Сигналлінг — сукупність програмно-технічних засобів, що дозволяють, за допомогою додавання в радіоканал певних сигналів, істотно розширити функціональність систем радіозв'язку. У всіх розвинених країнах радіомережі без використання сигналлінга практично ніколи не використовувалися. На пострадянському просторі ситуація була протилежна. Зв'язано це як з технологічному відставанні всіх країн колишнього СРСР, що історично склалося, так і з нерозумінням більшістю нових керівників необхідності розвитку сучасних професійних систем зв'язку. Сигнальні системи це не лише розширення можливостей радіомережі, але і місток, що пов'язує мобільних абонентів з комп'ютерною мережевою інфраструктурою, базами даних, системами передавання даних call-центрів служб ЧС.

Функціональність професійної радіомережі залежить перш за все від типа використовуваного устаткування і використовуваних наборів сигналлінга:

Пілот-тон

Метод управління доступом в системах радіозв'язку, заснований на присутності в корисному сигналі безперервних звукових тонів певної частоти, що фільтруються в приймачі поза частотним діапазоном модуляції на частотах нижче 300 Гц. Розроблений компанією Motorola на початку 1950 р. і називався PL (Private Line). Згодом був скопійований іншими виробниками і з'явився під іншими брендами: GE / Ericsson — CG (Channel Guard), Kenwood як QT (Quiet Talk), Ritron — QC (Quiet Call), RCA — QC (Quiet Channel), E. F. Johnson — CG (Call Guard) і ін. В кінці 1960-х років інститут EIA (Electronic Industries Alliance, до 1997 Electronic Industries Association) стандартизував коди в документі Rs-220 під загальним найменуванням — CTCSS (Continuous Tone Coded Squelch System).

При використанні тонального шумопонижувача корисний сигнал в радіоканалі може бути почутий лише тими радіо в яких на приймачі встановлений пілот-тон, ідентичний тону передавальної радіостанції. Таким чином можна організувати груповий і індивідуальний радіообмін різних користувачів на одній частоті, причому користувачі з різними пілотом-тонами не чутимуть один одного. Але це не означає можливості одночасної розмови радіоабонентів з різними пілотом-тонами. При одночасному виході до ефіру таких користувачів станеться інтерференція, що робить неможливим радіообмін. Для боротьби з такими колізіями в радіостанціях передбачений ряд функцій. Такі як «Заборона на передачу при зайнятому каналі» (Busy channel lockout), «Попереднє прослухування ефіру стандартне і примусове» (Monitor, Forced monitor).

Технічно може бути використане до 64 код в частотному діапазоні від 30 до 300 Гц:

На практиці все трохи складніше. Особливість декодування тону полягає в тому, що чим нижче частота, тим триваліше декодування — приблизно від 120 до 220 мс. З іншого боку чим ближче тон до частоти 300 Гц — тим більше він схильний до впливу інтерференції з боку аудіотракту. Таким чином оптимальними кодами CTCSS можна вважати частоти від 127,3 до 162,2 Гц, проте у зв'язку з невеликим числом таких частот, загальне число код, використовуваних в професійному радіо складає 30-40 частот. Код 150,0 Гц — зарезервований за Міністерством оборони США. Зразкова відповідність код CTCSS/PL:

У зв'язку з певними відмінностями в трактуванні кодів CTCSS виробниками, при програмуванні радіостанцій різних брендів необхідно звертати увагу саме на частоту пілота-тону в Герцах, а не на його номер або позначення.

При використанні декількох пілот-тонів на одному радіоканалі небажане використання сусідніх частот, наприклад 74,4 і 77 Гц, оскільки електронні компоненти приймачів, маючи певні допуски характеристик, або унаслідок природного старіння, можуть приводити до помилкового декодування і пропускати обривки розмов сусідніх груп.

Крім того, при сусідстві з цифровими системами шумозаглушення DCS (DPL) небажане використання тонів 131,8 і 136,5 Гц оскільки частота дискретизації переданого субсигналу — 134,4 біт/с, що також може приводити до зриву роботи декодера CTCSS.

Використання пілот-тонів привело до характерного клацання після закінчення розмови, оскільки декодеру CTCSS було потрібно декілька мілісекунд на відключення і в динамік проходив «білий шум». Для боротьби з цим явищем застосовується поворот фази пілота-тону в кінці передачі (Revers burst):

До недоліків код CTCSS можна віднести перш за все обмеженість адресного простору, підвищені вимоги до стабільності частот на передавальній стороні і селективності декодера на приймальні. Безумовна перевага — відсутність необхідності попереднього набору і посилки, можливість надійного контролю якості каналу протягом сеансу зв'язку.

Подальшим розвитком кодування шумоглушителя стала розробка компанією Motorola цифрових кодів DPL (Digital Privat Line), по класифікації EIA — CDCSS (Continuous Digital Coded Squelch System) або DCS (Digital Coded Squelch). На відміну від тональної коди, в цифровому — безперервно передається 23 бітовий потік послідовностей із швидкістю 134,4 біт/с.

Приклад послідовності з номером 114. Швидкість передачі вибрана таким чином, що її спектр знаходиться нижчим за спектр обробки мови. Є певна проблема, викликана перекриттям спектру DCS і сигналу генератора, керованого напругою синтезатора частоти (ГУН), що приводить до спотворення форми сигналу DCS. З цієї причини в систему включаються послідовності, що мають збалансовану структуру, тобто кількість нулів приблизно рівний кількості одиниць, що дозволяє мінімізувати спотворення сигналу.

Всього доступна 104 коди з яких 20 (зважаючи на можливі колізії) використовувати небажано (відмічено червоним):

Використання код DCS значно розширило можливості крупних конвенціональних систем, забезпечило стабільнішу роботу устаткування оскільки час декодування вже не залежало від номера кода. Крім того цифрові посилки не вимагали систем повороту фази в кінці передачі, оскільки відпуск РТТ видавав в кінці кода посилку «закрити шумопонижувач».

Проте час декодування послідовності DCS трохи вище (приблизно 180 мс) оскільки система корекції помилок потребує здобуття 23-бітового слова для відкриття шумопонижувача, вільного від помилок. Також це критично в зонах невпевненого прийому. Хоча в цілому різниця якості роботи систем СTCSS/DCS незначна.

Використання кодованого шумозаглушення вимагає вищої кваліфікації, як технічного персоналу, так і користувачів. Зв'язано це із здатністю пілота-тонів маскувати завади в радіоканалі. Саме маскувати, а не прибирати! Переривиста природа радіозавад не дозволяє користувачам визначити їх наявність, що призводить до погіршення радіопокриття і втрати повідомлень. Сучасне устаткування дозволяє застосовувати ряд програмно-технічних заходів для боротьби з радіозавадами і швидкої реакції на виникаючі проблеми.

Існувала чимала кількість контроллерів базових станцій, що дозволяє значно розширити можливості конвенціональних напівдуплексних радіомереж за рахунок пілот-тонів:

Zetron ZR310 — мультітоновий контроллер для «проброса» пілот-тонів через ретранслятор для організації незалежних груп.

Zetron ZR320, M37 — дозволяв, привласнюючи кожному користувачеві свій пілот-тон, організовувати телефонний інтерконнект.

Zetron M38, CSI TP154/TP154Plus — «просунуті» мультітоновиє контроллери що дозволяють дистанційно включать/отключать групи користувачів, здійснювати телефонний інтерконнект.

Деякі з останніх аналогових репітерів — Vertex Standard VXR-7000, VZR-9000, Icom IC-FR3000/4000, IC-FR5000/6000 мають вбудовані мультітонові панелі.

MDC-1200

MDC (Motorola Digital Control) – цифровий низькошвидкісний «фірмовий» протокол обміну. Цей сигналлінг був створений фірмою Motorola спеціально для використання в системах рухомого радіозв'язку. Спочатку існувала розробка із швидкістю 600 бод – MDC-600, проте найбільшого поширення набула досконаліша модифікація із швидкістю 1200 бод — MDC-1200. Якнайповніша специфікація MDC-1200 відома також під брендом Stat-Alert. Протокол відрізняє дуже висока міра завадозахищеності, завдяки алгоритму виявлення і корекції помилок, що забезпечує максимальну вірогідність доставки неспотвореній інформації, а це при надзвичайній ситуації неоцінимо. Посилки MDC-1200 передаються у вигляді коротких пакетів по мовному каналу системи радіозв'язку.

Техічні характеристики MDC-1200:

Модуляція: логічна «1» кодується частотою — 1 200 Гц, «0» — 1 800 Гц.

Довжина пакету: 173ms — для PTT ID, ACK, EMRG; 266ms — для CallAlert і SelCalls

Кросc-кодові помилки – не більш однієї на мільйон передач.

Помилки цифрового шумопонижувача – не більш однієї за 15 хвилин роботи.н

Адресний простір: діапазон індивідуальних ID: 0001 — DEEE (1 — 57070) діапазон групових ID: 000 — EEE (0 — 3822) Базовий пакет містить 32 інформаційних біта: 16 біт – адреса ідентифікації, 8 біт – визначення функції пакету (PTT ID, CalAlert і т.д.), 8 біт – математичний контроль помилок, що забезпечує можливість корекції поганих посилок. Радіостанції фірми Motorola, оснащені системою MDC-1200, мають опцію, що дозволяє фільтрувати пакети даних від аудіосигналу, що приймається. Замість того, щоб чути МSK дані, користувач чує коротке «щебетання» з динаміка кожного разу, коли приймається пакет даних ( ця функція має бути активована при програмуванні радіостанції). Основна опція для всіх систем MDC-1200 — дозвіл або заборона автопідтвердження (АСК) прийнятого пакету даних. Наприклад, після селективного виклику викликана радіостанція дає автопідтвердження. Ці дані підтверджують, що викликана радіостанція включена, отримала і декодувала запит. Прийомне радіо подає звуковий сигнал, підтверджуючий, що запит прийнятий адресатом. В автоматизованих системах, за допомогою кодера/декодера може бути організований автоматичне опитування радіостанцій з фіксацією часу прийому підтвердження від кожної радіостанції, дозволяючи, таким чином, вести протокол роботи радіомережі. Недолік використання підтвердження на завантажених каналах — те, що займається більше часу в ефірі: оскільки підтвердження займає стільки ж часу, скільки і запит.

Функції MDC-1200:

· PTT ID (ідентифікатор абонента) – кожне натиснення тангенти дає посилку власного номера (Unit ID) у вигляді унікального чотиризначного номера. Посилка може бути запрограмована або на натиснення тангенти на початку розмови, або на її відпуск в кінці. У першому випадку обов'язково програмується тон, тривалістю 1-1,5 сік, що сигналізує про проходження посилки і не дає можливості говорити абонентові. Тривалість тону залежить від використання чи ні в системі ретранслятора і пілота-тону. Крім того, встановлюється час затримки на передачу посилки MDC-1200, необхідне для спрацьовування вищезазначених систем, відкриваюче декодер приймаючого радіо. У даному варіанті диспетчер бачить на дисплеї Unit ID визиваючого абонента перед початком розмови. У другому випадку у використанні затримок немає необхідності, оскільки радіотракт залишається відкритим для посилки MDC-1200. Другий варіант, як правило, використовується в системах, оснащених додатковим контрольним устаткуванням, що дозволяє вести логи викликів, наприклад комп'ютерною системою CAD (Computer Aided Dispatch).

· Тривожна (Emergency) кнопка – виконана конструктивно або задана програмно кнопка на абонентському радіо, натиснення на яку активує посилку Unit ID з додаванням статусу тривоги. Посилка тривоги може виконуватися як по робочому каналу, так і по заздалегідь запрограмованому додатковому каналу для критичних ситуацій. При цьому натиснення аварійної кнопки може не супроводжуватися звуковим тоном (програмується по попередньому плану). Прийом тривожного сигналу може не лише відображатися диспетчерським радіо, але і запускати за допомогою системи CAD заздалегідь визначений план критичних дій.

· Посилка статусу (Status) – в деяких моделях абонентських радіо є можливість установки заздалегідь визначених статусних повідомлень. Ці MDC-1200 коди програмно закріплюються за певними кнопками, при натисненні яких диспетчерові надсилаються посилки. При декодуванні системою CAD посилкам привласнюються умовні відповідності, наприклад, «готовий до роботи», «команду прийняв» і т. д. Якщо запрограмована функція підтвердження (Acknowledgment), то після кожного натиснення статусної кнопки повинне підтверджуватися відповіддю приймаючого радіо. При цьому здобуття підтвердження сигналізіруєтся «біпом». Така функція дозволяє розвантажити диспетчера, автоматизувати виконання деяких операцій.

· Вибіркове відключення (Selective Inhibit) – при втраті або крадіжці за допомогою цієї функції можна дистанційно заблокувати абонентське радіо.

· Перевірка радіо (Radio Check) – дана посилка перевіряє наявність абонентського радіо на зв'язку. При здобутті ним коди MDC-1200, що містить його Unit ID воно відправляє на радіо, що запитало, посилку ACK. При цьому візуалізація на дисплеї і звукова індикація декодування посилки Radio Check і відправки ACK може бути програмно відключена, тобто абонент не буде відвернутий цим запитом.

· Селективний виклик (Selective Calling) – виклик певного радіоабонента або групи. Вибираючи з пам'яті радіостанції за допомогою кнопок вибору необхідний номер, оператор посилає код MDC-1200, який активує світлову і звукову індикацію на радіо, що викликається. На радіо з дисплеєм блимає напис CALL і номер визиваючого абонента. При виклику Call Alert тон і мигання відбувається до відповіді або пересброса радіо, при Voice Selcall тон і мигання триває на час голосової передачі. Радіо з повною клавіатурою дозволяють робити безпосереднє введення номера радіо, що викликається.

· Включення зовнішніх сигналів (Horn/lights Alert) – можливість за допомогою посилки MDC-1200 дистанційно включити зовнішні сигнальні пристрої, наприклад фари, сигнал автомобіля і т.д. MDC-1200 запатентований протокол. Для виробництва радіостанцій, модулів і додаткових пристроїв, що працюють в MDC-1200 необхідна ліцензія фірми Motorola. Багато сторонніх виробників виробляли апаратні засоби з підтримкою MDC-1200, включаючи вбудовувані в радіостанції модулі кодера/декодера, дисплейні блоки для диспетчерських центрів і так далі (наприклад, Midian Electronics, Control Signal Corporation, Cimarron Technologies та ін.). Після закінчення патенту в лютому 2008 р., після певної дискусії, всі основні виробники радіоустаткування (Vertex Standard, Icom, Kenwood) включили продукти з підтримкою MDC-1200 в лінійку свого устаткування.

Selcall

Selcall (selective calling) аналогова система сигналізації, що складається з коротких посилок послідовних аудіо тонів. Як правило кожна посилка складається з п'яти тонів, звідки пішла одна з назв — Select V, але є і семи- тонові комбінації. Такий сигналлінг застосовує Motorola а інколи називають Modat. Selcall є стандартним протоколом в Європі, крім того широко поширений в Азії, Австралії і Новій Зеландії.

Алфавіт системи складається з десяткових цифр від 0 до 9, а також символів B, C, D, G, F, R. Кожному елементу алфавіту поставлена у відповідність одна частота. Разом 16 тонів.

Існують наступні модифікації даної системи, що розрізняються окремими номіналами частот:

Кожен тон в посилці генерується певний період. Наступний в посилці тон передається негайно після відправки попереднього до повної передачі послідовності. Типові періоди: 20 мс, 30 мс (інколи 33), 40 мс, 50 мс, 70 мс, 80 мс, 90 мс і 100 мс. Таким чином довжина однієї посилки може бути від 100 мс до, приблизно, 1 с. Чим довший період тону, тим надійніше його декодування приймальним радіо. З іншого боку триваліші посилки вносять затримки в роботу радіосистем, особливо при необхідності вживання попередніх посилок на кожне натиснення РТТ.

Сусідні тони в послідовності посилки не повинні повторюватися, інакше декодер їх сприйматиме як одну цифру. Якщо є необхідність передати в послідовності два сусідні однакові тони, використовується тон «R». Наприклад, «12334» — «123R4». При множинному повторі тонів: «12333» — «123R3».

При організації виборчого виклику в послідовність включається ID радіостанції, що викликається, тому на даний виклик реагує радіостанція, що лише викликається. Елемент алфавіту G використовують для виборчого виклику груп. Наприклад, ID радіостанції 12301. В цьому випадку радіостанція реагуватиме на наступні виклики:

· 12301 – індивідуальний виклик

· 1230g – виклик групи з 10 абонентів

· 123gg – виклик групи з 100 абонентів

Особливістю сигналлінга є можливість формування двох типів групового виклику: стандартного і розширеного. При розширеному виклику мається на увазі виклик деякої кількості абонентів,

Групові виклики

В сигналлінге Selcall використовується передача по ефіру так званих «телеграм», що складаються з декількох послідовностей тонів. У одну телеграму може входити від однієї до трьох послідовностей, в одну послідовність може входити до 12 тонів. Між послідовностями в телеграмі передбачені інтервали.що одночасно входять в різні групи.

Приклад телеграми.

В даному випадку, телеграма складається з трьох послідовностей, кожна з яких складається з шести тонів. Перша послідовність містить ідентифікатор станції віклику(001), друга — ідентифікатор станції (002), що викликається, а третя — статус станції віклику(005).

Телеграми, які радіостанція посилає в ефір називаються вихідні, а які приймає з ефіру – що входять. У радіостанціях Motorola може бути запрограмоване до 32 вихідних і до 16 вхідних телеграм. При прийомі вхідної телеграми, адресованої їй, радіостанція повинна виконати яку-небудь дію, тобто для кожної вхідної телеграми програмується певна виконувана функція.

Основними перевагами протоколу Selcall є широкий діапазон абонентів (теоретично, до 1 000 000 ID), що адресуються, а також простота набору номера і велика кількість функцій, що реалізовуються. Диспетчерські системи на основі Selcall мають високу ефективність, дешеві і зручні в обігу. Система забезпечує високу надійність системи зв'язку і гнучкість схеми нумерації.

Основні функції протоколу:

· PTT ID

· індивідуальний виклик

· груповий виклик (звичайний або розширений)

· загальний виклик

· екстрений виклик

· автопідтвердження виклику

· статусні повідомлення

· переадресація виклику

· дистанційне блокування/розблокування

· управління зовнішніми пристроями (External Alarm)

· «тиха перевірка»

Існують поширені схеми передачі сигналів:

· при натисненні і відпуску тангенти кожного разу або раз за певний час, що програмується в станції (autoreset в Motorola);

· при натисненні на кнопки біля РТТ, кнопку зверху станції, і на *;

· при прийомі певної послідовності (autoask в Motorola, ABC – answer back call в Icom).

При демодуляції станцією певних посилок, вона може робити наступні дії:

· включити динамік дозволити користуватися станцією (autentification request);

· видати певний звук на груповий або індивідуальний виклик;

· автоматично встати на передачу для передачі тієї, що несе, включення мікрофону, подачі логічний одиниці на роз'єм аксесуарів, видачі однієї або декількох посилок Selcall;

· написати на дисплеї статусне повідомлення (для радіо з дисплеєм);

· перейти на інший канал;

· виконати radio kill для виклику станції;

· написати на дисплеї номер станції виклику;

· видати що у відповідь несе з одним тоном (singletone в Motorola).

Сигналлінг Selcall – один з найбільш функціональних протоколів для систем конвенціонального зв'язку.