Материал: 6282

других специфических задач. Немаловажно, что одно и то же абонентское устройство допускается использовать для передачи и приема речи, данных, факсимильных сообщений, сигналов персонального радиовызова и др. (фактически можно создавать цифровые сети с интеграцией служб).

Осознав богатство возможностей цифрового транкинга, согласимся с тем, что он нужен в России. Пройдет еще несколько лет, и основные поставщики прекратят выпуск аналогового транкингового оборудования. И тогда проблема высокой стоимости услуг еще более обострится: когда производство перестает быть массовым, это, как известно, снижению цен не способствует.

Краткий сравнительный анализ данных стандартов цифровой транкинговой радиосвязи по основным рассмотренным критериям позволяет сделать определенные выводы о перспективности их развития как в мире, так и в России.

Стандарт EDACS практически не имеет перспектив развития. По сравнению с другими стандартами, он имеет меньшую спектральную эффективность и менее широкие функциональные возможности. Компания Ericsson не планирует расширять возможности стандарта и практически свернула производство оборудования.

Стандарт iDEN не предусматривает многих специальных требований, а также, несмотря на высокую спектральную эффективность, ограничен необходимостью использования диапазона 800 МГц. Вероятно, что системы данного стандарта имеют определенный потенциал и будут еще развертываться и эксплуатироваться, в особенности

вСеверной и Южной Америке. В других регионах перспективы развертывания систем данного стандарта выглядят сомнительными.

Стандарт Tetrapol имеет хорошие технические показатели и достаточные функциональные возможности, однако так же, как и стандарты EDACS и iDEN, не обладает статусом открытого стандарта, что может существенно сдерживать его развитие

втехническом плане, а также в части стоимости абонентского и стационарного оборудования.

Стандарты TETRA и APCO25 обладают высокими техническими характеристиками и широкими функциональными возможностями, включая выполнение специальных требований силовых структур, имеют достаточную спектральную эффективность. Самым главным доводом в пользу этих систем является наличие статуса открытых стандартов. Однако неоспоримым преимуществом стандарта APCO25 по сравнению с TETRA является большая дальность связи и большая экономическая эффективность.

Список условных сокращений

APCO25 – стандарт цифровой транкинговой радиосвязи, разработанный Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности (Association of Public Safety Communications Officials-international)

CAI – Common Radio Interface – Общий радиоинтерфейс

CEPT – Conference of European Posts and Telecommunications - Конференция европейских организаций связи

DID – Direct Inward Dialing – Аппаратура прямого набора номера

EDACS – Enhanced Digital Access Communication System – Стандарт цифровой транкинговой радиосвязи, разработанный фирмой Ericsson (Швеция)

EIA – Electronic Industries Alliance – Ассоциация электронной промышленности

ETSI – European Telecommunications Standards Institute – Европейский институт телекоммуникационных стандартов

GPS – Global Position System – Глобальная спутниковая навигационная система iDEN – integrated Digital Enhanced Network

ITU – International Telecommunications Union - Международный Союз Электросвязи

(МСЭ)

MoU TETRA – Ассоциация «Меморандум о взаимопонимании и содействии стандарту TETRA»

O&M – терминал технического обслуживания и эксплуатации

RS-232C – Стандарт интерфейса физического уровня, который поддерживает несбалансированных схем на скорости до 64кбит/с

SINAD – Отношение уровня сигнала к сумме уровней сигнала к сумме уровней сигнала, шумов и продуктов искажения сигнала

TETRA – Terrestrial Trunked Radio (Наземное транкинговое радио) – стандарт цифровой транкинговой радиосвязи, разработанный институтом ETSI

TETRA V+D – TETRA Voice + Data – стандарт на интегрированную систему передачи речи и данных

TETRA PDO – TETRA Packet Data Optimized – Стандарт, описывающий специальный вариант транкинговой системы, ориентированной только на передачу данных

АС – абонентская станция БС – базовая станция

МДВР (TDMA) – Многостанционарный доступ с временным разделением МДЧР (FDMA) – Многостанционарный доступ с частотным разделением ПМР – Профессиональная мобильная радиосвязь СКП – Сеть с коммутацией пакетов ТСР – Транкинговые системы радиосвязи

ТфОП – Телефонная сеть общего пользования

3.СИСТЕМЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА GSM

В1982 году Conference of European Posts and Telegraphs сформировала группу

(Group Special Mobile) по изучению и разработке Общеевропейской наземной мобильной системы общественного пользования (pan-European public land mobile system).

Предложенная система должна была удовлетворять следующим требованиям:

ошее качество речи

пределами

тра услуг и возможностей

В 1989 году группа перешла в ведение ETSI (European Telecommunication Standards Institute), и в 1990 году была опубликована первая серия спецификаций GSM. Коммерческое использование GSM началось в середине 1991 года, и к 1993 году уже существовало 36 сетей GSM в 22 странах, и еще около 25 стран принимали GSM в качестве стандарта. Будучи стандартизованным в Европе, GSM не является только европейским стандартом: сети GSM (включая DCS1800 и PCS1900) функционируют в более чем 80 странах мира. К началу 1994 года более 1.3 миллиона человек являлись пользователями GSM. Только в Европе за 1995 год число пользователей GSM выросло с 5 миллионов человек в начале года, до более чем 10 миллионов человек в конце. С некоторым опозданием к стандарту присоединилась и Северная Америка (ответвление GSM - PCS1900). И в настоящее время GSM расшифровывается как Global System for

Mobile Communications.

Разработчики GSM выбрали не опробованную (на тот момент) цифровую систему как альтернативу аналоговым сотовым системам, таким как AMPS в Соединенных Штатах или TACS в Великобритании. Они поверили в то, что при помощи алгоритмов упаковки и цифровых сигнальных устройств управления коммуникациями облегчатся задачи обеспечения качества и понижения стоимости связи и услуг.

С одной стороны, рекомендации GSM составляются так, чтобы предоставить производителям максимальную свободу в развитии системы, а, с другой, - гарантировать корректное взаимодействие между различными компонентами системы. Это достигается предоставлением описаний интерфейсов и функций каждой функциональной сущности, определенной в системе.

Попытаемся в двух словах сформулировать основные преимущества GSM перед аналоговыми системами:

Всеобщая мобильность: Абонент имеет возможность использовать все преимущества пан-европейской системы (Pan-European System), позволяющей ему звонить откуда угодно и куда угодно (в рамках областей, находящихся в сфере услуг сотовых GSM сетей), используя один и тот же телефонный номер, даже находясь вне области проживания. Его собеседник не обязан быть информирован о местонахождении абонента, поскольку сама сеть GSM отвечает за корректное нахождение абонента. С помощью своей персональной карточки абонент может использовать и другие мобильные средства связи (например, телефон в арендованной машине), даже во время путешествий за пределы своего места проживания.

Высокое качество передачи и оптимальное выделение спектра: В старых аналоговых сотовых сетях нередко возникали проблемы качества передачи, в особенности в городских районах. Посредством более эффективного использования выделенной для радиопередач частотной полосы и уменьшенных размеров сот, система GSM в состоянии обслуживать значительно большее число абонентов. Оптимальное использование доступного спектра достигается посредством применения методов разделения времени и частоты (Frequency

Division Multiple Access - FDMA, Time Division Multiple Access - TDMA), эффективного полно скоростного (full-rate) и полу скоростного(half-rate) кодирования речи и с помощью используемой схемы модуляции, так называемой Гауссовой Минимальной Манипуляции

(GMSK - Gaussian Minimum Shift Keyng).

Секретность: Методы обеспечения секретности, стандартизованные для GSM систем, позволяют сказать, что системы GSM в данный момент являются наиболее секретными из всех доступных сотовых телекоммуникационных систем. Хотя конфиденциальность разговоров и анонимность абонента GSM гарантируется только в пределах радио соединения, это несомненно огромный шаг в сторону достижения “полной” (по всему пути прохождения информации) секретности. Анонимность абонента обеспечивается использованием временных идентификационных номеров. Собственно конфиденциальность связи по радио соединению обеспечивается применением алгоритмов шифрования и переходов по частотам (Frequency Hopping), которые могут применяться только в цифровых системах.

Услуги: Список услуг, предоставляемых абонентам GSM обычно включает в себя собственно разговор, факсимильные услуги, голосовую почту, передачу коротких сообщений, передачу данных и дополнительные услуги, такие как, например, переадресация вызова.

Общие характеристики стандарта GSM

Используемый спектр частот в диапазоне 862-960 МГц, разбит на два диапазона: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций - MS), 935-960 МГц (для передатчиков базовых станций - BTS).

В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB TDMA). В структуре TDMA кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих.

Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс.

Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи или максимальному радиусу ячейки (соты) 35 км.

В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульсным возбуждением/долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTR-LTP-кодек). Общая скорость преобразования речевого сигнала - 13 кбит/с.

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).

В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

Таблица 3.1 Основные характеристики стандарта GSM

Структурная схема и состав оборудования сетей связи

Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой (рис.3.1), на которой MSC (Mobile Switching Centre) - центр коммутации подвижной связи; BSS (Base Station System) - оборудование базовой станции; ОМС (Operations and Maintenance Centre) - центр управления и обслуживания;

MS (Mobile Stations) - подвижные станции.

Рис. 3.1.Функциональное построение и интерфейсы стандарта GSM .

Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется рядом интерфейсов. Все сетевые функциональные компоненты в стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МСЭ-Т (ранее МККТТ) SS N 7

(CCITTSS.N7)).

Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается в процессе работы подвижная станция. MSC аналогичен коммутационной станции ISDN и представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN и т.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функции управления вызовами. Кроме выполнения функций обычной коммутационной станции ISDN, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся "эстафетная передача", в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностях.

Каждый MSC обеспечивает обслуживание подвижных абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны. MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для телефонной сети общего пользования (PSTN)