Транкинговая радиосистема

Транкинговая радиосистема — это система двусторонней радиосвязи , которая использует канал управления для автоматического назначения частотных каналов группам пользовательских радиостанций. В традиционной полудуплексной системе сухопутной мобильной радиосвязи группа пользователей ( разговорная группа ) с мобильными и портативными радиостанциями двусторонней связи общаются по одному общему радиоканалу, причем одновременно разговаривает один пользователь. Эти системы обычно имеют доступ к нескольким каналам, до 40–60, поэтому несколько групп в одной зоне могут общаться одновременно. В обычной (немагистральной) системе выбор канала осуществляется вручную; перед использованием группа должна решить, какой канал использовать, и вручную переключить все радиостанции на этот канал. Это неэффективное использование ограниченных ресурсов радиоканала, поскольку группа пользователей должна иметь исключительное право использовать свой канал независимо от того, сколько или мало они передают. Также ничто не мешает нескольким группам в одном и том же районе выбирать один и тот же канал, что приводит к конфликтам и «перекрестным разговорам». Транкинговая радиосистема — это усовершенствованная альтернатива, в которой процесс выбора канала выполняется автоматически, чтобы избежать конфликтов каналов и поддерживать эффективность использования частот в нескольких разговорных группах. Этим процессом управляет то, что по существу является центральным диспетчер радиотрафика — функция, автоматически выполняемая компьютерной системой.

Транкинг — это более автоматизированная и сложная радиосистема, но она обеспечивает меньшее вмешательство пользователя в работу радиосвязи и большую спектральную эффективность при большом количестве пользователей. Вместо того, чтобы назначать радиоканал одной конкретной группе пользователей за раз, пользователи назначаются в логическую группу, разговорную группу . Когда какой-либо пользователь в этой группе желает связаться с другим пользователем в разговорной группе, система автоматически находит свободный радиоканал, и разговор происходит по этому каналу. На канале может происходить множество несвязанных разговоров, что позволяет использовать время простоя между разговорами. Каждый радиоприемопередатчик содержит микропроцессор, который управляет процессом выбора канала. Канал управления координирует всю деятельность радиостанций в системе. Компьютер канала управления отправляет пакеты данных, чтобы одна разговорная группа могла разговаривать вместе, независимо от частоты.

Основная цель системы этого типа — эффективность; многие люди могут вести множество разговоров только на нескольких различных частотах. ^{[ 1 ]} Транкинг используется многими государственными организациями для обеспечения двусторонней связи пожарных служб , полиции и других муниципальных служб, которые используют общий спектр, выделенный городу , округу или другому учреждению. Второстепенным преимуществом системы транкинговой радиосвязи является легкость, с которой она обеспечивает совместимость радиосвязи и, при правильном планировании, добавление авторизованных пользовательских организаций к системе после ее внедрения.

Принципы работы

Каналы управления

По сути, транкинговая радиосистема представляет собой компьютерную сеть с коммутацией пакетов . Радиостанции пользователей отправляют пакеты данных на компьютер, работающий на выделенной частоте, называемой каналом управления , для запроса связи в определенной разговорной группе. Контроллер отправляет сигнал всем радиостанциям, контролирующим эту разговорную группу, инструктируя радиостанции автоматически переключаться на частоту, указанную системой, для контроля передачи. После того, как пользователь закончил говорить, радиостанции пользователей 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. Транкинговые системы в первую очередь сохраняют ограниченные радиочастоты, а также предоставляют пользователям другие расширенные функции.

Разговорные группы

«Разговорная группа» — это назначенная логическая группа пользователей в транкинговой радиосистеме. В отличие от обычной радиостанции , которая назначает пользователям определенную частоту , магистральная система использует ряд частот, выделенных для всей системы. Затем канал управления координирует работу системы, чтобы разговорные группы могли беспрепятственно использовать эти частоты. Целью является резкое увеличение пропускной способности системы при оптимальном использовании частот. Сегодня многие радиостанции относятся к разговорным группам как к частотам, поскольку они ведут себя соответствующим образом. Например, на радиосканере очень часто можно распределять разговорные группы по банкам или блокировать их, точно так же, как и на обычных частотах.

Карты и идентификаторы автопарка

Каждая система состоит из ряда системных разговорных групп, определенных в соответствии с требованиями планируемых пользовательских агентств, к которым можно легко добавлять новые разговорные группы по мере развития системы и выявления новых агентств или новых требований. Для каждого пользовательского агентства в «карте парка» агентства назначаются разговорные группы. На карте флота указаны различные разговорные группы, необходимые агентству для успешного ведения своей деятельности. Например, на карте парка машин скорой помощи будет создана разговорная группа для каждого отделения скорой помощи больницы, с которым взаимодействуют машины скорой помощи; разговорные группы для связи с диспетчерами, разговорные группы для особых событий или катастроф, разговорная группа для воздушного медицинского транспорта, а также ряд разговорных групп, которые используются совместно (с соответствующими средствами контроля) с другими службами быстрого реагирования, такими как полиция и пожарные службы. Каждой разговорной группе присваивается уникальный цифровой идентификатор в системе, чтобы контроллер мог направлять передачи на радиостанции, которые предназначены для их приема. В одной общей системе может существовать парк машин скорой помощи, парк полицейских и пожарных. В большинстве общих систем общественной безопасности/общественных услуг, будь то в масштабе города или штата/провинции, часто есть дополнительные пользователи, совместно использующие систему с заранее определенным более низким приоритетом для таких услуг, как контроль за животными, общественные работы, обслуживание автомагистралей, исправительные службы, природные ресурсы и т. д. Система может также включать в себя разговорные группы для федеральных агентств, действующих в пределах юрисдикции, и в некоторых случаях коммерческих пользователей, которые оказывают помощь в обеспечении общественной безопасности. Эти карты флота считаются подфлотами реальных разговорных групп. Подпарки интуитивно программируются в радиостанциях пользователей, так что пользователи могут легко найти разговорную группу, когда им/ей необходимо переключиться в конкретной ситуации. В качестве альтернативы оператор диспетчерской консоли транкинговой системы может фактически «соединить» две разговорные группы, создав новую «виртуальную» разговорную группу, чтобы позволить пользователям из разных агентств общаться без необходимости переключения каналов.

Обычно при планировании межведомственной системы транкинговой радиосвязи каждому агентству назначается «блок» идентификационных номеров разговорных групп в зависимости от количества разговорных групп, которые им потребуются, плюс некоторый избыток для будущего расширения. Таким образом, блок идентификаторов разговорной группы полицейской службы может начинаться с номеров 102100–102199, а блок пожарной службы в той же системе может начинаться с номеров 102200–102299. Это идентифицирует систему как 102XXX и предоставляет сто идентификаторов разговорной группы для каждого агентства. Разговорным группам, совместно используемым агентством (иногда называемым «Взаимная помощь» или «Межагентство»), может быть назначен блок, начиная с 102500 до 102520, что позволяет создать двадцать общих разговорных групп, которые могут быть предложены для использования любым уполномоченным агентством. Во многих общепровинциальных системах для участия в системе агентств-пользователей необходимо включать все авторизованные общие разговорные группы и/или общие симплексные частоты.

Сканирование

Большинство сканеров, которые могут прослушивать транкинговые радиосистемы (так называемые транковые системы отслеживания), способны сканировать и сохранять отдельные разговорные группы так же, как если бы они были частотами. Отличие в данном случае в том, что группы закреплены за определенным банком, в котором запрограммирована транкинговая система. Другими словами, разговорные группы хранятся в транкинговом банке.

Сравнение с телефонным транкингом

Концепция транкинга (совместного использования ресурсов) на самом деле довольно старая и взята из технологий и практики телефонных компаний. Рассмотрим две центральные телефонные станции телекоммуникационной компании: одну в городе «А», а другую в соседнем городе «Б». Каждый из этих центральных офисов теоретически способен обслуживать десять тысяч отдельных телефонных номеров. (Центральный офис «А» с префиксом «123» имеет в наличии 10 000 номеров от 123-0000 до 123-9999; центральный офис «Б» с префиксом «124» - то же.)

Если бы все 10 000 абонентов в «А» одновременно звонили 10 000 абонентам в «Б», то для соединения двух городов потребовалось бы 10 000 линий. Однако вероятность того, что это произойдет, невелика, поскольку количество одновременных телефонных звонков обычно намного меньше. Erlang-B — это общая формула, которая предсказывает оптимальное количество магистральных линий, действительно необходимое в нормальных условиях.

Эта концепция была просто применена к группам пользователей радиосвязи, чтобы определить оптимальное количество каналов, необходимых в нормальных условиях для размещения заданного 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, как только транкинговая емкость систем будет полностью использована, все последующие пользователи получат сигнал «занято». В таком случае управление связью становится критически важным, поскольку только очень локальная связь использует симплексные (несистемные) частоты, а связь на большие расстояния использует заранее запланированные транкинговые разговорные группы и регулирует использование ресурсов для основных коммуникаций.

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

Отличия от обычной двусторонней радиосвязи

«Транкинговые» радиосистемы отличаются от «обычных» радиосистем тем, что традиционная радиосистема использует выделенный канал (частоту) для каждой отдельной группы пользователей, тогда как «транкинговые» радиосистемы используют пул каналов, доступных для очень многих пользователей. разные группы пользователей. ^{[ 2 ]}

Например, если полицейская связь настроена таким образом, что для обеспечения общегородской диспетчерской службы на основе географических зон патрулирования требуются двенадцать обычных каналов, в периоды медленной диспетчерской деятельности большая часть пропускной способности этого канала простаивает. В транкинговой системе подразделениям полиции в данном географическом районе не выделяется 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 пользователей не всем потребуется доступ к каналу одновременно, поэтому требуется меньше дискретных радиоканалов. С другой стороны, при заданном количестве радиоканалов можно охватить гораздо большее количество групп пользователей. В примере с полицейским управлением эта дополнительная возможность может затем использоваться для назначения отдельных разговорных групп специализированным группам по расследованию, регулированию дорожного движения или группам по организации особых мероприятий, которые в противном случае не могли бы иметь преимущества индивидуального частного общения.

Для пользователя транкинговая радиостанция выглядит как «обычная» радиостанция: имеется «переключатель выбора канала», позволяющий пользователю выбрать «канал», который он хочет использовать. В действительности, однако, «переключатель каналов» не переключает частоты, как в обычном радио, а при изменении он обращается к внутренней программе, которая вызывает передачу новой принадлежности к разговорной группе по каналу управления. Это идентифицирует конкретное радио для системного контроллера как члена определенной разговорной группы, и это радио будет затем включено во все разговоры с участием этой разговорной группы.

Это также обеспечивает большую гибкость в использовании радио – одну и ту же модель радио можно использовать для разных типов пользователей системы (например, полиции, пожарной охраны, общественных работ, контроля за животными и т. д.), просто изменив программное обеспечение самой радиостанции.

Поскольку разговорные группы постоянно ведут передачу на разных частотах, транкинговые радиосистемы затрудняют отслеживание разговора слушателем сканера без запрограммированного сканера отслеживания транка.

В 1997 году радиосканеры, на рынке появились , одна из первых компаний, выпустивших эти устройства на рынок, совместимые с транкинговыми системами. Uniden 5 декабря 1997 года зарегистрировала торговую марку термина «отслеживание багажника». ^{[ 3 ]}

Типы транкинговых радиосистем

Это не список типов оборудования производителей, а список типов радиопротоколов, если только не были внесены существенные изменения, специфичные для конкретного поставщика, которые нарушают опубликованный стандарт.

Сегодня технологии транкинговой радиосвязи обычно разделяются на три отдельных типа или «уровня». Они не являются «официальными», но четко определены в типах протоколов: ^{[ нужна ссылка ]}

Специализированная мобильная радиостанция

Специализированная мобильная радиосвязь ( SMR ) может представлять собой аналоговую или цифровую транкинговую систему двусторонней радиосвязи , эксплуатируемую службой в диапазонах ОВЧ, 220, УВЧ, 700, 800 или 900 МГц. Некоторые системы с расширенными функциями называются расширенной специализированной мобильной радиосвязью ( ESMR ). ^{[ 4 ]} Специализированная мобильная радиосвязь — это термин, определенный в правилах Федеральной комиссии по связи США (FCC) . Этот термин имеет нормативное происхождение в США, но может использоваться в других регионах для описания аналогичных коммерческих систем, которые предлагают предприятиям услуги радиосвязи.

SMR были созданы, когда в конце 1970-х годов Федеральная комиссия по связи начала лицензировать коммерческие и коммерческие системы двусторонней радиосвязи на частоте 800 МГц. ^{[ 5 ]}

Качество обслуживания

В системах SMR на качество обслуживания влияет множество факторов. Это может включать в себя мощность радиосистемы в зависимости от количества радиоблоков, использующих систему. Разговорчивое сообщество пользователей может вызывать сигналы «занято», в то время как дисциплинированная, профессиональная группа пользователей SMR может держать каналы незанятыми.

Некоторые системы испытывают сезонные пики. Например, магистральная система в сельскохозяйственном районе, используемая бригадами по уборке урожая, может перегружаться и получать сигналы «занято» во время пиковой уборки урожая. Система, используемая на горнолыжном курорте, может перегрузиться в праздничные выходные. Эксперты по планированию на случай стихийных бедствий любят говорить, что пользователи транкинговых систем, скорее всего, впервые услышат сигнал «занято», когда происходит катастрофа. Крупное наводнение или землетрясение, скорее всего, приведет к такому уровню трафика вызовов, который загрузит систему до предела. ^{[ 6 ]}

Расположение системы влияет на зону покрытия: антенны системы должны выходить за желаемую зону покрытия. Постановления Федеральной комиссии по связи требуют, чтобы системы, использующие одну и ту же радиочастоту, располагались на расстоянии 70 миль друг от друга или проводили инженерное исследование, чтобы подтвердить отсутствие помех с более близкого расстояния.

Практика технического обслуживания также может повлиять на качество. В некоторых системах оператор может вывести из эксплуатации один канал транкинговой системы для выполнения ремонта. В интенсивно используемой системе это может привести к появлению сигналов «занято».

Техническая документация на эти системы предполагает еще одну оценку качества звука . Это измерение качества звука по всем задействованным частям коммуникационного оборудования от начала до конца. Первый признак того, что это может быть проблемой, заключается в том, что пользователи радио с нормальным слухом испытывают трудности с пониманием других, когда говорят по радио.

Начальный уровень

Эти системы относительно просты в эксплуатации и отвечают лишь минимальным требованиям, которые можно определить как «транкинговую» радиосистему. Обычно они не имеют расширенных функций, таких как передача данных или осведомленность о регистрации. Они предоставят простые транкинговые услуги только для голосовых вызовов.

Стандартный

Эти системы обладают некоторыми характеристиками транкинговой радиосистемы высокого уровня, но не всеми функциями. Поэтому они подходят для небольших развертываний, где ожидается, что пользователи будут использовать всю доступную сеть (например, частная система, охватывающая кампус или город). Из-за отсутствия расширенных функций они, как правило, не подходят для критически важных развертываний, работы типа мобильной радиосвязи общего доступа ( PAMR ) или нескоординированных типов общих пользователей.

Настоящие протоколы DMR/dPMR Tier 3/Mode 3 в конечном итоге должны перейти в приведенный ниже список «Advanced Mature High End», но сегодня (2015 г.) их нельзя классифицировать как таковые из-за серьезных проблем совместимости, отсутствия зрелого протокола и отсутствия четко определенных протокол пользовательского интерфейса. ^{[ нужна ссылка ]}

Система OpenSky
АПКО Проект 16
dPMR Режим 3
ДМР уровень III
Kenwood NEXEDGE Цифровая транковая радиостанция
Icom IDAS Цифровая транкинговая наземная мобильная радиостанция
Гитера
Motorola , Motorola Performance Plus, Motorola Connect Plus
iDEN (интегрированная цифровая расширенная сеть)

Передовые системы

Некоторые протоколы транкинговой радиосвязи обеспечивают дополнительную надежность и безопасность.

NXDN Common Air Interface (CAI) был принят на заседании ITU-R (Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи), состоявшемся в ноябре 2016 года , и был добавлен в Отчет M.2014-3 , опубликованный в феврале 2017 года. Это открытый , протокол от разных поставщиков, широко распространенный в критически важных приложениях в Японии, США и континентальной Европе.

Другие протоколы включают в себя:

Примечания

^ Разговорные группы, сканирование и групповые вызовы определены в «Разделе 2: Краткое описание потребностей», Итоговый отчет фазы II Аризоны: Оценка потребностей в совместимости радиосвязи в масштабе штата, Macro Corporation и штат Аризона, 2004 г., стр. 16.
^ В документе «Отчет о сравнении обычных и транкинговых радиосистем» Министерства внутренней безопасности анализируются и сравниваются обычные, транковые и гибридные системы LMR, а также приводятся общие определения альтернатив архитектуры, связанных с каждым вариантом.
^ Регистрационный номер Ведомства по патентам и товарным знакам США 2407576, серийный номер 75400608, зарегистрированный в Uniden America Corporation.
^ Федеральной комиссией по связи См. Внешнюю ссылку: определение SMR ниже.
^ Дата неясна. На веб-сайте FCC есть страница Бюро беспроводной электросвязи, определяющая специализированную службу мобильной радиосвязи. В нем утверждается, что лицензии были впервые выданы в 1979 году. Другая публикация предполагает, что лицензии были впервые выданы в 1976 году. См.: «3.6.1 Обзор», Оценка потребностей в совместимости радиосвязи в масштабе штата (Феникс, Аризона: Macro Corporation и штат Аризона, 2004), стр. . 30.)
^ Системы SMR не спроектированы и построены по тем же стандартам, что и государственные транкинговые системы, используемые для управления чрезвычайными ситуациями. Существует множество документов, посвященных этому вопросу. Одна из статей, обсуждающих эту тему: «Координация и взаимодействие внутри и между округами: существующие соглашения о сотрудничестве», Генеральный план мобильной радиосвязи общественной безопасности округа Контра-Коста, окончательный отчет, 18 июня 2002 г. (Фэрфакс, Вирджиния: Federal Engineering, Inc.) . ., 2002) стр. 25.

Внешние ссылки

[1] Разговорные группы, сканирование и групповые вызовы определены в «Разделе 2: Краткое описание потребностей», Итоговый отчет фазы II Аризоны: Оценка потребностей в совместимости радиосвязи в масштабе штата, Macro Corporation и штат Аризона, 2004 г., стр. 16.

[2] В документе «Отчет о сравнении обычных и транкинговых радиосистем» Министерства внутренней безопасности анализируются и сравниваются обычные, транковые и гибридные системы LMR, а также приводятся общие определения альтернатив архитектуры, связанных с каждым вариантом.

[3] Регистрационный номер Ведомства по патентам и товарным знакам США 2407576, серийный номер 75400608, зарегистрированный в Uniden America Corporation.

[4] Федеральной комиссией по связи См. Внешнюю ссылку: определение SMR ниже.

[5] Дата неясна. На веб-сайте FCC есть страница Бюро беспроводной электросвязи, определяющая специализированную службу мобильной радиосвязи. В нем утверждается, что лицензии были впервые выданы в 1979 году. Другая публикация предполагает, что лицензии были впервые выданы в 1976 году. См.: «3.6.1 Обзор», Оценка потребностей в совместимости радиосвязи в масштабе штата (Феникс, Аризона: Macro Corporation и штат Аризона, 2004), стр. . 30.)

[6] Системы SMR не спроектированы и построены по тем же стандартам, что и государственные транкинговые системы, используемые для управления чрезвычайными ситуациями. Существует множество документов, посвященных этому вопросу. Одна из статей, обсуждающих эту тему: «Координация и взаимодействие внутри и между округами: существующие соглашения о сотрудничестве», Генеральный план мобильной радиосвязи общественной безопасности округа Контра-Коста, окончательный отчет, 18 июня 2002 г. (Фэрфакс, Вирджиния: Federal Engineering, Inc.) . ., 2002) стр. 25.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

v т и Двустороннее радио
Amateur and hobbyist	Amateur radio Amateur radio repeater Citizens band radio Family Radio Service Public Radio Service General Mobile Radio Service KDR 444 LPD433 Mobile rig Multi-Use Radio Service PMR446 UHF CB (Australia)
Aviation (aeronautical mobile)	Air traffic control Aircraft emergency frequency Airband Common traffic advisory frequency Mandatory frequency airport MULTICOM Single Frequency Approach UNICOM
Land-based commercial and government mobile	Base station Business band Mobile radio Professional mobile radio Radio repeater Specialized Mobile Radio Trunked radio system Walkie-talkie
Marine (shipboard)	2182 kHz 500 kHz Coast radio station Marine VHF radio Maritime mobile amateur radio
Signaling / Selective calling	CTCSS D-STAR Dual-tone multi-frequency MDC-1200 Push-to-talk Quik-Call I Quik-Call II Selcall SELCAL
System elements and principles	Antenna APRS Automatic vehicle location Call sign CAD DC remote Dispatch Dynamic range compression Fade margin Link budget Rayleigh fading Tone remote Radiotelephony procedure Voting (diversity combining)