число уровней кода доступа в стандарте tetra равно
Общие сведения о системе TETRA TETRA
TETRA представляет собой стандарт цифровой транкинговой радиосвязи, состоящий из ряда спецификаций, разработанных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Стандарт TETRA создавался как единый общеевропейский цифровой стандарт. Поэтому до апреля 1997 г. аббревиатура TETRA означала Трансевропейское транкинговое радио (Trans-European Trunked Radio). Однако в связи с большим интересом, проявленным к стандарту в других регионах, территория его действия не ограничивается только Европой. Поэтому в настоящее время TETRA расшифровывается как Наземное транкинговое радио (TErrestrial Trunked Radio).
Стандарт TETRA разработан на основе технических решений и рекомендаций стандарта GSM и ориентирован на создание систем связи, эффективно и экономично поддерживающих совместное использование сетей радиосвязи различными группами пользователей с обеспечением секретности и защищенности информации. Особое внимание в стандарте уделено интересам служб общественной безопасности.
Разработка стандарта была начата в 1994 г. и уже в 1996 г. были представлены первые версии спецификаций стандарта TETRA.
В стандарт TETRA входят спецификации беспроводного интерфейса, интерфейсов между сетью TETRA и телефонной сетью общего пользования, сетью передачи данных, учрежденческими АТС и т. п. В стандарт включено описание всех основных и дополнительных услуг, предоставляемых сетями TETRA. Специфицированы также интерфейсы локального и внешнего централизованного управления сетью.
1. Технические сведения о радиоинтерфейсе
В странах Европы за службами безопасности закреплены диапазоны 380-385/390-395 МГц, а для коммерческих организаций предусмотрены диапазоны 410-430/450-470 МГц.
В Азии (прежде всего в Китае) для систем TETRA используется диапазон 806-870 МГц.
В России для систем TETRA выделены диапазоны 412-417/422-427 МГц и 450-453/460-463 МГц.
Сообщения передаются мультикадрами длительностью 1,02 с. Мультикадр содержит 18 кадров, один из которых является контрольным. Кадр имеет длительность 56,67 мс и содержит 4 временных интервала (time slots). В каждом из временных интервалов передается информация своего временного канала. Временной интервал имеет длину 510 бит, из которых 432 являются информационными (2 блока по 216 бит).
2. Сетевая архитектура
Спецификация стандарта TETRA не накладывает ограничений на архитектуру сети связи. Благодаря модульному принципу построения могут быть реализованы разнообразные конфигурации сетей связи с различной географической протяженностью.
Сети стандарта TETRA предполагают распределенную инфраструктуру управления и коммутации, обеспечивающую быструю передачу вызовов и сохранение локальной работоспособности системы при отказе ее отдельных элементов. Основными элементами сетей TETRA являются базовые и мобильные станции, устройства управления базовыми станциями, контроллеры базовых станций, диспетчерские пульты, терминалы технического обслуживания и эксплуатации. Функции сетевого обслуживания и межсистемного взаимодействия определяются следующими специфицированными интерфейсами [4]:
радиоинтерфейсом (Radio Air Interface), определяющим взаимодействие базовой станции с мобильными абонентскими радиостанциями;
радиоинтерфейсом непосредственного соединения между двумя абонентскими радиостанциями (Direct Mode Radio Air Interface);
интерфейсом проводной связи (Line Station Interface), связывающим контроллер базовой станции с диспетчерским пультом;
интерфейсом связи между терминалом передачи данных и мобильной станцией или диспетчерским пультом (Terminal Equipment Interface);
интерфейсом управления сетью (Network Management Interface);
интерфейсом (Gateways to PABX, PSTN, ISDN, PDN) для подключения к учрежденческим АТС (УАТС), телефонной сети общего пользования (ТФОП), цифровой сети с интеграцией обслуживания (ЦСИО), сети с коммутацией пакетов (СКП).
3. Режимы функционирования системы и виды информационного обмена
Система стандарта TETRA может функционировать в следующих режимах:
непосредственной связи (DMO).
В режиме транкинговой связи обслуживаемая территория перекрывается зонами действия базовых п станций. Для обмена служебной информацией между базовыми и абонентскими радиостанциями выделается один или несколько каналов управления. Для осуществления вызовов абонентским радиостанциям выделяются рабочие каналы сообщений.
Каналы передачи сообщений могут выделяться в соответствии со следующими способами.
Каналы передачи сообщений могут выделяться в соответствии со следующими способами:
Транкинг сообщений (message trunking). Канал присваивается в начале сеанса связи и освобождается по его окончанию.
Транкинг передач (transmission trunking). Канал присваивается только на время одной транзакции (периода передача/прием), после чего он освобождается. Для следующей транзакции может быть выделен новый канал.
В режиме непосредственной (прямой) связи между терминалами устанавливаются двух- и многоточечные соединения по радиоканалам, не связанным с каналом управления сетью, без передачи сигналов через базовые приемопередающие станции.
В системах стандарта TETRA мобильные станции могут работать в т.н. режиме «двойного наблюдения» («Dual Watch»), при котором обеспечивается прием сообщений от абонентов, работающих как в режиме транкинговой, так и прямой связи.
В системах стандарта TETRA поддерживаются 2 основных вида информационного обмена:
Передача речи
Передача данных
4. Основные функции сетевого обслуживания
Основные функции сетевого обслуживания, или сетевые процедуры, обеспечиваются стандартизированными службами TETRA. Набор используемых сетевых процедур для конкретной сети определяется оператором.
К основным сетевым процедурам относятся:
регистрация мобильных абонентов и роуминг (процедура закрепления абонента за одной или несколькими базовыми станциями и обеспечение возможности перемещаться из зоны в зону без потери связи);
повторное установление связи (обеспечение возможности замены сетью базовой станции, используемой абонентом, в случае ухудшения условий связи) ;
аутентификация абонентов (установление подлинности абонентов);
отключение/подключение абонента (процедура отключения (подключения) абонента от (к) сети по его инициативе);
отключение абонента оператором сети (процедура блокирования работы абонентского терминала оператором сети);
управление потоком данных (обеспечение возможности сети переключать на себя поток данных, направленный к определенному абоненту).
выбор зоны (задание пользователем зоны для маршрутизации вызова);
идентификация номера вызывающего абонента (определение и отображение на терминале вызываемого пользователя идентификационного номера вызывающего абонента);
ограничение идентификации вызывающего абонента (запрещение определения и отображения на терминале вызываемого абонента идентификатора вызывающего пользователя);
идентификация вызываемого абонента;
ограничение идентификации вызываемого абонента;
сообщение о вызове (информирование пользователя о вызове его определенным абонентом);
безусловная переадресация вызовов (перенаправление вызовов по определенному номеру);
переадресация вызовов при занятости абонента (перенаправление вызовов при занятости абонента);
переадресация вызовов в ответ (перенаправление вызовов, если абонент не отвечает);
переадресация вызовов при нахождении абонента вне зоны связи;
вызов с использованием списка абонентов (вызов направляется по первому доступному номеру из списка абонентов);
адресация с использованием коротких номеров (использование предварительно определенных укороченных номеров);
ожидание вызова (оповещение пользователя, ведущего переговоры, о поступлении другого вызова; вызов может быть принят, пропущен или отвергнут);
удержание вызова (прерывание и последующий поиск вызова);
завершение вызова для занятого абонента (задержка вызова абонента до момента освобождения его номера);
передача данных управления (передача данных управления групповым вызовом другому пользователю);
подключение вызова (включение режима, при котором один пользователь, взаимодействующий с другим, может сделать участником вызова третьего абонента);
исключение поступающих вызовов (блокировка определенных категорий поступающих вызовов);
исключение исходящих вызовов (запрет на использование абонентом определенных категорий исходящих вызовов);
сохранение вызова (предотвращение приоритетного прерывания при ведении сеанса связи);
информация об оплате (предоставление пользователю сведений о стоимости разговора).
6. Безопасность связи
Стандарт TETRA обеспечивает два уровня безопасности передаваемой информации:
стандартный уровень, использующий шифрование радиоинтерфейса (обеспечивается уровень защиты информации, аналогичный системе сотовой связи GSM);
высокий уровень, использующий сквозное шифрование (от источника до получателя).
Средства защиты радиоинтерфейса стандарта TETRA включают механизмы аутентификации абонента и инфраструктуры, обеспечения конфиденциальности трафика за счет потока псевдоимен и специфицированного шифрования информации. Определенная дополнительная защита информации обеспечивается возможностью переключения информационных каналов и каналов управления в процессе ведения сеанса связи.
Более высокий уровень защиты информации является уникальным требованием специальных групп пользователей. Сквозное шифрование обеспечивает защиту речи и данных в любой точке линии связи между стационарными и мобильными абонентами. Стандарт TETRA задает только интерфейс для сквозного шифрования, обеспечивая тем самым возможность использования оригинальных алгоритмов защиты информации.
7. Заключение.
В заключение следует отметить, что полный перечень функциональных возможностей, определенных стандартом, далеко не всегда нужен и востребован теми или иными группами потребителей. Именно поэтому различные производители оборудования TETRA имеют различный набор функций в системах TETRA, предлагаемых ими на рынок. В частности, межсистемный интерфейс (ISI) доступен только у очень ограниченного числа производителей.
Очень важно четко понимать в каждом конкретном проекте, какие функции являются обязательными для потребителя, а какие – желательными. А при выборе того или иного технического решения обязательно проводить сравнение требуемой функциональности с той, которую реально обеспечивает то или иное решение.
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
Стандарт TETRA
Содержание
Введение
Настоящие материалы содержат изложение основных документов, регламентирующих устройства и методы защиты данных, передаваемых по беспроводным радиоэлектронным КПС. Основное внимание обращается логическому уровню модельного представления КПС, включающего РЭС в качестве линии связи.
Общая структура канального кодирования
Для защиты от ошибок в каналах радиосвязи систем стандарта TETRA используется помехоустойчивое канальное кодирование сигнала, которое осуществляется путем введения в состав передаваемого сигнала достаточно большого объема дополнительной (избыточной) информации. В стандарте TETRA канальное кодирование реализуется в виде 4-х процедур:
При блочном кодировании входная информация разбивается на блоки по k символов, которые преобразуются по определенному закону в n-символьные блоки, где n>k. Блочное кодирование предназначено, в основном, для обнаружения одиночных и групповых ошибок в канале связи и в определенных случаях для их исправления.
При сверточном кодировании каждый символ входной информационной последовательности, состоящий из k бит, преобразуется в n-битовый символ выходной последовательности, причем n>k. Сверточное кодирование является мощным средством борьбы с одиночными ошибками, хотя и не обеспечивает их обнаружения.
При перемежении производится изменение порядка следования символов информационной последовательности таким образом, что стояшие рядом символы оказываются разделенными несколькими другими. Перемежение обеспечивает преобразование групповых ошибок в канале связи в одиночные.
Скремблирование состоит в преобразовании входной информационной последовательности в выходную путем ее побитного сложения по модулю 2 со специально формируемой шифровальной последовательностью. Скремблирование используется для определенной защиты передаваемой информации, а также для аутентификации абонентов.
Структура канального кодирования, представленная на рис. 1, является общей для всех типов логических каналов, хотя параметры каждой из процедур канального кодирования для различных логических каналов, как правило, отличаются. Поэтому в дальнейшем будут приведены общие алгоритмы преобразований по каждой из процедур, а затем указаны параметры этих преобразований для каждого типа логического канала.
Для дальнейшего описания процедур канального кодирования введем следующие обозначения:
Блочное кодирование
CRC-коды вычисляются по правилу
Это означает, что при блочном кодировании AACH первые 14 бит выходной последовательности соответствуют битам входного информационного блока, а последующие 16 бит образуются с помощью кода Рида-Маллера.
Сверточное кодирование
Сверточное кодирование обеспечивает преобразование K2 входных бит типа 2, полученных в результате блочного кодирования, в K3 бит выходной последовательности, причем K3 > K2. Каждый бит выходной последовательности получается как результат суммирования по модулю 2 нескольких следующих друг за другом битов входной последовательности.
Однако поскольку в стандарте TETRA непосредственно сверточное кодирование дополняется процедурой прореживания полученной информации, изменяющей количество бит выходной последовательности, под скоростью кодирования будем понимать отношение суммарного количества бит входной последовательности к суммарному количеству бит выходной последовательности (K2/K3). В связи с тем, что объемы блоков, а также требования по помехоустойчивости и скорости передачи информации в разных логических каналах отличны друг от друга, сверточные коды для этих логических каналов также различаются. Сверточное кодирование в стандарте TETRA состоит из двух процедур:
Кодирование материнским кодом
Любой из порождающих многочленов материнского кода может быть записан в виде
где gi,j = 0 или 1, j = 0,1,2,3,4.
Это означает, что закодированные биты определяются как
Порождающие многочлены материнского кода имеют вид:
В качестве иллюстрации на рис. 2 показана схема сверточного кодера для всех логических каналов стандарта TETRA, отличных от канала речевого трафика.
Описание радиоинтерфейса TETRA TETRA
1. Модель системного протокола
1.1. Основные уровни системного протокола
Описание радиоинтерфейса в стандарте TETRA построено на основе модели, в которой различные функции и процессы отождествляются с различными уровнями системного протокола, представляющего собой иерархическую систему протоколов взаимодействия мобильных и базовых станций. Архитектура системного протокола (совокупность протоколов взаимодействия) показана на рис. 1.
Системный протокол TETRA является трехуровневым, т. е. всю совокупность протоколов взаимодействия в системе по характеру обработки сигнала можно разделить на 3 уровня:
Начиная со 2-го уровня по виду обслуживаемых данных системный протокол делится на 2 части (области): область пользователя (U-plane) и область управления (C-plane). U-plane предназначена для передачи информационных данных и не имеет средств адресации. C-plane обеспечивает обмен управляющими сообщениями с возможностью их адресации с помощью управляющего программного модуля LLME.
1.2. 1-й уровень
Функции, связанные с радиоканалом
Функции обработки битов и символов
Функции организации пакетов
управление переключением режимов приема и передачи;
управление радиочастотными параметрами:
установка частоты канала;
индикация уровня выходного радиосигнала;
точную регулировку радиотехнических параметров:
коррекция частоты (синхронизация опорной частоты мобильной станции с базовой станцией с помощью специальной корректирующей последовательности, размещенной в синхропакете);
управление мощностью (управление уровнем мощности мобильной станции в соответствии с параметрами базовой станции, передаваемыми в прямом канале, и измерениями уровня сигнала, выполняемыми на мобильной станции).
Функции обработки битов и символов осуществляют символьную (тактовую) синхронизацию и определяют границы (начало и конец) физического пакета. Для синхронизации в физические пакеты включаются специальные обучающие синхропоследовательности, которые обеспечивают точное определение принимаемых символов. Первоначальная синхронизация обеспечивается с помощью расширенной обучающей последовательности.
Функции организации пакетов включают:
установку слотового флага кодирования/декодирования;
1.3. 2-й уровень
Канальный уровень управляет логическими соединениями и является границей раздела между физической средой (радиоресурсами) и сетевыми процедурами. Он подразделяется на 2 подуровня:
MAC (Medium Access Control) – подуровень правление доступом к среде передачи;
Подуровень MAC управляет доступом к радиоканалам и распределением радиоресурса. MAC реализует следующие группы функций:
перемежение/деперемежение, т.е. переупорядочивание битов в пределах одного или двух блоков с целью устранения групповых ошибок, возникающих в радиоканалах;
сверточное кодирование со скоростью 2/3, используемое с целью защиты информации путем прямого исправления ошибок (FEC);
циклическое кодирование (CRC) избыточным кодом, позволяющее обнаруживать определенное количество ошибок и принимать меры к их исправлению.
Управление доступом к радиоканалам
синхронизацию кадров, т.е. отслеживание последовательности нумерации кадров в пределах мультикадра;
управление процедурами случайного доступа;
разбиение сообщений на пакеты и обратная сборка;
мультиплексирование/демультиплексирование логических каналов для формирования всех составных частей пакета данных;
формирование мультикадра, т. е. объединение кадров в мультикадр.
вычисление потерь на линии связи, мониторинг обслуживающей зоны, мониторинг и сканирование соседних зон;
управление адресами персонального, группового и общего вызовов;
выбор частоты и временного интервала;
присвоение каналов связи;
сохранение в буфере управляющей и речевой информации до окончания режима передачи
базового логического канала, не требующего этапа установления соединения;
«предваряющего» логического канала, использующегося для улучшения условий обслуживания.
Подуровень LLC обеспечивает следующие основные функции:
обмен данными с субуровнем MLE/BLE сетевого уровня;
управление логическим каналом (базовым или предваряющим);
планирование передачи данных;
сегментация и восстановление (только в предваряющем канале);
управление потоком (только в предваряющем канале);
подтверждение приема данных (в обоих типах каналов);
согласование присвоения логического канала (только предваряющего) с подуровнем MAC
Рассмотренная выше модель системы описывает иерархическое построение протоколов системы связи. Результатом работы сетевых процедур 3-го уровня являются командные, сигнальные и информационные сообщения. Группы таких сообщений объединены по функциональному назначению и передаются на нижние уровни по так называемым логическим каналам. На нижних уровнях логические каналы в соответствии с алгоритмом работы системы трансформируются в физические каналы и пакеты, которые осуществляют перенос информации через физическую среду.
Как отмечалось ранее, стандарт TETRA использует частотно-временное представление физических каналов. В частотной области выделенный диапазон частот разделен на каналы шириной 25 кГц. Таким образом, частотный план системы TETRA хорошо согласуется с существующим частотным планированием в диапазонах выделенных для построения систем сухопутной подвижной радиосвязи.
Во временной области на каждом частотном канале располагаются 4 временных интервала (таймслота), которые являются физическими каналами связи. Таким образом, система связи TETRA соответствует современным требованиям по эффективности использования радиочастотного спектра.
В данном разделе рассматриваются основные особенности временной структуры физических каналов связи и проецирование на них логических каналов.
Структура физического канала
Стандарт TETRA разрабатывался как перспективное предложение для применения в международном масштабе, поэтому он вобрал в себя новейшие достижения в областях системотехники, радиотехники, теории кодирования и других областях. Стремление разработчиков стандарта повысить спектральную эффективность системы связи при сохранении надежности передачи информации в условиях действия различного рода помех потребовало включения в физический канал определенного вида вспомогательных сигналов, а в алгоритмы работы радиосредств дополнительные элементы адаптации параметров в реальном масштабе времени. Такой подход значительно усложнил структуру сигнала. В разделе кратко рассмотрены особенности структуры физического канала связи.
Временная структура физического канала
Рис. 2 поясняет временную структуру сигнала. Основным элементом временной структуры является TDMA кадр, который содержит 4 временных интервала (пакета). Пакет в кадре соответствует независимому каналу передачи информации. Каждый пакет в зависимости от его назначения имеет свою внутреннюю структуру. Пакет содержит 510 бит цифровой информации, что соответствует 255 символам модуляции.
Восемнадцать TDMA кадров объединены в мультикадры, которые в свою очередь образуют гиперкадр длиной 60 мультикадров.
Рис. 2. Временная структура сигнала на одном частотном канале.
В цифровой системе связи TETRA, как, впрочем, и в аналоговых транкинговых системах, энергетический потенциал радиолинии сверху вниз, как правило, выше, чем в обратном направлении. Это связано прежде всего с тем, что условия размещения базовых станций и их параметры, как правило, лучше, чем у подвижных станций. Однако, если в аналоговых транкинговых системах этот фактор практически не учитывается, то в системе TETRA (как будет показано ниже) он используется для передачи дополнительной управляющей информации на подвижные станции.
Временная синхронизация дуплексных пар радиоканалов
Временная структура пакета
Рис. 4. Основные виды пакетов.
В системе используются следующие 6 типов пакетов:
в направлении снизу вверх:
в направлении сверху вниз:
стандартный непрерывного канала;
синхронизирующий непрерывного канала.
Пакет управления снизу вверх предназначен для организации канала управления от подвижной станции к базовой. Данный пакет состоит их двух независимых полупакетов, размером по 255 бит каждый. Полупакеты содержат управляющую информацию верхних логических уровней подвижной станции, кроме того, первый полупакет может нести сигнал для регулировки мощности передатчика.
Стандартный пакет снизу вверх содержит информационные и управляющие сигналы.
Одиночные пакеты используются базовыми станциями для передачи сигналов при временном разделении каналов между зонами в многозоновой системе.
Стандартный одиночный пакет предназначен для передачи информационных и управляющих сигналов от базовой станции к подвижной.
Синхронизирующий пакет предназначен для синхронизации приемника и передатчика и передачи управляющих сигналов.
Пакеты непрерывного канала в направлении сверху вниз предназначены для передачи соответствующих сигналов в режиме непрерывного излучения на несущей частоте.
Логическая структура пакетов
Внутренняя структура пакетов представлена на рис. 8, где введены следующие обозначения:
Анализ структуры пакетов показывает, что практически в любом пакете сверху вниз имеются поля, предназначенные для передачи команд управления, и сигнализации. Таким образом, помимо канала управления в 18 кадре в сигнале базовой станции элементы управления присутствуют во всех информационных кадрах, что сближает эту систему с транкинговыми системами с распределенным каналом управления. Наличие такого канала управления позволяет оперативно реагировать на запросы системы, создать гибкую иерархию приоритетов вызовов, организовать подключение абонентов к разговору в реальном масштабе времени и ввести ряд других услуг. Рассматривая структуру стандартных пакетов NUB и NDB можно отметить, что в пакете для направления сверху вниз содержится 462 информационных бита, в то время как в пакете для связи в обратном направлении содержится 432 информационных бита. Тем самым обеспечивается использование дополнительного потенциала радиолинии сверху вниз для организации канала сигнализации в трафиковом канале.
Переходные биты введены в одиночные пакеты и предназначены для минимизации переходных процессов в цепях аппаратуры в начале и в конце цикла передачи сигнала.
Полное поле переходных бит имеет вид: b1…b4=1 1 0 0.
Обучающие последовательности предназначены для поддержания кадровой синхронизации пакетов и настройки эквалайзера. Имеются три стандартных обучающих последовательности. Две используются для информирования приемной стороны о наличии одного или двух логических каналов в стандартном пакете. Третья является связующим звеном соседних пакетов. Кроме того, стандарт предусматривает использование в отдельных случаях расширенной обучающей последовательности длиной 30 бит. Стандартные последовательности имеют длину 22 бита.
Стандартные обучающие последовательности:
первая: d11…d122=1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0;
вторая: d21…d222=0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0;
третья: d31…d322=1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1.
Полное поле расширенной обучающей последовательности:
c1…c30=1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1.
Для обеспечения эффективной кадровой синхронизации пакетов обучающие последовательности имеют специальный вид авто- и взаимнокорреляционных функций. Фрагменты их авто- и взаимнокорреляционных функции показаны на рис. 5, рис. 6. Из рисунков видно, что автокорреляционные функции последовательностей имеют один ярко выраженный основной пик шириной в один тактовый интервал и малый уровень боковых лепестков вблизи него. Эта особенность позволяет надежно определять начало последовательности на приемной стороне с точностью до тактового интервала на фоне помех и шумов. Пример взаимно корреляционной функции показан на рис.6, эта функция не содержит ярко выраженных импульсов, а напоминает скорее последовательность случайных импульсов с амплитудой, значительно меньше максимальной. Таким образом, при приеме обучающие последовательности надежно различимы.
Рис. 5. Фрагменты автокорреляционных функций обучающих последовательностей.
Рис. 6. Фрагмент взаимнокорреляционной функции первой и второй обучающей последовательности.
Биты регулировки фазы служат для восстановления начальной фазы несущего колебания.
Биты коррекции частоты предназначены для коррекции частоты несущего колебания. Длина поля 80 бит. Последовательность символов в этом поле подобрана таким образом, что на интервале следования поля последовательно формируются три радиоимпульса с заведомо известными частотами.
Значение поля коррекции частоты: h1…h8=1…1, h9…h72=0…0, h73…h80=1…1.
Синхронизирующая последовательность длиной 38 бит предназначена для кадровой синхронизации подвижных станций. Данная последовательность обладает хорошими корреляционными свойствами. Ее автокорреляционная функция, показанная на рис. 7, обладает узким пиком, что позволяет на приемной стороне надежно определять начало кадра.
Синхронизирующая последовательность имеет вид:
i1…i38=1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1.
Содержание полей кодированной информации зависит от назначения блока и рассматривается ниже.
Рис. 7. Фрагмент автокорреляционной функции синхронизирующей последовательности.
Полупакет сигнала управления мощностью для направления снизу вверх (LB). Размещается только в блоке SSN1.
Полупакет канала управления для направления снизу вверх (CB). Размещается в блоках SSN1 и SSN2.
Стандартный пакет для направления снизу вверх (NUB).
a) Стандартный пакет непрерывного канала для направления сверху вниз (NDB).
б) Синхронизирующий пакет непрерывного канала для направления сверху вниз (SB).
a) Стандартный одиночный пакет для направления сверху вниз (DNDB).
б) Синхронизирующий одиночный пакет для направления сверху вниз (DSB).
Рис. 8. Структура пакетов.
В отдельных случаях рассмотренная структура полей меняется. Такое происходит при управлении мощностью сигнала непрерывного канала базовой станции и передаче нескольких одиночных пакетов подряд без управления мощностью. В первом случае сигнал управления мощностью, который вклинивается между пакетами, дополняется недостающими битами третьей стандартной последовательности до ее полной структуры. При передаче нескольких одиночных пакетов подряд управление мощностью не требуется, в этом случае для стыковки пакетов также используется определенная последовательность бит.
Проекция логических каналов на физические
Краткий путеводитель по логическим каналам
Общие определения каналов
Общесетевые каналы
Каналы сигнализации
Условия использования того или иного вида совмещенного канала управления показаны в таблице 1
Активность на канале
Транкинг сообщений или транкинг квази-передач
Логические каналы обеспечения физического уровня.
Логические каналы нижнего уровня
Каналы трафика
Стандарт TETRA допускает увеличение скорости передачи данных по трафиковым каналам до значений 28,8 кбит/с, 19,2кбит/с и 14,4кбит/с путем объединения пакетов в кадре.
В общих чертах процесс использования логических каналов выглядит следующим образом.
При инициализации процедуры вызова по MCCH происходит назначение (выделение) канала связи (ACCH) конкретным подвижным радиостанциям, после чего они переключаются на этот канал. После смены частоты происходит настройка передатчика по каналу CLCH. Затем продолжается процедура установления связи с использованием быстрого совмещенного канала управления FACCH. По окончании этой процедуры формируется трафиковый канал TCH/x. На фоне пропуска трафика поддерживается медленный выделенный совмещенный канал управления (SACCH), и при необходимости может формироваться STCH канал.
По окончании связи трафиковый канал вновь переходит в FACCH, по которому передаются команды, необходимые для отключения связи. По окончании этой процедуры подвижная радиостанция возвращается на основной канал управления MCCH. Ниже показана упрощенная схема иерархических связей каналов.
Отображение логических каналов в полях, пакетах и кадрах физического канала.
Сложная временная структура физического канала, разнообразие видов логических каналов и множество режимов работы системы в целом и отдельных ее элементов предполагают применение различных вариантов размещения логических каналов на физическом уровне и их динамическое изменение в процессе работы. Поэтому здесь кратко рассмотрены основные моменты данного вопроса.
Различают три основных состояния физического канала:
В зависимости от состояния физического канала в нем циркулируют различные виды пакетов и набор команд управления.
Таблица 2 показывает основные варианты отображения логических каналов в физические с учетом состояния канала.
Следует отметить, что стандарт задает определенную последовательность пакетов и кадров управления в зависимости от состояния канала, однако данный вопрос здесь не рассматривается.
3. Элементы процедуры установления связи
Процедуры запроса соединения
Размещение логического канала в пакете
Постоянные командные поля
Поскольку потребность в связи у абонентов возникает случайно, а структура физических каналов и обмен сигналами синхронны, то имеется проблема сопряжения этих факторов. Данный момент особенно важен на начальном этапе процесса соединения, когда канал связи не выделен, а вызовы разных абонентов могут сталкиваться друг с другом. Эта задача решается с помощью процедуры случайного доступа.
Протокол случайного доступа должен обеспечивать:
правильный прием команд доступа от мобильных станций;
минимальную задержку в обслуживании вызова;
минимальные потери вызовов;
минимальные потери пропускной способности системы по каналам трафика и управления;
стабильность обслуживания при изменении интенсивности потока вызовов;
предоставление приоритетов доступа;
одновременное обслуживание вызовов с разными приоритетами.
Рис.11. Вариант с последовательным интервалом доступа.
Стандарт TETRA предусматривает присвоение каждой мобильной станции одного из четырех кодов доступа: A, B, C или D. Назначение кодов доступа конкретным подвижным станциям определяется приоритетом абонента данной станции и его статусом в системе. Присвоение кодов доступа происходит по радиоканалу. Коды доступа по мере необходимости динамически меняются.
В каждой команде приглашения к доступу присутствует код доступа, таким образом, приглашение относится только к тем подвижным станциям, которым присвоен этот код. Одновременное обслуживание вызовов с разными приоритетами достигается комбинированием последовательности кодов доступа, управлением частотой их повторения в команде приглашения и динамическим присвоением кодов подвижным станциям. На рис. 12 показан фрагмент структуры канала доступа с последовательным приглашением к связи подвижных станций с различными кодами доступа.
Рис. 12. Структура канала доступа.
Для показанной на рис. 12 последовательности кадров наибольшим приоритетом доступа к каналу связи будут обладать мобильные станции с кодом А, тогда как станции с кодами доступа В, С и D будут иметь равные приоритеты. После окончания процедуры случайного доступа дальнейшее соединение происходит под управлением инфраструктуры управления сетью.
Процедуры соединения
Индивидуальный вызов
Пример последовательности команд при индивидуальном вызове показан на рис. 5.13. В этом примере предполагается, что мобильные станции, между которыми устанавливается соединение, находятся в зоне действия одной базовой станции. Последовательность команд начинается с передачи мобильной станции М1 запроса на соединение по процедуре случайного доступа (так называемая u-установка в терминах 3-го уровня интерфейса). При успешном приеме запроса базовая станция передает подтверждение о его приеме (d-продолжение) и одновременно запрашивает вызываемую мобильную станцию М2 (d-установка). После этого мобильная станция М2 автоматически (без участия абонента) подтверждает готовность к связи (u-соединение). В ответ базовая станция информирует станцию М1 об успешном контакте со станцией М2 (d-информация), подтверждает станции М2 прием информации (d-соединение) и назначает им свободный трафиковый канал. После этого мобильные станции переключаются на назначенный канал и проводят процедуру регулировки мощности передатчиков. Затем вызываемая станция М2 подтверждает свое присутствие на канале. Если мобильные станции находятся в зонах обслуживания разных базовых станций, то такое же подтверждение передает и вызывающая станция. В заключение базовая станция передает подвижной станции М1 разрешение на передачу сообщения (d-соединение). На рис. 13 представлен случай соединения без дополнительных задержек, при этом длительность соединения составляет примерно 200 мс. В действительности, в зависимости от качества радиоканала и загрузки системы связи длительность соединения может быть больше.
Рис. 13. Процедура индивидуального вызова.
Групповой вызов
Процедура группового вызова показана на рис. 14. На начальном этапе она весьма близка к процедуре индивидуального вызова, однако поскольку вызывается группа станций, получить подтверждение их готовности к связи в одном пакете физического канала невозможно, поэтому этот этап исключен, и базовая станция сразу назначает канал трафика. Затем производится настройка мощности мобильных станций, передача управляющей информации и передача сообщения. Минимальная длительность соединения в режиме группового вызова составляет около 170 мс.
Рис. 14. Процедура группового вызова.