Транкинговые системы стандарта EDACS

Транкинговая усовершенствованная система связи с цифровым доступом стандарта EDACS (Enhanced Digital Access Communications System) представляет собой аналого-цифровую систему транкинговой радиосвязи. Она разработана в соответствии с документом APS16, которым оговариваются требования по безопасности пользования системами транкинговой связи (APS − ассоциированные представители по вопросам связи от правительственных органов США). Этим же документом определяются весьма жесткие условия предоставления абонентам системы услуг по передаче сообщений, а именно: высококачественная телефонная связь, передача данных и засекречивание переговоров [25].

Фирмой Ericsson разработана перспективная «платформа» (базовая система) EDACS, которая отвечает современным требованиям радиосвязи. Систему выпускают в различных вариантах в диапазонах 30...300 МГц, 800 и 900 МГц с разносом каналов связи 12,5, 25 и 30 кГц. В систему заложен принцип «амортизации» отказов, который обеспечивает выполнение требований по отказоустойчивости.

Принято различать «Системы EDACS» и «Сети EDACS». Системы EDACS имеют различную конфигурацию и могут быть объединены между собой при помощи контроллера узлов связи в сеть EDACS. Для покрытия больших территорий создаются «расширенные» сети, которые образуются соединением между собой нескольких сетей EDACS.

Наиболее простым вариантом является система EDACS уровня 1. Это одностанционная система с радиокоммутатором, которая может иметь от 3 до 20 радиоканалов и до 30 диспетчеров и обеспечивает аналоговые или цифровые каналы с засекречиванием переговоров.

Система EDACS с использованием модуля «уровень 1» может быть преобразована в многостанционный вариант (уровень 2) посредством подсоединения к узловому радиокоммутатору до 30 базовых станций. Образованная таким образом сеть EDACS обеспечивает полный роуминг между станциями, соединение с ТФОП и сетью передачи данных, что дает возможность абонентам осуществлять связь в пределах всей зоны действия сети. Сеть уровня 2 может быть использована для покрытия региона.

Сеть EDACS уровня 3 (сеть типа «Star Gate») обладает большой зоной покрытия, охватывающей несколько регионов. Она может содержать до восьми сетей уровня 2, которые соединяются между собой узловым радиокоммутатором и обеспечивают полный роуминг по сети. Диспетчеры системы могут отслеживать и соединяться со всеми группами абонентов сети.

В системе EDACS используются два вида радиоканалов: рабочий канал и канал управления. Рабочие каналы (каналы трафика) используются для передачи информации. Каналы управления служат для обмена служебной информацией в сети. Система оперирует двумя типами радиоканалов: широкополосным (25/30 кГц) и узкополосным (12,5 кГц). Широкополосный канал является цифровым со скоростью передачи 9600 бит/с и используется для передачи сигналов управления, телефонии (открытой и засекреченной) и данных. Цифровой узкополосный канал используется для передачи данных со скоростью 4800 бит/с, а аналоговый узкополосный – для передачи открытой телефонии. Во всех режимах передача сигналов управления осуществляется со скоростью 9600 бит/с. Всего в системе EDACS может быть до 20 радиоканалов, один из которых является каналом управления, а остальные − каналами трафика.

В EDACS все вызовы размещаются в единую очередь и автоматически назначаются текущему свободному каналу. Вызов содержит две информационные части: первая часть – режим связи, вторая часть – тип вызова. Система обеспечивает передачу:

q аналоговых речевых сообщений с частотной модуляцией;

q речевых сообщений в цифровой форме с возможностью защиты сообщений (Voice Guard);

q данных.

Вызовы могут быть общесистемные, групповые обычные, групповые экстренные и индивидуальные. Подвижный абонент, находясь в режиме «дежурного приема», прослушивает канал управления, ожидая команд по этому каналу. Когда подвижному абоненту нужно выйти на связь, он нажимает на радиотелефоне кнопку вызова «Для переговоров нажать», и его радиостанция посылает по каналу управления на базовую станцию цифровое сообщение «Мне нужен канал связи». Получив это сообщение, управляющий контроллер базовой станции выделяет свободный радиоканал посылкой ответного цифрового сообщения по каналу управления, а в случае группового вызова дает команду всем радиотелефонам группы использовать выделенную частоту. Получив это сообщение, абонентская и вызываемая радиостанции перестраивают свои передатчики и приемники на выделенный радиоканал, и осуществляется высокоскоростная операция установления связи. После этого на вызывающей абонентской радиостанции (радиотелефоне) раздается звуковой сигнал оповещения абонента о том, что он может начать передачу. Время между моментом, когда сделан запрос вызова, и моментом, когда рабочий канал становится доступным для передачи информации (время доступа), благодаря применению высокоскоростной сигнализации не превышает 0,25 с. Время между моментами отжатия кнопки вызова и моментом, когда рабочий канал становится свободным (время сброса), не превышает 0,16 с. В течение сеанса связи процедуры доступа повторяются несколько раз, и корреспонденты в последующие периоды времени получают любой свободный на данный момент времени радиоканал. Благодаря высокой скорости обмена сигналами управления и взаимодействия, в системе EDACS абонент практически не чувствует задержки при переключении с канала на канал.

Система реализует два вида транкинга − транкинг передач и транкинг сообщений. Транкинг передач является типовым режимом работы системы и используется для обычных соединений абонентов. При этом каналы, освободившиеся от передачи, становятся доступными для других типов вызовов. В течение сеанса передачи процесс выделения каналов повторяется многократно, и каждый раз при переходе абонентов в режим «Передача» назначается новый рабочий канал. Однако при этом имеется риск, что в необходимый момент после нажатия кнопки вызова не окажется свободного канала и потребуется некоторое время для его появления. Это недопустимо, когда передается срочное сообщение. Поэтому для гарантии доступности радиоканала на всем периоде переговоров предусмотрен транкинг сообщений. При транкинге сообщений рабочий канал выделяется на весь период передачи (в системе длительность такого сообщения составляет 28 с).

В системе предусмотрена функция блокирования радиостанций, работающих на прием, на весь период передачи вызова. Благодаря этому предотвращается наложение вызовов.

В EDACS для передачи речи и данных используются одни и те же рабочие каналы, которые могут быть транкированы одним и тем же способом. Таким образом, нет необходимости иметь разделение сети для передачи речи и данных. При этом появляется возможность обеспечения адаптивного балансирования нагрузки, т.е. предоставление каналов для передачи речи и данных по мере поступления вызовов (рис. 12.7).

Рис. 12.7. Передача речи и данных

Если поступают, в основном, данные, то большинство рабочих каналов предоставляется данным и наоборот.

Использование одних и тех же каналов для передачи речи и данных в отличие от традиционного принципа использования каналов «только речь» или «только данные» увеличивает пропускную способность системы, поскольку пауз в процессе речевого обмена вполне достаточно для передачи большей части данных. Таким образом, в промежутки времени, когда наблюдаются паузы в разговоре или паузы между вызовами, короткие «вспышки» данных заполняют пространство между вызовами. Это заполнение оптимизирует работу системы, поскольку нет необходимости в распределении частот между каналами для передачи только речи или только данных.

В EDACS имеется пять уровней адресации: системный, организаций, отделений, подразделений, абонентов. Абоненты (а их в системе может быть 16382) могут быть объединены в 2048 групп. Это обеспечивает очень гибкую структуру филиалов, которую легко адаптировать под организацию пользователей. В многопользовательской системе EDACS можно организовать небольшое число организаций, которые, в свою очередь, разделяются на отделения. Последние разбиваются на уровни подразделений и абонентов.

Абонентские радиотелефоны могут быть перепрограммированы дистанционно по радиоканалу с терминала системного менеджера. Динамическая перегруппировка может выполняться со скоростью 30 радиотелефонов в секунду. Благодаря этой функции, в системе EDACS имеется возможность оперативно осуществлять перегруппировку по новым группам абонентов, «разрезая» границы групп или организаций. Например, милиция, противопожарная служба и служба скорой медицинской помощи могут быть быстро объединены по радио в специальные оперативные группы при возникновении экстремальных ситуаций.

Система EDACS обеспечивает полную конфиденциальность связи внутри отдельных групп абонентов, т.к. каждая организация имеет свою собственную систему управления (диспетчеров, системного менеджера), которая осуществляет повседневное управление работой и конфигурацией сети. Между тем, она готова всегда быстро перестраиваться для открытой связи между различными организациями.

Структура абонентских групп интегрируется в единую систему EDACS, которая дает возможность осуществлять общесистемные, групповые и индивидуальные вызовы.

При общесистемном вызове прекращается обслуживание всех вызовов, и все абоненты сети перестраиваются на один общий для всех абонентов радиоканал. Групповой вызов является стандартным для системы и относится к любому числу абонентов абонентских групп. Экстренный групповой вызов обслуживается системой вне очереди с оповещением всех абонентов абонентской группы и системного диспетчера. Индивидуальный вызов позволяет вести переговоры между отдельными абонентами, и эти переговоры не могут быть прослушаны другими абонентами.

Система EDACS предоставляет абонентам 8 уровней приоритетов. Экстренные вызовы получают высший приоритет. В период перегрузки, когда образуется очередь переговоров, высокоприоритетные вызовы помещаются в очередь перед низкоприоритетными. Если поступают два вызова с одинаковыми приоритетами, то система обрабатывает их по правилу «первым пришел, первым обслужен».

Система обеспечивает полную конфиденциальность переговоров только лишь при использовании цифрового радиоканала. Безопасность радиосвязи повышается и за счет переключений радиоканала (смены частот) при каждом ответе «собеседников».

Преобразование сигнала в цифровую форму включает сигнальный цифровой процессор и формирователь пакетов. Поступивший аналоговый сигнал стробируется со стандартной частотой 8 кГц. Каждое выборочное значение аналогового сигнала преобразуется в цифровой код из восьми бит, в результате чего формируется импульсно-кодовая последовательность с тактовой частотой 64 кГц. Эта последовательность подвергается специальной обработке и компрессии. Алгоритм компрессии является ключевым для обеспечения высокого качества речи при передаче ее в цифровом виде по радиоканалу. Этот алгоритм обеспечивает динамическую адаптацию к индивидуальным характеристикам речи абонента и формирует низкоскоростную цифровую последовательность, которая может быть передана по радиоканалу. Компрессированная последовательность подвергается кодированию в процессоре «синтетической регенерации звука» (СРЗ).

Таким образом, в сигнальном процессоре формируется последовательность данных, адаптированная под индивидуальные особенности голоса, и далее, после кодирования в процессоре СРЗ, в последовательность данных добавляются биты защиты от ошибок, которые позволяют корректировать данные в случае ошибки. Сформированная в сигнальном процессоре последовательность делится на пакеты в устройстве формирования пакетов, затем расширяется за счет кодов синхронизации, управления и взаимодействия. Результирующий сигнал передается по широкополосному радиоканалу со скоростью 9600 бит/с. Цифровой рабочий канал системы EDACS обеспечивает передачу речи с приемлемым качеством при отношении сигнал/шум в канале 10...13 дБ и частоте ошибок − один искаженный бит на 10 переданных бит сигнальной последовательности.