Радиосвязь

Одним из существенных недостатков телефонной и телеграф­ной связи является отсутствие мобильности, т. е. возможность ведения её только из определенных мест. Этот недостаток исключается при использовании современных средств радиосвязи, которые представляют собой:

— пейджинговую связь;

— индивидуальную радиосвязь;

— сотовую связь;

— спутниковую связь.

Каждый из этих видов связи имеет свои особенности.

8.5.1. Пейджинговая связь — система персонального оповещени.я

Пейджер — это торговое наименование устройства персо­нального радиовызова (от английского выражения "to page", буквально означающего — "вызывать, громко называя фами­лию").

Пейджер — это миниатюрный, постоянно включенный ра­диоприемник с автономным источником питания.

Первые подобные устройства были предназначены для де­журного персонала госпиталей. Маломощный центральный пе­редатчик госпиталя имел ограниченный радиус действия, обыч­но в пределах нескольких корпусов. У каждого врача был прием­ник. Когда он срочно требовался, с центрального передатчика посылали индивидуальный сигнал, на который пейджер отзы­вался сигнальным писком: врач спешил к ближайшему телефо­ну, звонил на пульт и узнавал, кому и зачем нужен.

Впервые пейджеры появились в Москве во время проведения Олимпиады-80 у руководства соревнований, судей, журналистов. Оборудование пейджинга и сами пейджеры (тональные) поста­вляла английская фирма Multi-Tone. По окончании олимпиады систему перестали использовать. Новейшая история пейджин­га в России началась осенью 1993 г. Летом 1994 г. появились русифицированные пейджеры.

На западе в крупных городах, промышленных и деловых цен­трах пейджерами пользуются около 10% населения. В Москве сейчас около 60 тыс. абонентов, что составляет ~0,5% населе­ния столицы.

Сначала пейджеры принимали только цифровые сигналы, с помощью которых можно было передавать несложные сообще­ния. Далее появились более дорогие текстовые пейджеры. Пере­даваемый текст может быть довольно большим, передают его бегущей строкой.

В большинстве развитых стран услугами пейджинговой свя­зи охвачена вся территория. Некоторые государства начинают объединять свои системы. Например, уже сейчас можно вызы­вать американских абонентов из Европы и наоборот.

На мировом рынке по производству пейджеров лидерство держат американская MOTOROLA, японская NEC, английская MULTI-TONE и немецкая компания PHILIPS.

Сообщение по пейджинговой связи проходит следующим образом: абонент, желающий отправить сообщение, звонит по телефону оператору, называет номер другого абонента и пере­дает сообщение. С компьютера оператора сообщение поступает на пейджинг-консоль, где оно кодируется и поступает на ба­зовый радиопередатчик, обслуживающий данную территорию (рис. 54).

Рис. 54. Схема передачи сообщения на пейджер

Временной диапазон, в течение которого сообщение попадает на пейджер, составляет 15 сек — 5 мин.

При получении сообщения пейджер запоминает его номер, текст, время и дату приема; подает световой, звуковой или ви­брационный сигнал. Полученное сообщение можно прочитать на экране. Если сообщение не прочитано, то пейджерраз в две ми­нуты будет сигнализировать об этом. Максимальный радиус зо­ны приема для общегородской сети — 50-100 км (для Москвы примерно 100 км).

Недостатки пейджинговой связи:

— односторонний характер связи;

— пейджер обеспечивает прием знаков и не способен прини­мать голосовые сообщения.

8.5.2. Индивидуальная радиосвязь

Радиосвязь позволяет обеспечить передачу информации тем абонентам, которые по роду своей деятельности оказываются от­резанными от систем телефонной связи.

Основной элемент индивидуальной радиосвязи — радиотеле­фон, способный как принимать информацию, так и передавать ее. Но без дополнительного оборудования радиотелефон может обеспечить связь на ограниченном расстоянии: в городе — до 3 км, за городом — до 8 км. Поэтому дальность радиосвязи, га­рантированная связь с нужным адресатом, скорость доступа к радиоканалу и количество обслуживаемых абонентов зависят от типа выбранного оборудования и от способа организации радио­связи, т. е. радиостанции.

Для организации радиосвязи в чистом виде возможно не­сколько вариантов.

Одночастотная радиосвязь, когда радиостанции работа­ют на одной частоте в симплексном режиме (попеременная рабо­та на прием и на передачу); имеют одинаковое право выхода в эфир; могут связываться между собой в произвольном порядке. При небольшом числе пользователей (три—пять человек), обыч­но составляющих одну группу, связь организуется следующим образом: один говорит, остальные слушают. При большом числе пользователей, особенно если они представляют разные группы, пользователи отвлекаются на "чужие" переговоры.

Одноканальная (двухчастотная) радиосвязь. Для уве­личения дальности связи применяется ретранслятор, который принимает сообщения на одной частоте, усиливает их и переда­ет на другой. Радиостанции также работают в режиме двухча­стотного комплекса.

Ретранслятор устанавливается на высокой точке, имеет большую мощность, оборудуется высокоэффективной антенной.

В целом такая радиосеть может состоять из нескольких ре­трансляторов, работающих на разных частотах, и покрывать значительные территории. Каждый абонент может иметь мест­ное закрепление или иметь возможность использовать любой ре­транслятор, выбирая вручную соответствующие сигналы. Схе­ма такой связи показана на примере, где количество обслужива­емых абонентов составляет до 50 человек, зона обслуживания — до 30 км (рис. 55).

Рис. 55. Схема построения режима двухчастотного комплекса

Многоканальная транкинговая радиосвязь. Транкинговая организация радиосвязи применяется при интенсивном ра­диообмене и при большом числе пользователей (до 2 тыс. або­нентов). Транкинг — это автоматическое предоставление по запросу на выход в эфир любого свободного канала, что значи­тельно повышает эффективность связи. При этом имеется два или более канала связи, т. е. два ретранслятора и две группы пользователей, каждая из которых привязана к своему ретранс­лятору. Но ретрансляторы выполнены так, что в случае входа в них сигнала радиотелефона в тот момент, когда ретранслятор занят, он может переадресовать сигнал на соседний ретрансля­тор. Если второй канал свободен, радиосвязь осуществится. При такой организации связи пропускная способность при двух ка­налах обеих групп пользователей увеличится примерно в 6-8 раз.

Примером такой системы связи может служить система LANCER, позволяющая осуществлять одностороннюю и двусто­роннюю связь емкостью до 2 тыс. абонентов, а также выход в городскую телефонную сеть. Зона обслуживания — до 100 км.

8.5.3. Сотовая связь

Впервые сотовая связь появилась в скандинавских странах, в частности, в Швеции. Сотовые системы были созданы для того, чтобы наиболее экономичным образом обеспечить связью боль­шие, но малонаселенные территории Северной Европы. Сейчас сотовые сети действуют на территории более 100 стран, а число зарегистрированных пользователей достигает 40 млн. чел.

Сотовая система представляет собой сеть относитель­но маломощных базовых (стационарных) радиостанций, осуще­ствляющих радиообмен с помощью мобильных радиотелефонов.

Как отмечалось выше, основная проблема при организации любой радиосвязи — ограниченное количество свободных ра­диочастот. Хорошее перекрытие большой зоны для радиосвязи возможно только при установке на максимально высоком месте приемной и передающей антенн центральной станции, напри­мер, на самом высоком в этой зоне здании или на вершине высо­кой горы. Но тут возникает проблема. Если имеющегося набора частот достаточно лишь, например, для 25 одновременных те­лефонных разговоров, а обеспечить нужно 100, вариант с одной высокой антенной не годится. Вместо этого, можно разделить обслуживаемую зону на четыре части, установив на централь­ной станции четыре антенны, каждая из которых имеет свое направление и обслуживает только свою ячейку. По этому же принципу строится работа сотовой системы.

Вся территория, где она действует, разбивается на равнове­ликие ячейки (в виде шестигранной соты — отсюда и название). В центре каждой соты размещается базовая станция с антенной. Группы базовых станций соединяются кабелем с центрами ком­мутации, которые кабелем соединены с АТС. В соседних ячейках сотовой связи используются разные частоты радиоволн (условно их обозначим — Hzl; Hz2; Hz3), на которых ведутся перегово­ры, а через одну ячейку эти частоты могут вновь повторяться. При таком построении возможно сколь угодно большую терри­торию объединить в сотовую сеть, используя всего три часто­ты. Максимальный размер соты обычно колеблется в пределах от 300-500 м до 10-15 км. Число каналов на одну соту в различ­ных стандартах сотовой связи может изменяться от 26 до 1 тыс. (рис. 56).

Рис. 56. Схема организации сотовой связи

Повторение и многократное использование одних и тех же частот — это главное отличие сотовой радио­связи от обычной. Современные мобильные сотовые радиоте­лефоны меняют свою рабочую частоту при перемещении из од­ной ячейки в другую. Когда уровень сигнала, поступающего на базовую станцию с радиотелефона, становится слишком низким для качественной связи, станции, обслуживающие прилегающие ячейки, получают команду искать в эфире сигнал этого радио­телефона. Если уровень принимаемого сигнала окажется выше, они берут обслуживание на себя, а радиотелефон получит ко­манду изменить рабочую частоту на частоту новой ячейки. Од­новременно на эту ячейку переключается и абонент, с которым связывается телефон.

Современная аппаратура сотовой связи позволяет пользо­ваться радиотелефоном в целом ряде стран Европы и включает в себя следующие составляющие:

1. Каждый радиотелефон содержит карту, идентифицирую­щую абонента и обеспечивающую зашифровку его переговоров.

2. Базовая станция состоит из приемопередатчика, осуще­ствляющего связь с радиотелефоном в ячейке сотовой связи, и контролера, управляющего работой базовой станции. Контролер обслуживает несколько базовых станций, обеспечивая передачу связи с телефоном из ячейки в ячейку и смену рабочих частот.

3. Коммутационный центр имеет несколько блоков. Комму­татор осуществляет все соединения в сети и выход на телефон­ную сеть. Защитная база содержит данные о секретных кодах каждого пользователя, на основании которых они допускаются в сеть.

Кроме обычных телефонных переговоров, система уже сейчас предлагает целый ряд услуг:

— передачу и прием коротких (до 160 знаков) индивидуаль­ных буквенно-цифровых сообщений;

— возможность обмена данными;

— передачу электронной почты, видеотекстов, телетекстов и телексов.

В мире разработана целая серия различных стандартов по регламентации различных направлений сотовой связи.

Развитие сотовой связи в России. Сегодня в России дей­ствуют три мировых стандарта:

1. Московская сотовая связь (MCC) (NMT 450 МГц) появи­лась в 1989 г. У компании самые дешевые телефонные труб­ки и невысокие тарифы. В телефонных аппаратах используется система идентификации — секретный код. Без него трубка в систему войти не может. В Москве прием работает достаточно устойчиво. Прием и связь ухудшаются, когда абонент находится под линиями электропередачи, а также троллейбусными и трам­вайными линиями. Действие линии, кроме Москвы, распростра­няется на Латвию, Литву и Санкт-Петербург.

2. Система БИ ЛАЙН (AMPS 800 МГц) — это на сегодняш­ний день наиболее стремительно развивающаяся сеть. В ближай­шее время под ее влиянием может оказаться не только Москва и область, но и вся страна. Сеть работает в Москве и в радиусе 50 км от кольцевой дороги. Недостаток системы, как считают эксперты, — в том, что она сделана по американскому стандар­ту и в будущем, возможно, наше сотрудничество с Европой по этой связи будет затруднено.

3. Мобильные телесистемы. Европейский стандарт GSM устойчиво действует в пределах Садового кольца, а также распространяется на Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Якутск и Ростов-на-Дону и т. д.

8.5.4. Спутниковая связь

Дальность действия радиосвязи непосредственно зависит от высоты антенны, передающей и принимающей радиосигнал: чем выше антенна, тем больше район действия связи. Поэтому для этой цели используют спутники. Сущность спутниковой связи заключается в следующем. На спутнике расположена антенна. На Земле имеются специальные станции. Сигнал от абонента А (рис. 57) поступает на станцию и передается на антенну спут­ника, а затем — наземной станции, которая обслуживает зону, где расположен абонент Б. Прямая передача связи между назем­ными станциями обоих абонентов в данном случае невозможна ввиду того, что земная поверхность за счет своей кривизны пре­пятствует прохождению радиосигнала. Такая организация связи позволяет расширить зону ее действия практически во все точки мира.

Спутниковая связь может выполняться в двух вариантах:

Первый вариант. Спутники располагаются на геостацио­нарной орбите и вращаются вокруг Земли со скоростью, равной скорости ее вращения, т. е. спутник практически висит над од­ной точкой Земли. Примером может служить спутниковая связь, созданная в конце 1997 г. ЗАО "Телепорт — ТП". Центральный узел станции расположен в Москве и состоит из международного и национального центров и наземной станции спутниковой связи. На наземной станции смонтированы три спутниковые антенны диаметром 18 м и одна — диаметром 13 м. Эта сеть спутниковой связи обслуживает 15 крупнейших регионов России и состоит из 28 наземных станций с антеннами диаметром 7 и 4,5 м (Санкт-Петербург, Воронеж, Казань, Пермь, Инта, Мирный, Якутск и ряд других городов). Кроме того, эта система обеспечивает связь с 37 странами мира.

Для построения своей сети компания "Телепорт — ТП" ис­пользует три спутника Intelsat и один спутник Eutelsat между­народной спутниковой системы связи.

Кроме того, в России имеется аналогичная спутниковая си­стема связи, которая создана НПО "Кросна". В качестве ор­битальной группировки в ней используются геостационарные спутники:

— российские "Горизонт" и "Экспресс";

— зарубежные "Intelsat".

В 1997 г. НПО "Кросна" сдана в эксплуатацию спутниковая система связи Северо-Восточного региона России. Кроме этого, пущена в эксплуатацию система спутниковой связи Чеченской республики, что было необходимо сделать из-за разрушения всей инфраструктуры связи республики в результате военных дей­ствий.

Рис. 57. Схема организации спутниковой связи

Такой вариант очень удобен и может обеспечить связь с лю­бой точкой земного шара, но он не дешев. Стоимость индивиду­ального аппарата примерно 20 тыс. долл. а минута разговора — 4,5-5,5 долл.

Второй вариант спутниковой связи — это системы, ко­торые используют низкоорбитальные спутники, вращающиеся вокруг Земли по круговой орбите. В качестве примера служит низкоорбитальная спутниковая система связи "Гонец", которая создана ОАО "Ижевский радиозавод". Эта система строится на базе использования группировки из 45 спутников на низких круговых орбитах. Спутники располагаются в пяти плоскостях относительно оси земной поверхности, в каждой из плоскостей по девять спутников. Принципиальное отличие этой системы от первой в том, что каждый спутник постоянно перемещается от­носительно наземных станций, работающих с ним и обслужива­емых им абонентов.

Передача информации в системе "Гонец" производится на основе двух принципов: внутрирегионального и межрегиональ­ного.

При расположении абонентов в одном регионе (в области диа­метром около 5 тыс. км) информация передается через спутник в масштабе времени, близком к реальному.

Если абоненты расположены в разных регионах (т. е. более чем 5 тыс. км друг от друга), информация, переданная отправи­телем, запоминается спутником и ретранслируется получателю при пролете в регионе его расположения. Сообщение может быть доставлено через несколько часов. При необходимости передачи срочного сообщения оно ретранслируется и передается в регио­нальный центр, а далее уже через другой спутник передается получателю.

Основным достоинством системы является то, что на назем­ных станциях не нужны громоздкие и тяжелые антенны, так как спутники пролетают на относительно небольшом удалении от поверхности земли.

Терминалы системы "Гонец" оснащаются малогабаритными ненаправленными антеннами, позволяющими устанавливать их на транспортных средствах и вести связь в движении.

Такая спутниковая система дешевле системы с геостационар­ными орбитами спутников, но главным ее недостатком является то, что не всегда возможна прямая передача сообщения между абонентами.

Заключение. По мере развития рыночной экономики роль систем связи становится все более значительной, растет спрос на современные телекоммуникационные сети. Для России раз­витие сектора телекоммуникаций и компьютерных технологий становится национальным приоритетом. Успешно развиваются совместные предприятия и деловые взаимоотношения с ведущи­ми мировыми компаниями телекоммуникационных и компьютер­ных услуг, а также производителями оборудования.

Российский рынок информационных технологий превраща­ется в один из наиболее перспективных.

Активно внедряются различные виды современной связи — цифровые-транкинговые, беспроводные, спутниковые и др. При­менение систем связи способствует развитию и совершенствова­нию экономических отношений.

Дата добавления: 2013-12-13