ENG
Поиск
Искать
SAGA Inc.
http://www.sagatelecom.ru/radiosystems/classification_system/

Классификация систем профессиональной мобильной радиосвязи

За последние 10 лет отрасль Профессиональной Мобильной Радиосвязи (ПМР) претерпела существенные изменения. Цифровые технологии обработки и передачи голоса/данных, которые ранее находили применение только в транкинговых системах уровня TETRA и Р25, сейчас получили широкое распространение в простых конвенциональных системах радиосвязи. Одновременно изменилась технологическая база производства оборудования ПМР. Современное радиооборудование позволяет легко и быстро наращивать функциональные возможности за счет обновлений внутреннего программного обеспечения. Все вместе это способствует унификации возможных решений, создает возможности для гибкой и постепенной миграции от простых систем к сложным.

Вместе с тем, унификация и гибкость сами по себе не устраняют фундаментальных различий между технологиями. У каждого из популярных цифровых стандартов P25, Tetra, DMR, и dPMR существуют сильные стороны и ограничения, определяющие возможные области применения. Поэтому выбор оптимального решения должен обязательно начинаться с уточнения потребностей заказчика и определения специфических особенностей, которые позволяют оценить возможности использования разных технологий для системы связи конкретного заказчика.

Специфика ПМР и общие удовлетворяемые потребности

ПМР служит для передачи информации в интересах обеспечения управления и безопасности предприятия. Являясь частью общей коммуникационной инфраструктуры, ПМР обслуживает сегмент оперативной связи с мобильными абонентами, базовые потребности которых включают:

  • скорость (до 500 мс) и простота (нажатием одной кнопки) установления связи;
  • обеспечение групповой связи (организация групп, подгрупп);
  • надежность оборудования для работы в тяжелых условиях (пыле-, влаго-, вибро-, ударо-, взывозащищенность и т. п.).

Основными параметрами, определяющими разделение на различные классы внутри ПМР, являются:
  • требуемая плотность абонентов в обслуживаемой зоне;
  • требуемая площадь покрытия (определяющая масштаб системы);
  • требуемое качество передачи речевой информации;
  • автоматический или ручной выбор канала, т. е. способ управления системой;
  • возможности и глубина группообразования;
  • наличие индивидуальных и аварийных вызовов;
  • идентификация абонентов;
  • выход в телефонную сеть;
  • полный дуплекс на уровне абонентского терминала;
  • передача данных;
  • интеграция с различными программными продуктами управления бизнес-процессами предприятий.

Общая классификация решений ПМР

На основании представленных выше особенностей и требований к возможным решениям системы ПМР можно разделить на следующие подклассы:

  • Конвенциональные системы
    • конвенциональные локальные системы (с использованием или без использования стационарных диспетчерских радиостанций);
    • конвенциональные системы на основе ретранслятора(ов);
    • конвенциональные смешанные радиосистемы;
  • Транкинговые системы
    • цифровые транкинговые системы
    • аналоговые транкинговые системы

Выбор правильного технического решения требует привлечения квалифицированного подрядчика, предлагающего комплексное решение, который должен начать свою работу с проведения аудита потребностей заказчика, выявления специфических особенностей, выверки постановки задачи. Только после этого возможна проработка вариантов решения, их оценка и обоснование выбора.

Детализация классификации решений ПМР

Конвенциональные системы связи

Конвенциональные системы предназначены для использования в условиях невысокой плотности абонентов. Группы/абоненты закреплены за тем или иным радиоканалом, и этот канал выбирается абонентом вручную (но не базовой инфраструктурой/системой).

Конвенциональные локальные системы

Предназначены для организации радиосвязи на небольшой территории: обычно дальность прямого взаимодействия носимых радиостанций между собой составляет 1-2 км и порядка 5-10 км для мобильных. Применяется службами охраны, на железнодорожном и речном транспорте, а также в других отраслях. Используются обычные радиостанции с учетом специфических требований к ним.

Использование одной из мобильных станций в качестве стационарной/диспетчерской радиостанции (с установкой базовой антенны на значительной высоте) позволяет расширить зону действия: примерно до 10 км для носимых станций от диспетчерской станции и до 20-50 км до возимой. Назначением таких систем является обеспечение мобильной связи на относительно большой территории между абонентами и диспетчером. Возможность организации связи между абонентами сохраняется, на таких же расстояниях, как и в локальных системах. Подобная схема очень распространена в организациях и на предприятиях, где имеется достаточно жесткая привязка к диспетчеру (например, в МВД, на речном или железнодорожном транспорте), а связь абонентов в группе между собой нужна на небольшом расстоянии (1-2 км). Используются обычные радиостанции с учетом специфических требований к ним. (Картинка-схема стационар и несколько носимых и мобильных радиостанций в круге)

Относительно Локальных систем и Диспетчерских систем на базе симплексной радиостанции, необходимо сделать особое замечание: в силу массового внедрения цифровых технологий в ПМР и удешевления цифрового радиооборудования, в настоящий момент аналоговое оборудование целесообразно использовать только в данных видах систем ПМР. В ближайшие 5 лет аналоговое оборудование будет полностью вытеснено в сегменты пользователей радиостанций безлицензионных диапазонов 433/446 МГц. В более сложных и функционально насыщенных системах ПМР выбор однозначно будет сделан за цифровым оборудованием.

Конвенциональные локальные системы на основе ретранслятора(ов)

Использование приемопередатчика (ретранслятора), который одновременно принимает сигнал от абонентской радиостанции на одной частоте и передает его на другой, позволяет организовать произвольное взаимодействие всех абонентов между собой на всей территории действия ретранслятора. При такой схеме организации связи диспетчер может быть мобильным, находиться в любом месте в зоне действия ретранслятора и в качестве диспетчерской станции использовать обычную абонентскую радиостанцию. Данное решение наиболее распространено и обладает существенной гибкостью. Используется практически всеми основными потребителями, например МВД, МПС, РАО ЕЭС, нефтегазовым комплексом и др.

Одним из вариантов создания цифровых конвенциональных сетей на основе ретрансляторов является решение IP Site Connect. В одноранговую радиосеть IPSC может быть включено до 15 цифровых ретрансляторов Mototrbo, обменивающихся между собой голосом и данными по каналам IP. При полном развертывании такая радиосеть может обеспечить качественную радиосвязь на территории нескольких областных районов или вдоль достаточно протяженных (до 1000 км) автомагистралей или трубопроводов.

Конвенциональные смешанные радиосистемы

Объединение нескольких различных конвенциональных радиосистем в единую систему позволяет организовать радиопокрытие большей площади. Возможно множество конфигураций и степеней автоматизации работы такого объединения, в том числе для организации связи вдоль трубопровода, вдоль линий электропередач (низкая плотность абонентов, редко расположенные центры управления) или для организации связи на большой площади (с низкой плотностью абонентов), например, для организации связи для региональных таможенных управлений и др.

Как правило, для объединения различных радио-подсистемам используется сложная диспетчерская консоль, которая реализует взаимодействие абонентов между радио-подсистемами с различной степенью автоматизации.

Использование цифровых радиотехнологий в сочетании с диспетчерскими консолями (например SmartPTT) с прямым подключением к базовой инфраструктуре позволяет создавать гибкие/сложные топологии схемы связи, а также представляет пользователям сервисы ранее доступные только в транкинговых системах.

Транкинговые системы связи

На принципе транкинга (от англ. "ствол", "пучок") основано действие многих систем связи: проводная телефония, сотовая связь и др. Основой принципа является использование ограниченного числа каналов для большого числа пользователей. Наиболее наглядным примером является офисная АТС, которая позволяет дать доступ к ограниченному числу городских линий большому числу абонентов, а также обеспечивает им возможность связываться между собой внутри сети (без выхода на сети общего пользования).

Транкинговые системы ПМР используют тот же принцип, только для доступа к абонентам вместо проводов используется радиоканал, а также абонент имеет возможность работы в группах и подгруппах. Таким образом, транкинговые системы применяются прежде всего при:

  • высокой плотности абонентов;
  • необходимости централизованного управления системой.

Применение транкинга позволяет:
  • существенно экономить частотный ресурс;
  • предоставлять более высокий уровень сервиса абонентам;
  • эффективно управлять эксплуатацией и развитием системы.

Цифровые транкинговые системы

В настоящее время наиболее популярные технологии цифровой транкинговой связи можно разделить на базовые и полнофункциональные.

Базовые системы цифровой транкинговой связи

Это новый подкласс систем связи, пришедший на замену аналоговым транкинговым системам (SmarTrunk2, MPT1327, LTR) и который представлен стандартами DMR и dPMR. По сравнению с аналоговыми системами, DMR и dPMR представляют собой существенный технологический рывок вперед в отрасли ПМР. Для массового потребителя стали доступными цифровые сервисы, ранее присутствовавшие только в системах уровня Tetra/АРСО25, например: цифровое качество речи, гибкое группообразование, расширенный дополнительный функционал голосовых вызовов, возможность интеграции с внешними сетями передачи и обработки данных по каналам IP и другие.

Как и аналоговые системы, цифровые базовые системы можно разделить на две категории:
  • системы с распределенным управлением, например Fylde Microsystems (на основе канальных контроллеров) или Linked Capacity Plus Motorola Solution (без контроллеров);
  • системы с централизованным управлением, например Tait DMR Tier3.

Примером цифровой многозоновой цифровой транкинговой системы является решение Linked Capacity Plus (LCP) компании Motorola Solutions. Система предоставляют пользователям возможности для строительства современных систем радиосвязи сочетающих преимущества технологии DMR и низкие затраты на создание базовой инфраструктуры за счет распределенной архитектуры. LCP является удачным выбором для создания цифровых транкинговых систем областного масштаба. Поканальный принцип построения систем обеспечивает гибкость в создании и постепенном увеличении размеров системы: от 2 логических каналов передачи голоса на одном ретрансляторе система может быть поэтапно масштабирована до 20 базовых станций включающих суммарно 320 логических каналов для голоса и 160 логических каналов данных.

Для тонкой адаптации возможностей системы LCP под нужды конечных потребителей Motorola Solutions представляет лицензированным разработчикам возможность задействовать IP интерфейсы обмена голоса и данными с базовым оборудованием (NAI Voice и NAI Data). Примером такой реализации является диспетчерское программное обеспечение SmartPTT Plus, взаимодействующее с инфраструктурой LCP только по каналам IP (никаких специальных стационарных/мобильных станций для обмена голосом/данными с радиосистемой не требуется). Функциональные возможности базовых систем не столь широкие, как у систем Tetra и APCO25.

Например, стандарт DMR Tier3 включает в себя на данный момент только самый минимум базовых функций. Вместе с тем, при достаточном внимании со стороны производителей радиооборудования и стандартизующих органов DMR Tier3 в течение 5-7 лет может вырасти в полнофункциональный цифровой транкинговый стандарт (уровня Tetra или APCO25). Системы стандарта DMR подходят для применения очень широким кругом гражданских потребителей и промышленных предприятий. Очень удачным будет вариант создания линейно-протяженных систем связи вдоль линий электропередач, газо- и нефтепродуктопроводов. Также оборудование DMR, по своим экономическим показателям, найдет применение в большинстве подразделений МВД РФ, за исключением крупных городов.

Полнофункциональные цифровые транкинговые системы.

Основная область применения данных радиосистем это обеспечение оперативной речевой связью с гарантированными параметрами сервиса, наряду с передачей данных и доступом в телефонную сеть.

Данному подклассу систем полностью соответствуют решения на базе открытых протоколов TETRA и APCO25. Оба протокола изначально создавались для служб общественной безопасности, но TETRA появилась в Европе, в то время как APCO25 был разработан в Северной Америке. На базе стандартов можно объединить подсистемы, которые ранее реализовывались с применением аналоговых решений ПМР, а также подсистемы низкоскоростной передачи данных (телеметрия и др.).

Среди существующих полнофункциональных систем TETRA обладает наилучшей пропускной способностью: 4 одновременных разговорных канала на один радиоканал. Это делает применение TETRA оптимальным в местах с высокой плотностью радиоабонентов, например аэропортах-вокзалах, нефтяных платформах, нефтеперерабатывающих заводах. В настоящее время TETRA имеет широкое распространие среди различных промышленых и гражданских потребителей.

В отличии от TETRA оборудование стандарта APCO25 нашло свое применение в основном именно среди служб общественной безопасности и быстрого реагирования. Изначальная специфика стандарта и требования рынка Северной Америки потребовали реализации некоторых особых функций в APCO25. Результатом этого является высокая стоимость базового и абонентского оборудования.

Первоначально АРСО25 использовал радиотехнологию, типовую для обычной аналоговой радиосвязи (FDMA). В настоящее время все оборудование выпускается в соответствие со спецификацией АРСО Phase 2: технология TDMA, 2 тайм-слота. Для стандарта характерны большая дальность действия базовых станций, высокие мощности абонентского оборудования, и возможность использовать специфические алгоритмы защиты голоса и данных. На территории РФ применять АРСО25 целесообразно в подразделениях МВД крупных городов с населением более миллиона, а также, если заказчик осознанно выбирает этот стандарт.

По уровню своих функциональных возможностей системы TETRA и АРСО25 находятся на верхней строке классификации систем радиосвязи. В каждом стандарте общее количество предлагаемых функций передачи голоса/данных существенно превышает 100. При этом существует возможность тонкой адаптации системных решений под нужды заказчика с помощью дополнительных программных продуктов, например диспетчерских приложений. Технологии TETRA и APCO25 являются наиболее успешными и состоявшимися. В мире выпускается большое количество оборудования, позволяющего удовлетворить специфические запросы разных потребителей ПМР.

Аналоговые транкинговые системы

Основным назначением систем данного подкласса является обеспечение оперативной речевой связи, а также обеспечения сервиса коротких сообщений. Данный вид транкинговых систем получил больше распространение, но в настоящий момент развитие этих систем полностью закончилось в связи с массовым переходом на цифровые технологии.

Среди стандартов аналогового транкинга следует отметить два наиболее популярных: LTR и MPT-1327. Исторически LTR появился в США и за время существования претерпел несколько этапов развития от простого однозонового решения до сложных многозоновых систем. МРТ1327 появился в появился в Великобритании как стандарт связи для Министерства Почтовой Связи, но быстро стал де-факто стандартом транкинговой связи для всей Европы.

Многозоновость создаваемых систем МРТ-1327 была изначальным требованием при разработке стандарта. На территории РФ системы LTR получили незначительное распространение, и подавляющее большинство систем построено на оборудовании МРТ-1327.

Системы МРТ1327 можно разделить на два основных класса по принципу построения архитектуры системы:
  • системы с распределенным управлением, например на основе контроллеров Zetron;
  • системы с централизованным управлением, например Rohde & Schwarz.

Одним из наиболее популярных МРТ-1327 решений в РФ была система SAGANET с распределенным управлением. SAGANET был оптимальным выбором для построение систем малого и среднего масштаба (до 5-8 базовых станций в системе). Использование распределенной архитектуры построения, исключающей наличие центрального контроллера в системе за счет распределения его функций между всеми контроллерами системы, позволяло гибко масштабировать систему, существенно повышать экономическую эффективность, и надежность системы в целом. Выход из строя какого-либо элемента БС (контроллера или ретранслятора) при этом не приводил к выходу из строя системы в целом.

Основным назначением систем с централизованным управлением является построение систем с возможностью предоставления гарантированных уровней сервиса (например, экстренное предоставление канала связи, минимальное гарантированное время установления связи). Также централизованное управление является наиболее удачным для систем среднего и большого масштаба, включающих большое количество базовых станций. Примером может быть система национального масштаба в Германии, включавшая в себя несколько сотен БС и обслуживавшая более десяти тысяч абонентов. Базовая инфраструктура данной системы была построена на оборудовании Rohde&Schwarz.

Данный материал является начальным инструментом, с помощью которого можно составить представление о возможных потребностях и предлагаемых ПМР решениях. Учесть все специфические особенности различных групп потребителей в ограниченном объеме информации не представляется возможным. Процесс выбора решения обязательно должен начинаться с уточнения потребностей заказчика, определения специфических особенностей, и формулирования задач которые будет решать ПМР. Только на следующем этапе возможна проработка вариантов решения, их оценка и обоснование финального выбора. Необходимо понимать, что идеальной системы связи не существует. Задача привлекаемого эксперта помочь заказчику расставить приоритеты по желаемому функционалу и стоимости среди всего разнообразия выбора, и выбрать оптимальный вариант.

| Российские рации ЕРМАК |Цифровые радиостанции | Mototrbo |Терминал TETRA |Радиостанция TETRA |Системы стандарта Tetra|Транк (Транкинг) |Транкинговая связь|Dimetra IP Compact|Система DMR Linked Capacity Plus|Система DMR IP Site Connect |