Транкинговые системы связи



Оперативная, доступная и надежная связь является необходимым элементом работы государственных ведомств, аварийных служб и хозяйственной деятельности производственных, добывающих организаций, деятельность которых происходит на многокилометровых пространствах, а абоненты часто находятся в движении и не могут использовать стационарные средства коммуникации.

В таких условиях наиболее востребованной является транкинговая связь. Востребованность такого рода систем обусловлена их относительной дешевизной и простотой организации.

Что такое транкинговая связь?

Транкинговая связь – система обеспечивающая автоматическое соединение и динамическое распределение ограниченного количества каналов связи между большим числом пользователей.

Регулирование распределения связи осуществляет центральный контроллер, который определяет необходимость выделения канала для ведения переговоров. Абонент отправляет запрос в систему и ему предоставляется радиоканал. В отличии от обычной радиосвязи все действия по поиску свободного канала осуществляются автоматически, пользователю нужно всего лишь набрать номер вызываемого абонента.

К важным особенностям системы относят:

  • короткое время требуемое для установления связи;
  • возможность группового вызова;
  • малая требовательность к инфраструктуре;
  • реализация приоритетных и аварийных вызовов;
  • возможность динамической перегруппировки пользователей.

Также есть функция установления прямой связи между аппаратами пользователей, без задействования аппаратуры базовых станций.

Назначение и применение транкинговой связи

К транкинговым чаще всего относятся профессиональные системы мобильной радиосвязи обеспечивающие коммуникацию в рамках одного предприятия, учреждения, ведомства. Это сети производственно-технологического, диспетчерского, административного или хозяйственного назначения. Они применяются структурами МЧС, МВД, муниципальными службами, промышленными, энергетическими, а также транспортными компаниями.

Для многих организаций транкинговая связь является превосходной альтернативой мобильной корпоративной связи. Она отличается большей гибкостью, возможностью настройки под нужды конкретного предприятия, высокой степенью надежности. Обустройство системы транкинга не требует существенных первоначальных вложений и позволяет быстро установить, наладить оборудование и приступить к его эксплуатации. Она так же удобна как и мобильная связь, но обходится гораздо дешевле, ведь в этом случае нет необходимости ежемесячно расходовать средства на оплату услуг стороннего оператора. Кроме того, система не может быть использована сотрудниками для личных разговоров, что значительно уменьшает затраты эфирного и рабочего времени.

История появления и развития транкинговой связи

Определяющим для развития системы радиосвязи является частотный ресурс, то есть доступное количество каналов, которые могут быть использованы отдельными абонентами. До 1950-х годов каналы закреплялись за отдельными пользователями, но быстро стало понятно, что такая методика малоэффективна. Поэтому в 1957-58 годах советскими учеными была предложена и реализована идея транкинговой системы подвижной связи. Она обеспечивала доступ к любому из выделенных каналов для каждого пользователя сети, работала в диапазоне 400 МГц и имела 10 каналов.

Позже, в 1960 году, эта же группа ученых создала транкинговую систему, в которой было уже дополнительно реализовано частотное разделение каналов и использовалось амплитудное модулирование. Полученная система показала высокую эффективность использования радиочастотного спектра. В сравнении с системами применявшими частотную модуляцию, она обладала в несколько раз меньшей полосой абонентских частот.

Наиболее известная в России, созданная в СССР система транкинговой связи – «Алтай». Она была основана на принципе разработанном в 1959 году. Данная система и ее модификации в течении нескольких десятилетий широко использовались в различных организациях по всей России.

В 60-х годах 20-го века происходит быстрое развитие транкинговой связи по всему миру. Их начинают применять не только в промышленности, государственных ведомствах, но и создают на их базе коммерческие сети общего пользования, которые интенсивно распространяются и вскоре разворачиваются на больших территориях. Пользователям публичных транкинговых систем предоставляют возможность общаться также и с абонентами телефонных сетей общего пользования.

К концу 20 века определилась тенденция к созданию глобальных сетей транкинговой связи. Разрабатываются единые стандарты, сначала для отдельных стран, затем для целых регионов. Так в США создаются iDEN, EDACS, а в Европе появляется TETRA (Trans European Trunked Radio), созданный Европейским институтом ETSI с учетом рекомендаций и технических решений стандарта мобильной связи GSM. TETRA позволяет передавать сигналы четырех абонентов в канале шириной 25 кГц, что по спектральной эффективности превосходит системы с частотной модуляцией более чем в 4 раза. Также данная система дает возможность отправлять и принимать данные на скорости до 28 Кбит/с. Поддерживается возможность прямой связи, не задействуя базовую станцию.

В настоящее время на территории России используются транкинговые системы различных типов, различной сложности. Как относительно простые, SmarTrunk, так и наиболее современные и развитые – EDACS, TETRA. Находят применение лидеры предыдущего поколения, например, оборудование европейского стандарта MPT 1327. Активными пользователя систем являются экстренные службы: МВД, МЧС; госкорпорации и крупные добывающие компании: «Газпром», «Сибнефть», «Южный Кузбасс» и многие другие.

Как реализована современная транкинговая связь?

Транкинговые свези могут реализовываться на основе одного из следующих принципов построения:

  • Квазисотового;
  • Однозонового;
  • Радиально-зонового;

Квазисотовые сети различаются на системы с централизованным и децентрализованным управлением. При централизованном управлении заранее определяется главный контроллер, к которому подключаются уже контроллеры базовых станций. В базовом управляющем элементе сосредоточены все командные функции: контроль и распределение каналов связи, установление соединений, имеются интерфейсы для подключения к сетям общего пользования.

Децентрализованные системы отличает разделение управляющих функций по трём уровням. На одном любой ретранслятор оснащается контроллером для управления частотным каналом, что дает ему возможность функционировать автономно. На втором, более высоком, уровне управления находится зоновый контроллер, обеспечивающий работу отдельной соты. К нему подключены все ретрансляторы первого уровня. Базовый контроллер второго уровня обеспечивает таки функции как управление очередью вызовов, проверка пользователей на принадлежность к данной сети, подсоединение к другим системам связи. Третий уровень управления – это региональный контроллер и низкочастотный коммутатор. Их располагают на региональном узле связи. К данным аппаратам подключены все базовые станции данного сегмента сети. Объединение региональных систем обеспечивается с помощью межрегионального контроллера. Такие сети по своей организации являются одними из самых сложных транкинговых систем и, как правило, используются крупными организациями.

Для решения задач местного значения чаще применяются более простые, например однозоновые схемы построения сетей. В них все частотные каналы закреплены за единственным центральной базой, которая оснащается отдельной антенной, закрепляемой на самой высокой доступной точке в обслуживаемой зоне. Отличаются простотой установки, дешевизной в эксплуатации. Применяются при ограниченной зоне покрытия и относительно небольшом количестве абонентов. Возможности наращивания количества абонентов ограничиваются числом доступных каналов. К такому типу систем относятся, например, «Алтай», АРСО-25.

Чтобы увеличить охват, расширить обслуживаемую территорию применяется радиально-зоновый метод построения сети. Для его реализации необходимо установить оборудование и антенны в нескольких местах. Вещание в этом случае осуществляется на одной волне, а вспомогательные пункты соединены с базовым специальной линией связи. К недостаткам метода можно отнести необходимость использования на разных вспомогательных станциях только разных радиоканалов, что уменьшает производительность системы. Если возможности сети недостаточно удовлетворяют потребности пользователей, то следует организовывать сеть по квазисотовому принципу.

Оборудование транкинговой связи

Для организации транкинговой системы применяются несколько типов оборудования. Аппаратура базовой станции, включает в себя:

  • Антенно-фидерные устройства;
  • Приемопередаточные модули, число которых соответствует количеству частотных каналов системы;
  • Отдельный контроллер для каждого из модулей прием-передачи;
  • Базовый контроллер.

Другая разновидность аппаратуры, применяемой в системе – зоновое оборудование, к нему относятся:

  • Автономные ретрансляторы;
  • Линии соединения с сетями общего пользования;
  • Контроллеры данных соединительных линий.

Третья разновидность оборудования – устройства управления. Это пульты диспетчеров, системные терминалы управления сетью. А также абонентские устройства, которые бывают стационарными, переносными портативными, мобильными на базе автомобиля.

Алгоритм работы транкинговой связи

Методика работы транкинговой сети, а также ее преимущества хорошо можно проиллюстрировать на примере. Предположим, что существует три раздельных канала связи, каждый из которых закреплен за конкретными абонентами. В таких системах часто возникают ситуации, когда один из каналов перегружен и его пользователи не могут связаться друг с другом, и, одновременно, два других канала полностью свободны и не используются.

В транкинговой же системе все три канала доступны всем трем группам абонентов. Они автоматически распределяются в зависимости от загруженности и от наличия требований со стороны пользователей. За распределение и доступ к каналам отвечает базовая станция, оснащенная специальным контроллером. Главным принципом транкинговой сети являются равные возможности доступа абонентов к частотному ресурсу.

Алгоритмы работы отличаются для систем без канала управления» («Алтай», «Волемот») и с каналом управления, которые в свою очередь делятся на сети с закрепленным и с распределенным каналом управления.

В сетях без канала управления связь может устанавливаться на любом свободном канале, который определяется в ходе сканирования, проводимого абонентскими устройствами. Для ускорения процедуры поиска свободного канала используются не только аналоговые протоколы управления, но и цифровые. Такие сети отличаются простотой и дешевизной по сравнению с другими видами транкинговых систем.

В сетях с закрепленным каналом управления, для данного канала выделяется определенная частота. Этот канал предназначен для передачи управляющей информации и непрерывно сканируется всеми абонентскими и стационарными станциями системы. При поступлении вызова от пользователя по закрепленному каналу передается цифровой код, однозначно характеризующий вызывающее устройство. В этот же момент центральному контроллеру отправляется заявка на выделение канала для соединения с абонентом или группой абонентов. Получившие вызов аппараты подключаются к заданному каналу, а прочие устройства продолжают сканирование контрольного канала.

Системы с распределенным управляющим каналом используют динамическое выделение диапазона частот. В них контрольный канал может назначаться произвольно, в зависимости от загруженности сети и в разные моменты времени управляющие сигналы могут быть отправлены на различных частотах.

Опыт эксплуатации систем связи в различных странах показывает, что в сетях с высокой плотностью пользователей и необходимостью централизованного контроля и управления наиболее эффективно себя показывают именно транкинговые системы. Пользователей привлекают такие особенности данных сетей как надежность, скорость соединения, простота обустройства, относительно небольшие первоначальные вложения, низкая стоимость обслуживания и широкие возможности расширения.