Новые технологии gsm для сотрудников служб безопасности. История GSM.

Новые технологии gsm для сотрудников служб безопасности.

Николаев Вадим Петрович

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ GSM ДЛЯ СОТРУДНИКОВ СЛУЖБ БЕЗОПАСНОСТИ

Системы сотовой связи прочно вошли во все сферы нашей жизни. Количество абонентов систем сотовой связи в России резко возросло за последние полтора года.

Большинство пользователей сотовой связи сейчас выбирает цифровые технологии и отдает свое предпочтение стандарту GSM.

Количество абонентов сетей GSM в мире достигло 200 млн. человек, в России оно превысило 1 млн. пользователей, из которых около 70 % сосредоточено в Москве.

Здесь лицензии на предоставление услуг сотовой связи в стандарте GSM имеют 2 оператора: ОАО “Мобильные ТелеСистемы” и компания “Вымпелком”, представляющая свою сеть под маркой “БиЛайн GSM”.

Для многих сотрудников правоохранительных органов, служб безопасности различных организаций и охранных структур сотовый телефон давно уже стал необходимым атрибутом. Широкий территориальный охват сетей сотовой связи делает радиотелефон незаменимым средством обмена информацией при выполнении различных заданий.

Вместе с тем, не секрет, что большинство служб безопасности для построения собственных сетей оперативной связи ориентируется на системы профессиональной радиосвязи (транкинговые и конвенциональные), которые обеспечивают более высокую оперативность связи, возможность не только индивидуального, но и группового и широковещательного вызовов, приоритеты при вызове абонентов.

Не пытаясь умалить достоинства традиционных профессиональных систем радиосвязи, хотелось бы предоставить читателям информацию о перспективных технологиях в сотовых системах стандарта GSM, позволяющих реализовать новые оперативные возможности.

Все эти возможности становятся доступными в связи с появлением на базе технологии GSM новых услуг, ранее не свойственных сотовым системам связи:

• высокоскоростной передачи данных в режиме коммутации пакетов;
• групповой радиосвязи;
• выделенным сетям связи для групп абонентов;
• распространению зоны связи на подземные вестибюли метрополитена.

Некоторые из новых технологий коротко рассматривались в обзоре выставки Связь-Экспокомм 2000” (Николаев В.П. “Связь на пороге третьего тысячелетия”, “Специальная техника”, №3, 2000 г.), однако представляется, что нашим читателям будет интересно получить более подробную информацию.

Новые технологии передачи данных

В нашем журнале уже рассматривались возможности использования сотовой связи для служб безопасности (Петров Н.Н. “Использование передачи данных по каналам сотовой связи стандарта GSM в системах обеспечения безопасности”, “Специальная техника”, №4, 1999 г.).

Передача данных по каналам трафика (скорость до 9600 бит/с) или службы коротких сообщений (короткие массивы данных длиной до 1120 бит) в сочетании с оборудованием спутниковой радионавигации позволяет строить системы слежения за особо важными грузами, системы диспетчеризации специального автотранспорта, автомобильные охранные системы и системы поиска угнанных автомашин.

Однако новые технологии высокоскоростной передачи данных по каналам GSM позволяют реализовать службам безопасности принципиально новые возможности.

Представленная на прошедшей выставке “Связь-Экспокомм 2000” компанией Мобильные ТелеСистемы” (МТС)” технология пакетной передачи на радиоинтерфейсе GPRS (General Packet Radio Service), которая предполагается к внедрению в Москве уже в этом году, позволит существенно повысить скорость передачи данных.

Развертывание инфраструктуры GPRS планирует и компания “Вымпелком”. Она заключила соглашение с фирмой Nokia на поставку для сотовой сети “БиЛайн GSM”, развернутой в Москве, элементов инфраструктуры GSM.

Основными задачами GPRS является предоставление услуг мобильного доступа в Интернет, поддержки интрасетей, а также других IP-приложений.

Реализация GPRS требует установки или наложения на инфраструктуру сети GSM новых элементов, позволяющих осуществлять коммутацию пакетов данных.

Базовая архитектура сети GSM с функциями GPRS приведена на рис.1.

BTS (Base Transceiver Station) — базовая приемопередающая станция;
BSC (Base Station Controller ) -контроллер базовых станций;
MSC (Mobile Switching Centre) — центр коммутации подвижной службы;
SGSN(Serving GPRS Support Node) – сервисный узел GPRS;
GGSN(Gateway GPRS Support Node) – шлюзовый узел GPRS;
PCU(Packet Controller Unit) – контроллер пакетов;
OMC-G(Operating & Maintenance-GPRS) – центр обслуживания GPRS

Рис.1. Базовая архитектура GPRS

Как известно, в стандарте GSM используется многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA).

Структура цифрового информационного потока построена на основе так называемых TDMA кадров, каждый из которых состоит из 8 временных позиций (слотов). В каждом из временных слотов передается информация своего канала: речь или данные.

В сети GSM с GPRS для повышения скорости передачи производится объединение временных слотов. Для передачи данных выделяется от 1 до 7 слотов, теоретически – 8.

В режиме GPRS слот может формироваться с помощью четырех схем помехоустойчивого кодирования (CS-1 … CS-4), которые отличаются скоростью передачи и кодирования, а также уровнем защиты от ошибок.

Чем меньше скорость кодирования, тем выше уровень защиты от ошибок (табл.1.).

Таблица 1.

Схема кодирования	Скорость передачи, бит/с	Скорость кодирования
CS-1	9,05	1/2
CS-2	13,4	2/3
CS-3	15,6	3/4
CS-4	21,4	1

Таким образом, при задействовании всех 8 временных слотов и использовании наивысшей скорости кодирования (без защиты от ошибок) скорость передачи данных в режиме GPRS может составить 21,4 x 8 = 171,2 кбит/с.

Однако на практике можно рассчитывать на скорости передачи данных в пределах 100 кбит/с, что, тем не менее, превышает на порядок возможности существующих сетей GSM.

Дальнейшего увеличения скорости передачи данных можно добиться с помощью технологии EDGE (Enhanced Data Rates for GSM). Суть этой технологии состоит в использовании в радиоканале вместо модуляции по методу GMSK 8-позиционной фазовой манипуляции 8PSK.

За счет этого достигается возможность передачи 3-х информационных бит на один символ, т.е. троекратное повышение скорости передачи. Применение EDGE обеспечивает скорость передачи данных на радиоинтерфейсе до 384 кбит/с.

Следует отметить, что столь высоких скоростей передачи данных в существующих в России конвенциональных и транкинговых системах добиться невозможно.

Даже в перспективном общеевропейском стандарте транкинговой радиосвязи TETRA, где достигается максимальная по сравнению с другими стандартами скорость передачи данных, она не может превысить 28,8 кбит/с. Кроме этого, существующий территориальный охват сотовой связью после внедрения рассмотренных технологий позволит передавать информацию на значительные расстояния, которые также вряд ли достижимы в сетях профессиональной радиосвязи.

Увеличение скорости передачи данных в сетях сотовой связи делает возможным получение мобильным абонентом больших массивов данных в течение сравнительно короткого времени.

Наряду с доступом в открытые информационные системы (выход в Интернет и т.п.), сотрудники служб безопасности смогут организовать быстрое получение информации из собственных специализированных баз данных (установить владельца автомашины, получить установку на объект наблюдения и т.д.).

Становится возможной оперативная передача изображений по каналам радиосвязи. Информационная скорость в сетях GSM с введением новых технологий еще не позволяет передавать видеоинформацию в реальном масштабе времени, однако быстрая передача фотографий абсолютно реальна.

Для правоохранительных органов и служб безопасности появляется доступный канал связи для передачи фотоснимков с места событий.

Так, например, технические средства передачи данных по технологии GPRS могут включаться в состав мобильных робототехнических комплексов, применяемых при проведении специальных мероприятий. (См. Батанов А.Ф., Грицынин С.Н., Муркин С.В. “Робототехнические комплексы для обеспечения специальных операций”, “Специальная техника”, №6, 1999 г.).

Таким образом, при проведении работ по обезвреживанию взрывных устройств, в сложных ситуациях изображение взрывного устройства может быть быстро передано на монитор группе экспертов, непосредственно не находящихся на месте события, для принятия решения по методам обезвреживания.

Технологии высокоскоростной передачи данных по каналам GSM принципиально могут использоваться в системах видеонаблюдения, когда пост контроля необходимо организовать на достаточно большом расстоянии от объекта, за которым проводится наблюдение. При этом, естественно, будет передаваться не непрерывное видеоизображение, а фиксированные видеокадры с определенной периодичностью.

Выделенные сети

Операторы сотовой связи всеми способами пытаются увеличить количество абонентов своих сетей.

Одним из возможных направлений расширения круга пользователей сотовой связи является проникновение на рынок корпоративной связи, а именно, построение виртуальных выделенных сетей в рамках общей сети GSM.

Такую технологию, в частности, предлагает фирма Siemens, активно сотрудничающая с компанией Мобильные ТелеСистемы”.

Технология виртуальных сетей позволяет реализовать замкнутые корпоративные сети связи, рассчитанные единую группу абонентов, которые, в основном, взаимодействуют только между собой, хотя при необходимости могут связываться с абонентами общей сети.

В выделенных сетях будут действовать свои тарифы, приоритеты доступа, будет реализована возможность использования коротких номеров, что даст повышение оперативности связи.

Внедрение данной услуги в сети ОАО МТС можно ожидать в течение этого года.

Не секрет, что для многих руководителей служб безопасности, сотрудники которой пользуются сотовыми радиотелефонами, проблемой является большое количество личных переговоров, не имеющих отношения к выполнению служебных обязанностей, за которые, тем не менее, приходится расплачиваться. Поэтому привлекательным фактором использования технологии виртуальных сетей для руководящего состава служб безопасности является возможность устранения неслужебных переговоров своих сотрудников путем программирования радиотелефонов только на связь между абонентами своей сети.

Вторжение на рынок профессиональной радиосвязи

Однако виртуальные сети – это только первый этап экспансии сотовых систем на рынок корпоративной и профессиональной радиосвязи. Они не позволяют решить главную для профессиональных систем задачу – организацию групповой радиосвязи.

Поэтому с развитием сотовых сетей не могли не появиться адаптированные под задачи профессиональной мобильной радиосвязи технологии, которые делают возможным связь в группе.

Одна из таких технологий была предложена компанией Ericsson, не так давно представившей свою новую разработку, названную GSM Pro. Она позволяет операторам сетей GSM предоставлять услуги групповой радиосвязи.

Технология GSM Pro предполагает использование стандартного оборудования сетей GSM (коммутаторы, базовые станции, контроллеры базовых станций), дополненные тремя основными средствами: специальным сервером GSM Pro, диспетчерским пультом, а также специальными радиотерминалами, позволяющими использовать все преимущества технологии GSM Pro. Структура сети GSM Pro показана на рис.2.

 

BTS – Base Transceiver Station (базовая приемопередающая станция)
BSC – Base Station Controller (контроллер базовых станций)
MSC – Mobile Switching Centre (центр коммутации подвижной службы)

 

Рис.2. Структура сети GSM Pro

Как видно из рисунка, основным дополнением инфраструктуры сети является сервер GSM Pro, который подключается к коммутатору GSM по интерфейсу E1. Обмен сигнализационной информацией между центром коммутации MCS и сервером GSM Pro производится в соответствии с протоколом ОКС №7.

Диспетчерские пульты могут быть подключены непосредственно к серверу. С помощью такого пульта диспетчер или начальник службы безопасности получает возможность оперативно управлять действиями своих сотрудников, выполняющих задание на обширной территории, входящей в зону связи сети GSM.

Пульт диспетчера GSM Pro реализован на стандартном персональном компьютере, т.е. программное обеспечение диспетчерского пульта может быть установлено на любой ПК.

Специальные радиотерминалы позволяют абонентам работать в режиме обычного телефона, только как профессиональные радиостанции с групповой связью или в совмещенном режиме.

Режим работы определяется используемой SIM-картой. Компания Ericsson выпускает специальные терминалы марки R250s Pro, оснащенные клавишей передачи (PTT), динамиком высокой мощности, а также имеющие прочный пылевлагозащищенный корпус.

Технология GSM Pro позволяет объединять в группы не только абонентов сетей GSM, но и любых других сетей, в частности, абонентов телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Число участников группы не может превышать 16 абонентов, а количество групп, в которые абонент имеет право доступа, — не более 25.

Идентификация групп в сети GSM осуществляется с помощью телефонных номеров. Информация о группах записывается в SIM-карты радиотерминалов, а также хранится на сервере GSM Pro.

Групповая радиосвязь в сетях GSM Pro обладает меньшей оперативностью по сравнению с конвенциональными и транкинговыми системами. Время установления группового соединения в GSM Pro находится в пределах от 2 до 5 с. Однако это относится только к начальному моменту установления связи, т.е. к инициализации вызова.

После установления группового соединения сервер GSM Pro поддерживает активными соединения всех абонентов в группе, поэтому любой член группы может передавать информацию сразу без паузы после нажатия клавиши PTT.

Абоненты сетей GSM Pro могут пользоваться базовыми услугами групповой радиосвязи, к которым относятся групповые, широковещательные и экстренные вызовы, а также дополнительными службами, включающими автоматическое подключение “опоздавших абонентов, повторное подключение к вызову, динамическую перегруппировку, ограничение длительности вызова и др. функции.

Кроме этого, абоненты GSM Pro сохраняют возможность использования полноценного набора стандартных услуг сетей GSM.

Таким образом, используя сети GSM Pro, сотрудники служб безопасности могут получить привычную для себя групповую радиосвязь (правда, несколько менее оперативную) на очень большой территории в сочетании с высоким уровнем сервиса сотовой связи.

Не только шире, но и глубже

Расширение зоны связи сотовой системы стандарта GSM на сегодняшний день затронуло и подземные вестибюли метрополитена.

В Москве уже работает пробная подсеть связи на станциях Таганского пересадочного узла. До конца года компания “Мобильные ТелеСистемы планирует оснастить связью большинство станций метрополитена внутри кольцевой линии.

В планах ОАО МТС и решение задачи обеспечения связи во время движения поездов внутри тоннелей за счет использования распределенных излучающих кабелей, однако это более отдаленная перспектива.

Для обеспечения связи в метро используются выделенные базовые станции, соединенные с сетью антенн, расположенных таким образом, чтобы в любой точке подземного вестибюля, перехода, эскалатора обеспечивался достаточный уровень приема сигнала от базовой станции.

Появление связи с абонентами на станциях метро, где до сих пор не было никаких способов передачи сообщений с помощью радиосредств, может расширить оперативные возможности сотрудников служб безопасности.

Например, при проведении наружного наблюдения или сопровождении объекта появляется возможность передачи информации абонентам, находящимся на поверхности.

Стоимость

Искушенный читатель, пользующийся к тому же услугами сотовой связи, может заметить, что все описанные услуги не только предоставляют новые возможности, но и в определенной степени бьют по карману абонентов.

Это действительно так.

Однако каждый пользователь вправе производить свои экономические расчеты, позволяющие ему сделать вывод об оправданности необходимых затрат на использование перспективных технологий сотовой связи стандарта GSM.

Можно только отметить общую долговременную тенденцию снижения тарифов услуг связи. Беспрецедентный рост числа абонентов в 1999 г. был связан, в первую очередь, с серьезным снижением тарифов со стороны основных операторов сотовой связи.

Понятно, что этот процесс не бесконечен, однако конкуренция на рынке сотовой связи пока постоянно обостряется, а это способствует снижению расценок.

В середине мая этого года лицензионная комиссия Минсвязи приняла решение о выдаче еще одной (третьей) лицензии на предоставление услуг мобильной связи в стандарте GSM 900/1800 в Москве и области.

Компания Sonic Duo, совместное предприятие финской компании Sonera Corp и ОАО “Центральный телеграф”, намерена вложить в развитие сети и организацию производства радиотелефонов в России около 300 млн.$ и привлечь к 2003 г. до 160 тыс. клиентов.

Появление нового оператора GSM несомненно обострит конкуренцию и, в дальнейшем, будет способствовать снижению тарифов.

Будем надеяться, что перспективные услуги сотовой связи стандарта GSM окажутся по карману большинству наших читателей.

Статья была опубликована в 2003 году и сейчас есть возможность проследить весь путь развития технологии GSM спустя 20 лет.