 |
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.
|
|
|
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
|
|
|
