Телекоммуникационные информационные системы

Телефонный  интерфейс  ELTA 200 предназначен для сопряжения транкинговых систем связи разных типов с ТфОП; интерфейс позволяет сопрягать транкинговые системы связи и ТфОП по цифровым каналам (2,048 Мбит/с), трехпроводным соединительным линиям с декадным набором номера или по четырехпроводным каналам тональной частоты с системами сигнализации различных типов с ведомственными телефонными сетями.

Соединение  с ТфОП является традиционным для ТСР, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих передачу данных, всвязи с чем наличие интерфейса к сетям передачи данных (СПД) также становится обязательным.

Терминал  технического обслуживания и эксплуатации располагается, как правило, на БС. Терминал предназначен для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, тарификации, внесения изменений в БД абонентов. Большинство ТСР имеют возможность удаленного подключения терминала через ТфОП или СПД.

Необязательными, но характерными элементами ТСР являются диспетчерские пульты (ДП). ТСР используются в первую очередь потребителями, работа которых требует наличия диспетчера - службы охраны, скорая медицинская помощь, пожарная охрана, транспортные компании, муниципальные службы. ДП могут включаться в систему по абонентским радиоканалам, или подключаться по выделенным линиям непосредственно к коммутатору БС. В рамках одной ТСР может быть организовано несколько независимых сетей связи. Пользователи каждой из таких сетей не будут замечать работу соседей и не смогут вмешиваться в работу других сетей. Поэтому в одной ТСР могут работать несколько ДП, различным образом подключенных к ней.

Абонентское оборудование ТСР включает в себя широкий набор устройств. Как правило, наиболее многочисленными являются полудуплексные PC, так как они в наибольшей степени подходят для работы в замкнутых группах. В основном это функционально ограниченные устройства, не имеющие цифровой клавиатуры. Их пользователи имеют возможность связываться лишь с абонентами внутри своей рабочей группы, а также посылать экстренные вызовы диспетчеру. Существуют и полудуплексные PC с широким набором функций и цифровой клавиатурой, но они, будучи существенно дороже, предназначены для более узкого круга абонентов.

В ТСР постепенно находит применение новый класс  абонентских устройств - дуплексные PC, напоминающие сотовые телефоны, но обладающие значительно большей функциональностью по сравнению с последними.

Как полудуплексные, так и дуплексные транкинговые PC выпускаются не только в портативном, но и в автомобильном исполнении. Как правило, выходная мощность передатчиков автомобильных PC выше.

Относительно  новым классом устройств для  ТСР являются терминалы ПД. В аналоговых ТСР терминалы ПД - это специализированные радиомодемы, поддерживающие соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для цифровых систем более характерно встраивание интерфейса ПД в АР различных классов. В состав автомобильного терминала ПД часто включают спутниковый навигационный приемник системы Global Position System (GPS), предназначенный для определения текущих координат и последующей передачи их диспетчеру на пульт.

В ТСР используются также стационарные PC, преимущественно для подключения ДП. Выходная мощность передатчиков стационарных PC приблизительно такая же, как у автомобильных.

Архитектура многозоновых ТСР может строиться  по двум принципам. Если определяющим фактором является стоимость оборудования, используется распределенная межзональная коммутация. Каждая БС в такой системе имеет свое собственное подключение к ТфОП. При необходимости вызова из одной зоны в другую он производится через интерфейс ТфОП, включая процедуру набора телефонного номера. Кроме того, БС могут быть непосредственно соединены с помощью физических выделенных линий связи.

Использование распределенной межзональной коммутации целесообразно лишь для систем с небольшим количеством зон и с невысокими требованиями к оперативности межзональных вызовов (особенно в случае соединения через коммутируемые каналы ТфОП). В системах с высоким качеством обслуживания используется архитектура с ЦК. Структура многозоновой ТСР с ЦК изображена на рисунке 4.2.

Основной  элемент этой схемы - межзональный коммутатор. Он обрабатывает все виды межзональных вызовов, т.е. весь межзональный трафик проходит через один коммутатор, соединенный с БС по выделенным линиям. Это обеспечивает быструю обработку вызовов, возможность подключения централизованных ДП. Информация о местонахождении абонентов системы с ЦК хранится в единственном месте, поэтому ее легче защитить. Кроме того, межзональный коммутатор осуществляет также функции централизованного интерфейса к ТфОП и СКП, что позволяет при необходимости полностью контролировать как речевой трафик ТС, так и трафик всех приложений ПД, связанный с внешними СПД, например Интернет. Таким образом, система с ЦК обладает более высокой управляемостью.

Спутниковые системы связи

Классификация систем спутниковой связи

Сети спутниковой связи обладают преимуществом перед  другими системами связи: спутниковая связь не имеет ограничений по привязке к местности и охватывает местности, где построение других систем связи нерентабельно или невозможно: морские транспортные магистрали, незаселённые или молозаселенные территории (в частности, северные территории России), местах разрыва наземной инфраструктуры телекоммуникаций.

В зависимости  от вида предоставляемых услуг сети спутниковой связи можно разделить  на следующие классы:

• речевая (радиотелефонная) связь;
• пакетная передача данных;
• определение местоположения потребителей;
• телевещание.

Радиотелефонная связь использует протоколы цифровой передачи сообщений, удовлетворяющие  международным стандартам на спутниковую  связь. В частности, передача сообщений должна осуществляться в реальном масштабе времени, задержка сигнала не должна превышать 0,3 с, недопустимо прерывание сеанса связи. Обеспечение перечисленных требований формируется посредством: высокоточной системой ориентации спутников для удержания луча антенн в заданном направлении, достаточным для сплошного (непрерывного) покрытия зоны обслуживания количеством спутников в системе и количеством многолучевых антенных систем (работающих на частотах выше 1,2 ГГц), достаточным количеством наземных узловых (шлюзовых) станций.

Системы пакетной передачи данных обеспечивают передачу любых данных в цифровом виде: телексные, факсимильные сообщения, компьютерные данные и т.д.; как правило, в таких  системах отсутствуют требования к  оперативности доставки сообщений, скорость передачи составляет от единиц до сотен килобайт в секунду.  В настоящее время развернуты несколько систем пакетной передачи данных для организации доступа в Internet.

Для определения  местоположения абонента развернута GPS система на базе спутниковой группировки ГЛОНАСС/НАВСТАР.  Как правило, GPS система используется в промышленных и военных целях: определение координат морских судов, самолетов, железнодорожных и автомобильных транспортов специального назначения, находит применение в геологоразведовательных экспедициях и т.п.

Сеть спутникового телевещания охватывает практичести  всю территорию материков и насчитывает  сотни телевизионных каналов, сгруппированных  по тематикам: новости, спорт, культура, развлекательное телевидение и  т.д. Помимо сервиса в виде избыточного количества телеканалов достоинством сетей спутникового телевещания является охват малозаселённых территорий, где отсутствуют (в виду их нерентабельности) ретрансляционные сети телевещания.

Для построения спутниковых систем связи используют орбитальные группировки, расположенные на разных по высоте орбитах (классификация по высоте орбиты):

• высокоорбитальные,  или геостационарные – круговые экваториальные орбиты высотой около 40 000 км;
• среднеорбитальные – с круговой орбитой высотой порядка 10 000 км;
• низкоорбитальные – круговые орбиты высотой 700-1500 км.

Высота орбит  определятся многими факторами: энергетические характеристики радиолиний (мощность уменьшается пропорционально  квадрату расстояния), задержкой распространения  радиоволн, размеры и расположение обслуживаемых территорий, угол места спутника, способ организации связи и т.д.

Геостационарные орбитальные группировки имеют  период обращения спутника вокруг Земли 24 часа, т.е. спутник является неподвижным  относительно поверхности Земли, как бы «висит» над одной и той же точкой экватора. Помимо этого, большое соотношение высоты орбиты и радиуса Земли позволяет трем геостационарным спутникам охватить практически полностью поверхность планеты (за исключением полюсов). Однако геостационарные космические группировки имеют значительный недостаток – большое время распространения радиосигнала, что приводит к задержкам передачи сообщений во время сеанса связи.

Спутники, находящиеся  на низких орбитах, не имеют ощутимой задержки распространения радиосигнала. Однако в зону видимости абонента попадают лишь на 8-12 минут, что требует для обеспечения непрерывности связи наличие большого количества спутников, как бы «передающих по эстафете» абонента посредством наземных шлюзовых станций или межспутниковой связи.

С увеличением  высоты орбиты увеличивается зона видимости  и, соответственно, время нахождения спутника в зоне видимости, что позволяет  уменьшить количество спутников  в группировке. Высота орбит среднеорбитальных  систем связи является компромиссным значением между параметрами: количество спутников в группировке и время распространения сигнала (при скорости спутника 7 км/с -  порядка 130 мс).

Системы спутниковой  связи имеют много общего с  сотовыми системами связи: территория обслуживания, как правило, формируется посредством нескольких радиолучей, с той лишь разницей, что размер соты составляет несколько сотен километров, а роль базовых станций выполняют спутники (или многолучевые антенны). Многолучевые антенны используют в геостационарных (иногда – в среднеорбитальных) системах связи с целью достижения необходимой пропускной способности сети. Абонентские терминалы речевой связи оборудованы вокодерами, обеспечивающими переменную скорость передачи речевого сигнала; передача информации ведётся со скоростью порядка 1200-9600 бит/с. Геостациионарные системы связи в большинстве своём используют протокол TDMA, низкоорбитальные – CDMA (например: Globalstar, Odyssey). В настоящее время активно ведутся разработки по интеграции сотовых систем связи и спутниковых систем связи.

Принципы построения спутниковых систем связи

Спутниковая сеть связи (рисунок 5.1) включает в себя:

• космический сегмент, состоящий из нескольких спутниковых ретрансляторов;
• наземный сегмент, (центр управления  орбитальными спутниками, шлюзовые станции);
• абонентский сегмент (абонентские терминалы);
• интерфейсы сопряжения шлюзовых станций с наземными сетями связи.

С целью обеспечения  отсутствия взаимных помех систем спутниковой  связи использование частот и  расположение спутниковых ретрансляторов регламентируется Международным консультативным комитетом по радио и Международным комитетом по регистрации частот. Диапазоны частот, выделенные под типы связи (см. рисунок 5.1) представлены в таблице 5.1.

Космический сегмент  включает спутниковую группировку, состоящую из нескольких спутниковых ретрансляторов, равномерно размещенных на орбитах. Космические аппараты (КА) включают:

• центральный процессор;
• радиоэлектронное оборудование бортового радиотрансляционного комплекса;
• антенные системы;
• системы ориентации и стабилизации;
• двигательные установки;
• система электропитания (аккумуляторы и солнечные батареи).

Таблица 5.1

Распределение частот по типам связи

Количество  спутников в орбитальной группировке  определяется из соображений полного  охвата обслуживаемой территории. Например, для низкоорбитальной группировки  с орбитой 1000 км и при скорости спутника 7 км/с время видимости  спутника составляет 14 минут; после этого спутник «уходит» за линию горизонта и, для обеспечения непрерывности связи, на смену ему должен приходить следующий, за ним – третий и т.д. Т.о. количество спутников будет определяться отношением периода обращения спутника вокруг Земли к периоду нахождения спутника в зоне видимости. С увеличение высоты орбиты увеличивается время видимости спутника, соответственно, уменьшаются требования к численности орбитальной группировки, однако, из-за увеличения дальности связи требуется более сложное и дорогостоящее оборудование. Численность орбитальной группировки определяется компромиссом  между  стоимостью и объёмом оказываемых услуг и простотой и стоимостью подвижного спутникового терминала.