Cистема S-Pro

О неожиданном появлении на российском рынке цифровой транкинговой системы S-Pro, созданной на основе протокола Tetrapol компанией Siemens, мы уже рассказывали нашим читателям (см. «Сети», 2000, № 5, с. 73). Эта система мобильной связи ориентирована на решение специализированных задач, прежде всего — входящих в компетенцию служб общественной безопасности. Предлагаем вашему вниманию статью, посвященную особенностям S-Pro, которую любезно согласился написать специально для нашего журнала глава департамента Professional Mobile Systems Siemens Макс Улиг.

Гибкость ее архитектуры способствует легкой адаптации системы к любым административным требованиям пользователя, дает возможность поэтапно развертывать сети. S-Pro способна обеспечить широкую зону покрытия. Для интегрированной передачи речевых сигналов и данных в ней применяется полностью цифровая технология, имеются встроенные функции защиты, а также поддержка «бесшовного» роуминга. Все это обуславливает реальные шансы системы на успех.

Инфраструктура S-Pro включает в себя следующие компоненты:

• базовую станцию (максимум 24 канала; три модуля конструктива 19 дюймов; радиус действия для портативного телефона — 5 км в городе, 20 км в сельской местности);
• главный и вспомогательные коммутаторы (для организации региональной сети с числом ячеек до 32 используются до 8 вспомогательных коммутаторов);
• пункты оперативного контроля и технического обслуживания;
• пункты тактического управления и диспетчерские центры или станции, оснащенные терминалами различных типов.

В состав системы также входят портативные (носимые) абонентские устройства типа «телефонная трубка», мобильные (возимые) и стационарные (фиксированные) радиостанции, терминалы передачи данных и защищенные радиотерминалы, а также интерфейсы для подключения к внешним сетям (УАТС-сетям, ТфОП, Х.25, IP, аналоговым системам профессиональной мобильной связи).

Каждый радиотерминал поддерживает три режима работы:

• сетевой (стандартный рабочий) — информация передается через элементы инфраструктуры, что обеспечивает доступ ко всем услугам сети, но связь осуществляется в полудуплексном режиме;
• прямой связи — терминалы работают как портативные дуплексные (симплексные) радиостанции. Применение технологии FDMA позволяет системе S-Pro поддерживать этот режим в узком канале (шириной 12,5 кГц), обеспечивая максимально возможную дальность связи;
• ретрансляции — передача осуществляется через портативный ретранслятор S-Pro (такой режим обычно используется для местной связи).

Tехнические характеристики S-Pro (см. таблицу) полностью соответствуют стандарту ETSI TS 300 113.

Архитектура и основные возможности

Структуру радиосети можно представить в виде нескольких уровней взаимодействия оборудования (рис. 1). На уровне радиоинтерфейса сотовая или транкинговая архитектура системы выбирается в зависимости от предполагаемых объемов трафика и наличия частот. Уровень коммутации обеспечивает связь между различными ячейками (в терминологии Siemens — сотами) и служит для маршрутизации вызовов, поддержки функций мобильного управления и внешних подключений. На уровне управления сетью осуществляются конфигурирование оборудования и контроль за работой сети.

Трехуровневая структура сети

Архитектура системы мобильной радиосвязи определяется в зависимости от основных требований, предъявляемых к этой системе. Чаще всего к их числу относятся высокое качество связи, эффективность использования спектра, а также обеспечение максимально возможной зоны обслуживания и оптимального «охвата» для каждого узла базовой станции (для минимизации их числа). Рассмотрим, как указанные задачи реализуются в S-Pro.

Качество связи

Применение цифровой технологии, основой которой является протокол Tetrapol, а также достижений Siemens в области цифровой обработки сигналов обеспечивает хорошие эксплуатационные характеристики S-Pro (в том числе высокое качество передачи речи, однородность связи внутри широкой зоны покрытия).

Передаваемая информация (голосовые сигналы, данные и сигналы управления) остается закодированной в цифровом формате на всех уровнях архитектуры — от передающего до принимающего терминала. Причем она транспортируется по сети в виде пакетов данных, и все оборудование системы (терминалы, БС, коммутаторы) работает только с этими пакетами. Благодаря применению в S-Pro цифровой пакетной обработки возможна передача речи и данных с одного и того же терминала.

Качество связи в зонах покрытия аналоговых и полностью цифровых систем радиосвязи

Вокодер S-Pro использует алгоритм линейного предсказания с многоимпульсным кодовым возбуждением (Code Exited Linear Prediction, CELP). Он обеспечивает значительно более высокое качество голосового сигнала, чем достигаемое в аналоговых сетях (рис. 2) с каналами шириной 10 или 12,5 кГц, и позволяет поддерживать оптимальные функциональные характеристики передачи даже в условиях помех. Отсутствие обрывов связи и одинаковое качество речевого сигнала по всей зоне покрытия достигаются за счет цифровой обработки и применения встроенных кодов коррекции ошибок. Сообщения доставляются без повторной передачи.

Встроенная функция защиты от сканирования канала связи, гарантирующая определенную конфиденциальность передачи по эфиру, основана на цифровом методе Гауссовой манипуляции минимальным сдвигом ( Gaussian Minimum Shift Keying, GMSK). Этот метод, сочетающий постоянную групповую модуляцию с когерентной демодуляцией, дает возможность добиться высокой чувствительности приемной аппаратуры. Кроме того, благодаря GMSK поддерживается хороший уровень помехозащищенности радиоканала, а следовательно, повышается эффективность использования частот в смежных сотах.

Оптимизация использования спектра

Поскольку радиочастоты являются ограниченным ресурсом, эффективности использования спектра придается огромное значение. Проектирование зоны обслуживания включает деление географического района на соты, выявление оптимальных параметров радиосвязи (тип антенны, номинальные уровни мощности приемопередающих устройств и т.д.) и мест для размещения узлов связи. Расчеты, основанные на энергетических характеристиках каналов, дают возможность определить дальность связи при существующих параметрах оборудования и условиях распространения радиоволн.

Сочетание нескольких технологий позволило разработчикам S-Pro добиться получения таких характеристик оборудования, которые обеспечивают хороший уровень обслуживания даже в условиях, затрудняющих многолучевое распространение радиоволн (например, в больших городах или холмистой местности минимизируются задержки, вызванные отражением радиоволн). Благодаря применению GMSK с когерентной демодуляцией и канального кодирования достигнута высокая чувствительность приемной аппаратуры. Поэтому удалось снизить мощность приемников и передатчиков системы, не сужая зону покрытия, а даже расширив ее, а также уменьшить количество узлов радиосвязи, необходимое для всей зоны обслуживания. Заметим, что в S-Pro дальность действия радиосвязи и качество передачи одинаковы (при заданном значении вероятности ошибки на бит) при транспортировке только речевого сигнала (с кодированием и без) и только данных. Кроме того, абонент не должен определять свое положение относительно БС, чтобы узнать, может ли он надежно передать данные.

Используемый в S-Pro режим доступа — FDMA — оказывает существенное влияние на размер зоны покрытия одной БС. В FDMA-системах каждый вызов занимает небольшую часть полосы пропускания, выделенной для сети в данном районе. В S-Pro предусмотрен механизм, позволяющий добиться максимальной дальности связи при существующих мощности передатчика и условиях многолучевого распространения радиоволн. Выбор FDMA обеспечивает и другие существенные преимущества: скажем, можно реализовать связь на одном наборе частот, а также настроить оборудование для работы в энергетически экономичном и надежном режиме прямой связи (Direct Mode Operation, DMO).

Решение радиотехнических проблем и планирование использования частот тесно взаимосвязаны и требуют оптимизации в соответствии с необходимыми для потребителя параметрами связи. Для достижения этой цели очень важное значение имеет сведение до минимума взаимных помех от соседних БС.

Схема повторного использования частот, применяемая в S-Pro (на одном и том же наборе частот работают каждые 12 сот)

Поскольку S-Pro задействует узкий частотный интервал (12,5 или 10 кГц), то пропускная способность ее канала, как минимум, в два раза больше, чем в системах, работающих с интервалом 25 кГц. Кроме того, благодаря узкому интервалу для сети легче выделять рабочие частоты. В схеме повторного использования частоты учитывается наикратчайшее расстояние между двумя ячейками, использующими общий набор частот (рис. 3). В S-Pro одинаковые частоты присваиваются каждому кластеру, состоящему из 12 сот.

Организация связи

Система S-Pro имеет модульную архитектуру, что позволяет строить как локальные, так и территориально-распределенные сети. В зависимости от нужд потребителя система может быть сконфигурирована для связи, организованной на базе сотовой структуры либо осуществляющейся через ретрансляторы на одном наборе частот. Причем в одной сети могут «сосуществовать» и те, и другие участки.

Зоны покрытия: а) систем на базе сот (каждая БС использует свой набор частот); б) при организации связи через ретрансляторы (один и тот же набор частот используется всеми БС)

Сотовая структура реализуется чаще всего в локальных сетях. В радиосвязи сотой называют участок земной поверхности, по которому терминал может перемещаться, не выходя из зоны покрытия одной БС (рис. 4, а). Любая базовая станция управляет несколькими каналами. В S-Pro один из них применяется для транспортировки служебных данных и сигнализации (канал управления), а другие — для передачи полезной информации (каналы трафика). Каждый канал работает на двух частотах, набор которых в прилегающих сотах определяется в соответствии со схемой повторного использования частот.

В режиме синхронной связи через ретранслятор, осуществляющейся на общем наборе частот (simulcast), несколько БС (их называют «ведомыми») передают один и тот же сигнал на одной и той же частоте (рис. 4, б), создавая единую соту (макросоту) с широкой зоной охвата. Макросота абсолютно прозрачна для терминала, и роуминг между базовыми станциями происходит без регистрации на границе каждой соты. Ведомые БС соединены с ведущей, которая управляет ими через специально выделенные линии связи, и синхронизируются через глобальную систему навигации GPS. Указанная архитектура особенно эффективна при групповой связи, задействующей всю зону покрытия. Кроме того, она обеспечивает решение проблем маскирования сигнала, характерных для густонаселенных городских районов.

Инфраструктура. Базовые станции, формирующие радиопокрытие зоны, управляются радиокоммутаторами, которые связаны с ними и между собой цифровыми транкинговыми каналами связи с пропускной способностью 2 Мбит/с (соответствуют рекомендациям G.703/G.732 ITU-T). Топология этой базовой сети маршрутизации и коммутации может быть узловой, типа «звезда» или «цепочка». Кроме того, в состав системы входят шлюзы, которые позволяют осуществлять маршрутизацию вызовов и данных к внешним для этой системы элементам.

Функции радиокоммутатора включают в себя контроль вызовов, управление мобильностью, маршрутизацию, коммутацию каналов и пакетов при передаче речи, данных и статусных сигналов. В большинстве случаев локальная сеть управляется одним радиокоммутатором, который именуется главным (Main Switch, MSW) и помимо вышеуказанных функций обеспечивает работу с базами данных сети. При наличии более напряженного трафика или большего числа БС могут потребоваться несколько таких устройств — главный коммутатор и вспомогательные (Secondary Switch, SSW).

Автономный комплект базовых станций и коммутаторов, управляемых главным коммутатором, в терминологии Siemens называется «элементарной» сетью. Она и является основным структурным элементом системы S-Pro. Более крупные сети, например общенациональные, допускается создавать путем простого объединения нескольких элементарных сетей. Распределенная архитектура системы облегчает ее адаптацию к любым географическим или административным условиям.

Через базовую сеть осуществляется передача речи, данных и, частично, сигнализации. Однако главные коммутаторы соединены между собой еще и каналами стандарта Х.25, по которым происходит основной обмен сигнальной информацией.

Управление мобильностью. Обеспечение мобильности относится к ключевым требованиям, учитываемым при развертывании сети. Абонентское устройство должно иметь доступ ко всем услугам вне зависимости от местонахождения пользователя в зоне покрытия. S-Pro обладает несколькими механизмами, позволяющими удовлетворить это требование.

Механизмы регистрации и роуминга. Терминал автоматически регистрируется как по прибытии в конкретную соту, так и после длительного периода его неактивности, что дает возможность оперативно обновлять базы данных абонентов системы. При реализации роуминга по всей зоне покрытия терминал способен автоматически выбрать для работы другую соту (БС), исходя из уровня мощности радиоизлучения и аппликативных критериев (необходимость поддержания непрерывности связи).

Интерфейсы с другими системами могут потребоваться по разным причинам:

• в процессе перехода от существующей сети к системе S-Pro;
• для интеграции с иными сетями связи (в частности, при использовании приложений для работы с базами данных, размещенными на внешних серверах);
• для взаимосвязи с различными частными сетями или ТфОП.

Для сопряжения S-Pro с аналоговыми сетями может использоваться специальный интерфейс, называемый одноканальным преобразователем (Single Channel Converter, SCC). Он позволяет терминалам, работающим по одному аналоговому каналу, устанавливать связь с членами группы. Оборудование SCC включает в себя подсоединенный к линии связи S-Pro терминал (для связи с радиокоммутатором S-Pro) и аналого-цифровой (аппаратный) интерфейс. Шлюзом к аналоговой сети служит аналоговый терминал подключаемой системы.

Интерфейс с ТфОП или частной учрежденческой сетью устанавливается с помощью специального интерфейсного устройства, которое подключено к линии связи и соединено с радиокоммутатором и УАТС. Для стыковки S-Pro c ТфОП допускается также использовать внешнюю УАТС. Прямые исходящие звонки в сеть общего пользования могут производиться с любого санкционированного S-Prо терминала.

Главный коммутатор оснащен двумя внешними интерфейсами, которые могут служить для передачи данных. Это контроллер сети передачи данных (Data Network Controller, DNC), поддерживающий IP-маршрутизацию, и интерфейс Х.25.

Интерфейс с диспетчерскими центрами представляет собой специальный шлюз, состоящий из подключенных к линии портов доступа, которые связаны с радиокоммутатором через диспетчерский контроллер доступа (Dispatch Access Controller, DAC).

Управление системой

После того как сеть создана и структурирована в соответствии с определенными требованиями, она нуждается в конфигурировании и управлении. Гибкость системы управления, возможность быстро осуществлять технические и функциональные изменения имеют весьма важное значение.

S-Pro оснащена инструментальными средствами для технического, тактического и оперативного управления, применяемыми на разных уровнях управления. На уровне инфраструктуры БС осуществляют прямое управление аппаратурой и ПО, передавая соответствующую информацию на коммутаторы. На сетевом уровне коммутаторы автоматически контролируют работу сетевой аппаратуры и ПО, осуществляют мониторинг и управляют службами связи. На уровне элементарной сети выполняются поиск и выборка из рабочих баз данных информации, которая затем применяется в процедурах технического и тактического управления и диспетчеризации.

Администратор системы конфигурирует ресурсы сети и управляет ими в целях оптимизации их использования и поддержания установленного уровня обслуживания каждой категории абонентов. В его задачи также входит контроль за зоной нумерации и ограничениями доступа.

Техническое управление

Составляющими технического управления являются:

• управление конфигурацией (определение компонентов сети и их связей, организация инфраструктуры, обновление ПО);
• контроль за состоянием сети (мониторинг оборудования, обнаружение сбоев и корректирующие действия);
• контроль за функционированием и наблюдение за терминалами (в том числе за их нагрузкой и регистрацией, а также за использованием радиоресурсов — с помощью специального информационного дисплея);
• системное администрирование и конфигурирование параметров радиоканалов (определение профиля доступа, плана адресации и зоны обслуживания конкретной группы пользователей).

Все данные, применяемые для управления, выводятся на экран внешнего ПК для получения статистических отчетов и дальнейшего анализа. Администратор системы может запретить или ограничить доступ к определенной части системной информации с помощью паролей.

Схема организации технического управления

Архитектура системы технического управления тесно связана со структурой элементарных сетей (рис. 5). Информация, относящаяся к элементарной сети, собирается в рабочей БД, реализованной на базе программно-аппаратного комплекса (Оperation and Maintenance Computer, OMC) на платформе ПК с ОС Unix, который связан с главным коммутатором каналом Х.25. OMC объединены в локальную сеть каналами Ethernet, и к любому их них из пункта технического управления (Technical Management Position, TMP) обеспечивается доступ при помощи дисплея «мультиэлементарной» сети. Команды оператора, посылаемые с Unix-терминала, реализуются на уровне TMP. Пункт технического управления служит для получения общей картины состояния сети и предоставляет доступ к полному набору функций контроля (вплоть до уровня плат) через удобный интерфейс.

Тактическое управление

Осуществляется в соответствии с административными задачами организации, в которые входят управление терминалами, абонентскими группами и оперативное планирование.

К задачам управления терминалами относятся их конфигурирование и персонификация с помощью специальной станции. Она присваивает терминалам не только сетевые адреса, но и профили (права и привилегии) их использования. Управление абонентской сетью предполагает работу с базой данных абонентов (создание и удаление записей, внесение изменений). Тактический оператор или диспетчер обладает правами на проверку любого терминала.

Управление абонентскими группами включает в себя определение состава групп и контроль за их работой (в процессе которого учитываются полномочия, предоставленные каждой группе). Тактический оператор имеет в своем распоряжении дополнительные механизмы управления (в частности, динамической перегруппировки).

В задачи оперативного планирования входит предварительное определение зоны действия всех необходимых абонентам услуг связи. Это позволяет оптимизировать использование ресурсов каждой абонентской группой в соответствии с условиями эксплуатации.

Весь набор требующейся для тактического управления информации имеется в OMC, поскольку в ее БД хранятся сведения, относящиеся к элементарной сети. Данные об абонентских терминалах тоже частично дублированы в OMC.

Оперативное управление

Такое управление заключается в контроле за коммуникационным процессом в масштабе реального времени, а его основной задачей является адаптация сценариев управления связью к требованиям пользователя и условиям связи, с одной стороны, и к имеющимся ресурсам сети, с другой (рис. 6). В его процессе задействуются в основном функции, обеспечивающие контроль за связью, но знание рабочих параметров соты также позволяет диспетчеру определить текущее состояние системы в зоне его деятельности.

Выполнение оперативных функций инициализируется из автономных диспетчерских пунктов, которые отвечают за управление в конкретных районах и контролируют связь в соответствии с данными о работающих там терминалах. Диспетчер может участвовать в сеансах связи и обрабатывать информацию о состоянии сети, поэтому диспетчерские станции оснащены портами V.11 для подключения к коммутатору (передача речи) и интерфейсами Х.25 (передача данных).

Рабочее место диспетчера организуется на базе ПК, оборудованного несколькими дополнительными аудиоустройствами. Диспетчер имеет доступ к полному набору услуг, предоставляемых с обычного радиотерминала, и ряду дополнительных (таких как принудительное включение голосовой связи, работа со статусной информацией, запись текущего сеанса связи).

Управление приоритетами

Интеграция передачи речи и данных в S-Pro осуществляется в том числе и за счет использования общего фонда ресурсов — радиоканалов, коммутируемых сетей, временных интервалов в цифровых транкинговых линиях связи. Сетевые ресурсы распределяются системой в соответствии с приоритетами полученных коммуникационных запросов. Правила назначения приоритетов определяются организацией-пользователем с учетом видов предлагаемых услуг.

Принятый в S-Pro механизм назначения приоритетов позволяет сохранить иерархию пользователей и обеспечить возможность резервирования ресурсов. Для установления очередности выполнения запросов или резервирования ресурсов для других видов связи предусмотрено несколько видов приоритетов. Так, при установлении связи используются приоритеты типа вызова, типа вызывающего абонента, транкинга (назначается тактическим оператором после определения состава группы), пользователя (устанавливается при персонификации терминала) и передачи (предоставляет диспетчеру привилегию прерывать других абонентов группы при получении от ее члена запроса на установление связи). Каждому виду приоритета может соответствовать одна из категорий срочности вызова (стандартный, экстренный, срочный, широковещательный и аварийный). Система автоматически определяет права и привилегии абонента на основе его приоритетов и «принимает решение» о резервировании ресурса. Таким образом, управление приоритетами является процессом, квазипрозрачным для абонентов и, в то же время, адаптированным к требованиям организации-пользователя.

Средства защиты

Защищенность связи является одним из наиболее важных вопросов для любой организации, но особенно — для работающей в сфере общественной безопасности. Среди основных угроз можно назвать следующие:

• прослушивание (конфиденциальность связи между терминалами имеет существенное значение для предотвращения несанкционированного доступа к передаче голосового трафика или данных в любом месте сети);
• анализ трафика (измерение активности в линиях связи, анализ того, кто звонит, откуда и куда, — все это позволяет преодолеть защиту сети);
• кража терминала (он может использоваться для входа в сеть и участия в сеансе связи);
• вторжение в сеть;
• нарушение связи между элементами инфраструктуры.

Чтобы должным образом противостоять таким угрозам без ухудшения функциональных характеристик сети, механизмы защиты должны быть встроены в базовую структуру системы. В S-Pro реализованы следующие функции обеспечения безопасности: контроль доступа, взаимная аутентификация, защита сигнала, сквозное шифрование, автоматическая смена ключей и дистанционная блокировка терминалов.

Функции контроля доступа включают в себя использование паролей для доступа к ответственному оборудованию и данным, относящимся к инфраструктуре системы и механизмам управления. В S-Pro предусмотрены дополнительные устройства для мониторинга «входов» в узел связи, способные обнаруживать любое физическое вторжение и информировать о нем технического оператора с помощью сигнала тревоги на ТМР.

Для предотвращения нелегального проникновения в систему между терминалами и оборудованием инфраструктуры периодически проводятся процедуры аутентификации. При обнаружении какого-либо несоответствия техническому оператору автоматически передаются сигнал тревоги и идентификационные данные «подозрительного» терминала.

Для защиты сигнала используются цифровое кодирование речи и скремблирование, которые весьма затрудняют анализ кодов, применяемых в каналах S-Pro: существующим аналоговым сканерам эта задача не по силам. Чтобы несанкционированный пользователь не смог получить данные об активности радиосвязи, в управляющий канал (БС — мобильный терминал), по которому не передается трафик, автоматически вводятся фиктивные кадры. Наконец, динамическое перераспределение ресурсов обеспечивает полную защиту от незаконного анализа трафика.

Сквозное шифрование — главный козырь S-Pro. Данные пользователя защищаются с помощью сквозного шифрования, осуществляемого только на уровне терминала и только внешними сетевыми интерфейсами, поскольку любое место, в котором выполняется шифрование/дешифрование, уязвимо. Шифрование «из конца в конец» дает значительно большую степень защиты, чем шифрование исключительно радиоканала, а кроме того, обеспечивает защиту связи и в режиме прямой передачи, и в режиме ретрансляции.

Следует отметить, что применение сквозного шифрования не приводит к ухудшению качества звука и уменьшения дальности радиосвязи. При этом полностью цифровая технология и постоянная групповая модуляция позволяют не «тратить» дополнительную полосу частот.

Вручную осуществляются только генерация первого ключа и загрузка ключей, стандартных для инфраструктуры S-Pro и терминалов. Распределение ключей выполняется автоматически, за что отвечает механизм смены ключей по эфиру (over-the-air rekeying). Все ключи передаются и хранятся в зашифрованном виде.

В качестве дополнительных мер защиты может использоваться дистанционная блокировка терминалов. Тактический оператор способен блокировать любой терминал как временно (блокировка трафика), так и постоянно (полная блокировка доступа), причем незаметно для абонента. В первом случае терминал не имеет прав доступа к услугам, но ему разрешена регистрация в сети (для его отслеживания). Права доступа терминала восстанавливаются тактическим оператором по эфиру. При введении постоянной блокировки терминал полностью теряет свои права, и вся внутренняя информация о нем удаляется из БД. Для возобновления его работы терминал необходимо вернуть в центр обслуживания.

Услуги

Передача речи

Оборудование системы S-Pro обеспечивает широкий спектр режимов голосовой связи (групповой, индивидуальный, сетевой, через ретранслятор, а также прямой связи — DMO). Кроме того, система поддерживает широковещательный (безадресный) вызов (обязательная функция) и экстренный вызов (всегда имеет высший приоритет). Доступность услуги зависит не от типа терминала, а от прав и привилегий его владельца.

Транкинг — базовая технология связи S-Pro, при использовании которой ресурсы сети объединены и динамически распределяются по запросу без вмешательства со стороны оператора. Система сама маршрутизирует вызовы и назначает радиоканалы в соответствии с наличием ресурсов, видом связи, приоритетами и т.д. Сравните: в конвенциональной радиосистеме каждый канал предоставляется конкретной группе пользователей. В этом случае абонентам, совместно использующим общий канал, приходится ждать соединения даже при наличии свободных линий связи (рис. 7). Транкинг позволяет динамически перераспределять каналы, что исключает длительное ожидание освобождения нужного ресурса.

Базовый рабочий режим S-Pro — групповая связь. Она осуществляется:

• в пределах конкретной рабочей группы (talkgroup);
• по многоабонентскому открытому каналу (multisite open channel, MOCH), совместно используемому несколькими группами.

S-Pro обеспечивает и различные виды частных вызовов (индивидуальный, коллективный и через ТфОП). Среди дополнительных услуг, расширяющих основные возможности связи, следует упомянуть переключение телефонного вызова, идентификацию вызывающего абонента, перенос вызова, подключение к соединению в течение сеанса связи (late entry), поисковый вызов по списку (list search call), идентификацию говорящего абонента и такие специальные функции, как выборочное прослушивание и сканирование канала связи.

Режим прямой связи позволяет пользователям, находящимся в зоне покрытия, устанавливать связь без помощи оборудования инфраструктуры. При этом эффективность работы зависит от местных условий распространения радиоволн. Следует также отметить, что режим прямой связи обеспечивает:

• установление связи даже вне зоны покрытия сети;
• сокращение нагрузки на инфраструктуру при работе группы пользователей;
• предоставление резервных линий связи при отказе оборудования инфраструктуры.

Базовый вариант режима DMO предусматривает установление связи после выбора абонентами одного и того же рабочего симплексного канала из меню режима прямой связи. В сеансе может участвовать любой терминал, находящийся в зоне радиодоступности. Поддерживается и передача шифрованной информации.

При активизации режима прямой связи терминал регистрируется в «своей» соте и проводит мониторинг соответствующего канала управления. Однако участие в прямой связи не исключает работы в сетевом режиме. Терминал может быстро переключаться с одного режима на другой, отвечая на запросы при обнаружении речевого сигнала в канале, предназначенном для режима прямой связи, и обмениваться с другими терминалами любой информацией в режиме сетевого вызова.

Бывают случаи, когда абоненту, работающему в режиме DMO, срочно требуется установить с кем-либо связь. Оборудование S-Pro позволяет, нажав кнопку экстренного вызова на терминале, реализовать такой вызов в режиме прямой связи. Сигнал передается по заранее установленному симплексному каналу экстренных сообщений (особо выделен в плане распределения частот), который контролируется всеми терминалами. Последние автоматически переключаются на этот канал, причем радиостанции, находящиеся в зоне действия передающего терминала, могут либо принять вызов, либо отказаться от него.

В случае установления связи через цифровой ретранслятор при использовании режима прямой связи расширяется зона покрытия. Настраиваемый ретранслятор дуплексной связи S-Pro предоставляет абонентам один открытый речевой канал, который может задействоваться ими совместно. Такой ретранслятор часто устанавливается в зданиях — как в зоне покрытия сети, так и вне ее.

Передача данных

Оборудование S-Pro способно обеспечить полный комплект услуг передачи данных. При построении сети возможна реализация какой-либо из двух концепций — мобильного офиса и единой информационной системы. Согласно первой, передача данных осуществляется либо с терминала S-Pro (например, при транспортировке статусной информации), либо со стандартного терминала данных пользователя (User Data Terminal, UDT), подключенного напрямую к абонентской радиостанции S-Pro. Воплощение второй концепции облегчается за счет поддержки S-Pro стандартных протоколов и интерфейсов.

В систему можно интегрировать приложения пользователей, но при этом она поставляется и с собственным ПО для работы с данными. Скажем, для обмена сообщениями предназначено приложение DATAPOL, построенное на базе стандарта Х.400 и специальной службы протокола Tetrapol. DATAPOL организует передачу информации между терминалами данных пользователя (UDT) или между UDT и адресатами внешней сети Х.400. DAS (Data Application Server) — cервер приложений для передачи данных — позволяет передавать сообщения между UDT и внешними локальными компьютерными сетями. DAS включает в себя несколько абонентских приложений (серверы состояния и автоматического определения местонахождения автомобиля, мобильный агент для распределенной базы данных и т.д.) и взаимодействует с внешней сетью по IP-протоколу.

Надежность системы

Благодаря распределенной архитектуре S-Pro удается реализовать преимущества заложенной в ней операционной избыточности, оптимизировать использование внутренних линий связи, повысить гибкость системы и облегчить ее модификацию. Кроме того, поскольку существует возможность выбора альтернативных путей при маршрутизации между любыми двумя коммутаторами сети, в случае неисправности линии связи обеспечиваются перенаправление вызовов и необходимый уровень обслуживания. Таким образом, добавление вспомогательных коммутаторов повышает отказоустойчивость сети.

S-Pro создавалась на принципах избыточности (в том числе дублируются платы, активные и резервные каналы связи между сетевыми элементами), поэтому в ней изначально было предусмотрено выполнение процедур автоматического обнаружения сбоев (с помощью радиокоммутаторов и БС) и защитных процедур (реализованы программно). При неисправности системы или аварии, ведущей к отключению части сети, автоматически инициируются аварийные режимы работы. S-Pro обладает способностью реконфигурации. Поддерживая возможный в конкретной ситуации уровень обслуживания, она выполняет процедуры, которые необходимы для возврата в нормальный режим работы.

Различные аварийные режимы вводятся в соответствии с характером отказа:

• если одна элементарная сеть отключается от системы и нельзя осуществить перемаршрутизацию, все услуги связи обеспечиваются другой элементарной сетью;
• если от главного коммутатора элементарной сети отсоединена группа вспомогательных, то один из них берет на себя некоторые «ведущие» функции (например, определяет местонахождение терминала); при восстановлении соединения синхронизация с главным коммутатором осуществляется автоматически;
• если БС отключена от своего радиокоммутатора с изоляцией моносоты или соты, через которую осуществляется групповая связь на одном наборе частот, то терминалы выбирают маршрут, проходящий через неизолированную соту, на основе критериев повторного выбора сот;
• при выходе из строя какого-либо приемопередатчика канала управления другой автоматически выбирает новый канал управления;
• при полном выходе из строя части сети абоненты могут воспользоваться режимом прямой связи в пределах дальности действия своих терминалов.

* * *

Подведем некоторые итоги. S-Pro ориентирована на решение задач специализированной связи, а прежде всего — на удовлетворение потребностей служб общественной безопасности. Среди ее преимуществ — модульная структура, благодаря которой можно изменять масштаб системы от местной до глобальной сети, а также поэтапно вводить в действие и зоны покрытия, и разные виды услуг. Использование в S-Pro стандартных протоколов и интерфейсов обуславливает возможность ее интеграции с различными существующими сетями. Применяемый в системе метод сквозного шифрования обеспечивает полную защиту связи во всех режимах работы и позволяет задействовать для данных целей собственные алгоритмы потребителя.

ОБ АВТОРЕ