System radiowy trankingowy - Trunked radio system

Centralnie sterowany system trankingowy wykorzystuje kanał sterowania (jak pokazano). Inny typ, systemy trankingowe oparte na skanowaniu (nie pokazane) nie mają kanału sterowania. Częstotliwości służą do dyskusji i nie odpowiadają żadnemu konkretnemu systemowi.

System łączności trankingowej to dwukierunkowy system radiowy, który wykorzystuje kanał kontrolny do automatycznego przypisywania kanałów częstotliwości do grup radiotelefonów użytkownika. W tradycyjnym, naziemnym systemie radiotelefonii ruchomej typu half-duplex, grupa użytkowników (grupa rozmówna ) z przenośnymi i przenośnymi radiotelefonami dwukierunkowymi komunikuje się za pośrednictwem jednego współdzielonego kanału radiowego, przy czym w danym momencie rozmawia jeden użytkownik. Systemy te zazwyczaj mają dostęp do wielu kanałów, do 40-60, więc wiele grup w tym samym obszarze może komunikować się jednocześnie. W konwencjonalnym (nie trankingowym) systemie wybór kanału odbywa się ręcznie; przed użyciem grupa musi zdecydować, którego kanału użyć i ręcznie przełączyć wszystkie radia na ten kanał. Jest to nieefektywne wykorzystanie ograniczonych zasobów kanału radiowego, ponieważ grupa użytkowników musi mieć wyłączny dostęp do swojego kanału, niezależnie od tego, ile lub jak mało transmituje. Nic też nie stoi na przeszkodzie, aby wiele grup z tego samego obszaru wybrało ten sam kanał, powodując konflikty i „przeniki”. System łączności trankingowej to zaawansowana alternatywa, w której proces wyboru kanału odbywa się automatycznie przez centralny sterownik (komputer).

Trunking jest bardziej zautomatyzowanym i złożonym systemem radiowym, ale zapewnia korzyści w postaci mniejszej liczby interwencji użytkownika przy obsłudze radia i większej wydajności widmowej przy dużej liczbie użytkowników. Zamiast przypisywać kanał radiowy do jednej konkretnej grupy użytkowników na raz, użytkownicy są zamiast tego przypisywani do logicznej grupy, grupy rozmównej . Gdy dowolny użytkownik z tej grupy chce komunikować się z innym użytkownikiem w grupie rozmównej, nieaktywny kanał radiowy jest automatycznie odnajdywany przez system i konwersacja odbywa się na tym kanale. Na kanale może odbywać się wiele niepowiązanych konwersacji, wykorzystując czas bezczynny między konwersacjami. Każdy nadajnik-odbiornik radiowy zawiera mikroprocesor, który obsługuje proces wyboru kanału. Kanał kontrolny koordynuje całą aktywność radiotelefonów w systemie. Komputer kanału kontrolnego wysyła pakiety danych, aby umożliwić jednej grupie dyskusyjnej wspólną rozmowę, niezależnie od częstotliwości.

Podstawowym celem tego typu systemu jest wydajność; wiele osób może prowadzić wiele rozmów tylko na kilku różnych częstotliwościach. Trunking jest używany przez wiele jednostek rządowych w celu zapewnienia dwukierunkowej komunikacji dla straży pożarnej , policji i innych służb miejskich, które dzielą pasmo przydzielone miastu , okręgowi lub innemu podmiotowi. Dodatkową zaletą systemu łączności trankingowej jest łatwość, z jaką może on zapewnić interoperacyjność radiową i przy odpowiednim planowaniu dodać do systemu po wdrożeniu agencje autoryzowanych użytkowników.

Zasady działania

Kanały kontrolne

Zasadniczo system łączności trankingowej jest siecią komputerową z komutacją pakietów . Radia użytkowników wysyłają pakiety danych do komputera, działającego na dedykowanej częstotliwości — zwanej kanałem kontrolnym — w celu zażądania komunikacji w określonej grupie rozmównej. Kontroler wysyła sygnał do wszystkich radiotelefonów monitorujących daną grupę rozmówną, instruując radiotelefony, aby automatycznie przełączyły się na częstotliwość wskazaną przez system w celu monitorowania transmisji. Po zakończeniu mówienia przez użytkownika, radiotelefony użytkowników powracają do monitorowania kanału kontrolnego pod kątem dodatkowych transmisji.

Taki układ pozwala wielu grupom użytkowników dzielić mały zestaw rzeczywistych częstotliwości radiowych bez wzajemnego słyszenia rozmów. Systemy trankingowe oszczędzają przede wszystkim ograniczone częstotliwości radiowe, a także zapewniają użytkownikom inne zaawansowane funkcje.

Grupy dyskusyjne

„Grupa rozmówna” to przypisana logiczna grupa użytkowników w trankingowym systemie radiowym. W przeciwieństwie do konwencjonalnego radia, które przypisuje użytkownikom określoną częstotliwość , system łączy magistralowych wykorzystuje pewną liczbę częstotliwości przydzielonych całemu systemowi. Następnie kanał kontrolny koordynuje system, dzięki czemu grupy rozmówne mogą bezproblemowo współdzielić te częstotliwości. Celem jest radykalne zwiększenie wydajności systemu przy optymalnym wykorzystaniu częstotliwości. Wiele radiostacji traktuje dziś grupy dyskusyjne tak, jakby były częstotliwościami, ponieważ tak się zachowują. Na przykład w skanerze radiowym bardzo często można przypisać grupy rozmówne do banków lub zablokować je, dokładnie tak jak w przypadku konwencjonalnych częstotliwości.

Mapy i identyfikatory floty

Każdy system składa się z pewnej liczby grup dyskusyjnych systemu zidentyfikowanych zgodnie z wymaganiami planowanych agencji użytkowników, do których można łatwo dodawać nowe grupy dyskusyjne w miarę dojrzewania systemu i identyfikowania nowych agencji lub nowych wymagań. Dla każdej agencji użytkownika grupy dyskusyjne są przypisane w „fleetmapie” agencji. Mapa floty przedstawia różne grupy dyskusyjne, których agencja potrzebuje, aby z powodzeniem prowadzić działalność. Na przykład, w mapie floty karetek pogotowia będzie utworzona grupa rozmówna dla każdego oddziału ratunkowego szpitala, z którym karetki będą współdziałać; grupy dyskusyjne do komunikacji z dyspozytorami, grupy dyskusyjne dotyczące wydarzeń specjalnych lub katastrof, grupy dyskusyjne do lotniczego transportu medycznego oraz szereg grup dyskusyjnych, które są współdzielone (z odpowiednimi kontrolami) z innymi agencjami szybkiego reagowania, takimi jak policja i straż pożarna. Każda grupa rozmówna ma przypisany unikalny identyfikator cyfrowy w systemie, dzięki czemu kontroler może kierować transmisje do radiotelefonów, które mają je odbierać. W ramach tego samego wspólnego systemu może znajdować się flota karetek pogotowia, flota użytkowników policji i flota strażaków. W większości wspólnych systemów bezpieczeństwa publicznego/usług publicznych, czy to obejmujących całe miasto, czy stan/prowincję, często są dodatkowi użytkownicy współdzielący system z wcześniej określonym niższym priorytetem usług, takich jak kontrola zwierząt, roboty publiczne, konserwacja autostrad, służby poprawcze, zasoby naturalne itp. System może również obejmować grupy dyskusyjne dla agencji federalnych działających na obszarze jurysdykcji, aw niektórych przypadkach użytkowników komercyjnych, którzy udzielają pomocy dla ogólnego bezpieczeństwa publicznego. Te mapy flot są uważane za podfloty rzeczywistych grup dyskusyjnych. Podfloty są intuicyjnie programowane w radiotelefonach użytkowników, dzięki czemu użytkownicy mogą łatwo znaleźć grupę rozmówną, gdy muszą się przełączyć w określonej sytuacji. Alternatywnie, operator konsoli dyspozytorskiej systemu trunkingowego może w rzeczywistości „połączyć” dwie grupy rozmówne, tworząc nową „wirtualną” grupę rozmówną, aby umożliwić użytkownikom z różnych agencji komunikację bez konieczności przełączania kanałów.

Ogólnie rzecz biorąc, planując wieloagencyjny system łączności trankingowej, każdej agencji przypisywany jest „blok” numerów identyfikacyjnych grup konwersacyjnych na podstawie liczby grup konwersacyjnych, które według przewidywań będą wymagane, plus pewien nadmiar na potrzeby przyszłej rozbudowy. W ten sposób blok policji z identyfikatorami grup rozmów może zaczynać się od 102100 do 102199, a blok straży pożarnej w tym samym systemie może zaczynać się od 102200 do 102299. To identyfikuje system jako 102XXX i zapewnia sto identyfikatorów grup rozmów dla każdej agencji. Grupom współdzielonym przez agencję (czasem określanym jako pomoc wzajemna lub między agencjami) można przypisać blok od 102500 do 102520, co pozwala na dwadzieścia współdzielonych grup konwersacyjnych, które mogą być oferowane do użytku przez dowolną autoryzowaną agencję. W wielu systemach obejmujących całą prowincję, do udziału w systemie agencje użytkowników muszą mieć wszystkie autoryzowane współdzielone grupy rozmówne i/lub współdzielone częstotliwości simpleksowe.

Łów

Większość skanerów, które mogą nasłuchiwać trankingowych systemów radiowych (tzw. trunk tracking) jest w stanie skanować i przechowywać poszczególne grupy rozmówne tak, jakby były to częstotliwości. Różnica w tym przypadku polega na tym, że grupy są przypisane do pewnego banku, w którym zaprogramowany jest system trankingowy. Innymi słowy, grupy rozmówne są przechowywane w banku trankingowym.

Porównanie z trunkingiem telefonicznym

Koncepcja trunkingu (współdzielenia zasobów) jest w rzeczywistości dość stara i została zaczerpnięta z technologii i praktyki firmy telekomunikacyjnej. Rozważ dwie centrale telekomunikacyjne, jedną w mieście „A”, a drugą w sąsiednim mieście „B”. Każde z tych urzędów centralnych ma teoretyczną zdolność obsługi dziesięciu tysięcy indywidualnych numerów telefonów. (Centrala „A”, z prefiksem „123”, ma do dyspozycji 10 000 numerów od 123-0000 do 123-9999; centrala „B”, z prefiksem „124”, to samo.)

Gdyby wszyscy 10 tys. abonentów w „A” mieli jednocześnie dzwonić do 10 tys. Jednak szanse na to są odległe, ponieważ liczba jednoczesnych połączeń telefonicznych jest zwykle znacznie mniejsza. Erlang-B to powszechna formuła, która przewiduje optymalną liczbę linii miejskich faktycznie potrzebnych w normalnych warunkach.

Koncepcja ta została po prostu zastosowana do grup użytkowników radia, aby określić optymalną liczbę kanałów potrzebnych w normalnych warunkach, aby pomieścić określoną liczbę użytkowników. W przypadku powszechnej sytuacji awaryjnej, takiej jak poważne trzęsienie ziemi, znacznie więcej użytkowników niż zwykle będzie próbowało uzyskać dostęp zarówno do systemu telefonicznego, jak i radiowego. W obu przypadkach po całkowitym wykorzystaniu przepustowości sieci trankingowej wszyscy kolejni użytkownicy otrzymają sygnał zajętości. W takim przypadku zarządzanie komunikacją staje się krytyczne, ponieważ tylko bardzo lokalna komunikacja współdzieli częstotliwości simpleksowe (niesystemowe), a komunikacja na większe odległości współdzieli zaplanowane grupy rozmówne typu trunking i zarządza wykorzystaniem zasobów do komunikacji zasadniczej.

W naszym przykładzie dyspozytorni policyjnej, różnym grupom dyskusyjnym przypisuje się różne poziomy priorytetów systemu, czasami z możliwością „wywłaszczania”, próbując zapewnić utrzymanie komunikacji między krytycznymi jednostkami.

Różnice w stosunku do konwencjonalnego radia dwukierunkowego

Systemy radiowe „trunked” różnią się od „konwencjonalnych” systemów radiowych tym, że konwencjonalny system radiowy wykorzystuje dedykowany kanał (częstotliwość) dla każdej indywidualnej grupy użytkowników, podczas gdy systemy radiowe „trunking” wykorzystują pulę kanałów, które są dostępne dla bardzo wielu różne grupy użytkowników.

Na przykład, jeśli komunikacja policyjna jest skonfigurowana w taki sposób, że wymaganych jest dwanaście konwencjonalnych kanałów, aby umożliwić wysyłanie w całym mieście w oparciu o geograficzne obszary patrolowania, w okresach powolnej aktywności dyspozytorskiej, znaczna część przepustowości tego kanału jest niewykorzystana. W systemie trankingowym jednostki policji na danym obszarze geograficznym nie mają przypisanego dedykowanego kanału, lecz są członkami grupy dyskusyjnej uprawnionymi do korzystania ze wspólnych zasobów mniejszej puli kanałów.

Zalety trunkingu

Radio trankingowe wykorzystuje prawdopodobieństwo, że przy dowolnej liczbie użytkowników nie wszyscy będą potrzebować dostępu do kanału w tym samym czasie, dlatego potrzeba mniej dyskretnych kanałów radiowych. Z innej perspektywy, przy danej liczbie kanałów radiowych, można obsłużyć znacznie większą liczbę grup użytkowników. Na przykładzie wydziału policji ta dodatkowa zdolność może być następnie wykorzystana do przypisania poszczególnych grup dyskusyjnych do wyspecjalizowanych grup śledczych, kontroli ruchu lub specjalnych wydarzeń, które w przeciwnym razie mogłyby nie mieć korzyści z indywidualnej komunikacji prywatnej.

Dla użytkownika radio trankingowe wygląda jak „zwykłe” radio: istnieje „przełącznik wyboru kanału”, dzięki któremu użytkownik może wybrać „kanał”, z którego chce korzystać. W rzeczywistości jednak „przełączanie kanałów” nie przełącza częstotliwości, jak w konwencjonalnym radiu, ale po zmianie odnosi się do wewnętrznego programu, który powoduje transmisję nowej przynależności do grupy rozmównej na kanale kontrolnym. To identyfikuje określone radio dla kontrolera systemu jako członka określonej grupy konwersacyjnej i to radio zostanie włączone do wszelkich konwersacji dotyczących tej grupy konwersacyjnej.

Pozwala to również na dużą elastyczność w korzystaniu z radia – ten sam model radia może być używany dla wielu różnych typów użytkowników systemu (np. Policja, straż pożarna, roboty publiczne, kontrola zwierząt itp.) po prostu zmieniając oprogramowanie w samym radiu.

Ponieważ grupy rozmówne stale nadają na różnych częstotliwościach, trankingowe systemy radiowe utrudniają słuchaczowi skanera bez zaprogramowanego skanera śledzenia linii tranzytowej nadążanie za konwersacją.

W 1997 roku na rynku pojawiły się skanery radiowe kompatybilne z systemami trankingowymi. Jedna z pierwszych firm, które wprowadziły te urządzenia na rynek, Uniden , 5 grudnia 1997 r. zarejestrowała termin „śledzenie tułowia”.

Rodzaje trankingowych systemów radiowych

Nie jest to lista typów urządzeń producentów, lecz lista typów protokołów powietrznych, chyba że dokonano znaczących modyfikacji specyficznych dla dostawcy, które naruszają opublikowaną normę.

Obecnie technologie łączności trankingowej zasadniczo podzieliły się na trzy odrębne typy lub „poziomy”. Nie są to „oficjalne”, ale są jasno określone w typach protokołów:-

Poziom podstawowy

Systemy te są stosunkowo proste w obsłudze i spełniają jedynie minimalne wymagania, które należy określić jako system radiowy „trankingowy”. Zasadniczo nie mają ulepszonych funkcji, takich jak przesyłanie danych lub świadomość rejestracji. Zapewnią one proste funkcje trunkingu tylko dla połączeń głosowych.

Standard

Systemy te wykazują niektóre cechy charakterystyczne dla systemów łączności trankingowej wysokiego poziomu, ale nie wszystkie. Dlatego nadają się do małych wdrożeń, w których oczekuje się, że użytkownicy będą korzystać z całej dostępnej sieci (takiej jak system prywatny obejmujący kampus lub miasto). Ze względu na brak zaawansowanych funkcji generalnie nie nadają się do wdrożeń o znaczeniu krytycznym, operacji typu PAMR lub nieskoordynowanych współdzielonych typów użytkowników.

Protokoły DMR/dPMR true Tier 3/Mode 3 mają ostatecznie migrować do poniższej listy „Advanced Mature high-end”, ale dzisiaj (2015) nie można ich sklasyfikować jako takich ze względu na poważne problemy z interoperacyjnością, brak dojrzałego protokołu i brak jasno określonych protokół interfejsu użytkownika.

  • System OpenSky
  • Projekt APCO 16
  • Tryb dPMR 3
  • DMR poziomu III
  • Cyfrowy radiotelefon trankingowy Kenwood NEXEDGE
  • Icom IDAS Cyfrowe trankingowe radio mobilne lądowe
  • Hytera
  • Motorola , Motorola Pojemność Plus, Motorola Connect Plus
  • iDEN (zintegrowana rozszerzona sieć cyfrowa)

Zaawansowane systemy

Niektóre protokoły łączności trankingowej zapewniają dodatkową niezawodność i bezpieczeństwo.

Interfejs NXDN Common Air Interface (CAI) został zaakceptowany na posiedzeniu ITU-R (Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny Sektora Radiokomunikacji) w listopadzie 2016 roku i został dołączony do Raportu M.2014-3 opublikowanego w lutym 2017 roku. , protokół wielu dostawców szeroko stosowany w aplikacjach o znaczeniu krytycznym w Japonii, USA i Europie kontynentalnej.

Inne protokoły obejmują:

Uwagi

  1. ^ Grupy dyskusyjne, skanowanie i rozmowy grupowe są zdefiniowane w „Section 2: Needs Summary”, Arizona Phase II Final Report: Statewide Radio Interoperability Needs Assessment, Macro Corporation and The State of Arizona, 2004, s. 16.
  2. ^ Dokument „Raport porównawczy konwencjonalnych i trankingowych systemów radiowych” z Departamentu Bezpieczeństwa Wewnętrznego analizuje i porównuje konwencjonalne, trankingowe i hybrydowe systemy LMR i zawiera wysokopoziomowe definicje alternatyw architektonicznych związanych z każdą opcją.
  3. ^ Numer rejestracyjny Urzędu Patentów i Znaków Towarowych USA 2407576, numer seryjny 75400608, zarejestrowany w firmie Uniden America Corporation.