Терминал передачи данн

Рис. 6.4. Структура простой диспетчерской системы

В систему также может включаться необходимое количество блоков охранного оповещения Zetron 1516, которые позволяют контролировать до 8 охранных датчиков и при их срабатывании передавать по рабочему каналу заранее запрограммированные голосовые сообщения деятельностью до 10 с каждое (например: “Разбито окно №2”, “Открыта дверь №1” и т.д.). Для увеличения рабочей зоны радиосистемы фирма Zetron выпускает контроллеры повторителей Model 19 Simplexor, позволяющие запоминать голосовые сообщения длительностью до 40 с и тут же передавать их для удаления абонентов. Такое исполнение ретранслятора не требует сложных антеннофидерных систем, отличается простотой в монтаже и надежностью в работе.

Таким образом, использование абонентских радиостанций Standard и контроллеров Zetron позволяет наиболее полно реализовывать эффективные системы диспетчерской радиосвязи.

В последнее время все большим спросом пользуются системы передачи телеметрической информации и управления удаленными объектами по радиоканалу (рис. 6.5).

На основе радиостанций Standard и контроллеров Zetron можно построить эффективную систему ULTRAc, представляющую собой беспроводной вариант системы SCADA.

Для таких систем Standard выпускает уже упоминавшиеся базовые PC серии GX-1608, соответствующие MIL STD810. Использование PC такого стандарта продиктовано необходимостью сохранения устойчивости к жестким погодным условиям - ведь основной сферой применения систем ULTRAc являются нефте- и газопроводы, расположенные на крайнем Севере и в Сибири. В качестве удаленных контроллеров (УК) используются модели 1708 и 1716 фирмы Zetron, поддерживающие 8 (1708) или 16 (1716) цифровых входов /выходов (для получения информации с датчиков и подачи сигналов на органы управления, например на заслонки газопроводов). Для анализа аналоговых сигналов модель 1708 имеет 4 аналоговых входа, модель 1716-8 входов. Информация, полученная контроллером от датчиков, передается через базовые PC (к одной станции может быть подключено несколько УК) на базовый контроллер модели 1700, который декодирует принимаемую информацию и отображает ее на дисплее подключенного компьютера. Диспетчер системы на основании получаемой информации дает команды. Центральный контроллер передает команды на УК, которые подают необходимые цифровые и аналоговые сигналы на органы управления.

Рис. 6.5. Структура системы сбора телеметрической информации Если расстояние до УК больше радиуса уверенного радиоприема, устанавливается дополнительный комплект базовой PC и УК, который играет роль цифрового ретранслятора и обеспечивает нормальную работоспособность системы. При необходимости информация о состоянии системы и командах оператора передается через контроллер SentriVoice на носимые, мобильные радиостанции Standard (НХ-390 и GX-1608), которые используется персоналом системы для голосовой оперативной связи. Программное обеспечение ULTRAc разработано с учетом возможности ее интеграции в транкинговые системы связи (ТСС).

Транкинговая связь - один из вариантов беспроводной диспетчерской связи Современные средства связи все чаще обуславливают качественные изменения в организации деятельности компаний.

Компании далеко не всегда могут решить свои проблемы с помощью простой радиосвязи, что обусловлено как техническими, так и организационными причинами. Во-первых, для самостоятельной установки системы радиосвязи необходимы квалифицированный технический персонал и определенные денежные средства на обеспечение требуемой зоны охвата, а того и другого порой недостает. Во-вторых, нередко бывает, что фирме просто не под силу получить все нужные разрешения на развертывание и эксплуатацию такой системы.

Дело в том, что традиционные системы радиосвязи часто не имеют внутренней логической структуры; максимум их возможностей - организация групп радиоабонентов. В этом смысле существенно больше возможностей у систем транкинговой радиосвязи. Обычно они состоят из одной или нескольких сот, в центрах которых располагаются БС, связанные между собой линиями связи. Для множественного доступа применяется частотное разделение каналов. Частоты не закреплены раз и навсегда за абонентами: РС пользователя, желающего выйти в эфир, сканирует доступный спектр в поисках свободного канала и начинает передачу, лишь обнаружив его. Для работы в дуплексном режиме используются две частоты - одна на прием, другая на передачу.

При поверхностном взгляде транкинговая связь кажется похожей на сотовую (такой точке зрения способствует и внешнее сходство многих абонентских РС, предназначенных для транкинговой связи, с сотовыми телефонами). Однако это совсем не так. Сотовые телефонные сети фактически работают в режиме индивидуального вызова и, по существу, являются беспроводным продолжением ТфОП. Напротив, транкинговые сети рассчитаны на функционирование, в первую очередь, в режиме группового вызова.

Изначально ТСС были созданы для удовлетворения чисто ведомственных интересов конкретных организаций (милиция, нефтяные компании, железные дороги и т.д.) по обеспечению качественной адресной радиосвязью в пределах небольших территорий. Совершенствуясь, эти системы приобретали новые свойства и становились все более удобными для массового пользователя.

Технология транкинга обеспечивает структурирование общего абонентского пула. Абонентов можно объединять в группы, которым присваиваются определенные приоритеты, да и сами группы могут иметь различную конфигурацию. Другими словами, транкинг позволяет строить КС беспроводной связи, структура которых наилучшим образом соответствует организационной структуре корпоративных пользователей. Это означает, в частности, что данная технология ориентирована на предприятия, достигшие довольно высокого уровня организации своей деловой жизни.

Конечно, построить собственную сеть транкинговой связи способны только достаточно крупные фирмы. Примером может являться корпоративная транкинговая сеть АО "Иркутскэнерго", одного из крупнейших энергетических предприятий России. Компаниям меньшего масштаба приходится прибегать к услугам оператора сети транкинговой связи. Во-первых, он конфигурирует КС в соответствии с организационной структурой клиента. Во-вторых, оператор предоставляет абоненту соединение через свою сетевую инфраструктуру; при этом время соединения оплачивается, как в обычной сотовой сети.

Услуга групповой связи с диспетчером придает абонентскому пулу более сложную структуру Право инициировать вызов имеет только диспетчер, а все остальные лишь отвечают на его запросы. Как и в случае простой групповой связи, пользователь может участвовать в нескольких группах, а перед инициацией вызова на экране радиотерминала "пролистывается" список доступных групп. Разновидность такой услуги - диспетчерская связь с индикацией вызывающей станции: диспетчер сразу видит на своем дисплее, от кого поступил запрос, и ведет дальнейшие переговоры с этим абонентом. Право делать общие сообщения за диспетчером сохраняется.

Рассмотренные выше логические конфигурации системы услуг транкинговой связи соответствуют протоколу Е8А8. Любому пользователю или группе может быть присвоен один из трех уровней приоритета - высокий, средний либо низкий. Как уже говорилось, для инициации вызова радиоабонент должен занять РК. Если пользователей в сети мало, проблемы возникают редко, если же много, порой оказывается, что все РК заняты. Высокий приоритет позволяет инициировать вызов в любое время (для чего предусматривается резервирование каналов), абонент с низким при оритетом при отсутствии свободных РК получает отказ. Вызовы от абонентов со средним уровнем приоритета выстраиваются в очередь, и в момент освобождения РК пользователь немедленно получает возможность "выйти в эфир". Ясно, что чем выше приоритет, тем дороже стоит услуга.

Другие виды услуг связаны с географическими параметрами их предоставления. Самая дешевая услуга - вызов в пределах одной соты. В этом случае все операции по организации вызова выполняет аппаратура той БС, в чьей соте располагаются и вызывающий, и вызываемые абоненты. В многосотовых сетях возникают такие ситуации, когда вызываемые абоненты распределены по разным сотам. Тогда вызов обеспечивает оборудование нескольких БС, а, кроме того, занимаются РК в соответствующих сотах. Это стоит дороже. Наконец, если вызов инициируется в одном регионе, а принимается в нескольких, для организации связи используются также междугородные каналы передачи информации.

С гибкостью описанной системы услуг связаны как очевидные преимущества, так и некоторые проблемы: эффективность системы связи сильно зависит от того, насколько правильно выбрана конфигурация, до какой степени она соответствует организационной структуре компании-клиента и характеру решаемых задач. Таким образом, транкинговая связь принесет максимальную пользу фирмам, предельно четко понимающим, как построен их бизнес. Конфигурация групп определяется при заключении контракта с оператором сети; в дальнейшем в нее можно вносить изменения.

Единственной цифровой ТСС, реально поставлявшейся потребителям еще три-четыре года назад, была EDACS Aegis фирмы Ericsson. Сегодня производители систем радиосвязи предлагают ТСС, не только использующие закрытые фирменные протоколы, но и созданные на базе международных открытых стандартов. Одним из них является стандарт TETRA, разрабатываемый ETSI.

Системы стандарта TETRA, как и другие цифровые транкинговые системы, предоставляют своим пользователям ряд преимуществ перед аналоговыми системами.

Они обеспечивают почти полную защиту радиопереговоров от прослушивания. Цифровые потоки информации нельзя расшифровывать с помощью простых аналоговых сканеров, что ограждает их от вмешательства широкого круга "радиолюбителей" - даже без принятия специальных мер по шифрованию данных в каналах связи (типа скремблирования).

Кроме того, цифровые системы предоставляют пользователю множество возможностей кодирования информации. Шифрование речи реализуется в виде цифровой обработки низкоскоростного потока данных, что позволяет применять сложные алгоритмы с высокой криптостойкостью, не ухудшающие качество восстановленной речи. В цифровых ТСС не возникают проблемы неадекватности воспроизведения скремблированных радиопереговоров, свойственные аналоговым системам.

Еще одно преимущество цифровых систем - более эффективное использование радиочастотного спектра за счет увеличения числа каналов передачи трафика в отведенной полосе частот. Это обеспечивается благодаря объединению технологии компрессии речевого потока с высокой степенью сжатия данных и сложной модуляции несущей частоты. В частности, стандарт TETRA определяет значение для частотной полосы канала равным 6,25 кГц/канал.

К важным особенностям цифровых систем относится выравнивание качества речевого радиообмена по всей зоне обслуживания ретранслятора, тогда как для аналоговых систем характерно сильное ухудшение качества передачи речи при удалении от БС. В условиях городской застройки, где имеет место многолучевое распространение сигналов, качество передачи аналоговой информации заметно меняется даже при передвижении внутри одного квартала. Применение цифровых сигналов в сочетании с помехоустойчивым кодированием позволяет существенно улучшить качество передачи речи в пределах всей зоны обслуживания.

Важнейшим признаком цифровой ТСС является метод разделения каналов. В транкинговых системах могут использоваться FDMA и TDMA. При реализации TDMA предполагается организация на одной несущей частоте нескольких каналов связи, работающих в режиме разделения времени. Применение в стандарте TETRA технологии TDMA и использование четырех каналов на одной несущей частоте являются результатом соответствующего решения.

Дело в том, что перед принятием основных концепций стандарта TETRA специальная рабочая группа ETSI провела исследование, на основании которого решено разрабатывать два вида ТСС (табл. 6.3): 1) с относительно небольшой нагрузкой, широким территориальным охватом и числом каналов не более 10; 2) с интенсивным трафиком в ограниченной зоне обслуживания и поддержкой более 15 каналов.

Таблица 6.3. Типы систем транкинговой связи согласно ETSI

Первые системы наиболее оптимально реализуются на основе метода "один канал - одна несущая" (FDMA), который позволяет достичь максимальных радиусов зон обслуживания (до 30-40 км). Значение данного параметра в системах с TDMA-радиоканалом всегда принципиально меньше, чем у систем, использующих одну несущую частоту на канал. Объясняется это, главным образом, тем, что при высокой скорости цифрового потока в TDMA-радиоканале выходная мощность передатчиков портативных радиостанций не превышает 1 Вт.

Поэтому там, где требуются зоны небольшого радиуса и обработка насыщенного трафика на ограниченной территории, наилучшие результаты дает технология TDMA в стандарте TETRA. Использование систем на базе TDMA для покрытия обширных территорий с низким уровнем трафика неэффективно, поскольку они требуют большего количества БС, чем системы FDMA.

Таким образом, стандарт TETRA ориентирован на создание сетей, обслуживающих высокий трафик на ограниченной территории. В процессе разработки стандарта ETSI рассматривал возможность использования технологии FDMA, и в 1993 г. была образована соответствующая рабочая группа. Однако в 1994 г. работы в этом направлении были приостановлены и сейчас они ве_тдутся только в области TDMA. Правда, стандарт TETRA пока является единственным цифровым транкинговым стандартом, использующим технологию TDMA (табл. 6.4).

Таблица 6.4. Системы транкинговой связи

Стандарт TETRA содержит два варианта спецификации: TETRA Voice + Data (TETRA V+D) и TETRA Packet Data Optimized (TETRA PDO). Как следует из названий, TETRA V+D описывает интегрированную систему передачи речи и данных, a TETRA PDO - специальную транкинговую систему, ориентированную только на передачу данных.

Стандарт описывает структуру транкинговой сети, которую можно реализовать, используя спецификации TETRA. Она состоит из центра коммутации (ЦК), базовых станций (БС), диспетчерских пультов (ДП), центра управления системой (ЦУС) и абонентских радиостанций (АС).

Далее в стандарте приводятся спецификации нескольких важнейших интерфейсов (рис. 6.6.): Air Interface (AI) - радиоинтерфейс между БС и APC; Direct Mode Operation (DMO) - интерфейс прямого соединения между двумя абонентскими PC; Terminal Equipment Interface (TEI) - интерфейс между APC и терминалом передачи данных (ТПД); Inter System Interface (ISI) - межсистемный интерфейс для объединения нескольких систем (возможно, от разных фирм-изготовителей) в единую сеть; Line-connected Station Interface (LSI) - интерфейс для подключения ДП к базовому оборудованию; Network Management Centre Interface (NMCI) - интерфейс ЦУС; Gateways to PABX, PSTN, ISDN, PDN - интерфейс для подключения к внешним сетям (УПАТС, ТфОП, ЦСИО, СКП).

( INTERNET \

Сети передачиЛ у данных общего -^- пользования

Рис. 6.6. Интерфейсы стандарта TETRA

Спецификации TETRA предусматривают не только прямую связь между АРС, но и использование АРС в качестве ретранслятора для расширения зоны обслуживания.

Радиоинтерфейс стандарта предполагает работу в сетке частот с шагом 25 кГц. Стандарт регламентирует и дуплексный разнос для этих систем, который должен составлять 10 МГц. Системы TETRA могут использовать диапазоны частот 150-900 МГц. В странах Европы для систем TETRA выделены частоты в диапазонах 410-430, 870-876, 915-921 МГц (в первую очередь) или в диапазонах 450-470, 385-390, 395-399,9 МГц.

В стандарте TETRA V+D, в котором применяется уплотнение каналов по технологии TDMA, на одной несущей частоте организуются 4 разговорных канала (рис.6.7). Каждый кадр имеет продолжительность 56,67 мс и содержит 4 временных интервала. Последовательность из 18 кадров образует мультикадр длительностью 1,02 с; один кадр является контрольным. Каждый временной интервал в составе кадра содержит 504 бита, 432 из которых - информационные.

В начале временного интервала передается пакет из 36 бит РА (Power Amplifier - управление излучаемой мощностью). За ним следует первый информационный блок (216 бит), далее - синхропоследовательность SYNC (36 бит) и второй информационный блок. Как и в любой системе на базе TDMA, соседние временные интервалы разделяются защитными периодами длительностью 0,167 мс, что соответствует 6 битам.

Радиоканал стандарта TETRA использует относительную фазовую модуляцию типа П/4-DQPSK с постоянной огибающей. Таким образом, каждому символу модуляции соответствует передача двух бит информации.

Для преобразования речи в стандарте TETRA V+D применяется кодек с алгоритмом типа CELP. Скорость цифрового речевого потока на выходе этого кодека составляет 4,8 кбит/с. До поступления речевого потока на вход модулятора к нему добавляется корректирующий код, после чего производится межблочное перемежение.

В сетях на базе TETRA V+D используются все виды вызовов, характерные для ТСС, в том числе статусные. Передача экстренного вызова влечет за собой прерывание вызова с обычным приоритетом, если все каналы системы заняты. Кроме того, абоненту или группе с соответствующими привилегиями может быть временно предоставлен открытый канал, т. е. ресурс, выделенный этим абонентам на определенное время. Открытый канал гарантирует его абонентам максимально быстрое соединение, естественно, за счет увеличения нагрузки на остальные каналы. По истечении установленного времени этот канал снова становится доступным для всех абонентов. При наличии свободного канала время установления соединения не превышает 0,3 с.

Рис. 6.7 Временная диаграмма работы радиоканала в системе стандарта TETRA

TETRA предусматривает еще один необычный вид вызова - дистанционное включение АРС на передачу (дистанционное прослушивание "обстановки" у абонента). По запросу диспетчера избранной АРС посылается команда, вызывающая включение микрофона и режима передачи. Таким образом, диспетчер может получить звуковую картину событий у абонента, не ставя об этом в известность последнего, что важно для служб безопасности.

Полная пропускная способность одного канала в системе на базе TETRA V+D составляет 7200 бит/с, а применение варианта TETRA PDO обеспечивает ПД со скоростью 28,8 кбит/с. Разработчики стандарта указывают, что сочетание технологий TETRA V+D и TETRA PDO позволяет получить систему с уникальными оперативными характеристиками, особенно важными для служб общественной безопасности. Так, по каналам TETRA PDO может осуществляться передача сжатого видеопотока - например, при видеосъемке на месте происшествия.

Передача данных производится по схемам "точка-точка" и "точка-много точек". Кроме того, TETRA предусматривает поддержку сетевого протокола Х.25 для пользовательских приложений. Благодаря наличию в стандарте спецификаций на шлюз с ISDN и PDN обеспечивается возможность взаимодействия с внешними СПД. Следует отметить, что все производители систем TETRA обязательно предоставляют поддержку протокола TCP/IP, несмотря на отсутствие этой функции в стандарте.

В настоящее время на рынке систем стандарта TETRA присутствуют четыре крупнейших поставщика: Nokia с системой Nokia TETRA, Motorola с системой Dimetra, Rohde & Schwarz и Marconi с системой ACCESSNET-T, а также Simoco. Остановимся подробнее на системе TETRA фирмы Nokia.

Система TETRA фирмы Nokia разработана для широкого круга потребителей - коммерческих операторов, служб общественной безопасности, силовых структур. В этой ТСС реализована значительная часть спецификаций стандарта TETRA. В системе работа пользователей основывается на концепции виртуальных выделенных сетей: как и во всех ТСС, абоненты одной виртуальной сети не замечают работы абонентов другой, использующих ту же систему. Однако в случае необходимости Nokia TETRA способна обеспечить взаимодействие различных виртуальных сетей (чаще всего это требуется в экстремальных ситуациях).

Инфраструктура системы включает в себя (рис. 6.8) коммутаторы TETRA Digital Exchanges (DXT), базовые станции TETRA Base Stations (TBS), ДП и систему управления сетью Network Management System (NMS). Функциональные возможности системы обеспечиваются преимущественно ПО коммутаторов.

В Nokia TETRA есть средства обеспечения отказоустойчивости. В случае неисправности каких-либо элементов они позволяют сохранить полную или частичную работоспособность системы (возможно, с ухудшением ряда параметров: время установления соединения и т.д. Механизмы обеспечения отказоустойчивости на различных уровнях сети перечислены в табл. 6.5.

Рис. 6.8. Инфраструктура системы Nokia TETRA: А - "звезда" из БС, Б - "кольцо" из БС; ЦПУ - центральный пульт управления Предлагаемая в настоящее время на рынке система Nokia TETRA обеспечивает обслуживание речевых вызовов, ПД, а также различные виды радиообмена без участия БС. Она предоставляет широкие возможности подключения к внешним сетям. Может быть организовано не только традиционное соединение с ТфОП, но и сопряжение с УПАТС, БС обычных систем диспетчерской связи, сетями ЦСИС.

Подключение к ЦСИС производится с использованием стандартов Euro-ISDN по схеме 2B+D. Подключение к БС обычных систем может понадобиться при постепенном переходе от существующей аналоговой системы к цифровой. Следует отметить, что в Nokia TETRA отсутствует интерфейс (шлюз) для аналоговой ТСС - сопряжение с существующими аналоговыми тран-кинговыми сетями предполагается осуществлять через УПАТС.

Таблица 6.5. Механизм обеспечения отказоустойчивости системы TETRA

Архитектура и оборудование Nokia TETRA позволяют расширять границы сети до регионального или общенационального масштаба. Сети, принадлежащие различным операторам, объединяются в единую сетевую структуру с помощью межсистемного интерфейса TETRA ISI. Предусмотрены два механизма реализации автоматического роуминга: автоматическая регистрация "визитера" или допуск нового абонента после подтверждения диспетчера.

Важная особенность Nokia TETRA - возможность подключения внешних пользовательских систем тарификации (биллинга). Поскольку соответствующий программный интерфейс является открытым, можно использовать ПО сторонних поставщиков. Открытые интерфейсы положены в основу взаимодействия с пользовательскими диспетчерскими центрами, что дает возможность потребителю применять собственные системы управления.

Реализуя функции передачи данных, Nokia TETRA обеспечивает доступ в Internet и другие СПД общего пользования, а также поддерживает подключение ЛС и глобальных сетей. К абонентским радиостанциям Nokia, имеющим порт ПД, можно подключать различное цифровое оборудование - от видеокамеры до компьютера.

В системе Nokia TETRA предусмотрено обслуживание трех видов вызовов: групповые, индивидуальные и экстренные. Групповой вызов внутри системы называется вызовом в псевдоот-крытом канале. На самом деле, это обычный полудуплексный групповой вызов, при котором один абонент может являться членом одной или нескольких групп и выбирать группы для сканирования и передачи вызовов.

Следует отметить: пользователь, сканирующий вызовы одновременно в нескольких группах, способен назначать каждой группе приоритет сканирования. Это означает, что прием вызова из низкоприоритетной группы может быть прерван вызовом из группы с более высоким приоритетом, а следовательно, абонент не пропустит важную для него информацию.

В многозоновой системе групповой вызов может, как обычно, распространяться на несколько зон, становясь трансзональным. Nokia TETRA поддерживает два механизма определения зон ретрансляции такого вызова: автоматическое назначение по данным роуминга и "ручное" по прямому указанию диспетчера. Кроме того, диспетчер имеет право переназначать абонентов и группы.

Индивидуальные вызовы в системе являются дуплексными и полностью аналогичны обычным телефонным. Кроме собственно вызовов, абоненты системы способны посылать специальные индивидуальные запросы в тех случаях, когда вызываемый абонент по тем или иным причинам недоступен, например, если он вышел из зоны обслуживания. Фирма Nokia предполагает ввести в следующие версии системы еще один тип индивидуального вызова - полудуплексный.

Экстренные вызовы могут быть групповыми и индивидуальными. Они являются вытесняющими, т. е. при полной Загрузке каналов трафика позволяют прервать один из текущих вызовов обычного приоритета для передачи экстренного сообщения.

Система поддерживает три типа ПД: короткие сообщения, статусные вызовы и пакеты.

Служба передачи коротких сообщений позволяет передавать текст размером до 127 символов. Следует отметить, что можно передавать короткое сообщение прямо во время вызова, не прерывая его. Как правило, короткие сообщения с указаниями абонентам рассылает диспетчер. Они выводятся на дисплей PC или передаются через порт ПД на внешнее устройство. Эти сообщения способны передавать и абоненты, набирая их на клавиатуре или применяя внешнее устройство ввода/вывода (УВВ). Служба коротких сообщений используется также для сбора телеметрии и информации о местоположении абонентов.

Служба статусных вызовов позволяет передавать до 32 тыс. различных кодов, соответствующих заранее запрограммированным сообщениям. Для работы со статусными сообщениями в абонентском оборудовании предусмотрена специальная дополнительная панель с экраном и клавиатурой. Кроме того, к порту ПД можно подключить любое информационное УВВ.

Служба пакетной передачи обеспечивает обмен данными любого типа и сообщениями произвольной длины, являясь, по сути, службой на базе протокола IP. Выбор его фирмой Nokia в качестве сетевого протокола службы пакетной передачи данных свидетельствует о признании производителями оборудования связи коммерческого успеха IP-приложений. Служба пакетной передачи по протоколу IP позволяет использовать все виды протоколов транспортного уровня. Это может быть как протокол UDP (User Datagram Protocol), не предусматривающий установления логического соединения, так и протокол TCP (Transport Control Protocol), способный применять практически весь спектр ПО, доступного в сетях на базе протоколов TCP/IP или UDP/IP.

Все перечисленные службы ПД предполагают пакетную коммутацию. В будущем фирма Nokia намерена ввести в свою систему TETRA еще один режим ПД, с коммутацией каналов. Этот режим обеспечит эффективное использование каналов системы для приложений, требующих передачи больших объемов информации за короткое время, т. е. выделенной полосы пропускания. К таким приложениям относятся факсимильная служба, низкоскоростная видеоконференцсвязь и т. д.

Передача данных по одному коммутируемому каналу (режим - один канальный интервал в кадре) обеспечит реализацию скорости 7,2 кбит/с (без помехоустойчивого кодирования), 4,8 и 2,4 кбит/с (с кодированием). Между тем, спецификация TETRA PDO позволяет для увеличения скорости ПД использовать до четырех канальных интервалов в кадре. В следующих версиях системы TETRA предполагается реализовать и эту возможность.

В системе Nokia TETRA предусмотрены два режима шифрования трафика: на уровне радиоканала и "сквозное". Шифрование данных в РК осуществляется в соответствии со спецификацией стандарта TETRA и применяется для всех без исключения пользователей. При этом шифруется не только информационная часть трафика, но и большая часть сигнальной информации. Для шифрования индивидуальных и групповых вызовов используются разные ключи, которые генерируются системой и автоматически передаются на АРС. Смена ключей происходит автоматически по алгоритму, заданному оператором системы.

Шифрование в РК позволяет, как правило, лишь снизить вероятность перехвата со стороны "радиопиратов". Чтобы полностью скрыть передаваемое по сети содержимое, предусмотрена возможность сквозного шифрования трафика, т. е. передачи зашифрованных данных от одного абонента'к другому. Таким абонентам предоставляется прозрачный канал связи, и они должны использовать собственные алгоритмы шифрования/дешифрования, а также собственную систему управления ключами, образуя как бы закрытую виртуальную сеть.

Для подобной виртуальной сети в системах Nokia TETRA предусмотрена поддержка средств доставки и распределения ключей (независимо от того, какая система управления ключами вы брана). Nokia TETRA обеспечивает периодическую аутентификацию всех АРС, которая выполняется автоматически по заданному алгоритму проверки. Например, процедура аутентификации выполняется перед каждым новым распределением ключей шифрования РК. Таким образом, PC, использующая легальный идентификатор (ID) существующего пользователя, но не подтвердившая свою подлинность выдачей правильного ключа аутентификации, не получает доступа к ретрансляционным ресурсам. В этом случае оператор системы или уполномоченный диспетчер сети пользователя имеет право дистанционно отключить PC. Восстановить ее работоспособность, в том числе режим непосредственного соединения, можно будет только в сервисном центре.

Стандарт GSM в сфере профессиональной связи В настоящее время существуют три технологии, основанные на стандарте GSM и позволяющие организовать предоставление услуг групповой радиосвязи (ASCI). Это GSM ASCI, являющаяся частью стандарта GSM), GSM-R (специальный вариант стандарта для железнодорожного транспорта), и GSM Pro (версия фирмы Ericsson).

Переход сетей GSM к новому поколению сопровождается появлением принципиально новых услуг, не свойственных ранее системам сотовой связи - ПД в режиме коммутации пакетов (GPRS), а также групповой радиосвязи.

Комбинация ASCI и GPRS позволяет сети GSM приобрести свойства, необходимые для предоставления услуг профессиональной подвижной связи.

Структура сотовой сети GSM 2+, поддерживающая групповую работу абонентов, показана на рис. 6.9. BTS - Base Transceiver Station (базовая приемопередающая станция); BSC - Base Station Controller (контроллер БС); MSC - Mobile Switching Centre (ЦК подвижной службы); HLR - Home Location Register (опорный регистр местонахождения); VLR - Visitor Location Register (визитный регистр местонахождения); GCR - Group Call Register (регистр групповых вызовов); SGSN - Serving GPRS Support Node (узел поддержки GPRS); GGSN - Gateway GPRS Service Node (шлюз GPRS).

Из рисунка видно, что инфраструктура сети GSM должна подвергнуться существенным изменениям, чтобы оказаться пригодной для использования в целях профессиональной радиосвязи.

Технология GSM-R позволяет создавать интегральные сети связи на железнодорожном транспорте, обеспечивая возможность реализации в рамках одной сети ряда функциональных возможностей, ранее обеспечиваемых различными средствами связи.

Технология GSM-R охватывает следующие сферы: поездная и маневровая радиосвязь; связь ремонтных бригад; радиосвязь в тоннелях; услуги доступа в СОП для пассажиров; обеспечение связи для систем диагностики подвижного состава и автоматического управления движением; оповещение об изменениях в расписании и наличии свободных мест.

Одной из наиболее важных особенностей GSM-R является наличие служб функциональной адресации. Они позволяют использовать схемы нумерации, основанные на целевых признаках. Так, например, вся поездная бригада может зарегистрировать свои портативные терминалы перед началом рейса, используя его номер. После этого, чтобы связаться, например, с проводником, достаточно набрать телефон, соответствующий номеру рейса, и двузначный функциональный индекс, указывающий на служебные обязанности абонента (т.е. проводника в данном случае)

Еще одна отличительная особенность GSM-R - передача экстренных вызовов. Их основное назначение - своевременно информировать машиниста и (или) диспетчерский центр о возникновении опасных ситуаций на путях.

Радиочастотный интерфейс GSM-R отличается от принятого в стандарте GSM. Системы GSM-R работают в отдельном диапазоне частот: 876-880 МГц и 921-925 МГц (исключая службу доступа в СОП для пассажиров, в которой используется стандартный диапазон частот GSM: 890-915 МГц и 935-960 МГц).

Радиооборудование GSM-R обеспечивает связь с мобильными абонентами, движущимися с довольно высокими скоростями - до 500 км/ч.

Специальные терминалы GSM-R могут работать в режиме непосредственной связи, минуя коммутационную инфраструктуру. В этом случае используется диапазон частот GSM-R.

Следует отметить, что все службы GSM-R могут работать и в стандартном диапазоне частот. Вынесение их в отдельную полосу, недоступную для «Обычных» абонентов GSM, является одной из мер повышения безопасности сетей GSM-R. Структура сети GSM-R показана на рис. 6.10.

Рис. 6.10. Структура сети вЭМ-В

Как правило, система, обслуживающая какой-либо железнодорожный маршрут, обслуживается одним центром коммутации MSC. Но в силу большой протяженности железнодорожной трассы она может быть разбита на несколько участков, управление движением на каждом из которых будет осуществляться отдельным диспетчерским центром (ДЦ). По мере перемещения поезда от одного участка к другому, машинист, для того чтобы связаться с контролирующим движение его состава центром, может использовать один и тот же телефонный номер. Динамическое переназначение соответствующего этому номеру центра осуществляется службой функциональных адресов.

Потенциальная сфера применения технологии GSM-R значительно шире. Она позволяет создавать сети профессиональной подвижной связи различного назначения, стоимость которых существенно ниже железнодорожных систем.

В настоящее время оборудование инфраструктуры сетей GSM-R (ЦК, контроллеры БС и БС) предлагают фирмы Siemens и Nortel Networks. Следует отметить, что продукты технологии GSM-R от разных производителей пока не обладают взаимной совместимостью.

Технология GSM Pro (новая разработка фирмы Ericsson) позволяет операторам существующих сетей GSM предоставлять услуги групповой радиосвязи. GSM Pro не является открытой технологией, но она предполагает использование стандартного оборудования GSM, включая коммутаторы, контроллеры БС и сами БС, а также АТ. В то же время все преимущества GSM Pro раскрываются только в случае применения специальных терминалов, выпускаемых компанией. Структура сети GSM Pro показана на рис. 6.11.

Единственное обязательное дополнение инфраструктуры - сервер GSM Pro. Он подключается к коммутатору GSM по интерфейсу Е1. Для взаимодействия между MSC и сервером используется протокол ОКС №7. Непосредственно к серверу может быть подключено оборудование пользователей: диспетчерские пульты и консоли управления. Последние могут быть соединены с сервером также через Internet (или любую IP-сеть). С целью обеспечения безопасности сервер должен быть отделен от Internet межсетевым экраном. ДП могут быть также включены в сеть по РК через мобильные АС.

Технология GSM Pro позволяет объединить в группы не только абонентов сети GSM, но и любых других сетей, связанных с коммутатором GSM. Не являются исключением и абоненты ТфОП. Однако накладываются довольно жесткие ограничения на число участников в группе - их должно быть не более 16. Группы GSM Pro идентифицируются в сети GSM с помощью обычных телефонных номеров. Одному абоненту могут быть даны права безусловного доступа не более чем в 25 групп. Информация о группах хранится в SIM-картах терминалов и на сервере GSM Pro.

Время установления группового соединения в системах GSM Pro полностью определяется характеристиками центра коммутации MSC и составляет от 2 до 5 с. Но эти значения относятся только к моменту инициализации вызова. Пока вызов не завершен, сервер GSM Pro поддерживает активными соединения всех абонентов в группе. Поэтому, любой член группы может говорить непосредственно после нажатия кнопки РТТ, не дожидаясь каких-либо сигналов готовности.

Так как технология GSM Pro не предусматривает каких-либо изменений в логической структуре радиоинтерфейса GSM, ее частотная эффективность оставляет ждать лучшего: трафик каждого участника групповых радиопереговоров передается в отдельном временном интервале (ВИ) кадра GSM (рис. 6.12).

Полная группа GSM Pro, состоящая из 16 абонентов, полностью займет два частотных канала GSM. Таким образом, развертывание системы GSM Pro требует заметного увеличения пропускной способности базовой сети GSM.

Рис. 6.12. Расход частотно-временного ресурса при групповых вызовах GSM Pro

Сопоставление функциональных характеристик различных систем профессиональной связи, базирующихся на технологии GSM, приведено в табл. 6.6.

Таблица 6.6. Функциональные возможности систем профессиональной связи на базе технологии GSM

Самым сильным конкурентом любой профессиональной GSM-технологии является стандарт TETRA. На рынке транкинговой связи присутствуют и другие технологии - МРТ 1327, АРСО 25. Но последний стандарт ориентирован исключительно на правоохранительные структуры, в то время как МРТ 1327 не может конкурировать с GSM по функциональным возможностям. Поэтому, именно системы стандарта TETRA, с присущим только ему сочетанием высокого уровня пользовательского сервиса и хороших технических характеристик, претендуют на тот же сегмент рынка, что и семейство решений на базе GSM.

Если сравнивать эти технологии с точки зрения безопасности и надежности, следует отметить, что именно стандарт TETRA стоит на первом месте. Он разрабатывался с учетом пожеланий силовых структур, и в нем предусмотрены достаточно криптостойкие механизмы аутентификации, а также сквозного шифрования трафика. Поэтому взлом сетей TETRA - задача на несколько порядков сложнее. Кроме этого, любая БС TETRA имеет собственный коммутатор, что позволяет успешно продолжить работу при пропадании связи с ЦК.

С другой стороны, значительная часть функций в ДЦ систем стандарта TETRA может быть реализована аппаратно (что означает высокие показатели по быстродействию и надежности), в то время как пульты GSM-систем, использующие исключительно программные методы реализации в рамках ОС от Microsoft, заведомо будут страдать от ошибок в ОС.

С точки зрения интеграции ДЦ с существующими аппаратно-программными комплексами обработки информации, то обе технологии - и GSM и TETRA - располагают примерно равными возможностями, поскольку используют в этих целях протокол IP. Правда, следует отметить, что поддержка протокола IP в сетях GSM возможна лишь при введении услуг GPRS, в то время как все известные системы стандарта TETRA уже имеют встроенные средства 1Р-доступа.

Основные принципы создания беспроводных систем управления и сбора информации Беспроводные системы управления и сбора информации (Supervisory Control and Data Acquisition - SCADA) становятся сегодня незаменимы. С их помощью снижаются затраты на рабочую силу, транспорт, уменьшаются потери энергии, воды, других ресурсов. Затраты на установку этих систем быстро окупаются за счет экономии времени и транспортных ресурсов для объезда удаленных объектов, быстрого обнаружения неполадок и утечек, оперативного управления.

Предлагаемая технология является комплексным решением в области создания и развития многофункциональных систем централизованного управления и диспетчеризации технологических процессов на объектах различной специализации. Такие системы применяются в коммунальном хозяйстве, на газопроводах, системах электро и водоснабжения, для охраны объектов и в любых областях, где нужно быстро реагировать на изменение ситуации на удаленном объекте.

Построение систем основано на интеграции лучших мировых технологий промышленной автоматики и отечественных технологий ПД с использованием РК. Все технические решения доступны для пользователей в рамках единой технологии TXNet. Важной особенностью данных предложений является минимизация трудовых и финансовых затрат на внедрение и развитие на основе максимальной адаптации их в информационные технологии, уже существующие на ВСС.

Построение систем основано на использовании комплексов технических средств, программных продуктов и организации ведомственной информационно-диспетчерской сети с использованием различных (беспроводных и проводных) каналов связи.

В системе могут использоваться следующие существующие и развернутые каналы ПД: специализированные закрытые (ведомственные) радиосети для ПД в цифровом виде с маршрутизацией потоков данных в РМВ в диапазонах 40, 160, 400 и 900 МГц (в дальнейшем РК); инфраструктура спутниковой связи ORBCOMM; инфраструктура сети стандарта GSM900, используемая в режимах ПД и службы коротких сообщений SMS; проводные каналы ПД в виде выделенных телефонных линий путем кроссировки на АТС, либо специально оборудованные; BOJ1C.

Основные преимущества предлагаемых каналов ПД перед альтернативными вариантами в виде СТР, радиосетей пакетной ПД и т.п.: скорость передачи и эфирной маршрутизации, инфраструктура радиосети работает в РМВ; отсутствие жесткой зависимости скорости ПД от нагрузки на сеть, включая пиковые режимы нагрузок; высокая помехоустойчивость работы сети за счет использования специальных видов эфирных протоколов и технологий помехозащиты. Эти технологии отработаны на практике внедрения аналогичных систем и реально функционируют в ряде городов и регионов в самых жестких условиях эксплуатации; низкая удельная стоимость подключения и эксплуатации системы, многократное снижение общей эксплуатационной стоимости по сравнению с другими аналогичными системами.

Технологии и возможности системы могут найти применение в следующих инфраструктурах: службы теплосетей; службы энергосетей; водоканал; газо- и нефтепроводы; аварийные газовые службы; аварийные службы лифтов; ГИБДД; скорая медицинская помощь; гражданская оборона; и др.

Применение: удаленный сбор данных; мониторинг технологических процессов; управление промышленными процессами; автоматизация лабораторий и помещений; контрольное управление; учет и управление потреблением энергоносителей; удаленное управление любыми видами исполнительных механизмов, включая механизмы и устройства координатного позиционирования, системы охраны.

Решаемые задачи: сбор, обработка и передача информации; ретрансляция информации; передача команд-инструкций; телесигнализация дискретного состояния объектов; телеизмерения текущих и интегральных значений параметров; телеуправления исполнительными механизмами на объектах; телерегулирования на исполнительные механизмы и вывод (ввод) вставок; передача информации по запросу.

Системы работают по различным каналам связи с применением специализированного оборудования для ПД при соединении пункт-пункт в многоточечной информационно-диспетчерской сети радиальной, цепочечной, кольцевой структуры, или любых комбинациях этих структур.

Использование высокоэффективных протоколов ПД, обеспечивающих высокую их помехозащищенность, имитоустойчивость, криптостойкость каналов связи позволяет решить проблему надежности систем в целом.

К основным компонентам систем относятся следующие.

• Комплекс технических средств диспетчерских пультов, включающий: прикладные программы ПО; информационные табло и АРМ компьютерных сетей; коммуникационное оборудование для сбора и передачи информации.

• Коммуникационная сеть с использованием беспроводных и/или проводных каналов связи.

• Интерфейсное и коммуникационное оборудование объектов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ РАЗРАБОТОК НА ВЕДОМСТВЕННЫХ И КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЯХ СВЯЗИ

В современных условиях перед любой развивающейся компанией, будь то производственное предприятие или коммерческая организация, всегда стоит задача дальнейшего развития. При этом, как правило, затрагиваются все основные составляющие компании, и в первую очередь связь - как связующий элемент всех сторон бизнеса. В большинстве случаев решение этой задачи сводится к модернизации уже существующей сети, что является достаточно сложным делом. Рассмотренные ниже практические аспекты не ставили целью подменить методику проектирования сетей, а лишь осветить отдельные ее стороны, которые, несомненно, смогут помочь оценить как технические возможности конкретного оборудования, так и целесообразность внедрения новых технологий в уже существующую сеть.

Рассмотрим типичные запросы на телефонизацию предприятий разного типа.

1. Офис крупной организации. Например, министерство, располагающееся в одном или нескольких зданиях. Как правило, ранее, они имели множество прямых городских трехпроводных линий, качество связи по которым было весьма посредственным. Сложность может быть заключена и еще в том, что в здании находится старая аналоговая У АТС, от которой сразу отказаться невозможно.

2. Администрация города. Администрация среднего по величине города России является довольно сложной структурой, которая может быть разбросана по всему городу, но работать должна как одно целое. Суммарная номерная емкость всех служб администрации может колебаться от 200 до 500 номеров. Основной проблемой в этом случае, как и для любой бюджетной организации, является отсутствие необходимых средств для приобретения готового решения, удовлетворяющего всем требованиям современной связи. В данном случае задача не ограничивается организацией традиционной коммутации вызовов; многим городским службам требуется дополнительный телефонный сервис, автоматические справочные, Call Center для аварийных служб, системы оповещения об экстремальных ситуациях и т.д. Покупка таких систем в виде отдельных комплексов и дальнейшая интеграция их с традиционной офисной УАТС не всегда целесообразна не только технически, но и экономически.

3. Компании, связанные с обслуживанием большого числа вызовов. Многим компаниям по роду своей деятельности приходится обслуживать большое число клиентов, заинтересованных в быстром и качественном обслуживании по телефону, факсу и ЭП. При установке отдельных продуктов для каждого вида связи сделать это становится очень сложно. Как показывает практика, большинство таких компаний приходят к пониманию необходимости унификации работы с различными типами данных, организации единой информационной среды в фирме. Типичное решение в этом случае -УАТС на базе локальной и глобальной сети, дополненная ГП, Call Center, системой оповещения клиентов, справочно-информационной системой (СИС), записью переговоров, интеграцией с системой ЭП, факс-службой и т.д. Эти задачи довольно просто решаются на базе применения КТ.

Во всех случаях можно установить традиционную У АТС, дополнив ее другими приложениями для решения специфических задач: ГП, факс-службой, СИС, Call Center и т.д.

Можно использовать и второй вариант решения - альтернативную УАТС.

Каждое решение всегда является индивидуальным и тесно связанным с существующей сетью предприятия, основными задачами, которые требуется решать, а также материальными возможностями, что в настоящее время иногда является превалирующим фактором.

⇐Беспроводные технологии в диспетчерской связи | Корпоративные сети связи | Выбор оборудования уатс⇒