2.4.1 Транкинговая система связи стандарта APCO 25.

        Стандарт разработан Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности APCO, которая объединяет пользователей систем связи, работающих в службах общественной безопасности и объединяет пользователей правоохранительных органов около 70 стран.
        Особенностью стандарта APCO 25 является открытость архитектуры, позволяющая обеспечить взаимодействие между различными подразделениями, которые характерны для служб обеспечения безопасности.
        Стандарт предусматривает два этапа перехода к цифровой передачи речи. Сначала используется сетка частот с шагом 12,5 кГЦ, а затем уменьшается до 6,25 кГц. Разделение каналов в обоих случаях осуществляется только методом FDMA, а скорость ПД в разных каналах равна 9,6 кБит/с.
        Речевой сигнал преобразуется в цифровой, с использованием IMBE (Improved MultiBand Excitation - модифицированный метод многополосного возбуждения), который позволяет получить цифровой поток со скоростью 4400 бит/с. Добавление символов, для помехоустойчивого кодирования, увеличивает скорость информационного потока до 7200 бит/сек, а после добавления служебной информации и формирования речевых кадров, скорость достигает 9,6 кбит/сек. В протоколе радиоинтерфейса предусматривается низкоскоростной канал сигнализации, позволяющий одновременно с речью, передавать данные со скоростью 88,89 бит/сек.
        В стандарте предусмотрены механизмы обеспечения безопасности связи, аутентификации абонентов и сообщений и системы управления ключевой информацией. В основе всех лежит криптографические шифрование информации.
        Стандарт описывает систему связи APCO 25, как совокупность всех составных частей системы подвижной радиосвязи: MS (носимых и автомобильных), BTS, PПС и терминалов ПД и диспетчерские пульты, взаимодействующих между собой с помощью различных интерфейсов. Основным функциональным блоком системы является радио подсистема РПС (RFSS - RF Sub System), определяемая как сеть связи, построенная на основе одной или нескольких BTS и может включать любое количество мобильных и стационарных абонентских радиостанций. РПС должна обеспечивать обработку стандартных системных вызовов и поддерживать ряд интерфейсов. Обобщенная модель РПС стандарта APCO - 25 приведена на рис.2.8.


Рис.2.8. Обобщенная модель РПС стандарта APCO - 25.


        В спецификациях открытых интерфейсов стандарта, указываются физические и электромагнитные параметры, протокол обмена информацией, пропускная способность, правила технического обслуживания, эксплуатационные характеристики и т.п, что обеспечивает совместимость оборудования различных производителей.
        Радиоинтерфейс
        Соблюдение всех требований к общему радиоинтерфейсу (CAI) стандарта APCO 25, обозначаемый как Um, позволяет обеспечить совместимость абонентного оборудования различных производителей. В семиуровневой модели цифровой передачи данных OSI, интерфейс Um работает на 1-м (физическом) и 2-м (канальном) уровнях, причем канальный уровень подразделяется на субуровни LLC - управления логическими соединениями, и MAC - управления доступом к среде. На рис. 2.9 приведена модель радиоинтерфейса Um.


Рис.2.9. Модель радиоинтерфейса Um.


        Общий радиоинтерфейс регламентирует:
        - Частотный разнос между каналами;
        - Скорость битового потока в канале;
        - Вид и параметры модуляции;
        - Процедуры канального доступа;
        - Структуру передаваемой информации;
        - Канальное кодирование;
        - Речевое кодирование.
        Структура речевого сообщения в стандарте APCO 25 приведена на рис. 2.10.


Рис.2.10. Структура речевого сообщения в стандарте APCO 25.


        Речевая преамбула предназначена для начальной синхронизации передающей и приемной MS, инициализации всех функций шифрования и передачи адресной информации. Преамбуле предшествует начальный синхропакет (FS) длиной 48 бит, затем передается идентификатор сети (NID), необходимый для предотвращения конфликтов между радиостанциями различных сетей, работающими на одной частоте (64 бита), далее следует сама преамбула и заканчивается 10 нулевыми битами.
        Преамбула в свою очередь представляет собой слово заголовка и содержит:
        - Индикатор сообщения (MI), характеризующий начальные условия для алгоритма шифрования (72 бита);
        - Идентификатор изготовителя (MFID), содержащий специальный код производителя оборудования, который используется в случае, когда в речевые сообщение включаются какие либо нестандартные особенности (8 бит);
        - Идентификатор алгоритма (ALGID), используемый для определения типа алгоритма шифрования (8 бит);
        - Идентификатор ключа шифрования (KID) (16 бит);
        - Идентификатор разговорной группы (TGID) (16 бит);
        Все кодовое слово длиной 120 бит подвергается помехоустойчивому кодированию и его размер увеличивается до 648 бит. Окончательно структура преамбулы формируется путем вставки 2 бит статусной информации после каждых 70 бит пакета данных преамбулы (770 бит), получившихся после добавления синхропакета, идентификатора сети и нулевых бит (всего добавляется 22 статусных бита). Результирующая длина преамбулы составляет 792 бита, которая по каналу со скоростью 9600 бит/сек передается за 82,5 мс.
        За преамбулой следует цифровой речевой сигнал, передаваемый кадрами длительностью 180 мс. Два речевых кадра образуют суперкадр длительностью 360 мс, а передача заканчивается маркером конца сообщения (сигнал отбоя).
        Речевой кадр (логический блок данных) состоит из 9 речевых фреймов длиной 144 бита (один фрейм равен 16 битам). Их них 88 информационных бита несут информацию о 20мс отрезка речевого сигнала, полученного преобразованием с помощью кода IMBE. Оставшиеся 56 бита является корректирующим кодом контроля четкости. В состав LDI входят также служебные сообщения. В LDI-1 передается информация управления каналом связи (LC-Link Control), которая состоит из 72 битов информации и 168 бит корректирующего кода, а также информация низкоскоростного канала сигнализации (LSD-Low Speed Data), состоящая из 16 бит данных и 16 бит корректирующего кода. В LDI-2 также содержится информация LSD и кроме этого синхрослово шифрования (ES) состоящее из 96 информационных бит и 144 бит корректирующего кода.
        Информация, передаваемая для управления каналом связи, отличается для групповых и индивидуальных вызовов. В первом случае она включает : идентификатор формата LCF (Link Control Forman) состоящий из 8 бит; идентификатор производителя MFID - 8 бит; признак экстренного вызова (аварийный бит) - 1 бит; резервное поле - 15 бит; идентификатор разговорной группы TGID - 16 бит; идентификатор источника сообщения (Source ID) - 24 бита.
        Для индивидуального вызова идентификатор сообщения состоит также из 8 бит и отличается кодом, признак экстренного вызова отсутствует, резервное поле имеет размер - 8 бит, а вместо идентификатора разговорной группы передается код получателя информации (Destination ID), состоящий из 24 бит.
        Структура поле кода для группового и индивидуального вызова приведена на рис. 2.11 Рис. 2.11
        Информация, содержащаяся в поле кода управления каналом связи, кодируется с помощью кодов Рида - Соломона и Хемминга и формируется кодовое слово LC длиной 240 бит.
        Слово для синхронизации алгоритма шифрования (FS) состоит из 96 бит и включает индикатор сообщения MI (72 бита), идентификатор типа используемого алгоритма шифрования ALGID (8 бит), идентификатор ключа шифрования KID (16 бит). Затем осуществляется кодирование синхрослова кодом Рида - Соломона, что увеличивает его до 144 бит, а применение кодирования Хемминга окончательно доводит размер синхрослова ES до 240 бит.
        Низкоскоростные каналы данных сигнализации LSD используют 32 информационных бита, что соответствует скорости 88,89 бит/сек. Информационные бита далее кодируются с помощью кода Голея, что доводит посылки сигнализации до 64 бит. Следует также отметить, что назначение этого канала еще окончательно не определен, но можно предполагать, что канал может быть использован для передачи сигналов местоположения подвижных объектов.
        Окончательная структура суперкадра представлена на рис. 2.12.


Рис.2.12. Структура суперкадра.


        Первый и второй речевые кадры состоят из последовательности 9 речевых фреймов длиной 144 бита, в которые вставляется дополнительная информация. Оба кадра начинаются с синхропакета FS (48 бит) и сетевого идентификатора NID (64 бита). В речевые фреймы с VC-3 по VC-8 включаются по 4 - 10 битовых слова, несущие информацию об синхрослове шифрования ES. Низкоскоростные два 16 - битовых кода, канала сигнализации, вставляются перед речевым фреймом VC-9 первого кадра и VC-18 второго кадра. В результате длина каждого речевого кадра становится равной 1680 бит. Затем в оба речевых блока, через каждые 70 бит, вставляются статусные символы и окончательная длина становится равной 1728бит с длительностью 180 мс при скорости передачи 9600 бит/сек.
        Каждый сеанс заканчивается сигналом отбоя, который представляет собой маркер простой или сложной конструкции. Первый состоит из 140 бит и включает начальный синхропакет Fs (48 бит), идентификатор сети (рис. 2.13, а) NID (64 бита), и дополняться 28 нулевыми битами. Второй состоит также из FS и NID, но добавляется еще 288 бит (рис. 2.13, б) информации управления каналом связи LC и все это дополняется 20 нулевыми битами. В результате длина составляет 420 бит.


Рис.2.13. Структура маркера отбоя.