Высокоскоростной пейджинговый стандарт FLEX

Высокоскоростной пейджинговой стандарт FLEX (Flexible Wide-area Protocol) разработан в 1993 г. специалистами компании Motorola с целью повышения пропускной способности радиоканалов. Благодаря рациональ­ному распределению информационных пакетов во времени передача сооб­щений осуществляется на трех скоростях: 1600, 3200, 6400 бит/с, что позво­ляет увеличить количество абонентов в одной системе до 3,5 млрд. Максимальная скорость передачи сообщений в стандарте FLEX составляет 6400 бит/с, что в пять раз больше, чем в протоколе POCSAG. В последние годы на основе стандарта FLEX создается семейство высокоскоростных протоколов ReFLEX и InFLEXion, которые расширяют возможности систем персонального радиовызова. Протокол ReFLEX предназначен для органи­зации двухсторонней цифровой передачи сообщений, т. е. передачи с под­тверждением приема. В протоколе ReFLEX передача сигналов подтвержде­ния того, что сообщение принято, осуществляется пейджером на частоте 901 — 902 МГц (эти частоты лежат в полосе частот используемого в России стандарта GSM). В этом протоколе предусмотрена высокоскоростная пере­дача сообщений (от 12 800 до 25 600 бит/с). Протокол InFLEXion предусматривает еще большую скорость передачи сообщений (112 Кбит/с), что по­зволит более чем в 10 раз увеличить пропускную способность системы и, соответственно, число абонентов. Кодирование сообщений в протоколах про­изводится при помощи четырехуровневой фазовой манипуляции (FSK). Со­общения формируются в пакеты фиксированной длины и передаются в ре­жиме реального времени. Однако высокоскоростные протоколы ReFLEX и InFLEXion в настоящее время находятся на этапе испытаний.

В протоколе стандарта FLEX предусматривается синхронная передача сооб­щений пакетами фиксированной длины, каждый из которых имеет свое кон­кретное положение во времени (рис. 2.16). За 1 мин передается 32 пакета (1,875 с на один пакет), за полный цикл — 128, что занимает 4 мин. Следова­тельно, за 1 ч повторяется 15 циклов сообщений. Специалисты компании Motorola рекомендуют синхронизировать начало каждого 0-го пакета 0-го цикла с началом астрономического часа по сигналам точного времени спут­никовой системы GPS. Это необходимо для пейджинговых сетей, поддержи­вающих роуминг.

Помимо уникального адреса, для каждого пейджера сети устанавливается оп­ределенный номер (Home Frame) пакета (0 — 127). При получении номера сво­его пакета и маски сжатия пакетов (Pager Collapse Value) пейджер определяет, какие именно пакеты ему необходимо получить за полный цикл передачи сооб­щений. Маска сжатия пакетов представляет собой восьмиразрядное двоичное число, обозначающее частоту активизации пейджера для приема информации. Например, маска сжатия 0 заставит пейджер декодировать все 128 пакетов, маска 1 — каждый 2-й пакет, маска 2 — каждый 4-й и т. д.

Так, при базовом номере пакета 0 и маске сжатия 1 пейджер будет сканировать в поисках информации, отправленной на его адрес, 0, 2, 4, 6,..., 126-й пакеты. При значении базового номера 1 и маске сжатия 1 пейджер будет анализиро­вать 1, 3, 5,..., 127-й пакеты. А при базовом номере 1 и маске сжатия 2— соот­ветственно 1,5,9,..., 125-й пакеты. Таким образом, появляется возможность не только значительно продлить жизнь элемента питания пейджера, но и исполь­зовать «пустые» временные интервалы для передачи информации по другим протоколам (например, по широко известному POCSAG).

Каждый пакет (см. рис. 2.16) состоит из блока синхронизации и 11 информа­ционных блоков. Структура пакета определяется структурой блока синхро­низации, который содержит информацию об уровнях модуляции, используе­мых в пакете, о номере текущего цикла, номере пакета, поддержке роуминга и т. д. Блок синхронизации включает в себя информацию о пакете в целом и может содержать:

• 8 кодовых слов (32 бита каждое) при двухуровневой фазовой манипуляции
• 16 кодовых слов (32 бита каждое) при 2- или 4-уровневой манипуляции
• 32 кодовых слова (32 бита каждое) при 4-уровневой манипуляции

Рис. 2.16. Пакетная организация протокола FLEX

Информационный блок (рис. 2.17) включают в себя несколько полей. Первое из них — поле информации о блоке (Block Information Field), которое состоит из набора стандартных кодовых слов и содержит информацию о структуре блока, начале адресов, количестве приоритетных адресов, поле векторов, флаге про­должения сообщений, системной маске сжатия пакетов и т. д.

Далее следует поле адресов, состоящее из последовательности адресов пейд­жеров, которым передается информация, содержащаяся в поле сообщений (Message Field), Адрес может быть двух форматов — короткого или длинного. Короткий формат адреса (Short Address) позволяет подключать к одной систе­ме 2 млн. пейджеров, в то время как длинный формат (Long Address) — 3,5 млрд. За полем адресов следует поле векторов.

Рис. 2.17. Структура информаци­онного блока

Расположение компонентов поля векторов в точности соответствует структуре адресного поля. В поле векторов кодируется длина передаваемых сообщений, информация об их типе и т. п.

В последнем поле, передаваемом в информационном блоке, заключено сооб­щение, состоящее из кодовых слов. В протоколе FLEX различают три вида сооб­щений: буквенно-цифровые, чисто цифровые и двоично-шестнадцатеричные. Информация о том, какой из типов сообщений используется, находится в при­нятом ранее поле векторов.

В протоколе FLEX кодовое слово представляет собой последовательность сим­волов из 32 бит, из которых 11 младших разрядов используются при исправле­нии ошибок. Они позволяют осуществлять коррекцию 16 разрядов при скоро­сти 1600 бит/с, 32 — при скорости 3200 бит/с и 64 — при скорости 6400 бит/с. Остальные 21 бит содержат сведения о структуре информационных блоков.

Специальный алгоритм протокола обмена FLEX позволяет при наличии силь­ных радиопомех или неравномерного приема терять не все сообщения, а лишь ничтожную их часть.

Такова в общих чертах структура протокола FLEX. Разумеется, здесь приведен лишь краткий обзор протокола, полное его описание занимает около сотни стра­ниц и является сугубо техническим. Читатели, видимо, обратили внимание на то, что протокол FLEX очень сложный по организации и его программная и аппа­ратная реализация требует больших затрат. Такова основная плата за повыше­ние пропускной способности канала, надежности передачи сообщений и удов­летворение запросов пользователей пейджеров.

Согласно концепции развития сетей персонального радиовызова, принятой в России, имеются перспективы применения высокоскоростного протокола FLEX на основе федеральной F-сети. В 1997 г. такая сеть введена в строй и охватывает пейджинговой связью Москву, Санкт-Петербург и еще 13 городов России. Пер­вой на европейском рынке применила высокоскоростной международный стан­дарт связи FLEX пейджинговая компания FCN (г. Санкт-Петербург). Пейджинговые компании стандарта FLEX рассчитаны на обслуживание 40 тыс. абонентов, причем имеется возможность дальнейшего расширения сферы услуг.