Транкинговые системы стандарта МРТ 1327

Транкинговый протокол МРТ 1327 был разработан в Англии для радиосетей общего пользования в диапазоне 174...225 МГц [4,17]. Впоследствии этот протокол получил широкое распространение в Европе и стал стандартом для производителей оборудования. Помимо Европы оборудование стандарта МРТ 1327 широко применяется в странах Британского содружества. Через Гонконг и Японию оборудование данного стандарта распространилось и в Китае.

Кроме протокола МРТ 1327, описывающего общие принципы сигнализации в транкинговых радиосетях, имеются также спецификации для абонентских станций (МРТ 1343), для базовых станций (МРТ 1347), для оборудования транкинговой аппаратуры (МРТ 1352) и т.д.

Протокол МРТ 1327 был сделан открытым, что давало право любым производителям выпускать как базовое оборудование, так и абонентские станции. Это обстоятельство сделало стандарт МРТ 1327 весьма популярным. Постепенно МРТ распространился и на другие диапазоны частот, и в настоящее время транкинговая аппаратура стандарта МРТ 1327 выпускается для диапазонов 146...174, 300...380, 400...520 и 800 МГц.

Стандарт МРТ 1327 определяет метод многостанционного доступа к системе типа «синхронная ALOHA с динамической длиной кадра» (Dynamic Framelength Slotted ALOHA). Генерируемые подвижными станциями кадры имеют переменную длину, кратную нескольким временным слотам. Если кадр помещается в одном слоте, то следующий временной слот может быть использован другой подвижной станцией для установления соединения. В случае, когда кадр имеет длину, превышающую длительность одного слота, другие подвижные станции, пытающиеся установить соединение, выбирают свободный временной слот произвольным образом.

Управление процессом установления соединения выполняется транкинговым контроллером (Trunking System Controller, TSC). Он управляет длиной кадра в зависимости от возникновения коллизий между попытками доступа к системе различных подвижных станций. Передача информации сигнализации между TSC и подвижными станциями производится по каналу управления. Стандарт описывает цифровую передачу MSK-модулированных данных со скоростью 1200 бит/с. Управляющее сообщение передается подвижным станциям по каналу управления периодически с интервалом 106,7 мс (длительность временного слота, содержащего 128 бит).

По каналу управления передаются следующие сообщения:

q ALOHA (ALH) − сообщение TSC с приглашением на связь. Сообщение АLН(n) обозначает, что через n временных слотов возможно установление соединения;

q AHOY (AHY) − сообщение TSC как требование подтверждения подвижной станцией готовности принять соединение;

q REQUEST (RQS) − запрос со стороны подвижной станции на установление соединения;

q ACKNOWLEDGE (ACK) − подтверждение приема сообщения RQS или AHY;

q GO TO TRAFFIC CHANNEL n (GTC) − команда TSC на переключение подвижной станции с канала управления на разговорный канал или с текущего разговорного канала на n -й разговорный канал;

q BROADCAST (BCAST) − широковещательное сообщение, содержащее системную информацию.

Сообщение поочередно содержит одну из двух управляющих последовательностей длиной 64 бита.

Первая управляющая последовательность называется Системным кодовым словом канала управления (Control Channel System Codeword, CCSC), а вторая − Адресным кодовым словом (Address Codeword, АС) (рис. 12.5).

Рис. 12.5. Структура сообщений, передаваемых по каналу управления в системе МРТ 1327

Сообщение начинается со слова CCSC. Оно состоит из однобитового стартового индикатора, равного «0», 15-битового идентификатора системы (System Identity, SYS), 16-битовой последовательности завершения кода (Code Completion Sequence, CCS), 16-битовой преамбулы (SYNC) и 16-битового CRC-блока контроля четности. Блок CRC содержит значение C4D7н, поэтому содержимое CCS-слова выбирается так, чтобы вычисление результатов CRC дало именно значение C4D7н. Преамбула используется для синхронизации и содержит слово ААААН. Адресное кодовое слово начинается с индикатора (флагового бита), равного «1», за которым следует кодовое сообщение (Codeword Message, CDM), содержащее 47 битов информации. Сообщение завершает 16-битовый CRC-блок четности.

Кодовое сообщение может быть различного вида. Оно может нести информацию от TSC с номером временного слота для доступа к системе, запрос от TSC к подвижной станции на подтверждение готовности к соединению, а также команду на переход подвижной станции с канала управления на указанный рабочий канал или смену рабочего канала. При помощи кодового сообщения всем подвижным станциям может передаваться статус системы. Кодовое сообщение может быть также отправлено подвижной станцией и содержать запрос на установление соединения или подтверждение готовности принять вызов.

Структура транкинговой сети на основе стандарта МРТ 1327 − сеть ACTIONET компании Nokia приведена на рис. 12.6. Эта система может функционировать в нескольких различных конфигурациях. В простейшей конфигурации система состоит из абонентских подвижных станций и транкингового контроллера МХВ, совмещенного с базовой станцией (BS). В типовую конфигурацию входит транкинговый контроллер (Mobile Exchange, MX), одна или несколько базовых станций и абонентские подвижные станции. В сетях более сложной конфигурации используется несколько контроллеров MX и базовых станций, несколько терминалов диспетчерских пунктов (Control Point, СР),подключенных к контроллерам MX. Такие сети связаны с сетью PSTN (ТФОП) или учрежденческими АТС. Основная задача контроллера MX в локальной сети – обеспечить автоматическое соединение между двумя подвижными пользователями, между подвижным пользователем и пользователем фиксированной сети РАВХ или PSTN.

Если зона охвата транкинговой сети достаточно велика, то применяется системный контроллер (System Exchange, SX), который объединяет локальные части сети (см. рис. 12.6) при выходе подвижной станции за границы области обслуживания «домашнего» контроллера MX.

Как правило, соединения между различными контроллерами реализуются с помощью сети PSTN. Управление и техническое обслуживание каждого контроллера системы выполняются с помощью центра управления и обслуживания (Operation and Maintenance Center, OMC). Центр ОМС обеспечивает конфигурирование системы и оборудования, а также предпринимает определенные действия в случаях сбоев системы или по соображениям безопасности.

В целом, транкинговые сети на базе протокола МРТ 1327 характеризуются простотой технологии, обслуживания и доступностью оборудования. К основным недостаткам системы можно отнести низкую спектральную эффективность системы, малое значение коэффициента повторения частот в сети, низкий уровень конфиденциальности передаваемой информации и малая скорость передачи данных.

Известны две основные разновидности транкинговых систем протокола МРТ 1327, которые выпускаются рядом фирм. Это системы с архитектурой централизованного и децентрализованного (распределенного) управления. К первым относятся системы ACCESSNET фирмы Rohde & Schwarz, ACTIONET фирмы Nokia и некоторые другие. К системам с распределенным управлением относится система Taitnet фирмы Tait, а также системы варианта МРТ 1327, выпускаемые фирмами «Motorola» и «Zetron».

Рис. 12.6. Транкинговая сеть ACTIONET

В системах с централизованным управлением, типичным представителем которых является система ACCESSNET фирмы Rohde & Schwarz, базовый (сотовый) контроллер играет основную роль в работе системы. Он осуществляет функции управления радиоканалами, подключение к телефонным сетям и обеспечивает стыковку с другими сотами транкинговой сети.

Основными особенностями структуры с централизованным управлением являются наличие выходов в телефонные сети в каждой соте и возможность организации межсотовых связей, минуя коммутатор центральной (региональной) соты.

К системам с распределенным управлением относится система TAITNET. Это транкинговая система, полностью соответствующая стандарту МРТ 1327, производится фирмой TAIT (Новая Зеландия). Система уникальна, поскольку архитектура сети основана на полностью распределенной коммутации. Это позволяет минимизировать число соединительных линий между базовыми станциями и не требует использования мощных и, соответственно, дорогих центральных коммутаторов. Система TAITNET строится по модульному принципу, что позволяет гибко менять свою конфигурацию и размер в соответствии с требованиями заказчика и поэтапного развития сети.

Оборудование системы может поставляться в широкополосной или узкополосной версии. Широкополосная версия имеет ширину канала 25 кГц, узкополосная – 12,5 кГц. Система может работать в следующих частотных диапазонах: 66...88 МГц; 136...174 МГц; 175...225 МГц; ЗЗ0...380 МГц; 400...520 МГц.

В состав базовой станции входят блок управления, контроллеры радиоканалов, приемопередатчики на каждый радиоканал и антенно-фидерные устройства.

Один из радиоканалов базовой станции используется для приема запросов от мобильных станций и передачи им управляющей информации (канал управления), остальные каналы − непосредственно для осуществления радиосвязи (трафиковые каналы). При переполнении очереди запросов канал управления автоматически переходит в режим обслуживания трафика. Постановка на очередь новых запросов прекращается до освобождения хотя бы одного из каналов. При освобождении хотя бы одного из каналов мобильные радиостанции, работающие на канале управления, переводятся на освободившийся трафиковый канал, и канал управления вновь начинает использоваться по назначению. Перевод трафикового канала в режим канала управления возможен лишь при отказе штатного канала управления.

Блок управления базовой станции служит для обеспечения согласованной работы всех радиоканалов и хранения данных об абонентах системы. Этот блок реализует такие функции протокола МРТ 1327, как постановка в очередь на обслуживание, проверка абонента по принципу «свой-чужой» и т.д. Каждый канал трафика, за исключения канала управления, снабжен блоком линейного интерфейса, который обеспечивает возможность подключения к телефонным сетям общего пользования и выход на другие ретрансляционные центры. Блок управления базовой станции работает под управлением центрального контроллера системы, но сохраняет работоспособность при отсутствии или неисправности центрального оборудования системы. Центральный контроллер системы может располагаться на одной из базовых станций. При этом, разумеется, межцентровые и телефонные соединения невозможны.

Связь между блоками управления базовых станций и центральным контроллером системы осуществляется по последовательному интерфейсу RS-232 с использованием модемов и выделенной телефонной линии.