667_Kokorich_M.G.Standarty_trankingovoj_

методом МДЧР. Используемые в нем радиосредства разрабатываются на базе аналоговых ЧМ радиостанций.

Как и в любом другом производстве важна серийность оборудования. В данный момент цена терминалов TETRA находится на уровне $1500 (реальные контрактные цены). Столь большая цена объясняется мелкосерийностью производства терминалов TETRA, относительно небольшой конкуренцией среди производителей. Возможность снижения цены терминального оборудования есть – терминал TETRA не сложнее сотового телефона. Базовое оборудование пока тоже стоит достаточно дорого – причины те же – мелкосерийность, если не штучность производства. В общем, удешевление TETRA возможно только при ее большом распространении.[30]

К сожалению, стоимость TETRA-оборудования официально не называет никто из производителей. Однако, обобщая различные коммерческие предложения российских дистрибьюторов, можно определить следующие диапазоны цен на российском рынке:

носимые терминалы 850 – 1900 долларов;

возимые терминалы 1900 – 3500 долларов;

базовые станции 200 – 250 тыс. долларов на 1 физический радиоканал;

центр коммутации 1200 – 2000 тыс. долларов.[31]

«Стартовая цена» минимальной системы АРСО 25 существенно меньше, чем минимальной системы ТЕТRА. По сути, систему АРСО 25 можно начать с одной конвенциональной базовой станции или радиоканала, причем пользователь уже будет иметь многие функции (например, организацию групп связи), характерные только для транкинговых систем. Цифровой стандарт APCO 25 создавался для систем, обслуживающих незначительное число абонентов на достаточно большой территории. Однако поддержка множества специфических функций (предназначенных для удовлетворения потребностей служб безопасности, которые и стали инициатором появления APCO 25), безусловно, отразилась на стоимости оборудования для радиосетей данного стандарта. Сейчас, когда идет работа над второй фазой стандарта, производители думают о том, как снизить цену аппаратных средств на базе APCO 25, чтобы их можно было предлагать на рынке гражданских радиосистем.

Применительно к России, создание сетей транкинговой связи в стандарте TETRA требует единовременного вложения значительных финансовых средств для закупки нового оборудования и полный переход на него. Аналоговые средства радиосвязи, которыми сейчас пользуются сотрудники российских правоохранительных органов, в этой системе применять нельзя. Естественно, что правоохранительные органы не могут себе

81

позволить в одночасье отказаться от действующего парка аналоговых радиостанций и сразу перейти на "цифру". К тому же оборудование стандарта TETRA очень дорогое, а для развертывания сети транкинговой связи требуется большое количество базовых станций. При развертывании систем радиосвязи стандарта APCO 25 требуется гораздо меньше базовых станций, и стоят они дешевле. Плюс к этому оборудование стандарта APCO 25 совместимо с аналоговым оборудованием и имеет большую дальность действия по сравнению с TETRA, что очень актуально для российских просторов. [32]

В итоге оказывается, что издержки на сеть АРСО 25 ниже, чем на сеть TETRA. Тем не менее, целесообразность выбора того или иного стандарта зависит от поставленных задач. Кроме того, существуют решения, позволяющие совместно использовать сети TETRA и АРСО 25.[33]

Конечно, есть у транкинговых сетей и недостатки, как-то: низкая рентабельность при малом количестве абонентов; относительно высокая стоимость оборудования (по сравнению с обычными системами радиосвязи); потребность в линиях межзоновой связи (проводных, радиочастотных, радиорелейных, оптоволоконных) и, как следствие, усложнение и удорожание развертывания (в случае многозоновых схем); потребность в профессиональном сервисном обслуживании. Возможно, именно экономические причины не позволили транкингу стать массовым сервисом, коим на сегодня является сотовая связь. [34]

6.3.2. Оценка возможного числа абонентов базовой станции (практический расчет)

Сравнение экономической эффективности систем различных стандартов нельзя рассматривать в отрыве от категории системы подвижной радиосвязи. Для создания сетей связи с небольшой нагрузкой, широким территориальным охватом и числом каналов в пределах десяти, более оптимальным вариантом (в том числе и по стоимости) является использование систем МДЧР, к которым относятся APCO 25 (Фаза I). Это объясняется большим радиусом зон обслуживания систем МДЧР по сравнению с МДВР – системами. Однако, для сетей связи с интенсивным трафиком и числом каналов в одной зоне более 25, предпочтительно использование систем с временным разделением каналов, к которым относятся TETRA.[9]

Используя инженерные расчеты, оценим потенциальное количество пользователей обслуживаемых базовой станцией стандартов TETRA и APCO 25. Для этого воспользуемся методикой оценки возможного числа абонентов базовой станции.

82

Для того чтобы определить возможное число абонентов, которые могут быть обслужены базовой станцией, сначала рассмотрим один радиоканал.

Представим себе некий идеализированный вариант, при котором две системы отличаются только числом информационных каналов на одной физической частоте. Так в стандарте TETRA один радиоканал фактически организует 4 физических канала, которые могут быть поочерёдно предоставлены абонентам, в APCO 25 организуется 1.

Создание достаточного числа каналов является не самоцелью, а лишь средством для обеспечения связью нужного числа имеющихся или потенциальных пользователей. Столь же очевидно, что, имея, например, N физических каналов на зону обслуживания, мы, безусловно, сможем обеспечить связью N абонентов, но этого слишком мало и ограничивать число обслуживаемых абонентов числом каналов явно нерационально, поскольку маловероятно, чтобы все абоненты захотели воспользоваться связью одновременно. Следовательно, при N каналах можно обслуживать более N абонентов, хотя, разумеется, в некоторых случаях абоненты в ответ на вызов будут получать отказ, и тем чаще, чем больше число абонентов по сравнению с числом каналов. Таким образом, мы оказываемся перед вопросом, который можно сформулировать следующим образом: сколько абонентов можно обслужить в сайте с N каналами при заданной вероятности отказа?

Здесь уместно отметить, что система подвижной транкинговой связи, как и любая система телефонной связи, является типичным примером системы массового обслуживания − со случайным потоком заявок (вызовов), случайной продолжительностью их обслуживания (сеансов связи) и конечным числом каналов обслуживания (физических каналов).

Начнем с основных определений и обычно используемых допущений. Наиболее общей характеристикой случайного потока вызовов является средняя частота поступления вызовов X, измеряемая числом вызовов в единицу времени – например, X выз/ч.

Аналогичным образом вводится средняя продолжительность обслуживания одного вызова (средняя продолжительность разговора) Т, измеряемая в единицах времени.

Произведение указанных величин дает средний трафик (интенсивность

трафика, интенсивность нагрузки, поток нагрузки), измеряемый в эрлангах.
= ∙	(6.10)
Если в сети расположено N абонентов, то суммарная нагрузка составит
[35]:
∑ = ∙ ∙	(6.15)
83

Определим возможное число абонентов на основе на основе данных, представленных в таблице 6.13.

Таблица 6.13. – Исходные данные

Параметр			Стандарт
			TETRA		APCO 25
Число радиоканалов			8		24
Средняя длительность			0,02		0,02
соединения, час
Средняя частота поступления			20		20
вызовов, вызовов/час
Допустимая вероятность			0,05		0,05
блокировки радиоканала
Используя исходные данные, определим:
1. Количество физических каналов:
		=	∙	,	(6.16)
	Ф.К.	РК	/

где РК − количество радиоканалов в соответствии с исходными данными; NTDMA 4 ̶количество физических каналов организуемых одним радиоканалом в соответствии с характеристиками стандарта TETRA;

N FDMA 1 ̶количество физических каналов организуемых одним радиоканалом в соответствии с характеристиками стандарта APCO 25.

В соответствии с исходными данными получим:

Ф.К. = РК ∙ = 32Ф.К. = РК ∙ = 24

2. Для заданной вероятности блокировки (занятости) канала 0,05 по таблице Эрланга определяем потенциально возможную нагрузку, которую может обслужить базовая станция стандарта TETRA с 32 физическими каналами связи и базовая станция с 24 физическими каналами стандарта APCO 25.

Формула, определяющая вероятность блокирования вызова в системе с отказами, несколько громоздка для непосредственного применения. На практике обычно пользуются ее представлением в виде таблицы. Пример табулированного представления этой формулы дает таблица 6.14.[36] Опираясь на данные этой таблицы, отметим, что с увеличением числа каналов трафик растет быстрее, чем число каналов, особенно при числе каналов менее 30...40.

84

Таблица 6.14. – Модель Эрланга В (система с отказами)

Отсюда, суммарная возможная нагрузка, которую может обслужить базовая станция TETRA ∑ = 26,746 эрл. Для базовой станции APCO 25

∑ 25 = 19,031 эрл.

3. Вычисляем нагрузку, создаваемую одним абонентом транкинговой сети (формула 6.10), при условии одинаковых значений средней длительности соединения и средней частоты поступления вызовов для обоих стандартов.

А Х Т 20 0,02 0,4эрл

4. Определяем возможное число абонентов базовых станций TETRA и APCO 25.

	=	∑	=	26,746	= 66,87 абонентов
			0,4
			85

	=	∑ 25	=	19,031	= 47,58 абонентов
25			0,4

Используя методику расчета оценки возможного числа абонентов базовой станции, мы учитывали, что системы стандартов TETRA и APCO 25 отличаются только числом информационных каналов на одной физической частоте. Кроме того, расчет подразумевал использование систем с наибольшим количеством радиоканалов. Результаты проведенного нами расчета позволяют утверждать, что базовая станция стандарта TETRA имеет возможность обслуживать примерно в 1,4 раза больше пользователей, чем система базовой станции APCO 25.

6.3.3. Ресурсы радиочастотного спектра

Понятием "ресурс спектра" обозначается объем имеющегося в распоряжении спектра, выраженный в контексте пространства (например, местоположение, зона обслуживания), времени и количества каналов (в полосе частот, разделенной на каналы), к которому могут иметь доступ все пользователи на определенной территории.

Ресурс спектра может представлять собой лишь один отдельный частотный канал, если речь идет о присвоении одной частоты. Для самоорганизующихся сетей, таких как транкинговые сети или системы сотовой связи, ресурс спектра может состоять из всех частотных каналов в определенной полосе частот, но при этом может быть ограничен по времени, например одним временным интервалом в системе МДВР.

Таким образом, ресурс спектра в весьма значительной степени зависит от того, о какой службе радиосвязи и конкретной проблеме идет речь.[37]

Основными проблемами, от решения которых зависит состояние и перспективы распределения спектра для транкинговых систем в России, являются:

негармонизированное с европейским распределение спектра для систем профессиональной подвижной радиосвязи, исторически сложившееся в России;

проблемы высвобождения частотного ресурса для систем профессиональной подвижной связи, обусловленные большими экономическими затратами;

сложная электромагнитная обстановка и высокий уровень межсистемных помех в крупных мегополисах России и, прежде

всего, в Московской зоне;

86

проблемы эффективности использования РЧС операторами систем транкинговой связи.[38]

Если произвести сравнительный анализ распределения частот радиочастотного спектра европейских государств и США и распределения тех же частот в России, то мы сразу увидим, что в России налицо дефицит радиочастотного ресурса для гражданских нужд. Истоком выведенной проблемы является тот факт, что в СССР распределение, управление и использование радиочастотного спектра было направлено на удовлетворение нужд обороны, безопасности. 4–9% от всего существующего радиочастотного ресурса России отведены на гражданские нужды.

Вмире же картина распределения радиочастотного ресурса показывает, что преимущество в использовании радиочастотного спектра отводится именно аппаратуре гражданского назначения. В то же время доля радиочастотного спектра, предназначенная для государственных и военных нужд в развитых странах, составляет менее 50%. Весь остальной радиочастотный ресурс предоставляется гражданским службам для их успешного развития.[39]

Внастоящее время Министерством связи России проводятся работы по гармонизации распределения спектра между службами и приближения его распределения к европейской структуре. Однако это длительная и дорогостоящая процедура. Поэтому в настоящее время в развитых регионах страны наблюдается дефицит радиочастотного ресурса. Другим аспектом целесообразности единого распределения радиочастотного ресурса между службами является стандартизация систем связи, что позволяет снизить стоимость оборудования благодаря массовому производству. Для построения ПМР используются отдельные полосы частот в диапазонах метровых и дециметровых волн, что соответствует международному обозначению VHF (очень высокие частоты: 30…300МГц) и UHF (ультра высокие частоты: 300…3000МГц). VHF – в этом диапазоне, в основном, обеспечивается надежная связь в пределах прямой видимости. В низкочастотной части диапазона дальность связи зависит от солнечной активности. UHFобеспечивается связь в пределах прямой видимости.[40]

Наличие ресурсов радиочастотного спектра (РЧС) для развертывания системы радиосвязи является важнейшим критерием выбора той или оной системы. В данном случае наиболее перспективны стандарты, которые обеспечивают возможность построения сетей связи в наиболее широком диапазоне.

Важной характеристикой профессиональных систем мобильной радиосвязи (ПМР) является используемый диапазон частот, так как от этого

87

зависят многие эксплуатационные параметры системы, а также организационные вопросы ее развертывания.

Системы TETRA теоретически обеспечивают возможность работы в очень широком диапазоне (150– 900 МГц). В Европе для развертывания систем стандарта TETRA выделены диапазоны 380–403 МГц (для систем общественной безопасности), 410–430 МГц и 450–470 МГц для всех остальных систем, а также диапазон частот 815–865 МГц. Реально весь спектр аппаратуры (базовая и абонентская) в мире выпускается в основном для диапазонов 380-403 и 410–430 МГц, а также (рядом производителей) для диапазона 815–820 и 860– 865 МГц, принятого в странах за пределами 1-го Района[41]. При действующем распределении полос частот в диапазоне 450 МГц в России потенциально пригодными для системы радиосвязи TETRA могут быть признаны следующие полосы радиочастот: 412–417 МГц, 422–427 МГц, 457,5–459 МГц и 467,5–469

МГц[42]. Однако диапазон частот 410–430 МГц, наиболее пригодный для развертывания систем стандарта TETRA, в ряде регионов России, включая Московскую зону, недоступен. Диапазон частот 450–470 МГц занят, в основном, системами сотовой связи стандарта NMT-450 (а в будущем, возможно, – CDMA-450) и системами связи МВД. Диапазон частот 815–820 и 860–865 МГц в первом регионе выделен для цифрового телевещания и использование его для развертывания систем стандарта TETRA малоперспективно, особенно в крупных городах в приграничных районах. Использование диапазона 300 МГц для TETRA также проблематично. В этом диапазоне работает система транкинговой связи "Алтай", системы подвижной связи АО "Газпром", речного флота, сельского хозяйства, некоторых нефтяных компаний. Определение путей развития системы "Алтай" и вообще использования этого диапазона частот рассматривалось в "Концепции построения в РФ современных цифровых систем радиосвязи с использованием оборудования отечественного производства". Концепция, разработанная СОНИИР в кооперации с рядом научных организаций Минсвязи, рассмотрена министерством, доработана и представлена на утверждение. В проекте концепции использование диапазона 300 МГц для создания систем стандарта TETRA считается целесообразным.[41]

Системы APCO 25 в соответствии с функциональными и техническими требованиями обеспечивают возможность работы в любом из диапазонов, отведенных для подвижной радиосвязи: 138–174, 406–512 или 746–869 МГц.

Важным критерием сравнения стандартов является частотный ресурс, необходимый для развертывания сети связи с одинаковым количеством абонентов и одинаковой зоной радиопокрытия. Здесь не может быть однозначного ответа. С одной стороны, стандарт TETRA имеет лучшую

88

спектральную эффективность, с другой – APCO 25 обеспечивает больший радиус зоны обслуживания базовой станции. Поэтому для систем TETRA меньшие ресурсы радиочастотного спектра будут требоваться для сетей радиосвязи с очень интенсивным трафиком и небольшим радиусом зоны обслуживания, а преимущества APCO 25 будут проявляться для сетей связи с невысоким трафиком и широкой зоной охвата.

Примером сетей радиосвязи TETRA могут служить аэропорты (в особенности, международные), где необходима организация работы большого количества групп абонентов (экипажей самолетов, служб безопасности, таможенников, пограничников, работников сервисных служб и т. д.)[3]. Использование системы радиосвязи стандарта APCO 25 подходит для организаций, обеспечивающих общественную безопасность и помощь населению при экстренных ситуациях в широкой зоне охвата. Хотя APCO является международной организацией, представительства которой имеются в ряде регионов, основную роль в продвижении этого стандарта играют американские фирмы, поддерживаемые правительством США. К числу участников общественного сектора Ассоциации относятся ФБР, Министерство обороны США, Федеральный комитет связи, полиция ряда штатов США и многие другие государственные организации.[43]

Эффективное использование радиочастотного спектра – одно из главных преимуществ цифровых систем, обеспечиваемое за счет увеличения числа каналов передачи трафика в отведенной полосе частот. Там, где сконцентрированы мощные производства, нужны современные цифровые средства ПМР, которые экономят радиочастотный ресурс, но на всем остальном пространстве России аналоговые ПМР будут оптимальны еще долгие годы. Тем не менее, рациональность выбора системы зависит от поставленных целей.[44]

6.3.4. Перспективы развития систем данных стандартов в мире

Современные цифровые транкинговые системы радиосвязи знаменуют новый этап в развитии подвижной радиосвязи в России, да и во всем мире. По сравнению с сотовыми системами подвижной радиосвязи транкинговые оказываются в ряде случаев более экономичными, отличаясь многообразием реализаций в рамках одного стандарта при использовании оборудования от различных фирм-производителей. Развитие транкинговой радиосвязи незаслуженно (и не без помощи операторов сотовой радиосвязи) не получило должного роста в Российской Федерации в прошедшее десятилетие. Многие руководители, не понимая правильно разницу, сопоставляют профессиональную транкинговую радиосвязь с сотовой, и если речь заходит о

89

стоимости абонентского оборудования (которая в два-три раза превышает стоимость абонентского оборудования мобильной радиосвязи), побеждает в итоге сотовая радиосвязь. [45]

В целом же ситуация с профессиональной мобильной радиосвязью напоминает переход от использования сотовых сетей второго поколения стандарта GSM к стандартам 3G. Сотовые сети, несмотря на темпы их роста, в ближайшем будущем не смогут полностью заменить сетей профессиональной радиосвязи по причине того, что выполняют другие функции.[46]

Многие европейские страны сделали свой выбор в пользу цифровых транкинговых стандартов для сетей профессиональной радиосвязи. В Западной Европе и в Северной Америке наблюдается тенденция замены устаревших аналоговых систем цифровыми, причем практически везде этому процессу сопутствует объединение отдельных радиосистем в крупные национальные и транснациональные сети. Характерной чертой российского рынка транкинговой связи является его поистине уникальное многообразие: столь широкого «выбора» протоколов радиосвязи (и соответственно, базирующихся на них систем), пожалуй, нет ни в одной стране мира. Cегодня отечественный потребитель только присматривается к цифровому транкингу.[47] Осознавая богатство возможностей цифрового транкинга, российские специалисты не сомневаются, что он нужен в России. Пройдет еще несколько лет, и основные поставщики прекратят выпуск аналогового транкингового оборудования.

На данный момент в мире радиосвязи "на звание" международных претендуют два цифровых стандарта – APCO 25 и TETRA .

APCO 25

Стандарт подвижной связи APCO 25 был разработан американской Ассоциацией представителей служб связи органов общественной безопасности. Международная ассоциация АРСО объединяет представителей местных и центральных служб общественной безопасности почти 70 стран мира. Стандарт APCO-25 разрабатывался при поддержке американской Aссоциации телекоммуникационной промышленности TIA при контроле со стороны производителей оборудования. Базовое оборудование для систем стандарта APCO-25 производят компании Motorola (США), E. F. Johnson (США) и Westel Group Limited (Австралия), абонентские терминалы поставляются фирмами Motorola, Racal, Relm и Transcrypt (США), Kenwood (Япония) и другие. Особо подчеркнем гибкость абонентского оборудования, соответствующего APCO 25. Как правило, его разработчики закладывают возможности не только универсального применения радиостанций в аналоговых и цифровых сетях, но и работы в некоторых «фирменных» системах. Например, радиостанции серии Stealth от Transcrypt/E.F. Johnson

90