Материал из PL Engineering

Классификация решений профессиональной мобильной радиосвязи

          Под широко распространенным в настоящее время понятием "профессиональная мобильная радиосвязь" (ПМР) обычно понимают системы двусторонней сухопутной подвижной радиосвязи, использующие диапазон ультракоротких волн (УКВ).

          Как правило, сети ПМР используются ограниченными группами пользователей, объединенными по профессиональному признаку. Это могут быть сети оперативного, диспетчерского, административно-хозяйственного, производственно-технологического и т. п. назначения. Они используются силовыми структурами и правоохранительными органами, аварийными и муниципальными службами, энергетическими, транспортными и производственными предприятиями и т. д. Именно поэтому сети ПМР часто называют ведомственными и корпоративными сетями радиосвязи.

          Достаточно четко можно охарактеризовать сети профессиональной мобильной радиосвязи и по техническим признакам. Как известно, по способам использования частотного ресурса системы двусторонней подвижной радиосвязи делятся на следующие классы:

• системы связи с закреплением за абонентами каналов связи (конвенциональные системы);
• системы связи с общим доступом абонентов к общему частотному ресурсу (транкинговые системы);
• системы связи с пространственно-разнесенным повторным использованием частот (сотовые системы).

          Первые 2 класса и относятся к системам профессиональной мобильной радиосвязи (PMR - Professional Mobile Radio).

          Конвенциональные системы, являясь простейшим классом систем ПМР, используют принцип фиксированного закрепления каналов связи за определенной группой абонентов. По сравнению с другими классами систем подвижной радиосвязи для конвенциональных систем характерна, с одной стороны, наименьшая пропускная способность, определяемая достижимым количеством абонентов, работающих на одном канале, а с другой - наибольшая оперативность связи, характеризующаяся временем установления канала связи. Основным типом вызова в конвенциональных системах является групповой, при котором переговоры обеспечиваются по принципу "каждый со всеми". Вместе с тем, используемые в современных сетях конвенциональной радиосвязи системы избирательного вызова (например, широко известная система Select V), основанные на различных методах сигнализации, позволяют разделять группы абонентов и осуществлять не только групповые, но и индивидуальные вызовы. По структуре построения сетей радиосвязи конвенциональные системы относятся к радиальным или радиально-зоновым сетям.

          Транкинговые системы используют автоматическое распределение каналов связи между абонентами. Это означает, что все пользователи делят между собой общую группу радиоканалов, а выделение свободных каналов осуществляется по требованию абонентов. Основным элементом сетей транкинговой радиосвязи является базовая станция (БС), включающая несколько ретрансляторов с соответствующим антенным оборудованием и контроллер, который управляет работой БС, коммутирует каналы ретрансляторов, обеспечивает выход на телефонную сеть общего пользования или другую сеть фиксированной связи. По сравнению с конвенциональными сетями, сети транкинга обладают повышенной пропускной способностью, расширенными функциональными возможностями, разнообразными типами вызова (групповой, индивидуальный, широковещательный), большей зоной территориального охвата.

          Классификация решений профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР) определяется различием потребностей заказчиков, а также отраслевой спецификой ПМР. Поэтому данный раздел начинается с определения общих удовлетворяемых потребностей, а также назначения и области применения профессиональной радиосвязи в целом. Затем приводится общая классификация, по каждому из разделов которой определены назначение и область применения. Данный материал может быть инструментом, с помощью которого можно составить представление о спектре потребностей и предлагаемых решений, а также понять принципы формирования линейки предлагаемых решений. Степень детализации и ограничение объема не позволяют учесть все специфические особенности различных групп потребителей, поэтому выбор конкретного решения требует обязательного привлечения квалифицированного подрядчика, предлагающего комплексное решение. Выбор решения должен обязательно начинаться с уточнения потребностей заказчика, определения специфических особенностей, выверки постановки задачи. Только после этого возможна проработка вариантов решения, их оценка и обоснование выбора.

Специфика ПМР и общие удовлетворяемые потребности.

          ПМР, как и вся коммуникационная инфраструктура предприятия, служит для передачи информации в интересах обеспечения управления и безопасности и обслуживает сегмент оперативной связи с мобильными абонентами.

Специфическими особенностями ПМР являются:

• скорость (до 500 мс) и простота (нажатием одной кнопки) установления связи;
• обеспечение групповой связи (организация групп, подгрупп);
• надежность оборудования для работы в тяжелых условиях (пыле-, влаго-, вибро-, ударо-, взывозащищенность и т. п.).

          Следующий уровень детализации определяет деление на конкретные решения ПМР, исходя из различных удовлетворяемых потребностей пользователей.

          Основными параметрами, определяющими разделение на различные классы продуктов внутри ПМР, являются:

• требуемая плотность абонентов в обслуживаемой зоне;
• требуемая площадь покрытия (определяющая масштаб системы);
• требуемый уровень сервиса;
• автоматический или ручной выбор канала, т. е. способ управления системой;
• возможности и глубина группообразования;
• наличие индивидуальных и аварийных вызовов;
• идентификация абонентов;
• выход в телефонную сеть, полный дуплекс на уровне абонентского терминала;
• передача коротких сообщений; передача данных и др.

Общее представление классификации решений ПМР.

          На основании представленных выше специфических особенностей и требований к решениям ПМР, все системы можно разделить на два основных класса, которые, в свою очередь, также делятся на подклассы:

• системы с закрепленными каналами или конвенциональные (невысокая плотность абонентов, ручной выбор каналов);
• локальные (малого радиуса действия, без использования базовых станций);
• диспетчерские на базе симплексной радиостанции;
• диспетчерские на базе ретранслятора;
• многозоновые сложные диспетчерские системы;
• системы c распределенными каналами или транкинговые (высокая плотность абонентов, централизованное управление системой);
• аналоговые (оперативная речевая связь, статусные сообщения);
• цифровые интегрированные системы (оперативная речевая связь, дуплексная беспроводная телефония, все виды передачи данных).

          Выбор конкретного решения требует обязательного привлечения квалифицированного подрядчика, предлагающего комплексное решение, который должен начать свою работу с уточнения потребностей заказчика, определения специфических особенностей, выверки постановки задачи. Только после этого возможна проработка вариантов решения, их оценка и обоснование выбора.

Детализация представленной классификации решений ПМР, определение назначения и области применения.

Конвенциональные системы связи (с закрепленными каналами).

          Конвенциональные системы предназначены для использования в условиях невысокой плотности абонентов (или, точнее, идентификаторов, под которым может пониматься как один абонент, так и группа абонентов, имеющих индивидуальные или групповые идентификаторы). Группы/абоненты закреплены за тем или иным радиоканалом, и этот канал выбирается абонентом (но не системой).

• Локальные системы (малого радиуса действия).

          Предназначены для организации радиосвязи на небольшой территории (так как радиус действия радиостанций без использования базовой станции (БС) составляет 1-2 км для носимых и 3-7 км для мобильных). Применяется службами охраны, на железнодорожном (для составителей поездов) и речном транспорте, а также в других отраслях. Используются обычные радиостанции с учетом специфических требований к ним (ссылка на А3). Существенное расширение функциональных возможностей вносит использование радиостанций с встроенным сигналлингом Select V.

• Диспетчерские системы на базе симплексной радиостанции.

          Вынос одной из абонентских станций в качестве стационарной диспетчерской радиостанции (с установкой базовой антенны на значительной высоте) позволяет расширить зону действия (примерно до 10 км по радиусу от диспетчерской станции до носимой и до 20-50 км до возимой). Таким образом, назначением таких систем является обеспечение мобильной связи на относительно большой территории между абонентами и диспетчером наряду с обеспечением возможности организации связи и между абонентами, только на таких же расстояниях, как и в локальных системах. Подобная схема очень распространена в МВД (практически все районные отделы имеют собственную диспетчерскую радиостанцию, которая управляет работой подразделений (групп) "в поле"), а также в тех организациях, где имеется достаточно жесткая привязка к диспетчеру (например, на речном или железнодорожном транспорте), а связь в группе (между собой) нужна на небольшом расстоянии (1-2 км). В советские времена подобная схема радиосвязи была наиболее распространена. Используются обычные радиостанции с учетом специфических требований к ним, в качестве стационарной станции используется мобильная радиостанция. Существенное расширение функциональных возможностей вносит использование радиостанций с встроенным сигналлингом SelectV.

• Диспетчерские системы на базе ретранслятора.

          Использование приемопередатчика (ретранслятора), который принимает сигнал от абонентской радиостанции на одной частоте и одновременно передает его на другой, позволяет организовать взаимодействие всех абонентов между собой на всей территории действия ретранслятора (т. е. связь может быть не только с центральной станцией на большом расстоянии, но и абоненты могут связываться между собой). При такой схеме в случае использования диспетчера ему не обязательно быть рядом с диспетчерской радиостанцией (аналогично c диспетчерской системой на базе симплексной радиостанции), он может находиться в любом месте в зоне действия ретранслятора и в качестве диспетчерской станции использовать обычную абонентскую радиостанцию. Данное решение наиболее распространено и обладает существенной гибкостью. Используется практически всеми основными потребителями, например МВД, МПС, РАО ЕЭС, нефтегазовым комплексом и др. Существенное расширение функциональных возможностей вносит использование радиостанций с встроенным сигналлингом SelectV.

• Многозоновые сложные диспетчерские системы.

          Объединение нескольких зон в единую систему позволяет организовать покрытие большей площади. Возможно множество конфигураций и степеней автоматизации подобного объединения. Например, для организации связи вдоль трубопровода, вдоль линий электропередач (низкая плотность абонентов, редко расположенные центры управления) или для организации связи на большой площади (с низкой плотностью абонентов), например, для организации связи для региональных таможенных управлений и др. Как правило, для объединения с различными подсистемами (c диспетчерской системой на базе симплексной радиостанции и/или диспетчерской системой на базе ретранслятора) используется сложный диспетчерский пульт (коммутатор), который и позволяет организовать взаимодействие абонентов между зонами с различной степенью автоматизации (в простейшем случае, коммутация может осуществляться вручную диспетчером). Существенное расширение функциональных возможностей вносит использование радиостанций с встроенным сигналлингом Select V.

Транкинговые системы связи (или системы с распределенными каналами).

          На принципе транкинга (от англ. "ствол", "пучок") основано действие многих систем связи (проводная телефония, сотовая связь и др). Основой принципа является использование ограниченного числа каналов для большого числа пользователей. Наиболее наглядной аналогией является офисная АТС, которая позволяет дать доступ к ограниченному числу городских линий большому числу пользователей, а также обеспечивает им возможность связываться между собой внутри сети (без выхода на сети общего пользования). Транкинговые системы ПМР используют тот же принцип, только для доступа к абонентам вместо проводов используется радиоканал, а также абонент имеет возможность работы в группах и подгруппах.

Таким образом, транкинговые системы применяются прежде всего при:

• высокой плотности абонентов;
• необходимости централизованного управления системой.

Применение транкинга позволяет:

• существенно экономить частотный ресурс;
• предоставлять более высокий уровень сервиса абонентам;
• эффективно управлять эксплуатацией и развитием системы.

          Применяется практически всеми основными вертикалями, потребителями ПМР.

Аналоговые транкинговые системы.

          Основным назначением систем данного класса является обеспечение оперативной речевой связи, а также обеспечения сервиса коротких сообщений.

          Среди стандартов аналогового транкинга следует рассматривать лишь открытые стандарты, принятые в Европе. Оптимальным является использование открытого транкингового стандарта МРТ1327, спецификациями которого предусмотрена возможность построения многозоновых систем. Использования стандарта МРТ1327 – это гарантия наличия всех важных функций ПМР для профессионального пользователя как в малом однозоновом решении, так и в масштабном многозоновом.

Системы в рамках стандарта МРТ1327 разделяются на два основных класса по принципу построения архитектуры системы:

• системы с распределенным управлением;
• системы с централизованным управлением.

          Огромный парк оборудования МРТ1327 находится в реальной эксплуатации, практически все действующие сети продолжают свое развитие. Высокая надежность оборудования, проверенная временем и реальной эксплуатацией, высокая экономическая эффективность и наличие сертифицированных систем для всех диапазонов частот, необходимых в России (150 МГц, 300 МГц, 400 МГц) (см. Справка по частотным диапазонам) определяют рыночную привлекательность решений на базе стандарта МРТ1327. Ведущие мировые производители, в том числе Motorola, продолжают расширение модельного ряда абонентских радиостанций. В частности, в 2000 году была выпущена новая серия профессиональных портативных радиостанций для систем МРТ1327: GP640, GP680, GP1280, в 2001 году – новая серия профессиональных мобильных радиостанций для систем МРТ1327: GM640, GM660, GM1280, а в 2003 – новая профессиональная портативная радиостанция, являющая самой компактной в своем классе: GP644, GP688. Наличие устойчивого спроса, продолжение выпуска новых моделей оборудования ведущими производителями определяет значительный срок жизни для данной технологии.

          Основным назначением систем с распределенным управлением является построение систем малого и среднего масштаба (до 5-8 базовых станций в системе). Использование распределенной архитектуры построения, исключающей наличие центрального контроллера в системе за счет распределения его функций между всеми контроллерами системы, позволяет существенно повысить экономическую эффективность, а также повысить надежность системы. Выход из строя какого-либо элемента не приводит к выходу из строя системы в целом.

          Основным назначением систем с централизованным управлением является построение систем среднего и большого масштаба с расширенными функциональными возможностями.

Цифровые интегрированные системы ПМР.

          Это новый класс систем, который включает в себя все возможности аналоговых транкинговых систем, а также дополняется возможностью передачи всех видов данных и дуплексной телефонии. Основным назначением данного класса систем является обеспечение оперативной речевой связью наряду с передачей данных и беспроводной телефонией.

          Основная ниша – построение радиосегмента общекорпоративной сети передачи голоса и данных с целью улучшения управления производством.

          Данному классу систем полностью соответствуют решения на базе открытого европейского стандарта Tetra.

          Таким образом, на базе стандарта Tetra можно объединить подсистемы, которые ранее реализовывались с применением аналоговых решений ПМР, а также подсистемы низкоскоростной передачи данных (телеметрия и др.). Технология новая и находится в фазе активного развития. Практически все ключевые потребители ПМР проявляют к ней живой интерес.

          Классификация решений в рамках стандарта Tetra является схожей с уже сложившейся в аналоговых транкинговых системах и напрямую связана с масштабом сети. В дополнение к этому следует обращать внимание на возможности системы по реализации пакетной передачи данных и пакетной коммутации каналов.

Абонентские радиостанции и аксессуары к ним.

          Модельный ряд абонентских станций привязан к вышеприведенным классам решений. Линейка радиостанций состоит из простых конвенциональных радиостанций, сложных конвенциональных радиостанций (с сигналлингом), транкинговых радиостанций (по различным технологиям).

          Основная масса аналоговых радиостанций предназначена для голосовой связи, тогда как несколько типов возимых радиостанций выпускаются в специализированных модификациях для низкоскоростной передачи данных. Большая часть цифровых абонентских станций является универсальными терминалами, которые сочетают в себе функции профессиональной радиостанции, телефона и терминала для передачи данных и коротких сообщений.

          Также радиостанции делятся по типу использования на носимые и возимые.

          Дальнейшее деление происходит по диапазонам частот и функциональным возможностям. Функциональные возможности, во многом, определяются возможностями класса решений, к которому относится абонентское оборудование (например, возможность передачи данных и коротких сообщений, полный дуплекс, наличие аварийного вызова, роуминг и др.).

          Вне зависимости от принадлежности к тому или иному классу решений, абонентское оборудование различается по целой группе параметров, определяющих возможности его применения. Речь идет, прежде всего, о таких параметрах, как:

• надежность (определяемая герметичностью, ударо- и вибропрочностью, пыле- и влагозащищенностью, например, в соответствии со стандартами MIL810 C/D/E, IP54, TIA/EIA 603), которая позволяет использовать радиостанции для работы в тяжелых условиях;
• взрывобезопасность.

          Отдельно следует выделить специальные отраслевые требования, которые ограничивают возможность применения оборудования ПМР в тех или иных отраслях, а именно:

• требования Российского Речного Регистра к радиостанциям, используемым на судах речного флота;
• требования департамента связи и автоматизации МПС к радиостанциям, применяемым для тех или иных задач на железной дороге.

Справка по частотным диапазонам.

          Использование радиоканала для передачи информации подразумевает необходимость использования частотного ресурса.

          В ПМР используется несколько основных диапазонов частот: