От SmartZone до Dimetra

Cистемы транкинговой связи, выпускаемые одним из крупнейших производителей оборудования для радиосетей компанией Motorola, известны во всем мире. До настоящего времени семейство SmartNet объединяло семь систем: StartSite Xpress, StartSite, SmartWorks, SmartNet, Simulcast, SmartZone и SmartZone Omnilink. Все эти системы роднит технологическое решение, положенное в основу организации радиосвязи, - применение выделенного цифрового канала управления. Основное различие между ними - размер зоны покрытия и количество базовых станций (БС).

Первые четыре системы следует отнести к однозоновым, хотя SmartNetII+ (старшая версия SmartNet) поставляется с базовым контроллером и дополнительным оборудованием, которые позволяют реализовать многозоновую конфигурацию системы. Кроме того, в ее состав может входить Centracom, центр управления системы SmartNet, обеспечивающий функции администрирования и работы с внутренней БД. Начиная с системы Simulcast Motorola стала использовать оборудование, обеспечивающее применение нескольких БС. По сути, такие системы можно назвать многозоновыми (одна зона покрытия - одна БС). Многозоновые системы обеспечивают связь нескольких базовых станций между собой и совместное использование набора частот в рамках единой радиосети (см. таблицу).

Первым продуктом, который можно считать предвестником нового поколения транкинговых систем Motorola, стала система SmartZone, способная создать единую зону радиопокрытия больших географических террирорий. Технологически она отличается от других систем семейства тем, что в ней реализован не только цифровой канал управления, но и цифровой доступ. Кроме того, архитектура и оборудование системы обеспечивают интеграцию в единую инфраструктуру разнообразных систем транкинговой связи, например, одно- и многозоновых синхронных радиосетей. Возможности SmartZone позволяют дистанционно управлять узлами этой инфраструктуры с помощью системного устройства телеуправления.

Однако SmartZone - это всего лишь "зона" в последней из выпускаемых сейчас систем семейства под названием SmartNet (внутреннее имя таких систем в компании Motorola). Система SmartZone Omnilink имеет распределенную архитектуру, связывает несколько систем типа SmartZone и способна обеспечить еще большие области покрытия и совместное использование общих системных ресурсов. Она обеспечивает абсолютно незаметный для абонента переход из зоны одной системы в зону другой. В Omnilink сохранены все наиболее привлекательные для пользователей достижения семейства SmartNet: цифровое шифрование речи (DES, DVP, DVI), высокая скорость передачи (до 12 кбит/c) при скорости передачи в канале управления 3,6 кбит/с по эфиру, телефонный разговор, не прерываемый технологическими паузами, и такие административные функции, как диспетчеризация всех абонентов и сбор телеметрической информации.

Следующий качественный скачок в характеристиках транкинговых сетей был реализован разработчиками Motorola в системе Dimetra, созданной на базе нового цифрового стандарта TETRA (TErrestrial Trunked Radio). Компания-производитель позаботилась и о "преемственности поколений": Dimetra способна обеспечить взаимодействие как с существующими сетями семейства SmartNet, так и с другими системами, например на базе стандарта MPT-1327.

SmartZone Omnilink

Принципиально новый уровень технологических решений SmartZone Omnilink по сравнению с системой SmartZone определяется, в первую очередь, ее возможностями поддержки непрерывной ("гладкой") связи между зонами различных транкинговых систем, обеспечения передачи разных типов информации по речевому каналу данных и обслуживания как единой группы абонентов любого числа транкинговых систем. (Под типами информации в данном случае понимаются типы радиосигналов: аналоговый, цифровой ASTRO - это тип данных в системах ASTRO, как транкинговых, так и конвенциональных, которые используют технологию FDMA, - а также составной аналого-цифровой).

Основой SmartZone Omnilink является система SmartZone, в состав которой входит узел управления, оснащенный системным контроллером, коммутатором речевых каналов Embassy (AEB), ретрансляторы IntelliRepeater и абонентское оборудование. По сути, архитектура Omnilink объединяет множество систем типа SmartZone, штатное программно-аппаратное обеспечение которых дополнено функциональными элементами, обеспечивающими взаимодействие отдельных систем радиосвязи. Контроллеры SmartZone Omnilink отличаются от обычных зоновых контроллеров SmartZone наличием дополнительной специальной платы InterZone Communication Card (IZCC), которая позволяет реализовать все виды межзоновой связи, включая роуминг.

(1x1)

Система оснащена и другим дополнительным оборудованием (рис. 1). Так, отдельные службы системы управления объединены в ЛС с распределенной архитектурой на базе каналов Ethernet (10Base-T) с единой системой управления и администрирования, работающую в среде Windows NT. В состав ЛС входят рабочие места администраторов, которые через коммутатор и маршрутизатор могут подключаться к глобальной сети по каналам frame relay, обеспечивая функции управления в других зонах. Для передачи речевого трафика в другие зоны коммутаторы речевых каналов связаны линиями Е1. В качестве управляющих подсистем Omnilink используются следующие пакеты ПО:

• Centracom Elite - для диспетчеризации, назначения имен и конфигурирования групп;
• Omnilink Zone Manager - для управления отдельными системами;
• Integrated Network Manager - для поддержки взаимодействия между зонами, управления доступом и трафиком системы в режиме реального времени.

Все подсистемы (наборы сетевых служб) имеют графический интерфейс, поэтому администратор системы может всегда получить на экране полное графическое представление (топологию) сети. В подсистему Integrated Network Manager (INM) входят служба контроля за доступом (Security), управления конфигурацией (Configuration), мониторинга и отслеживания абонентского трафика в режиме реального времени (Performance), а также служба, выполняющая функции учета вызовов (Accounting). Кроме того, INM предоставляет администратору сети возможность использовать службу мониторинга и визуализации отказов (Fault) для обнаружения неисправного оборудования, поскольку все отказы основного оборудования, интерфейсных плат, линий связи и подсистем фиксируются и отображаются на системном терминале управления в соответствии с общей топологической схемой системы.

Системный контроллер, внешним интерфейсом которого является главный системный терминал, фактически представляет собой многопроцессорный комплекс на базе MС68040 и МС68060, предназначеный для обработки вызовов и управления системой. Так, он способен управлять коммутатором речевых каналов и переключать радиоканалы между узлами или зонами связи. Одна из важных особенностей системного контроллера - "гибкое селективное назначение рабочих каналов" (т. е. назначение рабочих каналов в той зоне, которая необходима для связи всех активных абонентов), обеспечивающее эффективное использование канальных ресурсов.

Взаиморезервирование на всех уровнях SmartZone Omnilink (управления Omnilink, межзонового взаимодействия и функционирования системы), реализованное при создании комплекса, обеспечивает надежную работу. Однако в случае отказа оборудования предусмотрен переход системы в режим транкинга в рамках отдельных систем SmartZone, а при более серьезных нарушениях внутри системы - в управляемый аварийный режим или в режим автономного транкинга, при котором каждая зона системы SmartZone функционирует изолированно.

Главный системный терминал контроллера используется для конфигурирования системы, регистрации абонентов, оперативного создания рабочих групп, выборочного блокирования и выполнения прочих административных функций и, по существу, является терминалом администратора сети.

Цифровой коммутатор речевых сигналов Embassy, согласно архитектуре системы, связан с системным контроллером, который получает от Embassy и обрабатывает переданную ему сигнальную информацию. Кроме того, через коммутатор Centracom он связан с рабочим местом диспетчера. Передача информационного потока организуется через мультиплексор по каналам связи с ретрансляторами и, с помощью цифрового коммутатора MBX - c линиями ТфОП. Главная функция Embassy - организация сквозных речевых каналов для связи между всеми абонентами системы.

Все ретрансляторы IntelliRepeater одной зоны связаны между собой, однако резервный ретранслятор канала управления в архитектуре не предусмотрен. Поэтому при отказе ретранслятора активного канала управления его функции прередаются любому другому ретранслятору, который поддерживает канал управления на другой частоте. Точно так же любая пара ретрансляторов IntelliRepeater может взять на себя функции транкингового контроллера и обеспечить переназначение вызовов и задание рабочих каналов в своей зоне. Однако в настоящее время IntelliRepeater не поддерживает режим синхронной передачи, поэтому при интеграции синхронных подсистем типа Simulcast в SmartZone Omnilink в качестве горячего резерва предусмотрена установка контроллера 6809 и ретранслятора Quantar.

Абонентское оборудование системы SmartZone Omnilink оснащено специализированным встроенным ПО, в функции которого входит регистрация в зоне обслуживания, формирование и модификация сканируемого списка каналов управления. В ПО также реализован алгоритм ускоренного поиска активных каналов управления.

Общий спектр услуг, предоставляемых SmartZone Omnilink, весьма богат; подробно ознакомиться с ним можно по адресу www.mot.com. Хотелось бы остановиться только на наиболее интересных и нетривиальных возможностях систем этого класса. Так, предусмотрены контроль за доступом абонентов в систему, отслеживание исходящих вызовов телефонных номеров АТС, в том числе и международной связи. При этом оператором строго регламентируется не только сам доступ, но и тип вызова и подключения, а также вид сообщений как в пределах системы, так и в рамках рабочей зоны. Подобное регулирование возможно с помощью назначения определенного уровня приоритета (из 10, предусмотренных в системе).

В Omnilink есть также особый режим доминирующей зоны, который был введен разработчиками для эффективного использования рабочих каналов. Например, если абонентские радиостанции располагаются в какой-то зоне таким образом, что некоторые из них попадают на ее край, то они переключаются на соседнюю (перекрываемую первой) зону во избежание замирания сигнала. Однако при назначении доминирующей зоны абоненты все равно могут обслуживаться другой базовой станцией. В системе предусмотрено жесткое и гибкое назначение доминирующей зоны, отнесение абонента к определенной зоне, которая соответствует конкретному уровню сигнала в канале управления, и задание нерекомендуемой зоны.

Для вызова абонентов АТС из системы предусмотрены два режима. Один из них - обычный набор 7- или 10-значного номера с передачей адресной сигнализации путем тонального набора и последующей коммутацией с помощью центрального коммутатора типа SZMBX. Другой режим обеспечивает выход в телефонную сеть через УПАТС. Вызов мобильной радиостанции с телефона АТС тоже может быть прямым, если радиостанции выделен прямой телефонный номер АТС. Если такого номера у радиостанции нет, используется набор номера коммутатора с последующим переключением.

Наиболее актуальной с точки зрения пользователей является функция сохранения текущей связи после автоматической перерегистрации в зоне и предоставления нового свободного радиоканала. Эта функция выполняется как при подключении к АТС, так и при связи с диспетчером. Время приостановления связи составляет примерно 0,5 с, и возобновление соединения после "удержания" происходит незаметно для абонента. Программно-аппаратный комплекс SmartZone Omnilink обеспечивает автоматический роуминг в пределах всей системы, оптимизируя назначение зоны и канала обслуживания.

Dimetra

Приступая к разработке серии систем на базе стандарта TETRA, компания Motorola определила для них единую торговую марку - Dimetra (DIgital Motorola Eurohean Tranking RAdio). Согласно стандарту TETRA, первая версия системы Dimetra представляет собой широкозоновую транкинговую систему, использующую для передачи информации спецификацию TDMA с разделением на 4 логических канала, которая реализована на базе цифровых технологий.

Система поддерживает связь в режиме полного дуплекса; дуплексный разнос - 10 МГц. Скорость передачи данных - 28,8 кбит/с. Пропускная способность одного канала, связывающего систему управления с базовыми станциями, составляет 64 кбит/c. Как и SmartZone Omnilink, система на базе протокола TETRA обеспечивает кодирование речевых сигналов и почти неограниченный роуминг. Диапазоны частот, поддерживаемых Dimetra: 380-400 и 410-430 МГц. В настоящее время рассматривается возможность использования диапазонов 450-470 и 845-869 МГц.

В состав системы входят базовые станции, коммутаторы, устройства оперативного управления (OMC), портативное и мобильное абонентское оборудование и удаленные диспетчерские места (так называемые консоли). Основой построения Dimetra, по сути, является инфраструктура системы SmartZone. При этом внутренний протокол SmartZone не претерпел изменений, а взаимодействие с любыми внешними объектами (абонентами сети) поддерживается по протоколу TETRA. Другими словами, TETRA является внешней оболочкой системы транкинговой связи, ядро которой - модифицированное оборудование SmartZone. Технологической основой такой архитектуры служит программно-аппаратный комплекс, называемый протокол-конвертор.

Интерфейс между инфраструктурой SmartZone и узловыми БС Dimetra реализуется на базе коммуникационного сервера интегрированного доступа SLM (Site Link Multiplexer), в качестве которого может выступать одно из устройств типа IMACS (компании Premisys), поддерживающее протокол frame relay и спецификации Х.21. Различия между оборудованием Dimetra и SmartZone Omnilink главным образом касаются БС (разработанной на базе стандарта TDMA) и контроллера. Они определяются архитектурой Dimetra, основа которой - "инфраструктура коммутации и управления" SwMI (Switching and Management Infrastructure), т.е. распределенная система управления транкинговой системой (рис. 2).

Базовая станция системы EBTS (Enhanced Base Transceiver System) обеспечивает радиочастотный интерфейс между SwMI и абонентскими радиостанциями. Конструктивно базовая станция Dimetra выполнена в виде монтажной стойки, в которой объединены устройства ее подсистем:

• контроллер станции TSC (TETRA Site Controller). Он разработан на базе процессора PowerPC (ISA) и имеет стандартный набор интерфейсов для подключения переферийных устройств памяти и встраиваемых модулей. Способен контролировать до 8 базовых радиостанций;
• базовая радиостанция BR (Base Radio). Кроме обычного набора радиооборудования она оснащена автономным источником питания и собственным радиоконтроллером. Максимальная мощность радиопередатчика - 25 Вт (регулируемая). BR обеспечивает передачу четырех логических каналов на общей несущей частоте с шириной полосы 25 кГц;
• блок аварийной сигнализации EAS (Environmental Alarm System). Он позволяет получить отчет как об отказах и нарушениях работы самой станции EBTS, так и о некоторых функциональных отказах системы или нарушениях ее режима работы (например, указывает на несанкционированный доступ к любой БС). В его функции также входит дистанционное управление оборудованием EBTS;
• подсистема распределения радиочастот RFDS (Radio Frequency Distribution System). Включает в себя приемное и передающее оборудование. При передаче выходные сигналы радиостанции BR объединяются для посылки их в эфир с одной антенны, а для минимизации рассеивания радиочастотной мощности и обеспечения высокой емкости каналов реализована полостная комбайнерная система. Оборудованием для приема сигналов выполняется так называемый разнесенный прием (минимум на две антенны) от всех абонентов системы, что позволяет обеспечить низкий уровень ошибок в цифровых данных.

В состав EBTS входят также автономный источник питания, интерфейсный блок (с чьей помощью происходит подключение БС к сети TETRA с протоколом Х.21 и каналам Ethernet, через которые осуществляется связь с базовыми радиостанциями), а также устройство для обработки навигационных сигналов GPS.

Основной функцией базовой станции EBTS является обеспечение радиочастотной связи между системой коммутации и управления сетью SwMI и абонентским оборудованием (см. рис. 2). В инфраструктуру SwMI, которая позволяет оптимизировать работу сети, входят контроллер групповой коммутации GSC (Group Switch Controller), групповой коммутатор GC (Group Switch), консольный сервер CS (Console Server), радиотелефонный коммутатор BX (Business Exchange), транскодер XCDR, мультиплексор каналов SLM (Site Links Multiplexer), базовая станция EBTS, менеджер системы SM (System Manager), мобильная абонентская станция MS (Mobile Station).

(1x1)

Контроллер групповой коммутации GSC разработан на базе модульного двухпроцессорного блока (процессор МС68040) и предназначен для координации и обработки вызовов всей системы. В его составе предусмотрены резервные аппаратные модули и диагностическое ПО, что обеспечивает непрерывную обработку вызовов даже во время ремонта станции.

Групповой коммутатор GC осуществляет маршрутизацию голосовых сигналов PCM/AСELP (64-4,567 кбит/c) при пропускной способности 2 Мбит/с.

Консольный сервер CS поддерживает до 30 локальных и удаленных диспетчеров, обеспечивая интерфейс между диспетчерскими консолями и каналом группового коммутатора (2 Мбит/c).

В ПО администрирования (менеджер системы), предназначенном для координации работы элементов системы, которое устанавливается на платформе Unix, предусмотрены интерфейсные API-модули. С их помощью можно организовать взаимодействие с внешними типовыми системами управления, например OpenView (Hewlett-Packard). Информация, полученная менеджером системы, используется устройством оперативного контроля управления радиосвязью OMC (Operation Management Control).

В состав абонентского оборудования Dimetra входят портативные радиостанции МТР200 и МТР300, созданные на новой аппаратной базе, а также мобильная станция МТМ300, реализованная на платформе Mobius. Все абонентские станции оснащены цифровым сигнальным процессором, линейным радиочастотным усилителем мощности и клавиатурой. Мощность мобильной станции составляет 3 Вт, портативной - 1 Вт. Зоны обслуживания носимой и мобильной станции для городской и сельской местности различаются примерно в 2 раза. По данным Motorola, при высоте подвески антенн БС 30 м нормализованные значения зон, рассчитанные по усредненным характеристикам оборудования и эфира, составляют для городских условий примерно 13 и 8 км, а для сельских - 21 и 13 км соответственно.

Модернизация системы от SmartZone до Dimetra не требует замены всего существующего оборудования. Доля новых устройств, необходимых для развертывания Dimetra, невелика и зависит от конфигурации исходной системы.

Интеграция систем и заказчики

Cистема Dimetra построена на базе типовых технических решений Motorola, что позволяет с минимальными затратами создать единую систему связи, которая будет одновременно работать с транкинговыми радиосистемами в различных диапазонах частот, поддерживающими разные протоколы передачи, и обеспечивать единую групповую или индивидуальную адресацию абонентов.

Разработчики Motorola готовы выполнить интеграцию Dimetra с системой типа SmartZone. Планируется осуществить ее на уровне зонового группового контроллера либо архитектуры Omnilink. Максимальное время предоставления связи в такой системе не превысит 0,5 с. Безусловно, возможность сопряжения систем позволит заказчику сохранить часть инвестиций.

В список заказчиков систем SmartZone входит немало крупных государственных организаций и частных фирм в разных странах мира. Среди них - такие известные, как британский Скотланд Ярд и полиция Лос-Анджелеса. Российских клиентов у компании пока пять: два в Москве (в том числе "МТК-Транк") и по одному в Санкт-Петербурге, Самаре и Оренбурге. Что же касается Dimetra, сегодня достигнута договоренность между Motorola и некоторыми российскими операторами связи, готовыми приобрести и эксплуатировать систему.