Файл: Отчет по преддипломной практике на тему Обзор сетей транкинговой связи (название темы) Специальность.docx
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 106
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Основные характеристики цифровых транкинговых систем
2. Краткий сравнительный анализ систем транкинговой связи
2.1 Технические характеристики и функциональные возможности
2.2 Выполнение специальных требований к системам радиосвязи служб общественной безопасности
2.3 Ресурсы радиочастотного спектра
2.4 Статус стандарта (открытый/закрытый)
3. Архитектура объекта транкинговой связи
, крупных компаний многих стран мира, а также поддержаны ведущими мировыми производителями элементной и узловой базы.
Краткий сравнительный анализ данных стандартов цифровой транкинговой радиосвязи по основным рассмотренным критериям позволяет сделать определенные выводы о перспективности их развития как в мире, так и в России.
Стандарт EDACS практически не имеет перспектив развития. По сравнению с другими стандартами, он имеет меньшую спектральную эффективность и менее широкие функциональные возможности. Компания Ericsson не планирует расширять возможности стандарта и практически свернула производство оборудования.
Стандарт iDEN не предусматривает многих специальных требований, а также, несмотря на высокую спектральную эффективность, ограничен необходимостью использования диапазона 800 МГц. Вероятно, что системы данного стандарта имеют определенный потенциал и будут еще развертываться и эксплуатироваться, в особенности в Северной и Южной Америке. В других регионах перспективы развертывания систем данного стандарта выглядят сомнительными.
Стандарт Tetrapol имеет хорошие технические показатели и достаточные функциональные возможности, однако так же, как и стандарты EDACS и iDEN, не обладает статусом открытого стандарта, что может существенно сдерживать его развитие в техническом плане, а также в части стоимости абонентского и стационарного оборудования.
Стандарты TETRA и APCO 25 обладают высокими техническими характеристиками и широкими функциональными возможностями, включая выполнение специальных требований силовых структур, имеют достаточную спектральную эффективность. Самым главным доводом в пользу этих систем является наличие статуса открытых стандартов.
В то же время, большинство экспертов склоняется к мнению, что рынок цифровой транкинговой радиосвязи будет завоеван стандартом TETRA. Данный стандарт пользуется широкой поддержкой большинства крупных мировых производителей оборудования и администраций связи различных стран. Последние события на отечественном рынке профессиональной радиосвязи позволяют сделать вывод, что и в России данный стандарт получит наиболее широкое распространение[2].
Основные архитектурные принципы транкинговых систем легко просматриваются на обобщенной структурной схеме однозоновой транкинговой системы, представленной на рисунке 1. Инфраструктура транкинговой системы представлена базовой станцией (БС), в состав которой, кроме радиочастотного оборудования (ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов, антенны), входят также коммутатор, устройство управления и интерфейсы разных внешних сетей.
Рисунок 1 - Обобщенная структура однозоновой транкинговой системы.
Ретранслятор – набор приёмопередающего оборудования, которое обслуживает одну пару несущих частот. К последнему времени в подавляющем большинстве транкинговых систем одна пара несущих означала один канал трафика. В данное время, с появлением систем стандарта TETRA и системы EDACS ProtoCALL, которые предусматривают временное уплотнение, один ретранслятор может обеспечить 2 или 4 канала трафика.
Антенны. Важнейший принцип построения транкинговых систем заключается в том, чтобы создавать зоны, с как можно большей зоной радиопокрытия. Поэтому антенны базовой станции, как правило, размещаются на высоких сооружениях или мачтах, имеют круговую диаграмму направленности. Понятно, что при расположении базовой станции на краю зоны применяются направленные антенны. Базовая станция может быть оборудована как единой приёмопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на одной мачте могут размещаться несколько приемных антенн для борьбы с замираниями, которые вызваны многолучевым распространением радиоволн. Устройство объединения радиосигналов разрешает 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. Он также обрабатывает вызовы, осуществляет аутентификацию абонентов, которые вызывают (проверку «свой-чужой»), ведение очередей вызовов и внесение записей в базы данных почасовой оплаты. В некоторых системах это 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 разными способами. В недорогих системах (например, SmarTrunk) подключение может реализовываться по двупроводных линиях, которые коммутируются. Более современные ТСС имеют в составе интерфейса к ТфОП аппаратуру прямого набора номера DID (Direct Inward Dialing), что обеспечивает 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 есть проблема их соединения с ТфОП . При исходных 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.
Входная связь от абонентов ТфОП к радиоабонентам оказывается также проблематичным по ряду причин. Большинство транкинговых сетей соединяются с телефонной сетью по двупроводных абонентских линиях или линиях типа Е&М. В этом случае после набора номера ТфОП нужный донабор номера радиоабонента. Однако после полного набора номера абонентской линии и замыкание шлейфа управляющим устройством транкинговой системы телефонное соединение считается установленным, и дальнейший набор номера в импульсном режиме осложнен, а в некоторых случаях невозможный. Применяемый в системе SmarTrunk II детектор «щелчков» не гарантирует правильности импульсного донабора, так как качество «импульсов-щелчков» что приходят из абонентской линии зависит от их электрических характеристик, длины линии и т.д.
Для выхода из данной ситуации в лаборатории фирмы ИВП вместе со специалистами компании ELTA-R был разработан телефонный интерфейс ELTA 200 для соединения транкинговых систем связи разных типов с ТфОП . Такой интерфейс разрешает совмещать транкинговые системы связи и ТФОП по цифровым каналам (2,048 Мбит/с), по трехпроводным соединительным линиям с декадным набором номера, а также по четырехпродных каналах ТЧ с системами сигнализации разных типов при соединении с ведомственными телефонными сетями.
Соединение с ТфОП есть традиционным для транкинговых систем, но в последнее время все более возрастает число приложений, 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, проведение диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесение изменений в базу данных абонентов. Подавляющее большинство транкинговых систем, которые выпускаются и разрабатываются имеют возможность отдаленного подключения терминала ТОЭ через ТфОП или СКП.
Диспетчерский пульт. Необязательными, но очень характерными элементами инфраструктуры транкинговой системы – диспетчерские пульты. Дело в том, что транкинговые системы используются в первую очередь теми потребителями, чья работа не обходится без диспетчера. Это службы охраны правопорядка, быстрая медпомощь, 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 организованно 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 содержит в себе широкий набор устройств. Как правило, наиболее многочисленными есть полудуплексные радиостанции (см. рисунок 2), так как именно они наибольшей мерой подходят для работы в замкнутых группах. В большинстве это радиостанции с ограниченным числом функций, которые не имеют 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 немного дороже, предназначены для более узкого привилегированного круга абонентов.
Рисунок 2 - Работа полудуплексом(а) и дуплексом(б)
В транкинговых системах, особенно рассчитанных на коммерческое использование, применяются также дуплексные радиостанции, которые скорее напоминают сотовые телефоны, но имеют значительно большую функциональность в сравнении с последними. Дуплексные радиостанции транкинговых систем обеспечивают пользователям полноценное соединение с ТфОП. Что же касается групповой работы в радиосети, то она осуществляется 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 выполнении. Как правило, исходная мощность передатчиков автомобильных радиостанций в 3…5 раз выше, чем у портативных радиостанций. Относительно новым классом устройств для транкинговых систем есть терминалы передачи данных.
В аналоговых транкинговых системах терминалы передачи данных – это специализированные радиомодемы, которые поддерживают соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для цифровых систем более характерно встраивание интерфейса передачи данных в абонентские радиостанции разных классов. В состав автомобильного терминала передачи данных иногда включают и спутниковый навигационный приемник системы GPS (Global Positioning System), предназначенный для определения текущих координат и следующей передачи их диспетчеру на пульт.
В транкинговых системах используются также стационарные радиостанции, преимущественно для подключения диспетчерских пультов. Исходная мощность передатчиков стационарных радиостанций приблизительно такая же, как в автомобильных радиостанциях[3].
Краткий сравнительный анализ данных стандартов цифровой транкинговой радиосвязи по основным рассмотренным критериям позволяет сделать определенные выводы о перспективности их развития как в мире, так и в России.
Стандарт EDACS практически не имеет перспектив развития. По сравнению с другими стандартами, он имеет меньшую спектральную эффективность и менее широкие функциональные возможности. Компания Ericsson не планирует расширять возможности стандарта и практически свернула производство оборудования.
Стандарт iDEN не предусматривает многих специальных требований, а также, несмотря на высокую спектральную эффективность, ограничен необходимостью использования диапазона 800 МГц. Вероятно, что системы данного стандарта имеют определенный потенциал и будут еще развертываться и эксплуатироваться, в особенности в Северной и Южной Америке. В других регионах перспективы развертывания систем данного стандарта выглядят сомнительными.
Стандарт Tetrapol имеет хорошие технические показатели и достаточные функциональные возможности, однако так же, как и стандарты EDACS и iDEN, не обладает статусом открытого стандарта, что может существенно сдерживать его развитие в техническом плане, а также в части стоимости абонентского и стационарного оборудования.
Стандарты TETRA и APCO 25 обладают высокими техническими характеристиками и широкими функциональными возможностями, включая выполнение специальных требований силовых структур, имеют достаточную спектральную эффективность. Самым главным доводом в пользу этих систем является наличие статуса открытых стандартов.
В то же время, большинство экспертов склоняется к мнению, что рынок цифровой транкинговой радиосвязи будет завоеван стандартом TETRA. Данный стандарт пользуется широкой поддержкой большинства крупных мировых производителей оборудования и администраций связи различных стран. Последние события на отечественном рынке профессиональной радиосвязи позволяют сделать вывод, что и в России данный стандарт получит наиболее широкое распространение[2].
3. Архитектура объекта транкинговой связи
Основные архитектурные принципы транкинговых систем легко просматриваются на обобщенной структурной схеме однозоновой транкинговой системы, представленной на рисунке 1. Инфраструктура транкинговой системы представлена базовой станцией (БС), в состав которой, кроме радиочастотного оборудования (ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов, антенны), входят также коммутатор, устройство управления и интерфейсы разных внешних сетей.
Рисунок 1 - Обобщенная структура однозоновой транкинговой системы.
Ретранслятор – набор приёмопередающего оборудования, которое обслуживает одну пару несущих частот. К последнему времени в подавляющем большинстве транкинговых систем одна пара несущих означала один канал трафика. В данное время, с появлением систем стандарта TETRA и системы EDACS ProtoCALL, которые предусматривают временное уплотнение, один ретранслятор может обеспечить 2 или 4 канала трафика.
Антенны. Важнейший принцип построения транкинговых систем заключается в том, чтобы создавать зоны, с как можно большей зоной радиопокрытия. Поэтому антенны базовой станции, как правило, размещаются на высоких сооружениях или мачтах, имеют круговую диаграмму направленности. Понятно, что при расположении базовой станции на краю зоны применяются направленные антенны. Базовая станция может быть оборудована как единой приёмопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на одной мачте могут размещаться несколько приемных антенн для борьбы с замираниями, которые вызваны многолучевым распространением радиоволн. Устройство объединения радиосигналов разрешает 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. Он также обрабатывает вызовы, осуществляет аутентификацию абонентов, которые вызывают (проверку «свой-чужой»), ведение очередей вызовов и внесение записей в базы данных почасовой оплаты. В некоторых системах это 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 разными способами. В недорогих системах (например, SmarTrunk) подключение может реализовываться по двупроводных линиях, которые коммутируются. Более современные ТСС имеют в составе интерфейса к ТфОП аппаратуру прямого набора номера DID (Direct Inward Dialing), что обеспечивает 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 есть проблема их соединения с ТфОП . При исходных 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.
Входная связь от абонентов ТфОП к радиоабонентам оказывается также проблематичным по ряду причин. Большинство транкинговых сетей соединяются с телефонной сетью по двупроводных абонентских линиях или линиях типа Е&М. В этом случае после набора номера ТфОП нужный донабор номера радиоабонента. Однако после полного набора номера абонентской линии и замыкание шлейфа управляющим устройством транкинговой системы телефонное соединение считается установленным, и дальнейший набор номера в импульсном режиме осложнен, а в некоторых случаях невозможный. Применяемый в системе SmarTrunk II детектор «щелчков» не гарантирует правильности импульсного донабора, так как качество «импульсов-щелчков» что приходят из абонентской линии зависит от их электрических характеристик, длины линии и т.д.
Для выхода из данной ситуации в лаборатории фирмы ИВП вместе со специалистами компании ELTA-R был разработан телефонный интерфейс ELTA 200 для соединения транкинговых систем связи разных типов с ТфОП . Такой интерфейс разрешает совмещать транкинговые системы связи и ТФОП по цифровым каналам (2,048 Мбит/с), по трехпроводным соединительным линиям с декадным набором номера, а также по четырехпродных каналах ТЧ с системами сигнализации разных типов при соединении с ведомственными телефонными сетями.
Соединение с ТфОП есть традиционным для транкинговых систем, но в последнее время все более возрастает число приложений, 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, проведение диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесение изменений в базу данных абонентов. Подавляющее большинство транкинговых систем, которые выпускаются и разрабатываются имеют возможность отдаленного подключения терминала ТОЭ через ТфОП или СКП.
Диспетчерский пульт. Необязательными, но очень характерными элементами инфраструктуры транкинговой системы – диспетчерские пульты. Дело в том, что транкинговые системы используются в первую очередь теми потребителями, чья работа не обходится без диспетчера. Это службы охраны правопорядка, быстрая медпомощь, 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 организованно 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 содержит в себе широкий набор устройств. Как правило, наиболее многочисленными есть полудуплексные радиостанции (см. рисунок 2), так как именно они наибольшей мерой подходят для работы в замкнутых группах. В большинстве это радиостанции с ограниченным числом функций, которые не имеют 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 немного дороже, предназначены для более узкого привилегированного круга абонентов.
Рисунок 2 - Работа полудуплексом(а) и дуплексом(б)
В транкинговых системах, особенно рассчитанных на коммерческое использование, применяются также дуплексные радиостанции, которые скорее напоминают сотовые телефоны, но имеют значительно большую функциональность в сравнении с последними. Дуплексные радиостанции транкинговых систем обеспечивают пользователям полноценное соединение с ТфОП. Что же касается групповой работы в радиосети, то она осуществляется 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 выполнении. Как правило, исходная мощность передатчиков автомобильных радиостанций в 3…5 раз выше, чем у портативных радиостанций. Относительно новым классом устройств для транкинговых систем есть терминалы передачи данных.
В аналоговых транкинговых системах терминалы передачи данных – это специализированные радиомодемы, которые поддерживают соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для цифровых систем более характерно встраивание интерфейса передачи данных в абонентские радиостанции разных классов. В состав автомобильного терминала передачи данных иногда включают и спутниковый навигационный приемник системы GPS (Global Positioning System), предназначенный для определения текущих координат и следующей передачи их диспетчеру на пульт.
В транкинговых системах используются также стационарные радиостанции, преимущественно для подключения диспетчерских пультов. Исходная мощность передатчиков стационарных радиостанций приблизительно такая же, как в автомобильных радиостанциях[3].