Принципы тональной сигнализации в аналоговых мобильных системах связи: IMTS и MTS

Принципы тональной сигнализации в системах подвижной связи. В отличие от проводных систем связи, где управляющие сигналы передаются через изменения уровня постоянного напряжения или тока, в мобильных системах применяется принципиально иная техника. Отсутствие физического провода, соединяющего телефонный аппарат с сетью, требует передачи как речевого сигнала, так и сигналов управления и контроля исключительно по радиоэфиру. Данная задача решается с использованием специальных тональных сигналов, которые должны обладать уникальными характеристиками. Это необходимо для исключения их смешения с другими тонами, например, с сигналами двухтонального многочастотного набора (DTMF), используемого для набора номера.

Для беспроводных систем связи применяются специально разработанные протоколы тональной сигнализации. В усовершенствованной системе подвижной телефонной связи (англоязычная аббревиатура – IMTS) использовался метод внутриполосной сигнализации с тональными сигналами в частотном диапазоне от 1300 до 2200 Гц. Более ранняя система MTS также применяла внутриполосную сигнализацию, но использовала частоты от 600 до 1500 Гц. В некоторых системах для ручного режима управления оператором могла задействоваться частота 2805 Гц, что иллюстрирует эволюцию подходов к организации управляющих каналов.

Механизм обработки входящего вызова. Для понимания работы системы мобильной связи целесообразно проследить путь прохождения сигнала от абонента проводной сети до мобильного блока через базовый блок. Базовая станция непрерывно контролирует состояние всех каналов связи. Независимо от количества свободных каналов, базовая станция маркирует только один из них, передавая тональный сигнал с частотой 2000 Гц, как показано на рис. 11.4. Этот канал превращается в «помеченный незанятый канал», резервируемый для будущего звонка.

Рис. 11.4. Последовательность сигналов, передаваемых от базовой станции на мобильное устройство

Все мобильные аппараты, находящиеся в дежурном режиме (состояние «положенной на рычаги телефонной трубки»), автоматически настраиваются на прослушивание этого помеченного канала. Они «захватывают» его как потенциальный для завершения соединения. После настройки аппараты ожидают передачи идентификационного номера. Когда вызывающий абонент набирает номер мобильного абонента, вызов обрабатывается телефонной сетью как стандартный и поступает на управляющий терминал базовой станции.

Управляющий терминал занимает заранее помеченный канал, удаляя тональный сигнал 2000 Гц и заменяя его тональным сигналом занятия канала с частотой 1800 Гц. Этот сигнал предотвращает захват канала другими мобильными телефонами. Далее терминал передает последовательность импульсов (10 импульсов в секунду) с номером вызываемого абонента. В этой последовательности тон 2000 Гц соответствует «помеченному интервалу» (аналог замыкания линии в импульсном наборе), а тон 1800 Гц – «непомеченному интервалу» (размыкание линии).

Каждый мобильный телефон сравнивает полученный номер со своим собственным идентификатором. При несовпадении хотя бы одной цифры телефон освобождает канал и возобновляет поиск нового помеченного канала. Таким образом, после завершения передачи номера канал освобождают все аппараты, кроме того, чей номер совпал с переданным. Именно этот мобильный телефон продолжает оставаться на данном частотном канале, ожидая дальнейших команд.

Завершение соединения и процесс разъединения. После успешного опознания своего адреса блок управления мобильного устройства включает передатчик и отправляет на базовую станцию сигнал опознания (ACK) с частотой 2150 Гц. Если этот сигнал подтверждения не поступает на управляющий терминал в течение трех секунд, вызов прекращается. При получении подтверждения терминал инициирует стандартный вызывной сигнал (2 секунды – звук, 4 секунды – пауза), используя комбинацию частот 2000 Гц и 1800 Гц.

Когда абонент поднимает трубку, блок управления мобильного устройства отправляет тональный сигнал соединения с частотой 1633 Гц. Получив этот ответный сигнал, управляющий терминал прекращает передачу вызова и устанавливает голосовой радиоканал между наземной линией и мобильным устройством. По окончании разговора, когда трубка кладется, схема контроля мобильного устройства отправляет сигнал рассоединения, чередуя тональные сигналы рассоединения (1336 Гц) и блокировки канала (2150 Гц), после чего отключает передатчик и возвращается в дежурный режим.

Организация исходящего вызова. Временная диаграмма сигналов для исходящего вызова представлена на рис. 11.5. Когда абонент мобильного устройства поднимает трубку для набора номера, аппарат должен оставаться захваченным на помеченном незанятом канале. Если это условие не выполняется, абонент получает индикацию о недоступности каналов связи. При успешном захвате канала блок управления включает передатчик и начинает передачу последовательности квитирующих сигналов для установления связи.

Рис. 11.5. Последовательность сигналов, передаваемых мобильным блоком на базовую станцию

На этапе, обозначенном на рис. 11.5 как идентификация, мобильное устройство передает свой уникальный номер на управляющий терминал. Это позволяет системе идентифицировать абонента для биллинга и авторизации. Импульсы тонального сигнала блокировки канала, смешанные с импульсами набора номера, используются для проверки на четность и обеспечения целостности данных. Дальнейшие этапы установления соединения, включая набор номера и ожидание ответа, аналогичны процедурам в проводной сети.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Шемякин А. Н., Прудыус А. С. и др.

Источник: Публикации представляет собой компиляцию из открытых источников, описывающих принципы работы ранних систем беспроводной связи (DECT, PACS, PHS). Устройство, монтаж и эксплуатация контактной сети и высоковольтных линий электропередачи

Публикации предназначены для подготовки и повышения квалификации специалистов, обслуживающих электроснабжение железных дорог, студентов и начинающих специалистов в области телекоммуникаций, радиотехники и электроники.