Пейджинг - соломоново решение

В чем секрет продолжающегося роста популярности пейджеров? Это самая демократичная связь - владелец пейджера всегда на связи и в то же время свободен в своем выборе - отвечать или нет. Прибавьте к этому минимальные эксплуатационные расходы, максимальную компактность и мобильность, и ответ будет очевиден.

Первым и наиболее логичным шагом от обычных радиосистем к пейджинговым системам была идея посылки персональных (адресованных) звуковых сообщений. При этом базовое оборудование на центральной станции было оставлено практически без изменений, а абоненты системы вместо радиостанций получили специальные приемники, впоследствии названные пейджерами.

Техническая реализация посылки персональных сообщений довольно проста. Каждая передача базовой станции представляет из себя две посылки различной частоты, то есть ЧМ-несущая модулируется двумя низкочастотными посылками фиксированной длины. В зависимости от комбинации частот этих посылок сообщение принимает лишь один из пейджеров системы, находящийся у адресата.

Описанная реализация персонального вызова и была первым пейджинговым протоколом, получившим название TWOTONE. Очевидно, что первые системы персонального радиовызова, использующие TWOTONE, могли передавать в эфир лишь адрес пейджера абонента, приняв который сам пейджер издавал звуковой (тональный) сигнал. Неудобства как для оператора, так и для пользователя, очевидны. Во-первых, после приема тонального сообщения абонент должен связываться с диспетчером для получения непосредственно самой информации, а во-вторых, накладываемое протоколом TWOTONE ограничение на количество абонентов не позволяло строить хоть сколько-нибудь крупные системы. Этими недостатками было обусловлено появление новых, более совершенных протоколов FIVETONE и 5/6 TONE, также построенных по принципу модуляции несущей разнотональными посылками. В отличие от своего предшественника, эти протоколы позволяли системе поддерживать до 100.000 абонентов, так как каждой цифре адреса присваивалась комбинация из 5 тональных посылок. Принципиально новой стала и идея реализации режима работы пейджера с низким энергопотреблением. Ввод еще одной дополнительной тональной посылки позволил пейджеру включать декодер лишь на время приема сообщения, что резко увеличило срок службы батареи.

Однако на этом идея модуляции ЧМ-несущей тональными посылками себя исчерпала, и необходимостью стал переход на аналого-цифровой сигнал.

Выходят на рынок протоколы

Дальнейшее развитие пейджинговых протоколов пошло по пути модуляции ЧМ-несущей (а именно - FSK или Frequency Shift Keying) двоичным сигналом.

К этому времени уже был сформирован рынок систем персонального радиовызова, и фирмам-производителям оборудования было экономически выгодно вкладывать деньги в разработку и создание специализированного пейджингового оборудования, использующего высокоскоростной и помехозащищенный цифровой протокол обмена.

Были очевидны и основные критерии выбора протокола обмена: аналогово-цифровая форма сигнала, позволяющая передавать с большой скоростью информацию в цифровом и текстовом виде; достаточно высокая адресная емкость протокола; высокая скорость передачи по эфиру, что позволяет физически увеличить количество абонентов, обслуживаемых одной базовой станцией; помехозащищенность или коррекция ошибок; энергоэкономичность.

Многие фирмы-производители пейджингового оборудования разработали свои протоколы обмена. Это такие протоколы, как HSC, GSC, MULTITONE, NECD3, POCSAG.

Большое разнообразие протоколов приводило к несовместимости различных систем между собой, и в конце концов из всего этого разнообразия наибольшее распространение получили разработанный фирмой Motorola протокол GSC (Golay Sequential Code), более известный как GOLAY, и разработанный Британским почтовым ведомством Post Office Standartisation Code Advisory Group и названный ею CCIR Number 1, более известный под названием POCSAG. В настоящее время POCSAG является наиболее распространенным протоколом пейджинговой передачи. Достаточно сказать, что из 23-х действующих в Москве пейджинговых компаний 22 используют POCSAG.

Протокол POCSAG, поддерживающий до 2.000.000 пейджеров и позволяющий передавать не только тональные, но и цифровые и алфавитно-цифровые сообщения имеет стандартные скорости передачи по эфиру 512, 1200 и 2400 бит/с и алгоритм коррекции ошибок приема. Кроме того, особенности построения самого протокола позволяют снизить энергопотребление POCSAG-пейджеров в 4-8 раз.

Однако, при построении современных крупных пейджинговых систем оказалось, что максимальная скорость протокола POCSAG - 2400 бит/с - уже становится недостаточной, так как практическая емкость одной частоты при использовании алфавитно-цифровых пейджеров даже на скорости 2400 бит/с не превышает 15.000 абонентов на частотный канал.

Являющаяся практически предельной при использовании модуляции FSK (или Frequiency Shift Keying) двойным сигналом скорость в 2400 бод, а, следовательно, и ограничение емкости канала привело к разработке фирмами-производителями новых, более скоростных протоколов.

Из наиболее известных можно назвать FLEX (Flexible wide-area protocol) фирмы Motorola, APOC фирмы Philips, ERMES (European Radio Message System), утвержденный в 1992 году Европейским Институтом Стандартизации в области телекоммуникаций в качестве единого европейского протокола. Общим в этих протоколах является новое техническое решение - четырехуровневая модуляция FSK, позволяющая без потери качества достигнуть скорости в эфире до 6400 бит/сек.

В настоящее время протокол ERMES в соответствии с концепцией развития систем персонального радиовызова в России решением ГКРЧ N. 33/3 от 28 августа 1995 г. рекомендован в качестве единого на всей территории страны. Но выделение частот 169,4-169,8 МГц, используемых ERMES в Европе, встретило чисто административные трудности. Несмотря на существующие проблемы, этот протокол позволит осуществить роуминг (возможность принимать сообщения на один и тот же пейджер) с любой системой, использующей ERMES в пределах Европейского сообщества.

 Cравнительные характеристики пейджинговых терминалов

Zetron Model 16 Zetron Model 640 Motorola PeopleFinder Motorola M15 Motorola M8 MAXON
Количество абонентов 1000 5000-10000 1000 - - 1000
Исполнение внутренее и внешнее внешнее, совмещен. с 10Вт пердатчиком внешнее внешнее внешнее внешнее
Количество поддерживаемых передатчиков 1 до 16 1 - - -
Режим SimulCast нет нет данных нет - - -
Поддержка вынесенных терминалов доп.опция есть нет - - -
Возможность объединения в сеть на основе TNPP нет доп.опция нет есть есть -

Протокол FLEX, а точнее сказать, даже семейство стандартов, являющихся разработкой специалистов фирмы Motorola, предполагает помимо обычной передачи сообщений со скоростью 6400 бод/с организацию голосовой почты, передачу подтверждений и т.д.

Однако, хотелось бы особо отметить протокол RDS (Radio Data System), единственный протокол, позволяющий организовывать системы персонального радиовызова на поднесущей вещательного диапазона, т.е. использовать для передачи персональных сообщений национальные сети радиовещания и телевидения. Принцип передачи информации на поднесущей довольно прост. В нижней части спектра сигнала вещательной станции передается некоторая информация. Существующие системы RDS обычно используют частоты 20-50 Гц, что находится значительно ниже звукового порога человека. Однако, и в этом протоколе есть свои недостатки. Во-первых, низкая скорость передачи информации. Во-вторых, чисто цифровая информация. Сигнал на RDS содержит всего 2 цифровые посылки, зато радиус действия системы иногда достигает 900 и более километров.

Что входит в состав пейджинговой системы?

В связи с переходом на цифровые протоколы передачи в пейджинговых системах пришлось перейти от стандартных базовых радиопередающих систем к специализированному оборудованию. В связи с быстрым развитием пейджинговой связи в системы вводились дополнительные возможности, такие как вынесенные операторские терминалы, использование системы передатчиков, объединение нескольких терминалов в единую пейджинговую сеть с обеспечением роуминга сообщений. В связи с этими изменениями примерный состав типовой пейджинговой системы стал теперь выглядеть следующим образом (см.рис.1).

Пейджинговый терминал

Главной частью системы персонального радиовызова, определяющей ее основные параметры, является пейджинговый терминал.

Пейджинговый терминал - это устройство, получающее адрес абонента и сообщение с устройства ввода, к примеру, клавиатуры компьютера, и выдающее сформированный сигнал в определенном формате непосредственно на передатчик или в управляющий коммуникационный канал.

Характеристиками терминала определяется количество поддерживаемых системой абонентов, пейджинговые протоколы передачи, возможность управления одним или несколькими передатчиками, подключение вынесенного места оператора, возможность осуществления роуминга сообщений данной конкретной системы в федеральную пейджинговую системы и др.

Сейчас на рынке представлен довольно широкий спектр терминалов - от простейших, имеющих базу данных на 1000 абонентов и выполненных в виде компьютерной платы или в виде отдельного устройства с цифровой клавиатурой для ввода цифровых сообщений до довольно сложных систем, рассчитанных на 200.000 абонентов и представляющих из себя отдельное отказоустойчивое устройство, выполненное на базе промышленного компьютера.

Тем не менее, несмотря на все это разнообразие форм, функциональное назначение пейджинговых терминалов - хранение в энергонезависимой памяти базы данных абонентов и преобразование поступающей от устройства ввода информации в низкочастотный сигнал пейджингового формата.

Несмотря на все свое разнообразие, большинство пейджинговых терминалов в качестве устройства ввода используют персональный компьютер или сервер локальной сети персональных компьютеров. То есть физическая информация на терминал передается с персонального компьютера через RS232. Для унификации используемого оборудования и программного обеспечения большинство фирм-производителей используют единый стандарт, разработанный американской ассоциацией Personal Com-munication Industrial Associa-tion, известной под названием TAP (Telocator Alphanumeric Protocol), внося при необходимости в него свои изменения и дополнения.

Передатчики

От модели терминала и его функциональных возможностей зависит и количество передатчиков, одновременно используемых в системе персонального радиовызова. Простейшие терминалы, такие как Zetron Model 16 или Motorola PeopleFinder Plus рассчитаны на работу с одним передатчиком, находящимся в непосредственной близости от терминала, а при наличии дополнительных устройств - и с удаленным, управляемым по каналу ТЧ (физическая пара, выделенный телефонный канал, радиоканал и т.д.).

Система с одним передатчиком достаточно проста, однако не всегда позволяет обеспечить гарантированный прием абонентом сообщения в необходимой зоне действия системы. Эти проблемы могут быть обусловлены как неровностями рельефа местности, плотной застройкой в городах, так и недостаточной мощностью передатчика.

Для решения этих проблем в терминалах более высокого класса, таких как Zetron Model 640, Motorola M8, Motorola M15, Glenayre, Samsung PRPS-3000 и других предусмотрена поддержка системы передатчиков.

Однако, при проектировании пейджинговой системы, использующей систему передатчиков, приходится выбирать схему работы передатчиков, которая влияет в дальнейшем на характеристики всей системы в целом и возможность ее дальнейшего развития.

Приемники - собственно пейджеры или абонентские комплекты

Использование подавляющим большинством производителей пейджеров унифицированного протокола привело к тому, что в одной пейджинговой системе уживаются удивительно разнообразные абонентские приемники. Единственное ограничение - частота. Пейджинговый оператор (фирма, компания, государственное учреждение) используют одну или несколько частот, на которых передают сообщения своим абонентам.

В радиовещании трансляция доступна всем желающим, и если человеку не нравится передача, он может сменить диапазон или просто выключить приемник. Точное число слушателей довольно трудно определить. В пейджинговой системе иначе - радиочастота абонентского приемника строго фиксирована, кроме того, каждый пейджер получает свое уникальное имя - САPCOD, и в соответствии с именем принимает индивидуальные сообщения. Как правило, кроме индивидуального кода используется "групповой код" (своего рода фамилия), в соответствии с которым сообщения передаются всем членам группы одновременно. Замечательно, что в одну группу могут быть объединены самые разные модели пейджеров.

Борис Попов