سيستم ‌هاي را د يويي ترانك

معمولا در يك شبكه ارتباطي راديويي سه نوع بي‌سيم بكار مي‌رود كه شامل: بي‌سيم دستي، بي‌سيم سيار و بي‌سيم ثابت ( به عنوان مركزي يا تكراركننده) مي‌باشد. بسته به ميزان پيچيدگي، تكنيك به كار رفته در ساختمان بي‌سيم، نيازهاي ارتباطي و تعداد فركانس در دسترس اين بي‌سيم‌ها مي‌توانند به صورت (سيمپلكس، هاف دوپلكس و يا فول دوپلكس) به كار روند.
در حالت سيمپلكس، فركانس ارسال و دريافت كانال راديويي تخصيص داده شده، يكسان مي‌باشند (Ft= Fr) و عمل ارسال و دريافت به صورت غير همزمان انجام مي‌شود.
در حالت هاف دوپلكس، فركانس ارسال و دريافت كانال راديويي تخصيص داده شده متفاوت هستند (Ft#Fr) و عمل ارسال و دريافت به صورت غير همزمان انجام مي‌شود.
حالت فول دوپلكس همان هاف دوپلكس است كه، عمل ارسال و دريافت به صورت همزمان انجام مي‌شود. معمولا در شبكه راديويي سيمپلكس تمام بي‌سيم‌هاي دستي و سيار با يك يا چند مركز در ارتباط مي‌باشند و مركز مربوطه پيام‌هاي لازم را براي مشتركين ارسال مي‌نمايد. در اين حالت ارتباط راديويي دستي به دستي، سيار به سيار (خودرويي به خودرويي) و دستي به سيار در منطقه محدود، برقرار است، اما ارتباط اصلي، بين مراكز با مشتركين و يا بر عكس مي‌باشد.
روشن است كه چون يك كانال به تمام مشتركين تخصيص داده مي‌شود، كليه پيام‌هاي صوتي توسط ديگر مشتركين شنيده مي‌شود. با افزايش تعداد مشتركين و تقاضاي ارتباط بيشتر، بايد كانال‌هاي زيادتري را بدين منظور تخصيص داد.
به منظور گسترش حدوده ارتباطي مشتركين با يكديگر (دستي به دستي، دستي به سيار، سيار به سيار، سيار با دستي) از سيستم تكراركننده استفاده مي‌شود در اين سيستم تمام بي‌سيم‌هاي دستي، سيار و ثابت در يك كانال راديويي به صورت هاف دوپلكس (به طور مثال فركانس ارسالTx=f1 و فركانس دريافت Rx=f2 ) تنظيم مي‌شوند و بي‌سيم تكراركننده در عكس فركانس ارسال و دريافت آنها (يعني به ترتيب TX=f1 وRx=f2) عمل مي‌نمايد.
معمولا براي گسترش محدوده پوشش، آنتن مربوط به بي‌سيم تكراركننده را تا حد امكان در ارتفاع بالا و مشرف به ناحيه موردنظر نصب مي‌نمايند.
با توجه به توضيحات داده شده مشخص مي‌گردد كه در سيستم‌هاي مخابراتي متداول، يك يا چند كانال راديويي به گروه مشخص، تخصيص داده مي‌شود و ساير گروه‌ها نمي‌توانند از آن كانال‌ها استفاده نمايند. بنابراين در شبكه‌هاي راديويي مرسوم در مقاطع زماني مختلف، امكان وجود ترافيك ارتباطي سنگين براي بعضي از گروه‌ها و ترافيك سبك براي بعضي ديگر بسيار محتمل به نظر مي‌رسد. مركز گروه اول در حال ارسال پيام براي يكي از مشتركين (كاميون) است و ديگر مشتركين نمي‌توانند با مركز و يا با يكديگر تماس داشته باشند (هر چند كه پيام بسيار ا ضطراري داشته باشند).
كانال 2 به گروه 2 تخصيص داده شده، اما هيچ يك از مشتركين از آن استفاده نمي‌كنند و كانال 2 كاملا آزاد است. كانال 3 به گروه سوم اختصاص داده شده و در اشغال يكي از مشتركين (آمبولانس) است و ديگر مشتركين نمي‌توانند ارتباط داشته باشند. به همين ترتيب كانال 4 به گروه چهارم اختصاص داده شده، اما هيچ يك از مشتركين از آن استفاده نمي‌كنند و كانال 4 كاملا آزاد است. با اين مثال مشخص مي‌شود كه، اختصاص دائم يك يا چند كانال راديويي به گروه مشخص باعث مي‌شود كه گروه‌هاي ديگري كه نياز به ارتباط راديويي دارند نتوانند از آن كانال‌ها استفاده نمايند.
اين مسئله باعث مي‌گردد، گروه‌هايي كه نياز به ارتباط راديويي بيشتري دارند درخواست فركانس بيشتري نمايند در حالي كه گروه‌هاي ديگر از كانال‌هاي فركانسي خود استفاده بهينه نمي‌نمايند، اما باند فركانسي نظير تمام منابع و مواهب طبيعي ديگر، محدود مي‌باشد و موانع زيادي براي اعطاي حتي يك فركانس به يك گروه ارتباطي وجود دارد.
پس به طور خلاصه مي‌توان نتيجه‌گيري نمود:
به هر حال اينكه شبكه‌هاي راديويي گروه‌هاي مختلف در حال افزايش است، باند فركانسي هر روز بيشتر از روز قبل اشغال مي‌گردد و با توجه به محدود بودن باند فركانسي، بايد هر سازمان حداكثر استفاده ممكن را از فركانس‌هاي راديويي خود بنمايد و نيازهاي ارتباطي را با حداكثر راندمان برآورده كند.
1-1 محدوديت‌هاي شبكه‌هاي راديويي متداولhttp://www.bisim.org/images/a9.htm12.jpg
1- اختصاص دائمي يك و يا چند كانال به يك گروه بدون آنكه براي ساير گروه‌ها قابل استفاده باشد.
2- امكان طبقه‌بندي مشتركين از نظر اولويت داشتن در ارسال پيام را ندارد.
3- در صورت اشغال بودن كانال‌ها، مشتركيني كه تمايل به ارسال پيام دارند بايد مرتباً كانال‌ها را تا هنگام آزاد شدن يكي از آنها را زير نظر داشته باشند و بدين ترتيب وقت زيادي از مشتركين به هدر مي‌رود.
4- عدم وجود يك مديريت ترافيكي براي كل شبكه راديويي.
5- امكان ثبت نمودن مشخصات پيام‌هاي رد و بدل شده وجود ندارد (مشخصاتي نظير اسامي پيام‌دهندگان و پيام‌گيرندگان، زمان وقوع و خاتمه پيام‌ها، نوع پيام‌ها) و در نتيجه آمار صحيحي از ترافيك ارتباطي روزانه در دسترس نيست.
6- شبكه‌هاي راديويي مرسوم فقط امكان ارتباط صوتي را به مشتركين مي‌دهند و در ارائه سرويس‌هاي ارتباطي جديد نظير مخابرات ديتا، ارتباط با شبكه تلفن سوئيچينگ عمومي (PSTN) و مركز تلفن داخلي سازمان‌ها (PABX)، پيام‌هاي گروهي كنفرانسي و پيجينگ صوتي و حرفي عددي ناتوان مي‌باشند.
7- عدم وجود امنيت با ضريب بالا.
8- عدم امكان مديريت سلسله مراتبي متناسب با رده تشكيلاتي سازمان در امر ارتباطات.
9- شنود مكالمات توسط كليه اجزا و هم‌شنوايي مشتركين شبكه كه اين امر به خصوص در سازمان‌هاي نظامي و انتظامي، مطلوب هيچ يك از طرفين ارتباطي نمي‌باشد.
2- معرفي سيستم راديويي ترانك
رشد تقاضا براي سرويس‌هاي راديويي ترانك به طور معمول در حدود 10% در سال است و هيچ علامتي از كم شدن اين رشد تقاضا در آينده نزديك ديده نمي‌شود. اين تقاضاي رو به رشد مشكلاتي را در جهت بي‌نياز ساختن مردم با طيف مختص به راديوترانك به وجود مي‌آورد. بنابراين تكنيك‌هاي جديد، در جستجوي راهي هستند كه بتوانند از طيف فركانسي موجود استفاده بيشتري ببرند. در چنين تكنيكي از ترانكينگ استفاده مي‌شود، كه اجازه استفاده بيشتر را ازفضاي فركانس فراهم مي‌كند. به وسيله ترانكينگ استفاده‌كنندگان از يك دسته كانال به طور مشترك سهم مي‌برند، در اين روش اتلاف وقت استفاده‌كنندگان كاهش مي‌يابد و در نتيجه اين كاهش، احتمال دارد كه همه كانال‌ها به طور هم‌زمان مورد استفاده باشد.
ترانكينگ يك سيستم عمومي پذيرفته شده است كه به طور اتوماتيك كانال‌ها را بر تعداد استفاده‌كنندگان تقسيم مي‌كند. براي دستيابي به اين مرحله به معناي واقعي تعداد استفاده‌كنندگان بايد چند برابر تعداد ترانك‌ها (تعداد فركانس‌ها) باشد. ترانك وقتي سودمند است كه تعداد كانال‌هاي مورد نياز بيشتر از تعداد كانال‌هاي واگذار شده سيستم باشد. در سيستم ترانك كانال‌ها بر حسب نياز به مكالمات اختصاص مي‌يابند و هنگامي كه مكالمات تمام شد، كانال‌ها براي اختصاص به ديگر استفاده‌كنندگان به منبع برمي‌گردد. اهميت اين سيستم در اينجا است كه هر استفاده كننده به هر كانال آزادي در داخل منبع يا مخزن كانال (سايت) دسترسي دارد.
فلسفه اساسي سيستم ترانك تسهيم اتوماتيك (اختصاص سهم كانال به هر يك از متقاضيان ارتباط) تعداد كمي كانال راديويي در بين تعداد زيادي مشترك مي‌باشد. بكارگيري سيستم‌هاي راديويي ترانك، به منظور استفاده هر چه موثرتر از سيستم‌هاي راديويي مرسوم مي‌باشد. امروزه با توسعه شبكه‌هاي مخابراتي، ترافيك ارتباط راديويي نيز افزايش چشم‌گيري يافته و با توجه به محدوديت باند فركانسي، استفاده بهينه از آن براي ارتباط بيشترين تعداد مشترك، در وسيع‌ترين ناحيه تحت پوشش، يكي از ابعاد مهم ارتباطات مدرن به شمار مي‌آيد.
سيستم راديويي ترانك كه به تازگي مطرح گرديده، مي‌تواند به عنوان يكي از راه‌حل‌هاي مطمئن براي حل اين مشكل به كار گرفته شود. سيستم ترانك سال‌ها است كه در شبكه‌هاي ارتباطي راديويي مورد استفاده قرار گرفته و از طريق تعداد اندكي كانال راديويي، ارتباط بين مشتركين زيادي برقرار شده است، به همين ترتيب در سيستم راديويي ترانك، چندين كانال براي تعداد زيادي از مشتركين اختصاص داده مي‌شود و قسمت كنترل مركزي با تخصيص كانال‌ها به مشتركين متقاضي، شبكه را طوري كنترل مي‌نمايد كه از تمام كانال‌ها به طور مساوي و مداوم استفاده شود و از اين طريق بالاترين بهره‌وري ممكن از باند فركانسي به دست مي‌آيد. با مثال ساده‌اي عملكرد سيستم ترانك روشن مي‌گردد.
همان طور كه توضيح داده شد در سيستم‌هاي مرسوم، تخصيص دائم يك يا چند كانال راديويي به يك گروه مشخص، موجب مي‌‌شود در لحظات زيادي بعضي از مشتركين يك گروه، نياز به كانال راديويي داشته باشند و كانال گروه خودشان هم اشغال باشد و نتوانند از كانال راديويي گروه ديگر كه در همان لحظات كاملا آزاد است استفاده نمايند. در سيستم ترانك امكان بكارگيري اين چهار كانال براي تمام گروه‌ها وجود دارد. بدين ترتيب در هر لحظه حداكثر استفاده از چهار كانال به عمل مي‌آيد و امكان بلااستفاده بودن يك كانال و ترافيك زياد در كانال ديگر وجود ندارد و در نتيجه امكان عدم دسترسي به كانال آزاد وجود ندارد. اگر چه ساختمان داخلي سيستم راديويي ترانك بسيار پيچيده است اما براي مشتركين اين سيستم كار با آن حتي آسان‌تر از كار سيستم‌هاي متداول مي‌باشد.
http://www.bisim.org/images/a9.htm13.jpg
روش تماس (سناريوي برقراري ارتباط راديويي) شبيه روش ارتباط از طريق شبكه تلفن سوئيچينگ است. اين بدان مفهوم است كه مشترك مربوطه، نگران اينكه چگونه و از چه كانالي استفاده مي‌كند نيست.
سيستم ترانك داراي كنترل كامل كامپيوتري است كه بدون نياز به اپراتور به راحتي عمل نموده و ارتباطات مورد نياز متقاضيان را هدايت، كنترل و برقرار مي‌نمايد. در اين سيستم هر مشترك داراي شماره خاصي است كه براي ارتباط با او كافي است، مشابه شماره‌گيري تلفن شماره مشترك مربوطه شماره‌گيري گردد و سريعا ارتباط برقرار شود.
سيستم راديويي ترانك قابليت اتصال به شبكه تلفن سوئيچينگ شهري (PSTN) را دارد و ارتباط مشتركين سيستم ترانك با مشتركين تلفني به راحتي امكان‌پذير است. ارتباط بين هر مشترك راديويي يا تلفن با مشترك ديگر در سيستم ترانك كاملا خصوصي و محرمانه است و مشتركين ديگر قادر به شنيدن پيام‌ها نمي‌باشند، در حالي كه در سيستم‌هاي راديويي مرسوم، تمام مشتركين يك كانال، به راحتي پيام‌هاي رد و بدل شده بين دو مشترك ديگر را مي‌توانند بشنوند.
در سيستم ترانك امكان برقراري ارتباط راديويي مشخص و يا گروهي وجود دارد. معمولا قسمت كنترل‌كننده كامپيوتري سيستم راديويي ترانك در هنگام برقراري يك ارتباط، اين عمليات را انجام مي‌دهد. بررسي مجاز بودن درخواست كننده به برقراري يك ارتباط، بررسي حضور طرف موردنظر به منظور برقراري ارتباط، بررسي وجود كانال ارتباطي راديويي و يا تلفني لازم، تخصيص يك كانال ارتباطي، نظارت و ارتباط تا اتمام آن. تمام اعمال كنترلي در زمان بسيار ناچيزي توسط كامپيوتر كنترل‌كننده انجام مي‌شود. چنانچه مركز سيستم ترانكينگ درخواست برقراري ارتباط از طرف يكي از مشتركين را دريافت نمايد و در همان لحظه، تمامي كانال‌ها اشغال باشند و يا طرف ‌يكي از مشتركين را دريافت نمايد و در همان لحظه، تمامي كانال‌‌ها اشغال باشند و يا طرف موردنظر حضور نداشته باشد، مشترك درخواست كننده را بر حسب سطح اولويتي كه دارد، در صف خواست پيام، در نوبت قرار مي‌دهد و علامت (تن) مخصوصي در ترانك (MPT1327) را به عنوان حالت انتظار تا آزاد شدن يكي از كانال‌ها و برقراري ارتباط براي مشترك درخواست كننده ارسال مي‌نمايد. (در ترانك ديجيتال تترا يك پيام ديتاي كوتاه روي صفحه نمايش بي‌سيم مي‌آيد.
http://www.bisim.org/images/a9.htm14.jpg
بدين ترتيب مشترك از تلاش پي در پي براي گرفتن كانال ارتباطي آزاد رهايي مي‌يابد و مي‌تواند به كارهاي ديگري بپردازد. هنگامي كه يك مشترك به عنوان عضوي از سيستم ترانك پذيرفته شد، آزادانه مي‌تواند تسهيلات و امكانات سيستم، نظير پيام‌هاي سيار به سيار، سيار به گروه، دستي به دستي، دستي به سيار، سيار به مركز (ديسپچر)، سيار به دستي، مركز به سيار، مركز به دستي، مركز به گروه و دستي به مركز.
همچنين پيام‌هاي اضطراري و يا اولويت‌دار برحسب طبقه‌بندي مشترك مربوطه، پيام‌هاي كوتاه حرفي و عددي پيام‌هاي وضعيتي تغيير آدرس پيام، دسترسي به شبكه تلفن سوئيچينگ عمومي و خصوصي و خلاصه از كليه امكاناتي كه برنامه‌ريزي شده استفاده نمايد.
درسيستم ترانك دو نوع كانال راديويي، يكي به نام كانال كنترل و ديگري به نام كانال ترافيكي وجود دارد. كانال كنترل تمام اعمال سيگنالينگ كنترل كننده (هماهنگ كننده) بين مركز (BS) و مشتركين انجام مي‌دهد و به صورت يك كانال ديتاي فول دوپلكس (دو طرفه هم‌زمان) با ارسال پيوسته است (در سيستم ترانك MPT1327) در ترانك تترا فقط از يك شكاف زماني (Time Slot) به عنوان كانال كنترل استفاده مي‌گردد.
كانال ترافيكي به صورت يك كانال تكرار كننده است كه پيام‌هاي مشتركين را به يكديگر منتقل مي‌نمايد. نرم‌افزار سيستم، آن چنان قوي است كه عمليات سوئيچينگ پردازش، پيام‌هاي مشتركين، تهيه و جمع‌آوري اطلاعات مختلف آماري، نمايش پارامترهاي مربوط به چگونگي عمليات و وضعيت سيستم، عيب‌يابي و كنترل ارتباطات را به راحتي اداره مي‌نمايد. طراحي و تركيب سيستم ترانك به منظور تامين پوشش راديويي، بستگي به وسعت، بافت شهري و ناهمواري ناحيه موردنظر دارد.
كوچك‌ترين واحد يك سيستم راديويي ترانك كه به منظور گسترش منطقه تحت پوشش، به راحتي مي‌توان تعداد سايت‌ها را افزايش داد و سيستم راديويي ترانك منطقه تحت پوشش وسيع را به كار گرفت. به همين ترتيب مي‌توان منطقه تحت پوشش سيستم راديويي ترانك را حتي به اندازه كشوري گسترش داد . بنابراين مي‌توان نتيجه‌گيري نمود كه، سيستم راديويي ترانك داراي قدرت انطباق زيادي مي‌باشد و مي‌تواند انواع نيازهاي مخابراتي را در هر حجم، شبكه‌هاي كوچك محلي يا چند مشترك تا شبكه‌هاي گسترده با چندين هزار مشترك را برآورده نمايد.
استاندارد سيگنالينگ سيستم‌هاي راديويي ترانك
در سيستم‌هاي راديويي ترانك براي ارتباط اجزا مختلف آن و برقراري مكالمه بين بي‌سيم‌ها و ساختار شبكه، نياز به هماهنگي وجود دارد. اين هماهنگي توسط سخت‌افزارها و نرم‌افزارها و اينترفيس‌هاي مختلف تحت قوانين، مقررات و چهارچوب تعاريف خاصي به نام سيگنالينگ اعمال مي‌گردد. استاندارد بودن يك سيستم موجب هماهنگي و الگوسازي يكنواخت خواهد شد. كمپاني‌هاي دنيا نيز توليدات خود را در قالب يك استاندارد به مشتريان عرضه مي‌كنند.‌
استاندارد سيگنالينگ سيستم راديويي ترانك آنالوگ (MPT 1327) است كه تشريح پروتكل سيگنالينگ براي ارتباطات بين ايستگاه مركزي و بي‌سيم‌هاي مشتركين و يا بين بي‌سيم‌هاي مشتركين با يكديگر مي‌باشد و با مدولاسيون‌هاي مختلف AM, FM, FSK و سرعت (1200 bps) به صورت فول دوپلكس و هاف دوپلكس ساخته شده است.
(MPT) از ابتداي كلمات سازمان وزارت پست و ارتباطات راه دور گرفته شده است:
(MINISTRY OF POST & TELECOMMUNICATION)
استاندارد (MPT 1327) و استانداردهاي ديگر نظير استاندارد تترا كه شبكه‌هاي ترانك ديجيتال براساس آن ساخته و عرضه مي‌گردند شامل اطلاعاتي در زمينه چگونگي فرمت، مدولاسيون، سرعت انتقال ديتا، كد تصحيح سرويس‌هاي ارتباطي مختلف و سنكرونيزاسيون مي‌باشد و همچنين آدرس بندي انواع پيام، مراحل ثبت مشترك و نحوه پردازش پيام‌ها را تشريح مي‌نمايند.