Codan: Системы базовых станций

Рассмотрены системы на основе базовых станций и базовые станции AN1400 VOIP. Приведены ключевые характеристики, существующее положение и возникшие потребности (проблемы). Рассмотрены пути  и варианты подходов решения проблем и типовые приложения систем. Приведены основные преимущества базовых станций на основе IP-протокола и открытого стандарта P25.

Содержание

1 Система на основе базовых станций⁽¹⁾

1.1 Ключевые характеристики системы

• Система базовых станций  с мощностью 8, 30, 80/100 Вт в зависимости от требуемой зоны радиопокрытия.
• Цифровая платформа.
• Аналоговый режим.
• Возможность модернизации под стандарт P25.
• Канальная емкость: 32 канала.
• Модульность и конфигурируемость системы.
• Возможность полного дистанционного управления.
• IP/РЧ каналы или проводное подключение.
• Работоспособность в диапазоне температур: от -30° до +60°C.
• Возможность одновременного мониторинга нескольких каналов с помощью дополнительных приемников.

1.2 Общие сведения

Рисунок 1

Базовая станция - это простая радиосистема, состоящая из одного фиксированного радиоузла (базовой станции), обычно подключенного к диспетчерскому центру (например, 911), которая обеспечивает радиосвязь с портативными и мобильным устройствам в пределах установленной зоны. Упрощенный пример показан на рисунке 1. Радиостанции CODAN™ могут быть сконфигурированы для различных применений базовой станции. Простейшей конфигурацией является конфигурация в которой радиостанция CODAN™ взаимодействует с различными ручными и мобильными радиостанциями в аналоговом или в цифровом режиме P25.

1.3 Проблема расширения зоны радиопокрытия и решение проблемы

Когда диспетчерский пункт расположен в районе, где радиопокрытие недостаточно велико (например, в долине или в городской местности), чтобы охватить все портативные и мобильные телефоны, желательно разместить базовую станцию в более удобном месте для обеспечения требуемого радиуса радиосвязи.

Решение проблемы - применение удаленных базовых станций.
Удаленные базовые станции используются в тех случаях, когда диспетчерский пункт находится в районе, где зона радиопокрытия недостаточно велика (например, в долине или в городской местности), чтобы охватить все портативные и мобильные устройства. Чтобы расширить зону покрытия, базовая станция должна быть расположена на возвышенности, например, на вышке (как показано на рисунке 2). Дистанционное управление базовой станцией через консоль в диспетчерской может быть осуществлено двумя способами:

•     Радиочастотная связь может быть использована, если удаленное место недоступно или если удаленный объект недоступен или слишком удален для проводного соединения.
•     Альтернативой для коротких расстояний является использование тонального сигнала или сигнала постоянного тока дистанционного адаптера. Тональные пульты используют PTT сигналы, охранные, мониторные и функциональные тональные сигналы для управления радиостанцией.

Рисунок 2

1.4 Типовые пользователи Codan и преимущества применения базовых стаций

Типовыми пользователями базовых станций являются полиция, пожарные и службы скорой помощи. Во многих случаях они имеют общий общий диспетчерский центр 911, который затем связывается с помощью базовой станции с абонентскими станциями.

В зависимости от географии некоторые из этих систем имеют удаленные базовые станции. На приведенном рисунке 3 показаны несколько различных архитектур базовых станций, которые поддерживают радиостанции CODAN™.

Рисунок 3

Типовая базовая станция представляет собой модульную радиостанцию, которая может быть
сконфигурирована для множества различных приложений в стандартной 19-дюймовой стойке. Такие системы отличаются надежностью конструкции, низким потреблением тока и устойчивостью к экстремальным температурам от -30° до +60°C, что позволяет использовать их в самых неблагоприятных условиях эксплуатации, таких как как Аляска и Синайский полуостров.

Базовая станция может работать на нескольких частотах, что достигается либо путем дистанционного переключения каналов с помощью тональных сигналов или путем локального переключения каналов вручную. Передатчики и приемники CODAN™ имеют по 32 канала. Для передачи данных определенным пользователями, находящимся в поле, связь между базой и мобильными/портативными устройствами может быть выбрана на базовой станции. Базовая станция управляется с удаленного (дистанционно размещенного) пульта. Для выбора пользователей используются тональные сигналы CTCSS.

Базовая станция также может быть оснащена мониторными приемниками, позволяющими оператору контролировать более одного канала одновременно, чтобы гарантировать, что связь с диспетчерской службой не будет пропущена.

2 Базовые станции AN1400 VOIP⁽²⁾

2.1 Ключевые характеристики

Рисунок 4

• IP-соединение от базовой станции к диспетчерской консоли.   
• Цифровое соединение по LAN/WAN со сквозной передачей цифрового аудиосигнала.
• Шифрование по IP-соединению с использованием интерфейса радиостанции стандарта P25.
• Подключение LMR-наземных мобильных радиостанций  и других коммуникационным устройств, работающих по IP протоколу (сотовые телефоны, телефонные аппараты и т.п.).

2.2 Существующее положение и возникшие потребности (проблемы)

Базовые станции и диспетчерские пульты постоянно соединяются друг с другом. В настоящее время это делается через аналоговые интерфейсы с использованием E&M сигнализации или тональных пультов. Использование IP-соединения может значительно расширить возможности таких систем и поддерживаемые функции, улучшитьструктуру сети и обеспечить функциональную совместимость с другими IP-устройствами.

Желательно, чтобы диспетчерская консоль и базовая станция экономично и эффективно соединялись между
собой, сохраняя при этом цифровой сигнал и целостность цифрового зашифрованного звука для обеспечения функциональной совместимости с другими IP-устройствами связи.

2.3 Решение проблемы и типовые приложения

IP-соединение между базовой станцией и диспетчерской консолью удовлетворяет вышеуказанным требованиям, обеспечивая цифровое соединение через существующую LAN/WAN сеть, которая поддерживает целостность аудио и сигнальной информации на обоих концах линий связи. Как показано на рисунке 5 базовая станция поддерживает прямое IP-соединение с использованием интерфейса, такого как стандарт P25 Fixed Station Interface (FSI).

Рисунок 5

Цифровой звук и сигналы принимаются по беспроводному каналу связи от портативного устройства и передаются через базовую радиостанцию в цифровом формате для включения их в IP-кадры. Никакого

аналого-цифрового преобразования не происходит, сохраняется целостность цифрового зашифрованного

звука и цифровых сигналов (сигналы: NAC-сетевого кода доступа, ID подразделения, аварийного бита, PTT и COR-го управления режимами приема/передачи).

Второй подход решения задачи, ограниченный по своей функциональности, заключается в использовании конвертера E&M в IP-кадры на обоих концах LAN/WAN сети. При этом не поддерживается целостность цифрового звука и шифрование, поддерживается только базовая сигнализация соединения. Однако этот подход устраняет необходимость в арендованных линиях или в микроволновых каналах, которые  дороги для владения и эксплуатации, и поэтому является очень популярным решением по сравнению с полностью аналоговыми решениями. PTT/COR и звуковые сигналы передаются через LAN/WAN на тональный радиошлюз IP в формате IP и обратно.

Типовые приложения

Базовая станция Codan со встроенной возможностью подключения по IP показана на рисунке 4 (лицевая сторона). Интерфейс IP-соединения в виде UIC-универсальной интерфейсной картой находится в самом левом слоте стойки рядом с модулями передатчика и приемника. UIC извлекает цифровые аудиосигналы и сигналы управления из базовой радиостанции, а затем форматирует их в IP-кадр (P25 FSI или другой протокол) для передачи через LAN/WAN сеть.

Базовые радиостанции являются модульными и доступны в различных частотных диапазонах (ОВЧ, УВЧ, T-диапазон и диапазон 800 МГц), а также могут быть интегрированы во множество различных систем, размещенных в стандартную 19-дюймовую стойку. Такие системы обеспечивают надежную конструкцию, низкое потребление тока и устойчивость к экстремальным температурам от -30° до +60°C, что позволяет использовать их в различных странах мира и развертывать в самых суровых условиях, таких как Аляска и Сибирь.

Основные преимущества базовых станций на основе IP протокола:

• Отказ от выделенных линий:  IP-соединение от базовой станции к  пульту устраняет необходимость в арендованных линиях и микроволновых станциях, поддерживающих тональную или E&M сигнализации, которые являются дорогостоящими для владения и эксплуатации. Это экономически эффективная альтернатива для приложений, где базовая станция должна быть расположена вне здания офиса или диспетчерской службы для обеспечения лучшей связи с ретрансляторами и мобильными телефонами.
• Сквозное цифровое аудио (End-to-End):  IP-соединение сохраняет сквозную целостность цифрового звука из конца в конец от базовой станции до консоли, исключая аналоговое преобразование в цифровую форму и возникающие при этом шумы и искажения звука.
•   Шифрование:  IP-соединение с использованием стандарта P25 Fixed Station Interface обеспечивает сквозное шифрование цифрового аудиосигнала от портативного устройства через общий беспроводной канал связи на базовую станцию и затем через IP-интерфейс на консоль.
• Дополнительная сигнализация:  IP-соединение предоставляет большеую номенклатуру сигналов сигнализации по сравнению с E&M или тональными сигналами. К таким сигналам относятся аварийная индикация, идентификация устройства и код NAC в системе P25. Обеспечивается более быстрое время соединения по сравнению с тональной сигнализацией или сигнализацией E&M.
• Соединение:  IP-соединение облегчает связь между LMR-радиостанциями и другими коммуникационными устройствами, работающими на базе IP (сотовые телефоны, телефоны, ПК-телефоны и т.д.).
• Открытые стандарты:  Последний стандарт P25 Fixed Station является открытым промышленным стандартом, который позволяет всем совместимым радиостанциям взаимодействовать друг с другом.

IP-интерфейсы от базовой станции до диспетчерской консоли обеспечивают более простое решение для взаимодействия, привнося новые новые функции, снижение затрат и повышение безопасности в системах общественной безопасности и в других отраслевых приложениях.

✓ Источники информации:

1. BASE STATION SYSTEM. 2014 Codan Communications [Электронный ресурс] https://www.psicompany.com/man-prod-info/codan/Codan-Base-Stations-System.pdf   (Дата обращения: 17.10.2022).
2. AN1400 VoIP BASE STATIONS. 2016 Codan Communications [Электронный ресурс] https://www.psicompany.com/man-prod-info/codan/Codan-AN1400-VoIP-Base-Stations.pdf (Дата обращения: 20.10.2022).