ASTRO — цифро-аналоговые системы стандарта АРСО 25 компании Motorola

Содержание:
Об APCO
Основные тактико-технические данные систем АРСО 25
Основные достоинства систем стандарта АРСО 25
Системы ASTRO/APCO 25
Особенности и функции систем ASTRO
Конвенциональные радиосистемы ASTRO
Характеристики системы
Режимы связи
Возможности аналогового режима
Системные функции
Цифровая транкинговая связь
Топология и конфигурации
Новые функции транкинговой системы ASTRO
Интегрированная передача речи и данных
Передача данных
Абонентское оборудование ASTRO

Об APCO

Ассоциация Официальных представителей служб Связи Общественной Безопасности (АРСО) координирует разработку основных проектов по созданию и применению современных средств связи для охраны общественного правопорядка и обеспечения безопасности. В состав Ассоциации входят представители местных властей, властей штатов и федеральных структур США, а также многие организации Европы и Азии, что обеспечивает международное признание проводимых работ.
Проект АРСО 25 был создан в 1989 г. для наиболее полного удовлетворения потребностей служб общественной безопасности США в радиотелефонной подвижной связи. На основе анализа опыта указанных служб по использованию различных систем и средств радиосвязи были определены следующие исходные общие требования к Проекту:

две фазы развития (фаза 1 — FDMA , фаза 2 — FDMA и TDMA);

повышение эффективности использования частотного ресурса;

транковый и конвенциональный режимы работы;

цифровой и аналоговый режимы работы;

открытый и защищенный режимы связи;

обеспечение передачи и приема данных;

совместимость с действующими аналоговыми системами FDMA как минимум в части мобильных и портативных радиостанций;

использование всех профессиональных частотных диапазонов;

открытость системной архитектуры;

стандартизация основных интерфейсов;

другие.

В 1992 г. были приняты шесть базовых стандартных интерфейса:

общий радио интерфейс;

межсистемный интерфейс;

интерфейс с телефонной сетью;

интерфейс с портом данных;

интерфейсы с сетью передачи данных и хост-компьютером;

интерфейс с сетевым управлением.

В 1992—1999 г. разрабатывались и принимались технические спецификации интерфейсов, тестовых измерений, управляющих протоколов, служебных процедур и т. д. по фазе 1, а также уточнялись требования по фазе 2. На сегодня фаза 1 Проекта реализована.

Основные тактико-технические данные систем АРСО 25

К основным тактико-техническим данным систем АРСО 25 относятся:

возможный диапазон рабочих частот: 138—174 МГц; 406—512 МГц; 746—869 МГц;

разнос между частотными каналами: 12.5 кГц; 6.25 кГц (перспектива);

мощность передатчиков базовой станции до 100 (500) Вт;

мощность передатчиков мобильных / носимых рс, 10—110 Вт / 1—5 Вт;

время установления канала связи, не более 0,5 с;

индивидуальный, групповой, широковещательный и экстренный вызовы;

радиотелефонная связь с абонентами АТС;

передача данных и доступ к централизованным базам данных;

автоматическая регистрация абонентов;

передача статусных сообщений;

режим прямой связи;

факсимильная связь;

система приоритетных вызовов;

динамическая перегруппировка;

избирательное прослушивание;

идентификация вызывающей стороны;

4 уровня защиты информации;

передача ключей по радиоканалу;

дистанционное отключение абонента;

аутентификация абонентов и др.

Основные достоинства систем стандарта АРСО 25

К основным достоинствам систем стандарта АРСО 25 относятся:

возможность использования аналоговых радиостанций;

хорошее радиопокрытие (FDMA);

все профессиональные частотные диапазоны;

возможность постепенного наращивания и модернизации;

конвенциональный и транковый (цифровой и аналоговый) режимы работы.

Системы ASTRO/APCO 25

Системы ASTRO фирмы Motorola были первыми в мире полностью цифровыми системами двусторонней радиосвязи, причем их выпуск был начат задолго до появления стандарта АРСО 25. Тем не менее, принципы цифровой связи, реализованные в ASTRO, были очень близки к АРСО 25, что позволило Motorola быстро начать выпуск базового оборудования и радиостанций, работающих в новом стандарте. Оборудование и соответствующие системы связи стандарта АРСО 25 по-прежнему имеют торговую марку ASTRO и естественно интегрируются в технические решения на базе других систем и средств связи производства Motorola. Это позволяет заказчикам полностью использовать уже имеющуюся аппаратуру связи Motorola на этапах внедрения и развития новых систем стандарта АРСО 25.
Семейство систем ASTRO/APCO 25 включает в себя любые решения — от однозоновых конвенциональных до многозоновых транкинговых, способных закрыть связью территории целых стран. Эти системы могут работать в любом профессиональном диапазоне частот или сразу в нескольких диапазонах, позволяют включать в свой состав аналоговые каналы связи и ранее выпущенные ЧМ радиостанции Motorola.

Особенности и функции систем ASTRO

Главные достоинства систем проявляются благодаря следующим технологическим решениям:

цифровой голос и данные передаются на одном и том же радиоканале, что обеспечивает не только экономию затрат на инфраструктуру, но и возможность использования для этого один мобильный терминал;

мобильные абонентские радиостанции ASTRO Spectra и портативные XTS3500 оснащены интегрированными модемами;

зоны радиопокрытия для данных и речевого сигнала системы ASTRO одинаковы благодаря применению решетчатого кодирования и избирательного ARQ;

технология цифрового распознавания с множественным доступом (DSMA), которая использует так называемые "биты занятости", предотвращает взаимные помехи речевых сигналов и посылок данных;

поддержка Интернет-протокола;

беспроводный сетевой шлюз;

возможность объединения разных радиосистем, таких как аналоговые конвенциональные, например, развернутые на базе ретрансляторов GR300 / GR500, и цифровые ASTRO, в единую сеть, контролируемую с одного рабочего места оператора Centracom Gold Series.

Абонентские радиостанции обеспечивают:

возможность отмены режима передачи данных (при проведении процедуры сканирования каналов);

поддержку стандартного Интернет протокола SLIP (Serial Line IP) на мобильной радиостанции ASTRO SPECTRA.

Конвенциональные радиосистемы ASTRO

Конвенциональные радиосистемы ASTRO полностью соответствуют требованиям спецификаций АРСО 25. Поддержка одного из основных интерфейсов АРСО 25, получившего название САI (Common Air Interface), обеспечивается благодаря использованию вокодера IМВЕ, разработанного на базе спецификаций АРСО 25 и пришедшего на смену вокодеру VSELP.
В конвенциональных системах ASTRO соблюдаются также все требования международного стандарта по криптографической защите речи (ЗАС) и наряду с корпоративными алгоритмами шифрования Motorola применяется стандартный алгоритм DES-OFB, соответствующий спецификациям средств защиты в АРСО 25 для конвенциональной радиосвязи.

Характеристики системы

частотные диапазоны: ОВЧ, УВЧ и 800 МГц
тип передаваемого сигнала: аналоговый, цифровой
ширина канала, кГц: 12.5; 20; 25; 30
режим работы: аналог/цифра или аналог/цифра с шифрованием
тип вокодера: IMBE(APCO 25) или VSELP (Motorola)
интерфейс радиообмена: CAI
методы сигнализации: цифровой (АРСО 25),аналоговый (MDC1200 Stat-Alert)
алгоритмы шифрования: DES-OFB (APCO 25), DVP-XL, DVI-XL (Motorola)

В дополнение к перечисленным характеристикам конвенциональные системы ASTRO поддерживают такие режимы, как "разговорные группы на конвенциональном канале" и "интегрированная передача речи и данных по одному и тому же каналу".

Режимы связи

В конвенциональных системах ASTRO реализованы несколько режимов работы:

смешанный (аналоговый и/или цифровой), в котором поддерживаются следующие виды связи:

прямая, между радиостанциями;

через отдельный ретранслятор;

через диспетчера и проводную линию;

через БС с выбором лучшего по качеству сигнала;

через ретрансляторы на разных наборах частот (режим multicust);

синхронная передача с выбором наилучшего по качеству цифрового сигнала;

интегрированная передача речи и данных, при которой обеспечиваются:

прямая связь между радиостанциями;

работа с независимым ретранслятором;

связь с диспетчером;

связь через БС с выбором наилучшего по качеству сигнала;

режим multicust, т. е. связь через ретрансляторы на разных наборах частот;

режим simulcust (т. е. связь через ретрансляторы на одном наборе частот) с интегрированной передачей речи и данных, который возможен только при передаче цифрового сигнала.

В спецификациях АРСО 25 содержатся как обязательные, так и необязательные, общереализуемые требования и функции для систем, соответствующих этому стандарту. В настоящее время в цифровых конвенциональных системах ASTRO Motorola обеспечивает следующие обязательные функции: код доступа к сети, безадресный речевой вызов, идентификацию вызывающей стороны.
Код доступа к сети обеспечивает простой способ адресации абонентских радиостанций в радиосистеме или отдельных станций, в зависимости от системной конфигурации.
Безадресный речевой вызов обеспечивает открытую работу в конвенциональной системе.
Идентификация вызывающей стороны позволяет определить абонента, при этом идентификационный номер вызывающего абонента "вшит" в цифровую передачу при каждом вызове.
Функции сигнализации в речевом канале конвенциональных систем ASTRO относятся к общереализуемым функциям АРСО 25 и описаны в его спецификациях как опции стандарта. Большая их часть относится к совместимости абонентского оборудования. Их реализация в устройствах любого производителя, выпускающего продукцию стандарта АРСО 25, должна быть одинакова. В системах ASTRO к ним в первую очередь относятся функции, реализуемые с помощью диспетчерского комплекса Centracom Gold Series и абонентскими радиостанциями:

постоянный индивидуальный номер радиостанции;

проверка радиосвязи;

аварийный сигнал/вызов;

дистанционное выключение/включение радиостанции по эфиру;

сообщение/статус;

индивидуальный и групповой вызовы;

запрос состояния статуса;

пейджинговая посылка Call alert;

групповая пейджинговая посылка Group call alert.

Возможности аналогового режима

Рассмотрим особенности взаимодействия конвенциональной системы ASTRO с аналоговыми конвенциональными системами.
Методы доступа в аналоговую систему:

тоновый PL/DPL;

одиночный тон;

MDC1200.
Сигнализация MDC1200 Stat-Alert:

постоянная генерация сигнала идентификационного номера (PTT-ID);

проверка радиостанции;

аварийный сигнал/вызов;

дистанционное выключение/включение радиостанции по эфиру;

сообщение/статус;

индивидуальный и групповой вызовы;

запрос состояния статуса;

пейджинговая посылка Call alert;

доступ к ретранслятору.

Системные функции

Работа с гибридными транспортными линиями при смешанном (аналог/цифра) режиме работы обеспечивает передачу аналогового и цифрового сигнала через различные порты интерфейса. Применяемая в ASTRO модель компаратора ASTRO TAC 3000 дает возможность автоматически конфигурировать порты для работы на разных режимах (например, один порт может использовать модемы ASTRO, а другой — V.24 или гибридные транспортные линии), а также обеспечивает автоматический выбор наилучшего по качеству сигнала.

Дополнительные возможности по шифрации ASTRO 9.6 кбит/с:

с одним ключом;

с несколькими ключами;

двойной алгоритм.

Доступ к ретранслятору.

Подключение к телефонной линии в обоих режимах: аналоговом и цифровом.

Кроме того, в технологических решениях конвенциональных систем ASTRO заложен ряд функций, которые помогают улучшить надежность и эффективность системы. Многие из них пока не реализованы ни одним из производителей конвенциональных систем. Большая часть этих возможностей появилась в радиосистемах благодаря применению "встроенной" сигнализации, т. е. упаковке служебной системной информации в каждый вызов.
Ее использование имеет два основных преимущества. Первое — это объем служебной информации, который может быть послан вместе с речевым сигналом. В аналоговых системах возможна передача постоянного субтонального сигнала со скоростью не более 150 битс, который способен обеспечивать такие функции, как доступ к ретранслятору и выделение групп абонентов. Для увеличения количества функций в аналоговой системе должна использоваться так называемая предварительная сигнализация. "Встроенная" сигнализация позволяет передавать со скоростью до 2.4 кбит/с управляющие цифровые данные одновременно с речевым сигналом без искажения речи и потери первых звуков речевого сообщения.
Второе преимущество "встроенной" сигнализации — увеличение надежности системы в целом. В системе ASTRO "встроенные" сигнальные данные передаются непрерывно в течение всего сеанса речевой связи, поэтому в случае практически любого нарушения приема информация может быть быстро восстановлена.

Цифровая транкинговая связь

Основные технические характеристики цифрового транкинга, предоставляемого системами ASTRO, которые удовлетворяют требованиям общего интерфейса САI:
частотные диапазоны: ОВЧ, УВЧ и 800 МГц
технология передачи: цифровая речь (FDMA), аналоговый сигнал
режим работы: аналог / цифра или аналог/цифра с шифрованием
тип вокодера: IMBE, VSELP (Motorola)
ширина канала, кГц: 12.5, 20, 25, 30
алгоритмы шифрования: DVP-XL, DVI-XL (Motorola), DES-OFB (APCO 25), поддержка нескольких алгоритмов шифрации на одной и той же радиостанции или системе.

Рис. 3.1. Односайтовая транкинговая система ASTRO

Топология и конфигурации

Транкинговые системы ASTRO поставляются как в однозоновом, так и многозоновом вариантах. Motorola предлагает заказчикам следующие конфигурации радиосетей:

однозоновая система SmartNet (без зонового контроллера);

отдельные БС системы SmartZone с контроллерами 6809;

отдельные БС системы SmartZone с ретрансляторами IntelliRepeater;

система SmartZone с контроллерами 6809, оснащенная оборудованием для обеспечения выбора наилучшего качества сигнала;

система SmartZone Simulcast с контроллерами 6809.

При конфигурировании радиосети ASTRO можно выделить для работы в аналоговом и/или цифровом (ASTRO) режимах определенные транкинговые каналы. Каждый из этих каналов настраивается пользователем на работу только в одном из них, что позволяет "жестко" их разграничить, т. е. отделить группу каналов, использующих цифровую передачу информации, от группы каналов для аналогового сигнала. Кроме того, можно сконфигурировать в системе так называемое "мягкое" разделение каналов, при реализации которого аналоговые и цифровые абонентские радиостанции могут использовать общую группу каналов.

Новые функции транкинговой системы ASTRO

Многосайтовые транкинговые системы ASTRO с общим интерфейсом САI и вокодером IМВЕ поддерживают весь набор функций, который был реализован в их предыдущей версии SmartZone на базе вокодера VSELP. Однако последняя версия этих систем, вошедших в семейство ASTRO, аккумулировала в себе ряд новых функций и возможностей, среди которых адаптивный контроль мощности радиостанции, динамический код доступа в систему, удаленная загрузка ПО и интегрированная передача речи и данных.
Адаптивный контроль мощности портативной радиостанции позволяет увеличить срок службы батарей портативных радиостанций ASTRO при работе в цифровом режиме. Технологически проблема решена за счет автоматического уменьшения мощности излучаемого сигнала, если радиостанция находится в зоне радиопокрытия с мощным сигналом. Функция реализована для любой конфигурации транкинговой или конвенциональной системы ASTRO.
Динамический код доступа в систему (NAC) может использоваться только на цифровых каналах. По сути, этот код выполняет роль цифрового кодового "замка" частотно-модулированной радиосвязи, отсекая получение нежелательных или интерферирующих сигналов для базовых и абонентских радиостанций, обеспечивая снижение интерференции каналов между соседними системами или базовыми станциями.
Удаленная загрузка программного обеспечения (ПО) по сети Ethernet позволяет обновлять программы, которыми оснащено оборудование, без замены или удаления модулей БС. Загрузка ПО в транкинговые ретрансляторы с контроллерами 6809 возможна только непосредственно на БС, обновление программ ретрансляторов типа IntlliRepeater осуществляется дистанционно. Эта функция существенно сокращает время, необходимое на модернизацию системы.

Рис. 3.2. Транкинговая система ASTRO

Интегрированная передача речи и данных

С точки зрения рачительного заказчика главным преимуществом применения службы интегрированной передачи речи и данных является возможность максимально эффективно использовать сделанные в ASTRO инвестиции, расширяя набор возможностей радиосети за счет простого добавления к существующей системе речевой связи новой функции. То, что одна эта функция способна предоставить абоненту радиосети услуги, характерные сегодня только для компьютерных сетей, смогут по достоинству оценить только сами пользователи, получающие возможность работать в радиосети с базами данных (выделенный канал для передачи данных возможен, но не обязателен). ASTRO поддерживает значительное число стандартных программных приложений, разработанных в рамках программы партнерства компании Motorola — RADIOWARE, в числе которых приложения для автоматической диспетчеризации (Computer-Aided Dispatch), создания отчетов об инцидентах службы 911, мобильной обработки билетов и др.
Служба интегрированной передачи речи и данных ASTRO позволяет мобильным абонентам обмениваться данными с центральным компьютером (хостом) по радиочастотной связи. Посылки данных передаются в том же канале, что и речевые сообщения. Очевидно, что оснащение своей радиосети службой передачи данных, с одной стороны, предоставляет способ расширения корпоративной компьютерной сети заказчика, а с другой, обеспечивает радиоабонентов возможностями работы с основными приложениями хоста. Функции этой службы хотя и обычны для компьютерной сети, но достаточно уникальны для радиосистем. Среди них такие, как запросы в базу данных и обновление ее информации, ввод новых данных в БД, пейджинг, посылка извещения о статусе центральному диспетчеру, автоматизированная диспетчеризация, создание отчетов.

Передача данных

Обмен информацией между абонентами и БД осуществляется с помощью специализированных приложений. Система ASTRO предоставляет для этого радиочастотный канал, так называемую "несущую". Сами приложения не являются частью системы и с ней не поставляются. Большинство заказчиков пользуется разработками сторонних компаний, создающих специализированные приложения для мобильных терминалов и хост-компьютеров. Motorola как производитель ASTRO предлагает поддержку большого числа приложений, поставляемых в рамках программы партнерства в области ПО RADIOWARE.

Рис. 3.3. Однозоновая система ASTRO с интегрированной передачей речи и данных

Абонентское оборудование ASTRO

Портативные цифровые радиостанции серии XTS — новейшая разработка компании Motorola. Эта радиостанция имеет те же размеры (167х62х42 мм), что и MTS 2000, она так же может использовать часть аксессуаров последней, включая гарнитуру скрытого ношения, различные типы головных телефонов, выносные микрофон или динамик, однопозиционное зарядное устройство и антенны.
В настоящее время Motorola выпускает три варианта модели XTS3000 и XTS3500. Модель 1 имеет возможность программирования от 16-ти до 48-ми режимов (для этого на верхней панели предусмотрен трехпозиционный переключатель). Модель 2 может быть запрограммирована на 225 режимов, имеет трехстрочный алфавитно-цифровой матричный дисплей (12 знаков в строке) и клавиатуру 3х2 клавиши, включая 3 специальных для облегченного доступа к таким функциям, как пролистывание заранее запрограммированных списков и доступ к набору телефонных номеров, индивидуальных номеров радиостанций и т. д.
Модель 3 отличается от модели 2 количеством клавиш на передней панели — кроме функциональной клавиатуры 2х3 она оснащена клавиатурой для набора номера абонента (3х4 клавиши), которые обеспечивают "свободный" набор номера. На экране этой модели пользователь всегда видит пиктограмму, показывающую степень разряда батареи. Вес любой из моделей без батареи не более 390 г.
Мобильные радиостанции ASTRO Spectra выпускаются в двух модификациях для автомобилей и мотоциклов. В настоящее время Motorola предлагает 5 вариантов исполнения радиостанции типа Spectra, которые отличаются количеством рабочих каналов, размером дисплея и некоторыми функциональными возможностями. Например, модели W5, W7 и W9 имеют автоматическое переключение каналов и регулировку звука, а у модели W4 эта функция обеспечивается ручным переключателем. Следует также заметить, что в режиме передачи данных Spectra выполняет функцию модема, а при переключении в речевой режим обеспечивает сканирование каналов. Вес устройства без трубки не более 3 кг.
Беспроводный портативный терминал передачи данных FORTE представляет собой небольшой карманный ПК с сенсорным дисплеем и пером, оснащенный средствами для поддержания радиосвязи, который имеет дополнительные порты для подключения внешней антенны, стандартной клавиатуры ПК и любого устройства последовательного доступа. Как и все переносные ПК, FORTE поставляется с набором интерфейсных средств для подключения гибкого диска, а наличие универсального интерфейса дает возможность использовать для его питания практически любой источник постоянного тока.
Кроме того, для передачи данных абонент может воспользоваться любым портативным компьютером, подключаемым к мобильной радиостанции через радиоадаптер.
ASTRO CONSOLETTE — первая полностью цифровая стационарная станция компании Motorola для двусторонней радиосвязи в конвенциональной или транкинговой системах на каналах шириной 12,5; 20; 25 и 30 кГц. Она полностью совместима с аналоговыми транкинговыми системам компании Motorola. Радиостанция CONSOLETTE способна работать с сигналами цифрового управления (скорость в канале управления — 9,6 Кбит/с), определяемыми в спецификациях АРСО 25 (функции речевой сигнализации), аналоговойсигнализации типа Stat-Alert (MDC-1200) и PL/DPL (Private Line/Digital Private Line), обеспечивая автоматическое подавление помех при настройке. Станция выпускается в двух модификациях: для местного (работа с лицевой контрольной панели, полная клавиатура, однострочный алфавитно-цифровой дисплей на 8 символов, настольный микрофон) и удаленного контроля (цифровой удаленный контроль позволяет подключить до 6 внешних операторских интерфейсов RCH3000, представляющий собой телефонный аппарат с клавишным и речевым вводом). Обе модели обеспечивают работу до 255 каналов и подключение к внешнему оборудованию через интерфейс DB-25, расположенный на задней панели радиостанции. Вес любой станции CONSOLETTE около 9 кг.

Источник: http://www.informind.ru/