Система транковой связи LTR
5. ТРАНКИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ КАНАЛОМ УПРАВЛЕНИЯ
5.1. ПРОТОКОЛ LTR
В конце семидесятых годов фирмой E.F.Johnson была разработана
спецификация на од- нозоновую транкинговую систему, которая получила
известность как протокол LTR (Logic Trunked Radio). Одной из основных
целей, которую поставила перед собой фирма E.F.Johnson, была необходимость
достижения максимальной пропускной способности для систем с небольшим
количеством радиочастотных каналов. Разработчики протокола LTR отказались
от традиционного выделенного канала управления. Вместо этого, полосы частот
каждого из каналов трафика разбиваются на два поддиапазона - до 300 Гц и
выше 300 Гц. Полоса частот до 300 Гц используется для передачи потока
данных логического канала управления (поднесущая частота
150 Гц, скорость передачи данных - 300 бит/с). Диапазон от 300 Гц
используется для передачи аналоговых речевых сигналов. Таким образом, все
частотные каналы транкинговой системы протокола LTR используются для
передачи трафика. Это решение позволяет, например, в случае трехканальной
системы получить пятидесятипроцентное увеличение пропускной способности по
сравнению с системой, использующей выделенный канал управления.
Протокол LTR предусматривает наличие до 20 ретрансляторов в системе. На
базовой станции системы LTR нет единого устройства управления в привычном
понимании, вместо него в состав каждого ретранслятора введен логический
блок. Эти блоки связаны между собой. В логический блок каждого
ретранслятора может быть введено до 250 групповых идентификационных кодов.
Протокол LTR не различает групповых и индивидуальных адресов, поэтому для
присвоения абоненту индивидуального кода необходимо создать группу,
состоящую из одного абонента. Таким образом, полная адресная емкость
двадцатиканальной системы LTR составляет 5000 групп или абонентов.
В системе имеются средства доступа к ТФОП. Время установления соединения в системах протокола LTR не превышает 0,3 с.
Система протокола LTR может работать в режиме транкинга передачи или транкинга сообщений в зависимости от типа проводимого сеанса связи. Во время связи между радиоабо- нентами используется транкинг передачи, а при связи с абонентами телефонной сети трап- Кинг сообщений.
Обработка вызовов в системе протокола LTR
Важнейшая часть протокола LTR относится к алгоритмам работы абонентского и базового оборудования в процессе обработки вызовов. Прежде чем носимая или мобильная абонентская станция получит право передавать трафик, должна произойти процедура обмена служебными данными (handshake).
Когда пользователь нажимает клавишу "Передача" РТТ (Push То Talk), логическое устройство управления радиостанции проверяет имеющиеся текущие данные от ретранслятора и определяет, есть ли свободный ретранслятор. Если таковой находится, радиостанция посылает ему пакет служебной информации, состоящий из номера опорного канала, собственного идентификационного номера и других сведений. Когда ретранслятор получает это сообщение, процедура установления соединения заканчивается, и вызывающая радиостанция может начать передачу речи.
Если вызов адресован абонентской радиостанции, она, прежде всего, получает свой идентификационный номер в составе сообщения, приходящего от ретранслятора. Затем эта станция переключается на тот канал, который используется вызывающей станцией (если это не опорный канал). После этого включается речевой приемный тракт абонентской станции. Процедура соединения занимает примерно 300 мс.
В протоколе LTR используется понятие опорного канала (Ноте channel).
Любой канал трафика может быть опорным для определенной совокупности
радиостанций. И наоборот, каждой абонентской радиостанции обязательно
должен быть назначен опорный канал. Таким образом, полный идентификатор в
системе LTR состоит из двух частей - номера опорного канала и номера группы
(см. ниже). Все абонентские станции постоянно обрабатывают сообщения в
канале управления, поступающие через их опорный ретранслятор - как в режиме
ожидания вызова, так и после каждой передачи. Служебные сообщения,
поступающие по опорному каналу, информируют носимую или мобильную станцию о
следующем:
- к какому ретранслятору обращаться для очередного вызова (информация о текущем свободном ретрансляторе);
- к какому ретранслятору обращаться для ответа на поступивший вызов.
Служебная информация в логическом канале управления передается в виде пакетов. Длина пакетов составляет 40 бит.
Все ретрансляторы системы LTR связаны специальной шиной данных. Для
организации передачи информации на шине данных логический блок одного из
ретрансляторов назначается ведущим, остальные получают статус ведомых.
Ведущий ретранслятор формирует синхроимпульсы, образующие кадр из 21
временного интервала. Из них двадцать отводятся для ретрансляторов, а
двадцать первый - для устройства контроля идентификационных номеров (Ю
Validator). Каждый ретранслятор в отведенном ему временном интервале
передает по внутренней шине данных всем остальным ретрансляторам свой
статус, а именно:
- свободен - не используется абонентской станцией в настоящий момент;
- занят - используется в настоящий момент конкретной (указывается ее групповой идентификационный номер) абонентской станцией.
Каждый ретранслятор просматривает содержимое всех 20 полей на шине данных. Если он обнаруживает, что вызов группы, для которой он сам является опорным, обслуживается другим ретранслятором, то он сразу же передает этой группе сообщение, указывающее, на какой ретранслятор должны перестроиться радиостанции для получения вызова.
Групповой идентификационный номер, или номер группы указывает, к какой группе относится данная абонентская станция. Радиостанции могут быть связаны друг с другом только в том случае, если у них совпадают номера группы и опорного канала.
Каждой радиостанции может быть присвоен один или несколько групповых идентификационных номеров (в рамках одной системы):
- номер может быть оперативно выбран переключателем (селектором) номера группы непосредственно в самой радиостанции;
- номер может быть определен функцией сканирования групп - в этом случае сканируются все запрограммированные идентификационные номера.
В каждом канале системы может быть назначено до 250 групповых
идентификационных номеров (от 1 до 250). Как правило, тем абонентам, для
которых могут поступить вызовы из ТФОП, назначаются два групповых номера:
первый для работы в радиогруппе (такой же номер присваивается остальным
членам группы), второй - на самом деле индивидуальный номер для приема
телефонных вызовов. Это также означает, что абонентская емкость системы
LTR, не использующей выход в ТФОП, не ограничена - совокупность номера
опорного ретранслятора и группового номера может быть присвоена сколь
угодно большой совокупности радиостанций. Каждому групповому
идентификационному номеру может быть назначен параметр "тип":
- Диспетчер: вызовы между радиостанциями; вызовы между радиостанцией и диспетчерской станцией;
- Интерконнект: для выхода в телефонную сеть общего пользования; вызовы могут быть как входящими, так и исходящими.
Тип группового идентификационного номера "Диспетчер" может быть
использован для организации следующих видов вызовов:
- Вызов всех (широковещательный вызов всех групп);
- Групповой вызов (вызов всех абонентских станций одной группы);
- Вызов подгруппы;
- Индивидуальный вызов.
Пакеты служебной информации
Протокол LTR предусматривает передачу в направлении от абонентской
радиостанции к ретранслятору пакетов следующих типов: запросы на
предоставление канала связи (REG), а также сообщения об окончании передачи
(ЕОТ).
Запрос REQ
Структура запроса показана на рис. 5.1. Этот запрос посылается однократно перед предоставлением канала связи (в процессе установления соединения). При установленном соединении такие запросы посылаются по логическому каналу управления непрерывно. Пакет запроса REG содержит следующие поля:
1. Синхропоследовательность. Два первых бита синхропоследовательности предназначены для включения приемного устройства. Остальные биты используются для определения начала служебного сообщения и для тактовой синхронизации.
Рис.5.1. Cтруктура запpocaREQ
2. Код зоны. Может быть "О" или "I". Используется в многозоновых системах для предотвращения конфликтных ситуаций, когда станция, не относящаяся к данной зоне, находится в ее радиусе покрытия. Если контроллер вызываемого ретранслятора обнаружит код зоны, не совпадающий с заданным, то такая попытка соединения отвергает-
3. Используемый ретранслятор. Номер ретранслятора, которому передается сообщение.
4. Опорный ретранслятор. Номер опорного ретранслятора.
5. Групповой идентификационный номер вызываемой радиостанции.
6. Контрольный символ. Здесь передается код выключения радиостанции после окончания передачи (31).
7. Биты проверки на четность. Служебное сообщение проверяется на предмет ошибок. Если ошибки обнаруживаются, то сообщение игнорируется.
Конец передачи (ЕОТ)
Структура сообщения об окончании передачи (End Of Transmission) показана
на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Структура сообщения БОТ в канале "абонент - ретранслятор"
Сообщение ЕОТ посылается однократно: когда абонентская станция прекращает передачу (отпущена клавиша РТТ). После этого ретранслятор посылает сообщение ЕОТ всем станциям, участвовавшим в переговорах.
В направлении от ретранслятора к абонентам протокол LTR предусматривает
передачу следующих пакетов следующих типов: групповые вызовы (COL),
сообщения о прекращении передачи (ЕОТ), сообщения ожидания (IDLE).
Групповой вызов (COL) Структура сообщения о групповом вызове показана на
рис. 5.3.
Рис. 5.3. Структура сообщения COL
Сообщения типа COL передаются непрерывно, пока ретранслятор обслуживает
вызов. Назначение этих сообщений состоит в следующем::
1. Ответить на запрос абонентской станции на соединение с ретранслятором;
2. Собрать вместе все станции с одинаковыми кодом зоны, опорным каналом и
идентификационным номером и подключить их к ретранслятору вызываемой
станции (поле 3);
3. Передать информацию о свободном ретрансляторе - содержимое поля 6
сообщения указывает станциям, какой ретранслятор свободен для вызова. Если
в этом поле "ОО", то это означает, что все ретрансляторы заняты.
Конец передачи (ЕОТ) Структура сообщения ЕОТ показана на рис. 5.4.
Рис. 5.4. Структура сообщения ЕОТ в канапе "ретранслятор - абонент "
Сообщение типа ЕОТ посылается ретранслятором однократно после того, как ретранслятор декодирует сообщение ЕОТ от радиостанции. Как результат, все приемные станции заканчивают прием и возвращаются к своим опорным ретрансляторам (если они работали с другим ретранслятором).
Сообщение ожидания (IDLE)
Структура сообщения IDLE показана на рис. 5.5
Рис. 5.5. Структура сообщения IDLE
Сообщение IDLE посылается каждые 10 секунд (если ретранслятор не занят), чтобы сообщить абонентским станциям, только что прибывшим в зону действия ретранслятора, что их опорный ретранслятор свободен.
5.2. СИСТЕМА CLEARCHANNEL LTR
Диапазоны частот
Фирма E.F.Johnson явилась в свое время не только разработчиком
протокола, но и первым производителем системы, использующей протокол LTR.
Эта система получила название Clearchannel LTR. В 1997 г. фирма E.F.Johnson
была куплена фирмой Transcypt International, причем в собственность
последней перешли торговые марки LTR, Multi-Net, E.F.Johnson.
Федеральная Комиссия по связи США (FCC) выделила для подвижной связи
диапазон частот 806-890 МГц (телевизионные каналы США - 70-83), причем
диапазоны частот, отведенные для транкинговой связи, лежат в пределах: 806-
825 МГц - радиолинии "абонент - ретранслятор"; 851-870 МГц - радиолинии
"ретранслятор - абонент".
Между частотами передачи и приема введен фиксированный разнос, равный 45
МГц. В диапазоне 900 МГц могут быть использованы радиостанции и
ретрансляторы, работающие в следующих диапазонах частот: 896-901 МГц -
радиолинии "абонент - ретранслятор"; 935-940 МГц - радиолинии "ретранслятор
- абонент".
Разнос между частотами передачи и приема составляет в этом случае 39
МГц. В всех диапазонах используется разнос между частотными каналами 12,5
или 25 кГц.
Аппаратура систем LTR и Multi-Net предназначена для работы в двух
диапазонах частот 800 и 900 МГц, однако не исключается возможность
использования ретрансляторов и радиостанций, разработанных фирмой
Transcrypt International для диапазона частот 400 МГц.
В состав базовой станции LTR входят антенная система с устройством объединеяня радиосигналов и ретрансляторы. Логические блоки всех ретрансляторов в пределах одной базовой станции, а также устройство проверки групповых идентификационных кодов (ID-кодов) соединены шиной данных.
Устройство проверки правильности групповых идентификационных кодов (10 validator)
В базовой станции LTR, обеспечивающей работу с 20 каналами, ID validator настраивается на все 5000 (20х250) ID кодов, используемых в системе. Каждой кодовой комбинации приписываются два значения: правильная или неправильная. Когда устройство обнаруживает "ложный" идентификационный код радиостанции, то оно помещает в поле 21 шины обмена данными номер ретранслятора и ее 10 код. Если ретранслятор обнаруживает свой номер в поле 21, то он передает сообщение об окончании передачи (ЕОТ) на радиостанцию, принимающую вызов. На радиостанции выключается приемник речевого канала, и связь обрывается. После этого ретранслятор размещает в своем поле код 21.
Такой прием позволяет эффективно препятствовать вхождению в систему незарегистрированных радиостанций.
Функциональные возможности системы LTR
Одним из основных параметров абонентских радиостанций является так называемая "выбранная" система (selected system) и группа. Каждая абонентская радиостанция может быть запрограммирована на работу с 10, 14 или 16 системами в зависимости от ее модели. Основными параметрами выбранной системы являются: номер опорного ретранслятора, набор сканируемых групповых идентификационных кодов, а также параметры индикации вызова и громкой сигнализации. Групповые идентификационные коды могут быть трех типов: постоянные (до 2), выбираемые (до 10) и блочные (до 250).
Идентификационный код является адресным признаком вызываемой радиостанции или группы радиостанций. Очевидно, что передаваться должен только один идентификационный код, однако приемник радиостанции может быть запрограммирован на одновременный прием нескольких 10 кодов. Первоначально все 10 коды декодируются в режиме группового сканирования и только затем происходит индивидуальное декодирование выбранного кода.
Возможности по сканированию 10 кодов у всех радиостанций системы LTR одинаковы. Так, если режим группового сканирования предусмотрен, то все запрограммированные в радиостанции системы сканируются последовательно. При обнаружении вызова с 10-кодом данной радиостанции процесс сканирования прекращается и осуществляется прием этого вызова. После окончания приема вызова процесс сканирования возобновляется.
Абонентские радиостанции
Радиостанции фирмы Transcrypt International имеют логические платы с микропроцессорным управлением, а также цифровые синтезаторы частоты. Для осуществления вызова от абонента требуется лишь выбрать нужную систему и группу, а затем войти в связь, нажав тангенту.
Модели NPSPAC (National Public Safety Panel Advisory Committee) 8562
(версия 8560), 8567 (версия 8566), 8606 (версия 8605) и др., отвечают более
жестким требованиям по условиям эксплуатации и безопасности, применительно
к диапазону частот 821-824 и 866-869 МГц.
Семейство автомобильных радиостанций Viking отличается весьма высоким качеством и разнообразием выполняемых функций.
Модели типа Viking GT позволяет запрограммировать до 20 систем и 10 групп. В них обеспечивается возможность сканирования групп и систем, работа с меню, обеспечение индикации вызова и занятости, громкая сигнализация.
Модель Viking НТ обладают не только всеми теми же возможностями, что и модели GT, но и обеспечивают программирование до 66 систем LTR или 100 обычных систем.
Автомобильные радиостанции выпускаются двух типов: монтируемые на приборной панели автомобиля и допускающие возможность выносного размещения, например, устанавливаемые в багажнике автомобиля. В комплект выносных радиостанций входит блок дистанционного управления .
Дуплексные модели радиостанций, такие как 8605-8621 и Viking HT/GT
8600/8604, позволяют абоненту, находящемуся в автомобиле, вести переговоры
без нажатия/отжатия тангенты.
В состав радиостанции модели 8602 входит микротелефонная трубка 500XT.
Телефонные переговоры с использованием этой трубки оказываются особенно
удобными, благодаря ЖК- дисплею, отображающему номер телефона и индикацию
режимов работы, памяти на 50 номеров, каждый из которых может состоять из
32 цифр. Предусматривается автоматическое отключение громкоговорителя,
когда трубка лежит на держателе (для исключения обратной связи) и тангента
для обеспечения режима диспетчерской связи.
Модели диапазона 800 МГц позволяют абоненту изменять выходную мощность
передатчика. Могут быть установлены высокая (2,5 Вт) и низкая (1Вт)
выходная мощность. Высокая мощность позволяет увеличить дальность связи, но
при этом быстрее разряжается аккумуляторная батарея. Обычное время работы
батареи составляет 14 ч при выходной мощности 1 Вт и 9-10,5 ч при мощности
2,5 Вт (емкость батареи 1400 мАч).
Ретрансляторы LTR В системе LTR могут быть использованы три типа
ретрансляторов: модель 1010
(диапазон 400 МГц), модель 8000 (800 МГц) и ретранслятор 8900, работающий в
диапазоне частот 900 МГц. Для каждого радиочастотного канала требуется один
ретранслятор.
Все ретрансляторы сходны по своему построению. В их состав входят усилитель мощности с блоком питания, синтезатор частоты, приемный блок и возбудитель. Дополнительно в состав отдельных ретрансляторов 8900 включается частотозадающий генератор с разветвителем, обслуживающий до 10 ретрансляторов на одном пункте связи.
Приемный блок может быть соединен с одной или двумя антеннами (для разнесенного приема). Режим работы устанавливается специальным переключателем.
В диапазоне частот 800 МГц используются также ретрансляторы Viking VX.
Они имеют регулируемую выходную мощность от 25 Вт до 75 Вт. Малые размеры
этих ретрансляторов (220х430х490 мм) позволяют устанавливать их в
стандартные стойки.
В комплект этого ретранслятора может входить дополнительная плата TIC
(Telephone Interconnect), обеспечивающая интерфейс ретранслятора с местной
телефонной сетью. Эта плата обеспечивает выполнение тех же функций, что и
описанный ниже универсальный внешний интерфейс RIC.
Внешний интерфейс ретранслятора (Repeater Interconnect, RIC)
Блок RIG обеспечивает интерфейс между телефонной сетью общего пользования и ретранслятором. Для этого в каждом ретрансляторе устанавливается один блок RIG с подключенной к нему телефонной линией.
При установке на ретрансляторе блока RIG сохраняется возможность
ведения местных переговоров между радиоабонентами (транкинг передачи). Блок
RIC не оказывает воздействия на работу ретранслятора до тех пор, пока не
будет обнаружен его идентификационный код. При обнаружении такого кода блок
удерживает ретранслятор на время сеанса связи (транкинг сообщений). Это
гарантирует телефонные вызовы от прерывания, если система станет полностью
загружена.
Если радиостанция работает в полудуплексном режиме, то подвижный абонент не может слышать абонента телефонной сети во время своей передачи или ответить ему во время приема. Блок RIG обеспечивает возможность передавать короткие тональные сигналы в момент от- жатия тангенты, чтобы стационарный абонент знал, когда ему можно начать говорить.
