Ойлан-тап интеллектуалды ойын

1.1 iDEN жүйесі

Integrated Digital Enhanced Network (iDEN) технологиясы 90-жылдардың басында Motorola компаниясымен әзірленді. Осы технологиядағы бірінші коммерциялық жүйе АҚШ-та, NEXTEL компаниясымен, 1994 жылы ұйымдастырылды. iDEN стандартын мәртебесі тұрғысынан ашық архитектуралы корпоративтік стандарт ретінде сипаттауға болады. Бұл Motorola компаниясы жүйелік протколды жаңғыртудың барлық құқықтарын сақтай отыра, сонымен бірге әртүрлі өндірушілерге жүйе құрауыштарының өндірісіне лицензия ұсынатындығын білдіреді.

Берілген стандарт жылжымалы радиобайланыстың барлық түрін қамтамасыз ететін, біріктірілген жүйелерді іске асыру үшін әзірленді: диспетчерлік байланыс, мобильді телефон байланысы, мәтіндік хабарламаларды және деректер пакеттерін тарату. iDEN технологиясы ұйымдарға да, жеке тұлғаларға да қызметттерін ұсынушы, ірі ұйымдардың немесе коммерциялық жүйелердің корпоративтік желілерін құруға бағдарланған.

Жылжымалы iDEN радиобайланысының диспетчерлік желіліерін жүзеге асыру кезінде топтық және жеке шақыру, сондай-ақ, абоненттің қол жетімсіздігі кезінде, шақыру жүйеде еске сақталып, кейін, ол қолжетімді болған кезде, абонентке берілетін шақырудың сигнал беру режимінің мүмкіндіктері беріледі. iDEN-дегі болуы мүмкін топтардың саны 65535-ті құрайды. Топтық шақыру кезінде байланысты орнату уақыты жартылай дуплексті режимде 0,5 с-тен аспайды.

iDEN жүйелері кез келген бағыт: мобильді абонент – мобильді абонент, мобильді абонент – ЖПТЖ абоненті бойынша телефон желісін ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Телефон байланысы толықтай дуплексті. Жүйеде дауыс поштасы мүмкіндігі қарастырылған.

iDEN жүйесінің абоненттерінде өздерінің терминалдарына мәтіндік хабарламаларды тарату және алу, сондай-ақ, деректерді көшірмелік байланыс және электронды пошатын ұйымдастыру мүмкіндігін ұйымдастыру үшін тарату (коммутациялық режимде 9,6 Кбит/с жылдамдықпен, ал пакеттікте – 32 Кбит/с-қа дейін), сондай-ақ, тіркелген желілермен, соның ішінде, Internet-пен әрекеттесу мүмкіндігі бар. Деректерді таратудың пакеттік режимі TCP/IP протколын қолдайды.

iDEN жүйесі УБКҚ технологиясы базасында орындалды. Ені 25 кГц әрбір жиіліктік каналда 6 сөйлеу каналдары таралады. Бұл ұзақтығы 90 мс кадрды әрбірінде өз каналының ақпараты таралатын, 15 мс-тан уақыттық интервалдарға бөлу жолымен орындалады.

Сөйлеуді қодтау үшін VSELP типті алгоритм бойынша жұмыс істейтін, кодек қолданылады. Бір каналда ақпаратты тарату жылдамдығы 7,2 Кбит/с-ті құрайды, ал, радиоканалдағы цифрлық ағынның қорытқы жылдамдығы (кедергіге қалыпты қарсы тұратын кодтауды қолдану және басқару ақпаратын қосу есебінен) 64 Кбит/с-қа жетеді. 25 кГц жолақта ақпаратты таратудың осыншама үлкен жылдамдығына 16 позициялы, квадратуралық M16-QAM модуляциясы арқылы қол жеткізуге болады.

Стандартта Америка және Азияға стандартты 805-821/855-866 МГц жиіліктік диапазон қолданылады. IDEN қарастырылатын цифрлық транкинг байланысының стандарттары арасында еңі жоғары спектрлік тиімділікке ие, ол 1 МГц-те 240 ақпараттық каналдарға дейін орналастыруға мүмкіндік береді. Сонымен бірге, базалық станциялардың (ұяшықтардың) жабу аймақтарының өлшемдері iDEN жүйелерінде басқа стандарттардың жүйелеріне қарағанда азырақ, ол абоненттік терминалдардың шағын қуатымен (0,6 Вт – портативтік станциялар үшін және 3 Вт – мобильділер үшін) түсіндіріледі.

iDEN жүйесінің архитектурасына транкинг және ұялы жүйелерге секілді сипаттар тән, ол iDEN бағдарын абонеттердің үлкен санына қызмет көрсетуін және интенсивті трафикке ерекше көңіл аудартады. Әртүрлі ұйымдарға және кәсіпорындарға қызмет көрсетуге арналған коммерциялық жүйелерді құру кезінде жүйеде 10000 виртуалды желілерге дейін құрылуы мүмкін, олардың әрқайсысында қажет болған да 255 топқа біріктірілген, 65500 абоненттерге дейін болуы мүмкін. Сонымен бірге, абоненттер топтарының әрқайсысы берілген жүйемен қамтамасыз етілетін, байланыстың барлық аймағын қолдана алады.

1994 жылы NEXTEL компаниясымен ұйымдастырылған, бірінші коммерциялық жүйе, қазіргі уақытта жалпы ұлттық болып табылады және шамамен 5000 сайт және 2,7 миллион абоненттері бар деп саналады. АҚШ-та операторы Southern Co болып табылатын, басқа желі бар. iDEN желілері сондай-ақ, Канадада, Бразилияда, Мексикада, Колумбияда, Аргентинада, Жапонияда, Сингапурда, Қытайда, Израильде және басқа елдерде ұйымдастырылған. iDEN абоненттерінің әлемдегі жалпы саны бүгінде 3 миллион адамнан асады.

Қазақстанда iDEN жүйесі таралмаған және берілген стандарт желілерінің жобаларын әзірлеу туралы деректер жоқ.

1.2 TETRAPOL, APCO-25 және TETRA жүйелерін жалпылама салыстыру

Жоғарыда келтірілген талдау негізінде белгілі бір қорытындылар жасауға болады. FDMA (АРСО-25 және TETRAPOL) әдісіне негізделген технологиялар қолданушылардың төмен тығыздығы кезінде қамтудың үлкен аймақтары бар жүйелері үшін тиімді, ал, TDMA (TETRA) негізіндегі жүйелер – қолданушылардың жоғары шоғырлануы кезінде қамтудың шағын аймақтары үшін. Каналдардың қосымша сыйымдылығы және деректерді тарату кезіндегі ең жақсы көрсеткіштері – TDMA жүйелерінің артықшылықтары. TETRAPOL, АРСО-25 және TETRA жүйелеріндегі функционалдық мүмкіндіктердің жиынтығы шамамен бірдей болғанымен, TETRA жүйелеріне қатты бәселестік есебінен бағаларының төмендеуі тұтынушыларды озық протколға ие бол үшін, дәл осы стандартты таңдауға көбірек түрткі болуда.

1 кесте –Транкинг байланысының әртүрлі технологияларының өткізу қабілетін салыстырмалы талдау

Жүйелік параметрлері	Технологиясы
	TETRA	TETRAPOL	APCO-25
Жиілік диапазоны, МГц	400	400	400
Используемая полоса частот, МГц	4,2	4,2	4,2
Общее количество радиоканалов	168	336	336
Количество радиоканалов: – в секторе – в соте	8 24	16 48	16 48
Количество информационных каналов: – в секторе – в соте	28 84	15 45	15 45
Пропускаемая абонентская нагрузка, Эрл: – в секторе – в соте	21,0 63,0	9,5 28,5	9,5 28,5
Минимальный радиус соты, км	0,8	0,8	0,8
Эффективная площадь соты, км2	1,7	1,7	1,7
Достижимая величина поверхностной плотности	37,1	16,8	16,8
Максимальная скорость передачи информации, кбит/с	28,8	8,0	9,6
Количество абонентов: – в секторе – в соте	1438 4315	650 1952	650 1952
Количество абонентов: – на 1 радиоканал – на 1 информационный канал – на 1 МГц частотной полосы	179,8 51,4 7191,7	40,7 43,4 3253	40,7 43,4 3253
Коэффициент эффективности использования частотного ресурса Эрл/км2 МГц	61,8	28,0	28,0

Деректерді таратуға және радиожиіліктік ресрустарға өсуші қажеттіліктері де TETRA стандартының тек Еуропа емес, сондай-ақ әлемнің басқа аймақатырының қолданушылары арасынады таралуына себептеседі [4].

TETRAPOL және APCO 25 өткізу жолақтарры 12 кГц-ті құрайды, ал TETRA үшін ол 25 кГц-ті құрайды, нәтижесінде TETRAPOL және APCO25 үшін кедергіден қорғау TETRA-ға қарағанда жоғарырақ. TETRA TDMA режимінде жұмыс істейтіндіктерн, ақпараттың қорғалуы таралатын ақпаратты ұстап қалу ешқандай қиындық туғызбайтын, APCO 25-ке қарағанда бір деңгейге жоғары. Сарыбұлақ кен орны стратегиялық мәні бар нысандарға жататындықтан, таралатын деректердің сақталуы басымды мәнге ие.

Егер TETRA протоклын APCO25-пен салыстырса, онда TETRA DVSI бар AMBE 2 вокодерін қолданады, ол шулы жағдайда шуды басуға арналған APCO25 протоколында қолданылатын IMBE вокодеріне қарағанда жақсырақ. Яғни, цифрлық транкинг радижелісін құруға арналған ең оңтайлы жүке TETRA болып табылады. Швед консталтингілік Стелакон (Stelacon) фирмасымен жүргізілген зерттеулердің мақсаты TETRA жүйлерін мобильді байланыстың, GSM, GSM-R, CDMA және UMTS секілді балама технологияларымен ауыстыру мүмкіндігі туралы мәселеге айқындық енгізу болатын.

Осы технологиялардың функционалдық мүмкіндіктерін және құндыұ көрсектіштерін Stelacon фирмасымен салыстыру негізінде, жоғарыда көрсетілген жүйелердің ешқайсысы қазіргі уақытта қоғамдық қауіпсіздік қызметтерінің қажеттілігін қанағаттандыра алмайтынды және жақындағы 5-10 жыл оның мүмкін еместігі туралы қорытынды жасалды [5]. Құндық көрсеткіштерге қатысты, қажетті функционалдық мүмкіндіктерді байланыстың балама технологияларына енгізу үшін 8-23 млрд. швед кроны (шамамен, 1,1-1,8 млрд. АҚШ доллары) шамасындағы инвестиция керек екендігі есептелді, ал, TETRA жүйесін Швеция көлемінде енгізу 4,5-6,5 млрд. швед корнымен (600-900 миллион АҚШ долларымен) бағаланады [6].

2 TETRA СТАНДАРТЫНЫҢ ТАЛДАУЫ

2.1 Желі архитектурасы

TETRA стандартының байланыс желілерінің жабдығына құрамына келесін негізгі элементтер кіреді.

Базалық қабылдау-тарату станциясы – бұл белгілі бір аймақта байланысты ұсынатын желі элементі. Базалық станция (БС) байланыс орнауының негізгі операцияларына, дәлірек, мобильді станциямен (МС) байланысқа, байланыс каналдарын басқаруға, кеңістіктік-таратылған қабылдауды үйлестуіруге жауап береді.

Базалық станцияны басқару құрылғысы – бірнеше БС басқару мүмкіндіктері бар желі элемент. Сондай-ақ, сыртқы ресурстарға шығуды қамтамасыз етеді және қосылу үшін диспетчерлік жабдықты қолданады.

Диспетчерлік пульт – БС контроллеріне қосылатын және диспетчер мен абоненттер арасында байланысты қамтамасыз ететін құрылғы. Негізінен, қолданушыларын тобын құруға және т.с.с. қолданылады.

Мобильді станция (МС) – жылжымалы абоненттер қолданатын радиостанция.

Стационар радиостанция – абонетпен белгілі бір жерде қолданылатын радиостанция;

Техникалық қызмет көрсету және пайдалану терминалы – базалық станцияны басқару құрылғысына қосылатын және жүйе жұмысын бақылауға, олқылықтарды жоюды жүргізуге, биллингке, абонеттердің соңғы орны туралы ақпаратты түзеуге және т.с.с. арналған терминал. Жүйенің осы элементінің арқасында LNM (Local Network Management) жергілікті желісін басқару мүмкіндігі бар.

Желі элементтері жұмысының блоктық қағидасы арқасында TETRA стандартының тұтастай барлық байланыс желілері маңыздылықтың әртүрлі шарттарымен және әртүрлі оқшаулаумен құрылуы мүмкін. Деректер базасын және коммутацияны басқару құқығы желінің барлық шешуші элементтеріне беріледі, бұл желіні ішкі желілерге бөледі және байланысты тез ұйымдастыруға және желі элементтеріне басқару басымдылығын тіпті желідегі істен шығу кезіндеде бекітуге мүмкіндік береді. TETRA желісінің әрбір тармағы басқарудың және коммутацияның белгілі бір қызметтерін жүзеге асырады, сондай-ақ, жоғары пайдалану желілерімен әрекеттесуді о
рындайды.

1 сурет – TETRA стандарты желісінің құрылымы

Ішкі желінің құрылымы абоненттердің санына, байланыс каналдарының санына және бір уақытта сөйлейтін абоненттердің санына байланысты. и Байланыстың орнату жылдамдығына қатысты әртүрлі талаптар кезінде желіні ұйымдастырудың әртүрлі конфигурациясы қолданылады. Когда нет необходимости занимать заранее каналы, тогда можно построить сеть и подсеть по конфигурации звезды. Сызықтық жолдардың іске қосылуы жағдайныд TETRA ішкі желісін ұзын тізбек ретінде құрады. Сонда БС контроллерінің базалық станциясын басқаруға арналған аппараттық жабдықтың әрбір блогы желінің әрекет етуінің бар радиусымен сыртқы ресурстарға толық қолжетімділкті қамтамасыз етеді.

ТETRA стандартының байланыс желілерінде желі жұмысында істен шығу болған кезде жұмыс істейтін тоқтап қалулармен күресудің әртүрлі мүмкіндіктері бар және нәтижесі ретінде, желі элементі жұмысқа дәргейін және қызмет етуін сақтайды. Жиі мұндай жағдайлар кезінде байланыстың орнау уақытының азаюы орын алады. Ірі масштабты желілер үшін масштабы азырақ деңгейлі желілердің әртүрлі бірін-бірі алмастыратын тәсілдері қолданылады Масштабы азырақ желілерде мұндай бірін-бірі алмастыратын тәсілдері базалық станциялардың контроллерлерін қосу үшін қолданылады. Бұдан басқа, азырақ ірі масштабты желілері үшін базалық станциялардың контроллерлері арасында абонеттер туралы ақпаратпен алмасу мүмкіндігі бар.

TETRA стандарты желісінің құрылымы 1 суретте келтірілген.

2.2 TETRA радиоинтерфейсінің сипаттамасы

TETRA стандартындағы радиоинтерфейстің құрылымы әртүрлі қызметтерді және үдерістерді мобильді, базалық және диспетчерлік станциялардың келісу протоколдарынан тұратын, жүйе протоколдарының әртүрлі деңгейлерімен салыстыратын модельдерге негізделген.

2 сурет –TETRA жүйелік протоколы иехархиясының моделі

TETRA жүйелік протколы үш деңгейден тұрады (2 суретті қараңыз):

– физикалық деңгей;

– каналдық деңгей;

– желілік деңгей.

Екінші деңгейде (U-plane) қолданушы аймағы және (C-plane) қолданушы аймағы секілді деңгей аймақтары пайда болады. U-plane қолданушы аймағы ақпараттық деректерді тасымалдауға арналған және бұл деректерді бағдарлау мүмкіндігіне ие емес. C-plane қолданушы аймағы басқару хабарламаларын алдағы оларды LLME бағдарламалық модулінің арқасында бағдарлап ауыстыруға жауап береді.

Физикалық деңгей орналасуы бойынша ең төмен, ол өз кезегінде, биттердің белгілі бір санынан тұратын физикалық пакеттерді өңдеуге қызмет етеді. Радиоканалмен байланыстының бәрі физикалық деңгейдің қызметтеріне жатады. Модуляция, режимдерді ауыстырып қосу, жиілікті орнату, физикалық пакеттің сихнрондалуы, каналдық деңгей ресурстарымен әрекеттесу, шифрле, кодтаудың интервальдық жалаушаларын орнату секілді үдерістер физикалық деңгейде орындалады. Физикалық пакеттің шекаралары және оның тактілік синхрондалуы битті және таңбалар реттілігін талдау нәтижелері болып табылады. Тактілік синхрондауды орындау үшін физикалық пакетке арнайы тестілік реттілікті енгізу қажет, олар қабылдаған таңбаларды абсолютті қатесіз анықтайтындығымен пайдалы.

Каналдық деңгей желінің логикалық элемнеттерінің әрекеттесуіне жауап береді, сондай-ақ, радиоинтерфейс ресурстарын және жүйе үдерістерін функционалдық пайдалану мақсаты бойынша ажыратады. Жоғарыды айтылғандай, каналдық деңгей екі деңгейшені қамтиды:

– MAC (Medium Access Control) –ортаға қолжетімділікті үйлестіру;

– LLC (Logical Link Control) – логикалық бағытты реттеу.

MAC деңгейшесі каналдық кодтау, қайта бөлу, орайтын кодтау және циклдік кодтау үдерістерін жүзеге асыруға қатысады, биттер бойынша қателіктің пайда болуының және байланыс желісі шығынының ықтималдығын бағалайды, байланыс каналын иемденеді, мультикадрды қалыптастырады, байланыс каналын иемденудегі мультиплексирлеуге және демультиплексирлеуге қатысады, әртүрлі шақырулардың адрестерін басқарады.

LLC деңгейшесі логикалық бағытты меңгереді, яғни, МС және БС арасындағы «нүкте-нүкте» конфигурациясы типіндегі логикалық каналдарды ұйымдастырады. Оның негізгі қызметтеріне базалық және негізгі каналдармен басқаруды, ақпарат таратуды талдауды, таратуды қайталауды, бөлуді және регенерациясын, деректердің өтуін орнатуды, ексертетін каналда ағынлы үйлестіруді, сондай-ақ, логикалық буынды иеленуді үйлестіруді жатқызуға болады. Желілік деңгейге келетін болсақ, онда олар атауының өзінен шығады, яғни, желілік үдерістердің жұмысын үйлестіру. Оның құрылымы, өз кезегінде, МС және БС арасындағы байланысты басқару деңгейшелерді және ішкі желілерге қолжетімділіктің болуын қамтиды.

Бұл МС және БС арасындағы байланыс астында протоколды тану, бір топтың МС және БС арасындағы байланыстың пайда болуы, тұлғаны орнатуды үйлестіру, қызметтерді ұсыну тәсіліні таңдау мүмкіндігі тұспалданады. Ішкі желіге қолжетімділік абоненттердің мобильділік жағдайын бақылау мүмкіндігін, пакеттік деректерді бақылауды береді. Осының бәрі желіні және қызмет көрсету аймағын ерікті таңдау, абонентті осы немесе басқа жүйеде тіркеу, оның дұрыстылығын және болжалды БС-ның қандай да бір деректер базасына жататындығын, яғни, сәйкестендіруді орнату мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

Физикалық және логикалық каналдарды ұйымдастыру қағидалары. Жоғары сипатталған жүйе құрылымы иерархияға сәйкес, байланыс жүйесінің жүйелік протоколдарының конструкциясын сипаттайды. 3-деңгейлі желі рәсімдері әрекетінің нәтижесі деп команда, сигнал және ақпарат туралы хабарламаларды айтуға болады. Орындалатын операциялардың қағидасы бойынша бағларланған хабарламалар логикалық қағида бойынша ұйымдастырылған, каналдар бойынша жүйенің маңызы азырақ деңгейлеріне жіберіледі. Жүйенің жұмыс істеу қағидасы бойынша төменгі деңгейлерде логикалық каналдар деректер ағынын берілген орта арқылы тасымалдауды жүзеге асыратын, физикалық каналдарға ауыстырылады.

TETRA стандарты жиіліктік бөлумен көптеген қолжетімділікті қолданады, бұл бір жұмыс жиілігінде 4-ке дейінгі тәуелсіз уақыт каналдарын ұйымдастыруды тұспалдайды. Бұл бір уақытта деректерді канал бойынша таратуға және осы кезде келіссөз жүргізуге мүмкіндік береді. TETRA стандартының жиіліктерін қолдану байланыстың қазіргі тар жолақты ЖМ-жүйелерімен ең жақсы түрде үйлеседі деген қорытынды жасауға болады.

Уақыт осі бойынша кеңістіктік тіркеп жазуда жиіліктің әрбір каналында физикалық каналдар болып табылатын, 4 тайм-слот орналасады. Бұл TETRA цифрлық стандарты жиіліктердің спектрін пайдалану тиімділігі бойынша TDMA қолжетімділігі бар тар жолақты жүйелерді 4 есе асып түседі.

TETRA жүйесін халықаралық қолданыу мақсатында перспективалық ұсыныс ретінде іске қосу жоспарланған болатын. Бұл оның телекоммуникация саласында озық инновация қамтуына ықпал етті. Әртүрлі текті сигналдарды физикалық каналға, сондай-ақ, әртүрлі тексті аспаптарды нақты уақыттың жағдайына байланысты қызмет істеу үдерісіне қосу жүйенің әртүрлі текті әсер кезінде байланыстың тиімділігімен ерекшелнуіне әкелді. Бұл маңызды түрде сигнал құрлысының күрделуіне әкелді. Әрі қарай физикалық каналдың өзінің уақыттық құрылымына келу ерекшелігі толық жете суреттелді (3 суретті қараңыз)

TDMA кадрына 4 уақыттық интервалдан тұратын, 56,67 мс созылатын, таралатын кадрдың құрылысы[4]. Хабарлама мультикадр көмегімен таралады. Мультикадрда он сегіз TDMA кадрлары бар, олардың арасында басқару (бақылау) сигналын таратуға қолданылатын кадр бар. Өз кезегінде 60 мультикадрлар гиперкадрға бірігеді.

Мультикадр 1.02 с созылады. Тайм-слот ұзақтығы 14,67 мс-ті құрайды, мұнда 510 ақпараттық бит орналасқан, олардың 432-сі ақпараттық хабарламаға (216 биттен екі блок) апарылады .

3 сурет –Бір жиіліктік каналдағы сигналдың уақыттық құрылымы

Синхрореттілік SYNCH әрбір уақыттық интервалдың ортасы болып табылады. Ол уақыттық пакетті синхрондауға қызмет етеді.

БС және МС арасындағы байланысты TETRA стандартын қолданып, ұйымдастыру кезінде жиіліктердің дуплексті жұбының бұру бар. МС относительно пакетов БС Бұл үшін уақыт бойынша байланыстың төртке дейінгі ерікті каналдарын тығыздау қолданылуының нәтижесінде, көршілес кедергілердің деңгейі төмендейді және жиі теңестірілген пакеттер енгізіледі.

4 сурет – Пакеттердің жоғарыдан төмен және төменнен жоғары бағыттарда орналасуы

Сондай-ақ, МС пакеттердің БС пакеттерінен 2 кадрлық тұрған жерге кідіруі орын алады. Пакеттердің жоғарыдан төмен және төменнен жоғары бағыттарда орналасу құрылымы 4 суретте бейнеленген.

5 сурет пакеттердің негізгі түрлерін көрсетеді. Пакеттердің біріншісі басқару сигналдарының төменнен жоғарыға трансмиссиясын орындайды, екіншісі – бұл сигнал беру және басқару сигналдарының БС-дан МС-ға және керісінше екі бағыттағы синтезі. Толықтай барлық пакеттер пакеттің пайдалану мақсатына тікелей қатысы бар, ақпараттық өрісті бөлу қызметіне ие.

5 сурет –Пакеттердің негізгі түрлері

2.3 Модуляцияны таңдау

Радиосигналды байланыс каналы бойымен TETRA стандартында тарату үшін модуляцияның қолданылатын типіне π/4 (π/4-DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Keying) ығысуы бар дифференциалдық квадратуралық фазалық модуляцияны таңдау қабылданған [7]. Бұл модуляцияның осы түрі дерекетрді салыстырмалы тез тарату және кедергілерге берік төзімділік кезінде, жолақтан тыс сәулеленудің біркелкі шағын көрсеткіштеріне бар радиосигналдың сығылған спектрін құруға мүмкіндік беретіндігімен түсіндіріледі. Деректердің пакеттерін аналогтық-цифрлық түрлендіру үдерісінде, кодтау және қайта бөлу, түрлендіру үдерісінде алынған қорытынды жылдамдық 36 кбит/с-қа тең.

ТЕТRА стандартының жүйелерінде π/4-DQPSK модуляция қолданылады, ол ақпарат ағының тарату жылдамдығын 36 кбит/с-тен 18 кбит/с-қа дейін түсіру мүмкіндігін береді. Мұндай нәтиже π/4-DQPSK модуляциясының желілік үдерістерде 4 таңбадан {- π/4; π/4; -3π/4; 3π/4}, мұнда бұл таңбалар жалпы ағында 36 кбит/с жылдамдықпен таралатын, 2 ақпараттық битке (00, 01, 10, 11) иемделетін, тұратын әліпбиді қолдануының арқасында орындалады. [5]

π/4-DQPSK түрлі модуляцияның негізгі артықшылықтары келесі түрле көрінеді:

– радиоканалдың спектрлік тиімділігі бір таңба ретінде екі ақпараттық бит түсетіндігінің арқасында артады;

– ақпараттық хабарламаларды тарату кезінде тасымалдаушы фазасының өзгеруі кезінде сигнал фазасын бағалауды қабылдау кезінде қажет етілмейді, осының арқасында демодуляторлардың қарапайым сұлбаларын қабылдауда қолдану мүмкіндігі бар;

– хабарламаларды радиоканалда тарату тұрақты айналдырушымен орындалады.

6 сурет - Квадратуралық фазалық QPSK модуляциясы

Сигнал қадаммен, бірнеше деңгейлерге қалыптасады. Бірінші операция кезінде цифрлық сигналдың модулятордың кірісіне түсетін биттері жұп-жұбымен дибиттерге бірігеді. Дешифратордағы әрбір і-нші дибитке ∆φ_i фазалық бұрышының өсімшесі сәйкес қойылады. Дибиттің және фазалық бұрыш өсімшесі арасындағы тәуелділік 1 кестеде келтірілген

2 кесте – Дибиттің және фазалық бұрыш өсімшесі арасындағы тәуелділік

Дибит	Ik	Qk	Фазалық бұрыш (∆φi)
00	0	0	+ π/4
01	0	1	+3π/4
10	1	0	- π/4
11	1	1	-3π/4

Өзіне дибит ұзындығының кідіріс сызығын және сумматорын қамтитын, сумматордағы фазалық бұрышының өсімшесінен кейін фаза ауысуын жинақтаудан кейін орындалады, нәтижесінде сигналдың φ_i фазасы туады. Нәтижесінде, сигнал амплитуданың нормалаудың лимитті жиынтығы бар дельа-функцияның реттілігі ретінде көрінеді: 0, ±1/√2, ±1. Импульстік сигнал сигнал спектрін және оның кешенді айналдырушысының нақты формасын қалыптау үшін алынған, ТЖФ-қалыптаушыларға келеді.

7 сурет –π/4-DQPSK модуляторының қарапайым сұлбасы

Тасымалдаушылардың квадратуралық тербелістерді анық қалыптау үшін генератор және фазалық айналдырғыш қызмет етеді. π/4 –DQPSK сигнал квадратуралық құрауыштар жұп-жұбымен көбейту және қосу кезінде қалыптасады.

2.4 Кодтау және декодтау

TETRA сызықты жорамалы және стандарты CELP (Code Excited Linear Prediction) кодынан көп ипмульстік қозуы бар кодерді қолданады. Кодтаудың бұл тәсілі алгебра құрылысының белгілі бір кодтық кітаптарымен толықтырылған, көп импульстік кодтық қоздыруы бар сызықты болжам әдісіне [6] негізделген.

8 сурет –CELP-кодерінің таратушы және қабылдаушы бөліктерінің құрылымдық сұлбасы

CELP алгоритмі x(р) векторлық кванттауды орындайды (8 суретті қараңыз), яғни, импульстердің орны және олардың көп импульстік қозудырудың радиосигналындағы нөлдік мәнінен максималды ауытқуы бірге қалыптасады. Алайда, қозған сигналдың бір бөлігі өзінде әртүрлі түрлендірмесі бар, бұрын оңтайландырылған кешеннен шығады.

ACELP-кодегінің жұмыс істеу қағидасы оның 30 мс (16 іріктеме * 8 кГц = 128 кбит/с) созылатын сөйлеу сигналының бір бөлігін бұрын қалыптасқан тұрақты жиынтыққа сәйкес сығылады және сөйлеу кодегінің 4,567 кбит/с тарату жылдамдығы бар, кодталған сөйлеу сигналдарын түрлендіруінде болып табылады. Сөйлесу сапасының қажетті деңгейіне жету үшін қателіктерді тура түзету (Forward Error Correction, FEC) әдісін және циклдік артық кодтауды (Cyclic Redundancy Code, CRC) қолдану қажет. Декодер ретіндегі қабылдағыш жақ дәл сол операцияларды, тек керісінше дәлдікпен орындайды.

Кодектің пайдалы қызметтеріне келесілерді жатқызуға болады:

– сөйлеу элементтерінің маңыздылығын бағалау (Speech Importance Factor, SIF);

– шудың қолайлы деңгейін орнату (Comfort Noise Function,

CNF);

– кадрлардың алыс-берісі(Frame Stealing Function, FSF).

Сөйлеу элементінің маңыздылығын бағалау кезінде сөйлеу сапасының оның жоғалуы кезіндегі төмендеу деңгейін анықтау үшін талдау жүргізіледі. Талдау кезінде кадр қорғаныстың сәйкес деңгейін (нөлдік, яғни, төмен, орташа немесе жоғары) алады [7]. Шудың қолайлы деңгейін орнату қызметі әдетте, сөйлеуді сапасы нашар кадрын алмастыруға қолданылатын, ерекше кадрды қалыптастырады.

Таралатын ақпаратты қателіктерден қорғау үшін, TETRA стандартының жүйелерінле сигналды каналдық кодтау қолданылады. Каналдық кодтау ақпараттық биттердің артық ағынын таралатын сөзге енгізу арқасында іске асады. TETRA стандартының жүйелерінде каналдық кодтау төрт рәсімдермен орындалады (9 суретін қараңыз).

Блоктық кодтау кірістегі ақпарат берілген алгоритм салдарынан p таңбалы блоктарға түрленетін, m таңбаларға бөлігетін кезде орындалады, мұнда, p>m. Блоктық кодтау байланыс каналындағы әр түрлі қателіктерді анықтау үшін және кейде тіпті, оларды түзеу үшін қызмет етеді.

Орайтын кодтау жеке қателіктермен, олардың қашанда табылмайтындығын ескеріп, күресуге арналған. Кірістегі ақпараттың әрбір таңбасы m биттен тұрады, әрі қарай, ол p битті, шығыс реттілікті таңбаға түрленеді, әрі p>m.

Қайта бөлу таңбалық реттілік алгоритмінің өзгерісін жүзеге асырады. Әрі бұл жүзеге асыру қата тұрған таңбалардың бірнеше басқаларымен араласуына әкеледі.

Скремблирлеу кіріс ақпараттық реттілікті оны екі модулі бойынша қосу үдерісінің оның импульстерінің бұрын орнатылған реттілігімен орындалатындығынң арқасында, шығысына түрленуінен тұрады. Скремблирлеу абоненттердің дұрыстығын орнату үшін қолданылады.

9 сурет –TETRA стандартындағы каналдық кодтау құрылымы

2.5 Ақпаратты шифрлау және қорғау

TETRA стандартында байланыс каналдарымен таралатын, ақпаратты қорғаудың келесі функцияларым қарастырылған:

–абоненттерді сәйкестендіру;

–таралатын ақпаратты шифрлау;

–абонент нөмірінің жасырындылығын қамтамасыз ету.

TETRA стандарты таралатын ақпаратқа қолжетімділкті бөлудің көптеген мүмкіндіктерінің болуының арқасында, жүйені рұқсат етілмеген қолжетімділіктен жоғары деңгейлі қорғауға ие. Шифрлау желіде абонентті сәйкестіндірудің сәтті аяқталуымен және оның тиістілігі орнатылуымен ғана орындалады. Бүгінгі күні, TETRA стандартының жүйелерінде шифрдың төрт аспектісін қолданады. Шифрлаудың осы алгоритмдерінің арқасында абонеттерді қауіпсіздіктің деңгейіне сүйене қорғауға кепіл беріледі.

Сөзді шифрлау қателіктерге жоғары деңгейлі тұрақтылығы бар әртүрлі алгоритмдерін қолдану мүмкіндігіне әкелетін, төмен жиілікті деректер ағынын цифрлық өңдеудің орындалуының арқасында қамтамасыз етіледі. Бұл реттіліктер тыңдаудан ең берік қорғанысты орындайды. Рұқсат етілмеген қолданушылардың араласуын цифрлық ағындарды аналогтық сканерлермен шифрын түсінудің мүмкін еместігі жолымен ескертуге болады. GSM желілерімен салыстырғанда TETRA желілерінің деректерді таратудың жоғары жылдамдығымен ерекшеленетін ескеру қажет.

1. кестесі –Деректерді тарату жылдамдығының (кбит/с) каналдың қорғалу деңгейінен тәуелділігі

Қорғаныс деңгейі	Пайдаланылатын тайм-слоттардың саны
	1	2	3	4
Қорғаныссыз	7,2	14,4	21,6	28,8
Төмен	4,8	9,6	14,4	19,2
Жоғары	2,4	4,8	7,2	9,6

TETRA стандарты шифрлаудың ағынды әдісін қолданады, ол кезде кілттік, жалған, кездейсоқ реттілік қалыптасады, соның салдарынан ол деректер ағынымен бит-битпен қабаттасады. Егер сіз кілтті, сондай-ақ, жалған кездейсоқ реттіліктің бастапқы эквивалентін білсеңіз, онда дәл сондай реттілікті ұйымдастырып, кейін хабарлама жіберушісімен кодталған, хабарламаның шифрын түсіне аласыз.

Ағынды шифрлау шифрлаудың басқа әдістерінің алдында белігілі бір артықшылыққа ие, ол кедергілері бар каналда қателіктердің көбеюі болмайтындығында болып табылады. Басқа сөздермен, шифрланған мәтіннің бір битін қабылдау қателігі шифры ашылған мәтіннің бір қате битін ғана береді және бірнеше қателіктерге әкелмейді.

2.6 Байланыстыру рәсімдері

Жекені құру кезінде, топтың қалай түзілетіндігі туралы ойланатын болсақ, абоненттердің ортақ базалық станцияның қамту аймағына түсетінін ескеру қажет. Шақыруды құру шақырылатын МС1 абонентінің жалған кездейсоқ реттілік алгоритмін қолданып, байланысуға өтініш беруінен - u-орнатылуынан басталады. БС сәтті қабылдауы жағдайында қабылдауға келісім береді (d-жалғасы) және өз кезегіде шақырып отырған МС2 мобильдік станциясының сұрауын жібереді (d-орнатылу). Әрі қарай МС2 абонентінің келісіміне тәуелсіз МС2 байланыстың орнатылуына (u-байланыс) растама береді. БС МС1 станциясын М2 станциясымен байланыстың оқиғасыз болғандығын хабарлайды (d-ақпарат), сондай-ақ, ақпаратты қабыладу станциясының растауымен айналысады (d-байланыс) және осы екі абоненттер үшін бос байланыс каналын бөледі. Бұл МС1 және МС2 оларға бөлінген байланыс каналына баптала алатындығын білдіреді, серігінің таратқыштары сигналының қуатын реттейді. Осыдан кейін, шақырылып отырған МС2 абоненті ол шынымен бөлінген байланыс каналына бапталғаны туралы сигнал жібереді. Егер МС1 және МС2 станцияларына әртүрлі БС қызмет көрсетсе, каналда болуын растау сигналын жіберген жөн. Үдеріс БС хабарлама таратудың МС1 санкциялауымен аяқталады (d-байланыс). Төменде байланыс 270 мс-та орнатылатындығы ескерілген, ешқандай коллизиясыз байланысты орнату рәсімі бейнеленген, 5 сурет көрсетілген.

10 сурет –Жеке шақыру рәсімі

Топтық шақыру құрылуының бірінші кезеңдерінде жеке шақыруды құру алгоритмінен аз айырмашылық жасайды. Алайда, МС қатарының шақыруы орындалатындықтан, олардың байланысқа дайындығына физикалық каналдың бір пакетінде көз жеткізуге нақтылы мүмкіндік жоқ, бұл берілген кезеңді қолданбау шешіміг қабылдауға себеп болды және БС-ның байланыс каналын бөлуге мүмкіндігі бар. Осыдан кейін, мобиьлдік станциялар жағдайындағыдай

11 сурет –Топтық шақыру рәсімі

МС қуаттарын түзеу, басқару ақпараттарын жіберу және байланыстың өзі болады. Эксперименттік жолмен топтық шақыру кезінде байланыстың ең қысқа уақыты 170 мс-қа тең екендігі орнатылған. Топтық шақыру рәсімі 11 суретте бейнеленген.

2.7 Ұсынылатын байланыс қызметтері

Желілік рәсімдер – абоненттерге желі қызметтерін қолдану, сондай-ақ, толығырақ басқару мүмкіндігін беретін қызмет. Желілік рәсімдердің болуы және түрлері желі операторына байланысты. Негізші желілік рәсімдерге келесілер жатады[2]:

– мобильдік абоненттерді тіркеу;

– байланысты қайталама орнату;

– абоненттерді сәйкестендіру;

– абоненттің өшуі/қосылуы;

– абоненттің желі операторымен өшірілуі;

– деректер ағынын басқару.

Мобильдік абоненттерді тіркеу және роуминг – абонент байланыстың үзілуінсіз ұяшықтан ұяшыққа ауысуы мүмкін болатын кездегі, абонетті бір немесе бірнеше базалық станцияларға бекіту үдерісі.

Байланысты қайталама орнату, әдетте, абонент орналасқан аймақтағы базалық станция байланыс сапасының төмендігі себепті басқасына ауысуы кезінде болады.

Абоненттерді сәйкестендіру – осы немесе басқа қолданушыны тиістілігін желімен растау.

Абоненттің өшуі/қосылуы – абоненттік қолданушының сұрауы бойынша желімен барабар тоқтатуының стандартты операциясы.

Абоненттің желі операторымен өшірілуі – абоненттік қолданушының сұрауы бойынша желі операторымен, желімен барабар тоқтатуының стандартты операциясы.

Деректер ағынын басқару – желінің бұрын таңдалған қолданушыға бағытталған, ақпарат ағының өзіне қайта бағыттай алуына кепілдік.

Желі жұмысының қауіпсіздігін және сапасын арттыру үшін стандартқа келесі қызметтерді қосу шешімі қабылданған болатын[2]:

– санкцияланған диспетчермен шақыру (барлық шақыруға бақылауды тек диспетчер орындайтын режим);

– басымды қолжетімділік (басымдылық кестесі жасалады, желі жұмысындағы шамадан тыс жүктелу кезінде байланысқа құқыққа кесте бойынша ең басымды абонент ие болады);

– талғамалы тыңдау (келіп түсетін шақыруды желі қолданушысына хабарлаусыз тыңдау) ;

– қашықтықтан тыңдау (абонентте болып жатқан жағдайды қашықтықтан тыңдау);

– динамикалық қайта топтау (қолданушылар тобын өзгерту мүмкіндігімен құру, өзгерту және кетіру).