Транкинговая радиосвязь icon

Транкинговая радиосвязь


Смотрите также:
Рабочая программа по дисциплине Радиотехнические цепи и сигналы (ртциС) (по выбору) По...
Учебная программа детского творческого объединения дополнительного образования: «любительская...
Литература: 1 Давыдов П. Б. "Информация и сети связи"...
Соревнования проводятся Общественной организацией пкфрс...
Рабочая программа по дисциплине "Метрология...
Рабочая программа по дисциплине "Интерфейсы и шины измерительных систем" для специальности...
Мест в российских вузах...
Годовой отчет открытого акционерного общества «научно-технический институт «радиосвязь»...
Учебное оборудование кафедры информационно-телекоммуникационных систем и технологий...
В. Сидоров, eu1SA. Школа начинающего оператора...
В. Сидоров, eu1SA. Школа начинающего оператора...
Вопросы для дифференцированного зачета по курсу "Радиосвязь и радиосистемы"...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
скачать

Радиосвязь

Что такое радиоволны


Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек). Кстати свет также относится к электромагнитным волнам, что и определяет их весьма схожие свойства (отражение, преломление, затухание и т.п.).

Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.

Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах (Гц) – единицах названных именем великого немецкого ученого Генриха Рудольфа Герца. 1 Гц – это одно колебание в секунду, 1 мегагерц (МГц) – миллион колебаний в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны. Длина волны (в метрах) рассчитывается по формуле:




 или примерно




где  – частота электромагнитного излучения в МГц.

Из формулы видно, что, например, частоте 1 МГц соответствует длина волны ок. 300 м. С увеличением частоты длина волны уменьшается, с уменьшением – увеличивается.

Знание длины волны очень важно при выборе антенны для радиосистемы, так как от нее напрямую зависит длина антенны.

Электромагнитные волны свободно проходят через воздух или космическое пространство (вакуум). Но если на пути волны встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему свою энергию, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток. Но не вся энергия волны поглощается проводником, часть ее отражается от поверхности. Кстати, на этом основано применение электромагнитных волн в радиолокации.

Еще одним полезным свойством электромагнитных волн (впрочем, как и всяких других волн) является их способность огибать тела на своем пути. Но это возможно лишь в том случае, когда размеры тела меньше, чем длина волны, или сравнимы с ней. Например, чтобы обнаружить самолет, длина радиоволны локатора должна быть меньше его геометрических размеров (менее 10 м). Если же тело больше, чем длина волны, оно может отразить ее. Но может и не отразить – пример американский самолет-невидимка «Stealth».

Энергия, которую несут электромагнитные волны, зависит от мощности генератора (излучателя) и расстояния до него. По научному это звучит так: поток энергии, приходящийся на единицу площади, прямо пропорционален мощности излучения и обратно пропорционален квадрату расстояния до излучателя. Это значит, что дальность связи зависит от мощности передатчика, но в гораздо большей степени от расстояния до него.

Например, поток энергии электромагнитного излучения Солнца на поверхность Земли достигает 1 киловатта на квадратный метр, а поток энергии средневолновой вещательной радиостанции – всего тысячные и даже миллионные доли ватта на квадратный метр.


^

Распределение спектра


Радиоволны (радиочастоты), используемые в радиотехнике, занимают область, или более научно – спектр от 10 000 м (30 кГц) до 0.1 мм (3 000 ГГц). Это только часть обширного спектра электромагнитных волн. За радиоволнами (по убывающей длине) следуют тепловые или инфракрасные лучи. После них идет узкий участок волн видимого света, далее – спектр ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма лучей – все это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только длиной волны и, следовательно, частотой.

Хотя весь спектр разбит на области, границы между ними намечены условно. Области следуют непрерывно одна за другой, переходят одна в другую, а в некоторых случаях перекрываются.


Международными соглашениями весь спектр радиоволн, применяемых в радиосвязи, разбит на диапазоны:

^ Диапазон частот

Наименование диапазона (сокращенное наименование)

Наименование диапазона волн

Длина волны

3–30 кГц

Очень низкие частоты (ОНЧ)

Мириаметровые

100–10 км

30–300 кГц

Низкие частоты (НЧ)

Километровые

10–1 км

300–3000 кГц

Средние частоты (СЧ)

Гектометровые

1–0.1 км

3–30 МГц

Высокие частоты (ВЧ)

Декаметровые

100–10 м

30–300 МГц

Очень высокие частоты (ОВЧ)

Метровые

10–1 м

300–3000 МГц

Ультра высокие частоты (УВЧ)

Дециметровые

1–0.1 м

3–30 ГГц

Сверхвысокие частоты (СВЧ)

Сантиметровые

10–1 см

30–300 ГГц

Крайне высокие частоты (КВЧ)

Миллиметровые

10–1 мм

300–3000 ГГц

Гипервысокие частоты (ГВЧ)

Децимиллиметровые

1–0.1 мм



Но эти диапазоны весьма обширны и, в свою очередь, разбиты на участки, куда входят так называемые радиовещательные и телевизионные диапазоны, диапазоны для наземной и авиационной, космической и морской связи, для передачи данных и медицины, для радиолокации и радионавигации и т.д. Каждой радиослужбе выделен свой участок диапазона или фиксированные частоты.




Пример распределения спектра между различными службами [1].


Эта разбивка довольно запутана, поэтому многие службы используют свою «внутреннюю» терминологию.


Обычно при обозначении диапазонов выделенных для наземной подвижной связи используются следующие названия:

Термин

Диапазон частот

Пояснения

Коротковолновый диапазон (КВ)

2–30 МГц

Из-за особенностей распространения в основном применяется для дальней связи.

«Си-Би»

25.6–30.1 МГц

Гражданский диапазон, в котором могут пользоваться связью частные лица. В разных странах на этом участке выделено от 40 до 80 фиксированных частот (каналов).

«Low Band»

33–50 МГц

Диапазон подвижной наземной связи. Непонятно почему, но в русском языке не нашлось термина, определяющего данный диапазон.

УКВ

136–174 МГц

Наиболее распространенный диапазон подвижной наземной связи.

ДЦВ

400–512 МГц

Диапазон подвижной наземной связи. Иногда не выделяют этот участок в отдельный диапазон, а говорят УКВ, подразумевая полосу частот от 136 до 512 МГц.

«800 МГц»

806–825 и 851–870 МГц

Традиционный «американский» диапазон; широко используется подвижной связью в США.

Не надо путать официальные наименования диапазонов частот с названиями участков, выделенных для различных служб. Стоит отметить, что основные мировые производители оборудования для подвижной наземной связи выпускают модели, рассчитанные на работу в пределах именно этих участков.

В дальнейшем мы будем говорить о свойствах радиоволн применительно к их использованию в наземной подвижной радиосвязи.
^

Как распространяются радиоволны


Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны.

Земля для радиоволн представляет проводник электричества (хотя и не очень хороший). Проходя над поверхностью земли, радиоволны постепенно ослабевают. Это связано с тем, что электромагнитные волны возбуждают в поверхности земли электротоки, на что и тратится часть энергии. Т.е. энергия поглощается землей, причем тем больше, чем короче длина волна (выше частота).

Кроме того, энергия волны ослабевает еще и потому, что излучение распространяется во все стороны пространства и, следовательно, чем дальше от передатчика находится приемник, тем меньшее количество энергии приходится на единицу площади и тем меньше ее попадает в антенну.

Передачи длинноволновых вещательных станций можно принимать на расстоянии до нескольких тысяч километров, причем уровень сигнала уменьшается плавно, без скачков. Средневолновые станции слышны в пределах тысячи километров. Что же касается коротких волн, то их энергия резко убывает по мере удаления от передатчика. Этим объясняется тот факт, что на заре развития радио для связи в основном применялись волны от 1 до 30 км. Волны короче 100 метров вообще считались непригодными для дальней связи.

Однако дальнейшие исследования коротких и ультракоротких волн показали, что они быстро затухают, когда идут у поверхности Земли. При направлении излучения вверх, короткие волны возвращаются обратно.

Еще в 1902 английский математик Оливер Хевисайд (Oliver Heaviside) и американский инженер-электрик Артур Эдвин Кеннелли (Arthur Edwin Kennelly) практически одновременно предсказали, что над Землей существует ионизированный слой воздуха – естественное зеркало, отражающее электромагнитные волны. Этот слой был назван ионосферой.

Ионосфера Земли должна была позволить увеличить дальность распространения радиоволн на расстояния, превышающие прямую видимость. Экспериментально это предположение было доказано в 1923. Радиочастотные импульсы передавались вертикально вверх и принимались вернувшиеся сигналы. Измерения времени между посылкой и приемом импульсов позволили определить высоту и количество слоев отражения.



Распространение длинных и коротких волн [2].


Отразившись от ионосферы, короткие волны возвращаются к Земле, оставив под собой сотни километров «мертвой зоны». Пропутешествовав к ионосфере и обратно, волна не «успокаивается», а отражается от поверхности Земли и вновь устремляется к ионосфере, где опять отражается и т. д. Так, многократно отражаясь, радиоволна может несколько раз обогнуть земной шар.

Установлено, что высота отражения зависит в первую очередь от длины волны. Чем короче волна, тем на большей высоте происходит ее отражение и, следовательно, больше «мертвая зона». Эта зависимость верна лишь для коротковолновой части спектра (примерно до 25–30 МГц). Для более коротких волн ионосфера прозрачна. Волны пронизывают ее насквозь и уходят в космическое пространство.

Из рисунка видно, что отражение зависит не только от частоты, но и от времени суток. Это связано с тем, что ионосфера ионизируется солнечным излучением и с наступлением темноты постепенно теряет свою отражательную способность. Степень ионизации также зависит от солнечной активности, которая меняется в течение года и из года в год по семилетнему циклу.




Отражательные слои ионосферы и распространение коротких волн 
в зависимости от частоты и времени суток [1].



Распространение коротких и ультракоротких волн [2].

Радиоволны УКВ диапазона по свойствам в большей степени напоминают световые лучи. Они практически не отражаются от ионосферы, очень незначительно огибают земную поверхность и распространяются в пределах прямой видимости. Поэтому дальность действия ультракоротких волн невелика. Но в этом есть определенное преимущество для радиосвязи. Поскольку в диапазоне УКВ волны распространяются в пределах прямой видимости, то можно располагать радиостанции на расстоянии 150–200 км друг от друга без взаимного влияния. А это позволяет многократно использовать одну и ту же частоту соседним станциям.

Свойства радиоволн диапазонов ДЦВ и 800 МГц еще более близки к световым лучам и потому обладают еще одним интересным и важным свойством. Вспомним, как устроен фонарик. Свет от лампочки, расположенной в фокусе рефлектора, собирается в узкий пучок лучей, который можно послать в любом направлении. Примерно то же самое можно проделать и с высокочастотными радиоволнами. Можно их собирать зеркалами-антеннами и посылать узкими пучками. Для низкочастотных волн такую антенну построить невозможно, так как слишком велики были бы ее размеры (диаметр зеркала должен быть намного больше, чем длина волны).

Возможность направленного излучения волн позволяет повысить эффективность системы связи. Связано это с тем, что узкий луч обеспечивает меньшее рассеивание энергии в побочных направлениях, что позволяет применять менее мощные передатчики для достижения заданной дальности связи. Направленное излучение создает меньше помех другим системам связи, находящихся не в створе луча.

При приеме радиоволн также могут использоваться достоинства направленного излучения. Например, многие знакомы с параболическими спутниковыми антеннами, фокусирующими излучение спутникового передатчика в точку, где установлен приемный датчик. Применение направленных приемных антенн в радиоастрономии позволило сделать множество фундаментальных научных открытий. Возможность фокусирования высокочастотных радиоволн обеспечила их широкое применение в радиолокации, радиорелейной связи, спутниковом вещании, беспроводной передаче данных и т.п.



Параболические направленные антенны [1].

Необходимо отметить, что с уменьшением длины волны возрастает их затухание и поглощение в атмосфере. В частности на распространение волн короче 1 см начинают влиять такие явления как туман, дождь, облака, которые могут стать серьезной помехой, сильно ограничивающей дальность связи.

Мы выяснили, что волны радиодиапазона обладают различными свойствами распространения, и каждый участок этого диапазона применяется там, где лучше всего могут быть использованы его преимущества.

2–25 МГц


Коротковолновый диапазон (КВ) позволяет организовывать связь на большие расстояния (вплоть до трансконтинентальной). Короткие волны широко использовались в период 40–60-х годов для организации дальней связи. По фильмам и книгам многие знают, как происходил обмен сообщениями во время II Мировой войны, в период освоения Севера и Антарктиды, при работе геологических партий и спасательных экспедиций.

С начала 80-х годов новые технологии коммуникаций (проводная, сотовая, спутниковая связь) постепенно вытеснили довольно капризную КВ радиосвязь из традиционного сектора дальней связи. Короткие волны стали незаслуженно отодвигаться на второй план. Но преобразования, происходящие в странах с бывшей плановой экономикой заставили начать поиск недорогих и независимых методов дальней связи. Вновь стал проявляться интерес к «забытому» КВ диапазону.


Обычно с КВ радиосвязью ассоциируется блиндаж в темном заснеженном лесу и отважный радист выстукивающий замерзшими пальцами очередное донесение в Центр. Или бородатый геолог, пытающийся сквозь треск помех вызвать вертолет к больному товарищу. В современной КВ связи «романтика» обычно сводится только к правильной установке антенн, а остальное, как говориться – дело техники.


Современные коротковолновые радиостанции позволяют создавать системы связи по возможностям приближенные к довольно сложным системам в УКВ диапазонах. Здесь и селективный вызов, и автоматический выбор наилучшей частоты связи, и возможность передачи факсимильных сообщений, и шифрация речи и многое другое. Существуют компактные модели для установки на транспортные средства, и даже переносные радиостанции, с возможностями, не особо уступающими стационарным. Выпускающиеся в настоящее время КВ радиостанции обладают высокой чувствительностью и избирательностью, выходной мощность до 100 и более ватт. Современные цифровые и микропроцессорные технологии проникли и в этот вид техники, предоставив пользователям массу дополнительных функций облегчающих жизнь радиста. Язык не поворачивается назвать «радистом», например, управляющего горнодобывающего комбината, который из своего кабинета управляет работой десятков объектов расположенных в сотнях, а то и тысячах километрах от управления.


К недостаткам КВ диапазона можно отнести сложности с миниатюризацией радиостанций, большие размеры антенн (десятки метров), низкую помехозащищенность (в дни хорошего прохождения сигнала можно услышать на выбранной частоте передачу с противоположной стороны Земли). К достоинствам – полную автономность на больших расстояниях, низкую стоимость оборудования по сравнению с любыми другими видами связи, обеспечивающими такую же дальность.

В основном применяется для связи:

  • между удаленными точками на большие расстояния вплоть до трансконтинентальной связи;

  • в труднодоступных районах (леса, пустыни) и районах со сложным рельефом местности (холмы, горы);

  • с транспортными средствами на больших расстояниях сотни и тысячи километров;

  • с портативными радиостанциями на больших расстояниях (десятки и сотни километров) и районах со сложным рельефом местности (холмы, горы);

  • низкоскоростной передачи цифровых данных (файлы, электронная почта, факсы);

  • для обмена телеметрическими данными с удаленными и труднодоступными объектами (метеостанции, шлюзы, насосные станции и т.п.).



25.6–30 МГц


«Гражданский» диапазон – «Си-Би», или как его часто называют – «27 МГц». Единственный диапазон, в котором радиосвязное оборудование может без ограничений использоваться частными лицами.


Высокая дальность связи в условиях равнинной сельской местности и низкая стоимость абонентского оборудования делает этот диапазон весьма привлекательным для самых разных категорий пользователей от фермеров, рыболовов и пастухов, до крупных строительных, добывающих и транспортных организаций.


И хотя наибольшая эффективность диапазона будет в равнинной сельской местности, практика использования «Си-Би» показала, что при грамотной организации системы и оптимальном расположении антенн базовых станций можно добиться качественной и уверенной радиосвязи на большие расстояния даже в условиях индустриальных городских помех и высотной застройки. В качестве примера можно привести активное развитие частных служб такси в г.Москве, использующих «Си-Би» радиосвязь.


В данном диапазоне распространение радиоволн происходит, кроме прямолинейного, еще и посредством отражения от ионосферы Земли поэтому дальность прохождения радиосигнала и его качество будет в высокой степени зависеть от состояния ионосферы и солнечной активности, и может сильно изменяться в разные дни и в течение суток.


Ионосферное прохождение радиоволн, может увеличивать дальность связи до нескольких тысяч километров. Это бывает в основном в летнее время года и в периоды солнечной активности. Во время таких прохождений можно запросто поболтать с Москвой или Самарой, попрактиковаться в знании иностранных языков, связавшись с дальним зарубежьем. Для некоторых установление дальних связей на «Си-Би» стало определенного вида спортом.


Среди недостатков «гражданской» связи следует отметить высокую чувствительность к помехам, перегруженность каналов в дни благоприятного распространения радиоволн (могут быть слышны передатчики, удаленные на тысячи километров), низкую эффективность носимых радиостанций из-за коротких антенн, большую длину антенн мобильных радиостанций (около 1.5 м).


Несмотря на указанные недостатки, «Си-Би» связь остается наиболее популярным средством коммуникаций в мире. Благодаря невысокой стоимости оборудования и упрощенной процедуре регистрации ее используют сельскохозяйственные организации, водители транспортных средств, любители активного отдыха и многочисленная армия обычных людей, для которых радиосвязь является просто любимым времяпровождением. Не будет преувеличением утверждение, что в «Си-Би» диапазоне работает больше радиостанций, чем на всех других частотах вместе взятых.


Наиболее предпочтителен для радиосвязи:


  • между стационарными и автомобильными радиостанциями при использовании эффективных базовых антенн;

  • между транспортными средствами при движении по трассе, за городом, в колонне или на небольшом расстоянии друг от друга (5–15 км);

  • между сельскохозяйственной техникой (комбайны, сеялки, хлопкоуборочные машины и т.д.) и между техникой и диспетчерскими пунктами (весовой, приемной, заправочной и т.п.) в равнинной или холмистой местности при использовании эффективных базовых антенн;

  • в городской черте между мобильными и стационарными объектами через диспетчерские радиостанции с эффективными антеннами, установленными на достаточной высоте.

33–50 МГц


Диапазон 33–50 МГц, обычно называемый «Low Band», из-за отсутствия в русском языке подходящего термина. Широко использовался в бывшем СССР, оставаясь чуть ли не единственным служебным диапазоном на который можно было приобрести оборудование производства стран СЭВ. Многие предприятия и организации использовали радиостанции, в частности «Лен» и «Гранит» для решения нужд оперативной радиосвязи, а некоторые используют до сих пор. Но экономические преобразования последних лет заставили пересмотреть взгляды на выбор коммуникационного оборудования. Новейшие западные разработки хлынули на наш рынок и «Low Band» стал вытесняться более высокочастотными диапазонами.


В настоящее время в продаже можно встретить радиостанции на 33–50 МГц производства Vertex, Motorola, Alan, Roger и др. Это позволяет организациям и ведомствам заменять парк устаревшего и вышедшего из строя оборудования и использовать уже имеющиеся радиочастоты. Имеется ряд моделей в портативном исполнении. К сожалению, цены на подобную технику несколько выше, чем на аналогичные модели более высоких частот.


По физическим свойствам занимает промежуточное положение между КВ и УКВ диапазонами, из-за чего обладает свойствами и того, и другого. При определенных обстоятельствах позволяет осуществлять связь за пределы радиогоризонта (отраженной волной). Но в основном связь возможна в пределах прямой видимости. Характеризуется небольшим затуханием, меньшим отражением. Наибольшая дальность достигается в сельских районах с низкой застройкой и в равнинной местности.

136–174, 400–512 МГц


Высокая помехозащищенность и хорошее прохождение сигнала позволяет активно использовать данные диапазоны для организации практически любых систем служебной радиосвязи. Нижняя часть диапазона (УКВ) более эффективна в условиях сельской местности, мало- (до 3-х этажей) и среднеэтажной (до 5-ти этажей) городской застройки. Верхняя часть (ДЦВ) предпочтительна в условиях индустриальных центров и многоэтажной застройки.

Во многих странах данные диапазоны используются для организации пейджинговой (УКВ) и сотовой (ДЦВ) радиосвязи. Хотя наблюдается тенденция к переходу на более высокие частотные участки (900, 1800 МГц)

Связь возможна только в пределах прямой видимости, из-за чего в большинстве случаев используются системы с ретрансляцией.

806–825, 851–870 МГц


Используется для организации систем радиосвязи в городах с высотной застройкой и в зонах с высоким уровнем индустриальных помех. Очень высокая помехозащищенность и хорошее прохождение сигнала сквозь различные преграды (вплоть до металлических сеток), позволяет использовать данный диапазон там, где распространение радиоволн с более низкими частотами невозможно или сопряжено с большими затратами (размещение промежуточных ретрансляторов, большая высота антенн и т.п.). Во многих странах мира используется для организации сотовой радиосвязи. В частности, сотовая связь в странах СНГ организована именно в этом диапазоне. Традиционный диапазон подвижной наземной связи США.

Связь возможна только в пределах радиогоризонта. Диапазон характеризует высокая степень отражения радиоволн от зданий, сооружений и других естественных и искусственных преград, за счет чего возможна радиосвязь в условиях промышленных районов и индустриальных центров с высотной застройкой. В некоторых случаях это можно рассматривать как благо (меньшее количество «мертвых зон» из-за отражений), а иногда может оказаться большой проблемой (интерференция).

По физическим свойствам характеризуется большим затуханием радиоволн, вследствие чего дальность связи в сельской местности будет меньше, чем на низких частотах.

К недостаткам следует отнести относительно высокую стоимость оборудования по сравнению с оборудованием на более низкие частоты и сложности с созданием мощных радиопередатчиков носимых станций. Частично это связано с увеличением энергии передаваемого сигнала на высоких частотах, а это, в свою очередь требует источников питания (аккумуляторов) большой емкости, габариты которых, при современном уровне развития технологии, с трудом поддаются миниатюризации.

Перед тем, как приступить к обсуждению принципов организации систем связи, следует определиться с терминами, которые мы будем использовать при обозначении того или иного действия. К сожалению, в этой области не существует конкретных названий, однозначно характеризующих «методы», «способы» и «виды». Поэтому мы оставляем за читателем право выбора предпочтительного слова.



Примечание: Если не оговорено иное, то приведенные ниже соображения относятся к подвижной наземной связи, организуемой в диапазонах УКВ и ДЦВ (с некоторыми допущениями – «Low Band»).




^

Симплекс, дуплекс и нечто среднее

Симплекс


Для связи используется одна частота, как для приема, так и для передачи. Экономично, просто, понятно.

Дуплекс


Радиосвязь осуществляется одновременно на двух частотах. На одной прием, на другой передача. На этом принципе работают телефонные системы. Неэкономично, сложно и, в подвижной связи, непонятно зачем.
^

Полудуплекс (двухчастотный симплекс)


Радиосвязь осуществляется с использованием двух частот: приемной и передающей, но, по сравнению с дуплексом, не одновременно, а поочередно. Сигнал принимается на одной частоте, а передается на другой. В один момент времени абонент может находиться либо в режиме «прием» либо «передача». Неэкономично, но в большинстве случаев – необходимо.

^

Что, когда и как


Обычно первичной задачей любой системы связи является обеспечение требуемой (очень большой) дальности связи. Но дальность, к сожалению, ограничена физикой. Как утверждают очевидцы, наша планета представляет собой шар, кривизна поверхности которого не позволяет осуществлять связь за пределы горизонта. А это значит, что между портативными радиостанциями, находящимися в руках у стоящих вертикально людей на открытой равнинной местности, связь возможна на расстоянии ок. 5 км. Если надо больше (99.9% случаев), то применяют ретрансляторы.

Ретрансляторы


Ретранслятор это устройство, принимающее радиосигнал и передающее его в эфир. Зачем же нужна подобная «перепередача»? Дело в том, что для увеличения дальности связи необходимо преодолеть шарообразность Земли, а это достигается подъемом приемника и/или передатчика. Если все абоненты «рождены ползать», тогда единственным выходом станет применение отдельного устройства установленного на достаточной высоте, которое будет принимать и с высоты передавать сообщения, «раздвигая горизонты». Наибольшую зону охвата будет иметь ретранслятор, установленный на… искусственном спутнике Земли в космосе. Если же опуститься на Землю, то для обеспечения заданного охвата наиболее простым вариантом будет установка ретранслятора на искусственном или естественном высотном сооружении (здание, мачта, холм).

Практически ни одна современная система связи не обходится без ретранслятора. Среди редких исключений можно упомянуть магазины, строительные площадки, стадионы и т.п. В остальных случаях требуется зона охвата, превышающая возможности прямой связи.

Теперь можно выяснить в каких случаях применяется симплекс и полудуплекс.
^

Принцип ретрансляции




Из рисунка видно зачем (почему) нужен полудуплекс (двухчастотный симплекс). Так как ретранслятор непрерывно передает принятые сигналы (дуплекс), то он не может делать это на одной и той же частоте (сигналы передатчика будут тут же приниматься приемником – замкнутый круг). Поэтому дуплексный ретранслятор работает на разных частотах, номиналы которых должны отличатся на определенную величину (зависит от оборудования, системы и др.). Соответственно в абонентских радиостанциях должны использоваться те же частоты, но в «перевернутом» виде (приемная частота ретранслятора должна соответствовать передающей у радиостанций и наоборот). Так как у всех абонентских радиостанций одинаковы передающие и приемные частоты, то прямая связь между ними невозможна.

Получается, что ретранслятор непрерывно излучает принимаемый сигнал, а в абонентских радиостанциях режим прием/передача должен переключаться. В один момент времени или говорю или слушаю. Чем выше чувствительность и мощность ретранслятора и выше установлены антенны, тем большую зону можно охватить устойчивой радиосвязью.

Но если не хватает частот, денег или того и другого (наиболее распространенный случай), то можно обойтись симплексом. В таком случае абонентское оборудование остается тем же, только в нем программируются одинаковые приемные и передающие частоты. А вот в качестве ретранслятора можно использовать… обычную абонентскую радиостанцию. Но она не может принимать и передавать одновременно, что, кстати, и не требуется (да и нельзя, как мы уже рассмотрели).

Для работы такого ретранслятора (его, кстати, обычно называют симплексным) требуется специальное устройство – контроллер симплексного ретранслятора. Устройство представляет собой так называемый цифровой магнитофон, который записывает принимаемое сообщение до тех пор, пока оно присутствует в эфире (или пока не кончится «пленка»). После пропадания сигнала, контроллер переключает радиостанцию в режим передачи, и записанное сообщение воспроизводится в эфире. Получается, что достаточно одной частоты и одной (не дуплексной) радиостанции.

При всей простоте и относительной дешевизне метода, у него есть серьезный недостаток: абонент должен тратить время на проговаривание сообщения, и затем ждать, пока оно воспроизведется в эфире. Таким образом, на радиопереговоры при использовании симплексного ретранслятора потребуется в два раза больше времени, чем при использовании дуплексного. Если количество денег и радиочастот являются определяющими факторами и можно смириться с потерей оперативности, то применение симплексных ретрансляторов (как их еще называют «симплексеры», «эхо-репитеры», «кукушки» или «попугаи» – воистину безгранична человеческая фантазия и русский язык) может оказаться наиболее рациональным путем решения задачи.
^

Подведем итоги


  1. Дуплекс применяют при непрерывной ретрансляции.

  2. Симплекс – в случаях прямой связи (без ретрансляторов) или в случае симплексной ретрансляции.
^

Несколько слов о полном дуплексе


При полном дуплексе (как и при полудуплексе) используются две частоты, но абонентские радиостанции в один момент времени находятся одновременно и в режиме приема, и передачи, т.е. аналогично телефону. Бесспорно, это повышает удобство переговоров, так как они ведутся в привычной для человека манере. Но использование дуплекса существенно усложняет и, следовательно, удорожает оборудование, т.к. абонентская станция должна содержать два независимых тракта – приемник и передатчик (в симплексных станциях основную часть электрической схемы обычно объединяют). Кроме того, в большинстве систем дуплексная связь невозможна между радиоабонентами, а осуществима только при соединениях с телефонной сетью. Но даже при этом в серьезных системах связи (например, в транковых системах МРТ 1327), при проведении дуплексной связи выделяются два дуплексных канала (4 радиочастоты!). Это повышает нагрузку на систему и требует увеличения каналов, а это, в свою очередь, ведет к усложнению и, следовательно, удорожанию системы. Существует варианты дуплекса в разных частотных диапазонах, например: прием в 138–174 МГц, а передача в 400–470 МГц. Но такой подход также сопряжен с рядом сложностей: выделение частот в разных диапазонах, усложнение системы, повышенные требования к настройке. Вряд ли вам удастся найти на рынке, оборудование серьезных производителей рассчитанное на работу в междиапазонном дуплексе (обычно называют «кросс-диапазонный» дуплекс). По нашим сведениям такое оборудование выпускает небезызвестная японская компания «Alinco».

Аналоговые транковые системы на основе протоколов MPT 1327 и LTR позволяют применять дуплекс в одном частотном диапазоне, но дуплексные радиостанции в этих системах обладают низкой мощностью, что подразумевает многозоновую конфигурацию, как в сотовых сетях.

На рынке представлены десятки производителей радиосвязного оборудования и среди всего множества предложений только единицы являются дуплексными образцами. Практически все дуплексные системы предназначены для работы в диапазоне 800 МГц. Связано это с тем, что на низких частотах невозможно создать дуплексный фильтр (устройство, позволяющее приемнику и передатчику одновременно использовать одну антенну) таких размеров, чтобы он уместился в корпусе портативной радиостанции.

Намного проще реализовать дуплекс в цифровых системах связи (TETRA, Tetrapol, APCO-25, GSM). Но в них понятие дуплекса несколько отличается от принятого в аналоговой связи. Дуплекс в цифровом виде – это не одновременные прием и передача, а прием и передача, разделенные во времени. То есть в каждый момент времени радиостанция находится либо в режиме приема, либо передачи. Переключение происходит настолько часто, что абонент его просто не слышит (например, в TETRA 18 раз в секунду). Следовательно, отпадает необходимость во включении в конструкцию радиостанций относительно габаритного дуплексного фильтра.

Дуплексная радиосвязь не получила широкого распространения среди систем подвижной связи еще и потому, что в оперативных условиях нет необходимости вести пространные беседы о погоде или справляться о здоровье. Служебная связь призвана решать задачи производства, управления, безопасности. А в этих сферах обычно отдаются команды и распоряжения и принимаются отчеты о проделанной работе.


^

Але! Кто это?


Допустим, мы обеспечили требуемую зону покрытия, и теперь можем приступить к реализации сервисных функций. Т.е. того, что собственно и характеризует систему связи. Обычно под уровнем сервиса понимают возможности связи с конкретными абонентами, групповую связь, соединение с телефонной сетью, передачу цифровых данных и т.п.

Пожалуй основной задачей (после обеспечения требуемой зоны охвата) является адресация вызова конкретному абоненту без возможности прослушивания другими.

Если не принять определенных мер, то при работе в эфире любой радиостанции, остальные, настроенные на эту же частоту будут слышать сообщения. В некоторых случаях с этим можно мириться (охрана небольшого объекта, строительная площадка, стадион), а иногда это даже нужно (вызов свободного такси, ближайшей патрульной машины милиции и т.п.). Но в остальных случаях сообщения должны направляться конкретному абоненту (группе), а остальным переговоры слышать не нужно или нельзя.

Процесс направления вызова конкретному абоненту (абонентам) обычно называют идентификацией. Существует несколько основных способов идентификации, которые мы и рассмотрим ниже.

При построении систем связи для идентификации абонентов и групп чаще всего используются специальные устройства кодировки/декодирования, так называемые шумоподавители. Наибольшее распространение получили тональные (CTCSS), цифровые (DCS) и кодовые (DTMF) шумоподавители или их комбинации.
^

Тональный шумоподавитель (CTCSS)


Принцип идентификации с помощью CTCSS заключается в том, что к полезному сигналу «примешивается» тон определенной звуковой частоты, так называемый субтон (более по-русски – пилот тон). Приемник радиостанции будет активизироваться («открываться») только в том случае, если в принимаемом сигнале присутствует субтон, на который радиостанция настроена. Пример связи с использованием тонального шумоподавителя показан на рисунке.



Как видно из рисунка, связь с использованием CTCSS возможна только между абонентами, у которых совпадают частотный канал (частота) и субтон тонального шумоподавителя.

Подобные системы требуют наличия в радиостанции устройства, формирующего и анализирующего CTCSS тоны. Это устройство может быть оформлено в виде независимого модуля, встраиваемого в радиостанцию, либо являться частью схемы. Обычно CTCSS модуль может формировать 38–50 тонов в каждом частотном канале радиостанции. Использование CTCSS позволяет организовывать достаточно развитые системы радиосвязи с групповыми (реже индивидуальными) вызовами. В некоторых случаях (особенно в районах со сложной электромагнитной обстановкой), будет нелишне встроить (активизировать) CTCSS даже в простых симплексных системах связи без идентификации. Это позволит частично защитить систему от помех и в некоторой степени от нелегальных абонентов. Например, ретранслятор системы не будет «открываться» на сигналы, не содержащие требуемого CTCSS тона.

Частоты пилот-тонов лежат в диапазоне ниже 300 Гц (обычно 67–250 Гц) и при приеме не слышны в громкоговорителе радиостанции, так как вырезаются специальными фильтрами.

Следует учитывать, что использование пилот-тонов не позволяет расширить емкость системы (количество абонентов). Все равно в один момент времени, на одном частотном канале может проводиться только один сеанс связи (абонент–абонент, абонент–группа, группа–группа). Это связано с тем, что радиостанция не может одновременно принимать два сигнала, с одинаковой частотой, даже если у них разные тоны (увы, физические принципы радиосвязи фундаментальны). Поэтому емкость системы не зависит от метода и сложности идентификации, а ограничена пропускной способностью системы. Одна частота (дуплексная пара частот) – один сеанс связи (неопровержимая догма в аналоговых сетях). Это характерно для любых систем связи, вне зависимости от методов организации доступа и идентификации.
^

Цифровой шумоподавитель (DCS)


Для идентификации абонента или группы абонентов используется специальная цифровая посылка перед началом сообщения. При передаче (нажатии клавиши PTT), радиостанция автоматически формирует цифровую посылку на рабочей частоте, соответствующую абоненту (группе абонентов), которому адресовано сообщение. Приемник активизируется только в том случае, если он настроен на прием данного кода, остальные приемники, работающие на той же частоте, будут неактивны. Организация идентификации практически аналогична использованию CTCSS, со всеми достоинствами и недостатками последней.

Возможное количество цифровых комбинаций теоретически бесконечно, хотя стандартными являются 104 кода.
^

Кодовый шумоподавитель (DTMF)


Для идентификации абонента или группы абонентов используется специальная тональная посылка перед началом сообщения, так называемая DTMF последовательность. Каждому символу на клавиатуре радиостанции соответствует звуковой тон определенной частоты (по принципу тонального набора в современных телефонных сетях). Когда вы нажимаете клавишу на клавиатуре радиостанции, формируется звуковой тон, который затем передается в эфир на частоте передачи. Приемник активизируется только в том случае, если он настроен на включение при приеме данного кода, остальные приемники, работающие на той же частоте, будут неактивны. Для организации связи с помощью DTMF радиостанция должна быть оснащена клавиатурой и модулем DTMF.

Наиболее распространенный метод идентификации. В частности без DTMF невозможна организация телефонных вызовов. Чаще всего используется совместно с CTCSS и DCS. Кроме идентификации абонентов, применяется для доступа к внешним устройствам, подключенным к системе связи. Например, телефонные интерфейсы, устройства дистанционного управления, контроллеры и т.п.

Другие


При всем разнообразии методов идентификации (DQT, PL, Select 5, CCIR, EEA, EIA, ZVEI и пр.), практически все они сводятся к трем основным форматам CTCSS, DCS и DTMF, отличающиеся длительностью посылок, их частотой, формой сигналов и т.п.

Итоги


 

^ Прямая связь

Непрямая связь

Увеличение дальности

Диспетчерская радиостанция
(симплекс или полудуплекс)

Ретранслятор
(симплекс или полудуплекс)

Идентификация*

Разбивка на группы внутри системы связи

CTCSS или/и DCS

Индивидуальный вызов

DTMF (+ CTCSS или/и DCS)

Вызов группы

DTMF (+ CTCSS или/и DCS)

Вызов в телефонную сеть

DTMF (+ CTCSS или/и DCS)

Доступ к устройствам управления**

DTMF (+ CTCSS или/и DCS)



* Методы идентификации могут использоваться в сочетаниях друг с другом. Например, доступ в телефон осуществляется DTMF последовательностью, но для дополнительной защиты можно установить проверку CTCSS и/или DCS тона.

** К устройствам управления относятся ретрансляторы, контроллеры, механизмы и приборы, управляемые по радиоканалу (телеметрия).


^

Реализации

«Прямая» связь


Самый простой метод построения системы связи. Характерны – ограниченный радиус действия, простота организации, минимум затрат.

Наиболее часто такие радиосети используют строители, службы охраны локальных объектов, группы телеоператоров, организаторы массовых мероприятий и т.п. В таких радиосетях не используются ретрансляторы, поэтому они имеют небольшую зону действия и, как правило, применяются на небольших площадках, в здании или группе близкорасположенных зданий, небольшом поселке. То есть там, где требования по дальности минимальны и ограничены радиусом действия радиостанций.

Для работы системы необходимо одна частота. В зависимости от типа применяемых станций возможны две разновидности сетей:

  • радиосети без индивидуального вызова, работающие по принципу «один говорит – все слышат»;

  • радиосети с индивидуальным и групповым вызовом, в которых возможна работа на одной частоте нескольких групп пользователей с использованием CTCSS, DCS или DTMF.
^

Диспетчерские системы


Слово «диспетчерские» в начальном смысле слова, предполагает наличие человека (диспетчера) при организации переговоров. Абонент с мобильной, носимой, либо стационарной радиостанции осуществляет вызов диспетчерского пункта на определенной частоте, затем диспетчер передает сообщение другому абоненту на той же или на другой частоте. Задача диспетчера заключается в том, чтобы «ретранслировать» сигнал и/или перераспределять вызовы по частотным каналам.

Например: одна группа абонентов работает на частоте 1 (первый канал), а другая группа на частоте 2 (второй канал). В данном случае, если возникает надобность в передачи сообщения между абонентами разных групп, связь невозможна. При использовании диспетчерской (многоканальной) радиостанции, прием информации от 1-й группы осуществляется на одном канале, затем диспетчер переключается на частотный канал 2-й группы и передает сообщение в эфир.



При такой системе связи можно использовать простые радиостанции с минимумом каналов и одну многоканальную для диспетчера.

Если диспетчер требуется только для увеличения дальности связи (без функции управления), то будет логичней использовать ретранслятор.

Системы с использованием диспетчерского пункта наиболее часто используются милицией, пожарной охраной, службой скорой помощи, где на диспетчера возложены еще и функции управления.
^

Системы связи с ретрансляторами


Кроме своей основной функции (увеличения дальности), ретрансляторы позволяют создавать сложные системы связи. Хотя сам по себе ретранслятор обычно только принимает и передает сигнал, но как раз это и открывает огромные возможности управления. Получается, что с помощью ретранслятора сигналы всех абонентских радиостанций «собираются» в одном месте. Это значит, что их можно анализировать после приема и изменять перед передачей. Это достигается с помощью специальных контроллеров, подключаемых к ретранслятору.

Контроллеры – довольно сложные электронные устройства, выполняющие большинство функций по идентификации абонентов, ограничению доступа к системе, объединению в рамках единой сети нескольких систем, стыковку с телефонной сетью и многое другое.

Обычно создание сети с конкретными задачами заключается в подборе необходимого контроллера. В настоящее время выпускаются контроллеры для решения всех мыслимых (и немыслимых) задач в радиосвязи. Кстати, организация сетей с автоматическим выбором свободного канала (модное слово транк!) также сводится к подключению к ретрансляторам специальных транковых контроллеров.
^

Подключение к телефонной сети


Часто (если не всегда) при построении систем связи существует необходимость (читай, желание) соединения с телефонной сетью, городской или ведомственной. Одним из методов решения этой задачи может быть применение телефонных интерфейсов.

Принцип работы интерфейса заключается в том, что между телефонной линией и радиостанцией (как правило, стационарной) подключается устройство, преобразующее сигналы телефонной линии в понятный для радиостанции вид. А сигналы радиостанции в вид и форму необходимую для осуществления вызовов абонентов телефонной сети. Таким образом, владельцу абонентской радиостанции достаточно набрать код доступа к интерфейсу (DTMF набором), а затем нужный телефонный номер. Для того чтобы вызвать радиоабонента с телефонного аппарата, нужно набрать телефонный номер, к которому подключен интерфейс и затем донабрать номер требуемой радиостанции.

К достоинствам данного метода стыковки с телефонной линией, следует отнести относительную дешевизну реализации, простоту подключения, возможность использования практически в любых системах радиосвязи с любым радиооборудованием. К недостаткам – легкий доступ к системе. Любая радиостанция, оборудованная DTMF-клавиатурой, может выйти на телефонный интерфейс. Подслушать и расшифровать пароль доступа при определенных навыках и наличии соответствующего оборудования – довольно простое дело.

Наиболее распространенные модели телефонных интерфейсов позволяют при одном базовом устройстве вызывать донабором одной цифры (от 0 до 9) до десяти удаленных абонентов, а удаленный (мобильный) аппарат – до 10 базовых. Существуют и более сложные устройства, поддерживающие до 100 и более пользователей.

В большинстве контроллеров ретрансляторов доступ к телефонной сети является стандартной функцией.
^

Системы с охватом больших территорий (многозоновые системы)


Применение ретрансляторов, установленных в одном месте, не всегда позволяет решить проблему охвата больших территорий. В таких случаях создают многозоновые системы связи.

Подобную организацию можно рассматривать как совокупность однозоновых систем, объединенных в одну общую сеть. С помощью специальных контроллеров (опять контроллеры!) обеспечивается работа абонентов в разных зонах. Разрешаются частотные конфликты (когда абонент находится в зоне действия двух и более ретрансляторов), обеспечивается идентификация, соединение с телефонной сетью и т.п.



Наибольшее распространение получили транковые многозоновые системы связи на основе протоколов MPT 1327 и TETRA. Они предоставляют абонентам высокий уровень сервиса (индивидуальный вызов, динамические группы, телефония, очереди вызовов, передача данных по радиоканалам), но сложны в построении, дороги и становятся рентабельными при большом количестве абонентов (от нескольких сотен до нескольких тысяч).

В случаях, когда число абонентов невелико (от десятков до сотен) и они территориально рассредоточены, а также нет надобности в высоком уровне сервиса (промышленные предприятия, горные разработки, газо- и нефтепроводы, железные дороги, объекты водоснабжения и т.п.) можно использовать «обычные» системы связи в многозоновом построении.

К достоинствам таких систем следует отнести возможность использования практически любых радиостанций, оснащенных CTCSS или DCS. Это позволяет включать в сеть как уже имеющееся оборудование на данный частотный диапазон, так и легко расширять систему в дальнейшем. В многозоновых системах обычно решена проблема перемещения абонентов между зонами (роуминг), вызов радиостанций находящихся в разных зонах, разделение абонентов на группы, соединение с другими сетями связи, в том числе телефонной.

Например, контроллеры М47МR, производства американской компании Zetron, позволяют создавать вытянутые в линию многопользовательские системы связи с возможностью соединения с телефонной сетью. Контроллер подключается к ретранслятору и управляет его работой. Все контроллеры соединяются последовательно с использованием 4-х проводных выделенных линий или других аналоговых каналов связи (радиочастотные, проводные, радиорелейные). В каждой зоне через ретранслятор могут работать несколько групп пользователей. Радиостанции каждой группы программируются своим тоном CTCSS. Возможно соединение радиостанций с другими зонами, для чего на DTMF клавиатуре радиостанции набирается номер вызываемой зоны. С помощью DTMF также возможен индивидуальный вызов конкретной радиостанции.

И все же


Создание в рамках общей сети независимых групп абонентов, вызов конкретного абонента или группы абонентов (идентификация), защита от посторонних пользователей, управление абонентами из центральной диспетчерской, ретрансляция для расширения зоны охвата, передача в рамках сети цифровых данных – это далеко не полный перечень вопросов, с которыми приходится сталкиваться при построении систем связи. А если добавить сюда еще дефицит радиочастот, сложную электромагнитную обстановку, ограниченность средств – то можно будет представить, насколько сложно воплотить в реальность желание обладать качественной и надежной связью.

Трудно, а порой невозможно выдать какие-либо универсальные «рецепты» по решению той или иной задачи. Обычно каждая задача уникальна, и, следовательно, решается уникальным способом.

 

Нередко в рекламных объявлениях можно встретить сообщения о предлагаемом на рынке радиооборудовании, как правило, радиотелефонов повышенной мощности с фантастическим радиусом действия (до 150 и более километров). Случается, что наивный покупатель поддается таким заманчивым предложениям и в результате оказывается у «разбитого корыта». Чтобы в последствии «не было мучительно больно» давайте разберемся, какова может быть реальная дальность связи и от чего она зависит.

Основным фактором, влияющим на дальность связи, является длина волны (или, иначе, частота) на которой ведется передача. Наверняка многие видели, как волны на поверхности воды легко перекатываются через прибрежные камни, но не могут обогнуть большую скалу – за скалой образуется своеобразная «тень», там волн практически нет. Для длинных радиоволн Земля – это небольшой камушек, и они сравнительно легко огибают земную поверхность. А вот для коротких и особенно ультракоротких радиоволн Земля слишком большое препятствие. Эти волны почти не огибают земной поверхности и практически не уходят за линию горизонта.

Но, несмотря на это, средние, а особенно короткие волны – это диапазоны дальнего действия. На коротких волнах огромные расстояния перекрывают отраженным радиолучом, используя зеркало, которое «навесила» над Землей сама природа. Это зеркало – расположенные на высоте от 50 до 500 км слои ионизированных газов, так называемая ионосфера.

Ионизированный газ – проводник тока, и ионосфера, подобно металлическим листам, отражает радиоволны. Правда, свойства ионосферы не для всех длин волн одинаковы. Средние волны отражаются только ночью и дальние средневолновые станции днем не слышны. В разное время года и в разное время суток по-разному проходят короткие волны. А волны диапазона УКВ и более короткие практически не отражаются вообще.

На рисунке показано распространение радиоволн в зависимости от длины волны: 1–земной луч; 2–отраженный луч; 3–ионосфера.


^

Радиосвязь на коротких волнах


Как видно из рисунка, радиосвязь в диапазоне КВ осуществляется как прямым распространением, так и посредством радиоволн отраженных от ионосферы. Несомненно, основной интерес представляет именно отраженные волны. Отражение волн позволяет осуществлять связь на расстояния, намного превышающие прямую видимость.

Очень важным при связи на КВ оказывается тип используемых антенн, а также их правильная ориентация. Например, для связи на расстояния до 500 километров можно установить антенну на высоте около 10 метров, а если нужно передать сигналы на 5000 километров, то необходим подъем антенны на высоту не менее 50 метров. Следует также отметить высокую зависимость дальности распространения коротких волн от состояния ионосферы и конкретных частотных номиналов в пределах диапазона.
^

Радиосвязь на УКВ диапазонах


Радиосвязь на частотах свыше 30 МГц возможна, в основном, только в пределах радиогоризонта, т.е. расстояния прямого прохождения радиоволн с учетом шарообразности земной поверхности, так называемой прямой или оптической видимости. В этом случае дальность связи будет зависеть от высоты подъема антенн.


^

Расчет радиуса радиогоризонта


Расчет расстояние до радиогоризонта позволяет оценить дальность связи при выбранной высоте установки антенны. Конечно, нельзя всецело полагаться на полученные результаты, так как при расчете не учитываются неровности рельефа, застройка, электромагнитные помех и т.п. Но, несмотря на это, полученные результаты позволят оценить возможную дальность связи и более трезво отнестись к рекламным заявлениям.

Теоретический радиус радиогоризонта (в км) вычисляется по формуле:



, где H – высота расположения антенны в метрах.

Для тех, у кого калькулятор не вычисляет квадратный корень, ниже приведена диаграмма зависимости радиогоризонта от высоты установки антенны.



Подразумевается, что антенна второй радиостанции или приемника расположена на уровне земли (без подъема антенны). Если же антенна второй радиостанции или приемника тоже подняты над землей, то необходимо учитывать высоты обеих антенн и полученные дальности сложить.


^

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДАЛЬНОСТЬ СВЯЗИ И НЕ ТОЛЬКО НА НЕЕ


К факторам, уменьшающим дальность связи и снижающим ее качество можно отнести возникновение «радиотени», затухание и рассеянье сигналов, интерференцию.


«Радиотень» возникает в случаях, когда на пути распространения сигнала существует (или периодически появляется) какая-либо естественная или искусственная преграда: здания, сооружения, возвышенности, деревья, линии электропередачи, тоннели и т.п. В такие места сигнал либо не доходит вообще, либо доходит сильно ослабленным. К сожалению, бороться с проблемой экранирования весьма сложно. Пожалуй, единственным методом решения проблемы будет создание сложных систем связи с большим количеством зон ретрансляции. Но даже в многозоновых системах связи не всегда удается обеспечить стопроцентное покрытие заданной территории. Примером тому могут служить «дыры» в зоне покрытия систем сотовой телефонии в крупных городах (некоторые районы с плотной застройкой, тоннели, подземные переходы, метро).


Затухание – ослабление сигнала по мере удаления от передатчика. В основном зависит от частоты сигнала – чем выше частота, тем больше затухание. Затухание можно скомпенсировать повышением мощности передатчиков и чувствительности приемников, а также использованием антенн с большим коэффициентом усиления. В некоторых случаях целесообразно использовать направленные антенны.

Рассеянье это неизбежное следствие распространения энергии из одной точки.


Вспомните, как работает обычный электрический фонарик. Если сфокусировать отражатель фонаря таким образом, чтобы он светил тонким лучом, то можно будет осветить предметы на довольно большом расстоянии. Если же расфокусировать луч, то рассеянного света будет недостаточно, чтобы рассмотреть объекты уже на расстоянии нескольких метров.


Принцип распространения радиоволн аналогичен распространению света. Чтобы получить большую зону охвата необходимо направлять излучение во все стороны. В то же время с увеличением расстояния от передатчика, энергия, попадающая на единицу площади, будет уменьшаться обратно пропорционально квадрату расстояния. Рассеяние нельзя уменьшить (физика!), но можно компенсировать. Например, применив направленные антенны, фокусирующие радиолуч в одном направлении (но тогда сузится зона покрытия). Другим путем компенсации будет повышение мощности передатчика.


Интерференция – сложение двух или более волн, при котором амплитуда результирующей волны зависит от разности фаз исходных волн в данной точке пространства. Если складываются волны с одинаковой фазой, то амплитуда результирующей волны будет увеличиваться, а если с противоположными фазами, то уменьшаться (вплоть до 0). В реальных условиях из-за отражения волн от различных преград, в точке приема могут приниматься множество волн со смещенными друг относительно друга фазами и, следовательно, результирующий сигнал может измениться случайным образом.


Интерференция относится к наиболее сложному виду помех, влияющих на дальность связи. Она возникает, когда в точку приема приходит как прямой, так и отраженный от какого-либо препятствия сигнал с уже смещенной фазой. А если на приемную антенну попадают еще и гармоники (сдвинутые по частоте сигналы) основного передатчика плюс близкие по частоте сигналы и гармоники других передатчиков (как прямые, так и отраженные) плюс вообще весь электромагнитный «мусор» порожденный современной цивилизацией… Очевидно, что интерференция практически не поддается анализу и прогнозированию. Борьба с невидимым врагом всегда сложнее открытой битвы.


Это только часть проблем, возникающих при проектировании и эксплуатации систем связи. Но при всей их «ужасности» радиосвязь была, есть и будет выполнять возложенные на нее задачи. Ну а чтобы радиосистема действительно дарила удовлетворение, а не разочарование доверьте ее построение профессионалам.

 


^

ТРАНКИНГОВАЯ РАДИОСВЯЗЬ, ИЛИ «транк»


Что же такое «транк»? Давайте попробуем разобраться, что скрывается за этим «модным» словом? Вот какой перевод дает «Англо-русский словарь по радиоэлектронике» 1987 года издания:

  • Trunk (транк) – соединительная линия; магистральная линия связи; канал связи.

  • Trunking (транкинг) – группообразование.

Электронный словарь «PROMT» 1999 года более «образован»:

  • Trunking – предоставление свободных каналов.

  • Trunked radio system – радиосистема с автоматическим перераспределением каналов.

Как видно из перевода ничего особенного за словом «транк» не кроется. Всего-навсего «автоматическое предоставление канала».

Транковые принципы используются уже свыше 70 лет в телефонии. Любая автоматическая телефонная станция, мини АТС, сотовая связь использует в основе своей работы транкинг. Все мы практически ежедневно используем транкинг. Хотя не многие из нас догадываются о том, что когда мы поднимаем трубку телефона и набираем номер... мы используем транкинг. Ведь было бы непозволительной роскошью выделять каждому телефонному абоненту отдельную линию, особенно междугороднюю. Всем нам для проведения беседы выделяется линия только на время сеанса связи. В остальное время (свободное от наших бесед) по ней обслуживаются другие пользователи.



Представьте себе ситуацию, когда жители, предположим, одного из районов большого города одновременно решили бы позвонить своим друзьям. Что бы произошло в этом случае? А ничего. Они просто не смогли бы это сделать, так как количество телефонных линий (между АТС) ограничено и одновременно может проводить сеансы связи вполне определенное количество абонентов (сколько конкретно – это тема отдельного разговора).

А теперь представьте себе, что все телефонные аппараты заменены на радиостанции, а проводные линии на радиочастотные каналы. Как Вы уже наверняка догадались, мы получили транк – систему радиосвязи с автоматическим предоставлением свободного канала.
^

НЕСКОЛЬКО ПОЯСНЕНИЙ


Транковые системы НЕ регламентируют:

  • выход в телефонную сеть;

  • использование дуплекса («говорю и слушаю» одновременно, как в телефонии);

  • громадную дальность;

  • высочайший сервис;

  • бесплатный доступ;

  • и много чего еще...

Они просто позволяют Вам общаться друг с другом, не задумываясь о технических тонкостях и физических проблемах. Вы разговариваете – оборудование работает. Работает для того, чтобы Вы могли разговаривать.

Более научно – суть транковой связи состоит в том, что абонент не закрепляется за определенным каналом, а имеет равный доступ ко всем каналам в системе. А какой использовать для сеанса связи, решает специальное управляющее оборудование. При запросе абонента система автоматически предоставляет абоненту свободный канал.
^

О ТЕРМИНОЛОГИИ


В российских изданиях устоялись слова «транкинг» и «транкинговые системы». Оставим эти обороты на совести переводчиков и лингвистов. На наш взгляд слова «транк» и «транковые системы» более благозвучны в произношении и проще в написании. Как правило, их использование не вызывает неоднозначного понимания. Поэтому в дальнейшем мы, в основном, будем пользоваться «нашими» формулировками.
^

МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ


Десять соображений для охлаждения пыла оптимистов и поднятия духа пессимистов относительно «чудес» транковой связи:

  1. Транк не чудо, а процесс развития средств радиосвязи.

  2. Транк не заменяет сотовый телефон, не заменяет пейджер... транк вообще ничего не заменяет, а дополняет.

  3. Транковая, значит: удобная, гибкая, расширяемая, универсальная, надежная, сложная, дорогая...

  4. Транковые системы служат для связи между радиостанциями и еще раз радиостанциями, а не между радиостанциями и телефонными линиями.

  5. Транковые системы могут много, но далеко не все.

  6. Транковых систем много, а какую выбрать – зависит от задач.

  7. Если транковая система не решает поставленную задачу, значит это неверная задача.

  8. Если Вы не смогли выбрать подходящую транковую систему, значит транковая система Вам не нужна.

  9. Поставщиков много, а денег мало – не платите дважды.

  10. Не льстите себе! Доверьте выбор специалистам.

А если серьезно, то в чем же достоинства транковых систем по сравнению с традиционными, так называемыми, «обычными» сетями связи, с сотовой телефонией, с системами персонального радиовызова (пейджинг)?

Однозначно ответить на этот вопрос довольно сложно. Как и у любых систем здесь имеются как достоинства, так и недостатки.

Пожалуй, главным достоинством транковых систем является возможность интеграции разных служб с различными потребностями в рамках одной сети с минимальными (по сравнению с другими радиосистемами) материальными затратами.
^

ПРЕИМУЩЕСТВА ТРАНКОВЫХ СЕТЕЙ


По сравнению с сотовыми системами:

  • возможность связи одновременно с несколькими абонентами (групповые вызовы);

  • высокая оперативность установления соединения (0,2–1 сек);

  • организация очередей к ресурсам системы при занятости и автоматическое соединение после появления возможности доступа;

  • доступ к системе исходя из установленных приоритетов и экстренное предоставление канала связи абоненту с более высоким приоритетом;

  • меньшие затраты на развертывание и эксплуатацию систем.

По сравнению с «обычными» системами радиосвязи:

  • экономия частотных ресурсов;

  • более высокий уровень сервиса – индивидуальные вызовы, приоритеты, интеграция с другими сетями;

  • возможность передачи цифровых данных;

  • покрытие связью больших площадей благодаря многозоновой конфигурации.

По сравнению с сетями персонального радиовызова (пейджинг):

  • двухсторонняя связь;

  • возможность передачи коротких сообщений (аналогичных пейджинговым) по транковым каналам, с использованием имеющегося оборудования.

Это далеко не полный перечень имеющихся достоинств. И все же транк не является панацеей от всех бед. Наряду с транковыми системами имеется ряд пользователей, которым по разным причинам необходим сотовый телефон, кому-то достаточно пейджера, а ряд пользователей обходится (и будет обходиться) «обычными» системами связи.

Надо четко представлять, что транк не является универсальным решением всего множества задач радиосвязи. В любом, даже самом «транковом» государстве все равно остается ряд проблем, которые решаются другими системами связи, не имеющими ничего общего с транковыми.

К недостаткам транковых систем следует отнести:

  • низкую рентабельность при малом количестве абонентов;

  • относительно высокую стоимость оборудования (по сравнению с «обычными» системами радиосвязи);

  • потребность в линиях межзоновой связи (проводных, радиочастотных, радиорелейных, оптоволоконных) и, как следствие, усложнение и удорожание развертывания*;

  • потребность в профессиональном сервисном обслуживании.





* Нелишне заметить, что для охвата больших территорий большинство систем радиосвязи требуют многозоновой реализации и, естественно, линий межзоновой связи.


^

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНКОВЫХ СИСТЕМ


Транкинговые системы можно классифицировать по многим признакам, например, по формату передаваемых данных (аналоговые, цифровые), по типам протоколов (LTR, MPT 1327, SmarTrunk II), по количеству обслуживаемых зон (одно- или многозоновые), по методам представления радиоканала («транкинг передач» или «транкинг сообщений»), по способам управления базовыми станциями (централизованное или распределенное), по типам каналов управления (выделенный или распределенный), и т.д.

Мы не будем останавливаться на подробной классификации транковых систем, тем более что в этой области не существует единой и общепринятой методики. Мы попытаемся охарактеризовать современные транковые системы, описать их возможности, отметить наиболее важные моменты, на которые стоит обратить внимание при выборе.

 

Система была впервые представлена в 1992 году американской компанией SmarTrunk Systems. До настоящего момента ею же разрабатывается и производится базовое оборудование протокола.

В начале система использовала хорошо известный в радиосвязи и телефонии аналоговый метод доступа DTMF. При всей простоте и легкости реализации он оказался не совсем подходящим для транковых систем. Причина, в основном, была в том, что расшифровать и повторить DTMF последовательность можно даже на слух, не говоря уже об использовании для декодирования специальных (достаточно дешевых) приборов. Естественно это сразу обернулось рядом проблем, основная из которых заключалась в том, что было трудно защитить систему от нелегальных пользователей.

Следующая реализация системы, представленная в 1994 году, где метод управления был заменен цифровым сигналлингом BPSK, получила название SmarTrunk II. Потребители сразу отметили достоинства систем SmarTrunk II, которые при довольно низкой стоимости оборудования обладают довольно высокими функциональными возможностями.

К настоящему времени SmarTrunk II является абсолютным лидером на рынке СНГ в области недорогих однозоновых транковых систем. По данным компании SmarTrunk Systems [1], число абонентов систем SmarTrunk II превышает 400 тысяч.


Поддержка протокола осуществляется большинством ведущих мировых производителей радиооборудования (Motorola, Yaesu/Vertex, Standard, Icom, Kenwood, Maxon, Tait и др.). Причем в одной системе может использоваться оборудование различных производителей.

Причина широкой поддержки оборудования заключена в том, что практически все радиостанции с минимальными доработками можно приспособить для работы в системах SmarTrunk II. При этом радиостанции сохраняют все присущие им функции «обычных» систем связи.

Для работы в системе SmarTrunk II внутрь радиостанции вставляется специальный управляющий транковый модуль, который обеспечивает взаимодействие абонентских радиостанций с базовым оборудованием и поддерживает необходимый коммутационный протокол.

В настоящее время транковые модули разработаны для большинства моделей радиостанций практически всех основных производителей радиооборудования [1]:

^ Носимые радиостанции

Alinco DJ-195
Alinco DJ-196
Alinco DJ-680 (2-х диапазонная)

Icom IC-F3/S
Icom IC-F4/S
Icom F3GT
Icom F3GS
Icom IC-F4GT
Icom IC-F4GS
Icom IC-F30/LT
Icom IC-F40/LT

Kenwood TK-270/278
Kenwood TK-370/378
Kenwood TK-260G
Kenwood TK-270G/278G
Kenwood TK-360G
Kenwood TK-370G
Kenwood TK-378G

Motorola GP-68
Motorola P1225
Motorola GP-300
Motorola P1225 
Motorola GP-300
Motorola GP-350
Motorola Pro3150/CT250/
CT450/P040/P080/GP308
Motorola Pro5150/HT750/
GP140/GP328
Motorola GP320/GP338/
GP340/GP660/GP680

Standard HX-240/242/260
Standard HX-270
Standard HX-290

Yaesu/Vertex VX-10
Yaesu/Vertex VX-210
Yaesu/Vertex VX-400
Yaesu/Vertex VX-500
Yaesu/Vertex VX-800




^ Автомобильные радиостанции

Alinco DR-130
Alinco DR-135
Alinco DR-430
Alinco DR-605 (2-х диапазонная)

Icom IC-F310
Icom IC-F310S
Icom IC-F320
Icom IC-F320S
Icom IC-F410
Icom IC-F410S
Icom IC-F420
Icom IC-F420S
Icom IC-F1010/1020
Icom IC-F2010/2020
Icom IC-F1610
Icom IC-F2610

Kenwood TK-760/768
Kenwood TK-860/868
Kenwood TK-760G/768G
Kenwood TK-762G
Kenwood TK-860G
Kenwood TK-862G
Kenwood TK-868G

Motorola SM-50
Motorola SM-120
Motorola M-216
Motorola GM-300
Motorola GM-350
Motorola M1225
Motorola GM320/339/360
Motorola Pro3100/5100/
7100/CDM750/1250/
1550/GM338

Ranger SM-1630-US
Ranger SM-1645-HS

Standard GX-1608

Supercom SC-1468

Tait T-2000 Series

Telemobile TM-MDT25

Yaesu/Vertex FTL-2011
Yaesu/Vertex FTL-7011




^

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Прием вызова


В системах SmarTrunk II реализация «транкового» доступа возложена на абонентские радиостанции. Абонентские радиостанции непрерывно сканируют запрограммированные каналы в ожидании вызова. При появлении вызывного сигнала на одном из каналов, радиостанция останавливает сканирование и обрабатывает цифровую посылку базовой станции. Если вызов адресован данной радиостанции, то он обрабатывается (звучит вызывной сигнал), если нет, то станция снова переходит в режим сканирования.
^

Посылка запроса


При организации вызова, абонентская радиостанция посылает запрос базовой станции на одном из каналов. Если базовая станция не отвечает, то радиостанция переходит на следующей канал (из числа запрограммированных в радиостанции) и опять делает посылку запроса и т.д. до перебора всех каналов. Если ни один из каналов не доступен, то звучит сигнал «занято» и радиостанция опять переходит в режим приема (сканирования).

Ответ базовой станции может появиться только на свободном канале. В ответной посылке содержится результат проверки легальности абонента и возможности осуществления запроса данного типа (по описанию в базе данных контроллера). Если абонентская радиостанция получила ответ от базы и он положителен (т.е. абоненту разрешен доступ в систему), то данный канал занимается.

После чего контроллер формирует запрос вызываемому абоненту (группе, телефонному абоненту).

Если параметры вызываемого абонента также соответствуют описанию в базе данных, то в эфир передается цифровая посылка с идентификационным номером требуемого абонента (группы). Если вызываемая радиостанция отвечает, то организуется сеанс связи.


Как видно из приведенного описания, принцип работы системы довольно прост, несмотря на это позволяет создавать системы с достаточно широкими возможностями.
^

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ SMARTRUNK II


  • Однозоновая система без возможности расширения до многозонового варианта;

  • Емкость системы до 4096 абонентов;

  • Количество каналов от 1 до 16;

  • Независимость от частотного диапазона;

  • Индивидуальные и групповые вызовы;

  • До 10 уровней приоритета;

  • Возможность связи с телефонной сетью;

  • Запрет ввода определенных первых цифр для каждого абонента (например, выход на междугородную сеть);

  • Ограничение длительности сеанса связи от 30 с до 60 мин;

  • Дистанционное (по телефонной линии) или непосредственное (RS-232) программирование системы;

  • Ведения протокола вызовов (до 4500 записей);

  • Дистанционное (по телефонной линии) или непосредственное (RS-232) считывание протокола вызовов;

  • Скорость обмена при программировании и считывании данных 9600 бод;

  • Время соединения: 0,8 + 0,2 ( N (сек), где N - количество каналов в системе.
^

Виды связи поддерживаемые SmarTrunk II


  • Индивидуальные вызовы;

  • Групповые вызовы;

  • Приоритетный вызов с принудительным прерыванием сеанса связи (между абонентами с более низким приоритетом);

  • Связь с телефонной сетью (ГТС и УАТС).


^

ЗА И ПРОТИВ


К достоинствам систем SmarTrunk II можно отнести доступность, низкую стоимость, быстроту развертывания, возможность использования имеющегося парка абонентского оборудования1, но при всех достоинствах протокола SmarTrunk его вряд ли можно рекомендовать для оперативной связи. Причина прежде всего в том, что данный класс систем относится к так называемым системам с отказом. Это значит, что, если при попытке соединения, абонентская радиостанция «просмотрела» все каналы и они оказались занятыми, то происходит «отказ» в обслуживании. Для повторной попытки организации связи необходимо снова посылать вызов. Это может продолжаться довольно долго, особенно при малом количестве каналов и большом количестве абонентов. Причем система не уведомляет пользователей об освобождении канала2 и единственным выходом остается снова и снова повторять вызов.

Существенным недостатком системы также является длительное время соединения. Проведя несложный расчет, можно определить, что время соединения, например, в 6-ти канальной системе может составлять до 4,4 сек (0,8 + 0,2 х 6 = 4,4). Добавьте сюда «отказ» в обслуживании и повторный набор...

Исходя из этого построение систем с большим количеством каналов (свыше 4) начинает снижать оперативность работы абонентов. Хотя создание транковых модулей с функцией «запоминания» занятых каналов3, позволяет частично решить эту проблему.

Еще одним недостатком систем SmarTrunk II является малое количество групповых номеров, к которым может быть приписана данная радиостанция. В большинстве реализаций транковых модулей в радиостанцию можно было запрограммировать только два идентификационных номера: один для индивидуального вызова и второй для группового. Реализовать конфигурацию при которой абонент принадлежит нескольким группам (типичная задача оперативной связи) не представлялось возможным. Хотя следует отметить, что в последних разработках компании SmarTrunk Systems это ограничение преодолено. Например, транковый модуль ST-865S4 (для радиостанции Standard HX-290), позволяет присваивать до 17 групповых номеров и блок последовательных идентификаторов (до 20 номеров)4.

Организация системы только в однозоновом варианте также не позволяет рекомендовать данный протокол для универсального применения. Даже в небольших городах (20-30 км в диаметре) практически невозможно разместить оборудование базовой станции таким образом, чтобы обеспечить уверенной связью всю территорию города.

В настоящее время специалистами разных фирм делаются попытки объединения нескольких «сайтов» системы SmarTrunk в общую сеть. Но, к сожалению, такие сети не являются полноценными многозоновыми системами, так как они не поддерживают автоматического обслуживания абонентов при перемещении из зоны в зону (роуминг). Соответственно невозможны групповые межзоновые вызовы.
 

1 Радиостанции должны обладать возможностью установки транкового модуля. Это реализовано не во всех радиостанциях. Трудно, а иногда невозможно, подключить модули SmarTrunk II в радиостанциях до 1994 года выпуска.

2 В последнее время выпущены транковые модули в которых реализована функция индикации освобождения каналов. При использовании такого модуля радиостанции «запрещается» посылка вызова. В дальнейшем при освобождении хотя бы одного канала в системе, абонентская радиостанция «уведомляет» об этом пользователя.

3 Позволяет запоминать номера занятых каналов при последнем цикле сканирования. Благодаря этому абонентская радиостанция при посылке запроса «пропускает» занятые каналы. Так как радиостанция постоянно находится в режиме сканирования, то информация о занятости обновляется с достаточно высокой скоростью (примерно 0,2 с на канал).

4 Блок последовательных идентификаторов позволяет описывать одновременно несколько групповых номеров. Радиостанция принимает вызов любого номера, попадающего в приведенный перечень. (Аналогичен групповому блоку в системах LTR. См. главу: «Транковые системы LTR»).

ltr


В подобных системах обмен управляющими данными осуществляется по тем же каналам, что и речевой информацией. Такое решение позволяет использовать все радиоканалы для голосовой связи. Данный класс систем обычно называют: системы с распределенным каналом управления.

Протокол LTR был создан в конце 70-х годов американской фирмой E.F.Johnson (ныне подразделение фирмы Transcrypt) как решение проблемы ограниченного частотного ресурса в уже довольно развитой сети коммуникаций США.

Протокол LTR изначально ориентирован на корпоративных пользователей (силовые структуры, коммунальные службы, автотранспортные предприятия), поэтому в таких системах был сделан упор на обслуживание групп абонентов, а не на индивидуальные вызовы. Это стало причиной создания своеобразной структуры идентификации абонентов.

Управление системой осуществляется с помощью непрерывного обмена цифровыми данными между абонентскими радиостанциями и базовым оборудованием одновременно с передачей речевых сообщений.

Чтобы избежать помех речевому обмену, для управляющей информации выделена полоса частот за пределами «слышимости» – в частотном диапазоне ниже 300 Гц (так называемые субтональные частоты). При радиообмене эти сигналы обрабатываются встроенной в радиостанцию схемой транкинга. Так как управляющие сигналы удаляется из аудиотракта радиостанций специальными фильтрами, то передача цифровой информации одновременно с голосом не ухудшает качество радиопереговоров.


Важное отличие систем LTR от других транковых систем в том, что они используют так называемый «транкинг передач». Это значит, что частотный канал закрепляется за абонентом только на время передачи, в отличие от систем других протоколов, где радиоканал закрепляется на весь сеанс связи («транкинг сообщений»). Во время пауз в разговоре канал может использоваться для других сеансов связи. При повторном выходе на передачу абоненту назначается другой канал (из числа свободных). Закрепление рабочего канала на весь сеанс имеет место только в случае телефонных вызовов.

Благодаря тому, что при каждом выходе в эфир (нажатие клавиши PTT) радиостанции выделяется другой канал, обеспечивается дополнительная защита радиопереговоров от прослушивания.

Из-за того, что в системе отсутствует канал управления на отдельной частоте, абонентская радиостанция не может перейти в режим передачи до тех пор, пока не освободится хотя бы один канал. У радиостанции блокируется клавиша «передача» и он не может послать сообщение базовой станции. Следовательно, система «не знает», что абонент пытается получить доступ.

При освобождении одного из каналов, абонентом, который первым получит доступ, будет тот, кто первым сделает попытку связи. Этот метод доступа называется: «первым пришел – первым обслужен». То есть у всех абонентов равный уровень приоритета доступа к системе (не путать с приоритетами доступа к сеансам связи, где их может быть несколько, см. далее).

В системах LTR, при занятости всех каналов, радиостанция может только принимать управляющую информацию, но не может послать сообщение базе. По сравнению с системами с выделенным каналом управления, это создает ряд ограничений в реализации некоторых функций. Например, организацию очередей вызовов – одна из наиболее важных возможностей МРТ 1327 (выделенный управляющий канал), позволяющая повысить оперативность соединения и увеличить количество абонентов на канал.
^

ПРИНЦИП РАБОТЫ


Базовая станция и абонентские радиостанции обмениваются управляющей информацией, организованной в виде пакетов (слов данных) со скоростью 300 бод.

Управляющие сигналы содержат идентификационные коды, по которым проверяется право доступа к системе, вызовы абонентам, информация о доступности системы и т.д. В следующих таблицах приведен состав слова управляющих данных (длина 40 бит) и назначение отдельных меток в слове.

^ Базовая станция – абонентской радиостанции

SYNC

AREA

GOTO

HOME

ID

FREE

ERROR

^ Длина, бит

9

1

5

5

8

5

7

^ Абонентская радиостанция – базовой станции

SYNC

AREA

IN USE

HOME

ID

FIXED

ERROR




^ Базовая станция – абонентской радиостанции

Абонентская радиостанция – базовой станции

Описание

SYNC
синхронизация

SYNC

Сигналы синхронизации.

AREA
зона

AREA

0 или 1

GOTO
перейти

IN USE
используется

Указывает номер канала для перехода или информация об использовании канала. 1-20 канал.

HOME
"домашний"

HOME

«Домашний» канал. Является основной составляющей «адреса» радиостанции. Описывает принадлежность радиостанции данному каналу. 1–20 канал.

ID
идентификатор

ID

Идентификатор абонента.

FREE
свободен

FIXED
занят

Для обозначения состояния канала. 1–20 канал.

ERROR
ошибка

ERROR

Контрольная сумма, для проверки сообщения на наличие ошибок.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ


«Адрес» радиостанции в системе состоит из номера «домашнего» канала (контроллера) и идентификатора в этом «домашнем» канале. Обычно «домашним» назначается тот канал, который является ближайшим к месту наибольшего пребывания радиоабонента. В этом случае при вызове абонентской радиостанции поиск ее начнется именно с «домашнего» контроллера, что позволяет уменьшить время ожидания обслуживания. Каждый «домашний» контроллер поддерживает до 250 идентификационных номеров. Все радиостанции системы должны быть приписаны к определенному «домашнему» каналу. Проверка легальности абонента производится по базе данных именно «домашнего» канала данного абонента. При выходе из строя контроллера одного из каналов, всем описанным в нем абонентам будет запрещен доступ к системе. Из-за этого обычно осуществляют дублирование описаний абонентов в нескольких каналах системы.


Так как все контроллеры базовой станции соединены между собой высокоскоростной шиной данных, то проверка легальности абонента может проводиться на любом канале (не обязательно на «домашнем»).

Все абонентские радиостанции должны иметь уникальный идентификационный номер, так называемый «вызывной идентификатор». По нему определяется возможность доступа радиостанции в систему.


Вместе с вызывным идентификатором радиостанция может иметь один или несколько приемных идентификаторов с разными уровнями приоритета, а помимо этого – блок последовательно расположенных идентификаторов, которые также будут являться адресами данной радиостанции с низшим приоритетом. Идентификаторы, перечисленные в таблице, образуют так называемую «группу».



Тип

Кол-во

Назначение

Вызывной (передаваемый)

1

Передается в эфир при каждом нажатии клавиши PTT (передача). Служит для идентификации абонента при выходе на передачу. Одинаковый приоритет для всех абонентов.

Приемный

до 3

Разные/одинаковые номера с различным/равным приоритетом. Служат для идентификации абонента в режиме приема. Необходимы для деления абонентов на группы, для осуществления индивидуальных вызовов и т.п.

Блок приемных идентификаторов

1

Позволяет описывать приемные идентификаторы блоком (списком). Один блок может содержать от 2 до 250 номеров. Все номера внутри блока обрабатываются как один идентификатор. Имеет низший приоритет в сеансах связи.
Например: в радиостанцию запрограммирован приемный блок с номерами с 30 по 50. При выходе на передачу любого из абонентов с вызывными идентификаторами с 30 по 50, данная радиостанция будет принимать их сообщения.



В «группе» должны быть описаны как минимум два идентификатора (приемный и передаваемый, причем они могут быть одинаковыми или различными). Для более сложных схем организации связи каждая «группа» может использовать полную систему LTR идентификации.

Всего в радиостанцию, в зависимости от модели, может быть записано до 10..109 групп. Причем для каждой группы программируются как вызывной, так и приемные идентификаторы в любой комбинации.

Следующим понятием системы идентификации LTR является «система». Под «системой» понимается определенный набор описаний «групп». «Системами» могут быть различные варианты описаний «групп» в одной и той же транковой сети (с разными «домашними» контроллерами для повышения надежности) или физически различные транковые системы, например, в другом районе. Пользователь может переключаться на другую «систему» при выходе из строя своего «домашнего» контроллера или подключаться к транковым сетям других владельцев (естественно, при наличии его описания в базовой станции).

В некоторых радиостанциях протокола LTR может использоваться режим «сканирования систем». Тогда радиостанция может автоматически принимать вызовы, происходящие в разных «системах», которые были запрограммированы для сканирования.

Таким образом, для осуществления сеанса связи в системе LTR, пользователю необходимо установить требуемую комбинацию «системы» и «группы». В дальнейшем абонент только нажимает клавишу PTT (передача) и ведет переговоры.

Метод запросов в LTR также отличается от методов принятых в других системах связи. Например, в диспетчерских системах необходимо переключиться на нужный канал, а в SmarTrunk и MPT 1327 номер требуемого абонента или группы набирается на клавиатуре.

Всего в протоколе LTR предусматривается 250 идентификаторов на один канал базовой станции и до 20 каналов в транковой системе. Следовательно, одна транковая сеть LTR может обслужить до 5000 абонентов (250 х 20). Этого числа может оказаться недостаточно. Например, при дублировании абонентов в разных «домашних» контроллерах или при описании пользователей, не работающих постоянно, но имеющих доступ к системе в чрезвычайных ситуациях и т.п.


^

Рассмотрим следующий пример:


В 5-ти канальной транковой сети (5 х 250 = 1250 идентификаторов) должны обслуживаться 600 абонентов и всех их необходимо продублировать хотя бы в 2-х каналах (2 х 600 = 1200 идентификаторов), для обеспечения повышенной надежности в случае отказа одного из каналов. Тогда остается 50 свободных идентификаторов.

Периодически в зону обслуживания системы попадают до 100 дополнительных абонентов (например, автомобили дальнего следования), которых также необходимо описать в базовой станции. Как видно из приведенного расчета, задача становится неразрешимой. Необходимо либо уменьшать количество дублируемых идентификаторов (снижение надежности), либо увеличивать количество каналов базовой станции (дополнительные затраты на оборудование, выделение радиочастот).

В расширенных реализациях протокола LTR ограничение на количество идентификаторов преодолено. Например, система PassPort, предлагаемая компанией Trident Micro Systems, поддерживает до 60 000 идентификаторов.
^

АЛГОРИТМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ВЫЗОВА

Прием вызова


Абонентская радиостанция постоянно принимает управляющую информацию и анализирует пакеты данных своего «домашнего» канала. Станция анализирует метки «AREA», «НОМЕ», «ID» и «ERROR». В случае приема меток с адресом данной радиостанции («НОМЕ» + «ID»), она обрабатывает относящуюся к ней информацию и переходит на указанный меткой «GOTO» канал.

Радиостанция будет оставаться на канале до тех пор, пока: не получит код отбоя; не потеряет несущую частоту канала; не потеряет адресованные ей данные более чем на одну секунду.
^

Организация вызова


После того, как абонент выбрал на радиостанции необходимую комбинацию «системы» и «группы» он нажимает клавишу РТТ (передача). В случае доступности «домашнего» канала запрос посылается по нему. Если он занят, то радиостанция ищет свободный канал. Номер свободного канала указывает метка «FREE» (свободный) в управляющем потоке данных. Если все каналы заняты, то радиостанция выдает сигнал «занято» и запрещает передачу до тех пор, пока в потоке данных не появится метка «FREE». Если базовая станция не отвечает, то радиостанция повторяет посылку данных еще максимум пять раз и, в случае отказа, выдает абоненту сигнал «вне зоны обслуживания».

Если в системе есть свободный канал, то радиостанция переключается на него и базовая станция посылает по эфиру запрос вызываемому абоненту.

Во время сеанса связи, радиостанция продолжает непрерывно посылать управляющие данные до тех пор, пока не будет осуществлен «отбой» сеанса. После этого радиостанция посылает базовой станции код освобождения канала (метка «FREE») и переключается в режим приема на «домашнем» канале.
^

ПРИМЕРЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ

Наиболее простая схема организации связи


В радиостанциях всех членов рабочей группы программируется один и тот же идентификатор как передаваемый, так и приемный. Причем используется один идентификатор на всю группу пользователей, вне зависимости от их количества.

Подобная реализация системы практически идентична «обычной» системе связи, за исключением того, что абоненты используют транковый метод доступа (т.е. все каналы автоматически «равнодоступны»). Эта реализация позволяет обслужить гораздо большее количество абонентов по сравнению с аналогичной системой, где абоненты должны выбирать свободный канал самостоятельно.
^

Пример схемы связи для таксопарка (ВАРИАНТ 1)


В наиболее простом варианте данная схема требует два идентификатора вне зависимости от количества абонентов.

Идентификатор 1 программируется:

  • Как передаваемый в радиостанции диспетчера;

  • Как приемный во всех автомобильных радиостанциях (с наибольшим приоритетом).

Идентификатор 2 программируется:

  • Как передаваемый в автомобильных радиостанциях;

  • Как приемный в радиостанции диспетчера.

При работе диспетчер принимает информацию от любого водителя и все водители принимают сообщения диспетчера. Водители не могут связываться между собой.


^

Пример схемы связи для таксопарка (ВАРИАНТ 2)


Другая реализация может быть более сложной. Она обеспечивает те же функции, что и предыдущая схема и в дополнение позволяет диспетчеру связываться с каждым из водителей персонально:

  • Первый идентификатор программируется в каждой автомобильной радиостанции как передаваемый, так и приемный. При этом номера должны быть уникальными для каждой радиостанции и составлять возрастающую последовательность без промежутков (для создания блока приемных идентификаторов).

  • Второй идентификатор программируется в качестве второго приемного во всех автомобильных радиостанциях и используется для общего вызова автомобилей диспетчером. (Номер не должен входить в блок упоминавшихся идентификаторов).

  • В радиостанции диспетчера программируется соответствующее число «групп» (по одной на каждый автомобиль). Их можно назвать «персональными группами», так как по сути, это «группа» состоящая из одного абонента (она же идентификатор определенной автомобильной радиостанции). В каждой «персональной группе» в качестве приоритетного приемного и передаваемого идентификатора программируется идентификатор конкретного автомобиля.

  • Дополнительно в диспетчерской радиостанции программируется отдельная «группа» для общего вызова. В которой в качестве передаваемого записывается отдельный номер, а приемный может быть любым или вообще отсутствовать.

  • В диспетчерской радиостанции программируется блок приемных идентификаторов низшего приоритета. Этот блок соответствует перечню всех идентификаторов автомобильных радиостанций.
^

Работа данной схемы.


Если диспетчер выбирает «группу» общего вызова, то его сообщения будут слышны всем водителям одновременно. Это обусловлено тем, что передаваемый идентификатор диспетчерской станции совпадает со вторым приемным идентификатором всех автомобильных станций.

Диспетчер, в свою очередь, также будет слышать ответ любого из водителей. В силу того, что все их передаваемые идентификаторы лежат в пределах блока приемных идентификаторов (низшего приоритета), запрограммированных в диспетчерской радиостанции.

Если диспетчер выберет «группу», соответствующую конкретному автомобилю, то его услышит только водитель конкретной машины. Это связано с тем, что передаваемый идентификатор диспетчера (в данном случае) совпадает только с первым приемным идентификатором данной автомобильной радиостанции.

В процессе персональной связи с конкретным водителем, диспетчер услышит вызовы (в паузах) других водителей. Но вызванный им автомобиль будет иметь приоритет в беседе. Это связано с тем, что блочный приемный идентификатор имеет более низкий приоритет по сравнению с приоритетом персонального идентификатора, принадлежащего выбранной машине.

Как видно из приведенных примеров, схема идентификации и методы организации работы в системах LTR достаточно развиты. Можно создавать весьма сложные структуры с разбивкой на группы, с перекрестными вызовами, с многоуровневыми приоритетами и т.п. Возможности создаваемых систем зависят только от поставленных задач и фантазии оператора.

Системы LTR в стандартном варианте рассчитаны на создание однозоновых сетей связи с выходом в телефонную сеть. Для этого в каждом канальном контроллере предусмотрены телефонные интерфейсы. Системы могут насчитывать до 20 каналов. Начав, предположим, с 2-х канальной системы в дальнейшем ее можно легко расширить приобретением дополнительных каналов и перепрограммированием контроллеров. При этом имеющееся оборудование не требует замены.

Оборудование LTR, в основном, реализуется (и функционирует) на рынке США, где данный протокол является преобладающим. Соответственно подавляющее большинство моделей оборудования рассчитано на традиционный для Америки частотный диапазон 800 МГц. И хотя существуют разработки на другие частотные диапазоны, ассортимент предложений 800 МГц техники гораздо шире*.



* Некоторые производители предлагают оборудование исключительно на диапазон 800 МГц. Например, системы компании Uniden, абонентское оборудование Maxon.




Следует отметить, что из-за специфики организации управления в системах LTR, для достижения наилучшего качества связи разнос между частотными каналами должен составлять не менее 1 МГц.

На рисунке показана структурная схема построение системы LTR:


^

РАСШИРЕНИЯ ПРОТОКОЛА


В более поздних реализациях транковых систем с распределенным управлением расширены многие возможности. Например, преодолены ограничения по количеству идентификационных номеров, упрощена система индивидуальных вызовов, реализованы многозоновые конфигурации. Но, к сожалению, для использования расширенных функций требуются радиостанции, специально разработанные для этих протоколов.

Наиболее известными расширениями являются системы PassPort фирмы Trident Micro Systems и ESAS фирмы Uniden.
^

Система PassPort NTS компании Trident Micro Systems


Данная система позволяет организацию выделенного канала управления аналогично системам MPT 1327. Управляющий канал не обязателен, но рекомендуется для многозоновых систем с целью упрощения процедуры регистрации абонентов. При этом данный канал может использоваться для голосового обмена в то время, когда все остальные каналы системы заняты.

Абонентское оборудование для систем на базе PassPort может включать как обычные LTR радиостанции, так и специально разработанные радиостанции протокола PassPort. Но при использовании «обычных» LTR радиостанций расширенные возможности будут недоступны.

При полной совместимости с протоколом LTR, система PassPort предоставляет ряд дополнительных возможностей [3]:

  • До 60 000 идентификаторов в системе (для LTR абонентов сохраняется ограничение в 250 идентификаторов на канал);

  • Межзоновый роуминг;

  • Автоматическое включение в сеанс связи членов группы, находящихся в момент вызова в разных зонах;

  • Защита от несанкционированного доступа к системе с использованием уникального электронного серийного номера радиостанции, программируемого изготовителем (только для радиостанций протокола PassPort);

  • Автоматическое обновление информации о «домашней» системе и доступных для роуминга системах для радиостанций протокола PassPort;

  • Перепрограммирование идентификаторов в абонентских станциях по эфиру;

  • Автоматическая регистрация в системе при включении питания радиостанции и при переезде абонента из зоны в зону, как в пределах «своей» сети, так и в сетях, с которыми существует соглашение об обслуживании абонентов (для LTR радиостанций необходимо однократно нажать на клавишу передачи для выполнения регистрации);

  • Автоматическая отмена регистрации при выключении питания радиостанции (только для радиостанций протокола PassPort);

  • Интеграция в единую сеть абонентов, использующих оборудование разных частотных диапазонов, а также возможность включения в систему нетранковых каналов;

  • Доступ абонентов нетранковых каналов к тем же телефонным линиям, к которым подключено транковое оборудование;

  • Система голосового оповещения с возможностью индивидуального программирования языка сообщений для каждого пользователя системы;

  • Переадресация вызовов в случае занятости или недоступности абонента;

  • Оповещение абонента, в процессе ведения сеанса связи, о поступлении еще одного вызова;

  • Поддержка голосовой почты.
^

Система ESAS компании Uniden


Компания Uniden America Corporation предлагает варианты как однозоновый (FAST), так и многозоновый (ESAS) варианты транковых систем собственной разработки.

Многозоновый вариант ESAS впервые был представлен в 1993 году и, наряду с системами фирмы E.F.Johnson и Trident, получил распространение в США и странах Латинской Америки.

Как и PassPort, системы фирмы Uniden полностью совместимы с протоколом LTR и, соответственно, поддерживают работу абонентского оборудования LTR.

Из особенностей системы ESAS следует отметить возможность расширения [4]:

  • До 1 000 000 идентификаторов (абонентов) в системе;

  • До 16 000 групп в зоне;

  • До 128 зон в системе;

  • До 63 каналов в одной базовой станции.

Также как и большинство транковых систем LTR, работает в «традиционном» диапазоне частот 800 МГц.
^

ПРОИЗВОДИТЕЛИ ОБОРУДОВАНИЯ LTR


Производитель

Страна

Базовое/Система

Абонентское

CSI

США

+

 

E.F.Johnson

США

Clearchannel LTR, LTR- Net, Multi-Net, Multi-Net II

+

IDA

США

+

 

Kenwood

США

 

+

Maxon

США

 

+

Ritron

США

 

+

SmartLink Development

США

+

 

Tait

Новая Зеландия

 

+

Trident Micro System

США

PassPort NTS

 

Uniden

США

FAST, FAST Plus, ESAS

+

Vertex-Standard

США

 

+

Zetron

США

Model 49, FASTNet (Model 2540)

 



mpt1327


Системы транковой радиосвязи на основе протокола МРТ 1327 относятся, пожалуй, к самым распространенным и развитым в мире. Десятки производителей базового оборудования, сотни моделей радиостанций, различные варианты реализации, развитая техническая поддержка, подробное документирование, международное признание – это далеко не полный перечень аргументов в пользу МРТ 1327.

Разработка стандарта МРТ 1327 была призвана создать единый протокол обмена информацией в транковых системах радиосвязи. Разработчиком оборудования для первых систем МРТ 1327 была фирма Fylde Microsystems (в настоящее время является одним из лидеров в производстве сетевого оборудования МРТ 1327 – контроллеров, коммутаторов, интерфейсов и т.д.; по лицензии Fylde оборудование выпускается многими производителями, например, Motorola, Tait Electronics). Позже был образован консорциум компаний-разработчиков, куда кроме Fylde вошли: Tait Electronics, Philips, Motorola и Marconi.

Впервые проект стандарта MPT 1327 был опубликован Департаментом Торговли и Промышленности Великобритании (Department of Trade and Industry) в 1986 году, а уже в октябре 1986 года была пущена в эксплуатацию первая система MPT 1327. Эта однозоновая пятиканальная система в диапазоне УКВ была установлена на телекоммуникационной башне в Лондоне. В системе использовалось сетевое оборудование производства Fylde Microsystems и ретрансляторы фирмы Tait Electronics. Примечательно то, что система была запущена в эксплуатацию почти за год до официального утверждения стандарта MPT 1327 в 1987 году.

Попытка создать единый стандарт, удовлетворяющий требованиям подвижной связи, оказалась весьма успешной. Минимум ограничений и открытость МРТ 1327 стали очень привлекательны как для производителей оборудования, так и компаний, предлагающих услуги связи. Ошеломляющий успех испытаний первых транковых систем на основе МРТ 1327 позволил практически сразу получить признание ведущих мировых производителей транкового оборудования и технологий. Началось победное шествие стандарта по Европе.

Производители оперативно отреагировали на потребности рынка и приступили к разработкам и производству оборудования для нового протокола. Поставщики услуг связи также довольно быстро отметили удобство и совместимость стандарта, ведь это позволяло надеяться на разработку широкого спектра абонентского и базового оборудования различных стоимостных категорий.

Можно смело утверждать, что в области коммуникаций нет такой фирмы-производителя, которая бы не внесла вклад в разработку или производство оборудования для систем МРТ 1327.

Системы на основе МРТ 1327 работают и продолжают создаваться по всему миру за исключением, пожалуй, США, где исторически сложилось, что доминирующее положение занимают транковые системы на основе LTR.

В настоящее время базовое оборудование для таких систем выпускают фирмы Fylde Microsystems, Tait, Nokia, Rohde & Sсhwarz, Motorola, Simoco, Key, Zetron и другие. Еще больше компаний, производят абонентские радиостанции стандарта MPT 1327. Это положительно сказывается на ценах, поэтому в настоящее время стандарт является наиболее эффективным в коммерческом плане для построения транковых систем.

Опубликованный в январе 1988 года, стандарт MPT 1327 постоянно развивается и совершенствуется, благодаря активной поддержке на международном рынке. Об этом говорит хотя бы тот факт, что последние изменения и дополнения к стандарту было сделано в июне 1997 года – через 19 лет после первого опубликования.

Следует отметить, что стандарт МРТ 1327 не накладывает никаких ограничений на инфраструктуру самой сети. Конкретная система не обязательно должна реализовывать все функции, предусмотренные в стандарте, она может предоставлять лишь необходимый минимальный набор, удовлетворяющий требованиям заказчика. Это обеспечивает возможность создания на базе спецификаций данного стандарта широкого спектра прикладных систем. Различия в оборудовании разных производителей, как правило, определяются именно полнотой реализации стандарта.
^

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ


Транковые системы протокола MPT 1327 относятся к системам с выделенным каналом управления. Это значит, что обмен управляющей информацией между базовым оборудованием и абонентскими радиостанциями осуществляется по отдельному каналу. Из-за чего, в дополнение к имеющимся голосовым каналам, в системе должен быть один дополнительный канал по которому происходит обмен управляющей информацией. (В разных источниках его называют выделенный, управляющий или контрольный).

В качестве управляющего применяется один из каналов базовой станции. Остальные каналы являются рабочими и предназначены для обмена речевой и цифровой информацией между абонентами. Таким образом, даже базовая станция, содержащая один голосовой канал, реально содержит два радиоканала – один речевой, другой управляющий.

Хотя в системе и должен быть управляющий канал, во время особо большой загрузки системы имеется возможность переводить его в режим обработки голосовых сообщений (с потерей некоторых функций). Для этого не требуются дополнительные аппаратные средства.

Если в отдельной базовой станции произойдет сбой канала управления, то управляющим автоматически становится другой радиоканал системы, что гарантирует непрерывность обслуживания. Это будет происходить до тех пор, пока есть хотя бы один работающий канал.

Поскольку обычно транковые сети имеют тенденцию к расширению (увеличение абонентов, расширение зоны охвата и т.п.), то оборудование для построения систем, как правило, имеет модульную конструкцию. В минимальном составе сеть может содержать всего одну базовую станцию с минимум двумя каналами. В дальнейшем она может постепенно наращиваться до масштабов целого государства (большинство огромных общенациональных транковых сетей начиналось с одной или нескольких базовых станций).

Модульное построение позволяет создавать системы любых размеров и легко их модифицировать в будущем. Модульность также позволяет легко заменять вышедшие из строя устройства без остановки функционирования сети.

Системы МРТ 1327 изначально ориентированы на многозоновую конфигурацию. В многозоновых транковых системах обработка индивидуальных вызовов независима в каждой зоне. Базовая станция зоны продолжает обрабатывать запросы даже в том случае, если произошел обрыв межзоновой связи (хотя, естественно, станут невозможны межзоновые вызовы).

В большинстве реализаций систем МРТ 1327 нет особых ограничений (кроме, пожалуй, финансовых) по созданию сетей сколь угодно большой величины. Сеть на базе МРТ 1327 может обслуживать до 1 000 000 абонентов и состоять из 1024 зон по 24 канала в каждой*.



* Сведений о реализации такой гигантской сети нет.



Одной из самых крупных систем, является сеть Chekker Network, принадлежащая Deutsche Telekom. В этой сети используется оборудование ACCESSNET фирмы Rohde & Schwarz. По данным на 1998 год, она насчитывала примерно 900 каналов, 160 зон и обслуживала около 62 тыс. абонентов (в ее составе несколько транковых систем).

Как правило, транковые системы МРТ 1327 создаются для обслуживания 1–2 тыс. абонентов и рассчитаны на 3–5 базовых станций с 4–8 каналами.

Использование дуплексных абонентских радиостанций не является обязательным требованием протокола МРТ 1327, но предусмотрено во многих реализациях систем. Для дуплексных вызовов, даже если они производятся внутри одной зоны, всегда выделяются два рабочих канала, что повышает нагрузку на систему и, следовательно, требует дополнительных каналов*.



* Этим во многом обуславливается ограниченное применение дуплексного оборудования в транковых системах.



Основные характеристики транковых систем на основе протокола МРТ 1327:

  • возможность построения многозоновых систем с большим количеством базовых станций, что позволяет охватывать связью значительные территории;

  • время соединения менее 0,5 с при вызовах внутри одной зоны и 1–2,5 с при межзоновых;

  • широкий выбор абонентского и базового оборудования различных производителей;

  • отсутствие жестких требований к частотному диапазону;

  • стандартизация компонентов, что упрощает и снижает стоимость эксплуатации, обслуживания, развития и объединения отдельных систем в более крупные сети;

  • возможность экономичной (без использования голосовых каналов) передачи коротких сообщений, которая весьма важна для реализации функций аварийного оповещения и навигации;

  • проверка легальности абонента по электронному серийному номеру радиостанции (ESN – уникальный номер, записываемый в схему радиостанции при изготовлении);

  • роуминг (обслуживание абонентов при их перемещении между зонами);

  • вызовы абонентов в разных зонах, в том числе и групповые;

  • постановка вызова в очередь при занятости всех каналов или вызываемого абонента (при освобождении канала или абонента запрос активизируется автоматически);

  • возможность передачи данных как по управляющему каналу (короткие блоки), так и по голосовым каналам (данные произвольной длины);

  • перенаправление вызова другому радио- или телефонному абоненту;

  • связь с телефонной сетью;

  • возможность обслуживания дуплексных радиостанций;

  • высокая «жизнестойкость» при выходе из строя отдельных устройств;

  • подключение к протекающему сеансу связи других абонентов;

  • динамическое перегруппирование (оперативное объединение абонентов в группы);

  • передача цифровых данных по голосовым каналам;

  • связь со специализированными устройствами (диспетчерскими терминалами), подключенными к базовым станциям по проводным линиям связи.



^

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ


Управляющая информация передается по контрольному каналу в цифровом виде, а обмен речевыми сообщениями по рабочим каналам осуществляется в аналоговом. Хотя существуют и полностью цифровые системы, реализованные на базе протокола МРТ 1327, например система ACCESSNET–D компании Rohde & Schwarz.

Обмен управляющими данными осуществляется со скоростью 1200 бит/сек с использованием быстрой частотной манипуляции (FFSK). Сообщения представляют собой пакеты, состоящие из слов данных длиной 64 бит (48 бит информации и 16 бит контроля).

Сигналы синхронизации

Адресное слово

Слово данных

^ Пакет данных




Каждый пакет содержит:

  • синхронизирующую последовательность – сигналы синхронизации оборудования базовых станций и абонентов;

  • адресное слово – характер сообщения и «адресат»;

  • одно или более слов данных – непосредственно информация (регистрация, вызовы, команды перехода и т.п.).

После включения или входа в зону обслуживания транковой системы абонентская радиостанция начинает поиск управляющего канала с заданными параметрами (частотный диапазон, «своя» или «чужая» система). При обнаружении «своего» управляющего канала радиостанция регистрируется в базовой станции.

Для этого она посылает регистрационный запрос (Registration Request) – слово данных на управляющем канале. При положительном ответе базовой станции абонент переходит в режим готовности к работе и может принимать или посылать запросы системе. В свою очередь система «знает», в какой зоне сети находится абонент.

Радиостанция анализирует поток данных на управляющем канале до тех пор, пока качество приема не станет неудовлетворительным (например, вследствие выхода из зоны обслуживания), после чего она повторяет цикл поиска управляющего канала и регистрации. Это позволяет радиостанции постоянно находится в режиме готовности к вызовам.

В некоторых системах абонентские радиостанции не посылают запрос базе автоматически, а следят за адресованными им посылками на управляющем канале. Регистрация станций осуществляется только во время получения вызова или при посылке запроса. Это позволяет в определенной мере снижать энергопотребление радиостанции, что особенно важно для носимых радиостанций, работающих от аккумулятора. Причина экономии в том, что радиостанция не осуществляет регистрацию (выход на передачу) при каждом включении или входе в зону обслуживания.

В какой момент посылать запрос базовой станции на регистрацию – после включения или при подаче/приеме запроса в стандарте МРТ 1327 не определено [1, Гл. 8] и зависит от конкретной реализации системы.

Абонентские радиостанции постоянно анализируют пакеты данных управляющего канала и, при обнаружении собственного адреса выполняют действия, описанные в словах данных. В данных, адресованных радиостанции, содержится информация о типе вызова, выделенном канале связи, разрешенной длительности разговора и т.д.

В течении сеанса связи абонентская радиостанция продолжает анализировать данные контрольного канала, из-за чего базовая станция имеет возможность управлять радиостанцией (например, послать статусное сообщение или подключить к сеансу дополнительных абонентов).

Если в процессе осуществления вызова в системе нет свободного канала или занята вызываемая радиостанция, то абонент «ставится» в очередь. Как только появится возможность, такой вызов будет обслужен автоматически.

Чтобы предотвратить мошенническое использование сети дубликатами радиостанций, предусмотрена проверка их по электронному серийному номеру ESN (Electronic Serial Number). Этот уникальный номер записывается в каждую радиостанцию при изготовлении.
^

НУМЕРАЦИЯ АБОНЕНТОВ MPT 1343

Определение «флотов» (подразделений)


Принято, что все абоненты определенной организации объединяются в подразделения, так называемые «флоты». Например, автомобильные радиостанции таксопарка можно объединить в один «флот», скорую помощь – в другой, полицию – в третий и т.д. Требования спецификации MPT 1343 позволяют объединять различных абонентов в один «флот» независимо являются они подвижными или стационарными. Каждая радиостанция должна быть приписана к одному или нескольким «флотам». Абонентам, принадлежащим одному «флоту», может быть запрещено или разрешено вызывать абонентов другого «флота».

Отчеты по использованию системы обычно создаются независимо для каждого «флота».

Использование «флотов» упрощает осуществление вызовов между абонентами внутри одного «флота» (см. далее).


^

Определение групп




Абоненты сети могут объединяться в различные группы как в пределах одного «флота», так и между ними. Объединение в группы абонентов из разных «флотов» удобно, когда необходимо взаимодействие различных подразделений в процессе работы (например, пожарная охрана, полиция и скорая помощь). Такие группы могут создаваться на время проведения спасательных мероприятий или аварийных работ.


На рисунке показан пример групп. Некоторые «флоты» могут содержать одну общую группу, некоторые – несколько групп.




Деление на группы дает возможность осуществления групповых и вещательных вызовов. При групповом сеансе связи абонент может говорить со всеми абонентами данной группы. При вещательном вызове, абонент вызывает группу абонентов, чтобы только передавать им информацию. При этом они не могут отвечать.

Система нумерации изложена в спецификации MPT 1343, согласно которой все абоненты радиосети делятся на «флоты». В пределах которого, всем радиостанциям присваивается одинаковый номер «флота». Кроме номера «флота», каждая радиостанция имеет собственный идентификационный номер. Во «флоте», с максимум 70 радиостанциями, это будет двухзначный номер, во «флоте» с 700 радиостанциями – трехзначный.

В системе нумерации MPT 1343, идентификационные номера для каждой радиостанции состоят:

  • Префикс, значения от 200 до 327 – указывает на номер сети;

  • Номер «флота», значения от 2001 до 4999;

  • Индивидуальный номер устройства, значения от 20 до 89, или от 200 до 899, в зависимости от размера «флота».

Каждая радиостанция может также иметь определенное количество необязательных групповых номеров, для осуществления групповых вызовов:

  • Номер «межфлотовой» группы, диапазон от 5000 до 6050;

  • Номер группы, диапазон от 90 до 99, или от 900 до 998.

Чтобы вызвать радиостанцию в «своем» «флоте», достаточно просто ввести ее трех или двухзначный номер. Например, чтобы вызвать абонента 211 2222 33, достаточно ввести 33.

Чтобы вызвать абонента из другого «флота», который имеет такой же префикс, вводится номер «флота» и номер абонента. Например, чтобы вызвать в 2314 «флоте» абонента 33, надо набрать 2314 33.

Если надо вызвать абонента из другого «флота» с другим префиксом, надо будет набрать полный номер, определенный в MPT 1343. Например: 207 2001 33.


^

ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В MPT 1327


Имеются три типа фиксированных данных передаваемых по управляющему каналу (поддерживаются без дополнительных устройств или программ):

  • Статусные сообщения;

  • Короткие сообщения (Short Data Message);

  • Расширенные сообщения (Extended Data Messages);

Кроме того возможна передача данных неограниченной длины по рабочим каналам в соответствии с MAP 27 (протокол передачи данных в системах MPT).

SST и MST используются, чтобы послать любые короткие сообщения (текст, телеметрические данные и т.п.) по речевым каналам.
^

Статусные сообщения


Статусные сообщения – предопределенные числовые коды (сообщения), которые передаются по каналу управления в цифровом виде. В системах MPT 1327 имеется возможность определять до 30 числовых сообщений статуса. Кроме того, имеются два определенных по умолчанию (предусмотрено стандартом): 0 – «позвони мне» (call me back) и 31 – «отмена просьбы позвонить мне» (cancel the call me back request).

Обычно используются такие сообщения, как «жду следующего задания» или «нуждаюсь в подробной информации».

Статусные сообщения содержат только число (как в цифровых пейджерах), поэтому абоненты должны быть уведомлены о том, как трактовать то или иное значение.

Во многих моделях радиостанций, оснащенных алфавитно-цифровым дисплеем, статусное сообщение может декодироваться и выводиться в текстовом виде.
^

Короткие сообщения


Используются для обмена алфавитно-цифровыми сообщениями между абонентами системы. Также могут использоваться для связи между компьютерами, оборудованием GPS, устройствами телеметрии (датчики, аварийные системы, дистанционное управление).

Максимальное число символов, содержащееся в одной посылке в зависимости от формата сообщения:

^ Формат данных

Длина посылки

Двоичные данные

184 бита

Двоично-десятичные данные

44 символа

Телексные данные

35 символов

7-битовый ASCII

25 символов
^

Расширенные сообщения


Позволяют передавать до четырех коротких сообщений в одном пакете. Максимальное число символов, содержащееся в одной посылке в зависимости от формата сообщения:

^ Формат данных

Длина посылки

Двоичные данные

736 бит

Двоично-десятичные данные

184 символа

Телексные данные

140 символов

7-битовый ASCII

100 символов




оставить комментарий
страница1/13
Дата11.10.2011
Размер2.32 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
плохо
  1
отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх