Сравнительный анализ систем мобильной связи.

6.1 Транкинговая связь. Персональный радиовызов (пейджинг).

Транкинговые системы радиосвязи (ТСР) являются развитием систем низовой полудуплексной радиосвязи и по ряду признаков могут быть соотнесены с сотовыми системами связи. В отличие от обычных систем с постоянно закрепленными частотными каналами в ТСР применяется динамическое распределение каналов. Термин транкинг, принятый в сфере профессиональной радиосвязи, означает метод свободного доступа большого числа абонентов к ограниченному числу каналов (пучку, стволу или, по зарубежной терминологии, – транку). Поскольку в какой-либо момент времени не все абоненты активны, необходимое число каналов значительно меньше общего числа абонентов.
Когда радиоабонент транкинговой системы осуществляет вызов, система назначает ему один из имеющихся свободных каналов. При этом статистика активности обычно такова, что небольшого количества выделенных каналов достаточно для обслуживания значительного числа абонентов.
В отличие от обычных систем радиосвязи ТСР характеризуются следующими признаками:

• экономное использование радиоспектра;
• наличие одной или нескольких базовой радиостанций и системы управления;
• возможность выхода в другие сети, в частности в телефонную сеть общего пользования;
• увеличение зоны обслуживания путем создания многозоновой сети;
• передача данных и телеметрической информации;
• множество сервисных возможностей.

Перечисленные выше признаки характерны и для сотовых систем связи.
Однако в отличие от сотовых транкинговые системы в первую очередь ориентированы на задачи, связанные с оперативным управлением. Список потребителей здесь чрезвычайно широк – подразделения железных и автомобильных дорог, предприятия энергетического комплекса, администрации всех уровней, учреждения городского хозяйства, правоохранительные органы, отряды МЧС, коммерческие структуры и т.д.
В сравнении с сотовыми системами к преимуществам ТСР, позволяющим отдать им предпочтение при организации оперативной связи, следует отнести:

• гибкую систему вызовов – индивидуальный, групповой, вещательный, приоритетный, аварийный и др.;
• гибкую систему нумерации – от коротких двух или трехзначных до полноценных городских номеров;
• малое время установления соединения – менее секунды, против нескольких секунд в сотовых системах;
• возможность работы в группе;
• наличие (в ряде систем) режима непосредственной связи между двумя абонентскими радиостанциями без участия базовой;
• экономичность – по стоимости оборудования и по эксплуатационным расходам ТСР в несколько раз экономичнее сотовых систем.

Сравнивая сотовые и транкинговые системы, необходимо отметить, что при внешней структурной схожести они существенно отличаются по ряду функциональных особенностей и системных возможностей. Если первые ориентированы на потребителей обычных телефонных услуг и окупаются в регионах с высокой плотностью населения (порядка тысячи и более абонентов в зоне), то вторые, прежде всего, являются средством оперативной и производственно-технологической связи и рентабельны при на порядок меньшем числе абонентов.
Следует заметить, что сами термины «сотовые» или «транкинговые системы» малоинформативны с точки зрения выявления их отличий. Так, в сотовых системах используется метод динамического распределения каналов, т.е. транкинг, и наоборот, современные многозоновые транкинговые системы содержат ряд «родовых» признаков сотовых систем. Эти термины сложились исторически и обозначают системы мобильной радиосвязи, которые развивались своими путями, решая разные задачи.
Для более полного представления о функциональных возможностях ТСР перечислим основные типы вызовов, поддерживаемые большинством стандартных протоколов:

• индивидуальный вызов для связи между двумя абонентами;
• групповой вызов для связи между несколькими абонентами одновременно;
• вещательный вызов для предварительно выбранной группы, когда абоненты могут только слушать сообщение, но не могут отвечать;
• конференц-вызов для подключения к разговору третьего абонента во время разговора двух абонентов;
• переадресация вызова: вызовы, адресованные абоненту, автоматически переадресуются заранее назначенному третьему абоненту;
• приоритетный вызов применяется для сокращения времени ожидания при занятости системы; такие вызовы обслуживаются вне общей очереди;
• срочный (аварийный) вызов имеет наивысший приоритет, связь устанавливается немедленно путем прерывания уже установленных соединений;
• статусная связь – посылка коротких текстовых сообщений любому другому абоненту или диспетчеру;
• передача блоков данных применяется для связи между компьютерами или другими системами обработки цифровой информации;
• диспетчерская связь – вызовы на специально сконфигурированные диспетчерские пульты;
• исходящие и входящие вызовы для абонентов телефонной сети обеспечивают взаимодействие радиоабонентов с абонентами ведомственной сети или сетью общего пользования.

Благодаря перечисленным особенностям транкинговые системы заняли самостоятельную нишу на рынке оборудования средств радиосвязи. Многие ведущие фирмы – Motorola, Nokia, Ericsson и др. – наряду с обычными радиостанциями производят также и сотовое, и транкинговое оборудование, ориентированное на соответствующие секторы этого рынка.
Цифровые транкинговые системы предоставляют своим пользователям ряд преимуществ перед аналоговыми системами.

• Конфиденциальность переговоров. Применение криптостойких алгоритмов скремблирования позволяет обеспечить гарантированную защиту от прослушивания информации, что очень важно для большинства пользователей транкинговой связи. При этом в отличие от аналоговых методов шифрования, качество восстановленного сигнала не ухудшается.
• Эффективное использование радиочастотного спектра. Применение низкоскоростных кодеров речи (вокодеров) в сочетании с методами цифровой модуляции и цифровыми технологиями множественного доступа позволяет по сравнению с аналоговыми системами более эффективно использовать полосу частот.
• Помехоустойчивая ретрансляция сигналов. В аналоговых системах промежуточные ретрансляторы усиливают радиосигнал, но не «очищают» его от помех канала. В результате при многократной ретрансляции шумы накапливаются, и качество сигнала значительно ухудшается. Наоборот, в цифровых ретрансляторах происходит восстановление сигнала, в результате чего качество связи практически не зависит от размеров зоны обслуживания.
• Эффективная передача данных. При передаче данных по цифровым каналам нет необходимости в применении специальных модемов.

В настоящее время выпускается целый ряд цифровых транкинговых систем.

Функциональная схема системы персонального радиовызова. СПРВ обеспечивает одностороннюю передачу коротких сообщений на ограниченной территории по радиоканалу. Эта услуга электросвязи известна также под названием «пейджинг». Информация для передачи может поступать через различные сети. Например, широко были распространены системы, в которых диспетчер сети получает речевую информацию по телефону из ТФОП. Основные технические характеристики радиоинтерфейса СПРВ определяются форматом кодов сигналов радиовызова.

В зависимости от используемых радиоканалов различают СПРВ со специально выделенными радиоканалами и системы с каналами, полученными при уплотнении существующих вещательных радиоканалов.

В настоящее время эти системы перешли в службу коротких сообщений (SMS), которые совмещены с системами сотовой мобильной связи и фактически утратили самостоятельное значение.

6.2 Мобильная спутниковая связь.

Функциональная схема спутниковой системы подвижной связи. Спутниковая система подвижной связи (ССПС) содержит: космический сегмент, земной сегмент, линии радиосвязи и абонентские терминалы (АТ). Космический сегмент образуют ретранс­ляторы на ИСЗ. В земной сегмент входят базовые земные станции (БЗС), центр управления сетью (ЦУС) и центр управления полетом (ЦУП). ЦУС планирует использование ресурсов спутника в системе, распределяет ресурсы ретрансляторов ИСЗ между БЗС, обеспечивает БЗС данными для слежения за ИСЗ. Он же планирует трафик.
Центр управления полетом контролирует орбиты ИСЗ, обрабатывает телеметрию, формирует команды, передает на ЦУС сведения о состоянии и ресурсе ИСЗ. Как правило, центры подключены к одной из БЗС и не имеют собственного радиотехнического оборудования. Вся телеметрия и управление выполняются через БЗС по радиоканалам. БЗС также называют станциями сопряжения или шлюзовыми станциями. Все соединения между абонентами спутниковой системы выполняются через БЗС. Для этого в схеме БЗС предусмотрены интерфейсы. Часто БЗС соединяются линиями связи с ЦКПС ССПСЭ.
Линии радиосвязи подразделяются на мобильные, фидерные, межспутниковые, командные и телеметрические. Мобильные – это линии радиосвязи с абонентскими терминалами. Линии радиосвязи с БЗС называются фидерными. В некоторых спутниковых системах связи организованы межспутниковые линии между соседними ретрансляторами на одной орбите и на соседних орбитах. Командные и телеметрические линии как правило совмещены с фидерными.
Абонентские терминалы подразделяют на портативные, перевозимые и стационарные. По техническим возможностям это может быть однорежимный терминал, который может работать только в спутниковых системах подвижной связи, двухрежимный и многорежимный. Двухрежимный позволяет работать как в указанной сети, так и в ССПСЭ определенного стандарта, например GSM. Многорежимный абонентский терминал позволяет работать в спутниковых системах подвижной связи и в ССПСЭ нескольких стандартов.

6.3 Беспроводной телефон и локальные беспроводные сети.

Радиодоступ (радиоудлинение) или беспроводное подключение (WLL - Wireless Local Loop) обеспечивает максимальную мобильность и оперативность связи, является быстрым способом организации связи, особенный эффект достигается, если прокладка кабеля связана со значительными затратами, или невозможна (например, в помещениях, имеющих железобе­тонные полы и стены, и т.д.) или нецелесообразна (например, в помещении, снятом на короткий срок). Полоса пропускания для систем радиодоступа также ограничивается частотным ресурсом.

В настоящее время все большее распространение для организации абонентского радиодоступа начинают получать системы WLL, как наиболее экономичные и отвечающие основным задачам операторов связи.

При сравнении способов организации абонентского доступа необходимо учесть следующее. Системы WLL по сравнению с кабельной распределительной сетью имеют: меньшую трудоемкость строительно-монтажных работ, следовательно более короткие сроки ввода в эксплуатацию; меньшие начальные затраты и малый срок окупаемости; большую гибкость и легкую транформацию; несомненные преимущества при сооружении сети на сильно пересеченной местности с большим числом водных преград и водоемов, а также в случае сложных грунтов.

Применение оборудования WLL экономически оправдано во многих практических приложениях, например: при создании операторами новой сети радиодоступа с частичным использованием существующих линейно-кабельных сооружений в городских и пригородных районах; при телефонизации сельских районов, где телефонная плотность (число абонентов на квадратный километр) невелика и прокладка длинных кабельных абонентских линий может оказаться невыгодной; при подключении абонентов в условиях отсутствия свободных пар в кабеле на абонентском участке ГТС ( при средней телефонной плотности); при невозможности прокладки кабеля, например, в труднодоступных районах; при организации временной связи, например, для организации выставок.

Наиболее широко в оборудовании радиодоступа применяются перечисленные ниже стандарты: СТ-2 (и ее модификации), DECT (PRE-DECT), PНS. MGW Hopping (MultiGain Wireless).

Технология СТ-2 использует метод множественного доступа с частотным разделением каналов FDMA, совмещенный с временным дуплексным разделением режимов передачи и приема TDD. при котором в одном временном интервале осуществляется передача сообщения от абонента, а в следующий момент - прием сообщения от базовой станции. Таким образом используется только одна несущая частота для передачи и приема информации.

Такой стандарт принят, например, для создания системы Telepoint. предназначенной для связи подвижных абонентов с абонентами фиксированной сети. Эта система получила в Европе широкое распространение: в Великобритании это системы Phonepoint и Zonephone, в Германии это служба Birdie. Стандарт СТ-2 обеспечивает конфиденциальность переговоров и высокое качество приема речевых сообщений.

В стандарте DECT используется временное разделение каналов TDMA в сочетании с таким же, как в стандарте СТ-2, временным дуплексным разделением TDD. Предусматривается возможность присоединения к цифровым сетям ISDN. Технология DECT может применяться как для построения оборудования абонентского радиодоступа, так и радиотелефонной бесшнуровой связи.

В странах СНГ, в том числе России разрешено применение оборудования стандартов СТ-2, работающее в полосе частот 864-868,2 МГц, и оборудование DECT, работающее в полосе 1880-1900 МГц.

Беспроводные локальные сети — это технологии, позволяющие создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.

Wireless LAN (англ. Wireless Local Area Network; WLAN) — беспроводная локальная вычислительная сеть. При таком способе построения сетей передача данных осуществляется через радиоэфир, объединение устройств в сеть происходит без использования кабельных соединений. Наиболее распространенными на сегодняшний день способами построения являются Wi-Fi и WiMAX.

Контрольные вопросы

1. Перечислить основные типы сетей беспроводного абонентского доступа.

2. Классификация беспроводных видов связи (технологии).

3. Особенности системы персонального радиовызова подвижной связи (СПРВ).

4. Перечислите классы сетей подвижной связи.

5. Что понимается под термином «транкинг»?

6. Какие существуют системы транкинговой связи?

7. Ключевая особенность спутниковой связи.

8. Наиболее распространенные способы построения беспроводных локальных сетей?