LTR (Logic Trunked Radio)

Одной из основных целей, которую поставила перед собой фирма E.F.Johnson, была необходимость достижения максимальной пропускной способности для систем с неболь­шим количеством радиочастотных каналов. Разработчики протокола LTR отказались от выделенного канала управления. Вместо этого, полосы частот каждого из каналов трафика разбиваются на два поддиапазона — до 300 Гц и выше 300 Гц. Полоса частот до 300 Гц используется для передачи потока данных логического канала управления (поднесущая частота 150 Гц, скорость передачи данных — 300 бит/с). Диапазон от 300 Гц используется для переда­чи аналоговых речевых сигналов. Таким образом, все частотные каналы транкинговой системы протокола LTR используются для передачи трафика. Важное отличие систем LTR от других транковых систем в том, что они используют так называемый «транкинг передач». Это значит, что частотный канал закрепляется за абонентом только на время передачи, в отличие от систем других протоколов, где радиоканал закрепляется на весь сеанс связи («транкинг сообщений»). Во время пауз в разговоре канал может использоваться для других сеансов связи. При повторном выходе на передачу абоненту назначается другой канал (из числа свободных). Закрепление рабочего канала на весь сеанс имеет место только в случае телефонных вызовов. Благодаря тому, что при каждом выходе в эфир (нажатие клавиши PTT) радиостанции выделяется другой канал, обеспечивается дополнительная защита радиопереговоров от прослушивания. Из-за того, что в системе отсутствует канал управления на отдельной частоте, абонентская радиостанция не может перейти в режим передачи до тех пор, пока не освободится хотя бы один канал. У радиостанции блокируется клавиша «передача» и он не может послать сообщение базовой станции. Следовательно, система «не знает», что абонент пытается получить доступ. При освобождении одного из каналов, абонентом, который первым получит доступ, будет тот, кто первым сделает попытку связи. Этот метод доступа называется: «первым пришел – первым обслужен». То есть у всех абонентов равный уровень приоритета доступа к системе (не путать с приоритетами доступа к сеансам связи, где их может быть несколько, см. далее). В системах LTR, при занятости всех каналов, радиостанция может только принимать управляющую информацию, но не может послать сообщение базе. По сравнению с системами с выделенным каналом управления, это создает ряд ограничений в реализации некоторых функций. Например, организацию очередей вызовов – одна из наиболее важных возможностей МРТ 1327.
УПРАВЛЯЮЩИЕ СИГНАЛЫ.
Базовая станция и абонентские радиостанции обмениваются управляющей информацией, организованной в виде пакетов (слов данных) со скоростью 300 бод.
Управляющие сигналы содержат идентификационные коды, по которым проверяется право доступа к системе, вызовы абонентам, информация о доступности системы и т.д. В следующих таблицах приведен состав слова управляющих данных (длина 40 бит) и назначение отдельных меток.
Базовая станция – абонентской радиостанции
SYNC
AREA
GOTO
HOME
ID
FREE
ERROR
Длина, бит
9
1
5
5
8
5
7
Абонентская радиостанция – базовой станции
SYNC
AREA
IN USE
HOME
ID
FIXED
ERROR
Базовая станция – абонентской радиостанции
Абонентская радиостанция – базовой станции
Описание
SYNC
синхронизация
SYNC
Сигналы синхронизации.
AREA
зона
AREA
0 или 1
GOTO
перейти
IN USE
используется
Указывает номер канала для перехода или информация об использовании канала. 1-20 канал.
HOME
«домашний»
HOME
«Домашний» канал. Является основной составляющей «адреса» радиостанции. Описывает принадлежность радиостанции данному каналу. 1–20 канал.
ID
идентификатор
ID
Идентификатор абонента.
FREE
свободен
FIXED
занят
Для обозначения состояния канала. 1–20 канал.
ERROR
ошибка
ERROR
Контрольная сумма, для проверки сообщения на наличие ошибок.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ
В протоколе LTR используется понятие «домашнего» канала. Любой канал трафика может быть «домашним» для определенной совокупности радиостанций. И наоборот, каж­дой абонентской радиостанции обязательно должен быть назначен «домашний» канал. Таким обра­зом, полный идентификатор в системе LTR состоит из двух частей — номера «домашнего» канала и номера группы Обычно «домашним» назначается тот канал, который является ближайшим к месту наибольшего пребывания радиоабонента. В этом случае при вызове абонентской радиостанции поиск ее начнется именно с «домашнего» контроллера, что позволяет уменьшить время ожидания обслуживания. Каждый «домашний» контроллер поддерживает до 250 идентификационных номеров. Все радиостанции системы должны быть приписаны к определенному «домашнему» каналу. Проверка легальности абонента производится по базе данных именно «домашнего» канала данного абонента. При выходе из строя контроллера одного из каналов, всем описанным в нем абонентам будет запрещен доступ к системе. Из-за этого обычно осуществляют дублирование описаний абонентов в нескольких каналах системы.
Все ретрансляторы системы LTR связаны специальной шиной данных. Для организации передачи информации на шине данных логический блок одного из ретрансляторов назначается ведущим, остальные получают статус ведомых. Ведущий ретранслятор формирует синхроим­пульсы, образующие кадр из 21 временного интервала. Из них двадцать отводятся для ретрансляторов, а двадцать первый — для устройства контроля идентификационных номеров (ID Validator). Каждый ретранслятор в отведенном ему временном интервале передает по внутрен­ней шине данных всем остальным ретрансляторам свой статус, а именно:
  • — свободен — не используется абонентской станцией в настоящий момент;
  • — занят — используется в настоящий момент конкретной (указывается ее групповой иден­тификационный номер) абонентской станцией.
Проверка легальности абонента может проводиться на любом канале (не обязательно на «домашнем»).
Все абонентские радиостанции должны иметь уникальный идентификационный номер, так называемый «вызывной идентификатор». По нему определяется возможность доступа радиостанции в систему.
Вместе с вызывным идентификатором радиостанция может иметь один или несколько приемных идентификаторов с разными уровнями приоритета, а помимо этого – блок последовательно расположенных идентификаторов, которые также будут являться адресами данной радиостанции с низшим приоритетом. Идентификаторы, перечисленные в таблице, образуют так называемую «группу».
Тип
Кол-во
Назначение
Вызывной (передаваемый)
1
Передается в эфир при каждом нажатии клавиши PTT (передача). Служит для идентификации абонента при выходе на передачу. Одинаковый приоритет для всех абонентов.
Приемный
до 3
Разные/одинаковые номера с различным/равным приоритетом. Служат для идентификации абонента в режиме приема. Необходимы для деления абонентов на группы, для осуществления индивидуальных вызовов и т.п.
Блок приемных идентификаторов
1
Позволяет описывать приемные идентификаторы блоком (списком). Один блок может содержать от 2 до 250 номеров. Все номера внутри блока обрабатываются как один идентификатор. Имеет низший приоритет в сеансах связи.
Например: в радиостанцию запрограммирован приемный блок с номерами с 30 по 50. При выходе на передачу любого из абонентов с вызывными идентификаторами с 30 по 50, данная радиостанция будет принимать их сообщения.
В «группе» должны быть описаны как минимум два идентификатора (приемный и передаваемый, причем они могут быть одинаковыми или различными). Для более сложных схем организации связи каждая «группа» может использовать полную систему LTR идентификации.
Всего в радиостанцию, в зависимости от модели, может быть записано до 10..109 групп. Причем для каждой группы программируются как вызывной, так и приемные идентификаторы в любой комбинации.
Следующим понятием системы идентификации LTR является «система». Под «системой» понимается определенный набор описаний «групп». «Системами» могут быть различные варианты описаний «групп» в одной и той же транковой сети (с разными «домашними» контроллерами для повышения надежности) или физически различные транковые системы, например, в другом районе. Пользователь может переключаться на другую «систему» при выходе из строя своего «домашнего» контроллера или подключаться к транковым сетям других владельцев (естественно, при наличии его описания в базовой станции).
В некоторых радиостанциях протокола LTR может использоваться режим «сканирования систем». Тогда радиостанция может автоматически принимать вызовы, происходящие в разных «системах», которые были запрограммированы для сканирования.
Таким образом, для осуществления сеанса связи в системе LTR, пользователю необходимо установить требуемую комбинацию «системы» и «группы». В дальнейшем абонент только нажимает клавишу PTT (передача) и ведет переговоры.
Метод запросов в LTR также отличается от методов принятых в других системах связи. Например, в диспетчерских системах необходимо переключиться на нужный канал, а в SmarTrunk и MPT 1327 номер требуемого абонента или группы набирается на клавиатуре.
Всего в протоколе LTR предусматривается 250 идентификаторов на один канал базовой станции и до 20 каналов в транковой системе. Следовательно, одна транковая сеть LTR может обслужить до 5000 абонентов (250 х 20). Этого числа может оказаться недостаточно. Например, при дублировании абонентов в разных «домашних» контроллерах или при описании пользователей, не работающих постоянно, но имеющих доступ к системе в чрезвычайных ситуациях и т.п.
Рассмотрим следующий пример:
В 5-ти канальной транковой сети (5 х 250 = 1250 идентификаторов) должны обслуживаться 600 абонентов и всех их необходимо продублировать хотя бы в 2-х каналах (2 х 600 = 1200 идентификаторов), для обеспечения повышенной надежности в случае отказа одного из каналов. Тогда остается 50 свободных идентификаторов.
Периодически в зону обслуживания системы попадают до 100 дополнительных абонентов (например, автомобили дальнего следования), которых также необходимо описать в базовой станции. Как видно из приведенного расчета, задача становится неразрешимой. Необходимо либо уменьшать количество дублируемых идентификаторов (снижение надежности), либо увеличивать количество каналов базовой станции (дополнительные затраты на оборудование, выделение радиочастот).
В расширенных реализациях протокола LTR ограничение на количество идентификаторов преодолено. Например, система PassPort, предлагаемая компанией Trident Micro Systems, поддерживает до 60 000 идентификаторов.
АЛГОРИТМЫ ВЫЗОВОВ
Прием вызова
Абонентская радиостанция постоянно принимает управляющую информацию и анализирует пакеты данных своего «домашнего» канала. Станция анализирует метки «AREA», «НОМЕ», «ID» и «ERROR». В случае приема меток с адресом данной радиостанции («НОМЕ» + «ID»), она обрабатывает относящуюся к ней информацию и переходит на указанный меткой «GOTO» канал.
Радиостанция будет оставаться на канале до тех пор, пока: не получит код отбоя; не потеряет несущую частоту канала; не потеряет адресованные ей данные более чем на одну секунду.
Организация вызова
После того, как абонент выбрал на радиостанции необходимую комбинацию «системы» и «группы» он нажимает клавишу РТТ (передача). В случае доступности «домашнего» канала запрос посылается по нему. Если он занят, то радиостанция ищет свободный канал. Номер свободного канала указывает метка «FREE» (свободный) в управляющем потоке данных. Если все каналы заняты, то радиостанция выдает сигнал «занято» и запрещает передачу до тех пор, пока в потоке данных не появится метка «FREE». Если базовая станция не отвечает, то радиостанция повторяет посылку данных еще максимум пять раз и, в случае отказа, выдает абоненту сигнал «вне зоны обслуживания».
Если в системе есть свободный канал, то радиостанция переключается на него и базовая станция посылает по эфиру запрос вызываемому абоненту.
Во время сеанса связи, радиостанция продолжает непрерывно посылать управляющие данные до тех пор, пока не будет осуществлен «отбой» сеанса. После этого радиостанция посылает базовой станции код освобождения канала (метка «FREE») и переключается в режим приема на «домашнем» канале.
ПРИМЕРЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ
Наиболее простая схема организации связи
В радиостанциях всех членов рабочей группы программируется один и тот же идентификатор как передаваемый, так и приемный. Причем используется один идентификатор на всю группу пользователей, вне зависимости от их количества.
Подобная реализация системы практически идентична «обычной» системе связи, за исключением того, что абоненты используют транковый метод доступа (т.е. все каналы автоматически «равнодоступны»). Эта реализация позволяет обслужить гораздо большее количество абонентов по сравнению с аналогичной системой, где абоненты должны выбирать свободный канал самостоятельно.
Пример схемы связи для таксопарка (ВАРИАНТ 1)
В наиболее простом варианте данная схема требует два идентификатора вне зависимости от количества абонентов.
Идентификатор 1 программируется:
Как передаваемый в радиостанции диспетчера;
Как приемный во всех автомобильных радиостанциях (с наибольшим приоритетом).
Идентификатор 2 программируется:
Как передаваемый в автомобильных радиостанциях;
Как приемный в радиостанции диспетчера.
При работе диспетчер принимает информацию от любого водителя и все водители принимают сообщения диспетчера. Водители не могут связываться между собой.
Пример схемы связи для таксопарка (ВАРИАНТ 2)
Другая реализация может быть более сложной. Она обеспечивает те же функции, что и предыдущая схема и в дополнение позволяет диспетчеру связываться с каждым из водителей персонально:
Первый идентификатор программируется в каждой автомобильной радиостанции как передаваемый, так и приемный. При этом номера должны быть уникальными для каждой радиостанции и составлять возрастающую последовательность без промежутков (для создания блока приемных идентификаторов).
Второй идентификатор программируется в качестве второго приемного во всех автомобильных радиостанциях и используется для общего вызова автомобилей диспетчером. (Номер не должен входить в блок упоминавшихся идентификаторов).
В радиостанции диспетчера программируется соответствующее число «групп» (по одной на каждый автомобиль). Их можно назвать «персональными группами», так как по сути, это «группа» состоящая из одного абонента (она же идентификатор определенной автомобильной радиостанции). В каждой «персональной группе» в качестве приоритетного приемного и передаваемого идентификатора программируется идентификатор конкретного автомобиля.
Дополнительно в диспетчерской радиостанции программируется отдельная «группа» для общего вызова. В которой в качестве передаваемого записывается отдельный номер, а приемный может быть любым или вообще отсутствовать.
В диспетчерской радиостанции программируется блок приемных идентификаторов низшего приоритета. Этот блок соответствует перечню всех идентификаторов автомобильных радиостанций.
Работа данной схемы.
Если диспетчер выбирает «группу» общего вызова, то его сообщения будут слышны всем водителям одновременно. Это обусловлено тем, что передаваемый идентификатор диспетчерской станции совпадает со вторым приемным идентификатором всех автомобильных станций.
Диспетчер, в свою очередь, также будет слышать ответ любого из водителей. В силу того, что все их передаваемые идентификаторы лежат в пределах блока приемных идентификаторов (низшего приоритета), запрограммированных в диспетчерской радиостанции.
Если диспетчер выберет «группу», соответствующую конкретному автомобилю, то его услышит только водитель конкретной машины. Это связано с тем, что передаваемый идентификатор диспетчера (в данном случае) совпадает только с первым приемным идентификатором данной автомобильной радиостанции.
В процессе персональной связи с конкретным водителем, диспетчер услышит вызовы (в паузах) других водителей. Но вызванный им автомобиль будет иметь приоритет в беседе. Это связано с тем, что блочный приемный идентификатор имеет более низкий приоритет по сравнению с приоритетом персонального идентификатора, принадлежащего выбранной машине.
Как видно из приведенных примеров, схема идентификации и методы организации работы в системах LTR достаточно развиты. Можно создавать весьма сложные структуры с разбивкой на группы, с перекрестными вызовами, с многоуровневыми приоритетами и т.п. Возможности создаваемых систем зависят только от поставленных задач и фантазии оператора.
Системы LTR в стандартном варианте рассчитаны на создание однозоновых сетей связи с выходом в телефонную сеть. Для этого в каждом канальном контроллере предусмотрены телефонные интерфейсы. Системы могут насчитывать до 20 каналов. Начав, предположим, с 2-х канальной системы в дальнейшем ее можно легко расширить приобретением дополнительных каналов и перепрограммированием контроллеров.

Следует отметить, что из-за специфики организации управления в системах LTR, для достижения наилучшего качества связи разнос между частотными каналами должен составлять не менее 1 МГц. На рисунке показана структурная схема построение системы LTR:

РАСШИРЕНИЯ ПРОТОКОЛА
В более поздних реализациях транковых систем с распределенным управлением расширены многие возможности. Например, преодолены ограничения по количеству идентификационных номеров, упрощена система индивидуальных вызовов, реализованы многозоновые конфигурации. Но, к сожалению, для использования расширенных функций требуются радиостанции, специально разработанные для этих протоколов.
Наиболее известными расширениями являются системы PassPort фирмы Trident Micro Systems и ESAS фирмы Uniden.
Система PassPort NTS компании Trident Micro Systems
Данная система позволяет организацию выделенного канала управления аналогично системам MPT 1327. Управляющий канал не обязателен, но рекомендуется для многозоновых систем с целью упрощения процедуры регистрации абонентов. При этом данный канал может использоваться для голосового обмена в то время, когда все остальные каналы системы заняты.
Абонентское оборудование для систем на базе PassPort может включать как обычные LTR радиостанции, так и специально разработанные радиостанции протокола PassPort. Но при использовании «обычных» LTR радиостанций расширенные возможности будут недоступны.
При полной совместимости с протоколом LTR, система PassPort предоставляет ряд дополнительных возможностей:
o        До 60 000 идентификаторов в системе (для LTR абонентов сохраняется ограничение в 250 идентификаторов на канал);
o       
Межзоновый роуминг;
o        Автоматическое включение в сеанс связи членов группы, находящихся в момент вызова в разных зонах;
o        Защита от несанкционированного доступа к системе с использованием уникального электронного серийного номера радиостанции, программируемого изготовителем (только для радиостанций протокола PassPort);
o        Автоматическое обновление информации о «домашней» системе и доступных для роуминга системах для радиостанций протокола PassPort;
o        Перепрограммирование идентификаторов в абонентских станциях по эфиру;
o        Автоматическая регистрация в системе при включении питания радиостанции и при переезде абонента из зоны в зону, как в пределах «своей» сети, так и в сетях, с которыми существует соглашение об обслуживании абонентов (для LTR радиостанций необходимо однократно нажать на клавишу передачи для выполнения регистрации);
o        Автоматическая отмена регистрации при выключении питания радиостанции (только для радиостанций протокола PassPort);
o        Интеграция в единую сеть абонентов, использующих оборудование разных частотных диапазонов, а также возможность включения в систему нетранковых каналов;
o        Доступ абонентов нетранковых каналов к тем же телефонным линиям, к которым подключено транковое оборудование;
o        Система голосового оповещения с возможностью индивидуального программирования языка сообщений для каждого пользователя системы;
o        Переадресация вызовов в случае занятости или недоступности абонента;
o        Оповещение абонента, в процессе ведения сеанса связи, о поступлении еще одного вызова;
o        Поддержка голосовой почты.
Система ESAS компании Uniden
Компания Uniden America Corporation предлагает варианты как однозоновый (FAST), так и многозоновый (ESAS) варианты транковых систем собственной разработки.
Многозоновый вариант ESAS впервые был представлен в 1993 году и, наряду с системами фирмы E.F.Johnson и Trident, получил распространение в США и странах Латинской Америки.
Как и PassPort, системы фирмы Uniden полностью совместимы с протоколом LTR и, соответственно, поддерживают работу абонентского оборудования LTR.
Из особенностей системы ESAS следует отметить возможность расширения:
o        До 1 000 000 идентификаторов (абонентов) в системе;
o       
До 16 000 групп в зоне;
o        До 128 зон в системе;
o        До 63 каналов в одной базовой станции.
Также как и большинство транковых систем LTR, работает в «традиционном» диапазоне частот 800 МГц.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ ОБОРУДОВАНИЯ LTR
Производитель
Страна
Базовое/Система
Абонентское
CSI
США
+
E.F.Johnson
США
Clearchannel LTR, LTR- Net, Multi-Net, Multi-Net II
+
Motorola
США
+
IDA
США
+
Kenwood
Япония
+
Maxon
Корея
+
Ritron
США
+
SmartLink Development
США
+
Tait
НоваяЗеландия
+
Trident Micro System
США
PassPort NTS
Uniden
США
FAST, FAST Plus, ESAS
+
Vertex-Standard
Япония
+
Icom
Япония
+
Zetron
США
Model 49, FASTNet (Model 2540)