Eksploatowanie systemów radiokomunikacyjnych 312[02].Z2.02

Transkrypt

1 = MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Grzegorz Lis Eksploatowanie systemów radiokomunikacyjnych 312[02].Z2.02 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

2 Recenzenci: prof. PŁ dr hab. inż. Krzysztof Pacholski dr inż. Marian Jerzy Korczyński Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Ryszard Zankowski Konsultacja: mgr Małgorzata Sienna Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 312[02].Z2.02, Eksploatowanie systemów radiokomunikacyjnych, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik teleinformatyk. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania Radiowe sieci dostępowe Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów CB-Radio Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów System radiokomunikacji cyfrowej TETRA Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów System radiokomunikacji DECT Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sprawdzian osiągnięć Literatura 37 2

4 1. WPROWADZENIE Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o budowie, działaniu i usługach systemów radiokomunikacyjnych oraz ich eksploatowania i zarządzania. W poradniku znajdziesz: wymagania wstępne wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika, cele kształcenia wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem, materiał nauczania wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki modułowej, zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści, ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować umiejętności praktyczne, sprawdzian postępów, sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie materiału całej jednostki modułowej, literaturę uzupełniającą. 3

5 312[02].Z2 Urządzenia i systemy telekomunikacyjne 312[02].Z2.01 Badanie urządzeń radiowo-telewizyjnych 312[02].Z2.02 Eksploatowanie systemów radiokomunikacyjnych 312[02].Z2.03 Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych 312[02].Z2.04 Eksploatowanie telekomunikacyjnych systemów przewodowych Schemat układu jednostek modułowych 4

6 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: interpretować podstawowe pojęcia z zakresu elektroniki, czytać schematy ideowe i montażowe układów i podzespołów elektronicznych, wyjaśniać zjawiska związane z przesyłaniem sygnałów analogowych i cyfrowych, wyjaśniać zasady przetwarzania analogowo-cyfrowego sygnałów, posługiwać się pojęciami z zakresu radiofonii i telewizji, obliczać wielkości elektryczne związane z radiofonią i telewizją, wyjaśniać zasady tworzenia i przetwarzania sygnałów analogowych w urządzeniach radiowo-telewizyjnych, posługiwać się dokumentacją techniczną urządzeń radiowo-telewizyjnych, charakteryzować poszczególne bloki funkcjonalne nadajników i odbiorników radiowych oraz telewizyjnych, wykonywać montaż elementów i podzespołów urządzeń i sieci telekomunikacyjnych, użytkować systemy telekomunikacyjne oraz dokonywać ich przeglądów i napraw, stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska. 5

7 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: posłużyć się pojęciami z zakresu systemów telefonii komórkowej, posłużyć się pojęciami z zakresu radiokomunikacji, wyjaśnić budowę i działanie systemów radiokomunikacyjnych, odczytać schematy blokowe i ideowe sprzętu radiokomunikacyjnego, wyjaśnić zasadę działania radiokomunikacji publicznej CB, wyjaśnić zasadę działania radiokomunikacji służb ratunkowych, wyjaśnić zasadę działania radiokomunikacji trankingowej, rozróżnić systemy oraz sieci łączności radiokomunikacji cyfrowej, zastosować przyrządy pomiarowe stosowane w radiokomunikacji, wyjaśnić zastosowanie radiokomunikacji w sieciach teleinformatycznych, zintegrować urządzenia radiokomunikacyjne ze sprzętem teleinformatycznym, zastosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy podczas użytkowania i konserwacji sprzętu radiokomunikacyjnego, posłużyć się językiem angielskim zawodowym w zakresie zagadnień radiokomunikacji, udzielić pierwszej pomocy osobom poszkodowanym podczas obsługi sprzętu radiokomunikacyjnego, posłużyć się sprzętem ratunkowym i ratowniczym. 6

8 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Radiowe sieci dostępowe Materiał nauczania Radiowe sieci dostępowe, nazywane także bezprzewodowymi pętlami abonenckimi, stanowią przykład systemu łączności leżącego na pograniczu sieci stałych i systemów radiokomunikacji ruchomej. Ich popularność wyraźnie rośnie w ostatnich latach, do czego zdecydowanie przyczyniło się upowszechnienie systemów radiokomunikacji ruchomej, a szczególnie opracowanie nowych standardów systemów telefonii komórkowej i telefonu bezprzewodowej, miniaturyzacja podzespołów i obniżka ich kosztów. W architekturze klasycznych publicznych sieci telekomunikacyjnych, łącze lokalne odgrywa bardzo istotną rolę. Poprzez takie łącze realizuje się dostęp abonentów do sieci, a poprzez nie do usług oferowanych w sieci. Pojęcie pętli abonenckiej obejmuje wszystkie elementy publicznej sieci telekomunikacyjnej pomiędzy centralą a końcowym abonentem usługo telekomunikacyjnej (rys. 1). Rys. 1. Części składowe pętli abonenckiej oraz wykorzystywane w niej sposoby transmisji [1, s. 177] Pętla abonencka składa się z części transmisyjnej, łączącej centralę z koncentratorem oraz z części dostępowej, pomiędzy koncentratorem a abonentem końcowym. Obie części pętli abonenckiej (transmisyjna i dostępowa) mogą fizycznie wykorzystywać różne typy łączy telekomunikacyjnych (kablowe, światłowodowe, satelitarne, radiowe naziemne). W chwili obecnej, łącza abonenckie w publicznej stałej sieci telefonicznej realizuje się z reguły przy wykorzystaniu symetrycznych kabli miedzianych. Rozwiązanie to ma szereg wad. Instalacja tradycyjnego okablowania w pętlach abonenckich jest czasochłonna i droga, a dalsze utrzymanie istniejącego okablowania wymaga znacznych nakładów. Dlatego też operatorzy telekomunikacyjni poszukują nowych, bardziej opłacalnych rozwiązań umożliwiających podłączenie abonenta końcowego do infrastruktury sieci. Organizacja łączności w bezprzewodowym łączu lokalnym przypomina w pewnym stopniu sytuację w pojedynczej komórce systemu telefonii komórkowej. W obu przypadkach mamy do czynienia ze stacją nadawczo-odbiorczą połączoną łączem stałym z pozostałymi węzłami klasycznej sieci telekomunikacyjnej. Wokół stacji znajduje się obszar łączności, którego kształt, mówiąc w dużym uproszczeniu, przypomina koło. Promień koła wynika z zasięgu łączności. Na obszarze łączności znajduje się pewna liczba terminali, które są zdolne poprzez łącze radiowe realizować łączność pomiędzy sobą, z abonentami sieci stałej, a także za jej pośrednictwem z abonentami innych systemów telekomunikacyjnych. 7

9 Pomiędzy systemami telefonii komórkowej a radiowymi sieciami dostępowymi istnieje także kilka istotnych różnic. Przede wszystkim, w radiowej sieci dostępowej zbiór terminali działających w obszarze odpowiadającym pojedynczej stacji bazowej jest stały, tj. terminale muszą być zarejestrowane u operatora danej sieci dostępowej i posiadają przypisaną danemu terminalowi wyłącznie jedną radiową stację bazową. W przeciwieństwie do tego, w systemie komórkowym liczba i rodzaj terminali w danej komórce podlegają bezustannym zmianom. W efekcie, radiowe systemy dostępowe są znacznie uboższe w warstwie sterującej, m.in. pozbawione są funkcji śledzenia ruchu abonentów, ich rejestracji (na bieżąco) w poszczególnych komórkach, a także nie jest realizowane przełączanie rozmów pomiędzy sąsiednimi stacjami bazowymi. Podkreślić należy, że ewentualne przemieszczanie się terminali wewnątrz obszaru odpowiadającego danej stacji bazowej jest w tym przypadku nieistotne. Sieci dostępowe oparte na analogowych systemach komórkowych W radiowych systemach dostępowych stosuje się następujące standardy telefonii komórkowej analogowej: AMPS/TACS oraz NMT. W systemach tego typu sygnał mowy przesyła się z wykorzystaniem modulacji FM w kanałach radiowych o szerokości 25 lub 30 khz w pasmach: 450 MHz, 800 MHz lub 900 MHz. Głównymi zaletami tego typu rozwiązań jest to, że są to systemy stosunkowo proste konstrukcyjnie o stosunkowo dużym zasięgu (20 30 km) i niewielkich opóźnieniach w transmisji. Niestety znana konstrukcja umożliwia podsłuchiwanie rozmów przesyłanych w kanale radiowym a proste mechanizmy służące do identyfikacji terminali nie zabezpieczają w dostateczny sposób systemu przed dostępem niepowołanych osób. Ponadto systemy te mają niewielkie przepływności i pojemności określane liczbą podłączonych abonentów. Sieci dostępowe oparte na cyfrowych systemach komórkowych W tym przypadku możliwe jest wykorzystanie standardów cyfrowych GSM, wraz z jego wersją wysokoczęstotliwościową DCS 1800, a także standardu DAMPS. Systemy te działają w pasmach 900 MHz oraz 1800 MHz. Sygnały mowy przesyła się w kanale radiowym w postaci ciągu binarnego o przepustowości od około 7 kbit/s do 13 kbit/s. Główne zalety rozwiązań opartych na cyfrowych systemach telefonii komórkowej wynikają z tego, że są to nowoczesne, szeroko stosowane standardy, odpowiadające współczesnym wymaganiom. Powszechność standardów oznacza łatwy dostęp do szerokiej gamy układów scalonych, dostarczanych przez wielu producentów, a także niskie koszty stałe związane z projektowaniem systemu, w przeliczeniu na pojedynczego użytkownika. Systemy cyfrowe oferują duże pojemności. Typowa stacja bazowa z 8 nadajnikami radiowymi obsługuje 64 kanały rozmowne, co pozwala na zaspokojenie potrzeb ruchowych ponad 600 abonentów prywatnych. W przypadku systemów pracujących poniżej l GHz, zasięg łączności jest porównywalny z systemami analogowymi, a w przypadku łączności w paśmie 1800 MHz jest znacznie mniejszy: rzędu km. W porównaniu z systemami analogowymi, jakość łączności w systemach cyfrowych zależy znacznie mniej od odległości terminala od stacji bazowej. Wreszcie cyfrowa obróbka sygnału mowy oraz zastosowanie układów mikroprocesorowych umożliwia stosowanie zaawansowanych procedur służących szyfrowaniu informacji oraz identyfikacji użytkowników. Sieci dostępowe oparte na cyfrowych systemach telefonii bezprzewodowej W systemach pętli abonenckich stosowane są, jak dotąd, następujące standardy cyfrowych systemów bezprzewodowych: DECT oraz CT 2. Sygnał mowy w tych systemach nie zostaje poddany większej kompresji, w kanale przesyłany jest w postaci ciągu binarnego o przepływności 32 kbit/s, co odpowiada jakości sygnału mowy przesyłanego w sieci stałej. 8

10 Proste algorytmy obróbki sygnału mowy prowadzą z kolei do niewielkich opóźnień, rzędu ms. Systemy telefonii bezprzewodowej, w przeciwieństwie do standardów telefonii komórkowej, definiują głównie interfejs radiowy co sprawia, że projektant ma dużą swobodę w definiowaniu funkcji charakterystycznych dla danego zastosowania. Dogodna jest realizacja dostępu użytkownika do sieci ISDN, co najmniej z przepływnościami 32 kbit/s, a w przypadku standardu DECT 144 kbit/s. Złożoność sprzętowa systemu jest niewielka (CT 2) lub średnia (DECT); w każdym razie jest ona mniejsza od złożoności systemów komórkowych. Cyfrowa realizacja sprzyja wbudowywaniu nowoczesnych mechanizmów identyfikacji rozmówców i szyfrowania informacji. System DECT posiada takie mechanizmy wbudowane, a w systemie CT 2 możne je łatwo wprowadzić jako opcję dodatkową. Cechą charakterystyczną wszystkich systemów telefonii bezprzewodowej jest ich niewielki zasięg łączności: typowo do kilkuset metrów. Bezwzględna pojemność systemu, mierzona liczbą abonentów obsługiwanych przez jedną stację bazową, jest niewielka (CT 2) lub średnia (DECT). Sieci dostępowe oparte na wielodostępie kodowym CDMA Bezprzewodowe pętle abonenckie realizowane w technologiach opisanych powyżej wykorzystywały sygnały wąskopasmowe do transmisji wiadomości. Innym rozwiązaniem jest zastosowanie do tego celu sygnałów z poszerzonym widmem, co prowadzi do tzw. zwielokrotniania kodowego sygnałów. System oparty na technice CDMA cechuje się wysoką odpornością na zakłócenia, niewielkimi opóźnieniami oraz dużymi pojemnościami. Zalety systemów szerokopasmowych są szczególnie widoczne jedynie w przypadkach gdy szerokość pasma wykorzystywanego przez system jest dostatecznie duża, co nie jest łatwo zrealizować w praktyce, wobec znacznego zagęszczenia użytkowników pasma radiowego. System mikrofalowe typu point-multipoint Ostatnim sposobem wykorzystywanym do realizacji bezprzewodowych pętli abonenckich jest rozwiązanie polegające na zastosowaniu pewnej liczby indywidualnych łączy punkt-punkt, w miejsce transmisji rozsiewczej jaka realizowana była w poprzednio omawianych systemach. Rozwiązanie takie określa się często jako system microwave pointmultipoint (MPMP). Systemy takie oferowane są przez kilku producentów. Pomimo licznych różnic występujących pomiędzy poszczególnymi systemami MPMP, ich cechą wspólną jest wykorzystywanie częstotliwości mikrofalowych z przedziału od 1,7 GHz do 2,4 GHz w celu zestawiania łączy o przepływności od 2 Mbit/s do 4 Mbit/s. W systemach MPMP stosuje się najczęściej wielodostęp czasowy TDMA. Cechą charakterystyczną systemów MPMP jest stosunkowo duży zasięg, nawet przekraczający 50 km, przy czym wymagana jest bezpośrednia widoczność pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem. Systemy MPMP mają dość dużą pojemność i zwykle jest podłączany do tradycyjnej centrali telefonicznej, a opcjonalnie do sieci ISDN kanałem 2B+D Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie są główne rodzaje sieci dostępowych? 2. Jakie typy łączy telekomunikacyjnych są wykorzystywane między centralą a koncentratorem? 3. Jakie są główne parametry sieci dostępowych? 4. Na jakich częstotliwościach pracują analogowe sieci dostępowe? 5. Jakie są zalety systemu CDMA? 9

11 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Porównaj na podstawie danych zamieszczonych w instrukcji ćwiczenia najważniejsze parametry różnych sieci dostępowych. Sposób wykonania ćwiczenia. Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapisać wszystkie posiadane dane liczbowe niezbędne do wykonania zadania, 2) ustalić, które wartości parametrów są bardziej korzystne, a które mniej, 3) dokonać analizy porównawczej. 4) sformułować odpowiedź i wnioski. Wyposażenie stanowiska pracy: zeszyt, długopis, instrukcja do ćwiczenia, kalkulator, literatura Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzować główne rodzaje sieci dostępowych? 2) scharakteryzować łącza między koncentratorem i centralą? 3) określić główne parametry sieci dostępowych? 4) przyporządkować częstotliwości do określonych sieci dostępowych? 5) wskazać zalety poszczególnych rodzajów sieci dostępowych? 10

12 4.2. CB-Radio Materiał nauczania Nazwa CB-Radio pochodzi od angielskich słów Citizens Band Radio i oznacza Obywatelskie Pasmo Radiowe. CB w pojęciu potocznym to łączność radiowa dostępna dla wszystkich obywateli. Z nazwą tą kojarzy się także gwałtownie rozwijający się ruch społeczny, skupiający zainteresowanych nawiązywaniem łączności za pomocą prostych i stosunkowo tanich urządzeń radiowych. CB-RADIO jest to rodzaj łączności radiowej nie wymagający odpowiednich kwalifikacji, stwarzający jednocześnie porównywalne możliwości z łącznością kwalifikowaną-amatorską na pasmach KF i UKF. Nie oznacza to jednak, że dla łączności CB wystarcza tylko posiadanie radia. Generalna przewaga łączności CB w porównaniu z łącznością amatorską polega przede wszystkim na: możliwości przemieszczania się nadajnika bez specjalnych zabiegów administracyjnoprawnych, którą uzyskuje się przez zgłoszenie przy rejestracji urządzenia w Państwowej Agencji Radiokomunikacyjnej (PAR). Uzyskanie takiego zezwolenia nie wymaga żadnych wstępnych umiejętności operatorskich czy praktyki w nawiązywaniu łączności, pozwala jednocześnie na uzupełnienie łączności telefonicznej wszędzie tam, gdzie jej nie ma lub z różnych względów być nie może (woda, góry, samochód itp.). W wielu przypadkach może się stać jedynym zabezpieczeniem ratunkowym, sposobem przekazania informacji bądź porozumienia się, jest także pierwszym krokiem do łączności bardziej kwalifikowanej o większych mocach i zasięgach na pasmach amatorskich. Znaczenie ma tu także pewna funkcja edukacyjna w tym zakresie. Na całym świecie do ogólnodostępnej komunikacji radiowej CB wydzielono specjalne pasmo częstotliwości 27 MHz. Pasmo to obejmujące zakres częstotliwości od 26 MHz do 28 MHz, podzielono na zakresy A, B, C, D i E. A 26,065 do 26,505 (MHz), B 26,515 do 26,955 (MHz), C 26,965 do 27,405 (MHz), D 27,415 do 27,855 (MHz), E 27,865 do 27,995 (MHz), Dodatkowo zakresy podzielono na kanały oddalone od siebie co 10 khz. Każdy zakres obejmuje 40 kanałów. Polska jest członkiem Europejskiej Konferencji Administracji Pocztowych i Telekomunikacyjnych (CEPT), która to powołała i której podlega Europejski Instytut Telekomunikacji do spraw Normalizacji (ETSI). Organizacja ta opracowała Europejską Normę Telekomunikacyjną, zrzesza między innymi producentów i użytkowników sprzętu CB, którzy biorą udział w redagowaniu norm i specyfikacji. Normy te określają wymagania techniczne na produkcję, sposoby przeprowadzania badań w laboratoriach oraz zasady właściwego wykorzystywania urządzeń. Częstotliwości od 28,000 MHz do 29,700 MHz przeznaczone są wyłącznie dla radiokomunikacji amatorskiej na zasadach pasma strzeżonego i w żadnym wypadku nie wolno pracować na tych częstotliwościach bez licencji krótkofalarskiej. Polskie przepisy komunikacji radiowej przewidują dla CB-radio 40 kanałów w paśmie C, w zakresie częstotliwości 26,960 27,400 MHz. 11

13 Na świecie w zakresie B i C dopuszcza się korespondencję z modulacją AM i FM, natomiast w pozostałych zakresach (zakres używa się także nazwy czterdziestka) z modulacją SSB. Podstawowym rodzajem modulacji stosowanym w Polsce jest modulacja amplitudy (AM), zalecane jest stosowanie modulacji częstotliwości (FM) ze względu na mniejsze zakłócenia dla otoczenia i wyższą jakość odbioru. Dopuszczone jest stosowanie modulacji jednowstęgowej SSB (USB i LSB), co pozwala na powiększenie zasięgu i polepszenie jakości transmisji (zwiększa odstęp od szumów i zakłóceń), jest to jednak okupione bardziej skomplikowaną budową i wyższą ceną urządzeń. Dopuszczalna moc użytkowanych urządzeń wynosi aktualnie 4 W w emisji AM i FM oraz 12 W w emisji SSB. REGULAMIN PRACY W PAŚMIE CB 1. Posiadacz radiotelefonu CB zobowiązany jest do użytkowania go zgodnie z warunkami ustalonymi w zezwoleniu, w sposób nie naruszający obowiązującego w RP porządku prawnego i zasad współżycia społecznego. 2. Właściciel urządzenia CB odpowiada za zgodny z przepisami sposób wykorzystania swojego radiotelefonu również przez innych niż on sam użytkowników. 3. Posiadacz zezwolenia jest zobowiązany do odpowiedniego zabezpieczenia radiotelefonu przed użyciem go przez osoby niepowołane. 4. Użytkownik radiotelefonu powinien w czasie pracy urządzenia posiadać przy sobie odpowiednie zezwolenie i okazywać je na każdorazowe żądanie osób uprawnionych do kontroli. 5. Przed rozpoczęciem rozmowy należy upewnić się czy kanał jest wolny. 6. Na początku każdej rozmowy oraz na każde żądanie korespondenta należy podać swój znak wywoławczy określony w zezwoleniu PAR. 7. Na żądanie korespondenta należy podać aktualne miejsce nadawania. 8. W łączności CB obowiązuje odstęp międzykanałowy 10 KHz od częstotliwości zajętej. 9. Kanał 28 zaleca się wykorzystywać jako kanał wywoławczy. 10. W paśmie CB niedozwolone jest: a) nadawanie i rozpowszechnianie informacji o charakterze politycznym, gospodarczym i innych stanowiących tajemnicę państwową lub służbową, wszelkiej propagandy i reklamy oraz wiadomości niezgodnych z zasadami współżycia społecznego, b) używanie słów wulgarnych i obraźliwych, c) używanie CB do prowadzenia działalności zarobkowej, d) nadawanie muzyki, e) nadawanie retransmisji, f) nadawanie na kanale, na którym ktoś inny rozmawia, g) nadużywanie haseł RATUNEK i BREAK, h) używanie jako swojego, w całości lub w części, przydzielonego lub przeznaczonego do przydzielenia komu innemu, oficjalnego znaku wywoławczego. 11. Kanał 9 (27,060 MHz,) jest przeznaczony wyłącznie do celów wzywania pomocy i pracy służb ratunkowych. 12. W sytuacjach nadzwyczajnych użytkownik radiotelefonu może zapewnić sobie pierwszeństwo przeprowadzenia rozmowy podając hasło RATUNEK. Operatorzy pozostałych radiotelefonów zobowiązani są do zachowania ciszy radiowej aż do momentu przejścia tego rozmówcy na inny kanał lub zakończenia rozmowy. Hasło RATUNEK może być użyte jedynie w sytuacji zagrożenia życia, zdrowia, bezpieczeństwa lub mienia. 12

14 13. W przypadku braku reakcji służby ratunkowej każdy użytkownik radiotelefonu ma obowiązek zareagować na odebrane hasło RATUNEK. 14. W czasie prowadzenia akcji ratunkowej pierwszeństwo w eterze przysługuje stacjom w następującej kolejności: 1) wołanej służby ratunkowej, 2) Sztabu Ratownictwa PL-CB RADIO, 3) wołającej o pomoc, przy czym stacji tej przysługuje pierwszeństwo w nawiązywaniu łączności, 4) która pierwsza zareagowała na wołanie o ratunek. Pozostałe stacje przysłuchują się jedynie i włączają się do akcji tylko na wyraźną prośbę stacji prowadzącej akcję ratunkową. 15. Wywoływanie a) kryptonimy alarmowe na Kanale Ratunkowym PL-CB RADIO9, oznaczają: 991 Sztaby Ratownictwa PL-CB RADIO, 992 jednostki Obrony Cywilnej, 993 zespoły do spraw nadzwyczajnych zagrożeń przy wojewodach i urzędach, 994 stanowiska dyspozycji inżyniera miasta, 996 Straż Miejska, 997 Policja, 998 Straż Pożarna, 999 Pogotowie Ratunkowe; b) w celu zrozumiałości wywołania dopuszcza się wywoływanie służby dyżurującej, używając jej nazwy i miejscowości, w której się znajduje np.: Pogotowie Ratunkowe Gdańsk; c) wywołujący na Kanale Ratunkowym PL-CB RADIO ma obowiązek podać swój znak wywoławczy przydzielony przez PAR, ratownicy zarejestrowani w Krajowej Sieci Ratownictwa PL-CB RADIO podają dodatkowo swój numer nadany przez Sztab Krajowy; d) powiadamiając służbę dyżurującą o zaistniałym wydarzeniu należy w sposób zwięzły podać następujące informacje, zachowując kolejność: kto woła, miejsce zdarzenia, co się stało, np.: wypadek drogowy cysterny; pożar stodoły itp., liczba rannych i skutki zdarzenia np.: 4 osoby ranne, w tym dwie nieprzytomne, a u dwóch uraz głowy i silne krwawienie, zablokowana droga itp., na tym należy relację zakończyć i czekać na dyspozycje służby dyżurującej, oddalić się z miejsca wypadku wolno tylko wtedy gdy służba dyżurująca nie zaleciła pozostania na miejscu lub uzupełnienia informacji, przy prowadzeniu łączności ratunkowej należy każdorazowo potwierdzić odebranie nadawanej informacji; e) posiadacz radiotelefonu CB w razie napotkania wypadku, ma obowiązek zatrzymać się i zorientować, czy są osoby ranne i czy na skutek wypadku istnieje jakieś zagrożenie. W przypadku potrzeby interwencji jest on zobowiązany do niezwłocznego powiadomienia odpowiedniej służby. 16. Na hasło BREAK należy na chwilę zwolnić kanał w celu umożliwienia nawiązania łączności i uzgodnienia przejścia na inną częstotliwość lub przekazania krótkiej ważnej informacji. 17. Pomiędzy nadawaniem a odbiorem należy zachować krótki, około 1 sekundowy odstęp. 18. W razie przerwania lub braku łączności, w czasie klęsk żywiołowych, w razie ratowania życia ludzkiego itp. posiadacz urządzenia CB ma prawo i obowiązek używać lub 13

15 udostępniać swoje urządzenie dla przekazania wiadomości mających na celu wezwanie i niesienie pomocy. 19. Praca urządzenia CB nie powinna przeszkadzać w pracy innych urządzeń CB. 20. W przypadku przekroczenia ustalonych przepisów i zasad komisje eterowe PL-CB RADIO mogą wnioskować o czasowe zawieszenie lub cofnięcie zezwolenia. Podstawową zaletą CB-radio zdobywającą dla niego coraz więcej zwolenników jest możliwość nawiązywania łączności z punktami ruchomymi. Stwarza bowiem możliwość bezpośredniego nawiązania kontaktu między zainteresowanymi bez ograniczeń wynikających z rozmieszczenia sieci telekomunikacyjnej. Urządzenia CB-radio produkowane są jako stacjonarne, przewoźne i przenośne. Urządzenia przenośne Są to niezależne urządzenia zawierające w jednej obudowie wszystkie elementy niezbędne do samodzielnego działania. Są one na ogół małe i lekkie. Mają składaną antenę lub bardziej wygodną, lecz o mniejszym zasięgu krótką antenę gumową. Istnieje możliwość wymiennego stosowania obu rodzajów anten, a także przyłączenia się do anteny stacjonarnej. Urządzenia te są zasilane z wewnętrznych źródeł prądu (baterie, akumulatory) z możliwością podłączenia do zewnętrznego źródła zasilania (akumulator samochodowy, zasilacz stabilizowany). Baterie bardzo szybko się wyładowują, szczególnie przy częstym nadawaniu dużą mocą. Są to powody milknięcia odbiornika przy silniejszym sygnale, związane jest to z większym poborem prądu z baterii, nie mówiąc już o spadku mocy nadawanej i tym samym zmniejszeniu się zasięgu. Z tego względu zaleca się stosowanie akumulatorów i ich systematyczne doładowywanie, a raz na kwartał rozładowanie do dopuszczalnego minimum i ponowne naładowanie. Takich zabiegów wymagają akumulatorki kadmowo-niklowe, ponieważ upływności poszczególnych ogniw są różne, a przeładowywanie jest bardzo szkodliwe (wiąże się z tym wydzielanie temperatury; jest to oznaka, że ładowanie należy przerwać). Ładowarki wysokiej klasy do takich akumulatorów wyposażone są w stabilizatory prądu ładowania oraz elektroniczne urządzenie kontrolujące stan naładowania (próbkującoodłączające). Działanie takiego urządzenia jest następujące: zawsze co kilkadziesiąt sekund odłącza się na czas około jednej sekundy ładowanie, wykonując w tym czasie: pomiar napięcia Uo pod obciążeniem, porównanie napięcia Uo z napięciem wzorcowym Uw, załączenie dalszego ładowania jeżeli Uo<Uw lub przerwanie ładowania akumulatorków jeżeli Uo>Uw. Większość urządzeń przenośnych nie wymaga wyjmowania akumulatorów do ładowania, gdyż wyposażone są one w odpowiednie gniazdo, do którego przyłącza się prostownik. Urządzenia przenośne są najczęściej AM-owe rzadziej AM/FM, o mocy 4 W lub 5 W wyposażone w przełączniki redukcji mocy do l W. Umożliwiają one utrzymanie łączności w każdych warunkach, np. po podłączeniu do anteny stacjonarnej i zasilacza stabilizowanego mogą pracować jako urządzenia stacjonarne. Podstawową różnicą w stosunku do pozostałych urządzeń CB jest ich maksymalna miniaturyzacja. Urządzenia przewoźne Są to urządzenia samochodowe i jachtowe (różnią się między sobą jedynie sposobem zamocowania anteny). Dzięki zastosowaniu zewnętrznych elementów (anteny, zasilacza i mikrofonu) uzyskuje się znacznie wyższą jakość pracy całego urządzenia. Jako źródło zasilania stosuje się akumulatory samochodowe. Antena umieszczona jest na zewnątrz samochodu. Sposób i miejsce zamocowania anteny ma istotny wpływ na jakość pracy urządzenia CB. Radiostacja nie musi być w tym przypadku tak bardzo zminiaturyzowana 14

16 i może pobierać znacznie więcej prądu. Dzięki temu jej cena jest na ogół znacznie niższa od urządzeń przenośnych o porównywalnych parametrach. Urządzenia stacjonarne Są to na ogół większe, cięższe urządzenia wyposażone w wewnętrzne zasilacze sieciowe oraz zewnętrzne mikrofony i anteny. Umożliwiają jednak lepszą jakość i komfort pracy. Specjalne anteny bazowe zapewniają bardzo dobrą jakość odbioru i nadawania, ale ze względu na swoje rozmiary nie nadają się do przemieszczania. W warunkach domowych także można stosować (co najczęściej się zdarza) radiotelefony przewoźne, jednak konieczne staje się zastosowanie dodatkowego zasilacza stabilizowanego o odpowiedniej wydajności prądowej. Zasilacz taki musi dostarczać napięcie stabilizowane w wysokości V. Musi także umożliwiać pobór odpowiednio dużego prądu. Przeciętne radio CB przy nadawaniu pobiera średnio 2 5 A, a przy odbiorze od 0,1 do l A. Przy wyborze zasilacza miarą powinna być przede wszystkim jego wydajność prądowa, napięcie znamionowe zasilania zalecane przez producenta sprzętu, do którego ma być użyty zasilacz Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Na czym polega przewaga łączności CB nad łącznością amatorską? 2. Jakie częstotliwości obejmuje pasmo CB? 3. Jakie rodzaje modulacji stosuje się w komunikacji CB? 4. Jakie są sposoby wywoływania rozmówców podczas komunikacji CB według regulaminu? 5. Co oznacza hasło BREAK? 6. Czym się różnią od siebie różne rodzaje urządzeń CB? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Przeprowadź symulację komunikacji CB (zgodnej z regulaminem) w warunkach podanych w instrukcji zadania. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) rozpozanć założenia podane w instrukcji, 2) zapisać wszystkie kroki procesu wywołania i wyboru częstotliwości, 3) wykonać połączenie CB. Wyposażenie stanowiska pracy: instrukcja do zadania, urządzenie stacjonarne CB, papier, długopis, kalkulator. 15

17 Ćwiczenie 2. Oblicz częstotliwość końcową 6 kanału na zakresie C nadajnika CB Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) ustalić przedział częstotliwości dla zakresu C, 2) ustalić początek i koniec pierwszego kanału w tym zakresie, 3) obliczyć częstotliwość końcową 6 kanału na zakresie C, 4) obliczyć łączne pasmo dostępne dla transmisji danych. Wyposażenie stanowiska pracy: zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis, kalkulator, literatura Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić na czym polega przewaga łączności CB nad łącznością amatorską? 2) wymienić pasmo częstotliwości CB? 3) wskazać rodzaje modulacji w komunikacji CB? 4) stosować kryptonimy i hasła w łączności CB? 5) scharakteryzować różne typy urządzeń CB? 16

18 4.3. System radiokomunikacji cyfrowej TETRA Materiał nauczania Analogowy sygnał mowy, powstający w mikrofonie telefonu komórkowego, poddany zostaje po wstępnej korekcji charakterystyki przetworzeniu na postać cyfrową. Przetwarzanie to odbywa się identycznie, jak w przypadku telefonii stacjonarnej i nosi nazwę cyfryzacji sygnału mowy. System TETRA należy do systemów łączność określanych mianem systemów trakningowych. Tranking polega na automatycznym i dynamicznym przydziale wspólnego zbioru kanałów. Abonent chcący nawiązać połączenie ma przydzielany kanał (z ich skończonej liczby działających w systemie), a po zakończeniu połączenia zwraca go do wspólnej puli w celu wykorzystania przez innych użytkowników. Znika wówczas potrzeba ręcznego przeszukiwania kanałów, wolny zasób zostaje automatycznie przydzielony przez system. Nie trzeba również nasłuchiwać w oczekiwaniu na ciszę w kanale rozmownym. System trankingowy charakteryzuje się dużą pojemnością. Zakłada się oczywiście, że nie wszyscy abonenci w tym samym czasie będą chcieli skorzystać z kanałów radiowych. Można wówczas dla wielu abonentów w systemie korzystać z ograniczonej puli dostępnych kanałów dynamicznie przydzielając i zwalniając zasoby systemu. Systemy trankingowe są bardzo niezawodne, kolejka oczekujących może się wydłużać, ale wszyscy otrzymają dostęp do zasobów. W kolejce oczekujących na zasób można dogodnie priorytetować rozmowy, odpowiednio zmieniając w niej pozycję żądania użytkownika. Prywatność rozmów jest zachowana, nie ma bowiem możliwości ręcznego wejścia na dany kanał i nasłuchiwania, ponieważ jak wspomniano są one przydzielane automatyczne i rozłącznie dla różnych połączeń. Zważywszy stosowane w nich mechanizmy, systemy trankingowe są w pełni skalowalne, możliwe jest wprost zwiększenie liczby korzystających nich abonentów. W ramach sieci trankingowej można definiować grupy użytkowników i przydzielać im rozłączne grupy kanałów, zapewniając w ten sposób mniejszy czas oczekiwania na połączenie. Mogą one tworzyć prywatne sieci wykorzystywane przez firmy, które taką usługę wykupiły. Możliwe są połączenia ze wszystkimi użytkownikami lub określoną grupą stacji ruchomych. Dopuszczalne są połączenia poprzez stację bazową a także połączenia bezpośrednie. Stacja ruchoma może również pełnić rolę retlanslatora dla użytkownika odległego od stacji bazowej. System TETRA (ang. Terrestrial Trunked Radio) jest to nowoczesny standard cyfrowej łączności trankingowej umożliwiający transmisje głosu, danych i dodatkowych usług. Realizacji funkcji trankingu w systemie TETRA możliwa jest tylko poprzez wydzielenie jednego kanału fizycznego w stacji bazowej do realizacji głównego kanału sygnalizacyjnego MCCH (Main Control Channel). MCCH służy do obsługi zgłoszeń i przywołań abonentów oraz realizacji niektórych procedur i usług (np. transmisji statusów lub SDS). W przypadku dużej liczby kanałów w stacji bazowej lub realizacji usług, które wymagają większej przepływności kanału sterującego, standard TETRA umożliwia wydzielenie od jednego do trzech dodatkowych kanałów sygnalizacyjnych SCCH (Secondary Control Channel). Sposób organizacji kanałów w stacji bazowej przedstawiono na rysunku poniżej. 17

19 Rys. 2. Organizacja kanałów w stacji bazowej Jeżeli operator dysponuje jednym kanałem radiowym, to stacja bazowa ma wydzielony jeden kanał MCCH i trzy kanały robocze. Możliwa jest wówczas jednoczesna i niezależna łączność trzech grup użytkowników. Gdy w systemie będzie zdefiniowanych więcej grup użytkowników, to następne grupy będą mogły korzystać z łączności dopiero po zwolnieniu kanału roboczego przez inną grupę. System poprzez kanał sygnalizacyjny jest powiadamiany o kolejnych wywołaniach, jednak sposób i czas ich realizacji jest uzależniony od uprawnień nadanych użytkownikom przez administratora oraz od priorytetu wywołania. Dostęp do realizacji usług jest dwuetapowy. Pierwszy z etapów wymaga, aby terminal za pomocą rywalizacyjnego protokołu ALOHA uzyskał dostęp do kanału MCCH, w celu wysłania żądania obsługi i ewentualnego przydziału kanału roboczego w celu realizacji drugiego etapu transmisji głosu lub danych. Architektura systemu TETRA Struktura systemu TETRA jest elastyczna i może być odpowiednio kształtowana w zależności od potrzeb użytkowników tego systemu. Dotyczy to zarówno elementów systemu, jak i ich liczby. Jedną z naczelnych zalet systemu jest możliwość utworzenia wielu sieci wirtualnych (logicznych) na bazie jednej infrastruktury techniczno-telekomunikacyjnej. Użytkownicy, choć korzystają z jednego systemu, są podzieleni logicznie na grupy. O uprawnieniach do nawiązywania łączności pomiędzy poszczególnymi użytkownikami w grupie jak i między grupami decyduje administrator systemu lub uprawniony dyspozytor. Takie rozwiązanie umożliwia wielu służbom realizować niezależnie od siebie łączność poprzez wspólne urządzenia sieciowe i zasoby radiowe. Dostępność usług jest oczywiście uzależniona od wolnych zasobów systemowych. 18

20 Rys. 3. Modułowość systemu TETRA [4 s. 4] Rys. 4. Architektura systemu [4 s. 5] Sposób podziału użytkowników, dostępne dla nich usługi oraz możliwość realizacji połączeń z innymi użytkownikami mogą być zmieniane przez administratora systemu w dowolnej chwili w zależności od aktualnych potrzeb. W skład typowego systemu TETRA wchodzą (rys. 2): węzły sterujące SCN (Switching Control Node), stacje bazowe BS (Base Station), zdalne stanowiska liniowe dyspozytorów RLS (Remote Line Station), stanowiska administratorów sieci NMS (Network Management Station), zewnętrzne stanowiska zarządzania siecią ENMS (External Network Management Station), terminale ruchome MS (Mobile Station), punkty styku (Gateway) z sieciami LAN/WAN, PSTN, ISDN, Internet, GSM, PDN, PEI oraz innymi sieciami systemu TETRA itd. 19

21 Jeżeli funkcjonalność tego nie wymaga to nie wszystkie elementy systemu TETRA muszą być zainstalowane. Oznacza to, że najprostszy system może być złożony ze stacji bazowej oraz terminali. Tym samym może być on znacznie tańszy i atrakcyjniejszy dla operatorów prowadzących działalność o charakterze lokalnym. Większa liczba stacji bazowych wymaga rozbudowy infrastruktury. W standardzie TETRA nie zdefiniowano funkcjonalności poszczególnych urządzeń a jedynie kilka interfejsów pomiędzy podstawowymi elementami. Architektura i funkcjonalność urządzeń uzależniona jest od rozwiązań stosowanych przez poszczególnych producentów. Nie jest raczej możliwe stosowanie urządzeń infrastruktury TETRA od wielu producentów. Możliwość współpracy jest gwarantowana jedynie przy zachowaniu wymagań zdefiniowanych przez ETSI dla kilku określonych interfejsów pomiędzy urządzeniami (rys. 2): interfejs radiowy AI (Air Interface), interfejs ISI (Inter System Interface) między sieciami TETRA, interfejs PEI (Peripheral Equipment Interface) między terminalem radiowym, a urządzeniem końcowym transmisji danych, interfejs LSI (Line Station Interface) między terminalem przewodowym, a stanowiskiem dyspozytorskim, interfejs do sieci zarządzania NMI (Network Management Interface), interfejsy zewnętrzne do systemów PABX, PSTN, ISDN, PSDN. Węzły sterujące SCN obsługują zarówno transmisję głosu, jak i danych, korzystając przy tym z bazy danych o abonentach, ich uprawnieniach oraz przynależności do grup. Cechuje je nadmiarowość, kluczowych dla funkcjonowania systemu telekomunikacyjnego, elementów sieci. SCN może sterować pracą określonej liczby stacji bazowych (w typowych rozwiązaniach do 8 BS) oraz określoną liczbą modułów nadawczo-odbiorczych w tych stacjach bazowych (np. 64 kanałami radiowymi we wszystkich sterowanych stacjach). Ograniczenia dotyczą również liczby abonentów (zazwyczaj od kilku do kilkunastu tysięcy), przy czym limity mogą wynikać z wariantu zakupionej przez operatora licencji. Najprostsze sieci z jedną BS nie wymagają SCN, ponieważ BS posiada swój własny sterownik. Sieci rozległe TETRA zapewniają realizację łączności w obrębie stacji bazowej, nawet gdy zostanie uszkodzony sterownik SCN lub łącze SCN-BS. Stacje bazowe są elementami architektury sieci TETRA typu nadawczo-odbiorczego, zapewniającymi użytkownikom systemu bezprzewodową łączność na obszarze geograficznym, którego rozmiar jest zależny od warunków propagacyjnych, parametrów i sposobu zamontowania urządzeń (np. anten). Pomimo, że w systemie TETRA można realizować łączność nawet w odległości 60 km od stacji bazowej, to w przypadku planowania łączności w dużych miastach lub miejscach o urozmaiconej rzeźbie terenu nie należy liczyć na takie osiągi systemu i planować więcej stacji bazowych TETRA. Szczególnie, gdy planuje się dostępność usług dla ponad 90% miejsc w dużym mieście. Nadajniki stacji bazowych generują sygnały radiowe o mocy do 40 W, przy czym moc maksymalna BS zależy od jej klasy (zdefiniowano 10 klas). Możliwa jest regulacja mocy od 0,6 W do mocy maksymalnej. W sieci TETRA stacje bazowe są połączone z SCN przewodowymi lub bezprzewodowymi łączami stałymi E1, T1 lub nx64 kb/s. W systemie można wyróżnić część komutacyjno-sieciową, stacje bazowe, i terminale. W części komutacyjno-sieciowej znajdują się centrale główne, lokalne. Centrale lokalne są podporządkowane centralom głównym pełniąc rolę pośrednią pomiędzy koncentratorami wyniesionymi nowoczesnych central elektronicznych w telefonii stałej, a sterownikami stacji bazowych w systemie GSM. W części komutacyjno-sieciowej znajduje się jeszcze moduł 20

22 rejestracji użytkowników, centrum eksploatacji i utrzymania oraz zespół modułów pośredniczących, umożliwiających współpracę systemu z sieciami zewnętrznymi, takimi jak PSTN, ISDN, pakietowej transmisji danych itp. Szczególnie interesujące są mobilne stacje bazowe mbs (mobile Base Station), czyli samochód ciężarowy z agregatem prądotwórczym i zamontowaną stacją bazową z zewnętrzną anteną. Mobilne stacje bazowe umożliwiają realizacje doraźnej łączności w sytuacjach klęsk żywiołowych, ataków terrorystycznych, gdy miejsca występowania tych zdarzeń leżą poza zasięgiem sieci TETRA lub, gdy stacje bazowe zostały uszkodzone. Choć w systemie TETRA przewidziano możliwość łączności w trybie bezpośrednim między terminalami bez pośrednictwa stacji bazowej, to funkcjonalność ta może okazać się niewystarczająca do komunikacji wielu licznych grup na rozległym obszarze. W takim przypadku tylko mobilna stacja zapewni pełny zakres usług systemu TETRA. Należy pamiętać, że zakres usług świadczonych w sieciach TETRA zależy od funkcjonalności infrastruktury i terminali. Obecnie jeszcze wiele terminali jak urządzeń infrastruktury sieci nie umożliwia realizacji wszystkich usług zdefiniowanych dla systemu TETRA. Terminale TETRA przewyższają funkcjonalnością i wytrzymałością telefony komórkowe. Radiotelefony są bardziej odporne na wstrząsy, zalanie wodą, upadki, wibracje i prace w nietypowych warunkach środowiskowych. Zdefiniowano dla systemu TETRA 8 klasy terminali ruchowych, w tym 4 podstawowe o dopuszczalnych maksymalnych mocach nadajników odpowiednio 1 W i 3 W dla terminali doręcznych oraz 3 W, 10 W i 30 W dla terminali przewoźnych. Moc terminala jest regulowana od 15 dbm do mocy maksymalnej z krokiem 5 db. Terminale mogą być wyposażone w odbiornik GPS, umożliwiający lokalizację użytkownika systemu TETRA oraz wiele innych gadżetów, które dostępne są również w telefonach komórkowych. Stanowiska dyspozytorskie usprawniają realizację zarządzania pracą podległych użytkowników oraz ograniczone administrowanie podległymi grupami (dodawanie, usuwanie abonentów oraz modyfikację ich uprawnień). Podstawową funkcją jest przyjmowanie zgłoszeń od abonentów systemu TETRA, ale także obsługa wywołań spoza systemu, np. z publicznej sieci telefonicznej. Zarządzanie siecią (zarówno od strony technicznej jak i operacyjnej) jest realizowane przy użyciu specjalistycznych aplikacji na stanowiskach administratorów systemu, zarówno w miejscu ich fizycznej instalacji, jak również ze zdalnych terminali. Systemy zarządzające NMS (Network Management System) zwykle wywodzą się ze sprawdzonych rozwiązań opracowanych dla systemów telefonii stacjonarnej i komórkowej, jednak przystosowane są do specyfiki i wymagań standardu TETRA. Zazwyczaj są to centralne systemy zarządzania o wielu funkcjonalnościach. Centrum zarządzania może dysponować systemem zintegrowanego sterowania łącznością ICSS (Integrated Communications Control System), który umożliwia administratorowi: zarządzanie interfejsem radiowym, dostęp do baz danych, nadzór nad system AVL (Automatic Vehicle Location), nadzór nad systemem APL (Automatic Person Location), możliwość łączności z użytkownikami innych systemów, nadzór nad terminalami, m.in. ich autoryzację, blokowanie, odblokowywanie, określanie priorytetów, tworzenie grup, obsługę alarmów itd. 21

23 Systemy ICSS umożliwiają również sterowanie systemem typu one-seat. Oznacza to, że z jednego miejsca można zarządzać całą rozległą siecią. Możliwe jest zaimplementowanie w systemach zarządzających serwerów rejestracji głosu i danych, co wydaje się opcją szczególnie istotną dla służb ratowniczych, porządku i bezpieczeństwa publicznego. Dane w takim serwerze powinny być przechowywane odpowiednio długo, a zapisy powinny być oznaczane odpowiednimi i dokładnymi znacznikami czasu. Jednak odtworzenie zapisanych informacji może być możliwe tylko dla uprawnionych osób Usługi udostępniane w systemie TETRA: dupleksowa transmisja mowy, tworzenie połączeń grupowych, transmisje rozsiewcze, połączenia priorytetowe, pakietowa transmisja danych, możliwość współpracy bezpośrednio dwóch radiotelefonów, nasłuch dyskretny, przechowywanie przez system wiadomości dla nieobecnych użytkowników. Najważniejsze tryby pracy w standardzie TETRA to: 1. TETRA VD (Voice plus Data) mowa i dane z prędkościami 4,8kbit/s i 19,,2kbit/s, możliwa łączność między stacjami bez stacji bazowej. 2. TETRA POD (Packet Optimized Data) transmisja danych z prędkością 19,2kbit, tryb połączeniowy i bezpołączeniowy. Algorytm ALOHA W systemie TETRA wykorzystuje się znany od wielu lat algorytm ALOHA. ALOHA to najprostszy (a jednocześnie najmniej efektywny) protokół przypadkowego dostępu do kanału, zwany inaczej pure ALOHA (czysty Aloha). Zaprojektowany i uruchomiony w 1971 roku w University of Hawaii. Pomysłodawcą tego protokołu był Norman Abramson. Było to pierwsze rozwiązanie takiego podejścia do problemu i zawierało jeszcze dużo niedociągnięć: wszyscy użytkownicy używają jednego wspólnego kanału transmisyjnego. Każdy użytkownik wysyła swoje pakiety bez jakiejkolwiek synchronizacji z innymi użytkownikami kanału, nałożenie się jakiejkolwiek części jednego pakietu na inny pakiet w czasie powoduje kolizje, każdy pakiet jest zabezpieczony przy pomocy kodu umożliwiającego detekcje błędów, po wysłaniu pakietu nadawca czeka na sygnał potwierdzenia poprawności odbioru ACK (ang. Acknowledgment) od odbiorcy, jeśli nadawca nie otrzyma potwierdzenia ACK, wówczas uznaje nadany pakiet za stracony i wysyła go ponownie, po losowo ustalonym czasie. 22

24 Rys. 5. Kolizje w systemie pure-aloha [6] Prawdopodobieństwo wystąpienia kolizji w takim systemie będzie małe, jeśli liczba użytkowników wspólnego kanału transmisyjnego będzie mała oraz ruch generowany przez każdego z nich nie będzie zbyt duży. Wzrost liczby użytkowników będzie powodował coraz częstsze nakładanie się na siebie pakietów a tym samym wzrost prawdopodobieństwa wystąpienia kolizji. Algorytm Slotted ALOHA Protokół ten jest rozwinięciem poprzedniego. Niezsynchronizowany czas dostępu do medium został podzielony na szczeliny. Długość pojedynczej szczeliny czasowej jest równa jest długości pakietu (zakłada się stała długość pakietu T). Ulepszeniem w porównaniu do pure ALOHA jest to, że stacja, gdy chce nadawać, może to zrobić tylko na początku czasu trwania szczeliny. Dzięki temu pakiety wysłane przez dwie stacje będą kolidowały, tylko wtedy gdy nałożą się całkowicie. Czas kolizji zatem jest dwa razy krótszy niż w pure- ALOHA i wynosi T. Budowa ramki pakietu. Rys. 6. Przeciwdziałanie kolizjom w systemie Slotted ALOHA [6] Rys. 7. Struktura ramki pakietu systemu TETRA 23

25 1 hiperramka = 60 multiramek (=61,2s) multiramka = 18 ramek TDMA (=1,02s) ramka TDMA = 4 okna czasowe (~56,67ms) Ramka sterująca szczelina = 510 bitów (~14,167ms) Półszczelina = 255 bitów (~7,08ms) bit = 250/9 us (~27,78us) Rys. 8. Struktury czasowe dla ramki systemu Całe dostępne dla systemu TETRA pasmo częstotliwości zostało podzielone nośnymi w odstępach co 25 khz. Każda nośna transmituje cztery kanały mowy lub danych w trybie TDMA z przeplatanym kanałem sterującym. Struktura czasowa danych transmitowanych na każdej nośnej ma charakter hierarchiczny. Największą strukturą jest hiperramka o długości 61,2 s i dzieli się ona na 60 multiramek. Każda multiramka (o czasie trwania 1,02 s) zawiera 18 ramek (56,67 ms każda). Ostatnia osiemnasta ramka zawiera informacje sterujące. Ramka dzieli się na 4 szczeliny czasowe. Każda jest okresowo używana przez maksymalnie cztery terminale, przy czym na żądanie terminala system może mu przydzielić także 2, 3 a nawet wszystkie 4 szczeliny. Szczeliny czasowe w kierunku od terminala do stacji bazowej mogą być podzielone na dwie półszczeliny. W każdej szczelinie o czasie trwania 14,17 ms przesyłanych jest 510 pojedynczych bitów. Jeden bit trwa więc 27,78 μs. Można łatwo przeliczyć, że całkowita przepływność w jednym kanale częstotliwościowym wynosi bit/s. Oczywiście ze względu na konieczność przesyłania informacji sterujących, oraz protekcyjnych przepływność danych użytkownika jest mniejsza i wynosi maksymalnie 28,8 kbit/s, 7,2 kbit/s w każdym z czterech kanałów logicznych Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co to jest system trankingowy? 2. Jak działa system trankingowy? 3. Czym jest system TETRA? 4. Jaki protokół wykorzystuje system TETRA? 5. Jak przedstawia się architektura systemu TETRA? 6. Jakie usługi oferuje system? 24

26 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Porównaj protokoły ALOHA i Slotted ALOHA. Sposób wykonania ćwiczenia. Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeczytać fragment poradnika dla ucznia, 2) przeanalizować działanie obu protokołów, 3) wskazać główne wady protokołu ALOHA, 4) przeanalizować rozwiązania wprowadzone w systemie s ALOHA, 5) zapisać wnioski z analiz. Wyposażenie stanowiska pracy: poradnik dla ucznia, komputer z dostępem do Internetu. Ćwiczenie 2 Zaprojektuj system w oparciu o system TETRA zawierający dwie komórki sieci. Sposób wykonania ćwiczenia. Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeczytać fragment poradnika dla ucznia, 2) przeanalizować działanie bloków systemu, 3) połączyć dwie stacje bazowe wykorzystując odpowiednie moduły sprzęgające, 4) dołączyć brakujące moduły zewnętrzne, 5) ewentualnie wyszukać dodatkowe informacje w sieci. Wyposażenie stanowiska pracy: poradnik dla ucznia, plansze z topologią systemu, komputer z dostępem do Internetu. Ćwiczenie 3 Opisz zasadę przydziału i zarządzania dostępnymi kanałami w obrębie stacji bazowej. Sposób wykonania ćwiczenia. Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeczytać fragment poradnika dla ucznia, 2) przeanalizować zasady przydziału kanałów dla grup odbiorców, 3) zwrócić uwagę na priorytety w zarządzaniu przydziałami, 4) poszukać przykładowych rozwiązań w Internecie, 5) sformułować wnioski. 25

27 Wyposażenie stanowiska pracy: poradnik dla ucznia, plansze z topologią systemu. Ćwiczenie 4 Scharakteryzuj usługi dostępne w systemie TETRA. Sposób wykonania ćwiczenia. Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeczytać fragment poradnika dla ucznia, 2) wynotować dostępne usługi, 3) wyszukać w sieci opisy tych rozwiązań, 4) wyszukać dostawców urządzeń działających na rynku, 5) sprawdzić czy wszystkie usługi oferowane przez system są zaimplementowane w rozwiązaniach sprzętowych. Wyposażenie stanowiska pracy: poradnik dla ucznia, komputer z dostępem do Internetu Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniować pojęcie systemu trankingowego? 2) scharakteryzować wady protokołu ALOHA? 3) wskazać innowacje wprowadzone w systemie Slotted Aloha? 4) wyjaśnić budowę pakietu w systemie TETRA? 5) wskazać węzłowe punkty w architekturze systemu? 6) wymienić usługi oferowane przez system? 26