Государственный комитет РФ по связи и информатизации
Архангельский колледж телекоммуникаций
Санкт-Петербургского государственного университета
телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
НА ТЕМУ
"Компьютерный интерфейс передачи
системы ПРВ ОП"
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Обзор сетей ПРВ. 4
2 Стандарт ПРВ POCSAG. 10
3 Компьютерный интерфейс передачи.
Аппаратное обеспечение. 14
Программное обеспечение.
Формат сообщения. 19
Подготовка программы к работе с пейджером. 24
3.2.3 Программа расчёта контрольных бит.
4 Лабораторная работа: "Формат записи протокола POCSAG." 32
5 Лабораторная работа: "Организация локальной или
корпоративной сети ПРВ" 32
6 Охрана труда при работе системы. 39
Заключение.
Литература.
ВВЕДЕНИЕ.
В данной дипломной работе я отразил систему организации компьютерного интерфейса сетей ПРВ ОП, о так же основные принципы построения сетей персонального радиовызова. Тематика компьютерного интерфейса передачи данных вызвала у меня интерес к написанию проекта в связи с прогрессивностью и актуальностью темы.
Система персонального радиовызова (в данном случае по средствам пейджера) является удобной технологической разработкой, для той части нашего общества, которой необходимо по профессиональным или иным причинам постоянно находиться в "поле зрения" организации или группы лиц. Система персонального радиовызова, с момента разработки, сразу же нашла применение среди спецслужб, врачей и т.д. Радиус действия обычно ограничивался по площади объекта (больница, завод, охраняемая территория и т.п.) Пользователями системы персонального радиовызова становилось всё большее количество людей, увеличивалась и зона обслуживания. В наши дни СПРВ используется в основном рядовыми гражданами. Такое расширение системы привело к понятию СПРВ ОП, – что означает система персонального радиовызова общего пользования.
Целью дипломного проекта является практическая реализация аппаратно-программного интерфейса передачи данных в формате протокола POCSAG, а так же наработка практических навыков и теоретических знаний по организации и эксплуатации сети персонального радиовызова на базе персонального компьютера, программного обеспечения, устройства сопряжения, возбудителя ВО-71, умножителя частоты на 10 (совместно с антенной) и 2-х пейджеров NEC-26B. Целью проекта, так же является разработка методических указаний по выполнению лабораторных работ по темам: "Формат записи протокола POCSAG" и "Организация локальной или корпоративной сети ПРВ".
1 ОБЗОР СЕТЕЙ ПРВ.
В зависимости от количества абонентов варианты построения СПРВ подразделяются: на малые, средние и большие системы. Пример построения малой системы приведен на рисунке 1.
Рисунок 1. Малая система ПРВ.
Малая система рассчитана на обслуживание 150-250 абонентов. Она состоит из автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора, базовой передающей станции и антенно-фидерного тракта. Функциональные возможности (определяемые установленным программным обеспечением) АРМ следующие:
набор и отправка сообщений на текстовой и цифровой пейджер;
длинна сообщения до 400 символов (конкретная программа);
групповые сообщения;
подготовка сообщений с клавиатуры или из файла;
нумерация сообщений;
встроенный кодировщик POCSAG-сигнала;
операционная система - DOS/WINDOWS;
Пример построения большой системы показан на рисунке 2. Информация, передаваемая на пейджер, поступает в пейджер-центр следующим образом:
с городского телефона;
с удаленных терминалов;
с городских справочных служб;
роуминг с другими пейджинг-центрами;
через электронную почту INTERNET-mail.
Сообщения через городскую АТС по многоканальной линии поступает на офисную АТС операторского зала.
При передаче сообщения с помощью городского телефона пользователь сообщает оператору номер пейджера, на который надо передать сообщение, и непосредственно текст самого сообщения. Оператор вводит номер пейджера и сообщение в компьютер. С компьютера информация через концентратор локальной вычислительной сети и центральный диспетчерский пульт, поступает на пейджинг-терминал, который кодирует сообщение, предназначенное для отправки на пейджер, в формат протокола передачи данных (например, POCSAG) и передает сформированные данные на передатчик, предназначенный для преобразования кодированных сообщений в высокочастотный сигнал, его усиления и передачи на АФУ для излучения в эфир на пейджеры и ретрансляторы.
При наличии телефона с DTMF прием цифровых сообщений может быть автоматическим. При таком способе приема сообщений пользователь после набора номера пейджер-центра подключается к оператору-автомату DTMF. При наборе пользователем номера пейджера и сообщения с помощью кнопок телефона оператор-автомат DTMF автоматически фиксирует сообщение и передает на концентратор ЛВС для последующей передачи на пейджер.
Сообщения, пришедшие с удаленных терминалов, других пейджер-центров или из электронной почты INTERNET коммутируются на соответствующие серверы, а с них на концентратор ЛВС. Все это происходит автоматически.
Для предоставления абонентам справочной информации в пейджер-центрах существует справочная служба, которая позволяет реализовать получение абонентами пейджеров справочной информации по следующим разделам:
авиа и ж/д справки;
справки о телефонах и адресах;
данные о цене купли-прадаже наличной валюты в банках города;
сведения о рецептуре культурных и зрелищных учреждений;
справка - как проехать по городу.
Справочная информация в пейджинг-центр поступает из городских справочных служб к оператору справочной службы, который формирует и отправляет справочную информацию на пейджеры абонентов.
Сравнительная характеристика стандартов СПРВ
Сегодня для систем персонального радиовызова в России, как и во всём мире, используется несколько стандартов, сравнительные характеристики которых приведены в таблице 1.
Таблица 1. Сравнительная характеристика стандартов СПРВ
|
Характеристики: |
POCSAG |
ERMES |
FLEX |
|
Скорость данных, бит/с |
512,1200,2400 |
6250 |
1600,3200,6400 |
|
Максимальное число 10-разряд-ных цифровых сообщений в час |
82000 при скорости 2400 бит/с |
104000 |
167000 при скорости6400 бит/с |
|
Максимально допустимое время прерывания сообщения, мс |
1,95; 0.83; 0.42 |
2,8 |
10 при любой скорости |
|
Срок службы батарей, мес. |
1 |
5 |
5 |
|
Роуминг |
Нет |
Да |
Да |
|
Оптимизация загрузки системы |
Нет |
Да |
Да |
|
Нумерация сообщений |
Нет |
Да |
Да |
|
Передача времени и даты |
Нет |
Да |
Да |
|
Динамический групповой вызов |
Нет |
Да |
Да |
|
Индикатор длинны сообщения |
Нет |
Нет |
Да |
|
Контрольные суммы |
Нет |
Нет |
Да |
Наиболее перспективным является стандарт FLEX. Он имеет ряд существенных преимуществ, таких как: высокую емкость и устойчивость к помехам, наличие синхронного режима работы, совместимость с существующими протоколами, возможность поддержки усовершенствованных услуг в будущем.
FLEX представляет собой семейство протоколов беспроводной передачи данных, применение которого позволяет значительно увеличить эффективность использования частотного канала, снизить стоимость пейджинговой системы, предложить дополнительные услуги по беспроводной передаче данных. Кроме того, FLEX - расширяемый протокол, и в будущем он станет базовой платформой.
2 СТАНДАРТ СИСТЕМЫ ПРВ POСSAG.
Во второй половине 70-х годов по инициативе British telecom с целью объединения производителей пейджингового оборудования для создания стандарта, соответствующего требованиям рынка, была образована специальная группа - Post Office Code Standartisation Advisory Group. Ее аббревиатура POCSAG и дала название новому протоколу, спецификации которого были опубликованы в 1978 г. Первоначально код предназначался для передачи тональных сообщений со скоростью 512 бит/с. Но уже годом позже, в 1979 г., он был адаптирован для передачи цифровых и буквенно-цифровых сообщений. Разработка не была запатентована и стала использоваться в ряде стран в качестве стандарта.
В 1982 г. этот стандарт был утвержден Международным консультативным комитетом по радиосвязи Международного союза электросвязи, как международный стандарт, получил наименование Radio Paging Code N1 или сокращенно RPCN1. Однако это название протокола встречается, в основном, в сугубо официальных документах и вряд ли известно широкому кругу. Но сам факт признания POCSAG на таком уровне объясняет то, что этот протокол сегодня используется в подавляющем большинстве пейджинговых систем, оставив позади собственные разработки протоколов фирм Motorola и NEC. Основными преимуществами этого формата по сравнению с другими форматами того времени были скорость, эффективный алгоритм исправления ошибок и большее число производителей оборудования. Впоследствии с целью увеличения количества передаваемых сообщений протокол был адаптирован для передачи со скоростью 1200 бит/с, а затем, в начале 90-х годов, со скоростью 2400 бит/с. В качестве модуляции используется частотная манипуляция.
Как и любой метод однонаправленной передачи информации, POCSAG использует метод прямого исправления ошибок. Как известно, цифровые данные обычно собираются в слова, которые, в свою очередь, группируются в блоки. Одним из самых простых методов обнаружения/исправления ошибок является добавление избыточных битов. Например, цифровое слово из восьми бит может содержать один избыточный. Этот бит вставляется для определения, четное или нечетное число “единиц” в слове с целью выявления возможной ошибки. Для более наглядной иллюстрации представим, что передается семизначное слово “1100011”. Общее число “единиц” в нем равно четырем. Тогда для проверки на четность избыточный бит должен быть равен “0”, так что слово будет иметь вид “11000110”. И, наоборот, для проверки на нечетность этот бит, равен “1” и общее слово соответственно выглядит как “11000111”. Приемники пейджеров обычно работают в условиях большого уровня помехи и число ошибок довольно высоко (примерно одна ошибка на 15-18 передаваемых битов). Для борьбы с этим должны применятся более эффективные способы. В протоколе POCSAG в 32-битных кодовых словах используется циклический линейный код БСН 32,21 (получивший название по имени создателя Боуз-Чхоудхури-Хоквингем или просто БЧХ), где 32 - общая длина слова, из них: 21 - число информационных бит в слове, а 11 - избыточные биты.
Структура протокола POCSAG показана на рисунке 4.
В начале каждой передачи стоит преамбула длинной не менее 576 бит, представляющая собой последовательность 10101010... Во время ее передачи пейджер переводится в режим “Прием сообщения”, причем в интервале приема преамбулы осуществляется тактовая синхронизация. После этого следует передача “пачек” (batch), число которых произвольно.
Каждая “пачка” состоит из слова синхронизации в ее начале и восьми кадров (фреймов). Так как слово синхронизации по длине равно одному 32-битному слову, то “пачка” состоит из 17 слов. Структура кадра такова, что каждому из них (пронумерованному 0-7) соответствует группа пейджеров. Это означает, что каждый индивидуальный пейджер оказывается постоянно закрепленным за конкретным кадром и будет “слушать” адресную информацию только в своем собственном кадре. Кадр состоит из двух кодовых слов: адреса пейджера и сообщения плюс избыточные биты. Когда в кадре отсутствует сообщение, вместо адреса передается незанятое кодовое слово, имеющее определенный протоколом формат.
|
1 |
2-19 |
20-21 |
22-32 |
|
ф л а г |
адресное поле |
функциональные биты |
избыточные биты |
|
1 |
2-21 |
22-32 |
|
ф л а г |
информационное поле |
избыточные биты |
Рисунок 5. Структура кодовых слов.
кодовое слово 2
кодовое слово 1
кадр
Длина адресной части равна 18 бит, но действительный адрес пейджера равен 21 биту. Обычно эти три избыточных бита служат для определения номера фрейма, содержащего адрес пейджера. Например: три разряда в двоичном исчислении “000” обозначает первый фрейм, “001”-второй и т.д. “111” обозначает восьмой фрейм.
Функциональные биты обычно используются для того, чтобы разрешить передачу многократных сообщений на один пейджер, таких как разные коды тональных посылок (“бипов”). Длина информационного поля в слове равна 20 бит, однако это не ограничивает размер сообщения, и в случае необходимости может быть передано дополнительное кодовое слово. Если нет, то сообщение заканчивается передачей в кадре следующей “пачки”.
Структура кодовых слов приведена на рисунке 5.
В настоящее время протокол POCSAG применяется почти во всех странах, где используются системы персонального радиовызова. По разным оценкам, пейджинговым сетям на основе этого протокола принадлежит 70-80% рынка. И поскольку популярность этого вида связи растет (к концу столетия прогнозируется удвоение числа пользователей, и оно достигнет 200 млн.), появляются новые требования, например, передача файлов больших объемов. Все это приводит к значительному увеличению нагрузки системы, и POCSAG перестает соответствовать реалиям нынешнего времени. Так, при трафике средней плотности, на одном радиоканале, использующем максимальную для протокола скорость 2400 бит/с, без потери качества обслуживания можно разместить примерно 20-25 тыс. пользователей. Поэтому надо ожидать, что следующий этап развития систем персонального радиовызова принадлежит высокоскоростным протоколам FLEX и ERMES.
3 КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ПЕРЕДАЧИ
3.1 АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Цифровой характер передаваемой информации позволяет в качестве интерфейса создания сообщения использовать персональные компьютеры. Существует множество программных продуктов данной тематики. Для учебно-демонстрационных целей, на мой взгляд, наиболее приемлемой оказалась программа РЕ. Программа PE предназначена для создания пейджинговых сообщений в формате протокола POGSAC, а совместно с модулем сопряжения и аппаратурой организации радиоканала существует возможность трансляции информации по стандартному телеграфному каналу к базовой радиопередающей станции. Программа представляет собой удобный интерфейс передачи данных и может использоваться не только в учебных целях. Непосредственно сама программа формирует на выходе последовательного порта компьютера (разъём RS-232) последовательность посылок напряжения в формате протокола POCSAG, т.е. создаёт полноценные пачки сообщения по всем стандартам данного протокола.
С последовательного порта снимаются двуполярные импульсы с напряжением ±12 вольт. Для создания стандартного телеграфного канала используется устройство сопряжения (ключ), которое совместно с аппаратурой организацией радиоканала преобразует импульсы с последовательного порта в формат ±60 вольт. Сигналы с устройства сопряжения (УС) подаются на базовую передающую радиостанцию (смотри рисунок 6), далее по антенно-волноводному тракту (АВТ) на антенну и в эфир.
Рисунок 6. Схема подключения устройств.
Аппаратное
обеспечение применимое для передачи
сообщения это последовательный порт
компьютера и устройство сопряжения.
Понятие – последовательный
порт
– означает, что информация передаваемая
в порт в двоичном виде записывается
последовательно, т.е. двоичное слово
выводится побайтно, начиная с младших
разрядов к старшим разрядам. Для
разделения слов используются старт-стоповые
биты. Возможна проверка на чётность
(структура передаваемых слов с
последовательного порта предоставлена
на рисунке 8). 
Рисунок 7. Внешний вид последовательного порта СОМ-1
Формат протокола POCSAG имеет свой формат организации данных в двоичной форме, нежели стандартные возможности последовательного порта, поэтому запись информации в порт происходит не на информационный вывод, а на вывод управления передатчиком. Вызвано это тем, что на информационном выводе последовательного порта возможна организация передачи данных только в соответствии с форматом представленном на рисунке 8. Вывод управления передатчиком позволяет побитно записывать данные в последовательный порт и в ‘ручную’ создавать форматы сообщения. Структура последовательного порта такова, что информация, выводимая с компьютера, выглядит как двуполярные импульсы напряжения с размахом ±12 вольт.
|
Стартовый бит - 0 |
5-8 битовое слово данных |
Бит чётности |
Стоповый бит: 1, 1.5 или 2 |
Рисунок 8. формат данных последовательного порта.
Внешний вид последовательного порта СОМ-1 с обозначением выводов показан на рисунке 7, а назначение выводов в таблице 2. Для создания стандартного телеграфного канала используется модуль сопряжения (ключ), который управляет схемой тонального усилителя выпрямителя в аппаратуре организации радиоканала.
Устройство сопряжения представляет собой электронный ключ и усилитель выпрямитель аппаратуры организации радиоканала. В целях безопасности и предотвращения протекания больших токов в порт, ключ выполнен с применением оптопары.
Принципиальная схема устройства сопряжения предоставлена в рисунке 9.
Таблица 2. Обозначения выводов портов СОМ на 9 и 25 выводов.
|
Номер вывода. |
Название. |
Назначение вывода. |
Входной или выходной. |
|
|
9 выводов |
25 выводов |
|||
|
1 |
8 |
DCD |
Входной канал. Обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала). |
Вход. |
|
2 |
3 |
RxD |
Данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная). |
Вход. |
|
3 |
2 |
TxD |
Данные, передаваемые в последовательном коде (логика отрицательная.) |
Выход. |
|
4 |
20 |
DTR |
Готовность выходных данных. |
Выход. |
|
5 |
7 |
SG |
Сигнальное заземление, нулевой провод. |
|
|
6 |
1 |
DSR |
Готовность данных. Используется для задания режима модема. |
|
|
7 |
4 |
RTS |
Сигнал запроса передачи. |
Выход. |
|
8 |
5 |
CTS |
Сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во всё время передачи. Говорит о готовности приёмника. |
Вход. |
|
9 |
22 |
RI |
Индикатор вызова. Говорит о приёме модемом сигнала вызова по телефонной сети. |
Вход. |
Напряжение с последовательного порта управляет световым потоком светодиода VD3 оптопары. Для ограничения тока, последовательно с излучателем VD3 включён резистор R8, он так же определяет допустимую величину нагрузки. Диод VD4 предназначен для обеспечения симметричности нагрузки. Управление световым потоком светоизлучателя VD3 ведётся по логической 1 на выходе последовательного порта. Фотодиод оптрона VD2, облучаемый светоизлучателем VD3, меняет своё сопротивление в зависимости от интенсивности светового потока. Таким образом, осуществляется гальваническая развязка компьютера с устройством сопряжением. При освещении фотодиода VD2 его сопротивление снижается, ток в цепи базы транзистора VT2 растёт и транзистор открывается. Резистор R7 шунтирует базовый переход транзистора и предназначен для ограничения тока фотодиода. Диод VD1 выполняет функции зашиты схемы от неправильного подключения к линии (для индикации неправильного включения линии). R6 - дополнительная защита источника питания –20В в АОРК. Благодаря низкоомному сопротивлению делителя (R4R5/R4+R5)R6 получается малое сопротивление линии, в связи с этим паразитные наводки в линии малы, а значит низок уровень фона. Так же для уменьшения сопротивления линии, управление схемой ведётся по цепи эмиттера VT1.
Итак, при освещении фотодиода VD2, его внутреннее сопротивление падает, транзистор VT2 открывается. При открытом транзисторе VT2 появляется разница напряжений между базой и эмиттером VT1 и транзистор VT1 открывается, подаётся напряжение на транзистор VT5. Транзистор VT5 входит в схему усилителя постоянного тока аппаратуры организации радиоканала. Управление транзистором VT5 вызывает формирование на выходе АОРК двуполярных посылок с уровнями 60 вольт с манипуляцией оналогичной с входной.
Рисунок 9. Принципиальная схема устройства сопряжения.
Трансляция сообщения в эфир производится с помощью передатчика и возбудителя. Данные подаются на возбудитель через телеграфный вход.
3.2 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
3.2.1 ФОРМАТ СООБЩЕНИЯ ПРОТОКОЛА POCSAG.
Формат сообщения.
Формат сообщения – это определённая последовательность двоичных слов. Формат сообщения в протоколе POCSAG это последовательность двоичных слов, характер кодирования которых, согласуется с протоколом POCSAG. Преобразование информации, передаваемой на пейджер, в формат протокола POCSAG происходит по средствам программы PE. После формирования информации в двоичную форму она поступает на выход коммуникационного порта в виде двухполярных импульсов напряжения 12 В. Далее импульсы преобразуются в напряжение 60 В. Значению +60 В соответствует частота нажатия, значению -60 В – частота отжатия. Так как сигнал идет в инверсной форме, то "1" соответствует меньшая частота (частота отжатия), а "0" – большая частота (частота нажатия).
Как говорилось ранее, перед каждым сообщением следует преамбула длинной не менее 576 бит, представляющая собой чередующеюся последовательность "010101010101..." Во время ее передачи пейджер переводится в режим "прием сообщения". После преамбулы следует передача "пачек", число которых произвольно.
Каждая "пачка" состоит из слова синхронизации в ее начале и восьми кадров (фреймов). Формат кодового слова кадровой синхронизации в шестнадцатеричной форме имеет значение "7CD215D8". Первым битом слова синхронизации является флаг. У слова кадровой синхронизации, адресного слова и "пустого" слова флаг имеет значение "0", а у информационного слова флаг имеет значение "1".
Фрейм состоит из двух кодовых слов. Если это первый фрейм сообщения, то первое слово - это слово адреса, а второе слово – информационное слово. Рассмотрим подробно структуру адресного слова. Возьмем для примера адрес "1333333". В шестнадцатеричной форме адресное слово будет иметь вид 51615BF4. Вид адресного слова в двоичной форме показан в таблице 3. Бит №1 – флаг, биты №2-19 определяют адрес пейджера. Действительный адрес пейджера имеет 21 разряд в двоичной форме, но так как адрес пейджера прикреплен к конкретному фрейму, а количество фреймов равно восьми, то последние три бита, определяющие номер фрейма, не передаются. Адрес "1333333" в двоичной форме имеет вид – "101000101100001010101". Последние три бита, имеющие значение "101", показывают, что номер фрейма шестой, так как в десятичной форме число "101" имеет значение "5", а первому фрейму соответствует значение "000". Как видно из таблицы 3, старшие 18 битов адреса "1333333" занесены в адресное слово битами №2-19. Биты №20-21 функциональные. Если они имеют значение "11", то это значит, что после адреса будет передаваться буквенно-цифровая информация, если значение "00", то цифровая информация, а если "01" или "10", то тоновый вызов. В нашем примере после передачи адреса передаётся буквенно-цифровая информация, а значит биты №20-21 имеют значение "11". Остальные одиннадцать бит (биты №22-32) – избыточные биты.
После передачи адресного слова следует информационное слово, содержащего информацию, предназначенную абоненту пейджера. Для примера покажем первое после адреса информационное слово при передаче сообщения "ПЕЙДЖЕР". Значение первого информационного слова в передаче данного сообщения в шестнадцатеричной форме будет иметь вид "EBA32D44". В двоичной форме кодовое слово показано в таблице 4. Бит №1 – флаг, имеющий значение "1". Далее биты №2-21 содержат непосредственно информацию, передаваемую на пейджер. Так как применяется семибитовое кодирование, каждому символу соответствует семь бит, причем первым передается младший бит, а последним старший бит. К примеру: первый символ, передаваемый на пейджер, содержится в битах №2-8, что соответствует значению "1101011", а так как первым передается младший бит, то номер символа, соответствующей кодировочной таблице будет иметь значение "1101011". В шестнадцатеричной системе будет иметь значение "6B". Сравнивая номер символа с кодировочной таблицей пейджера NEC, приведенной в таблице 12, видим, что номер символа соответствует символу "П", который является первой буквой слова "ПЕЙДЖЕР". Аналогично передается следующий символ (биты №9-15), что соответствует значению "1010001". Перевернув значение и переведя в шестнадцатеричную форму, получаем номер символа, соответствующий значению "45". Сравнивая с кодировочной таблицей, видим, что номер символа соответствует символу "Е". Этот символ является второй буквой слова "ПЕЙДЖЕР". Аналогично передаются все остальные символы. Из-за того, что в одном кодовом слове передается двадцать информационных бит, последний бит третьего символа передается в следующем информационном слове, следующих друг за другом.
При передаче цифровой информации на пейджер, символы кодируются четырьмя битами. Кодировочная таблица цифровых пейджеров представлена в таблице 5. Передача слов с цифровой информацией, идёт так же с младших бит.
Для примера покажем структуру информационного слова при передаче сообщения "123". В шестнадцатеричной форме его значение будет "С2619СЕ1". В двоичном виде информационное слово показано в таблице 9. Бит №1 – флаг. Биты №2-5 соответствуют первому символу и имеют значение "1000". Перевернув это значение и переведя в шестнадцатеричную форму, получим значение "1", что согласно таблице 6 соответствует цифре "1". Аналогично передаются все остальные символы.
После того, как вся информация передана на пейджер, передается адресное слово или пустое слово (если сообщения отсутствуют), по которым пейджер определяет, что сообщение, передаваемое для него закончилось, и он оповещает владельца о приеме сообщения сигналом. В шестнадцатеричном виде пустое кодовое слово имеет вид "7A89C197".
Код БЧХ
В идеальной системе символы, которые появляются на выходе устройства, декодирующего сигналы (декодера), должны совпадать с символами, которые поступают на вход устройства, кодирующего символы (кодера). Однако в реальной системе всегда есть случайные ошибки по причине воздействия помех и назначение кода состоит в том, чтобы обнаружить и исправить ошибки.
В протоколе POCSAG предусмотрено использование кода БЧХ (31,21) для обнаружения и исправления ошибки. Одна ошибка исправляется в 31-битовом слове с вероятностью 100%, две ошибки с вероятностью 50%. При возникновении большего числа ошибок пейджер индицирует ошибку, тем, что ошибочные символы на дисплее пейджера перечеркиваются или берутся в скобки.
Кодирование кодовых слов происходит следующим образом (для примера возьмем адресное слово для адреса "1333333"). Пример вычисления контрольных бит, предоставлен в таблице 7.
Сперва, имеющиеся 21 бит необходимо логически умножить на 10, т.е. сдвинуть на 10 бит влево, тем самым подготовить место в двоичном слове для размещения 10 контрольных бит. Вычисление контрольных бит сводится к последовательному делению со сдвигом. В операции деления участвует уже 31 бит.
Возьмём первых 11 (№№ 1 – 11) бит 21-го битного слова – это будет делимое. Первым битом этого одиннадцатибитного слова является "0", значит, делителем будет слово состоящее только из нолей, или просто операция деления не происходит. После деления – логическая операция исключающее ИЛИ – к остатку добавляем следующий бит (№12). Анализируем первый бит – это "1" – делителем будет полином. Полином в коде БЧХ(31,21) это двоичное слово – 11101101001. После деления к остатку добавляем следующий №13-ый бит, и повторяем операцию.
Операция продолжается до тех пор, пока возможно добавление бит к остатку от деления.
Итог расчёта – проверочные биты 0111111010.
3.2.2 ПОДГОТОВКА ПРОГРАММЫ К РАБОТЕ С ПЕЙДЖЕРОМ
Описание работы программы.
Программа формирует последовательность импульсов на одном из выбранных компьютерных портов в формате протокола POGSAC. Интерфейс программы позволяет варьировать целым рядом основных параметров.
Программа поставляется в «рабочем» виде, т.е. не требует предварительной инсталляции и настроек. После установки программы на накопитель компьютера она уже полностью готова к работе. Интерфейс программы представлен на рисунке 10. При входе в программу можно произвести корректировку некоторых параметров. Параметры, которые можно изменить в процессе работы с программой отображаются в программе (на рисунке 10 снизу и выделены серым цветом) в самом низу экрана. Клавиша, которую необходимо нажать для изменения параметра соответствует первой букве параметра, для удобства восприятия она заключена в скобки: (A)nother – ещё одно сообщение клавиша , (R)epeat – повторная передача последнего Рисунок 10. Интерфейс программы РЕ.
сообщения
по тому же адресу – клавиша
В верхней части экрана можно проконтролировать установленные параметры (смотри на рисунке 10 выделенная серым цветом строка на верху рисунка). По примеру строки из рисунка можно понять следующее: COM1 – выбран коммуникационный порт №2, 512 Baud – задана скорость 512 бод, FRAME=0 – пачка 0, INVERTED – вид передачи – инверсный.
Функциональные возможности программы.
Ниже описываются параметры и возможности программы, которые могут изменяться пользователем.
Скорость передачи.
В программе предусмотрены три скорости передачи согласно формату POCSAG - 512, 1200, 2400 бод. Изменение скорости передачи производится после загрузки программы нажатием клавиши . Значение, которое будет устанавливаться по умолчанию, можно задать в файле инициализации:
Пример
bitrate=512
Пояснение: Установлено значение 512 бод (Bitrate – скорость передачи).
Характер передаваемой информации.
Под характером понимается то, какая передаётся информация, т.е. числовая, буквенно-цифровая или тональная. Задание характера происходит автоматически: если во введённом сообщении присутствуют, и буквы и цифры то программа определит сообщение как буквенно-цифровое. Если введены только цифры, программа запросит уточнение характера – цифровой или буквенно-числовой. Если в поле ввода сообщения нет ни одного символа, то принято это программой будет как послание тонального сообщения, и будет предложен выбор: тон функция 1 или тон функция 2.
Тип передачи.
Существует
два режима передачи информации –
нормальный и инверсный. Выбор необходимого
типа производится после загрузки
программы или передачи сообщения путём
нажатия клавиши
Пример
polarity=INVERTED
Пояснение: Информация, сформированная на порте RS-232 будет в инверсном виде относительно кодированной.
Таблица кодирования.
Одним из основных достоинств данной программы является возможность создания собственных кодировочных таблиц для различных типов пейджеров. Относительно кодировочных таблиц программа работает следующим способом: окончательно введённое сообщение готовое к передачи рассматривается посимвольно и возвращённый от каждого символа компьютерный ASCII код проверяется в файле таблицы. Если код обнаружен, то на передачу пойдет код, предложенный к замене. Если возвращённый ASCII код в файле таблицы не найден, то на передачу пойдет сам ASCII код, т.к. в латинских кодировочных таблицах пейджинговые коды символов совпадают с компьютерным кодом.
Файл кодировочной таблицы имеет несложную структуру. Это последовательная (построчная) запись кодов. Сперва пишется код символа из пейджинговой кодировочной таблицы, затем ASCII код введённого с клавиатуры символа и так далее.
Пример: 65
128
97
130
Пояснение: коды символов в пейджинговых сообщениях имеют 7-битную разрядность, а символы в ASCII коде 8-битную, в связи с этим русская кодировка символов в пейджинговой кодировочной таблице не совпадает с русской кодировкой символов на компьютере, где русские символы состоят из восьми разрядов. С латинскими символами таких проблем не возникает, так как код этих символов не использует восьмой разряд.
Непосредственно в файле кодировочной таблицы записано следующее (см. пример): 65 - код символа на передачу, это тот код, на который необходимо заменить определённый из введённого текста сообщения код 128. То есть введённую с клавиатуры русскую символ «А» из кодировки ASCII код 128 – восьмибитовый, меняем на символ «A» из кодировки пейджинговой таблицы 65 – семибитовый код. По аналогии буква «Б» (кодировка ASCII - код 129) меняем на «Б» (кодировка NEC - код 97). И так все русские символы. По аналогии можно составить любую кодировочную таблицу передачи.
Подключить файл кодировочной таблицы к программе можно с помощью файла инициализации (PE.INI). Указывать файл с кодировочной таблицей следует в разделе языковой поддержки:
Пример:
[language]
country=russian
Пояснение: Русская кодировочная таблица хранится в файле russian.lng .
Содержание файла russian.lng представлено в таблице 8.
Таблица 8 не является кодировочной таблицей пейджера NEC, а лишь содержит русскоязычные символы. Полная кодировочная таблица для пейджера NEC предоставлена в таблице 9.
Таблица 8. Содержание файла russian.lng
|
NEC |
ASCII |
Символ |
NEC |
ASCII |
Символ |
NEC |
ASCII |
Символ |
NEC |
ASCII |
Символ |
|
65 |
128 |
А |
97 |
129 |
Б |
66 |
130 |
В |
98 |
131 |
Г |
|
100 |
132 |
Д |
102 |
134 |
Ж |
103 |
135 |
З |
104 |
136 |
И |
|
105 |
137 |
Й |
106 |
139 |
Л |
72 |
141 |
Н |
75 |
138 |
К |
|
77 |
140 |
М |
79 |
142 |
О |
107 |
143 |
П |
69 |
133 |
Е |
|
80 |
144 |
Р |
67 |
145 |
С |
84 |
146 |
Т |
108 |
147 |
У |
|
109 |
148 |
Ф |
88 |
149 |
Х |
110 |
150 |
Ц |
111 |
151 |
Ч |
|
112 |
152 |
Ш |
113 |
153 |
Щ |
114 |
154 |
Ъ |
115 |
155 |
Ы |
|
116 |
156 |
Ь |
117 |
157 |
Э |
118 |
158 |
Ю |
119 |
159 |
Я |
|
123 |
123 |
{ |
125 |
125 |
} |
124 |
124 |
| |
101 |
240 |
Ё |
Таблица 9 задает соответствие между 16-ричным значением кода символа или служебной функции с его изображением на экране пейджера или пояснением функции. Столбец задает первую цифру в 16-ричном представлении кода, строка – вторую. На пересечении столбца и строки указывается соответствие. Так как алфавитно-цифровые пейджеры имеют семиразрядную кодировку, количество кодов ограничивается 128. Коды от 0016 до 2016 – служебные, остальные – коды символов. Достоинством данного пейджера является то, что он поддерживает символы русского и латинского алфавита. Так как используются коды в диапазоне от 2016 до 7F16, то используются только заглавные буквы русского и латинского алфавита.
Таблица 9. Кодировочная таблица пейджера NEC-26B
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
00 |
NUL |
DLE |
SP |
0 |
@ |
P |
|
Ш |
|
01 |
SOH |
DC |
! |
1 |
A |
Q |
Б |
Щ |
|
02 |
STX |
DC |
“ |
2 |
B |
R |
Г |
Ъ |
|
03 |
ETX |
DC |
# |
3 |
C |
S |
Г’ |
Ы |
|
04 |
EOT |
DC |
$ |
4 |
D |
T |
Д |
Ь |
|
05 |
ENQ |
NAK |
% |
5 |
E |
U |
Ё |
Э |
|
06 |
ACK |
SYN |
& |
6 |
F |
V |
Ж |
Ю |
|
07 |
BEL |
ETB |
‘ |
7 |
G |
W |
З |
Я |
|
08 |
BS |
CAN |
( |
8 |
H |
X |
И |
h |
|
09 |
HT |
EM |
) |
9 |
I |
Y |
Й |
|
|
0A |
LF |
SUB |
* |
: |
J |
Z |
Л |
? |
|
0B |
VT |
ESC |
+ |
; |
K |
[ |
П |
{ |
|
0С |
FF |
FS |
, |
< |
L |
\ |
У |
| |
|
0D |
CR |
GS |
- |
= |
M |
] |
Ф |
} |
|
0E |
SO |
RS |
. |
> |
N |
^ |
Ц |
~ |
|
0F |
SI |
US |
/ |
? |
O |
_ |
Ч |
|
Если пейджер поддерживает только русский или латинский алфавит, то используются заглавные и прописные буквы. Для примера в таблице 10 предоставлена кодировочная таблица пейджера Motorola, содержащая русский алфавит с заглавными и прописными буквами.
Задание кодовых слов.
Можно однозначно задать кодовое слово синхронизации или пустое слово. Эта операция осуществляется в файле инициализации. По умолчанию эти значения заданы соответственно как:
Пример:
#the sync codeword
SYNC=7CD215D8
#the idle codeword
IDLE=7A89C197
Пояснение: Кодовое слово синхронизации (SYNC) задано как 7CD215D8, а пустое слово (IDLE) как 7A89C197.
Повтор переданного сообщения.
Возможна
повторная передача отправленного
сообщения. Нажатие клавиши
3.2.3 ПРОГРАММА РАСЧЁТА КОНТРОЛЬНЫХ БИТ
Способ расчёта контрольных бит, изложенный в [3.2.1] можно автоматизировать, например, разработав программу на компьютере. Такую программу я разработал на языке программирования в среде Windows – Delphi. Программа позволяет производить расчёт контрольных бит и бита чётности, т.е. пользователь вводит в программу исходные 21 бит и при нажатии кнопки "Рассчитать" производится расчёт контрольных бит. Интерфейс программы предоставлен на рисунке 11.
21-о
битное слово, которому следует рассчитать
контрольные биты, вводить в программу
следует в десятичной форме записи числа.
Результат расчёта представляет собой
десятичное 32-х битное число. Рассчитанные
32 бита это введённые 21 бит, плюс дописанные
в конец этого слова 10 контрольных бит
и 1 бит чётности.
Рисунок 11. Интерфейс программы KONBIT.EXE
Например:
Рассчитаем контрольные биты адресного поля с помощью данной программы. Возьмём такой же адрес как и при расчёте в [3.2.2] – 1333333 и сообщение будет тональный вызов. Составим 21-битное слово, для этого адрес переведём в двоичную форму счисления и отбросим последние три бита:
133333310 = 1010001011000010101012
101000101100001010101 (21 бит) – 3 бита = 101000101100001010 (18 бит)
Далее к началу 18-битного адреса добавим флаг адреса – 0, а к его концу допишем два функциональных бита – 012 (тональное сообщение. Получили: 0101000101100001010012 переведём это число в десятичную систему счисления - 66666510.Теперь осталось вписать число 666665 в поле ввода десятичного числа в программе и нажать кнопку "Рассчитать". Результат расчёта (десятичное число 1365330050) переведём в двоичную систему счисления:
136533005010 = 10100010110000101001000100000102
Контрольные подчёркнуты линией, за ними бит проверки на чётность.
Далее привожу листинг программы.
4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
"Изучение записи формата сообщения протокола POCSAG"
В данном разделе я разработал методическое указание по выполнению лабораторной работы по теме: "Изучение записи формата сообщения протокола POCSAG", рассчитанную на выполнение учащимися специальностей 2004 и 2006 повышенного уровня. Работа рассчитана на выполнения за 2 часа.
Далее привожу непосредственно текст методического указания.
1 Цель работы:
Изучить формат записи сообщения протокола POCSAG
2 Литература:
2.1 Соловьёв А. А., Смирнов С. И. Техническая энциклопедия пейджинговой связи.
3 Подготовка к работе:
Изучить протокол POCSAG.
Запись адресных бит.
Запись информационных бит.
Запись контрольных бит.
Подготовить бланк отчёта.
Ответить на вопросы для допуска к работе.
При 8-и битовой кодировке символов существует возможность передачи больше различных символов. Почему в формате протокола POCSAG используется 7-ми битовая кодировка символов?
Как можно увеличить потенциальное количество абонентов?
4 Основное оборудование:
Персональный компьютер.
Программное обеспечение.
5 Задание:
По заданному адресу и по заданной информации составить полный формат сообщения в протоколе POCSAG.
6 Порядок выполнения работы:
Изучите особенности работы компьютерной программы и формата протокола POCSAG.
Адрес абонента и содержание передаваемой информации выдаёт преподаватель.
Составьте кодовые слова для передачи адреса и информации. Для составления кодового слова переведите ваш адрес в двоичную форму и отбросьте последние три бита – они в последствии определят, в каком фрейме будет передаваться ваше сообщение. Затем сосчитайте контрольные биты с учетом флага.
Проделайте аналогичную операцию для кодовых слов содержащих информацию.
Запишите в шестнадцатиричной системе счисления кодовые слова синхронизации, адреса, информационные кодовые слова, о также пустые кодовые слова. Учитывайте при записи фреймов, содержащих адрес и информацию, номер этих фреймов, а так же правильно укажите кадр, с которого начинается ваше сообщение.
7 Содержание отчёта:
Наименование работы.
Цель работы.
Основное оборудование.
Содержание работы.
Составленный формат записи пакета (пачки) полученного сообщения в протоколе POCSAG в двоичной и шестнадцатеричной системе счисления.
Выводы и анализы по работе.
8 контрольные вопросы:
Что означает позитивный и негативный способ передачи информации?
Что такое синхронный и асинхронный способ передачи информации?
Какие функции выполняет преамбула?
В чём заключается достоинство семибитовой кодировки символов?
8.5 Какова минимальная длительность преамбулы?
8.6 Чем отличается кодировка цифровых пейджеров, от кодировки буквенно- цифровых пейджеров?
8.7 В чем достоинство цифровых пейджеров?
8.8 Как изменится ёмкость сети ПРВ при использовании только цифровых пейджеров?
9 Приложение:
Описание функциональных возможностей программы РЕ
Программа предназначена для создания пачек битов на одном из последовательных портов компьютера в соответствии с форматом POGSAC.
).
9.2 Пейджинговый протокол POСSAG
9.3 Пример алгоритма расчёта контрольных бит.
По имеющимся 21-битам информации (флаг + адресное поле + функнкциональные биты, либо флаг + информационное поле) можно составить 10 контрольных бит по алгоритму БЧХ.
Для расчёта вам необходим калькулятор, способный переводить числа в разные системы счисления, если у вас такового нет, то можно воспользоваться виртуальным калькулятором из операционной системы WINDOWS, расположенный:
Важно при переводе чисел в другие системы счисления учитывать все знаки числа, включая ноли, расположенные в начале числа (двоичное счисление). Вычисление сводится к делению чисел на полином. Полином БЧХ задан как двоичное число 11101101001. Кодирование кодовых слов происходит следующим образом (для примера возьмем адресное слово для адреса "1333333" с тональным вызовом). Пример вычисления контрольных бит, предоставлен в таблице 11.
Сперва, имеющиеся 21 бит необходимо логически умножить на 10 (десятичное), т.е. сдвинуть на 10 бит влево, тем самым подготовить место в двоичном слове для размещения 10 контрольных бит. Вычисление контрольных бит сводится к последовательному делению со сдвигом. В операции деления участвует уже 31 бит.
Возьмём первых 11 (№№ 1 – 11) бит 21-го битного слова – это будет делимое. Первым битом этого одиннадцатибитного слова является "0", значит, делителем будет слово состоящее только из нолей, или просто операция деления не происходит. После деления (логическая операция Исключающее ИЛИ) к остатку добавляем следующий бит (№12). Анализируем первый бит делимого (остаток от предыдущего деления) – это "1" – делителем будет полином. Полином в коде БЧХ(31,21) это двоичное слово – 11101101001. После деления к остатку добавляем следующий №13-ый бит, и повторяем операцию.
Операция продолжается до тех пор, пока возможно добавление бит к остатку от деления.
Итог расчёта – проверочные биты 0001000001.
После расчёта контрольных бит приступают к определению бита чётности. Бит чётности определяется подсчётом числа единиц в получившемся 31-битовом слове. Если количество единиц чётное, то бит чётности устанавливается в 0, иначе 1.
Сформированное 32-битное слово перевести в шестнадцатиричную систему счисления. Затем производится запись всего формата сообщения.
Исходное: 21 бит – 010100010110000101001
Рассчитанные 10 функциональных бит – 0001000001
Бит четности – 0
Итог: 1010001011000010100100010000010 переведём в шестнадцатеричную систему счисления = 51614882.
Запишем полный формат сообщения:
7CD215D8
7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197
7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 51614882 7A89C197
7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197
7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197
Пояснение:
7CD215D8 – слово кадровой синхронизации.
7A89C197 – пустое слово.
51614882 – первое кодовое слова первого кадра, содержит адрес абонента и сообщение "тональный вызов". Адресное кодовое слово расположено в шестом фрейме, значит, адресное кодовое слово будет идти под номером 11.
В программе на компьютере передайте сообщение с включенным режимом отображения передаваемых данных. Сравните ваш формат записи и формат записи, показанный в программе РЕ.
Для расчета контрольных бит для кодовых слов, несущих в себе информацию буквенно-цифрового сообщения, можно воспользоваться программой расчёта контрольных бит (KONBIT.EXE), расположенной на рабочем столе или по пути: "Пуск" "Программы" "Контрольные биты".
Кодировочная таблица пейджера предоставлена в таблице 9.
В кодировочной таблице приводиться соответствие шестнадцатеричного кода и символа, отображаемого на экране пейджера, и соответствие шестнадцатеричного кода и служебной функции. Например, по таблице символ буквы "А" соответствует шестнадцатеричный код 41.
Переведите подготовленные вами к расчёту 21 бит, для которых необходимо рассчитать контрольные биты и бит чётности, в десятичную систему счисления. Запишите десятичное число в поле ввода числа и нажмите кнопку "Рассчитать". Результат расчета запишется в десятичной форме. Переведите ответ из десятичной формы в шестнадцатеричную.
Приведём пример для расчёта кадров для передачи сообщения "ДУБ" по адресу 1333333.
Подготовим 21-битовые слова. Для передачи такого сообщения понадобиться 3 полуфрейма (один полуфрейм –адрес; второй и третий - сообщение), т.к. в одно кодовое слово умещается полностью два символа, а третий только шестью разрядами. Седьмой разряд передаётся в следующем кодовом слове, за этим битом следуют символы ЕОТ заполняя собой оставшиеся место в кодовом слове. Следующие кодовые слова - пустые кодовые слова 7A89C197.
Для каждого кодового слова рассчитаем с помощью программы контрольные биты и бит чётности. Запишем ответ и переведём его в шестнадцатеричную систему счисления.
Итак:
Адресное кодовое слово 136533502810= 51615BF416
Первое кодовое слово, содержащее сообщение -182510986010 = 9337089C16
Второе кодовое слово, содержащее сообщение -93846568310= C810266D16
Запишем полный формат сообщения:
7CD215D8
7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197
7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 51615BF4 9337089C
C810266D 7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197
7A89C197 7A89C197 7A89C197 7A89C197
5 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
"Изучение стандартов ПРВ ОП"
В данном разделе я разработал методическое указание по выполнению лабораторной работы по теме "Изучение стандартов ПРВ ОП", рассчитанную на выполнение учащимися специальности 2004. Работа рассчитана на выполнения за 2 часа.
Далее привожу непосредственно текст методического указания.
1 Цель:
Изучить наиболее распространенные стандарты систем персонального радиовызова общего пользования.
Литература:
Соловьёв А. А., Смирнов С. И. Техническая энциклопедия пейджинговой связи. Эко-Трендс М:, 1998 стр. 18-50.
Громов Ю. А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. Эко-Трендс М:, 1998 стр. 39-52
Приложение к практическому занятию.
Подготовка к работе:
Повторить материал лекционных занятий.
Подготовить бланк отчёта.
Ответить на вопросы для допуска к работе.
Назначение преамбулы (заголовка) в протоколе POCSAG?
Определить длительность преамбулы при скорости 512 бит в секунду, если количество информации 576 бит?
Почему длительность преамбулы 1,125 сек. А не 0,5 секунды?
В чём состоит особенность асинхронного способа передачи информации?
Основное оборудование:
Персональный компьютер.
Учебная программа кодера формата POCSAG.
Задание:
Составить отчёт по практическому занятию.
Исследовать формат сообщения протокола POCSAG.
Порядок выполнения работы:
Передайте любые символы (количеством от 3 до 6 символов). Адрес задайте любой из предложенного диапазона (1333333 – 1333340).
Проанализируйте выведенный на экран формат сообщения. Определите, в каком из шестнацитиричном слове передаётся кодовое слово синхронизации, адрес, информация и пустые слова. Определите фрейм, в котором передана ваша информация, это можно проделать двумя способами: либо просто сосчитайте кадры (на экране); либо следует поделить введенный вами адрес на 8, а полученный остаток надо умножить на 8, получится номер фрейма. Например: адрес 1444444, тогда 1444444/8= 180555.5, остаток = 0.5; переведём отсаток из десятичной формы простую получилось 4/8, либо 0.5*8=4, вывод: информация передаётся в четвёртом фрейме. Переведите в двоичную систему исчисления кадр, содержащий адрес абонента. Разбейте это двоичное слово на группы байт по принципу: флаг, адресное поле, дополнительный адрес, функциональные биты, бит проверки на чётность. Адрес определяется из первого кадра вашего фрейма. В адресном поле содержится не полный адрес абонента (весь, кроме трёх последних бит). Номер фрейма, в котором передаётся сообщения и есть недостающие три бита в адресном поле. Вам следует только дописать в конец адресного поля эти три бита и перевести в десятичную форму: получится тот адрес, который вы ввели. Например: адрес из кадра 101100000101001011 (двоичное), фрейм (адреса 1444444) четвёртый (счёт начинается с нуля до семи) равен 100 (двоичное), допишем адресное поле номером фрейма – 101100000101001011100, переведём в десятичное, получили 1444444.
Форма отчёта.
Наименование работы.
Цель работы.
Содержание работы.
Форматы протоколов PORSAG, ERMES, FLEX.
Краткие пояснения по работе кодеров базовых станций.
Таблицы основных характеристик стандартов.
Выводы, сравнительные характеристики стандартов.
Контрольные вопросы:
В чём состоит особенность синхронного способа передачи информации?
Определить потенциальное количество абонентов (размер адресного поля)?
От чего зависит реальное количество абонентов?
Причины возникновения ошибок при приёме сигнала.
Почему в стандарте изготовляют самые миниатюрные пейджеры?
Почему дальность связи зависит от разноса (сдвига) частоты и скорости манипуляции?
Какие стандарты обеспечивают высокоточные часы в пейджере?
Приложение.
Обзор СПРВ ОП
1 Краткая характеристика стандартов СПРВ
3 Пейджинговый протокол ERMES
Так же, как и в сотовой связи, для устранения различий между существующими стандартами и создания единой европейской СПРВ в конце 80-х годов несколько операторов, объединившихся под эгидой одной из комиссий Европейского Сообщества, принялись за разработку концепции в 1989г. рекомендации ЕЭС 166/3, формально положившей начало стандарту. По сути дела, он должен был стать для пейджинга тем, чем стали сети на основе GSM и DCS на рынке сотовой телефонии - всемирной универсальной технологией.
Каковы же основные характеристики протокола ERMES, выделяющие его на фоне существующих. Системы персонального радиовызова ERMES позволяют предоставлять следующие услуги:
передачу цифровых сообщений длиной 21- 1600 знаков;
передачу буквенно-цифровых сообщений длинной от 400 до 9000 символов (напомним, что знак, как единица информации, может быть передана по каналу связи в виде цифровой последовательности из нескольких символов);
передачу произвольного набора данных объемом до 64 Кбит;
возможность приема вызова и сообщений одним пейджинговым приемником (пейджером) во всех странах, входящих в СПРВ ERMES.
Одним из условий, позволяющем обеспечить эту услугу, является договоренность стран, участвующих в проекте ERMES, выделять для этих систем единого частотного диапазона 169,4...169,8 МГц, что позволяет организовать 16 радиоканалов с разносом несущих частот в 25 кГц с использованием при приеме сигналов сканирующие по частоте приемники.
Структура радиосигнала в системах ERMES выбрана таким образом, что позволяет повысить емкость трафика в 10-15 раз по сравнению с существующими аналоговыми СПРВ. При этом следует отметить, что ERMES является полностью цифровой системой, обеспечивающей скорость передачи информации 6,25 бит/с.
Посмотрим,
как построен радиоинтерфейс в системе
ERMES,
т. е. каким образом организована
передача информации (самого сообщения,
служебной и адресной) и как обеспечивается
согласованность работы синхронизация
передающей станции и абонентских
приемников. Структура протокола
ERMES приведена
на рисунке 12.
Цикл передачи состоит из 60 циклов по одной минуте каждый, в свою очередь, каждый цикл содержит пять последовательностей по 12 с. Каждая из подпоследовательностей включает в себя 16 типов "пачек", которые условно обозначены от А до Р. Все пачки содержат четыре группы бит, позволяющие обеспечить: синхронизацию; передачу служебной системной информации; передачу адреса; передачу информационного сообщения.
Как происходит поиск и прием сообщения приемником пейджера? Надо иметь в виду, что пейджер "не знает", во-первых, в каком из 16 каналов передается сообщение, предназначенное именно для него, и во-вторых, в какой из 16 пачек (от А до Р) находится это сообщение. Поэтому, чтобы "выловить" сообщение из эфира, принята следующая процедура.
Приемник настраивается на первый канал, просматривает все пачки, далее, если не было найдено сообщение с адресом данного пейджера, приемник перестраивается на следующую частоту, т. е. на следующий канал, и опять просматривает все пачки и так до тех пор, пока не будет найдена и принята информация, адресованная этому абоненту: После этого процедура повторяется снова.
|
Таблица 13. Порядок расположения групп для каждого частотного канала Ка-нал |
Последовательность=12 сек |
Последовательность (следующая) |
||||||||||||||||||||||
|
01 |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
|
02 |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
|
03 |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
|
04 |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
|
05 |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
|
06 |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
07 |
|
07 |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
|
08 |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
|
09 |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
|
10 |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
|
11 |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
|
12 |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
|
13 |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
|
14 |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
|
15 |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
|
16 |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
Возможна также ситуация, когда сообщение большого объема передается в определенном пакете (например, только в А), но последовательно на каждом из каналов, порядок расположения групп для каждого частотного канала показан в таблице 13.
Важным преимуществом протокола ERMES является более высокая помехоустойчивость системы, поскольку предполагается использование помехоустойчивого кодирования, а именно прямой коррекции ошибок (FES), циклического кода (30,18).
4 Пейджинговый протокол FLEX
Чтобы удовлетворить растущий спрос на услуги пейджинговой связи, в начале 90-х годов фирмой «Моторола» был разработан новый, более совершенный протокол FLEX, оборудование для которого уже выпускается многими ведущими производителями. Именно за счет того, что протокол позволяет операторам обслуживать большее количество абонентов и обеспечивать более высокие скорости передачи данных, он был принят на вооружение во многих странах Азии, Северной и Южной Америки. Основным достоинством этого протокола является высокая скорость передачи данных - 1600, 3200 и 6400 бит/сек, а, следовательно, высокая пропускная способность. Так, если в стандарте POCSAG ресурс частоты составляет 10-15 тысяч абонентов, то во FLEX-системах ресурс частотного канала лежит в пределах 20-80 тысяч абонентов. В отличие от протокола POCSAG протокол FLEX использует синхронную передачу данных, т.е. синхронизация передатчика и приемника производится по абсолютному значению времени. Структура формата FLEX приведена на рисунке 13.
Данные в протоколе FLEX формируются в кадры, которые передаются последовательно со скоростью 32 кадра в минуту (1,875 сек на кадр). Полный цикл протокола FLEX состоит из 128 кадров, которые нумеруются от 0 до 127 и передаются ровно 4 минуты. Каждый час делится на 15 циклов, пронумерованных от 0 до 14.
Так как протокол FLEX является синхронным, для его синхронизации используются сигналы точного времени, передаваемые в начале каждого часа в кадре 0 цикла 0. При передаче этого кадра осуществляется синхронизация приемников.
Каждый кадр протокола FLEX передается 1,875 сек и состоит из блока синхронизации (115 мсек.) и 11 информационных блоков (по 160 мсек. на блок). Блок синхронизации обеспечивает синхронизацию кадра и настройку пейджеров (фрагменты "Синхрон. 1" и "Синхрон.2"), а также несет информацию о номере цикла и кадра (фрагмент "Кадр инфо").
Информационные блоки содержат служебную информацию, адресное поле, задающее адреса пейджеров, которым адресованы сообщения, векторное поле, указывающее, где расположены сообщения в поле сообщений и их длина и непосредственно поле сообщений, содержащее сами сообщения. Последовательность расположения полей в кадре показана на рисунке 14.
Поля не привязаны к границам блока. Порядок расположения адресов пейджеров в адресном поле должен соответствовать порядку расположения векторов в векторном поле. Адреса пейджеров могут задаваться одним кодовым словом (короткий адрес), поддерживая при этом до 2 миллионов адресов, или двумя кодовыми словами (длинный адрес), поддерживая до 5 миллиардов адресов.
При кодировании информации используется код БЧХ, позволяющий восстанавливать единичные ошибки передачи данных. Кроме того, используемая в протоколе последовательность передачи сформированных бит информации позволяет восстанавливать принятые данные при пропадании сигнала на интервале до 10 мсек.
Каждый пейджер, работающий по протоколу FLEX, может принимать сообщения на любой из допустимых скоростей передачи (1600, 3200 и 6400 бит/сек). Одним из важных следствий синхронного протокола является то, что сообщения для каждого конкретного пейджера можно помещать в кадр с определенным номером. Это позволяет пейджеру избирательно принимать один или несколько кадров из всего четырехминутного цикла протокола FLEX, в которые помещаются сообщения на его адрес. Если пейджер не обнаруживает своего адреса в своем кадре, он прекращает прием. Такая организация связи позволяет резко повысить срок службы батареек пейджера.
Еще одной отличительной особенностью протокола FLEX является возможность работы совместно с другими протоколами связи. Для этого в цикле выделяются определенные кадры для работы по протоколу FLEX, а промежутки между ними отдаются для работы по другим протоколам, например, POCSAG. Это позволяет компании-оператору не создавая новой инфраструктуры, постепенно перейти от работы в протоколе POCSAG на работу в протоколе FLEX. К достоинствам протокола FLEX следует отнести: повышенную скорость передачи данных, т.е. повышенную пропускную способность на один частотный канал; возможность поддержания большого количества адресов (до 5 миллиардов); улучшенные характеристики помехоустойчивости канала передачи: обеспечение энерго-экономичного режима работы пейджеров; возможность совместной работы с другими протоколами.
1.3 Структурная схема организации СПРВ
В зависимости от количества абонентов варианты построения СПРВ подразделяются на: малые системы, средние системы и большие системы. Пример построения малой системы приведен на рисунке 1.
Малая система рассчитана на обслуживание 150-250 абонентов. Она состоит из автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора, базовой передающей станции и антенно-фидерного тракта. Функциональные возможности АРМ следующие: набор и отправка сообщений на текстовой и цифровой пейджер; длинна сообщения до 400 символов; подготовка сообщений с клавиатуры; встроенный кодировщик POCSAG-сигнала; операционная система - DOS;
Пример построения большой системы показан на рисунке 2. Информация, передаваемая на пейджер, поступает в пейджинг-центр следующим образом: с городского телефона; с удаленных терминалов; с городских справочных служб; роуминг с другими пейджинг-центрами; через электронную почту INTERNET-mail. Сообщения через городскую АТС по многоканальной линии поступает на офисную АТС операторского зала.
При передаче сообщения с помощью городского телефона пользователь говорит оператору номер пейджера, на который надо передать сообщение, и само сообщение. Оператор вводит номер пейджера и сообщение в программу. С компьютера информация через концентратор ЛВС и центральный диспетчерский пульт, поступает на пейджинг-терминал, который кодирует сообщение, предназначенное для отправки на пейджер, в формат протокола передачи данных (например, PACSAG) и передает сформированные данные на передатчик, предназначенный для преобразования кодированных сообщений в высокочастотный сигнал, его усиления и передачи на АФУ для излучения в эфир на пейджеры и ретрансляторы.
При наличии телефона с DTMF прием цифровых сообщений может быть автоматическим. При таком способе приема сообщений пользователь после набора номера пейджинг-центра подключается к оператору-автомату DTMF. При наборе пользователем номера пейджера и сообщения с помощью кнопок телефона оператор-автомат DTMF автоматически фиксирует сообщение и передает на концентратор ЛВС для последующей передачи на пейджер. Сообщения, пришедшие с удаленных терминалов, других пейджинг-центров или из электронной почты INTERNET коммутируются на соответствующие серверы, а с них на концентратор ЛВС. Все это происходит автоматически.
Для предоставления абонентам справочной информации в пейджинг-центрах существует справочная служба, которая позволяет реализовать получение абонентами пейджеров справочной информации по следующим разделам: авиа и ж/д справки; справки о телефонах и адресах; данные о цене купли-прадаже наличной валюты в банках города; сведения о рецептуре культурных, зрелищных учреждений; справка - как проехать по городу.
Справочная информация в пейджинг-центр поступает из городских справочных служб к оператору справочной службы, который формирует и отправляет справочную информацию на пейджеры абонентов.
7 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСТНОСТИ ПРИ РАБОТЕ
С ИНТЕРФЕЙСОМ ПЕРЕДАЧИ.
Требования техники безопасности при работе с персональным компьютером:
Одним из основных элементов персонального компьютера является системный блок и монитор. Они могут представлять опасность для здоровья человека. Системный блок закрыт сверху металлической крышкой и внутри его находится блок питания к которому подводится питание напряжением 220 В, поэтому возникает необходимость в заземлении. Заземление возможно осуществить через шнур питания, так как это предусмотрено конструкцией шнура, заканчивающегося вилкой с заземляющимся контактом. Монитор является источником электромагнитных и электростатических полей и рентгеновского излучения. Поэтому монитор должен иметь гигиенические сертификаты, включающие в себя оценку визуальных параметров и подтверждающие не превышение допустимых норм излучения.
Согласно санитарных правил и норм, должны также выполнятся следующие требования:
помещения, в которых располагаются персональные компьютеры, должны быть оборудованы одноместными столами
столы и стулья должны иметь регулировочные параметры и соответствовать росту
Общие требования
К самостоятельной работе допускаются лица, не имеющие медицинских противопоказаний, прошедшие вводный инструктаж и инструктаж на рабочем месте. Продолжительность непрерывной работы на компьютере без регламентированного перерыва не должна превышать 3-х часов. В средних специальных учебных заведениях длительность работы на персональном компьютере во время учебных занятий должна составлять не более одного часа в день, а во время производственной практики, без учебных занятий, не должна превышать трех часов в день. Не допустимо суммирование регламентированных перерывов. Для снижения утомлённости глаз, следует выполнять профилактические упражнения.
Перед началом работы
Следует убедиться в исправности розеток, вилок, шнура внешним осмотром. Экран следует установить таким образом, чтобы смотреть на него под прямым углом. Лучше смотреть с верху в низ, т.е. нижний край должен быть ближе к оператору. Если на экране монитора отсвечивают блики, надо установить монитор так, чтобы не было бликов. Расстояние от глаз до экрана должно быть 50-70 см. клавиатура должна располагаться не ближе, чем на 10см от края стола.
Требования безопасности во время работы
Во включенном состоянии запрещается:
передвигать по рабочему столу монитор и системный блок
дотрагиваться до экрана
трогать кабель и разъёмы на задней панели компьютера
иметь на рабочем месте посторонние предметы, которые могут попасть отверстия на задней панели
класть бланки, справочники и другие предметы на клавиатуру
Требования безопасности в аварийных ситуациях
Каждый работник, обнаруживший неисправность, представляющую опасность для людей, обязан об этом сообщить непосредственному руководителю. Во время работы возможно появление запаха дыма, воспламенения, в таком случае работнику следует немедленно прекратить работу, отключить от сети компьютер; принять меры к тушению пожара с помощью углекислотного огнетушителя.
Требования безопасности по окончании работы
Отключить от сети оборудование: компьютер, дисплей, принтер. Привести в порядок рабочее место.
Требование техники безопасности при эксплуатации радиопередатчика и аппаратуры организации радиоканала:
Токоведущие части оборудования, доступные случайному прикосновению, должны быть закрыты или ограждены в тех случаях, когда напряжение на них превышает:
в помещениях с повышенной опасностью – 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока;
в помещениях особо опасных – 12 В постоянного и переменного тока;
Корпус передатчика и аппаратуры организации радиоканала должен быть обязательно заземлен.
Около радиооборудования с выдвижными блоками и открывающимися дверцами, при возможности случайного прикосновения к токоведущим частям, должны быть проложены диэлектрические ковры шириной не менее 0,7 м и длинной, соответствующей длине оборудования. Диэлектрические ковры прокладываются около всех видов радиооборудования в помещениях с токопроводящими полами.
Для защиты обслуживающего персонала от воздействия электромагнитных полей (ЭМП), высокочастотные установки должны быть оборудованы таким образом, чтобы на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием ЭМП, напряженность электрического (Е) и магнитного (Н) полей в диапазоне частот 60 кГц – 300МГц в зависимости от времени их воздействия не превышала значений, рассчитанных по ГОСТ 12.1.006-84 и приведенных в таблице 16.
На рабочих местах в зоне обслуживания высокочастотных установок необходимо не реже 1 раза в год производить измерения интенсивности излучения. Измерения должны выполнятся при максимальной используемой мощности излучения и включении всех одновременно работающих источников высокой частоты.
Измерения интенсивности излучения должны также производится при вводе в действие новых генераторных установок, при реконструкции действующих, после ремонтных работ, которые могут оказать влияние на интенсивность излучения.
Измерения интенсивности излучения должны производится работником производственной лаборатории или лицами, назначенные руководством предприятия и прошедшими специальное обучение. Измерения производятся в присутствии руководителя производственного подразделения или его заместителя и представителя цехового комитета профсоюза. Результаты измерений заносятся в протокол, который хранится у администрации.
Таблица 14. Предельно допустимые уровни напряженности электрического и магнитного полей в диапазоне 0,06-300 МГц в зависимости от времени их воздействия
|
Время воздействия, ч |
0,06-3 МГц |
3-30 МГц |
30-300 МГц |
|
|
|
Епд, В/м |
Нпд, А/м |
Епд, В/м |
Епд, В/м |
|
12,0 |
41 |
4 |
24 |
8 |
|
11,0 |
43 |
4 |
25 |
9 |
|
10,0 |
45 |
5 |
26 |
9 |
|
9,0 |
47 |
5 |
28 |
9 |
|
8,0 |
50 |
5 |
30 |
10 |
|
7,0 |
53 |
5 |
32 |
11 |
|
6,0 |
58 |
6 |
34 |
12 |
|
5,0 |
63 |
6 |
37 |
13 |
|
4,0 |
71 |
7 |
42 |
14 |
|
3,0 |
82 |
8 |
45 |
15 |
|
2,0 |
100 |
10 |
59 |
20 |
|
1,0 |
141 |
14 |
84 |
28 |
|
0,5 |
200 |
20 |
118 |
40 |
|
0,25 (15 мин) |
283 |
28 |
167 |
57 |
|
0,08 (5 мин) |
500 |
50 |
300 |
80 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе работы над курсовым проектом была отработана сеть персонального радиовызова, работающая в протоколе PОCSAG. Произведена работа по наладке программного обеспечения. Производился контроль за сигналом, поступающим с выхода последовательного порта RS-232 на базовую станцию. Также был подробно исследован протокол PОCSAG с целью последующего развития методической базы. Подготовлены лабораторные работы: "Изучение записи формата сообщения протокола POCSAG", "Исследование стандартов СПРВ ОП", "Организация локальной или корпоративной сети ПРВ". Результатом труда дипломников и работников колледжа учебно-материальная база стала лучше, в перечисленных лабораторных работах можно изучать: принцип организации сети ПРВ, аппаратное и программное обеспечение, протокол POCSAG, принцип кодирования сообщений. Иными словами имеется возможность подробного изучения системы персонального радиовызова.
ЛИТЕРАТУРА
1 Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. М., Информационно-издатьльский центр Госкомсанэпиднадзора России, 1996 год.
2 Громов Ю. А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. Эко-Трендс М., 1998 год.
3 Правила по охране труда на радиопредприятиях. Министерство связи Российской Федерации, 1995 год.
4 Ратынский М. В. Основы сотовой связи. М., Радио и связь, 1998 год.
5 Соловьев А. А., Смирнов С. И. Техническая энциклопедия пейджинговой связи. Эко-Трендс М., 1998 год.
6 Фомин Н. А. Радиоприемные устройства М., Радиоприемные устройства 1996 год.