Место коммутации в системах подвижной связи

Классификация систем подвижной связи

Системы подвижной связи можно классифицировать по принципу разделения частотного ресурса: системы с фиксированным назначением радиочастоты пользователю (абоненту) системы; системы с переменным значением радиочастоты у пользователя.

       Исторически первыми системами связи подвижных объектов были системы с фиксированным назначением радиочастоты. Связь между абонентами в таких системах осуществляется в пределах зоны “радиовидимости”. Далее такие системы будем называть зональными.

Увеличение числа пользователей в зональных системах свыше определенного количества, а также расширение рабочей зоны системы с фиксированным назначением частот пользователей сопряжено с увеличением занимаемого частотного диапазона, увеличением числа используемых радиочастот.

       Системы с переменным значением радиочастоты пользователей появились в результате совершенствования систем с фиксированным назначением радиочастоты для обеспечения более рационального использования спектра частот.

       В качестве систем с переменным значением частот пользователей получили распространение системы транкинговые (весьма эффективно использующие спектр частот при фиксированной зоне обслуживания), сотовые системы (позволяющие при ограниченном частотном ресурсе осуществлять расширение зоны обслуживания абонентов) и системы связи посредством искусственных спутников Земли (ИСЗ).

       Рассмотрим далее необходимость применения средств коммутации в каждом из этих видов систем. 

Зональные системы

Первые системы подвижной радиосвязи были созданы и получили развитие в интересах государственных организаций, коммерческих структур, скорой помощи, пожарных бригад, полиции и служб безопасности. В принятой за рубежом классификации эти системы относят к профессиональным системам подвижной радиосвязи – PMR (Professional Mobil Radio).

Все абоненты этих систем открыты для прослушивания передаваемых сообщений. Применения в перечисленных выше случаях предполагает наличие диспетчерского пункта или центра управления той структуры, которая использует эту систему связи. И тогда топология структуры связи приобретает характер радиальной или радиально-зоновой структуры.

На практике находят применение такие виды сетей: симплексные однозональные, симплексные двухзональные, дуплексные однозональные, дуплексные двухзональные. На рис. 1-3 приведены такого типа структуры связи.

 

 

       

 

Рис.1 Симплексная однозональные и двухзональные структуры связи: А1-АN – абоненты; Д – диспетчер; f1, f2 – частоты связи

 

      

 

Рис 2 Дуплексная однозональная структура связи: А1-АN – абоненты; Д – диспетчер; f1,f2 – частоты дуплексного канала связи

 

 

Рис. 3 Дуплексная двухзональная структура связи: А1-АN – абоненты; Д – диспетчер; f1,f2 и f3,f4 – частоты дуплексных каналов связи

 

Системы рис.1-3 имеют ограничения как по числу пользователей, так и по величине обслуживаемой территории. Обычно число пользователей таких систем не превышает нескольких сот. Территория, обслуживаемая одной радиальной зоной, не более 10-20 км и существенно зависит от вида обслуживаемой зоны (сельская местность, пригороды, городские застройки и т.д.).

       Так как пользователи таких систем имеют жесткое закрепление частоты канала связи, то в случае перехода из одной зоны обслуживания в другую, используемая частота которой иная, пользователь вручную осуществляет переключение частот работы радиостанции.

       Фиксированная частота канала связи не приводит к необходимости коммутаций при передаче сообщений. Порядок передачи сообщений таков. Абонент, выходящий на связь, прослушивает эфир, дожидается освобождения канала передачи сообщений, далее нажимает тангенту включения радиостанции в режим “передача”, вызывает необходимого абонента и переходит в режим “прием”, отпуская тангенту. Все переключения осуществляются вручную.

       При передаче в рамках такой системы телеметрической информации (адресной в виде пакета данных), например по протоколу АХ-25 или подобному, обычно используют один из известных способов распределения канального ресурса. В этом случае осуществляют коммутацию каналов. Причем такая коммутация должна сопровождаться синхронизацией шкал времени, формирующих сообщения отдельных абонентов, так и синхронизацией управлений коммутационных схем. Требования к точности такой синхронизации тем выше, чем более нагружен трафик каналов телемеханики.

Транкинговые системы

Следующим шагом в развитии систем подвижной связи является создание систем, в которых радиочастотный ресурс доступен для всех пользователей сети. При этом число необходимых каналов связи в зависимости от интенсивности связи и необходимой вероятности доступа к связи определяется на основании соотношения Эрланга:

 

 

где n – количество сеансов связи в час; T - среднее время сеанса в сек. Если в среднем n=100, T = 10 сек, то А=0,28 Эрл.

Расчет необходимого числа каналов осуществляется по таблицам или графикам, связывающим нагрузку (интенсивность связи) с числом каналов и с вероятностью предоставления связи.

В том случае, когда число каналов в системе более одного и обеспечена возможность автоматического подключения к свободному каналу из определенного количества, выделенных для данной системы, мы получаем существенное повышение эффективности использования радиочастотного ресурса.

Системы с такими возможностями называют транкинговыми системами. Термин "транкинговая" связь происходит от английского слова trunk (ствол; веник) и отражает то обстоятельство, что "ствол связи" содержит несколько каналов, а жесткое закрепление каналов за абонентами отсутствует. В литературе можно найти различные определения транкинговых систем связи (ТСС), общим для которых является именно предоставление абоненту одного из свободных каналов.

Сфера применения транкинговых систем в основном определяется интересами корпоративных и ведомственных служб, таких, как коммерческие структуры, служба скорой помощи, пожарная служба, полиция, служба безопасности и др., и, таким образом, они представляют собой системы оперативной связи с ограниченным числом абонентов для служб с замкнутой структурой. Учитывая область применения транкинговых систем, их часто называют профессиональными системами подвижной радиосвязи, либо частными системами подвижной радиосвязи.

В настоящее время в нашей стране широкое распространение получили три типа систем транкинговой связи: система Smar Trunk П, система MPT-1327 (LTR) и система Super Trunk. Рассмотрим более детально принципы построения этих систем, позволяющие определить их основные различия. Структурные схемы этих систем приведены на рис. 4-6.

 

 

 

 

Рис. 4  Иллюстрация принципа построения ТСС Smart Trunk П: А1-АN абоненты; ЗК – зоновый коммутаторнтроллер; ТСОП – телефонная сеть общего пользования

 

 

 

Рис. 5 Иллюстрация принципа построения ТСС МРТ 1327: А1-АN абоненты; ЗК – зоновый контроллер; ЦК – центральный контроллер-коммутатор; ТСОП – телефонная сеть общего пользования

 

 

 

 

Рис. 6 Иллюстрация принципа построения ТСС Super Trunk: А1-АN абоненты; ПР – приемник; ПЕР – передатчик; ЦК – центральный контроллер-коммутатор; ТСОП – телефонная сеть общего пользования

Система Smar Trunk П (рис.4) организована так, что каждая зона имеет свой выход к телефонной станцией общего пользования – ТСОП. Этим обеспечена возможность связи с телефонной сетью общего пользования каждого абонента транкинговой системы. Когда же абонент ТСОП выходит на связь с пользователем сети Smar Trunk П необходимо методом перебора отыскивать абонента, перебирая все телефонные номера, числящиеся за Smar Trunk П.

Таким образом, в системе Smar Trunk П задачи выбора свободного входа в систему и поиска абонента при наличии нескольких зон обслуживания полностью должны обеспечиваться самим абонентом.