5.6. Транкинговые системы связи
Транкинговыми системами называются радиально-зоновые системы наземной подвижной радиосвязи, осуществляющие автоматическое распределение каналов связи ретрансляторов между абонентами. Под термином «транкинг» понимается метод равного доступа абонентов к выделенным каналам с автоматическим их распределением между абонентами. Этот принцип давно используется в телефонных сетях общего пользования, откуда в радиосвязь и пришло слово «trunk» (пучок, т. е. пучок равнодоступных каналов) [15].
5.6.1. Классификация транкинговых систем радиосвязи
Транкинг — это одна из концепций разделения каналов в системах мобильной радиосвязи. Этот метод управления распределением каналов обеспечивает автоматическое выделение пользователю свободного канала, что сокращает время ожидания и обеспечивает большую пропускную способность системы связи при том же количестве радиоканалов. Концепция транкинга основана на предположении, что каждый пользователь системы использует радиоканал в течение небольших периодов времени, и большинство пользователей не используют систему одновременно. В разных транкинговых системах могут использоваться различные методы автоматического распределения каналов:
- выделение канала на время одной передачи, на все время радиообмена;
- управляющий канал;
- совмещение функций управляющего и рабочего каналов.
В развитых странах Европы, Азии и Америки накоплен большой опыт создания и эксплуатации транкинговых систем радиосвязи, в первую очередь для нужд скорой помощи, пожарных бригад, полиции. На их строительство и эксплуатацию выделяются средства из бюджета, а зона охвата системы может достигать административного района или области. Использование же систем для предоставления услуг коммерческим абонентам (системы двойного назначения) или создание чисто коммерческих сетей транкинговой связи весьма ограниченно.
В США широкое применение транкинговых систем на транспорте, в строительстве и на производстве объясняется их успешным использованием в производственной деятельности еще до появления сотовой телефонии. Для американцев оперативная радиосвязь является неотъемлемой составляющей производственного процесса. Существует прямая зависимость между уровнем экономического развития страны и объемом услуг профессиональной связи. Для стран Западной Европы и Америки использование радиосвязи дает прирост производительности труда на 10—20%. Значительно меньшее распространение этого- вида связи в России объясняется более низким уровнем развития производства, однако последние несколько лет имеется устойчивая тенденция увеличения числа пользователей транкинговых систем во всех регионах.
В настоящее время в мире производится целый ряд транкинговых систем, от самых простых аналоговых до цифровых. По стоимости современные цифровые системы отличаются от аналоговых на несколько порядков, а их функциональные возможности позволяют создавать федеральные сети с полным набором функций.
Системы подвижной транкинговой радиотелефонной связи разрабатывались специально для самых разнообразных групп пользователей. Практически все организации, имеющие транспорт или управляющие персоналом на большой территории, являются потенциальными абонентами транкинговых систем. В то время как абонентам сотовых сетей требуются в основном индивидуальные вызовы между двумя абонентами, профессиональные пользователи транкинговых систем работают преимущественно в режимах групповой и диспетчерской связи в своей организации или локальной группе. В то же время требования профессиональных пользователей к скорости доступа и надежности радиосвязи более высокие, чем у абонентов сотовых систем.
На рынке мобильной радиосвязи транкинговые системы занимают нишу, между «обычными» радиостанциями и сотовыми телефонами. С технической точки зрения современные транкинговые системы близки к сотовым, а основные отличия заключаются в их функциональных назначениях.
В зависимости от назначения транкинговые системы можно разделить на две категории:
коммерческие (общего пользования);
специального применения (профессиональные).
Коммерческие системы отличаются постоянной высокой пропускной способностью на территориях, где имеется платежеспособный спрос на услуги подвижной радиосвязи. Другая особенность этих систем — в необходимости сопряжения с ТФОП для большого числа абонентов, причем абонентские радиостанции должны обеспечивать дуплексный режим.
Профессиональные системы должны удовлетворять требованиям по обеспечению в особые периоды (аварийная ситуация, мероприятия сил общественной безопасности, крупная технологическая операция и т. д.) одновременной работы большого числа абонентов либо на максимально возможной, либо на ограниченной проводимыми оперативными мероприятиями территории.
Транкинговые системы можно классифицировать по нескольким групповым признакам (рис. 5.12).
По методу передачи речевой информации транкинговые системы подразделяются на аналоговые и цифровые. Передача речи в радиоканале аналоговых систем осуществляется с использованием частотной модуляции, а шаг сетки частот обычно составляет 12,5 или 25 кГц. Для передачи речи в цифровых системах используются различные типы вокодеров, преобразующих аналоговый речевой сигнал в цифровой поток со скоростью не более 4,8 кбит/с.
Рис. 5.12. Классификация транкинговых систем радиосвязи
В зависимости от количества базовых станций и общей архитектуры различают однозоновые и многозоновые системы. Первые располагают лишь одной базовой станцией, вторые — несколькими базовыми станциями с возможностью роуминга.
По способу поиска и назначения канала различают системы с децентрализованным и централизованным управлением.
В системах с децентрализованным управлением процедуру поиска свободного канала выполняют абонентские радиостанции. В этих системах ретрансляторы базовой станции обычно не связаны друг с другом и работают независимо. Особенностью систем с децентрализованным управлением является относительно большое время установления соединения между абонентами, растущее с увеличением числа ретрансляторов. Такая зависимость вызвана тем, что абонентские радиостанции вынуждены непрерывно последовательно сканировать каналы в поисках вызывного сигнала (последний может поступить от любого ретранслятора) или свободного канала (если абонент сам посылает вызов).
В системах с централизованным управлением поиск и назначение свободного канала производятся на базовой станции. Для обеспечения нормального функционирования таких систем организуются каналы двух типов: рабочие и канал управления. Все запросы на предоставление связи направляются по каналу управления. По этому же каналу базовая станция извещает абонентские устройства о назначении рабочего канала, отклонении запроса либо о постановке запроса в очередь.
Во всех транкинговых системах каналы управления являются цифровыми. Различают системы с выделенным частотным каналом управления и системы с распределенным каналом управления. В системах первого типа передача данных в канале управления производится со скоростью до 9,6 кбит/с.
В системах с распределенным каналом управления информация о состоянии системы и поступающих вызовах распределена между низкоскоростными каналами передачи данных, совмещенными со всеми рабочими каналами. Таким образом, в каждом частотном канале системы передается не только речь, но и данные канала управления. Для организации такого парциального канала в аналоговых системах обычно используется субтональный диапазон частот 0 — 300 Гц.
По способу предоставления (удержания) канала различают системы, которые позволяют абонентам удерживать канал связи на протяжении всего разговора или только на время передачи. Первый способ, называемый также транкингом сообщений, наиболее традиционен для систем связи и обязательно используется во всех случаях применения дуплексной связи или соединения с ТФОП.
Второй способ, предусматривающий удержание канала только на время передачи, называется транкингом передач. Он может быть реализован только при использовании полудуплексных радиостанций. В последних передатчик включается только на время произнесения абонентом фраз разговора. В паузах между окончанием фраз одного абонента и началом ответных фраз другого передатчики обеих радиостанций выключены. Некоторые транкинговые системы эффективно используют такие паузы, освобождая рабочий канал немедленно после окончания работы передатчика абонентской радиостанции. Для ответной реплики назначение рабочего канала будет произведено заново, при этом реплики одного и того же разговора будут, скорее всего, передаваться по разным каналам.
Платой за некоторое повышение эффективности использования системы в целом при применении транкинга передач служит снижение комфортности переговоров, особенно в часы высокой нагрузки. Рабочие каналы для продолжения начатого разговора в такие периоды будут предоставляться с задержкой, достигающей нескольких секунд, что приведет к фрагментарности и раздробленности разговора.