CC BY
218
INTEGRATED SAFETY
His
В E S E A R >: II
Транкинговые системы и их применение в зонах чрезвычайных ситуаций
Транкинговые системы занимают особое место в семействе систем подвижной радиосвязи и являются профессиональными системами подвижной связи, предназначеными для корпоративных групп абонентов специального назначения. Они характеризуются свободным и равным доступом абонентских станций к общему частотному диапазону, что позволяет абонентам работать на любом переговорном канале сети. Главным достоинством транкинговых систем является то, что их протоколы радио интерфейса и сетевая архитектура ориентированы в первую очередь на поддержание оперативной связи в "замкнутой" группе абонентов. Кроме того, транкинговые системы обеспечивают возможность интеграции разных служб и видов услуг в рамках одной сети с минимальными материальными затратами.
Ключевые слова: транкинговые системы, канал сети, абонент, подвижная связь, служба.
Мелешин А.С., Хуторцева М.В.,
Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики Настоящее время характеризуется опасно-
стью возникновения чрезвычайных ситуаций, в том числе и крупномасштабных, вследствие природных явлений или техногенных процессов. При этом такая опасность может возникать и из-за крупномасштабных террористических актов.
В этих условиях обычно нарушается система управления и жизнеобеспечения зоны ЧС по причине разрушения инфотелекоммуника-ционной структуры. Планами управления в зоне ЧС предусматривается развёртывание мобильных радиосетей для обеспечения инфоте-лекоммуникационных услуг. Для успешного функционирования они должны обладать высокой связностью. Однако, в условиях ЧС необходимы определённые технические и организационные мероприятия для обеспечения беспрерывной связи в любых условиях, в том числе и в случае незапланированного выбывания отдельных станций сети или их элементов.
Для этого необходим правильный выбор технологии организации связи и стандартов для организации протоколов.
Общественная и государственная потребность обуславливает необходимость функционирования организаций или подразделений организаций, предоставляющих инфотелеком-муникационные услуги, в зонах чрезвычайных ситуаций. К таковым относятся зоны военных действий, а также аварий и катастроф природного и техногенного характера. В таких условиях высока вероятность выбывания узлов сети, что приводит к потере каналов ведомственного, технологического назначения. Поэтому возникают задачи создания или восстановления в этих зонах в короткие сроки сети связи.
К развёртываемой в таких условиях инфо-телекоммуникационной сети предъявляются следующие требования:
1. Высокая связность.
2. Реконфигурируемость.
3. Мобильность.
4. Быстрота проектирования и реализации или восстановления.
5. Отказ от дорогостоящей прокладки или аренды оптоволоконного или медного кабеля.
Эти задачи можно решить на основе пакетной радиосети. Анализ показывает, что в настоящее время существуют сотовые, транкинговые, спутниковые радиосети. Наиболее выгодным по тактико-экономическим показателям в условиях чрезвычайной ситуации являются транкинговые радиосети. В качестве узлов сети в этом случае выступают базовые станции, включающие в свой состав: сетевое оборудование (коммутаторы, модемы, маршрутизаторы), электронное радиооборудование и антенную систему, состоящую из двух антенн:
1. Для связи с мобильными станциями (МС).
2. Антенной системой для связи с другими базовыми станциями (БС).
Транкинговые системы занимают особое место в семействе систем подвижной радиосвязи. Они являются профессиональными системами подвижной связи, предназначены для корпоративных групп абонентов (МЧС, ФСБ, МВД и т.д.) и характеризуются свободным и равным доступом абонентских станций (мобильных и стационарных) к общему частотному диапазону, что позволяет абонентам работать на любом переговорном канале сети. Первоначально они разрабатывались для применения в масштабе предприятия с ограниченным спектром возможностей, но сегодня превратились в универсальные системы, предоставляющие большой выбор телекоммуникационных услуг. Главным достоинством транкинговых систем является то, что их протоколы радио интер-
Trunking systems and their application in zones of emergency situations
A.S. Meleshin, M. V. Khutortseva,
North Caucasian branch of the Moscow technical university of communication and informatics
Abstract
Trunking systems take a special place in family of systems of a mobile radio communication and are the professional systems of mobile communication intended for corporate groups of subscribers of a special purpose. They are characterized by the free and equal access of subscriber stations to the general frequency range that allows subscribers to work at any call channel of a network. The principal advantage of trunking systems is that their protocols of radio of the interface and a network architecture are oriented first of all on maintenance of an operative communication in "closed" group of subscribers. Besides, trunking systems provide possibility of integration of different services and types of service within one network with the minimum material inputs.
Keywords: trunking systems, network channel, subscriber, mobile communication, service.
High technologies in Earth space research № 1-2009
His
DESEAR i: II
КОМПЛЕКСНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
фейса и сетевая архитектура ориентированы в первую очередь на поддержание оперативной связи в "замкнутой" группе абонентов. Кроме того, транкинговые системы обеспечивают возможность интеграции разных служб (видов услуг) в рамках одной сети с минимальными (по сравнению с другими радиосистемами) материальными затратами.
Возможности стандарта TETRA:
Радиоинтерфейс стандарта TETRA предполагает работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц и минимальным дуплексным разносом частот 10 МГц. В стандарте TETRA используются диапазоны частот от 150 до 900 МГц. В России и других европейских странах за военными службами и службами безопасности закреплены диапазоны частот 380-385/390395 МГц, а за коммерческими организациями - 410-430/450470 МГц. В США и странах Азии (в частности в Китае) применяется диапазон частот 806-870 МГц.
В стандарте TETRA используется метод уплотнения каналов на основе TDMA (многостанционного доступа с временным разделением каналов). На одной несущей частоте в полосе 25 кГц организуется 4 независимых канала. В радиоканале используется относительная фазовая модуляция типа pi/4-DQPSK. Скорость модуляции составляет 36 кбит/с. Пропускная способность одного канала составляет 7,2 кбит/с. Стандарт позволяет задействовать для передачи данных до 4-х каналов при этом скорость составит 28,8 кбит/с. Один из четырех каналов используется в качестве канала управления, оставшиеся три для передачи трафика. Операции по сжатию/восстановлению речи и помехозащищенному кодированию выполняет кодек ACELP (кодирование с линейным предсказанием на основе алгебраического кода).
В стандарте TETRA возможны два режима работы абонентского оборудования:
1. Режим транкинговой радиосвязи (TMO). Режим ТМО возможен, когда абонент находится в зоне действия базовой станции. Режим TMO может предоставлять абоненту все возможности TETRA и решать следующие задачи: одновременной передачи голоса и данных (Voice+Data), а также пакетной передачи данных (PDO).
2. Режим прямой передачи (DMO). Режим DMO предназначен для группового взаимодействия между абонентами за пределами зоны действия базовых станций TETRA. Связь между абонентами осуществляется в полудуплекс-
ном режиме, но при этом сохраняется возможность осуществлять индивидуальный или групповой вызов.
В стандарте TETRA также широко реализуется набор различных типов вызовов и услуг, таких как:
— индивидуальные вызовы (дуплексные и полудуплексные);
— групповые вызовы с возможностью позднего подключения;
— возможность экстренного вызова;
— выход в телефонную сеть общего пользования (ТфОП);
— возможность переадресации вызовов;
— выбор категорий приоритета;
— диспетчерские вызовы;
— обмен статусными и короткими сообщениями (SDS);
— передача данных;
— быстрое установление соединения (0,2-0,3 с);
—очередность вызовов;
—встроенное шифрование;
—ограничение времени сеанса связи;
—идентификация вызывающего абонента;
— автоматический роуминг;
— прямая связь между радиостанциями без центра коммутации;
— возможность использовать радиостанции как промежуточный ретранслятор.
Транкинговая сеть принципиально отличается от сотовой, прежде всего по времени установления соединения менее 0,5 секунд против 10-30 секунд в сотовой. Кроме того, присущий данным сетям групповой режим работы и высокая защищенность связи также отличают их от систем сотовой связи.
Ещз одно важное свойство TETRA-системы возможность работы пользователей вне зоны действия базовых станций и других элементов инфраструктуры, то есть в режиме прямой связи (DMO), что особенно актуально для служб общественной безопасности, а также при работе в кризисных и чрезвычайных ситуациях. Режим DMO предусматривает работу станции в режиме "двойного наблюдения" (Dual Watch), когда она одновременно готова принять вызов как по транкинговому каналу, так и по каналу DMO.
TETRA, как истинно современный цифровой стандарт, наряду с передачей речи обеспечивает также и передачу данных в следующих режимах: коротких сообщений (SDS), коммутации каналов и коммутации пакетов. А значит,
позволяет организовать доступ к сети Интернет по протоколу IP с использованием всего богатства сервисов TCP/IP и таких приложений как электронная почта, браузинг, передача файлов, WAP, телеметрия, мониторинг мобильных объектов, передача видео изображений.
Рынок решений для сетей TETRA развивается быстрыми темпами. По последним данным ассоциации TETRA MoU, обнародованным на прошедшем недавно в Мадриде Всемирном TETRA-конгрессе, в 94 странах мира заключены 1422 крупных контракта на поставку инфраструктурного оборудования и терминалов TETRA По сравнению с октябрем 2005 г., когда насчитывалось 788 контрактов в 77 странах, число контрактов увеличилось примерно на 80%, а число стран, в которые поставляется оборудование TETRA, — на 22%. Как и в прошлые годы, в мире основными пользователями систем TETRA являются службы общественной безопасности и транспортные предприятия, на долю которых приходятся 48 и 21% заключенных контрактов соответственно. Однако самыми быстро растущими секторами рынка этих систем аналитики TETRA MoU называют коммерческие и промышленные предприятия, а также нефтегазовые фирмы.
Компания Motorola, предлагающая решения для сетей TETRA любого масштаба, на Всемирном TETRA-конгрессе представила свои новые продукты и анонсировала недавно заключенные TETRA-контракты.
На смену хорошо известной системы Motorola Compact TETRA, которая снимается с производства, пришли сетевые решения на базе основанных на IP-протоколе коммутаторов Motorola Dimetra IP Compact. Под этим брендом компания предлагает как совсем небольшой блок, предназначенный только для передачи голоса, так и более крупный (высотой около 1,3 м) многофункциональный центр коммутации, функциональные возможности которого расширяются путем подключения дополнительных модулей. Так, к базовым функциям голосовой связи можно добавить функции пересылки коротких сообщений (SDS), пакетной передачи данных, записи переговоров и обеспечения информационной безопасности (шифрование радиоинтерфейса и сквозное шифрование). Имеется также модуль шлюза для подключения коммутатора к ТфОП. Передача данных осуществляется в одном или нескольких (до четырех) тайм-слотах с максимальной скоростью до 28,8 Кбит/с.
Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли
26 № 1-2009
INTEGRATED SAFETY
His
HERE A It i: II
Коммутаторы Dimetra IP Compact, работающие с диспетчерскими консолями MCC7500, а также с базовыми станциями MTS2 и MTS4 (на две и четыре несущих соответственно) компании Motorola, предназначены для организации небольших и средних сетей TETRA. В сети можно задействовать до 20 базовых станций с 65 несущими. Поскольку новые коммутаторы представляют собой относительно небольшие и нетяжелые устройства, они подходят для быстрого развертывания инфраструктур TETRA в зонах чрезвычайных ситуаций. В Dimetra IP Compactприменяются те же программные и архитектурные решения, что и в крупномасштабных TETRA-системах Dimetra IF!
Еще одной новинкой от компании Motorola является взрывобезопасный TETRA-терминал MTP850 Ex, соответствующий директиве ATEX. Такие радиостанции предназначены для использования в производственных средах, где есть горючий материал в виде газа или взвешенной пыли и где малейшая искра может вызвать взрыв. При проектировании взрывобезо-пасных терминалов TETRA используются специальные схемотехнические и конструктивные решения, предотвращающие искрение (в переключателях, разъемах и других местах) и слишком сильный нагрев компонентов терминала.
Сетевые структуры системы Tetra: Сеть из одной ячейки
Такая сеть удобна для ограниченных зон, таких как аэропорты, заводские территории или небольшие города. Ее можно расширить до многосотовой сети тем же способом, каким вы-
полняется соединения с другими сетями. Такая сеть представлена на рис. 1.
Сеть звездообразной структуры
В звездообразной сети TSC непосредственно подключаются к MSC. Такая конфигурация дает сильный выигрыш по нагрузке на межузловые соединения. Пример такой сетевой структуры представлен на рис. 2.
Объединенные сети
Представляют собой совокупность ранее представленных сетей. Одна из возможных реализаций таких сетей представлена на рис. 4.
Сеть ячеистой структуры
Ячейки с высокой нагрузкой непосредственно соединяются транковыми линиями. Эти транковые линии берут на себя основную нагрузку вызовов между ячейками. Такие вызовы могут затем обрабатываться без транзитных ячеек. Однако это может ослабить транк между MSC и TSC. Другое преимущество этой конфигурации в быстроте установки вызовов между непосредственно соединенными ячейками. Пример сети представлен на рис. 3.
Для применения в зонах ЧС оптимальным является использование ячеистой структуры сети, имеющей высокую связность.
Разработка и проектирования систем позволяющих осуществлять быструю и бесперебойную связь в чрезвычайных ситуациях, на данный момент является необходимой и актуальной. Именно от этого зависит оперативность и согласованность совершаемых действий.
Литература
1. Снегов АД, Четкин С.В., Шаврин С.С. Основы! построения телекоммуникационных систем и сетей. - М.: МТУСИ, 2000.
2. Овчинников А М, Воробьев С. В, Сергеев С.И. Открыпые стандарты цифровой радиосвязи. М.: МЦНТИ, 2000.
3. Ли Р Системы связи с подвижными объектами. - М.: Мир, 1985.
High technologies in Earth space research № 1-2009
