Системы связи

 
История и миссия компании
Лицензии и Сертификаты
Отзывы заказчиков
Публикации в СМИ
Фотогалерея
Вакансии

Адрес: 127055, Москва,
ул.Сущевская, д.9, стр.4

Тел: (495) 744-1070
Факс: (499) 972-4200

Email:
 info@rkk.ru


Схема проезда в офис
ООО 'Фирма РКК'
и Радиомузей РКК


 

Rambler's Top100

Яндекс




Кому он нужен, этот транкинг ?..

В.Б. Громов, ООО "Фирма РКК", 
В.П. Мартынов, зам. начальника НПО "Специальная техника и связь" МВД России, к.т.н.
(журнал "Вестник связи" №2 - 1999г.)

За последние 4-5 лет слова "транкинг" и "транкинговые радиосистемы" стали настолько привычными для специалистов в области радиосвязи, что уже трудно поверить в то, что в начале 90-х первые системы протокола МРТ 1327 считались чем-то совершенно непостижимым, а SmarTrunk - вершиной современной технологии.

Сейчас, когда за плечами ведущих российских системных интеграторов сотни введенных в действие систем SmarTrunk и десятки больших и малых систем МРТ 1327, самое время оглянуться и попытаться проанализировать, является ли транкинг панацеей от всех бед, каковы его роль и место в двухсторонней радиосвязи. Тем более имеет смысл заняться таким анализом в период, когда аналоговые транкинговые системы как бы доживают свой век, а контуры цифровых транкинговых систем приобретают все более отчетливые очертания.

Авторы не претендуют на какую бы то ни было окончательность своих суждений и скорее хотели бы поставить ряд вопросов, ответы на которые предстоит дать в ближайшем будущем тем, кто реально занимается проектированием, строительством и эксплуатацией транкинговых и конвенциональных радиосетей.

Кому и для чего нужна транкинговая радиосвязь? Принято считать, что транкинговая радиосвязь, сохраняя оперативность и групповой характер связи, присущие конвенциональным сетям одно- и двухчастотного симплекса, позволяет более эффективно использовать частотный спектр, увеличивая загрузку радиоканалов. Кроме того, обычно говорится о возможностях предоставления ряда дополнительных услуг, таких как идентификация абонентов, установление и поддержание приоритетов, вхождение в сети связи общего пользования (в т.ч. в дуплексном режиме), контроль двойников и др.

Все это несомненно так, и эти свойства действительно отличают транкинговую радиосвязь от обычных сетей двухчастотного симплекса. В то же время многими практиками признается, что транкинговые сети не являются универсальным средством оперативной связи. С точки зрения профессионала радиосеть для служб охраны и безопасности далеко не то же самое, что коммерческая радиосеть или радиосеть для отдельной фирмы, компании. Причем разница заключается не только в надежности оборудования или стоимости компонент. Фактически речь идет о специализации (и даже о специальных разработках) протоколов и стандартов, о специализированных структурах и функциях радиосистем.

Естественно, возникает вопрос, какие практические потребности и какие особенности тех или иных систем и протоколов обуславливают необходимость такой специализации ? Как далеко и в каком направлении может пойти такое разделение, и какие системы имеют перспективы расширенного применения по сравнению с уже имеющимися сетями оперативной связи ?

Мы попытаемся ответить на эти вопросы, анализируя такие свойства радиосетей, как оперативность установления соединений, размеры зоны действия радиосети и уровень загрузки радиоканалов. Важными проблемами сегодняшнего дня являются также устойчивость функционирования радиосистем и переход на цифровые протоколы транкинга.

Оперативность соединений. Термин "оперативная связь" постоянно фигурирует как применительно к аппаратуре, так и к системам самого различного назначения и построения, в особенности в органах общественной безопасности. И хотя до настоящего времени не известно формального определения этого термина, мы рискнем сделать следующие предварительные заключения о том, что на практике понимается под оперативностью радиосвязи.

а) Процедура вхождения в связь. В системе оперативной радиосвязи вхождение в связь должно осуществляться простейшими действиями - выбором необходимого канала (или группы пользователей) и нажатием на тангенту "Передача". При этом для выбора канала (группы пользователей) должно быть достаточно поворота переключателя в одно из фиксированных положений. Любое отступление от этого правила воспринимается пользователями радиосистемы как "неоперативность".

Несомненно, необходимы более точные исследования субъективных и объективных факторов, влияющих на восприятие пользователей. Но уже сейчас можно утверждать, что не будут восприниматься как оперативные те радиосистемы, в которых для вхождения в связь необходимо всякий раз набирать какую-то цифровую комбинацию на клавиатуре, либо после каждого выключения абонентского терминала требуется проверка установки канала (группы пользователей).

С этой точки зрения практически все транкинговые системы при работе в режиме группового вызова можно рассматривать как системы оперативной связи.

б) Время установления соединения (время, необходимое для перехода с приема на передачу) должно быть минимальным. Пользователи оперативной связи обычно начинают говорить непосредственно после нажатия на тангенту. На практике это означает, что задержки, связанные с завершением переходных процессов при установлении соединения, не должны превышать 0,2-0,3 сек. При более существенных задержках начальные звуки и целые слова пропадают, что воспринимается как недостаточная оперативность радиосистемы.

Если установление соединения сопровождается звуковым сигналом, то при определенном привыкании пользователей время ожидания может быть увеличено до 0,8-1,5 сек. В то же время радиосети с задержкой соединения в 3-5 сек вряд ли когда-нибудь будут восприниматься как оперативные.

С этой точки зрения, как ни парадоксально это выглядит, транкинговые сети, использующие принцип "транкинга сообщений", при котором рабочий канал удерживается на всем протяжении сеанса связи (например, системы МРТ 1327), имеют больше шансов восприниматься пользователями как оперативные, чем системы, использующие принцип "транкинга передач" (например, Smartzone или LTR), при котором рабочий канал заново назначается при каждом нажатии на тангенту. В часы высокой нагрузки использование "транкинга передач" может порождать достаточно длительные разрывы в радиообмене, доходящие до нескольких секунд.

в) Время ожидания ответа абонента при первоначальном соединении не должно превышать 2-5 сек, но оно может быть и существенно больше, если пользователь ожидает, что абонент (или абоненты) находятся на значительном расстоянии друг от друга. Если выполняются условия (а) и (б) и расстояние между абонентами составляет сотни километров, то пользователи продолжают считать связь оперативной даже в тех случаях, когда ответ абонента задерживается до 10 сек. Это весьма интересное психологическое обстоятельство открывает широкие перспективы построения сетей оперативной радиосвязи на новых принципах - вплоть до голосовой почты.

Таким образом, требование высокой оперативности может весьма существенно ограничить область применения транкинговых сетей радиосвязи, если именно это требование будет доминирующим при принятии решения о выборе типа системы радиосвязи. С понятием оперативности тесно связано понятие зоны действия.

Зона действия сети связи. Обеспечение функций управления на территории большого города или региона требует наличия устойчивой радиосвязи с дальностями 100-300 км и более. Принципиальным моментом, определяющим построение сети связи с такой зоной действия, является необходимость установки и использования нескольких радиоцентров (сайтов).

Для того, чтобы поддерживать связь между абонентами, находящимися в зонах действия разных радиоцентров, все радиоцентры должны быть объединены в единую сеть с помощью каналов проводной, оптоволоконной или радиорелейной связи.

Объединение радиоцентров в единую сеть требует формирования узла коммутации и управления сетью. Суммарные затраты на такое объединение как правило увеличивают стоимость базового радиооборудования в 2-3 раза, поэтому такие сети целесообразно создавать только в расчете на достаточно большое число абонентов.

Чтобы обеспечить связью большее число абонентов сети, в каждом радиоцентре приходится устанавливать несколько параллельно работающих ретрансляторов. Это, в свою очередь, предопределяет необходимость ввода функций автоматического выбора свободного канала, автоматического поиска абонентов, находящихся в зонах действия разных радиоцентров, формирования очередей на обслуживание, организации приоритетного обслуживания и т.д. Собственно говоря, именно с этого момента и начинает формироваться потребность в аппаратуре трангинговой связи.

Многоканальное оборудование, устанавливаемое в помещении радиоцентра, порождает проблемы электромагнитной совместимости и требует специфических решений по антенно-фидерным устройствам, фильтрам, сумматорам высокочастотных сигналов и другим радиотехническим устройствам.

Многоканальные системы требуют специального подбора рабочих частот, как правило с фиксированным дуплексным разносом, в особенности если планируется использовать дуплексные абонентские терминалы. Кроме того, если планируется развернуть более 4-5 радиоцентров, возникает проблема повторного использования частот, и, соответственно, необходимость расчетов по частотно-территориальному планированию.

Перечисленные выше обстоятельства ведут к увеличению всех видов затрат на создание радиосистемы, включая получение необходимого частотного ресурса, проектирование, монтаж и т.д. В случае перехода от уже развернутых сетей двухчастотного симплекса к транкингу прямые и косвенные затраты возрастают и потому, что приходится производить полную замену абонентского и базового оборудования.

Именно вынужденная масштабность любой транкинговой радиосети формирует альтернативные варианты удовлетворения потребностей в оперативной радиосвязи. Например, если необходимо обеспечить связь 30-40 абонентов на дальности 1-5 км, достаточно сети одночастотного симплекса, для развертывания которой необходима одна частота, одна базовая радиостанция в центре зоны связи и абонентские станции мощностью до 5 вт. Затраты могут составить до 3-5 тыс. долларов на приобретение и ввод в действие базовой радиостанции и до 500 долларов на каждый абонентский терминал. Необходимый частотный ресурс может быть относительно легко получен в сельской местности и в небольших городах. В крупных городах это сложнее, но также не является неразрешимой проблемой.

Без создания транкинговой сети можно обойтись и в более сложных случаях, например, когда требуется обеспечить связь нескольких десятков абонентов на дальности 20-40 км, причем абоненты должны быть разделены на группы в соответствии с их функциями (руководство, служба безопасности, охрана, снабжение и т.д.), а для части абонентов нужно обеспечить возможность выхода в телефонную сеть.

Потребность в таком виде связи обычно существует в фирмах, имеющих несколько производственных площадок и офисов на сравнительно небольшой территории, для городских и районных органов внутренних дел и т.п. Все перечисленные выше услуги могут быть реализованы в сетях двухчастотного симплекса, которые современная аппаратура позволяет создавать с дуплексным разносом от 2-3 МГц до 30-40 МГц. Стоимость аппаратуры и затраты на ввод в действие сети двухчастотного симплекса могут изменяться в достаточно широких пределах, но редко превышают 15-20 тыс. долларов. Период коммерческой окупаемости сети двухчастотного симплекса при полном использовании ее возможностей может составить от 1 до 3 лет.

По нашим оценкам, не менее 50-60% потребностей в оперативной связи в настоящее время могут быть удовлетворены услугами сетей одно- и двухчастотного симплекса. Еще 10-15% потенциальных абонентов транкинговых сетей также могут быть удовлетворены конвенциональными радиостанциями, если будет обеспечена циркулярная односторонняя передача информации "сверху вниз" по всем сетям, а абоненты, находящиеся в разных зонах, получат возможность выхода на телефонную сеть общего пользования (в полудуплексном режиме, либо с ручной коммутацией через оператора). Затраты на обеспечение таких функций несопоставимо меньше стоимости создания полноценной транкинговой радиосети - прежде всего в случаях, когда конвенциональные сети уже развернуты и функционируют.

Здесь уместно сказать и о таком средстве расширения зоны действия строящихся транкинговых радиосетей, как применение специальных устройств (шлюзов), обеспечивающих переход из транкинговых в конвенциональные сети и обратно. Особенно хорошо отработана такая аппаратура для транкинговых систем протокола МРТ 1327, где, в частности, обеспечивается стыковка транкинговых сетей диапазона 450 МГц с существующими сетями одно- и двухчастотного симплекса, работающими в диапазоне 160 МГц.

Повышение качества услуг сотовой связи, прежде всего снижение тарифов и сокращение времени установления соединений, может привести к тому, что часть абонентов оперативных радиосетей будет удовлетворяться услугами сотовой телефонии. В долгосрочном плане (10-15 лет и более) эта доля может быть весьма велика, и фактически все будет определяться развитостью сотовой сети по зоне действия. Хорошим примером здесь может служить организация связи правоохранительных органов Германии, где на уровне административных образований (земель) действует ряд радиосетей одно- и двухчастотного симплекса, а для связи за пределами своих земель офицеры полиции пользуются услугами сотовых сетей стандарта GSM.

В то же время очевидно, что в ближайшие годы групповая оперативная связь в сотовых телефонных сетях будут оставаться непозволительно дорогой услугой, и доля абонентов оперативных радиосетей, пользующихся только сотовыми телефонами, вряд ли превысит имеющийся сейчас уровень в 3-5% от общего числа абонентов.

Таким образом, по мнению авторов, в ближайшие годы не более 20-30% потенциальных абонентов предпочтут транкинговую радиосвязь, даже с учетом необходимости иметь оперативную связь и возможно большую зону действия. Прежде всего это касается служб общественной безопасности, где проблемы финансирования технического переоснащения стоят особенно остро.

Загрузка каналов. Теоретические расчеты и практические измерения показывают, что использование транкинга позволяет увеличить загрузку каждого частотного канала не менее чем 2-2,5 раза по сравнению с сетями двухчастотного симплекса. Это справедливо даже несмотря на то, что транкинговые системы используют радиоканалы не только для передачи речевой информации, но и для управляющей сигнализации.

Как правило, для передачи управляющей информации в транкинговых системах выделяется определенный частотный ресурс, иногда до нескольких отдельных радиоканалов. Косвенно принцип транкинговой связи увеличивает занятость канала и за счет других функций, обусловленных управлением. Это удержание занятого канала на некоторое время в паузах, увеличенное время вхождения в связь и др.

Тем не менее, нет оснований утверждать, что эти обстоятельства сколь либо значительно влияют на перспективы развития транкинговых систем. Можно предположить лишь, что занятость радиоканала функциями управления может существенно уменьшать пропускную способность для однозоновых малоканальных систем, которые часто создаются на первых этапах развития любых транкинговых сетей.

Устойчивость функционирования. Эта характеристика не имеет значения для сетей одно- и двухчастотного симплекса, где отсутствуют сколь либо сложные устройства управления (контроллеры). В то же время вызывает определенное беспокойство появляющаяся в зарубежной печати информация о том, что сложные транкинговые системы самых разных протоколов могут вести себя непредсказуемым образом в часы наибольшей нагрузки.

Устойчивость функционирования сети и надежность установления соединений при экстремальных ситуациях относятся к числу наименее изученных факторов из области применения транкинговых систем для обеспечения оперативной связи. Можно понять разработчиков, производителей, системных интеграторов и операторов транкинговых систем, которые старательно избегают исследований на данную тему. Но для пользователей транкинговых систем устойчивость в экстремальных ситуациях это предельно важная характеристика сети, и необходимо постоянное накопление информации о таких ситуациях и обобщение результатов анализа.

Наиболее важным видом испытаний на устойчивость функционирования представляется имитация паники среди абонентов радиосети, когда большая их часть пытается одновременно выйти на связь, хаотично и многократно нажимая на тангенты своих радиостанций.

В ходе такого испытания в течение 2-3 часов подряд (или до "зависания" системы) должны непрерывно производиться многократные встречные вызовы абонентов, находящихся в зоне действия пяти-шести различных радиоцентров (сайтов). Число абонентов, участвующих в эксперименте, должно в 2-3 раза превышать суммарное число радиоканалов на всех задействованных в эксперименте сайтах. В ходе эксперимента следует фиксировать количество реальных вхождений в связь, время ожидания по запросу, накопление очередей и другие системные параметры.

Описанное выше испытание следует проводить на развитых многозоновых транкинговых сетях, таких как радиосеть АО "Иркутскэнерго" (протокол МРТ 1327) или многозоновая сеть Smartzone, развернутая для органов охраны правопорядка в Москве и Московской области.

Цифра или аналог? В настоящее время принято считать цифровой транкинговой связью режим, когда передача голосовой информации в радиоканале осуществляется в оцифрованном виде. Уже в течение нескольких лет известны такие транкинговые системы как EDACS с системой оцифровки Aegis, Smartzone/ASTRO и даже система ACCESNET-D протокола МРТ 1327, использующая вокодеры Bosch.

Все упомянутые выше системы принадлежат к числу "закрытых" фирменных стандартов (в том числе и ACCESNET-D), которые характеризуются прежде всего вынужденной зависимостью от одного-единственного поставщика базового и абонентского оборудования и монопольно высокими ценами. Видимо поэтому ни одна из "закрытых" транкинговых систем так и не получила широкого распространения в мире.

Вопросы перехода на цифровые протоколы транкинга всерьез стали рассматриваться только в последние год-два, когда вышли на финишную прямую разработки оборудования для "открытых" стандартов цифрового транкинга - АРСО 25 и TETRA.

Возможности стандарта TETRA, использующего принцип многостанционного доступа с временным разделением каналов (МДВР или TDMA), наиболее активно обсуждаются сейчас как на международном уровне, так и у нас в стране. Привлекает прежде всего возможность образования до четырех цифровых речевых каналов на одной паре радиочастот, а также возможности по организации передачи данных и по предоставлению целого ряда услуг, которые невозможны в аналоговых транкинговых системах. Понятно также, что системы протокола TETRA обеспечат высокое качество речевого сигнала, сравнимое с тем, какое обеспечивают сотовые сети GSM.

Тем не менее, по мнению авторов, в ближайшие 3-5 лет системы протокола TETRA вряд ли получат широкое распространение в России. И дело тут не только в технике, а прежде всего в экономике.

На сегодня базовое оборудование TETRA как минимум в 2-3 раза дороже, чем самое дорогое аналоговое оборудование протокола МРТ 1327, обеспечивающее то же самое число речевых каналов. Аналогичная ситуация имеет место и для абонентских терминалов - радиостанции TETRA пока что очень дороги.

Если же рассмотреть ситуацию, когда необходимо обеспечить радиосвязь на значительной территории, то легко показать, что при сегодняшнем уровне развития схемотехники построение системы TETRA обойдется примерно в 10-12 раз дороже, чем развертывание на той же территории транкинговой системы протокола МРТ 1327.

Дело тут прежде всего в носимых радиостанциях протокола TETRA, которые сегодня имеют выходную мощность в пределах 0,5-1 Вт, что резко (до 4-8 км) сокращает радиус зоны действия каждого сайта системы TETRA, тогда как в аналоговых транкинговых сетях для носимых радиостанций мощностью 5 Вт вполне реально обеспечить радиус зоны действия в 15-20 км. Причиной, ограничивающей уровень выходной мощности носимых радиостанций TETRA, является отсутствие схемотехнических решений, которые обеспечивали бы выведение выходного каскада таких радиостанций на линейный режим с частотой около 17 Гц (именно столько раз за секунду в стандарте TETRA происходит переход с приема на передачу).

Очевидным следствием вышеизложенного является необходимость размещения 4-6 сайтов стандарта TETRA там, где было бы достаточно одного сайта аналоговой транкинговой сети протокола МРТ 1327 или любого другого протокола. Поскольку зоны действия таких сайтов будут сильно перекрываться, ни о каком повторении радиочастот не может идти речи. В пределах одной и той же территории для многосайтовой радиосистемы TETRA потребуется в 4-6 раз больше радиоканалов, чем для односайтового ее варианта. Если же принять во внимание, что аналоговые транкинговые системы могут использовать канальный разнос 12,5 кГц, тогда как для стандарта TETRA нужен разнос 25 кГц, то становится очевидным, что в многосайтовых системах TETRA ни о какой экономии радиочастотного ресурса речи уже не идет.

Другое дело, что на том же частотном ресурсе может быть образовано в 4 раза больше речевых каналов, чем при использовании аналоговых транкинговых систем. Но если оценить стоимость такого проекта, то окажется, что за обеспечение цифровой транкинговой радиосвязи на одной и той же территории сегодня надо заплатить примерно в 10 раз дороже, чем за аналоговую транкинговую систему.

Возникает вопрос, а готовы ли российские заказчики платить в 10 раз дороже за цифровую радиосвязь, или они предпочтут до поры до времени довольствоваться аналоговым транкингом, тем более, что лучшие варианты аналоговых систем (к примеру, ACCESSNET компании Rohde & Schwarz) предоставляют множество услуг по передаче голоса и данных, выход в телефонные сети общего пользования по интерфейсам ISDN, возможность межсайтовых соединений потоком 2,048 Мбит/с и т.д.

Необходимо помнить и о том, что абонентские терминалы TETRA, работающие на принципе МДВР, не совместимы с абонентскими терминалами аналоговых транкинговых систем, где применяется частотная модуляция.

С точки зрения совместимости нынешних аналоговых и новых цифровых радиосистем гораздо привлекательнее выглядят системы стандарта АРСО 25, использующие принцип многостанционного доступа с частотным разделением каналов (МДЧР или FDMA). Требование совместимости с действующими радиосистемами, использующими частотную модуляцию, с самого начала было заложено в стандарт АРСО 25 и разработчики базового оборудования и абонентских терминалов в полной мере его учитывали.

Стандарты АРСО 25 (Проект 25) разрабатывались прежде всего для служб общественной безопасности, поэтому они наилучшим образом учитывают требования к оперативности связи, о которых говорилось выше, а также требования по криптозащите канала связи. В настоящее время разработаны спецификации как для конвенциональных, так и для транкинговых систем АРСО 25, причем выбран протокол транкинга с использованием выделенного канала управления. Базовая аппаратура для транкинга по стандарту АРСО 25 уже выпускается компаниями Motorola и ADI, а абонентские терминалы выпускает та же Motorola и ряд других компаний.

Принцип МДВР, используемый в аппаратуре АРСО 25, позволяет строить радиосистемы с канальным разносом не только 25 кГц и 12,5 кГц, но и с разносом 6,25 кГц. При этом носимые радиостанции АРСО 25 имеют стандартную мощность до 5 Вт, как и в существующих аналоговых радиосистемах. Тем самым, вопрос о резком удорожании многосайтовых радиосистем, справедливый в отношении стандарта TETRA, для радиосистем АРСО 25 не возникает.

Хотя цифровые радиосистемы оперативной радиосвязи, построенные по стандарту АРСО 25, в российских условиях не испытывались, авторы полагают, что они имеют больше шансов на широкое применение, чем цифровые транкинговые системы других протоколов.

Заключение. Авторы попытались показать, что транкинг не является единственно возможным решением при организации оперативной радиосвязи. Для небольших радиосистем не следует сбрасывать со счета варианты одно- и двухчастотного симплекса (конвенциональных радиосетей). При необходимости конвенциональные радиосети можно объединить с аналоговыми транкинговыми сетями посредством специальных интерфейсов-шлюзов.

Хотя уже появилось оборудование цифровых транкинговых систем, аналоговый транкинг рано списывать в архив. По мнению авторов, в ближайшие 5-10 лет аналоговые транкинговые системы будут по-прежнему доминировать на рынке радиосвязи России. Активно ведущиеся разработки радиомодемов позволят предоставлять услуги передачи данных и радиотелеметрии в аналоговых транкинговых сетях, не намного уступающие таким же услугам, предлагаемым цифровыми радиосистемами.

Версия для печати  |  На уровень вверх

О компании | Новости | Каталог продукции | Услуги | Партнеры и поставщики | Контакты | Карта сайта