Магистральная радиосистема - Trunked radio system

Транкинговая система с централизованным управлением использует канал управления (как показано). Другой тип, транкинговые системы на основе сканирования (не показаны), не имеют канала управления. Частоты предназначены для обсуждения и не соответствуют какой-либо конкретной системе.

А транковая радиосистема цифровой двустороннее радио система, использующая цифровой канал управления автоматически назначать частотные каналы группам пользователей. В традиционном полудуплекс наземная мобильная радиосистема группа пользователей («разговорная группа») с портативными радиостанциями двусторонней связи обменивается данными по единому общему радиоканалу, при этом одновременно разговаривает один пользователь. Эти системы обычно имеют доступ к нескольким каналам, до 40-60, поэтому могут взаимодействовать несколько групп в одной зоне. В обычной (неуправляемой) системе выбор канала выполняется вручную; перед использованием группа должна решить, какой канал использовать, и вручную переключить все радиомодули на этот канал. Это неэффективное использование ограниченных ресурсов радиоканала, потому что группа пользователей должна иметь эксклюзивное право на использование своего канала независимо от того, насколько мало они осуществляют передачу. Также нет ничего, что могло бы помешать нескольким группам в одной и той же области выбрать один и тот же канал, вызывая конфликты. Транкинговая радиосистема - это усовершенствованная альтернатива, в которой процесс выбора канала выполняется автоматически.

Транкинг - это более автоматизированная и сложная радиосистема, но она дает преимущества меньшего вмешательства пользователя для управления радиостанцией и большего спектральная эффективность с большим количеством пользователей. Вместо того, чтобы назначать радиоканал одной конкретной группе пользователей за раз, пользователи вместо этого назначаются в логическую группу, «разговорную группу». Когда любой пользователь в этой группе желает поговорить с другим пользователем в разговорной группе, система автоматически находит свободный радиоканал, и разговор происходит на этом канале. На канале может происходить множество не связанных между собой разговоров, в результате чего между разговорами используется время простоя. Каждый радиоприемопередатчик содержит микропроцессор который обрабатывает процесс выбора канала. Канал управления координирует всю активность радиостанций в системе. Компьютер канала управления отправляет пакеты данных, чтобы одна разговорная группа могла разговаривать вместе, независимо от частоты.

Основная цель этого типа системы - эффективность; многие люди могут вести много разговоров только на нескольких различных частотах.[1] Транкинг используется многими государственные учреждения для обеспечения двусторонней связи для пожарные части, полиция и другие муниципальные службы, которые все спектр выделен город, округ, или другой объект.

Принцип работы

Смотрите также: Эрланг (единица)

Каналы управления

По сути, транковая радиосистема - это коммутация пакетов компьютерная сеть. Радиостанции пользователей отправляют пакеты данных на компьютер, работающий на выделенной частоте, называемой канал управления - запросить связь по определенной разговорной группе. Контроллер отправляет цифровой сигнал всем радиостанциям, контролирующим эту разговорную группу, инструктируя радиостанции автоматически переключаться на частоту, указанную системой для контроля передачи. После того, как пользователь закончит говорить, его радиостанции возвращаются к мониторингу канала управления для дополнительных передач.

Такое расположение позволяет нескольким группам пользователей совместно использовать небольшой набор реальных радиочастот, не слыша разговоров друг друга. Магистральные системы в первую очередь сохраняют ограниченные радиочастоты, а также предоставляют пользователям другие расширенные функции.

Разговорные группы

А разговорная группа - назначенная группа в транковой радиосистеме. В отличие от обычное радио который присваивает пользователям определенные частота, магистральная система занимает ряд частот, выделенных системе. Тогда канал управления координирует систему, чтобы разговорные группы могли беспрепятственно совместно использовать эти частоты. Цель состоит в том, чтобы резко увеличить пропускную способность. Многие радиостанции сегодня воспринимают разговорные группы как частоты, поскольку ведут себя так. Например, на радио сканер очень распространено иметь возможность назначать разговорные группы в банки или блокировать их, точно так же, как и при использовании обычных частот.

Карты и идентификаторы флота

В некоторых агентствах группы назначаются на карте флота. Это было реализовано, чтобы упростить присвоение групповых идентификационных номеров. Например, EMS будет отдельным «флотом», чем полиция. В этих флотах есть подфлоты или фактические разговорные группы. Эта система не так распространена, как типичный метод транкинга, но они существуют. В некоторых сообществах идентификатор соответствует местоположению или агентству. Например, часто можно увидеть цифру «1» или «2» перед группой полиции и другую цифру перед группой пожарных.

Сканирование

Большинство сканеров, которые могут прослушивать транковые радиосистемы (так называемые транковые системы отслеживания), способны сканировать и сохранять отдельные разговорные группы так же, как если бы они были частотами. Отличие в этом случае состоит в том, что группы назначаются определенному банку, в котором запрограммирована транкинговая система. Другими словами, разговорные группы хранятся в транкинговом банке.

Сравнение с телефонной магистралью

Концепция транкинга (разделения ресурсов) на самом деле довольно старая и заимствована из технологий и практики телефонных компаний. Рассмотрим две телефонные станции центрального офиса, одна в городе «A», а другая в соседнем городе «B». Каждый из этих центральных офисов теоретически способен обслуживать десять тысяч индивидуальных телефонных номеров. (В центральном офисе «A» с префиксом «123» доступно 10 000 номеров от 123-0000 до 123-9999; в центральном офисе «B» с префиксом «124» то же самое.)

Если бы все 10 000 абонентов в «A» одновременно вызывали 10 000 абонентов в «B», то для соединения двух городов потребовалось бы иметь 10 000 линий (на языке телефонной компании «магистральные линии» или просто «соединительные линии»). Однако вероятность того, что это произойдет, мала, поскольку количество одновременных телефонных звонков обычно намного меньше. Эрланг-Б - это общая формула, которая предсказывает оптимальное количество магистральных линий, действительно необходимых в нормальных условиях.

Эта концепция была просто применена к группам пользователей радиосвязи, чтобы определить оптимальное количество каналов, необходимых в нормальных условиях для размещения данного количества пользователей. В случае широкомасштабной чрезвычайной ситуации, такой как сильное землетрясение, гораздо больше пользователей, чем обычно, попытаются получить доступ как к телефонной, так и к радиосистеме. В обоих случаях, когда транковая емкость систем будет полностью использована, все последующие пользователи получат сигнал «занято».

В нашем примере с диспетчерской полицией разным разговорным группам назначаются разные уровни системного приоритета, иногда с возможностью «вытеснения», чтобы обеспечить поддержание связи между критическими подразделениями.

Отличия от обычного двустороннего радио

«Магистральные» радиосистемы отличаются от «обычных» радиосистем тем, что обычная радиосистема использует выделенный канал (частоту) для каждой отдельной группы пользователей, в то время как «транкинговые» радиосистемы используют пул каналов, доступных для очень многих. разные группы пользователей.[2]

Например, если связь полиции сконфигурирована таким образом, что требуется двенадцать обычных каналов, чтобы разрешить общегородскую диспетчеризацию на основе географических зон патрулирования, в периоды медленной диспетчерской активности большая часть пропускной способности этого канала простаивает. В транковой системе полицейским подразделениям в данной географической зоне не назначается выделенный канал, а вместо этого они являются членами разговорной группы, имеющей право использовать общие ресурсы меньшего пула каналов.

Преимущества транкинга

Транкинговая радиосвязь использует вероятность того, что при любом заданном количестве пользовательских устройств не всем будет нужен доступ к каналу одновременно, поэтому требуется меньше дискретных радиоканалов. С другой стороны, при заданном количестве радиоканалов можно разместить гораздо большее количество групп пользователей. В примере с полицейским управлением эта дополнительная возможность затем может быть использована для назначения отдельных разговорных групп специализированным следственным группам, группам управления дорожным движением или специальным группам, которые в противном случае могли бы не иметь преимуществ индивидуального частного общения.

Для пользователя транкинговая радиостанция выглядит так же, как «обычная» радиостанция: есть «переключатель каналов», позволяющий пользователю выбрать «канал», который он хочет использовать. В действительности, однако, «переключение каналов» не переключает частоты, как в обычном радио, но при изменении он относится к внутренней программе, которая вызывает передачу принадлежности разговорной группы по каналу управления. Это идентифицирует конкретное радио для системного контроллера как члена определенной разговорной группы, и это радио затем будет включено в любые разговоры с участием этой разговорной группы.

Это также обеспечивает большую гибкость в использовании радио - одну и ту же модель радио можно использовать для многих различных типов пользователей системы (например, полиции, общественных работ, контроля животных и т. Д.), Просто изменив программное обеспечение в самом радио.

Поскольку разговорные группы постоянно передают на разных частотах, транковые радиосистемы затрудняют слушателю сканера, не имеющему запрограммированного сканера отслеживания магистрали, поддерживать разговор.

В 1997 г. радио сканеры совместимы с транкинговыми системами. Одна из первых компаний, выпустивших эти устройства на рынок, Uniden, зарегистрировал термин отслеживание ствола 5 декабря 1997 г.[3]

Типы транковых радиосистем

Это не список типов оборудования производителей, это список типов беспроводных протоколов, если только не были внесены существенные изменения, специфичные для поставщика, которые нарушают опубликованный стандарт.

Технологии транковой радиосвязи сегодня в целом подразделяются на три различных типа или «ярусов». Они не являются «официальными», но четко определены в типах протоколов:

Начальный уровень

Эти системы относительно примитивны в своей работе и удовлетворяют только минимальным требованиям, которые должны быть определены как «транкинговая» радиосистема. Как правило, они не имеют расширенных функций, таких как обмен данными или осведомленность о регистрации. Они предоставят простые средства транкинга только для голосовых вызовов.

  1. SmarTrunk
  2. Ericsson GE
  3. Логическая транковая радиостанция
  4. Motorola

Стандарт

Эти системы демонстрируют некоторые характеристики транковой радиосистемы высокого уровня, но не все функции. Следовательно, они подходят для небольших развертываний, когда ожидается, что пользователи будут использовать всю доступную сеть (например, частную систему, охватывающую кампус или город). Из-за отсутствия расширенных функций они обычно не подходят для критически важных развертываний, операций типа PAMR или несогласованных общих типов пользователей.

Истинные протоколы DMR / dPMR уровня 3 / режима 3 в конечном итоге должны быть переведены в список «Advanced Mature High End» ниже, но сегодня (2015 г.) не могут быть классифицированы как таковые из-за серьезных проблем совместимости, отсутствия зрелого протокола и отсутствия четко определенных протокол пользовательского интерфейса.

  1. Система OpenSky
  2. АПКО Проект 16
  3. dPMR Режим 3 - Проблемы с совместимостью со стороны производителя оборудования.
  4. DMR Уровень III - имеет проблемы совместимости производителей оборудования.
  5. NXDN
  6. Hytera
    • Облегченная транковая линия 3-го уровня Hytera DMR
  7. Motorola

Продвинутые зрелые системы высшего класса

Некоторые транкинговые протоколы радиосвязи имеют особые достоинства, поскольку они явно выделяются среди других по следующим причинам:

  • Проверенная технология, используемая во многих критически важных приложениях по всему миру
  • Зрелый, поэтому претерпевает лишь незначительные изменения, а не основные изменения функций, и это должно было происходить в течение как минимум нескольких лет
  • Разработан для критически важных приложений
  • Подходит для сетей более 150 сайтов
  • Подходит для большого количества пользователей (более 500 различных типов групп пользователей)
  • Поддержка «подмножества» зон покрытия, в результате чего конкретный клиент может быть ограничен меньшей зоной покрытия
  • Подтверждение вызова на уровне сети (а не сквозное обнаружение успеха / сбоя)
  • Бесперебойный роуминг на основе процедур «проголосовать сейчас», контролируемых центральным контроллером, на основе гистерезиса RSSI или аналогичных
  • Регистрация при смене сайта
  • Режимы постепенного отказа, определенные на уровне протокола
  • Средства передачи данных
  • Осведомленность о присутствии на уровне сети, которая вызывает только сайты передатчиков, необходимые для установления вызова
  • Централизованное управление со степенью удаленного управления терминалами (такими как блокирующие устройства и т. Д.)
  • Безопасность терминала на основе ESN или аналогичный
  • Истинная и подтвержденная совместимость между производителями, продиктованная открытым стандартом
  • Небольшая гибкость при нестандартных отклонениях от стандарта, что гарантирует соответствие всех клемм стандарту
  • Единый стандарт пользовательского терминала в отношении пользовательского интерфейса, тонов, схем набора и т. Д.

Такой список требований диктует, что будет использоваться выделенный канал управления с централизованным управлением (небольшой интеллект мобильного терминала).

MPT1327 был первой основной системой, отвечающей требованиям сети высокого уровня, и в настоящее время (2015 г.) по-прежнему остается самым успешным протоколом транкинговых радиосетей в мире.

DMR / dPMR в настоящее время не фигурирует в этом списке из-за отсутствия зрелого стандарта (все еще находится в активной разработке), в настоящее время не отвечает требованиям к совместимости, имеет серьезные проблемы с привязкой к поставщику и не имеет четко определенного стандарта интерфейса пользовательского терминала.

NXDN Общий радиоинтерфейс (CAI) был принят на собрании ITU-R (Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи), которое состоялось в ноябре. 2016 и он был добавлен в Отчет М.2014-3, опубликованный в феврале 2017 года. Это открытый протокол от различных поставщиков, широко используемый в критически важных приложениях в Японии, США и континентальной Европе.

  1. MPT-1327
  2. TETRA
  3. АПКО Проект 25
  4. ТЕТРАПОЛ
  5. NXDN

Примечания

  1. ^ Разговорные группы, сканирование и групповые вызовы определены в «Разделе 2: Сводка потребностей». Заключительный отчет фазы II штата Аризона: Оценка потребностей в радиосвязи в масштабе штата, Macro Corporation и штат Аризона, 2004 г., стр. 16.
  2. ^ Документ «Сравнительный отчет обычных и транковых радиосистем» Министерство внутренней безопасности анализирует и сравнивает обычные, транковые и гибридные системы LMR и дает высокоуровневые определения альтернативных архитектур, связанных с каждым вариантом.
  3. ^ Регистрационный номер в ведомстве по патентам и товарным знакам США: 2407576, серийный номер 75400608, зарегистрированный на Uniden America Corporation.