Транкінгові мережі

зв'язку 1. Введення. Однією з основних тенденцій розвитку систем зв'язку є пошук найбільш ефективних шляхів використання частотного діапазону. Це позитивно позначиться як на зручності користування, так і на положенні справ з можливістю виділення частот. Слово "транк" походить від англійського trunk - пучок, символ, у телефонії цей термін означає "магістраль". Транкінг - це сукупність каналів зв'язку, розподіляються автоматично між користувачами. У звичайній системі за групою користувачів "А" закріплені канал А, за групою "У" - канал В и т.д. Якщо користувач із групи "А" виявляє, що канал А зайнятий, то з цим нічого не можна поробити, навіть якщо канал У вільний. У результаті цього пожежна чи машина швидка допомога, оснащена такою системою, приїжджає на сорок хвилин пізніше, а міліцейська не приїжджає взагалі, тому що ловити злочинця вже пізно. У транкінгових системах замість одного каналу, до якого звертається трохи користувачів, міститься група каналів (символ), доступних усім користувачам даної системи. Коли хто-небудь з них захоче провести сеанс зв'язку, він автоматично отримує доступ до будь-якого вільного каналу. По закінченні з'єднання канал може бути автоматично наданий іншому. 2. Різновиди транкінгових систем. Існує кілька базових різновидів транкінгових систем. Без каналу керування. У цьому випадку вільний канал "позначається" спеціальним сигналом - маркером. Центральая станція такої системи периодицески передає певну послідовність, автоматично розпізнавану станцією абоненти. У випадку виклику радіостанція займає кожної з вільних каналів. Все це відбувається непомітно для користувача - не потрібно безладно натискати клавіші і прислухатися до шумів ефіру. До таких систем відносяться SmarTrunk II фірми "SmarTrunk System inc." і Larcer фірми "CES". Переваги таких систем - це дешеве базове і периферійне устаткування, простота установки й експлуатації. Недоліки цих систем: при збільшенні кількості каналів і завантаження системи істотно збільшується час пошуку вільного радіоканалу для встановлення зв'язку; час встановлення зв'язку більше, ніж в інших систем; неможливість створення многозонових систем; скорочений набір функцій і сервісу. 2. Другий різновид транкінгових систем має канал керування. Присутність його зводить до мінімуму час очікування з'єднання. У цьому випадку система сама визначає наявність незайнятих каналів і переключає на них станцію абонента. А. Система з виділеним каналом. Багато найбільших компаній використовують при побудові системи керування на основі виділеного каналу. Мікропроцесорний блок керування контролює всі базові станції в зоні обслуговування. Один з каналів виділяється для використання винятково з метою правління і являє собою своєрідне "керівне ланка" даної системи. Його основна функція - встановлення з'єднання між двома абонентами мережі. Робота цієї системи здійснюється так: Припустимо, що диспетчер хоче вийти на зв'язок із усіма користувачами якої те групи, наприклад, транспортного відділу. Він натискає кнопку, після чого передавач центральної станції посилає коротку послідовність цифрових даних. Ці дані однозначно визначають зухвалий пристрій і вводять у центральний системний контролер заявку на використання каналу. За її одержанні визначається вільний канал і посилає всім користувачам цікавлячої диспетчера групи відповідне повідомлення. Користувачі автоматично переключаються на обраний контролером канал. Користувачі інших груп при цьому продовжують сканування виділеного контрольного каналу. До систем з виділеним каналом керування відносяться SmartNet, SmartZone фірми Motorola і всі системи, побудовані на основі протоколу MPT 1327 - ACCESSNET, ActioNet, TaitNet. У таких систем наявність виділеного каналу керування збільшує загальна кількість радіоканалів системи. При використанні виділеного каналу керування всі запити на доступ до системи здійснюються через цей канал. При цьому максимальне використання ресурсів, що забезпечується методом ALOHA, що застосовується в системах з виділеним каналом керування, складає близько 37%. У результаті ресурси системи обмежені навіть при передачі по керуючому каналу копоткіх пакетів. Система обробляє всі запити, що надходять тільки послідовно. При збільшенні завантаження і зменшенні числа вільних каналів час чекання збільшується експоненціально. Б. Транкінгові системи без виділеного контрольного каналу. У системах такого роду в місце спеціально виділеного каналу використовується один із прийомопередавачів центральної станції. За тією чи іншою групою нажестко закріплюється один з каналів, який він не зайняв. У противному випадку блок керування (контролер), що розподіляє канали системи, переключає користувача на будь-який вільний. Якщо зайняті всі канали, апарат сповіщає про це при спробі почати сеанс зв'язку. Постійне оновлення інформації досягається за допомогою того, що не зайнятий у сеансу зв'язку приемопередатчик і певною частотою передає короткі пакети даних закріпленим за ним лобільним пристроям і центральним станціям. Таким чином постійно є інформація про вільні на даний момент каналу. Ці дані використовуються при атоматіческі переключенні пристроїв. 3. Побудова транкінгових систем. При побудові великих міжрегіональних систем у транкінгових мережах може бути передбачена можливість роумінгу, тобто використання радіостанцій в інших пунктах. Якщо ви приїхали з Москви до Сибіру, ​​будь ласка, використовуйте свою рідну радіостанію для зв'язку з регіональним відділенням де-небудь у Мінусинську. Однозонової система Спочатку транкінгові системи будувалися по однозонової принципом, коли весь канальний ресурс закріплювався за однією центральною станцією. Антена такої станції звичайно розташовувалася за принципом маяка - у найбільш високій крапці передбачуваної зони обслуговування. Побудови однозонової системи: Приймач кожного каналу контролюється спеціальним блоком управління - контролером. Максимальне число каналів на центральній станції - 24, причому один з них керуючий. Для приведення сеансу зв'язку він надає кожної з вільних каналів системи. Загальна взаємодія системи здійснюється через блок сполучення. За загальною шині передачі даних він з'єднаний з контролерами каналів, забезпечуючи функціональне управління, облік та тарифікацію з'єднань, а так само контроль її стану і конфігурацію через термінал керування SYSCON. Термінал може підключатися безпосередньо через порт RS 232 або, якщо ви хочете заслужити репутацію прогресивного молодого фахівця, по модему. Незважаючи на порівняльну простоту однозонової систем як при установці, так і в експлуатації, вони мають два істотних недоліки: А. Єдиним способом збільшення числа абонентів, що обслуговуються є збільшення число робочих каналів. При обмеженій зоні обслуговування це приводить до збільшення числа радіостанцій, що працює зі значною потужністю, що, у свою чергу, робить ефір схожим на ринкову площу, тобто веде до сильних перешкод. Але навіть якщо зважиться збільшити число каналів, варто мати на увазі, що їхнє число все одно не нескінченно. Б. Інший недолік - це неможливість розширення зони обслуговування. Побудова однозонової системи практично не залежить від робочого діапазону частот і визначається вимогами до числа каналів, мінімально можливим розносом частот прийому і передачі, а також кроком сітки прийомних і передавальних частот. Також важливо призначення системи, тобто який стандарт, обраний для роботи в системі (SmarTrunk, MPT-1327, LTR і т.п.) чи буде організоване підключення до телефонної мережі загального користування (ТФОП) і чи передбачається подальше розширення системи по числу каналів або зоні обслуговування. Для спрощення систему можна розділити на дві частини: антенно-фідерні пристрої і базове приемопередающее і комутаційне обладнання. Можливі варіанти побудови антенно-фідерного тракту. А. Найбільш простий і дешевої станції (БС) системи, в якій кожен передавач і кожен приймач має свою антену. Він відносно дешевий, по цьому одержав поширення на зорі розвитку транкінгових систем. Прийнятний тільки для малоканальних (на 1-2 каналу) систем з малим радіусом обслуговування, оскільки важко встановити поруч багато антен. Оскільки рознести антени в просторі на необхідну відстань досить складно, доводиться використовувати малоефективні, що зменшують радіуси дії, антени і включати на виході передавачів додаткові пристрої, для усунення интермодуляционних перешкод. Зазвичай це смугові фільтри на основі об'ємних резонаторів. Якщо крок сітки частот досить малий (<200 - 300 Кгц), приходиться доповнювати фільтри ізоляторами або використовувати спеціалізовані смугові фільтри з ізоляторами. Фільтруючі пристрої (преселектора) необхідні і на входах приймачів, щоб вони не "забилися" сигналами передавачів. Якщо застосовувати якісні фільтруючі пристрої, вартість такого варіанта побудови різко зростає, тобто втрачається єдина його перевага. До того ж розвивати систему можна, тільки встановлюючи додаткові антени. Тому в теперішній час цей варіант не використовується. Б. Технічно значно кращий спосіб, що дозволяє оптимізувати число антен і оптимальний за співвідношенням ціна / якість для систем мають чотири - шість каналів. У цьому варіанті кожен передавач працює на свою антену, а приймачі працюють на одну антену через розподільну панель з преселектора і попереднім підсилювачем (для компенсації загасання в антенному кабелі і преселектора). У результаті з'являється можливість застосовувати високоефективні багатоелементні вібраторних антени або фазовані антенні грати і встановлювати попередній підсилювач безпосередньо в антени з дистанційним харчуванням по коаксіальному кабелі, що дозволяє отримати найкраще співвідношення сигнал / шум. Застосування тільки одного селектора мінімізує вартість системи при досить високих параметрах. У цьому випадку, як і в першому варіанті потрібні додаткові фільтруючі пристрої на виході передавачів для усунення интермодуляционних перешкод. Вимоги до них аналогічні описаним вище. Так як кожен передавач працює на свою антену, знижуються вимоги до підбору їх частот, тобто крок сітки частот передачі може бути великим або нерегулярним. Але при кроці менше 200 - 300 Кгц можуть знадобитися ізолятори в тракті передавача. Вони забезпечать необхідний ступінь розв'язки й усунуть Інтермодуляції, але це може сильно підвищити вартість системи. З недоліків можна відзначити необхідність розміщення досить великого числа антен, то може виявитися скрутним при необхідності установки їх на щоглі і роботі в діапазоні VHF. Тим не менш, це один із самих популярних варіантів для систем ємністю до 4 каналів і роботі в діапазонах VHF і UHF. Багатозонова система. Припустимо, що з'явилася велика група користувачів, що бажають скористатися послугами такої системи, але знаходяться на відстані, як мінімум у два рази перевищує радіус дії системи. Для вирішення цієї проблеми було запропоновано розділити передбачувану територію обслуговування на кілька зон великого чи малого радіуса дії. Цей зв'язок отримала найменування стільникового. Далі мова піде не про системи стільникового зв'язку, а лише про спосіб організації системи. Серед збудованих за таким принципом систем найбільше поширення одержали системи на основі специфікації MPT-1327. Цей стандарт хороший тим, що: А. Як відкритий стандарт, він дозволяє знизити ціни на продукцію за рахунок конкуренції великого числа виробників. Б. Модульний принцип побудови дозволяє плавно поліпшувати систему від простої однозонової до многозоговой з великою обслуговується територією. Додавання і закриття каналів і центральних станцій не вимагають внесення змін в програмне забезпечення або вимкнути живлення існуючого обладнання. В. Гнучкість системи, що зумовлює легкість конфігурування - у тому числі за допомогою звичайної або портативної ЕОМ через вбудований порт обміну даними. Ви берете свій ноутбук ... і все. Більше для зміни конфігурації нічого не потрібно. Г. Можливість повного обліку і, якщо необхідно, тарифікації всіх з'єднань. Д. Технічні параметри керування можуть бути задані для кожної конкретної центральної станції. Вони можуть автоматично зміняться, в залежності від часу доби або для тижня, оптимізуючи тим самим функціонування системи. Побудова Багатозонова системи: Будується шляхом об'єднання центральних станцій. Її серце - центральний вузол, на який покладено всі функції управління. До складу вузла входять центральний процесор і комутатор розмовних каналів. При цьому центральний процесор може керувати до 10 центральними станціями по звичайних провідних лініях через порти RS 232. Комутатор здійснює з'єднання розмовних каналів відповідно до команд, які надійшли з центрального процесора. Багатозонова системи можуть мати або радіальну, або лінійну структуру. Лінійні Багатозонова системи. Спочатку мають яскраво виражений виробничо - технологічний характер, тому виконуються в малоканального варіанті (звичайно не більше 4-х каналів). Так як протяжність подібних систем складає до декількох сотень кілометрів, у них застосовується чергування частот (як правило, трьох). Для побудови многозонових систем використовується кабельна чи радіорелейна лінія зв'язку з наскрізним телефонним каналом. Причому зонова приемопередающие устаткування розташовується в місці установки регенераторів в кабельних лініях зв'язку або в місцях переприйому у разі радіорелейних ліній зв'язку. Побудова многозонових лінійних систем можливо в двох варіантах. Перших призначений для одно-, двоканальних систем з невеликим навантаженням. Його відмітною особливість є використання одного контролера для всі лінії зв'язку. У результаті виходить одноканальна система великої протяжності, у якій абоненти можуть зв'язатися один з одним незалежно від місця розташування і мають можливість для виходу на АТС або диспетчера. За сигналом з контролера включаються передавачі по всій лінії зв'язку, аналогічно НЧ сигналу з контролера подається одночасно на всі передавачі. Сигнал, що з'являється на будь-якому з базових приймачем, подається на вхід контролера. Як додаткове перевага даного варіанту можна відзначити можливість контролю розмов диспетчером, що необхідно в аварійних ситуаціях. Застосування даної системи оптимально при забезпеченні зв'язком аварійних бригад на нафтопроводах або лініях електропередачі. Другий варіант технічно більш досконалий і дозволяє коштувати системи більшої ємності. Тут лінія зв'язку використовується тільки для можзогового обміну, що дозволяє об'єднати зони з довільною конфігурацією і числом каналів. Число каналів в кожній зоні вибирається за кількістю працюючих у ній абонентів, а число межзогових ліній зв'язку - за кількістю абонентів, яким потрібна зв'язок між зонами. У такій системі може існувати розподіл на дві групи абонентів - з правом роумінгу і працюють тільки в своїй зоні. Як достоїнства можна відзначити можливість організації виходу абонентів на АТС кожної зони. Третій варіант аналогічний побудові лінійної системи з одним контролером на кілька зон, але на відміну від нього має не лінійну, а зіркоподібну структуру зі збереженням тієї ж ідеології побудови. Тут також як і в першому варіанті, існує можливість автоматичного роумінгу з використанням тільки зонового устаткування, але при переїзді з зони в зону зв'язок переривається. Так само в зонах, що сусідять, необхідно використовувати різні частоти. Можна об'єднати досить віддалені один від одного зони, які не можна перекрити одним передавачем. Побудова великих міжрегіональних систем. Можна об'єднати через міжрегіональний процесор до 16 систем MPT-1327, здійснюючи комунікацію розмовних каналів через додатковий комутатор. Стандарт MPT-1327 задовольняє всією основною вимогою, пред'явленим до стандартів подібного роду: він забезпечує вам можливість широкого вибору апаратного забезпечення різних виробників і об'єднання разразнених мереж у єдину. Крім того, системи, засновані на даному стандарті, не просто ефективні, але і вигідні економічно. У багатьох системах передбачена перевірка кожної радіостанцій на право користування зв'язком при кожнім виклику, що забезпечує досить ефективний захист інформації. 4. Висновок. Для російських умов найбільш придатним є LTRt + SMRlink системи. За сукупністю техніко - експлутаційних і цінових параметрів, ці системи перевершують аналогові транкінгові системи. Розгортання LTRt + SMRlink систем дозволить не тільки встановлювати багатофункціональні недорогі транкінгові системи, але і з їх допомогою поєднувати вже існуючі системи інших протоколів. Всі системи, що використовують відкритий протокол LTRt по визначенню забезпечують роботу звичайних LTRt радіостанцій будь-якого виробника, а їхня відмінність між собою полягає в основному методами об'єднання базових станцій у многозонових системах, загальним керуванням системами, методами пошуку і реєстрації абонентів у зонах і варіантами зв'язку з мережами загального користування. Системи на базі протоколу LTRt + SMRlink, в порівнянні з системами на базі протоколу MPT-1327 забезпечують: Можливість побудови багатопротокольний систем, що дозволяють будь-якої базової станції в Багатозонова системі забезпечувати зв'язком з радіостанціями стандарту LTRt, ARCnet, а так само з звичайними не транкінгових радіостанціями. Це дозволяє абонентам, які мають радіостанції різних протоколів, що працюють в різних діапазонах частот зв'язується між собою, як ніби вони працюють в одній системі з єдиним протоколом. Можливість побудови мультичастотному систем, коли частина каналів працює в одному частотному діапазоні (наприклад, 800 Мгц), інша частина в другому (900 Мгц, 400 Мгц, 300 Мги, 147-174 Мгц) ​​і т.д. Можлива так само організація зв'язку з радіостанціями КВ діапазону (3-30 Мгц) ​​при установки додаткового обладнання. Для зв'язку з телефонною мережею загального користування абонент системи може за своїм бажанням вийти в будь-яку зону і відповідно на будь-яку зонову АТС, використовуючи тільки межзоновие лінії зв'язку. Транкінгові системи стандарту MPT-1327 - і Багатозонова призначені для організації оперативного і радіотелефонного зв'язку в містах і населених пунктах з можливістю практично необмеженого нарощування кількості абонентів і охоплена території.