Компьютерный интерфейс передачи в системе персонального радиовызова общего пользования (стр. 2 из 9)

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.

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.	Þ
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 (R4×R5/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.