Организация Микросотовой связи стандарта DECT на жд транспорте

4. Системы мобильной связи стандарта DECT

4.1 Описание стандарта DECT

Для организации радиосвязи возможно использование как традиционных средств ("транспорт", ЖРУ, ЖРК), так и более прогрессивных видов связи (транкинговая и сотовая связь). Альтернативой является быстроразвивающийся стандарт цифровой сотовой связи - DECT.

Стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications) для беспроводной телефонии был опубликован в 1992 г. Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI). В 1993 г. на выставке CeBIT сразу несколько компаний представили первые системы беспроводной связи и передачи данных на основе DECT. Это были беспроводная учережденческая АТС производства Ericsson для ведомственных сетей связи, оборудование беспроводного абонентского доступа Siemens и локальная радиосеть от Olivetti. Тремя годами позже, на CeBIT-96, уже 5 ведущих европейских производителей телекоммуникационного оборудования представили свои системы беспроводной телефонной связи стандарта DECT:Alcatel, Ericsson, Nokia, Philips, Siemens.

По данным на декабрь 1996 г. стандарт DECT одобрен для использования в 24 странах, а намереваются это сделать еще 12 государств. Среди них - не только страны Европы, но и Австралия, Индонезия, а также государства Южной Африки. В некоторых странах, в частности Аргентине, Бразилии, Сингапуре и Таиланде, для использования DECT-систем требуется разрешение государственных регулирующих организаций. В России использование подобных систем стало возможным благодаря решению Министерства связи РФ об открытии диапазона 1880-1900 МГц для работы DECT-систем.

DECT (Усовершенствованная цифровая беспроводная телефония) представляет собой мощный, всеобъемлющий стандарт радиодоступа, который поддерживает широкий спектр экономичных услуг связи. Это основная, надежная платформа для быстрого развития индустрии беспроводной связи. Стандарт DECT является полноценным направлением, развивающимся параллельно таким новым разновидностям электросвязи, как интеграция речи данных, ISDN (Цифровая сеть с интеграцией услуг) и предоставление услуг связи несколькими операторами. Этот стандарт разрабатывался в соответствии с семиуровневой моделью OSI (модель построения открытых систем), он состоит из девяти частей, определяющих его обязательные и дополнительные элементы. Обязательные элементы стандарта гарантируют сосуществование различных систем в границах одного и того же физического пространства без обязательного планирования частот, являющегося непременной принадлежностью традиционных сетей сотовой связи.

Решение относительно того, будут ли реализовываться отдельные дополнительные элементы стандарта DECT, обеспечивающие работу различных прикладных систем (например, телефонию, доступ к ISDN, связь по данным), остается за производителями. ETSI (Европейский институт стандартов связи) стандартизировал множество профилей для поддержки различных приложений стандарта DECT и обеспечения возможности их взаимодействия. Одним из таких профилей является "профиль общего доступа" (GAP), определяющий использование портативных телефонных аппаратов и базовых станций стандарта DECT во всех приложениях голосовой связи. Другим является "профиль сопряжения с GSM" (GIP), определяющий то же самое, но с применением интерфейса между системами стандарта DECT и сетями стандарта GSM (Европейский стандарт в области мобильной телефонии). По существу, GIP это тот же GAP с некоторыми добавлениями, касающимися сопряжения с GSM.

Стандарт DECT разрабатывался таким образом, чтобы удовлетворить требования наиболее "капризного" приложения в области связи, основанного на использовании радиосигналов, а именно беспроводных УАТС. В рабочей среде беспроводных УАТС плотность трафика выше, чем во всех прочих средах, а требования пользователей к скорости и качеству обслуживания вызовов - равно как и к конфиденциальности, которая делает необходимым кодирование радиосигналов, - являются наиболее строгими. В основанных на стандарте DECT-системах беспроводной телефонии используется ADPCM-кодирование речи (адаптивное дифференцированное УМ-кодирование) со скоростью 32 Кбит/сек. Эта скорость гораздо выше той, которая используется, к примеру, во всех мировых стандартах цифровой сотовой связи, причем на практике она обеспечивает качество речи, неотличимое от качества, которое дает проводная связь.

Другой особенностью стандарта DECT является так называемая "плавная" или "бесшовная" передача вызовов при перемещении пользователей из зоны, обслуживаемой одной базовой станцией, в зону, обслуживаемой другой, что гарантирует отсутствие разрывов в разговорах.

Созданный для применения в наиболее требовательных приложениях беспроводной телефонии стандарт DECT в высшей степени подходит для использования в других средах, таких как беспроводной доступ в сетях общего пользования, и при построении сетей для малонаселенных районов. Этот стандарт поддерживает также и услуги передачи данных, обеспечивая возможность взаимодействия практически с любыми сетями связи. В основном система стандарта DECT аналогична системе сотовой телефонной связи, отличаясь, впрочем, гораздо меньшим размером сот (пикосоты), что позволяет работать при гораздо более высокой плотности пользователей, чем в сотовых системах. Именно способность обслуживать высокую плотность пользователей отличает технологию DECT как от сотовой, так и от более ранних беспроводных технологий, одновременно делая ее идеально пригодной для приложений деловой беспроводной телефонии, для которой характерна высокая концентрация абонентов в пределах одного здания/офиса.

Системы стандарта DECT работают в диапазоне частот 1880-1900 Кгц. Этот диапазон подразделяется на 10 несущих частот (многоканальная связь или MC), а каждая из них в свою очередь подразделяется на циклы из 24 повторяющихся временных интервалов (множественный доступ с временным разделением каналов или DMA). 12 из этих временных интервалов несут трафик от базовых станций к переносным портативным устройствам, а 12 других - встречный трафик (дуплекс с временным разделением каналов или DMA). Таким образом, систему стандарта DECT можно охарактеризовать как систему MS/TDMA/TDD. Каждый речевой канал использует одну пару временных интервалов, это означает, что для трафика является доступными 120 речевых каналов (10 несущих х 12 временных интервалов). Протокол DMA/TDD цифровой радиосвязи обеспечивает встроенную защиту от радиоперехвата.

Механизм выбора канала, известный как "непрерывный динамический выбор каналов" (CDCS), обеспечивает возможность одновременной координации друг с другом. Каждое портативное устройство стандарта DECT имеет, в принципе, доступ к любому каналу (в отношении, как частоты, так и времени). Когда возникает необходимость в установлении соединения, это портативное устройство производит выбор того канала, который предлагает наивысшее качество связи. Старое и новое соединения накладываются одно на другое во времени, делая возможной плавную передачу вызова. CDCS означает, что в системах стандарта DECT не требуется планирования спектра, поскольку выбор частоты осуществляет само портативное устройство. Это чрезвычайно облегчает монтаж данных систем, и к тому же позволяет наращивать их емкость простым добавлением новых базовых станций, когда возникает такая потребность.

Стандарт DECT предоставляет множество средств защиты, включая кодировку передаваемых радиосигналов (инкрипция) и аутентификацию портативных устройств. Структура идентификации обеспечивает для одного и того же портативного устройства возможность доступа к нескольким различным системам (например, к базовой станции жилой зоны, к беспроводной системе УАТС и к системе доступа к сети общего пользования), к тому же, как одна базовая станция имеет доступ к множеству различных услуг совместно использовать единую сетевую инфраструктуру, что не маловажно с экономической точки зрения.

Динамический выбор каналов оптимизирует распределение емкости в соответствии с изменяющимися потребностями. Пребывая в состоянии ожидания, каждый стационарный радиоузел (RFP) всегда остается активным, по меньшей мере, в одном временном интервале. Это может быть либо активный временной интервал (используемый для исходящих вызовов от RFP к портативному телефону (PP)), либо пустой временной интервал. Как активный временной интервал, так и пустой временной интервал содержат идентификаторы системы и RFP. В состоянии ожидания PP регулярно сканирует постоянно используемые временные интервалы, подключаясь к тому RFP, который характеризуется наибольшей напряженностью поля (и принадлежит к его собственной системе). В случае если другой RFP генерирует поле большей напряженности, PP замыкается на него, хотя в системе и присутствует определенное запаздывание.

При наличии входящего вызова, адресованного конкретному портативному устройству, в канал сигнализации всех доступных системе временных интервалов посылается сообщение пейджингового поиска, содержащего идентификатор этого портативного устройства. Этот сигнал будет считан портативным устройством. Если устройство замкнуто на свободный канал, оно отправит запрос о вызове в соответствующем временном интервале второй половине цикла DTMA, адресуемый тому RFP, на который оно замкнуто.

Если портативное устройство замкнуто на активный канал, оно произведет выбор наилучшего временного интервала (с наименьшими полевыми помехами), принадлежащего к первой половине цикла, и затем пошлет запрос о вызове в соответствующем временном интервале второй половине цикла TDMA адресуемый тому RFP, на который оно замкнулось, пребывая в бездействии. После того, как управляющие логические схемы RFP и портативного устройства придут к соглашению относительно того, какой временной интервал должен использоваться, радиотелефонная станция (RE) переключит входящий вызов на соответствующий