Процедуры запроса соединения

Поскольку потребность в связи у абонентов возникает случайно, а структура физических каналов и обмен сигналами синхронны, то имеется проблема сопряжения этих факторов. Данный момент особенно важен на начальном этапе процесса соединения, когда канал связи не выделен, а вызовы разных абонентов могут сталкиваться друг с другом. Эта задача решается с помощью процедуры случайного доступа.

Протокол случайного доступа должен обеспечивать:

• правильный прием команд доступа от мобильных станций;
• минимальную задержку в обслуживании вызова;
• минимальные потери вызовов;
• минимальные потери пропускной способности системы по каналам трафика и управления;
• стабильность обслуживания при изменении интенсивности потока вызовов;
• предоставление приоритетов доступа;
• одновременное обслуживание вызовов с разными приоритетами.

   В аналоговой транкинговой системе стандарта MPT1327 используется протокол случайного доступа, основанный на процедуре синхронная Аloha. Эксплуатация систем связи стандарта MPT1327 при различных нагрузках подтвердила эффективность этого протокола, и он был принят за основу в стандарте TETRA.

   В синхронной Аloha процесс доступа в систему производится по команде приглашения, которая передается базовой станцией по каналу управления. Эта команда содержит информацию о количестве последующих пакетов, через которые разрешен доступ в систему. Вызывающая мобильная радиостанция в одном из пакетов передает первичную информацию для начала установления канала связи. Если происходит столкновение вызовов или их искажение, то через некоторое время попытка повторяется в другом кадре. Описанную ситуацию поясняет рис. 13.

   В стандарте TETRA предусмотрено два варианта выделения интервалов доступа. В первом варианте используется так называемый скользящий интервал. Длительность этого интервала корректируется в каждом пакете. В другом варианте длительность следующего интервала доступа устанавливается только по окончании предыдущего. Оба варианта поясняются рис. 14 и 15.

   Переменная длительность интервала доступа позволяет поддерживать оптимальную пропускную способность канала, минимальную задержку обслуживания вызовов и минимальные потери вызовов при изменяющейся интенсивности их поступления.

Рисунок 14 - Процедура урегулирования конфликтов при запросе вызова

Стандарт TETRA предусматривает присвоение каждой мобильной станции одного из четырех кодов доступа: A, B, C или D. Назначение кодов доступа конкретным подвижным станциям определяется приоритетом абонента данной станции и его статусом в системе.

Рисунок 15 - Вариант со скользящим интервалом доступа

Присвоение кодов доступа происходит по радиоканалу. Коды доступа по мере необходимости динамически меняются.

Рисунок 10.16 - Вариант с последовательным интервалом доступа

В каждой команде приглашения к доступу присутствует код доступа, таким образом, приглашение относится только к тем подвижным станциям, которым присвоен этот код. Одновременное обслуживание вызовов с разными приоритетами достигается комбинированием последовательности кодов доступа, управлением частотой их повторения в команде приглашения и динамическим присвоением кодов подвижным станциям. На рис. 10.16 показан фрагмент структуры канала доступа с последовательным приглашением к связи подвижных станций с различными кодами доступа.

   Для показанной на рис. 16 последовательности кадров наибольшим приоритетом доступа к каналу связи будут обладать мобильные станции с кодом А, тогда как станции с кодами доступа В, С и D будут иметь равные приоритеты.

Рисунок 16 - Структура канала доступа

После окончания процедуры случайного доступа дальнейшее соединение происходит под управлением инфраструктуры управления сетью.

Процедуры соединения

   Доступ к сети связи (запрос на установление канала связи) производится по приглашению, которое передается базовой станцией по каналу управления, т.е. базовая радиостанция сообщает о временных интервалах, в которых разрешен доступ к сети. Каждое приглашение к установлению связи содержит код доступа, так что запросы на установление канала связи воспринимаются только мобильными радиостанциями с указанным кодом.

   Стандарт TETRA предлагает разнообразные функции защиты информации, которые можно настраивать на конкретные потребности пользователей PMR-систем. Среди этих функций — такие, как присвоение алиасных имен (псевдонимов), назначение кратких шифрованных идентификаторов, аутентификация, шифрование, законный перехват, маркировка во времени. Алиасные имена используются для защиты в эфире индивидуальных (Individual TETRA Subscriber Identity, ITSI) или коротких идентификаторов (Short Subscriber Identity, SSI) абонентов системы TETRA. ITSI и SSI заменяются псевдонимами (псевдоименами) ATSI и ASSI, т.е. просто другими идентификаторами, которые известны только сетевому оператору и которые нельзя получить из списков ITSI. Сетевой оператор может изменять их через определенные временные интервалы, уведомляя об этом лишь владельцев конкретных радиостанций.

   В стандарте TETRA используется несколько типов адресов для абонентов и идентификаторов физических устройств, отображающих различные функции сети связи.

Индивидуальный вызов

   Пример последовательности команд при индивидуальном вызове показан на рис. 17.  В  этом примере предполагается, что мобильные станции, между которыми устанавливается соединение, находятся в зоне действия одной базовой станции. Последовательность команд начинается с передачи мобильной станции М1 запроса на соединение по процедуре случайного доступа (так называемая u-установка в терминах 3-го уровня интерфейса). При успешном приеме запроса базовая станция передает подтверждение о его приеме (d-продолжение) и одновременно запрашивает вызываемую мобильную станцию М2 (d-установка). После этого мобильная станция М2 автоматически (без участия абонента) подтверждает готовность к связи (u-соединение). В ответ базовая станция информирует станцию М1 об успешном контакте со станцией М2 (d-информация), подтверждает станции М2 прием информации (d-соединение) и назначает им свободный трафиковый канал. После этого мобильные станции переключаются на назначенный канал и проводят процедуру регулировки мощности передатчиков. Затем вызываемая станция М2 подтверждает свое присутствие на канале. Если мобильные станции находятся в зонах обслуживания разных базовых станций, то такое же подтверждение передает и вызывающая станция. В заключение базовая станция передает подвижной станции М1 разрешение на передачу сообщения (d-соединение). На рис. 17 представлен случай соединения без дополнительных задержек, при этом длительность соединения составляет более 200 мс. В действительности, в зависимости от качества радиоканала и загрузки системы связи длительность соединения может быть больше.

Рисунок 17 - Процедура индивидуального вызова.

Групповой вызов

   Процедура группового вызова показана на рис. 18.  На  начальном этапе она весьма близка к процедуре индивидуального вызова, однако поскольку вызывается группа станций, получить подтверждение их готовности к связи в одном пакете физического канала невозможно, поэтому этот этап исключен, и базовая станция сразу назначает канал трафика.

  Затем производится настройка мощности мобильных станций, передача управляющей информации и передача сообщения. Минимальная длительность соединения в режиме группового вызова составляет около 170 мс.

Рисунок 18 - Процедура группового вызова

   Средства защиты радиоинтерфейса стандарта TETRA включают механизмы аутентификации абонента и инфраструктуры, обеспечения конфиденциальности трафика за счет потока псевдоимен и специфицированного шифрования информации. Определенная дополнительная защита информации обеспечивается возможностью переключения информационных каналов и каналов управления в процессе ведения сеанса связи.
Более высокий уровень защиты информации является уникальным требованием специальных групп пользователей. Сквозное шифрование обеспечивает защиту речи и данных в любой точке линии связи между стационарными и мобильными абонентами. Стандарт TETRA задает только интерфейс для сквозного шифрования, обеспечивая тем самым возможность использования оригинальных алгоритмов защиты информации.