в системах второго типа - несколько БС с возможностью роуминга. 3) По методу объединения БС в многозоновых системах. БС могут объединяться с помощью единого коммутатора (системы с централизованной коммутацией), или соединяться друг с другом непосредственно, или через системы с распределенной коммутацией (СОП). 4) По типу многостанционного доступа: FDMA, FDMA+TDMA. В большинстве ТСР используется многостанционный доступ с частотным разделением (FDMA), включая цифровые системы. Комбинация FDMA и многостанционного доступа с временным разделением (TDMA) используется в системах стандарта TETRA. 5) По способу поиска и назначения канала: системы с децентрализованным (СДУ) и централизованным (СЦУ) управлением. В СДУ процедуру поиска свободного канала выполняют абонентские радиостанции (АР). В этих системах ретрансляторы БС обычно не связаны друг с другом и работают независимо. Особенностью СДУ является относительно большое время установления соединения между абонентами, растущее с увеличением числа ретрансляторов. Такая зависимость вызвана тем, что АР вынуждены непрерывно последовательно сканировать каналы в поисках вызывного сигнала (последний может поступить от любого ретранслятора) или свободного канала (если абонент сам посылает вызов). Представителями данного класса являются системы стандарта SmarTrunk. В СЦУ поиск и назначение свободного канала производится на БС. Для обеспечения нормального функционирования таких систем организуются каналы двух типов: рабочие (трафика, разговорные) и управления. Все запросы на предоставление связи направляются по каналу управления, по этому же каналу БС извещает абонентские устройства о назначении канала, отклонении запроса, или о постановке запроса в очередь. 6) По типу канала управления (КУ). Во всех ТСР каналы управления являются цифровыми. По принципу действия КУ можно выделить три типа: - сканирующие TCP; - TCP с распределенным управляющим каналом; - TCP с выделенным управляющим каналом. Рассмотрим подробнее каждый из типов КУ. Сканирующие TCP Подобные системы несправедливо именуют псевдотранкинговыми. В таких системах радиостанция при вызове сама ищет незанятый канал и занимает его. В дежурном режиме радиостанция непрерывно перебирает (сканирует) все каналы системы, проверяя, не вызывают ли ее на одном из них. К таким TCP относятся некогда распространенная в СССР система "Алтай", а также система SmarTrunk II. Сканирующие TCP просты и дешевы. В этих системах возможна полная независимость каналов БС друг от друга, поскольку их объединение в общую TCP происходит на уровне абонентской радиостанции. Это обуславливает высокую надежность и живучесть сканирующих TCP. Однако таким TCP присущ ряд принципиальных недостатков. С ростом количества каналов быстро возрастает длительность установления соединения в такой системе, так как она не может быть меньше длительности полного цикла сканирования. Реально к этому добавляется еще и длительность поиска свободного канала вызывающей радиостанции. Кроме того, в сканирующих TCP затруднительна реализация многих современных требований, в числе которых многозоновость, гибкая и надежная система приоритетов, постановка на очередь при занятости системы или вызываемого абонента и т.д. Таким образом, сканирующая TCP идеально подходит в качестве небольшой (1-8 каналов, до 200 абонентов) однозоновой системы связи, к которой предъявляются минимальные требования. Это и обусловило в последние годы широкое распространение систем SmarTrunk II по России и странам СНГ. Принципы построения транкинговых сетей На рисунке 4.1 представлена обобщенная структурная схема однозоновой ТСР. В состав БС, кроме радиочастотного оборудования (ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов, антенны) входят также коммутатор, устройство управления (УУ) и интерфейсы к внешним сетям. Ретранслятор - набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот. До последнего времени в подавляющем большинстве ТСР одна пара несущих означала один канал трафика (КТ). В настоящее время, с появлением систем стандарта ТЕТRА и системы EDACS ProtoCALL, предусматривающих временное уплотнение, один РТ может обеспечить два или четыре КТ. Антенны БС, как правило, имеют круговую диаграмму направленности. При расположении БС на краю зоны применяются направленные антенны. БС может располагать как единой приемопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на одной мачте может размещается 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. РТ работают только в дуплексном режиме, разнос частот приема и передачи составляет от 45 МГц до 3 МГц.  Коммутатор в однозоновой ТСР обслуживает весь ее трафик, включая соединение абонента с ТфОП и все вызовы, связанные с передачей данных. Устройство управления обеспечивает взаимодействие всех узлов БС. Оно также обрабатывает вызовы, осуществляет аутентификацию вызывающих абонентов, ведение очередей вызовов, внесение записей в БД повременной оплаты. В некоторых системах УУ регулирует максимально допустимую продолжительность соединения с ТСР. Как правило, используются два варианта регулировки: уменьшение продолжительности соединения в заранее заданные часы наибольшей нагрузки, или адаптивное изменение в зависимости от текущей нагрузки. Интерфейс к ТфОП реализуется в ТСР различными способами. В недорогих системах (например, SmarTrunk) подключение производится по двухпроводной коммутируемой линии. Более современные ТСР имеют в составе интерфейса к ТфОП аппаратуру прямого набора номера, 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 по ряду причин. Большинство транкинговых сетей сопрягаются с телефонной сетью по двухпроводным абонентским линиям. 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. Телефонный интерфейс ELTA 200 предназначен для сопряжения транкинговых систем связи разных типов с ТфОП; интерфейс позволяет сопрягать транкинговые системы связи и ТфОП по цифровым каналам (2,048 Мбит/с), трехпроводным соединительным линиям с декадным набором номера или по четырехпроводным каналам тональной частоты с системами сигнализации различных типов с ведомственными телефонными сетями. Соединение с ТфОП является традиционным для ТСР, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих передачу данных, всвязи с чем наличие интерфейса к сетям передачи данных (СПД) также становится обязательным. Терминал технического обслуживания и эксплуатации располагается, как правило, на БС. Терминал предназначен для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, тарификации, внесения изменений в БД абонентов. Большинство ТСР имеют возможность удаленного подключения терминала через ТфОП или СПД. Необязательными, но характерными элементами ТСР являются диспетчерские пульты (ДП). ТСР используются в первую очередь потребителями, работа которых требует наличия диспетчера - службы охраны, скорая медицинская помощь, пожарная охрана, транспортные компании, муниципальные службы. ДП могут включаться в систему по абонентским радиоканалам, или подключаться по выделенным линиям непосредственно к коммутатору БС. В рамках одной ТСР может быть организовано несколько независимых сетей связи. Пользователи каждой из таких сетей не будут замечать работу соседей и не смогут вмешиваться в работу других сетей. Поэтому в одной ТСР могут работать несколько ДП, различным образом подключенных к ней. Абонентское оборудование ТСР включает в себя широкий набор устройств. Как правило, наиболее многочисленными являются полудуплексные PC, так как они в наибольшей степени подходят для работы в замкнутых группах. В основном это функционально ограниченные устройства, не имеющие цифровой клавиатуры. Их пользователи имеют возможность связываться лишь с абонентами внутри своей рабочей группы, а также посылать экстренные вызовы диспетчеру. Существуют и полудуплексные PC с широким набором функций и цифровой клавиатурой, но они, будучи существенно дороже, предназначены для более узкого круга абонентов.  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 СПД, например Интернет. Таким образом, система с ЦК обладает более высокой управляемостью. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||