Беспроводные технологии

4. Услуги связи. Цифровые транкинговые системы реализуют современный уровень сервисного обслуживания абонентов сетей связи, предоставляя возможности автоматической регистрации абонентов, роуминга, управления потоком данных, различных режимов приоритетного вызова. переадресации вызова и т.д.

Наряду со стандартными функциями сетевого обслуживания, по заявкам правоохранительных органов, в стандарты цифровой транкинговой радиосвязи часто включают требования по наличию специфических услуг связи: режиму вызова, поступающему только с санкции диспетчера системы; режиму динамической модификации групп пользователей; режиму дистанционного включения радиостанций для акустического прослушивания обстановки и т.д.

5. Возможность взаимодействия. Цифровые системы радиосвязи, имеющие гибкую структуру адресации абонентов, предоставляют широкие возможности как для создания различных виртуальных сетей в рамках одной системы, так и для организации при необходимости взаимодействия абонентов различных сетей связи. Для служб общественной безопасности особенно актуальным является требование по обеспечению возможности взаимодействия подразделений различных ведомств для координации совместных действий при чрезвычайных ситуациях: стихийных бедствиях, террористических актах и т.п.

К наиболее популярным, заслужившим международное признание стандартам цифровой транкинговой радиосвязи, на основе которых во многих странах развернуты системы связи относятся:

• EDACS, разработанный фирмой Ericsson;
• TETRA, разработанный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов;
• АРСО 25, разработанный Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности;
• Tetrapol, разработанный фирмой Matra Communication (Франция);
• iDEN, разработанный фирмой Motorola (США);
• DMR (Digital Mobile Radio)новый стандарт конвенциональной профессиональной радиосвязи, разработанный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI), оборудования MOTOTRBO.

Все эти стандарты отвечают современным требованиям к системам транкинговой радиосвязи. Они позволяют создавать различные конфигурации сетей связи: от простейших локальных однозоновых систем до сложных многозоновых систем регионального или национального уровня. Системы на основе данных стандартов обеспечивают различные режимы передачи речи (индивидуальная связь, групповая связь, широковещательный вызов и т.п.) и данных (коммутируемые пакеты, передача данных с коммутацией цепей, короткие сообщения и т.п.) и возможность организации связи с различными системами по стандартным интерфейсам (с цифровой сетью с интеграцией услуг, телефонной сетью общего пользования, учрежденческими АТС и т.д.). В системах радиосвязи указанных стандартов применяются современные способы речепреобразования, совмещенные с эффективными методами помехоустойчивого кодирования информации. Все системы допускают возможность использования дуплексной радиосвязи. Производители радиосредств обеспечивают соответствие их стандартам MIL STD 810 по различным климатическим и механическим воздействиям15.

1.5. Сети  персонального радиовызова

Под пейджингом (от англ. page ‘страница’), или сетью персонального радиовызова (ПРВ), понимают систему односторонней беспроводной передачи сообщений. Передача сигнала осуществляется специальным радиопередатчиком (базовой станцией, БС). У абонента сети постоянно находится при себе небольшое приемное устройство (пейджер), размером меньше сигаретной пачки. Этому устройству присвоен персональный номер. Пейджер все время контролирует фиксированную рабочую радиочастоту и ждет до тех пор, пока не «услышит» в эфире свой номер. После этого он переходит в активный режим и принимает сообщение, которое отображается на его дисплее. Зона уверенного приема (дальность связи) зависит, в основном, от мощности и типа передатчика.

Среди приемных устройств первыми были тональные биперы, которые могли издавать только однообразные звуки, несущие закодированную информацию.

Позднее, по мере развития микроэлектроники, появились цифровые аппараты, способные не только «делать бип», но и выводить на табло цифровой ряд - как правило, номер телефона, по которому нужно позвонить.

Сегодняшние буквенно-цифровые пейджеры 3-го поколения способны принимать и запоминать сообщения довольно большого объема. Кроме передачи обычных сообщений, современные сети ПРВ могут предоставлять своим абонентам и ряд других информационных услуг. Сама схема передачи сообщений функционирует следующим образом:

- чтобы  передать какое-либо сообщение, вы звоните в центр пейджинговой связи, сообщаете оператору персональный номер пейджера и текст сообщения, тот набирает его на клавиатуре компьютера, и секунд через 15 (максимум 2 минуты) ваше сообщение находит своего адресата;

- можно  передавать сообщение оператору и непосредственно с компьютера с помощью модемной связи. Данный способ практически ничем не отличается от обычной электронной почты;

- можно  также использовать голосовую  почту (только при условии наличия  в центре пейджинговой связи  соответствующего автоматического компьютерного оборудования).

Уникальным достоинством голосовой почты является возможность передачи сообщений на любом языке мира.

Рассмотрим теперь основные протоколы, в соответствии с которыми кодируются передаваемые сообщения.

Самым известным протоколом пейджинговой связи 1-го поколения является POCSAG ( Post Office Code Standardization Advisory Group ), одобренный Международным консультативным комитетом по радиосвязи (МККР) в 1982 году.

Первоначально он был разработан для передачи цифровых сообщений в системах ПРВ, но позднее модифицирован с целью обеспечения передачи не только цифровых, но и буквенных сообщений. Протокол поддерживает асинхронную работу каналов связи на фиксированной частоте. В качестве рабочего был выбран диапазон 160 МГц. Протокол POCSAG получил широкое распространение во всем мире. Формат кодирования по этому протоколу связи позволяет осуществлять передачу сигналов ПРВ с максимальной скоростью 2400 бит/с, что на сегодняшний день, когда максимальная емкость одного радиоканала составляет приблизительно 10 тысяч абонентов, уже недостаточно.

При передаче сообщений по протоколу POCSAG в составе передаваемого блока первой всегда идет преамбула длиной 576 бит, за которой следует один или несколько пакетов. Преамбула обеспечивает тактовую синхронизацию и переводит пейджер из дежурного режима в режим приема. Пакет состоит из кодового слова синхронизации и 8 кадров, в каждом из которых содержится по 2 кодовых слова. Кодовые слова могут быть адресными и информационными. Если кодовое слово адресное, то 1-й бит равен нулю, если информационное — единице. Адреса вызовов в стандарте POCSAG делятся на 8 групп по числу кадров. Пейджеры реагируют только на кадры, содержащие их адреса. Длина кода в POCSAG не определена, и после преамбулы может передаваться необходимое количество пакетов.

Со временем стали проявляться недостатки этого протокола, в частности малая скорость передачи, отсутствие сервисных возможностей, недостаточная помехоустойчивость и т. д. (кстати, все они для наших условий пока не критичны ). Поэтому были разработаны новые протоколы связи для сетей ПРВ. Это — ERMES в Западной Европе и FLEX — в США.

Протокол под названием «расширенная система радиопередачи сообщений» — ERMES ( Enhanced Radio Messaging System ) был создан в Европейском институте телекоммуникационных стандартов (ETSI) в 1986 году, а принят в 1992-м . Уже в 1994 году во Франции была предоставлена первая услуга сетями ПРВ, построенными на его основе. В том же году он был рекомендован Международным союзом электросвязи в качестве международного. На сегодняшний день его применяют более 40 компаний-операторов в 27 странах мира. В протоколе используется 16 каналов с шагом 25 кГц в диапазоне от 169,4 до 169,8 МГц. Он обладает постоянной скоростью передачи данных 6250 бит/с. ERMES поддерживает роуминг, нумерацию сообщений, передачу времени и даты, оптимизацию загрузки системы, может осуществлять динамический групповой вызов.

Стандарт позволяет организовывать высокоскоростные сети пейджинговой связи значительной емкости с большой площадью охвата. В настоящее время в ERMES уже включены наборы знаков кириллицы, китайских иероглифов и арабского письма. Планируется внедрить подтверждение приема сообщений с использованием двусторонней пейджинговой связи. Продолжаются работы над улучшением технологий шифрования и сжатия данных для стандарта ERMES.

Протокол обеспечивает синхронную работу. В течение часа передается 60 циклов по 5 субпоследовательностей, длительностью 12 с каждая. В одной субпоследовательности содержится 16 пакетов. Пакет состоит из:

- сигналов  синхронизации;

- служебной  информации;

- адресной  части;

- собственно  сообщения.

Максимально допустимое время прерывания сообщения — 2,8 мс.

Протокол ERMES с самого начала был рассчитан на интенсивный обмен вызовами в условиях международного роуминга, что характерно для Европы. Роуминг осуществляется благодаря использованию 16 частотных каналов, выделенных отдельным странам на взаимно скоординированной основе. Каждый пейджер приписан к какой-либо сети, работающей на определенной частоте. Он остается на ней, пока получает информацию о нахождении абонента в пределах зоны обслуживания такой сети. Как только пейджер обнаруживает, что он находится вне зоны постоянной прописки, он начинает сканировать другие частотные каналы в поисках предназначенной ему информации. Это сканирование организовано таким образом, чтобы длительность его была минимальной.

С ERMES конкурирует американский стандарт FLEX, разработанный компанией Motorola в 1993 году с учетом совместимости с уже используемым протоколом POCSAG. Он применяется в США, Китае и Японии. FLEX представляет собой целое семейство протоколов беспроводной передачи данных, применение которого позволяет существенно увеличить эффективность использования частотных ресурсов, снизить стоимость оборудования, обеспечить дополнительные сервисные услуги.

Стандарт способен обслуживать до 3,5 млрд. адресов. Устойчивость к помехам обеспечивает высокую надежность передачи сообщений: допускается прерывание приема сообщений продолжительностью до 10 мс (для сравнения: 2,8 мс у ERMES).

Протокол поддерживает синхронную работу на трех скоростях: 1600, 3200 и 6400 бит/с. По своим основным характеристикам он близок к ERMES.

Сейчас уже появились протоколы двусторонней связи ReFLEX и InFLEXion, разработанные на базе одностороннего протокола FLEX [подобную разновидность пейджинговой связи называют твейджингом — от англ. two-way paging].

В подобных системах пейджер, помимо приемника, имеет еще и миниатюрный передатчик, способный включаться автоматически и по желанию абонента. Как правило, такой передатчик предназначен для передачи по обратному каналу следующих видов сообщений:

- автоматического  подтверждения приема сообщения  по прямому каналу;

- персонального  подтверждения;

- формализованного  ответа;

- оригинального  сообщения.

Тем не менее связь имеет ярко выраженный несимметричный характер: объем передачи данных по обратному каналу значительно меньше, чем по прямому. Это позволяет сконцентрировать передаваемую мощность в сравнительно узком диапазоне частот и таким образом минимизировать количество стационарных приемников зоны радиопокрытия.

Успехи в разработке методов описания речевого сигнала позволили реализовать на практике двустороннюю речевую пейджинговую связь. При этом пейджер функционирует в качестве автоответчика, способного запоминать и воспроизводить принятые сообщения.

В настоящее время наибольшее распространение в мире имеет протокол POCSAG. Его достоинствами являются:

- относительная  дешевизна;

- распространенность;

- простота.

Тем не менее дни его уже сочтены. В конкурентную борьбу между собой вступили новые протоколы: западноевропейский ERMES и американский FLEX.

Сети на основе протокола FLEX обладают следующими преимуществами по сравнению с сетями, построенными на базе протокола ERMES:

- совместимостью  с сетями на основе POCSAG;

- возможностью  постепенного наращивания емкости  сетей за счет наличия трех  скоростей передачи данных.

- большей  помехоустойчивостью;

Существенным достоинством протоколов ReFLEX и InFLEXion является возможность отслеживать местонахождение абонентов, а значит адресно направлять информацию, обеспечивая более экономное использование частот.

В отличие от них, системы односторонней связи, построенные на основе ERMES, не располагают данными о местонахождении абонентов, а значит вынуждены передавать каждое сообщение передатчиками всех зон сети.

С помощью протокола InFLEXion можно создавать полностью компьютеризованные центры пейджинговой связи (без операторов): речевое сообщение при этом записывается непосредственно с голоса вызывающего абонента в память компьютера и затем направляется по радиоканалу на пейджер радиоабонента. Отсутствие операторов позволяет снизить эксплуатационные расходы. К тому же речевой пейджинг предоставляет дополнительные удобства пользователям:

- узнаваемость  голоса говорящего;

- передача  интонационной окраски;

- возможность  передачи сообщений на любом  языке.

Исходя из всего вышесказанного, можно прийти к выводу, что FLEX однозначно лучше, чем ERMES. Но это не совсем так. Во-первых, европейский стандарт тоже не стоит на месте, а продолжает развиваться. Во-вторых, его существенным достоинством является детальная проработка всех интерфейсов, что облегчает достижение совместимости оборудования от различных производителей. Не нужно забывать и о значительно более высокой стоимости передовых технологий. А вообще говоря, при прочих равных условиях, должен победить тот стандарт, за которым стоит более мощная экономика.

В 90-х годах пейджинговая связь вышла из тени сотовой и стала вызывать повышенный интерес у пользователей. По оценкам, около 20 % населения США уже сейчас пользуется этим видом связи. Ожидают, что в ближайшие годы темпы ежегодного прироста числа абонентов превысят 30%. Широкое распространение получает пейджинг в Китае, Японии, странах Юго-Восточной Азии.

Продолжается дальнейшее развитие пейджинговых технологий в сторону увеличения емкости абонентских устройств и повышения степени интерактивности:

- стремительно  усовершенствуются пейджеры;

- появился  и развивается твейджинг.

Какие же факторы обеспечивают такой прогресс сетей персонального радиовызова? Их главным преимуществом является обеспечение постоянной и качественной связи за приемлемую цену.

Часто пейджер используется в качестве информационного устройства (например, чтобы сотовый телефон не беспокоил во время совещаний или вообще в неудобное время). Пейджинговая связь обладает уникальными возможностями по передаче информации в реальном масштабе времени по мере ее поступления. Два качества: низкая стоимость и высокие функциональные возможности - способствуют росту ее популярности.

В связи с разворачиванием их массового производства пейджерные терминалы падают в цене, а потребители все больше и больше узнают о преимуществах этого вида мобильной связи.