MPT 1327

Разработка стандарта МРТ 1327 была призвана создать единый протокол обмена информацией в транковых системах радиосвязи. Разработчиком оборудования для первых систем МРТ 1327 была фирма Fylde Microsystems (один из лидеров в производстве сетевого оборудования МРТ 1327 – контроллеров, коммутаторов, интерфейсов и т.д.; по лицензии Fylde оборудование выпускалось многими производителями, например, Motorola, Tait Electronics). Позже был образован консорциум компаний-разработчиков, куда кроме Fylde вошли: Tait Electronics, Philips, Motorola и Marconi. Впервые проект стандарта MPT 1327 был опубликован Департаментом Торговли и Промышленности Великобритании (Department of Trade and Industry) в 1986 году, а уже в октябре 1986 года была пущена в эксплуатацию первая система MPT 1327. Эта однозоновая пятиканальная система в диапазоне УКВ была установлена на телекоммуникационной башне в Лондоне. В системе использовалось сетевое оборудование производства Fylde Microsystems и ретрансляторы фирмы Tait Electronics. Примечательно то, что система была запущена в эксплуатацию почти за год до официального утверждения стандарта MPT 1327 в 1987 году. Попытка создать единый стандарт, удовлетворяющий требованиям подвижной связи, оказалась весьма успешной. Минимум ограничений и открытость МРТ 1327 стали очень привлекательны как для производителей оборудования, так и компаний, предлагающих услуги связи. Ошеломляющий успех испытаний первых транковых систем на основе МРТ 1327 позволил практически сразу получить признание ведущих мировых производителей транкового оборудования и технологий. Производители оперативно отреагировали на потребности рынка и приступили к разработкам и производству оборудования для нового протокола. Поставщики услуг связи также довольно быстро отметили удобство и совместимость стандарта, ведь это позволяло надеяться на разработку широкого спектра абонентского и базового оборудования различных стоимостных категорий.

MPT серия радиостанций Motorola GP/GM1200 середины 90-х годов XX века.
Можно смело утверждать, что в области коммуникаций нет такой фирмы-производителя, которая бы не внесла вклад в разработку или производство оборудования для систем МРТ 1327. Системы на основе МРТ 1327 работают по всему миру за исключением, пожалуй, США, где исторически сложилось, что доминирующее положение занимали транковые системы на основе LTR.
Базовое оборудование в различное время выпускали фирмы Fylde Microsystems, Tait, Nokia, Rohde & Sсhwarz, Motorola, Simoco, Key, Zetron и другие. Еще больше компаний, производят абонентские радиостанции стандарта MPT 1327. Это положительно сказалось на ценах, стандарт являлся наиболее эффективным в коммерческом плане для построения транковых систем. Следует отметить, что стандарт МРТ 1327 не накладывает никаких ограничений на инфраструктуру самой сети. Конкретная система не обязательно должна реализовывать все функции, предусмотренные в стандарте, она может предоставлять лишь необходимый минимальный набор, удовлетворяющий требованиям заказчика. Это обеспечивает возможность создания на базе спецификаций данного стандарта широкого спектра прикладных систем. Различия в оборудовании разных производителей, как правило, определяются именно полнотой реализации стандарта.

В большинстве реализаций систем МРТ 1327 нет особых ограничений (кроме, пожалуй, финансовых) по созданию сетей сколь угодно большой величины. Сеть на базе МРТ 1327 может обслуживать до 1 000 000 абонентов и состоять из 1024 зон по 24 канала в каждой. Одной из самых крупных систем, была сеть Chekker Network, принадлежащая Deutsche Telekom. В этой сети использовалось оборудование ACCESSNET фирмы Rohde & Schwarz. По данным на 1998 год, она насчитывала примерно 900 каналов, 160 зон и обслуживала около 62 тыс. абонентов (в ее составе несколько транковых систем).

Протокол МРТ 1327 оставляет простор для различных технических решений при создании многозоновых транкинговых систем. Например, могут быть использованы такие методы как:

  • синхронное или квазисинхронное вещание нескольких базовых станций на одном и том же наборе радиочастот;
  • отдельный канал управления (КУ) для каждой базовой станции;
  • единственный КУ, совместно используемый несколькими базовыми станциями в режиме разделения времени, и т.д.

Системы МРТ 1327 изначально ориентированы на многозоновые решения и предусматривали для абонентских радиостанций возможность информировать главный транкинговый контроллер (ТК) системы о своем местонахождении, когда абонент перемещается из зоны в зону. Тем самым реализуется роуминг для систем МРТ 1327. Процедуры регистрации абонентских радиостанций при переходе в другую зону обслуживания в целом определены, но в каждой транкинговой системе могут быть реализованы по-своему. Для облегчения радиоабоненту (РА) задачи поиска канала управления (КУ) в новой зоне, соответствующий ТК может передавать «широковещательные» сообщения с информацией о тех каналах, которые могут использоваться в качестве КУ в данной зоне, а также в соседних с ней зонах обслуживания.

Краткий путеводитель по протоколу МРТ 1327

Сигнализация на канале управления

Все сигналы управления, сопровождающие сеанс связи от его начала до завершения, передаются на КУ в цифровом виде со скоростью 1200 бит/с. Время, текущее на КУ, разбито на слоты по 128 бит каждый, т.е. длительность одного слота равна 106,7 мс. Несколько слотов вместе составляют кадр.

Передача информации на КУ осуществляется практически непрерывно. Принцип работы КУ систем МРТ 1327 можно описать следующим образом.

(1) На КУ передается «общий вызов» примерно такого содержания: «Здесь система такая-то. Слушаю ваши вызовы в течение стольких-то следующих слотов».

(2) В течение следующих нескольких слотов (обычно от одного до пяти) базовая станция находится в режиме приема, и если ей не ответил никто из РА, «общий вызов» по­вторяется.

(3) Если же за время, отведенное на прием, поступил вызов от какого-то из РА, базовая

станция начинает ту или иную процедуру установления связи в соответствии с запросом РА.

Структура сигнализации на КУ:

ТК передает для РА — 1 слот —
CCSC Адресное кодовое слово CCSC Адресное кодовое слово CCSC Адресное кодовое слово

 

 

 

РА отвечает ТК

Биты синхронизации Адресное кодовое слово

 

В каждом слоте, передаваемом базовой станцией, первые 64 бита содержат системное кодовое слово КУ (CCSC), в котором, в частности, имеется идентификатор данной базовой станции. Последние 64 бита каждого слота, которые называют адресным кодовым словом, со­держат, помимо служебной информации, ту или иную команду управления. Команды управления, которые еще называют «телеграммами», по терминологии, принятой в протоколе МРТ 1327, обозначаются тремя-четырьмя латинскими буквами (ALH, ACKQ, RQE и т.п.).

Поскольку РА могут начинать передачу в произвольные моменты времени, далеко не все­гда совпадающие с границами слотов базовой станции, в каждом сообщении РА предусмотре­ны биты синхронизации. Когда базовая станция принимает вызов РА, она синхронизирует на­чало своего очередного слота с абонентской радиостанцией. Тем самым обеспечивается рабо­та транкинговой системы МРТ 1327 в асинхронном режиме.

Скорость обмена информацией на КУ и параметры РА в системах МРТ 1327 обеспечивают возможность обмена информацией между ТК и РА в соседних по времени слотах, например прием команды от ТК в слоте № 1, ответ РА в соседнем слоте № 2, прием команды от ТК в следующем слоте № 3 и т.д.

Команды, передаваемые на канале управления

Различные виды команд (телеграмм), передаваемых на КУ, можно классифицировать следующим образом.

Команды-приглашения (AlohaMessages — ALH) — Передаются ТК как приглашение на связь и в целях управления произвольным доступом к системе
Команды-запросы (Requests — RQS, RQE и др.) — Передаются РА, чтобы затребовать сеанс связи, передачу данных и т.п.
Команды «Ответьте» («Ahoy» Messages — AHY) — Передаются ТК как требование ответа от конкретного РА
Команды-подтверждения (Acknowledgements — ACK) — Передаются как ТК, так и РА для подтверждения приема команд и данных
Команды «Перейти на рабочий канал» (GoToChannel • GTC) — Передаются ТК, чтобы назначить РА рабочий канал для голосовой связи или передачи данных произвольной длины
Короткиеблокиданных (Short Data Messages — SDM) — Передаются как ТК, так и РА
Прочие команды — Передаются ТК для управления системой

 

Практически все упомянутые выше команды имеют несколько разновидностей. Так, кроме команды-приглашения ALH, в протоколе МРТ 1327 используются ее разновидности ALHS, ALHD, ALHE. ALHR, АШХ и ALHF. Команды-запросы бывают вида RQS (запрос на «простую» голосовую связь), RQX (запрос на прерывание сеанса связи), ROE (запрос на аварийный вызов), ROR (запрос на регистрацию в системе), RQQ (запрос на передачу статусного сообщения) и т.д.

Некоторые из этих обозначений встретятся ниже при описании протокола произвольного доступа, применяемого в системах МРТ 1327.

Протокол произвольного доступа

В системах с выделенным КУ всегда существует проблема столкновения запросов на обслуживание, одновременно поступающих от различных РА. Для решения этой проблемы применяется специальный протокол произвольного доступа (RandomAccessProtocol), в свое время разработанный фирмой Philips и названный DynamicFramelengthSlottedAloha (DFSA). Этот протокол лежит в основе функционирования всех транкинговых систем МРТ 1327 и обеспечивает минимальные задержки доступа и максимальную пропускную способность систем в часы пиковых нагрузок.

Принципы работы протокола произвольного доступа объясним с помощью рисунка:

ТК передает команды-приглашения, обозначенные как ALH, приглашая РА отвечать в произвольные моменты времени в пределах нескольких последующих временных слотов, число которых (N) входит как параметр в команду ALH (на рис. 3.2 числа N показаны в скобках под ALH). Вместе слоты, разграниченные командами АШ, образуют кадры различной длины (максимально до 32 слотов). Если в момент, когда РА решил послать свой запрос на сеанс связи, очередной кадр уже начался, его радиостанция может послать свою команду (ROS) в ближайшем свободном слоте. Если в момент запроса базовая станция передает очередную команду ALH, радиостанция РА ожидает конца передачи и передает свою команду RQS в одном из свободных слотов текущего кадра. При необходимости повторно передать свой запрос, если предыдущий не был принят базовой станцией из-за замираний сигнала или столкновения двух запросов, радиостанция РА ждет начала нового кадра.

 

Детали работы протокола произвольного доступа:

ТК контролирует работу системы и может оптимизировать ее за счет изменения длины кадров, чтобы избежать ненужных столкновений запросов на обслуживание. В примере, изо­браженном на рис. 3.3, кадры для ответов РА первоначально имеют длину один слот и обозна­чаются АШ (1).

Если ТК обнаруживает столкновение запросов (в нашем примере RQS1 и RQS2), он пытается разрешить проблему, назначая для ответа более длинный кадр (в нашем примере — два слота).

В свою очередь, РА используют встроенные в их радиостанции генераторы случайных чи­сел при выборе слота для повторной попытки вызова, поэтому вероятность того, что повторная попытка вновь приведет к столкновению, крайне низка. В нашем примере два РА по очереди передают свои запросы в рамках расширенного кадра, разграниченного командой ALH (2). Обозначение ALH (0) не является границей нового кадра и применяется для того, чтобы пока­зать, что текущий кадр еще не завершен.

Во избежание излишних передач команд ALH параметр (N), обозначающий длину кадра для приема вызовов, употребляется также в командах-подтверждениях АСК (на рис. 3.3 — в ко­мандах ACKQ, сообщающих, что все каналы заняты и вызов поставлен в очередь), а также в командах GTC, направляющих РА на рабочий канал.

В нашем примере после того, как проблема столкновения запросов была разрешена, в командах ACKQ (1) ТК вновь задает длину кадра для ответов всего в один слот.

Для создания возможности ответа конкретному абоненту ТК может передать специальную разновидность команды-приглашения (ALHR), резервирующую КУ только для ответа требуемого радиоабонента.

Адресация радиоабонентов Адрес каждой абонентской радиостанции & транкинговых системах МРТ 1327 состоит из 20 битов, которые делятся на 7-битовый префикс и 13-битовый идентификатор. Таким обра­зом, для каждого префикса можно иметь 8192 или 213 различных адресов РА. В системах МРТ 1327 адреса от 1 до 8100 используются для идентификации абонентов, а остальные адреса (от 8101 до 8191) для служебных целей.

Поскольку обычно все члены одной группы связи получают адреса с одинаковым префиксом, в большинстве команд, таких как RQS или GTC, можно разместить адреса как вызывающего, так и вызываемого РА за счет того, что префикс включается в команду только один раз. Это позволяет ускорить обмен на канале управления.

. При вызове абонентской радиостанции с тем же префиксом команда-запрос (RQS) уже содержит всю информацию, необходимую для установления соединения. Однако, в случае вызова РА с другим префиксом, вся необходимая информация не может поместиться в одном адресном кодовом слове, и приходится использовать процедуры «расширенной адресации», предусмотренные в протоколе МРТ 1327.

Процедуры установления соединений.

Из нескольких различных процедур установления соединений, подробно описанных в протоколе МРТ 1327. рассмотрим вариант, когда один РА вызывает другого РА, причем оба ра имеют один и тот же префикс.

Процедура установления соединения состоит из следующих этапов:

Пояснения к рисунку:

 

 

1. ТК передает очередную команду-приглашение ALH (3), в которой объявляет, что будет слушать ответы РА в течение трех следующих слотов.

2. РА № 1 передает запрос RQS’na голосовую связь с PANs 2.

3. ТК передает команду «Ответьте» (AHY), чтобы проверить, есть ли на связи вызываемый PANs 2, причем для ответа этого РА принудительно резервируется следующий слот. Команда AHY, кроме того, служит для РА № 1 подтверждением, что его запрос на связь (RQS) был принят транкинговым контроллером.

4. ТК получает от РА № 2 подтверждение готовности (АСК).

5. ТК выдает обоим РА команду перейти на рабочий канал (GTC) и начать переговоры. Для большей надежности команда GTC передается дважды подряд.

Во время сеанса связи контроллер транкинговой системы следит за рабочим каналом и время от времени принимает оттуда команды, подтверждающие, что сеанс связи идет нор­мально. По окончании сеанса связи, когда оба РА нажали клавишу разъединения (Disconnect), либо когда истекло максимальное время, отводимое на обычную связь, ТК передает команду CLEAR, которая разрывает соединение и переключает обоих РА на канал управления.

Дополнительные возможности систем МРТ 1327.

Как было отмечено выше, протоколы МРТ 1327 и МРТ 1343, как бы объемны они ни были, определяют лишь некоторый обязательный минимум требований к функционированию транкинговых контроллеров, базовых и абонентских радиостанций.

Многие другие свойства систем МРТ 1327, достаточно широко известные и повышающие эффективность и удобство в работе, в протоколе не описаны, хотя в той или иной мере реали­зуются производителями базового и абонентского оборудования.

К таким свойствам относятся наличие динамического таймера соединений, обеспечи­вающего сокращение длительности сеансов связи в периоды пиковой нагрузки, ведение раз­дельных очередей на занятие рабочих каналов и очередей к конкретным РА, возможность ди­намической перегруппировки РА и т.д.

Характеристики транкинговых систем на основе протокола МРТ 1327:

    • возможность построения многозоновых систем с большим количеством базовых станций, что позволяет охватывать связью значительные территории;
    • время соединения менее 0,5 с при вызовах внутри одной зоны и 1–2,5 с при межзоновых;
    • широкий выбор абонентского и базового оборудования различных производителей;
    • отсутствие жестких требований к частотному диапазону;
    • стандартизация компонентов, что упрощает и снижает стоимость эксплуатации, обслуживания, развития и объединения отдельных систем в более крупные сети;
    • возможность экономичной (без использования голосовых каналов) передачи коротких сообщений, которая весьма важна для реализации функций аварийного оповещения и навигации;
    • проверка легальности абонента по электронному серийному номеру радиостанции (ESN – уникальный номер, записываемый в схему радиостанции при изготовлении);
    • роуминг (обслуживание абонентов при их перемещении между зонами);
    • вызовы абонентов в разных зонах, в том числе и групповые;
    • постановка вызова в очередь при занятости всех каналов или вызываемого абонента (при освобождении канала или абонента запрос активизируется автоматически);
    • возможность передачи данных как по управляющему каналу (короткие блоки), так и по голосовым каналам (данные произвольной длины);
    • перенаправление вызова другому радио- или телефонному абоненту;
    • связь с телефонной сетью;
    • возможность обслуживания дуплексных радиостанций;
    • высокая «жизнестойкость» при выходе из строя отдельных устройств;
    • подключение к протекающему сеансу связи других абонентов;
    • динамическое перегруппирование (оперативное объединение абонентов в группы);
    • передача цифровых данных по голосовым каналам;
    • связь со специализированными устройствами (диспетчерскими терминалами), подключенными к базовым станциям по проводным линиям связи.

 

УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ МРТ 1327

некоторые функции могут незначительно отличатся в различных реализациях)

Функция

Описание

Индивидуальные вызовы Связь между двумя абонентами. Доступны приоритеты.
Групповые вызовы Связь между одним вызывающим и группой вызываемых абонентов. Доступны приоритеты.
Вещательные групповые вызовы Групповые вызовы, где вызываемые абоненты могут только слушать сообщения без возможности отвечать. Доступны приоритеты.
Присоединение к вызову Возможность подключения к протекающему сеансу связи других абонентов принадлежащих данной группе.
Перенаправление вызова Вызов может быть перенаправлен другому радиоабоненту, группе абонентов или на телефонный номер.
Приоритетные вызовы Вызовы, имеющие приоритетное право доступа к системе.
Имеются три уровня: нормальный, высокий и аварийный. В случае имеющейся очереди вызовов (занятости всех доступных каналов), абонент с высоким приоритетом ставится в очередь первым.
Аварийные вызовы (тревога) Вызовы с максимальным приоритетом. Позволяют прервать протекающий сеанс связи при занятости всех каналов системы.
Запрет вызовов Запрет доступа абонента к сети. Может применяться для отключения за неуплату или в случае утери радиостанции. В дальнейшем абонент может быть снова подключен к системе.
Динамическое перегруппирование Абоненты из разных групп могут оперативно объединятся в общую группу. Обычно требуется при проведении чрезвычайных мероприятий.
Межсайтовые вызовы, включая групповые Роуминг и автоматическая маршрутизация запросов между различными зонами системы.
Проверка электронного серийного номера радиостанции Проверка легальности абонента по заводскому электронному серийному номеру.
Связь с линейными диспетчерами Связь с диспетчерскими пультами, подключенными к системе по линиям проводной связи.
Связь с городской телефонной сетью Входящие и исходящие вызовы с ГТС.
Связь с учрежденческой АТС Входящие и исходящие вызовы с УАТС.
Краткий набор телефонных номеров Система краткой нумерации для вызовов ГТС, определяемая оператором сети. Позволяет вызывать телефонных абонентов по укороченным номерам или по алфавитно-цифровым именам (быстрый набор).
Запрет набора определенных телефонных номеров Запрет ввода определенных начальных цифр телефонных номеров. Например, для запрета выхода в междугороднюю сеть.
Статусные сообщения Доступны 30 пользовательских и 2 предустановленных сообщения статуса (состояния).
Короткие данные Данные длиной до 184 бит произвольного форматом могут передаваться по каналу управления.
Расширенные данные Обмен данными, включающими до четырех коротких сообщений в одном пакете по каналу управления.
Обмен данными неограниченной длины Передача файлов, электронной почты, доступ в Internet и т.д.
Очередь вызовов Запрос, при занятости всех каналов или вызываемого абонента, помещается в очередь. При освобождении канала или абонента запрос обслуживается автоматически. Обеспечивает резкое повышение эффективности при работе в транковых системах МРТ 1327.
Индикация номера вызывающего абонента Позволяет индицировать номер вызывающего абонента на дисплее радиостанции. Зависит от реализации системы и от модели радиостанции.
Ограничение доступа к каналам Выделение некоторых каналов для использования только определенными группами абонентов.
Таймер длительности сеанса связи Устанавливается разрешенная длительность сеанса связи для каждого абонента (обычно от 30 сек до 13 мин). В большинстве реализаций систем время, оставшееся до конца сеанса, индицируется на дисплее радиостанции.
Динамическое изменение длительности вызова Ограничение максимальной длительности сеанса связи в зависимости от загрузки системы.
Повышенная длительность вызова Для специальных применений (например, передача данных) может быть установлена максимальная продолжительность сеанса связи до 18 часов (система Fylde).
Регистрация вызовов Все осуществляемые в системе запросы регистрируются и могут в дальнейшем использоваться для выставления счетов.
Статистика вызовов Регистрируется статистика загрузки рабочих (голосовых) каналов в течение 24–часового периода (согласно MPT 1318).
Изменение параметров абонентов в зависимости от времени Изменение параметров доступа к системе в зависимости от времени суток. Позволяет динамически изменять нагрузку на систему.
Перевод канала управления в голосовой Перевод управляющего канала в режим обработки речевых сообщений во время особо высокой загрузки системы.
Циклическая смена канала управления Периодическое переназначение управляющих функций разным каналам. На участках с низкой загрузкой или зонах с электропитанием от автономных источников позволяет каналам работать в режиме загрузки менее 100%. Например днем от солнечной батареи, а ночью от аккумулятора.
Система индикации аварии передатчиков, контроллеров, интерфейса Дистанционный контроль и индикация состояния оборудования базовой станции на управляющем терминале системы.
Дистанционное управление оборудованием базовой станции Выключение/включение каналов с главного управляющего терминала системы.
Дистанционный контроль базовой станции Мониторинг работы базовой станции на управляющем терминале системы.
Выбор лучшего сигнала В зонах, перекрываемых соседними базовыми станциями, позволяет радиостанциям выбирать для регистрации ту зону, где уровень сигнала выше.

 

ПРОИЗВОДИТЕЛИ ОБОРУДОВАНИЯ МРТ 1327

Производитель

Страна

Базовое/Система

Абонентское

ADI Австралия

Trunkswitch*

ENSA (Indra Group) Испания

+

+

Icom Япония

+

KAVIcomm Communications ЮАР

+

+

Kenwood Япония

+

Key Radio Systems Великобритания

KEYNET II

+

Marconi Communication/OTE Великобритания/Италия

TS 2000

+

Maxon Корея

+

Motorola США

Selectacom

+

Nokia Финляндия

Actionet

+

Rohill Engineering Нидерланды

+

+

Rohde & Schwarz Германия

ACCESSNET

+

Simoco International Великобритания

+

+

Tait Electronics Новая Зеландия

TaitNet, Liberty

+

Teltronic I+D Испания

+

+

Zetron США

Model 827