сигнал ais что это

Что такое AIS и как она работает

Количество транспортных средств постоянно растет не только на дорогах. В последнее время мировой гражданский флот ежегодно пополняют примерно три тысячи судов водоизмещением свыше 100 тонн. На сколько увеличивается поголовье более мелкого мореходного планктона, остается только догадываться, но когда наблюдаешь лес мачт в очередной турецкой марине, запросто можно подумать, что яхты там каждый день размножаются простым делением — как инфузории.

Разумеется, при столь бурном росте мирового флота пути судов будут пересекаться все чаще и чаще.

Математическая статистика прозрачно намекает, что далеко не все эти встречи закончатся благополучным расхождением на безопасном расстоянии, ну а практический опыт показывает, что одними радарами данную проблему не решить.

Главным образом для уменьшения риска столкновений судов в 2000 году и была разработана AIS — Automatic Identification System, то есть Автоматическая Идентификационная Система. Ее функционал оказался настолько удачным, что спустя всего два года Международная морская организация потребовала обязательной установки терминалов AIS на все грузовые суда водоизмещением более 500 регистровых тонн, на «грузовики» свыше 300 тонн, совершающие международные рейсы, и на все корабли для пассажирских перевозок независимо от тоннажа.

В отличие от радаров, способных зафиксировать появление крупных плавучих объектов неподалеку от судна и приблизительно оценить их текущие направление и скорость перемещения, AIS позволяет получить куда более развернутую и точную информацию о навигационной обстановке.

Чтобы лучше понять возможности новой системы, для начала разберемся, как она устроена.

Корабельный модуль AIS представляет собой цифровой УКВ-приемопередатчик, связанный с судовыми навигационными системами. В зависимости от скорости судна, каждые 2–10 секунд (каждые 3 мин на стоянке) он в автоматическом режиме передает следующую оперативную информацию: идентификационный номер MMSI, навигационный статус («на якоре», «в движении под мотором» и т. п.), текущие координаты, истинные курс и скорость, угловую скорость поворота и метку точного времени.

Полученная информация может выводиться на терминал в виде таблицы с информацией о находящихся поблизости судах, а также в виде их символов, наложенных на навигационные карты (например, в картплоттере) — понятное дело, в этом случае куда легче оценить взаимное расположение и динамику движения.

Одним словом, по сообщениям AIS капитан может абсолютно точно оценить текущую навигационную обстановку. Кстати, радиообмен в системе ведется в диапазоне 162 МГц, то есть на гораздо меньшей, по сравнению с излучением радаров, частоте. Более длинные радиоволны способны огибать препятствия вроде крупных судов и невысоких островов, а потому радиус действия AIS приятно впечатляет. При благоприятных условиях он может превышать 40 миль, однако имейте в виду, что высота установки антенны тут, как и в случае других бортовых передатчиков, играет решающую роль.

Для яхтсменов, по крайней мере тех, чьи суда не фигурируют в чартах журнала Forbes, тонкость использования системы заключается в том, что на корабли водоизмещением менее 300 тонн разрешено устанавливать только терминалы упрощенной версии, обозначаемые «Класс В».

Они отличаются заметно сниженной мощностью передатчика (2 Вт против 12,5 Вт), что ограничивает радиус приема их сообщений примерно пятью милями. Еще одна неприятность — упрощенный алгоритм передачи данных, позволяющий посылать информацию только в том случае, если в эфире остается свободное место в ходе радиообмена старших братьев, оснащенных терминалами класса А. Хитрость тут в том, что в каждый момент времени на любом из двух каналов AIS возможна передача одного единственного блока цифровых данных, и об очередности их выдачи аппараты класса А умеют договариваться меду собой заранее.

Однако согласитесь: несмотря на такую дискриминацию, находясь в ночном неспокойном море, очень приятно сознавать, что на проходящем неподалеку супертанкере вахтенный наверняка знает о присутствии у него под боком вашей 45-футовой яхты.

Есть и еще один способ пользования AIS, и заключается он в установке приемника, не позволяющего отправлять никакие данные вовсе, но зато способного отслеживать перемещения всех судов, оснащенных полноценными терминалами. По большому счету для этого даже отдельное устройство не требуется, поскольку производители вроде Icom и Standard Horizon начали оснащать данной функцией топовые модели монтируемых VHF-радиостанций.

Удобно, компактно, не дорого, однако имеется одно большое «но» — на маленьком экранчике с низким разрешением даже текстовую таблицу разместить проблематично, а уж построить даже самое примитивное подобие карты…

Именно поэтому были разработаны ресиверы AIS, вообще не показывающие графическую информацию, но умеющие конвертировать данные в пакеты стандартного протокола NMEA, понимаемого подавляющим большинством картплоттеров. Плюс к тому некоторые из них могут подключаться к компьютерам по USB, или даже посредством Wi-Fi передавать данные на мобильные гаджеты, работающие под управлением Android или iOS. Подобные девайсы выпускает, к примеру, Weather Dock.

Кстати, при установке аппаратуры AIS даже в дополнительной антенне стопроцентной необходимости нет по причине работы в одном частотном диапазоне с бортовым радио. Однако имейте в виду, что сплиттеры, используемые для подключения к антенне двух разных устройств, как правило немного снижают уровень сигнала, да и в случае проблем с единственной антенной, вы лишитесь сразу двух систем обеспечения безопасности.

Было бы наивно полагать, что такая продвинутая система обмена информацией создавалась исключительно для помощи рулевым в оперативном маневрировании. В задачи AIS также входит глобальный контроль за перемещениями судов в интересах разнообразных судоходных компаний, центров управления движением, а также государственных служб, которым может потребоваться информация о местоположении определенных судов или грузов. По этой причине аппаратура AIS может базироваться не только на кораблях, но и на береговых станциях, многие из которых связаны в глобальную сеть.

Ну, а чтобы эффективнее использовать систему для поиска и спасения моряков в экстренных ситуациях, выпускаются аварийные буи, способные передавать информацию AIS с повышенным приоритетом. Существуют и так называемые виртуальные буи — это единственный тип устройств в системе, чье реальное расположение может не совпадать с координатами в их сообщениях. Как правило, это установленные на берегу передатчики, предупреждающие проходящие суда об опасностях вроде плохо заметных скал или лишенных маяков мысов, выдающихся далеко в море.

Надо сказать, что приемники AIS размещаются даже на спутниках. Это ведь только на поверхности Земли радиус распространения ее сигнала ограничен видимостью до горизонта, а в космосе его без проблем можно принимать и с сотен километров. Сегодня вокруг планеты вращается более десятка космических аппаратов, занятых мониторингом морского траффика.

Источник

Плезиохронная цифровая иерархия и поток E1

Приветствую вас, друзья!

В ходе изучения Цифровых систем передачи, а так же по рекомендации наставника, дабы лучше разобраться в изучаемом материале и разложить всё по полочкам, я постараюсь объяснить этот материал Вам, если это у меня получится, то можно считать, что я его усвоил хорошо. Надеюсь Вам будет интересно.
В статье расскажу кратко о ЦСП и особенностях их построения, ПЦИ(PDH) и более подробно о потоке Е1 и его структуре.

Цифровые системы передачи

Особенности построения цифровых систем передачи

Ни для кого не будет новостью, что основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми:
Высокая помехоустойчивость.

Требования к ЦСП определены в рекомендациях ITU-T серии G, так же в этой рекомендации представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 Кбит/с, называемый основном цифровом каналом (ОЦК)[зарубежные источники: Basic Digital Circuit(BDC)], на Хабре уже рассказывалось о том как происходит оцифровка каналов ТЧ в этой статье. Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется принцип временного разделения каналов (ВРК)[зарубежные источники: Time Division Multiply Access (TDMA), или Time Division Multiplexing (TDM)].

Плезиохронная цифровая иерархия

Появившаяся исторически первой плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) [зарубежные источники: Plesiochronous Digital Hierarchy(PDH)] имеет европейскую, северо-американскую и японскую разновидности.

Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения, для северо-американской — T, японской — J(DS), европейской — E. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т1, E1, J1 второго Т2, Е2, J2 и т.д…
К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.
На сети связи РФ эксплуатируются ЦСП ПЦИ отечественного и зарубежного производства. Отечественные системы носят название ЦСП с ИКМ (цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией). Вместо уровня иерархии в обозначении системы указывается число информационных ОЦК данной системы. Так, ЦСП первого уровня иерархии обозначается ИКМ-30, второго — ИКМ-120 и т.д.

Основные принципы синхронизации

Поток Е1

Структура потока Е1.

Структура потока Е1 определена в рекомендации ITU-T G.704. Данный поток называется первичным цифровым потоком и организуется объединением 30-ти информационных ОЦК.
Линейный сигнал системы построен на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов, как это показано на рисунке выше (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом интервале случайного сигнала). Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передаётся один отсчёт каждого из 60 сигнальных каналов (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потери сверхцикловой или цикловой синхронизации). Длительность СЦ Тсц=2мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи (с Ц0 по Ц15). Длительность цикла Тц=125мкс и соответствует интервалу дискретизации канала ТЧ с частотой 8 кГц. Каждый цикл подразделяется на 32 канальных интервала(таймслота) длительностью Тки=3,906 мкс. Канальные интервалы КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 отведены под передачу информационных сигналов. КИ0 и КИ16 — под передачу служебной информации. Каждый канальный интервал состоит из восьми интервалов разрядов (Р1-Р8) длительностью по Тр=488нс. Половина разрядного интервала может быть занята прямоугольным импульсом длительностью Ти=244нс при передаче в данном разряде единицы (при передаче нуля импульс в разрядном интервале отсутствует). Интервалы КИ0 в четных циклах предназначаются для передачи циклового синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и занимающего интервалы Р2 — Р8. В интервале Р1 всех циклов передается информация постоянно действующего канала передачи данных (ДИ). В нечетных циклах интервалы P3 и Р6 КИ0 используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС — LOF) и снижении остаточного затухания каналов до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение (Ост. зат). Интервалы Р4, Р5, Р7 и Р8 являются свободными, их занимают единичными сигналами для улучшения работы выделителей тактовой частоты. В интервале КИ16 нулевого цикла (Ц0) передается сверхцикловой синхросигнал вида 0000 (Р1 — Р4), а также сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (Р6 — Авар. СЦС — LOM). Остальные три разрядных интервала свободны. В канальном интервале КИ16 остальных циклов (Ц1 — Ц15) передаются сигналы служебных каналов СК1 и СК2, причем в Ц1 передаются СК для 1-го и 16-го каналов ТЧ, в Ц2 — для 2-го и 17-го и т.д. Интервалы Р3, Р4, Р6 и Р7 свободны. С точки зрения передачи телефонного канала: телефонный канал является 8-ми битным отсчётом. Полезная нагрузка – разговор двух абонентов. Кроме того передаётся служебная информация (набор номера, отбой и т.п.) – сигналы управления и взаимодействия (СУВ). Для передачи таких сигналов достаточно повторения их 1 раз в 15 циклов, при этом каждый СУВ будет занимать 4 бита (СУВ для какого-то конкретного канала). Для этих целей был выбран 16-й канальный интервал. В один канал помещаются СУВ для двух телефонных каналов. Т.к. всего 30 каналов, за один разговор используется два канала, то цикл нужно повторить 15 раз, следовательно, с Ц1 по Ц15 передаём всю информацию о СУВ. Таким образом, необходимо определить номер цикла. Для этих целей нулевой цикл содержит сверхцикловой СС («0000» в 1-х четырёх байтах –MFAS). В 6-м бите передаётся потеря сверхцикла (LOM).
Мне приходилось сталкиваться с людьми которые пытаясь объяснить структуру потока Е1 предстовляли его в качестве трубы, куда запиханы 32 трубы меньшего размера(32 таймслота), это довольно наглядно, но абсолютно не правильно т.к. в ПЦИ передача данных осуществляется последовательно, побитно, а не параллельно.

Контроль ошибок передачи

Для контроля ошибок передачи используется первый бит нулевого канального интервала.

Содержимое первого бита КИ0 в различных подциклах.

По полиному x4+x+1 определяется наличие ошибки. Биты С1, С2, С3, С4 – это остаток от деления подцикла (8-ми циклов) на полином x4+x+1. При этом результат вставляют в следующий подцикл. Принимаем значение 1-го подцикла, сравниваем со 2 – м. При несовпадении выдаётся сообщение об ошибке. Биты Е1 и Е2 предназначены для передачи сообщений об ошибке на сторону передатчика по первому и по второму циклу (Е1 – для первого, Е2 – для второго). Для корректной обработки в чётных циклах (кроме 14 и 16) вводится сверхцикловой синхросигнал (001011) для контроля ошибок.

Физический уровень модель OSI в ПЦИ

Маска импульса физического интерфейса потока 2048 Кбит/с.

На этом я считаю можно остановиться. Всем спасибо за внимание, надеюсь Вам было интересно. Подписывайтесь, ставьте лайки. В статье я попытался изложить как можно больше информации в как можно более простом виде(не знаю удалось ли мне) не ныряя слишком глубоко в подробности структур ЦСП и в частности потока Е1.
Если статья понравится то в дальнейшем могу попробывать написать такую же про синхронную цифровую иерархию (СЦИ) [зарубежные источники: Synchronous Digital Hierarchy(SDH)] и синхронный транспортный модуль (СТМ) [зарубежные источники: Synchronous Transport Module(STM)] — STM-1.

Источник

Цифровой поток E1

Е1 — это цифровой поток передачи данных, соответствующий первичному уровню европейского стандарта иерархии PDH. В отличие от американской T1, E1 имеет 30 B-каналов каждый по 64 кбит/сек для голоса или данных и 2 канала для сигнализации (30B+D+H) — один для синхронизации оконечного оборудования — содержит кодовые синхрослова и биты сигнализации, другой для передачи данных об устанавливаемых соединениях. Общая пропускная способность E1 = 2048 кбит/c (2 Мбит/с).

Для многих сигнализаций это так, но с появлением сигнализации SS7 ситуация несколько изменилась. Фиксированным для передачи служебной информации остался только тайм-слот 0. Т.е. в потоке E1 сигнализации нет фиксированного места для слота управления сигнализацией, этот слот может вообще отсутствовать в конкретном потоке или наоборот, в одном потоке могут быть только служебные тайм-слоты. [источник не указан 145 дней]

Это стало возможно потому, что в стандарте ITU-T G.703. тайм-слот 16 не зарезервирован под служебную информацию, а только рекомендован.

Содержание

Технические характеристики

Технические характеристики интерфейса E1 соответствуют стандарту ITU-T G.703.

Основные рабочие характеристики интерфейса:

Структура потока E1

Линии E1 работают с номинальной скоростью 2048 кбит/с. Передаваемые по линии E1 данные организованы в кадры (frame). Формат кадра E1 показан на рисунке. Использование именно 16 тайм-слотов не обязательно, но рекомендовано для некоторых типов сигнализаций.

Формат кадров E1

Каждый кадр E1 содержит 256 бит, разделенных на 32 временных интервала (тайм-слота) по восемь бит в каждом и содержащих передаваемые данные. Скорость передачи составляет 8 000 кадров в секунду и, следовательно, для каждого канала данных (тайм-слота) обеспечивается полоса 64 кбит/с. Число доступных пользователю тайм-слотов составляет от 0 до 31, в зависимости от сигнализации, чаще всего 30 (временной интервал 0 зарезервирован для служебной информации, временной интервал 16 рекомендован, но не обязателен для служебной информации). Соответственно для передачи данных, голоса, могут использоваться слоты с 1 по 31.

Зарезервированный тайм-слот 0 используется для решения двух основных задач:

Передача вспомогательной информации (housekeeping).

В каждом кадре без FAS (нечетные кадры) нулевой тайм-слот содержит вспомогательную информацию, включающую:

Для расширения объёма полезной информации без расширения полосы кадры организуются в более крупные структуры, называемые мультикадрами (multiframes).

В общем случае используются мультикадры двух типов:

Мультикадры 256S требуют использования специальных последовательностей выравнивания (Multiframe Alignment Sequence или MAS), передаваемых в тайм-слоте 16 (см. рисунок), вместе с битом Y, который сообщает о потере выравнивания мультикадров. Как показано на рисунке, для каждого канала доступны четыре сигнальных бита (A, B, C и D), что обеспечивает возможность сквозной передачи четырёх состояний сигнала. Каждый кадр мультикадра передает сигнальную информацию двух каналов.

E1 с использованием CRC-4

Когда режим CRC-4 включён, кадры произвольным образом группируются по 16 (эти группы называются мультикадрами CRC-4 и никак не связаны с 16-кадровыми мультикадрами 256S, описанными выше). Мультикадр CRC-4 всегда начинается с кадра, содержащего сигнал выравнивания кадров (FAS). Структура мультикадра CRC-4 идентифицируется шестибитовым сигналом выравнивания мультикадра CRC-4 (multiframe alignment signal), который мультиплексируется в бит 1 нулевого тайм-слота каждого нечетного (1, 3, 5 и т. д.) кадра в мультикадре (до 11 кадров мультикадра CRC-4). Каждый мультикадр CRC-4 делится на две части (submultiframe) по восемь кадров (2048 битов) в каждой.

Детектирование ошибок осуществляется за счет вычисления четырёхбитовой контрольной суммы каждого блока в 2048 битов (submultiframe). Четыре бита контрольной суммы данной части мультикадра побитно мультиплексируются в бит 1 нулевого тайм-слота каждого четного кадра следующей части (submultiframe).

На приемной стороне контрольная сумма рассчитывается заново для каждой части мультикадра и полученное значение сравнивается с переданной контрольной суммой (она содержится в следующей части мультикадра). Результат передается в двух битах, мультиплексируемых в бит 1 нулевого тайм-слота кадров 13 и 15 мультикадра CRC-4. Число ошибок суммируется и используется для подготовки статистики передачи.

Сигнал линии E1 (CEPT)

Базовый сигнал линии E1 кодируется с использованием модуляции HDB3 (High-Density Bipolar order 3 encoding). Формат модуляции HDB3 является развитием метода AMI (Alternate Mark Inversion или поочередное инвертирование).

В формате AMI «единицы» передаются как положительные или отрицательные импульсы, а «нули» — как нулевое напряжение. Формат AMI не может передавать длинные последовательности нулей, поскольку такие последовательности не позволяют передать сигналы синхронизации.

Правила модуляции HDB3 снимают ограничение на длину максимальной последовательности нулей (протяженность трех импульсов). В более длинные последовательности на передающей стороне вставляются ненулевые импульсы. Чтобы обеспечить на приемной стороне детектирование и удаление лишних импульсов для восстановления исходного сигнала используются специальные нарушения биполярности (bipolar violations) в последовательности данных. Приемная сторона определяет такие нарушения и воспринимает их как часть строки «нулей», удаляя лишнее из сигнала.

Нарушения биполярности, которые не являются частью строки подавления нулей HDB3, рассматриваются как ошибки в линии и считаются отдельно для получения информации о качестве связи в тех случаях, когда функция CRC-4 не используется.

Условия тревоги E1 (CEPT)

Потеря выравнивания кадров (или потеря синхронизации). Этот сигнал подается при наличии слишком большого числа ошибок в сигнале FAS (например, 3 или 4 ошибки FAS в последних 5 кадрах). Сигнал потери выравнивания сбрасывается при отсутствии ошибок FAS в двух последовательных кадрах. Сигнал потери выравнивания передается путем установки бита A (см. рисунок).

Потеря выравнивания мультикадра (используется для мультикадров 256S). Этот сигнал передается при обнаружении слишком большого числа ошибок в сигнале MAS. Сигнал передается за счет установки бита Y (см. рисунок). Сигнал тревоги (AIS). Сигнал AIS (Alarm Indication Signal) представляет собой некадрированный сигнал «все единицы», используемый для поддержки синхронизации при потере входного сигнала (например, условие тревоги в оборудовании, поддерживающем сигнал в линии). Отметим, что оборудование, получившее сигнал AIS, теряет синхронизацию кадров.

Поток E1 позволяет передавать услугу «определитель номера» на цифровые АТС клиента

Источник

Сигнал ais что это

Вопрос о сокращениях в терминологии довольно злободневный. В последнее время персонал сетей цифровой связи находится в затруднительном положении, поскольку не успевает следить за бурным развитием новых технологий. В результате возникают всевозможные недоразумения даже по поводу ее основных понятий.

В прошедшем году на страницах профессиональной прессы развернулась полемика относительно терминологии Синхронной Цифровой Иерархии. Аналогичные дебаты имели место и по поводу терминологии, относящейся к цифровым сетям с интегрированными услугами. Здесь применяют различные сокращения — ISDN, ЦСИС, ЦСИО и даже ЦСИУ. Из-за неопределенности с русскими терминами многие специалисты используют уже устоявшиеся англоязычные аббревиатуры ISDN и SDH (сокращение СЦИ встречается довольно редко).

Вопрос об аббревиатурах стоит не менее остро и при проведении практических измерений в ИКМ-системах. Современные портативные ИКМ-тестеры представляют результаты посредством сокращенных названий параметров, которые можно понять, только хорошо зная английский язык и имея большой опыт работы с этими приборами. Положение осложняется еще и отсутствием стандартизированных ИКМ-аббревиатур и тем, что производители измерительной техники опираются на несколько стандартов «де-факто». Это затрудняет сравнение результатов измерений, проведенных с помощью приборов разных фирм.

Автор надеется, что предлагаемая статья поможет специалистам правильно использовать различные анализаторы и тестеры ИКМ.

Основные параметры ИКМ-измерений

Ниже перечислены основные параметры, определяемые при проведении практических измерений в ИКМ-системах. Стоящий после некоторых аббревиатур знак «%» в скобках указывает на то, что результат измерения соответствующего параметра выражается в процентах. Иногда после русского эквивалента параметра в скобках приведена единица измерения с (секунда).

Все перечисленные параметры имеют существенное значение при измерениях в ИКМ-системах для выяснения причин ухудшения качества цифровой связи. Наиболее важные из них включены во все основные стандарты и реализуются в большинстве тестеров. Например, в рекомендации G.821 определены следующие параметры: AS, BER, DGRM, EFS, ES, UAS, SES, а в рекомендации М.2100 — ES и SES с целью долговременного эксплуатационного мониторинга.

AIS – alarm indication signal

Приглашаем вас в лучший бильярдный клуб. Большое количество столов для русского бильярда, пула и снукера. Есть вип-зал.