Codan: Компоненты платформы MT-4E. IP-интерфейсная карта UIC-5 и мультиканальный контроллер

Рассмотрены компоненты платформы MT-4E - IP карта UIC-5 и мультиканальный контроллер. Для IP-карты приведены описание, работа, консольное управление, возможности программного обеспечения и технические, типы консолей, с которыми работает карта, и др. возможности. Для многоканального контроллера рассмотрены возможности, инсталляция и его программирование, работа с аудиомостовой цепью, приведены примеры использования и программирования.

Содержание

1 IP-интерфейсная карта UIC-5⁽¹⁾

IP-интерфейсная карта UIC-5 добавляет возможности Radio-Over-IP в любой MT-4E конфигурации и позволяет использовать протокол P25 DFSI-сторонних консолей или сетевой администратор Codan Stratus Controller network arbitrator.

1.1 TN661 UIC-5 - универсальная интерфейсная карта радиосистемы MT-4⁽²⁾

Универсальная интерфейсная карта UIC-5-00 (UIC) представляет собой подключаемый модуль, который обеспечивает IP-сетевое соединение Ethernet между радиосистемами MT-4 и другими подсистемами наземных мобильных радиостанций (LMR).

UIC программируется для поддержки протокола TIA P25 DFSI (Digital Fixed Station Interface)- цифрового интерфейса стационарной станции через сетевое соединение. UIC может управлять и контролировать радиомодули, установленные как на стороне A (слева), так и на стороне B (справа) от крейта радиосистемы МТ-4 с универсальной интерфейсной картой UIC-5.

Для работы на стороне B требуется дополнительная покупка программного обеспечения. Плата UIC-5-00 представляет собой модернизированную версию UIC-4-00, включающую DFSI-интерфейс, а также ряд значительных улучшений производительности системы при работе в стандарте P25 в не выделенных сетях, которые могут использоваться как коммерческими, так и не связанными с ними пользователями.

1.1.1 Работа TIA P25 DFSI - цифрового интерфейса стационарной станции

UIC поддерживает протокол DFSI, опубликованный в стандарте P25 TIA-102.BAHA-A и обеспечивает полностью сквозное цифровое соединение между консолями (пультами)диспетчерских систем и абонентскими устройствами, поддерживает звонки в аналоговом режиме, а также звонки в цифровом режиме стандарта P25.

UIC передает цифровые пакеты данных P25 с применением стандартной технологии сжатия цифрового голоса и программного обеспечения вокодеров IMBE™ или AMBE+2™  между консолью (пультом) и радиомодулями передатчика и приемника системы без преобразования в НЧ звуковой диапазон и обратно. UIC использует последовательные данные Codan LVDS (низковольтная дифференциальная передача сигналов (сокр. англ. low-voltage differential signaling) для передачи цифровой информации между UIC и модулями приемника и передатчика системы.  При этом сохраняется полностью сквозная цифровая связь, включая шифрование звука. 

Аналоговый голос передается через DFSI в виде оцифрованных аудио данных по закону U-law (или  μ-law, что одно и тоже) в виде импульсно-кодовой модуляции (PCM).

UIC-5 поддерживает два различных типа интерфейсов через свое сетевое соединение:
• Интерфейс стационарной станции TIA, версия 1 (только голос).
• Интерфейс стационарной станции TIA, версия 2 (Голос и/или пакетные данные).

    1.1.2 Консольное управление / Возможности программного обеспечения

Некоторые функции UIC (например, запуск вызова /завершение вызова, выбор канала и т.д.) динамически управляются консолью. Консоль, используемая в системе с UIC, может не реализовывать или не обеспечивать доступ ко всем функциям. Дополнительную информацию о том, какие функции UIC доступны с консоли, см. в документации к консоли.

Другие функции UIC (например, программирование IP-адресов, выбор режима интерфейса и т.д.) управляются статическими программируемыми настройками конфигурации. Эти настройки можно просматривать и модифицировать с помощью графического интерфейса пользователя (GUI), подключенного к UIC.

UIC поддерживает все ниже перечисленные функции:

• Управление каналами и банками модулей приемника и передатчика (2 банка по 16 каналов).
• Определение режима входящего вызова (аналогового или цифрового P25) на приемнике и вывод отчета на консоль.
• Выбор режима шумоподавления приемника (приглушенного или незаглушенного), управляемого консолью.
• Очистка ключей шифрования на всех радио модулях, оснащенных шифрованием с помощью кюча Zeroize (стирание) на передней панели UIC нажатием кнопки.
• Управление и контроль 8 цифровыми входными и выходными сигналами общего назначения (GPIO) с консоли.  4 входа макс. 10 мА, от 0 до +1 В пост. тока низкий уровень / от +2 до +13,8 В пост. тока высокий уровень. 4 выхода: макс. 20 мА, низкий уровень 0 В пост. тока /высокий уровень +5 В пост. тока.
• Управление и контроль 8 аналоговыми GPIO для использования с внешним оборудованием. 4 входа: от 0 до +3,3 В пост. тока, импеданс 3 кОм. 4 выхода макс. 20 мА, от 0 до +3,3 В пост. тока. Аналоговое разрешение входов/выходов - 10 бит (3,22 мВ / бит = 1 LSB).
• Программируемый симплексный режим работы.
• Локальное повторение под управлением консоли или автоматически, когда UIC не подключен к консоли.
• Потребляемый ток не более 200 мА.
• Прием и передача аудиосигнала с использованием вокодера IMBE™ (P25) или u-law PCM (аналоговый).
• Передача всех полученных данных P25 LCW (сокр. англ. Link Control Word - слово управления связью, включаемое в каждый 2-й LDU-голосовой кадр и содержащее Link IDs-уникальный индефикатор связи)  и ESW (сокр. англ. Encryption Synchronization word - слово синхронизации шифрования), а также др. данные (NAC-код доступа к сети, TGID-индентификатор группы разговора, MFID-идентификатор производителя, ALGID-идентификатор алгоритма, KID-идентификатор ключа и т.д.), поступающие на консоль.

Примечание. Более подробную информацию по этим данным можно получить в NTIA Technical Memorandum TM-11-477. Examining the Validity of Rayleigh Distribution Assumptions in Characterizing the Fading Channel at 162 and 793 MHz, скачав этот документ по адресу https://www.its.bldrdoc.gov/publications/download/11-477.pdf , U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE. June 2011.

• Полное сквозное цифровое шифрование, если оно поддерживается консолью и абонентами.
• Буферизация исходящих аудиосигналов при передаче вызовов в режиме P25 с программируемой длиной буфера.
• Поддержка пакетных данных DFSI v2 P25.

1.1.3 Консольные системы

UIC будет взаимодействовать со следующими P25 DFSI консолями:

•   Диспетчерские консоли Avtec Scout от компании Avtec (США).
•   Шлюз IP FSI от компании Catalyst Communication Technologies.
•   Диспетчерские консоли от InterTalk (ранее - Pantel International).
•   Полностью цифровая радиоконсоль UltraCom IP от ModUcom.
•   C-Soft - Программная IP-диспетчерская консоль (версия P25) от Telex (часть Bosch Group.)
•   Командно-управляющая консольная система Acom от Zetron (Австралия).

    1.1.4 Требования к прошивке передатчика и приемника

UIC-5 требует, чтобы передатчик MT-4E имел прошивку версии 2.10.1 или более позднюю. UIC-5 будет работать с любой прошивкой приемника MT-4E.

1.1.5 Программирование и сетевое взаимодействие

Ethernet-порт: 10/100 Base-T, автоматическое определение.
IP-адрес по умолчанию: 192.168.123.66
Аварийный IP-адрес: 172.23.123.2
Имя пользователя и пароль по умолчанию: p25admin (для обоих)
Максимальное требование к пропускной способности сети:

• Аналоговый PCM голосовой вызов: 100 Кбит/с
• Цифровой голосовой вызов P25: 70 Кбит/с

По умолчанию UDP-порт со стороны А для подключения управления: 50000
Порт RTP со стороны А по умолчанию для голосового транспортного соединения: 50020
UDP-порт со стороны B по умолчанию для подключения управления: 50002
Порт RTP со стороны B по умолчанию для голосового транспортного соединения: 50022
Порт пакетных данных по умолчанию со стороны А: 50010
Порт пакетных данных по умолчанию со стороны B по умолчанию: 50012

1.1.6 Глобальные настройки пользовательского веб-интерфейса UIC

Веб-графический интерфейс UIC используется для чтения и изменения различных статических настроек конфигурации в UIC. Веб-графический интерфейс можно использовать для настройки глобальных настроек UIC, таких как IP-адрес.

1.1.7 MAC адрес UIC

UIC имеет уникальный Ethernet MAC-адрес, который не может быть модифицирован. Этот уникальный адрес хранится в энергонезависимой памяти и не подвержен влиянию изменений ни в одной из настроек конфигурации UIC.

1.1.8 Параметры конфигурации графического веб-интерфейса UIC

Веб-графический интерфейс UIC также может быть использован для установки индивидуальных параметров конфигурации для каждой из радиопар, подключенных к UIC (Сторона "А"и Сторона "В").

1.1.9 Рекомендуемые сетевые требования для P25 DFSI с Codan UIC

Ниже приведен список рекомендуемых сетевых требований для карт Codan UIC-4 и UIC-5 для P25  DFSI - интерфейса цифрового соединения фиксированной станции, как в режиме P25, так и в аналоговом режиме.

Эти рекомендуемые значения предназначены для оборудования Codan.  Другое оборудование P25 DFSI (консоли/базовые станции) могут иметь другие сетевые требования.

Тип сети Наим. параметра	Стационарная сеть	3G / LTE сеть	Примечания
Наим. параметраЗадержка	Стационарная сеть< 20 мс	3G / LTE сеть250 мс	ПримечанияБазируется на приемлемой для конечного пользователя задержке звука
Наим. параметраДжиттер (UIC-5)	Стационарная сеть< 8 мс	3G / LTE сеть< 100 мс	Примечания*Смотри Примечание ниже.
Наим. параметраДжиттер (UIC-4)	Стационарная сеть< 4 мс	3G / LTE сеть< 15 мс	Примечания*Смотри Примечание ниже.
Наим. параметраПотеря пакетов (UIC-5)	Стационарная сеть< 3%	3G / LTE сеть< 6%	ПримечанияКачество звука: Лучше, чем воспроизведение голоса по критерию DAQ 3.4, при котором речь понятна без повторов, но присутствует некоторый шум или искажение в воспроизводимом звуковом сигнале.
Наим. параметраПотеря пакетов (UIC-4)	Стационарная сеть< 0.5%	3G / LTE сеть< 1%	Качество звука: Лучше, чем воспроизведение голоса по критерию DAQ 3.4, при котором речь понятна без повторов, но присутствует некоторый шум или искажение в воспроизводимом звуковом сигнале.Примечания
Наим. параметраПропускная способность	Стационарная сеть250 кбит / с или выше (полный дуплекс)	3G / LTE сеть250 кбит / с или выше (полный дуплекс)	ПримечанияМинимум 70 кбит с для голоса P25 и/или 100 кбит/с для аналогового сигнала

Примечание*: Для джиттера, превышающего указанные значения (например, для спутниковой связи), увеличение звуковой буферной памяти будет учитывать эту ситуацию за счет дополнительной голосовой задержки.

Настройка конфигурации UIC Наим. параметра	Значение по умолчанию	Диапазон
Наим. параметраДлина аудио буфера (UIC-4)	Значение по умолчанию200 мс	Диапазон40-500 мс
Наим. параметраДлина аудио буфера (UIC-5)	Значение по умолчанию200 мс	Диапазон20 - 10000 мс

UIC-4 более чувствителен к джиттеру и потерям пакетов, максимальные значения, показанные для сети 3G / LTE, могут привести к снижению производительности до уровня ниже идеального.

2 Многоканальный контроллер⁽¹⁾

Многоканальный контроллер CI-RC-4M-G2 обеспечивает управление ретранслятором как локально, так и через множество скачков, обеспечивая управление радиосвязью, состоящей из цифровых радиостанций Codan MT-4E.  Модуль, монтируемый в стойку 1U 19", поддерживает до четырех радиопар передатчиков с приемными устройствами.

2.1 TN652 CI-RC-4M-G2 многоканальный контроллер радиосистем MT-4⁽³⁾

Многоканальный контроллер CI-RC-4M-G2 обеспечивает возможность управления максимум четырьмя парами приемник/передатчик в радиосистеме ретранслятора MT-4E и обладает следующими возможностями:

• Соединение  до четырех приемников и четырех передающих модулей в любой конфигурации (ретранслятор, ретранслятор с линиями связи, кросс-полосные системы и т.д.) с LVDS последовательной маршрутизацией данных, COR-PTT маршрутизацией и аудио маршрутизацией.

Примечание. COR - функция включение приемника при обнаружении сигнала на его входе от передающей радиостанции.

• Четырехполосный аналоговый аудиомост, позволяющий осуществлять аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование с использованием до четырех пар радиостанций (с регулируемым уровнем звука).
• Для управления каждым соединением между приемниками и передатчиками могут быть выбраны несколько тонов CTCSS-системы шумоподавления с непрерывным тональным кодированием и NAC-кодов доступа к сети (до семи CTCSS/NAC для каждого соединения).
• DTMF-управление каналами связи между приемником и передатчиком.
• Установка приоритетов приемника.
• Переключение каналов передатчика на основе принятых CTCSS-тонов или NAC-кодов.
• Вспомогательное подключение сигнализации E&M.
• Квитирование тонов для каждого передатчика при отключении/разрешении DTMF.
• Возможность индивидуального переключения на повторное отключение линии для управления аналоговыми мостовыми соединениями и E&M соединениями.
• Потребляемый ток от 8 мА до 72 мА зависит от конфигурации системы (от 17 мА до 27 мА без аудиомоста).
• 2 независимых выхода общего назначения, которые могут управляться NAC-кодами, CTCSS или DTMF тональными сигналами (открытый коллектор 750 мА / макс. 30 В пост. тока).

Все модули приемника и передатчика MT-4E подключаются к контроллеру ретранслятора CI-RC-4M-G2 с помощью кабелей, которые вставляются в гнезда RJ45 на передней панели всех модулей.  CI-RC-4M-G2 поставляется с восемью кабелями разной длины для подключения к восьми модулям приемника и передатчика. Если в системе используются только некоторые из этих кабелей, остальные могут быть сохранены для будущего расширения системы или в качестве запасных кабелей. CI-RC-4M-G2 может устанавливаться в 19-дюймовую стойку в 1 RU стоечного пространства.

2.1.1 Инсталляция

В дополнение к соединительным кабелям RJ45 на передней панели контроллера необходимо подключить питание +9,5 В пост. тока и заземление  на задней панели. На рис. 1 показана схема задней панели CI-RC-4M-G2.

Рисунок 1. Задняя панель CI-RC-4M-G2

Для подключения к CI-RC-4M-G2 может использоваться штекерный разъем DB25 на задней стороне крейта (J12) с помощью стандартного сквозного вилочного кабеля DB25. Вспомогательный разъем A-PNL-AUX96-3 также может быть использован для подключения к CI-RC-4M-G2, как показано на рис. 2. Информация в скобках - это функция, которая использует данное соединение.  Например, при использовании тонов CTCSS необходимо подключить Rx Disc O/P.  На диаграмме показаны только соединения для приемника и передатчика A.

Рисунок 2: Диаграмма подключения CI-RC-4M-G2

2.1.2 Программирование многоканальных контроллеров:

Многоканальный контроллер CI-RC-4M-G2 является программно-управляемым и программируемым устройством с помощью программного обеспечения многоканального контроллера (MLCS ).  MLCS позволяет использовать гибкие возможности программирования радиосистемы. Для подключения USB-порта компьютера к USB-порту, расположенному на передней панели контроллера, используется USB-кабель типа A, 5-контактный мини-типа B. Окна системных настроек и каналов связи Приемник / Передатчик показаны на рис. 3.

Рисунок 3: Настройки системы и каналы связи приемника / передатчика

Окно Каналы приемника / передатчика позволяет выполнять широкий спектр сложных конфигураций ретранслятора с использованием сетки конфигурации каналов. Сетка использует цветовое кодирование для обозначения различных настроек соединения.

Каждое соединение в сетке может быть запрограммировано отдельно для различных конфигураций ретранслятора.  На рисунке 4 показаны три различные конфигурации соединения: канал с управлением COR, канал с управлением DTMF и условный канал (с условиями CTCSS и NAC, а также с возможностью выбора канала).

Рисунок 4: Конфигурации каналов

На рис. 5 показано окно выбора CTCSS (тоны CTCSS должны быть выбраны глобально для CI-RC-4M-G2), окно выбора канала и окно вывода общего назначения.

Рисунок 5: Тональные сигналы CTCSS, Выбор канала и выходы общего назначения

2.1.3 Аналоговая аудиомостовая цепь:

Контроллер CI-RC-4M-G2 оснащен 4-полосным аналоговым аудиомостом. Этот аудиомост позволяет пользователю соединять радиочастотные модули с помощью аналогового аудиоинтерфейса, аналогичного продуктам AC-3E и BC-4E. Это позволяет пользователю соединить до четырех радиочастотных модулей, а также дополнительный аудио вход и выход.

На многоканальном контроллере имеется регулятор звука для каждого доступного звукового тракта. Блок-схема (см. рис. 6) показывает звуковую маршрутизацию и настройки звуковых потенциометров.

Рисунок 6: Маршрутизация звука и настройка звуковых потенциометров

Для включения определенного звукового тракта необходимо удалить соответствующую перемычку.  Информацию о специальной перемычке, необходимой для включения соответствующего аудио тракта, см. ниже:

JU53 RXA to TXA Audio Disable JU59 RXA to TXB Audio Disable JU54 RXA to TXC Audio Disable JU58 RXA to TXD Audio Disable JU52 RXB to TXA Audio Disable JU57 RXB to TXB Audio Disable JU51 RXB to TXC Audio Disable JU56 RXB to TXD Audio Disable JU55 RXA to Aux Audio O/P Disable JU50 RXB to Aux Audio O/P Disable JU62 RXC to Aux Audio O/P Disable JU67 RXD to Aux Audio O/P Disable

JU63 RXC to TXA Audio Disable JU70 RXC to TXB Audio Disable JU64 RXC to TXC Audio Disable JU68 RXC to TXD Audio Disable JU65 RXD to TXA Audio Disable JU71 RXD to TXB Audio Disable JU66 RXD to TXC Audio Disable JU69 RXD to TXD Audio Disable

Для включения COR-PTT-маршрутизации сигнала необходимо установить следующие перемычки:

JU23A COR A to PTT A Enable JU23B COR B to PTT A Enable JU23C COR C to PTT A Enable JU23D COR D to PTT A Enable JU24A COR A to PTT B Enable JU24B COR B to PTT B Enable JU24C COR C to PTT B Enable JU24D COR D to PTT B Enable

JU25A COR A to PTT C Enable JU25B COR B to PTT C Enable JU25C COR C to PTT C Enable JU25D COR D to PTT C Enable JU26A COR A to PTT D Enable JU26B COR B to PTT D Enable JU26C COR C to PTT D Enable JU26D COR D to PTT D Enable

Рисунок 7: Пример системы многоканального контроллера с аналоговыми каналами

Рисунок 8: Пример системы многоканального контроллера с цифровым восходящим каналом P25

Рисунок 9: Пример системы многоканального контроллера с совмещенным ретранслятором

2.1.4 Условное связывание и программирование переключения каналов многоканального контроллера:

Многоканальный контроллер может быть сконфигурирован для работы в качестве условного канала.  Если выбрано условное соединение, то путь от Rx до Tx будет активен только в том случае, если принимаемый сигнал содержит один из запрограммированных тонов CTCSS или NAC. В условную линию можно запрограммировать до 7 тонов CTCSS или NAC.

Многоканальный контроллер также может быть запрограммирован на выбор канала передатчика на основе принятого тона CTCSS или NAC-кода. Чтобы активировать выбор канала связи, канал необходимо запрограммировать следующим образом:

• Откройте окно конфигурации Rx/Tx Link для требуемой линии связи.
• Установите флажок Условное соединение.
• Установите флажок Включить выбор канала.
• Тоны CTCSS / NAC-коды не должны программироваться в окне конфигурации Rx / Tx Link.  Программирование тонов CTCSS / NAC-коды в окне конфигурации канала Rx/TX ограничивает выбор канала ТОЛЬКО кодами от 1 до 7. Если оставить этот выбор как “нет”, то ВСЕ тоны CTCSS / NAC-коды будут переданы на вкладку Выбор канала.
• На сетке появится серая точка с включенным C (для выбора канала) (точка будет синей, если CTCSS tones / NAC-коды были запрограммированы в Условное соединение).
• Тоны CTCSS / NAC-коды, используемые для смены каналов, должны быть запрограммированы на вкладке Выбор канала.

Обратите внимание, что контроллер Multiple Link позволяет изменять ТОЛЬКО до 15 каналов на основе тонов CTCSS, так как он может поддерживать только до 15 тонов CTCSS, запрограммированных в целом для всего контроллера.  Для выбора канала можно использовать неограниченное количество NAC-кодов, так как NAC-коды не требуют глобального программирования.

Рис. 10: Пример программирования выбора канала с помощью тонов CTCSS / NACs

Источники информации:

1. MT-4E SERIES: UIC-5 IP INTERFACE CARD. [Электронный ресурс]. URL: https://codancomms.com/products/mt-4e-series (Дата обращения: 02.05.2021).
2. Codan-TN661 UIC-5 Universal Interface Card-Tech-Note. [Электронный ресурс]. URL: https://cdn.codancomms.com/general-downloads/Products/Tech-Notes/Codan-TN661-2-UIC-5-Universal-Interface-Card-Tech-Note.pdf?mtime=20190228062359&focal=none (Дата обращения: 02.05.2021).
3. Codan-TN652 CI-RC-4M-G2 Multiple Link Controller-Tech-Note. [Электронный ресурс]. URL: https://cdn.codancomms.com/general-downloads/Products/Tech-Notes/Codan-TN652-3-CI-RC-4M-G2-Controller-Tech-Note.pdf?mtime=20190228062529&focal=none (Дата обращения: 03.05.2021).