3.2. Базовые принципы морской радиосвязи

Международная классификация радиоволн и соответствующих им частот установлена международным Регламентом Радиосвязи [3,4,55].

Российская классификация радиоволн и частот, которые используются в морской радиосвязи, не только, частично, не соответствует международной терминологии, но и устанавливает свои границы некоторых частотных диапазонов, отличные от международных границ [44,45,46].

Это, в полной мере, касается, например, диапазона, так называемых, промежуточных волн (ПВ) [51], которые особо не обозначены в международной терминологии.

Регламентом Радиосвязи [3,4] установлены (на исключительной основе) те участки диапазонов радиоволн (радиочастот), которые могут использоваться для морской радиосвязи.

Часть этих участков радиочастот, благодаря механизму своего распространения предназначена для земной радиосвязи судов, а другая часть – для их спутниковой радиосвязи [3,4].

Рассматривая вопросы распространения земных радиоволн разных диапазонов частот [44,46,55], следует особое внимание обратить на характерные для этих диапазонов физические факторы среды распространения, которые ограничивают дальность действия соответствующих радиолиний.

В зависимости от используемой радиочастоты, это может быть: кривизна Земли, состояние ее тропосферы или ионосферы [51,55].

Причем, состояния тропосферы и ионосферы Земли практически непредсказуемы.

Для спутниковых линий радиосвязи фактором физического ограничения дальности морской радиосвязи является, так называемая, «освещаемая спутником» поверхность Земли, которая изменяется в зависимости от высоты орбиты спутника [51].

Геостационарные спутники (например, системы ИНМАРСАТ [56]), которые находятся на высоких орбитах и в неподвижных точках над экватором Земли, «не освещают» только приполярные области Земли из-за кривизны ее поверхности [44,46,50,55].

А система из низколетящих спутников, которые перемещаются относительно земных радиостанций (например, в системе Iridium или ГОНЕЦ), способна обеспечить радиосвязь между любыми точками земной поверхности, если ее спутники способны передавать работающий радиоканал друг другу, подобно земным сотовым системам мобильной телефонной радиосвязи [51].

Глобальная спутниковая радиосвязь возможна и при запоминании сообщения на борту низколетящего спутника, который передает его земному объекту радиосвязи при своем нахождении в позиции, благоприятной для радиосвязи с этим объектом. Такой перенос сообщений осуществляется, например, в спутниковой системе Коспас-Сарсат [57]

Стандартизации энергетических параметров судового и берегового оборудования земной УКВ, ПВ и КВ радиосвязи, позволяет оценивать практический диапазон дальностей такой радиосвязи в обычных (не аномальных) условиях распространения соответствующих радиоволн [44,46,55].

Находясь в разных обстоятельствах в море, суда могут нуждаться в радиосвязи на различных дистанциях как друг от друга, так и от береговых радио объектов [9,10,34,35].

Поэтому суда в море используют ультракоротковолновые (УКВ) средства в качестве средств земной радиосвязи с ближайшими судовыми или береговыми радиостанциями, средства ПВ для радиосвязи с ними на средних дистанциях, а коротковолновые (КВ) средства или спутниковые средства - для дальней радиосвязи [44,46,55].

УКВ и ПВ радиосвязь судов в море обеспечивают им, прежде всего, возможность взаимной помощи или возможность помощи силами берегового базирования при чрезвычайных обстоятельствах [9,10,20].

Дальняя радиосвязь между судами не столь актуальна, поэтому она, преимущественно, используется судами для связи с береговыми службами [12.2].

При этом, только КВ судовые радиосредства , по принципу своего распространения, способны обеспечить непосредственную глобальную, хотя и не всегда надежную, радиосвязь [44,46,55].

Надежную дальнюю радиосвязь, в определенных спутниками границах, обеспечивают только системы спутниковой радиосвязи [51].

Радиоканалы для передачи сообщений по линиям радиосвязи могут организоваться с использованием одной несущей частоты или с использованием двух несущих частот.

В первом случае радиоканалы называют симплексными, а во втором случае – дуплексными [42,51].

По симплексному радиоканалу возможно только одностороннее оповещение радиостанций или их двусторонний поочередный радиообмен [9, 42,46,51,55].

Дуплексный радиоканал, в зависимости от возможностей радиопередатчика и радиоприемника, может использоваться как для одновременной передачи сообщений радиостанциями друг другу (полный дуплекс), так и для их поочередной передачи (полудуплекс) [42,51,55].

Основными видами специализированных морских радиоканалов являются радиотелефонные (РТЛФ), радиотелеграфные (УБПЧ), факсимильные, телевизионные каналы и каналы передачи данных (ПД) [3,4].

Для общения людей в радиоканалах формируются и воспроизводятся сообщения в форме речи, текста, графики или видео изображения, а для целей телеуправления, мониторинга (опроса датчиков), редактирования или пополнения базы компьютерных данных в каналах их передачи формируются и воспроизводятся только цифровые коды [42,43,52].

Радиотелефония обеспечивает высокую оперативность телекоммуникации людей, а радиотелеграфия облегчает документирование сеансов радиосвязи и дает возможность принимать радиооповещения без непосредственного участия в этом человека [43,52].

Более информативны и приспособлены к разным формам документирования факсимильные и телевизионные изображения [52].

Радиотелефонные каналы являются универсальными, поэтому они могут использоваться и для низкоскоростной передачи факсимильных изображений (например, для передачи синоптических карт в КВ диапазоне радиоволн) или для передачи цифровых данных в системах телекоммуникации (например, на УКВ в системе AИС).

Для высокоскоростной передачи данных или телевидения необходимы широкополосные специализированные (как, например, в системах спутникового телевидения [51]) или временное объединение частотных ресурсов смежных РТЛФ каналов (как, например, для некоторых стандартов судовых радиостанций в спутниковой системе Инмарсат [15]).

Качество радиотелефонной связи принято оценивать артикуляционной разборчивостью принимаемой речи [51,52], а качество радиотелеграфной связи или радио передачи цифровых данных – процентом ошибочно принятых элементов (бит) цифровых кодов (битовой ошибкой) [51].

Качество факсимильной и телевизионной связи оценивается разрешающей способностью полученного изображения [51].

В любом из этих случаев качество передачи зависит от отношения энергии полезного сигнала к энергии шумов и помех, приходящихся на единицу частотного спектра этого сигнала (от отношения сигнал/шум [51]).

Это отношение зависит от энергетических характеристик канала радиосвязи и энергетического уровня шумов и помех в точке приема, которые являются электромагнитными помехами [51] .

Такие естественные помехи в точке радиоприема создаются такими источниками как шумы передающего и приемного оборудования, шумы радиолинии атмосферного или космического происхождения [51].

Помехи искусственного происхождение могут быть как непреднамеренного характера (индустриальные помехи, мешающие излучения при формировании соседних по частоте радиолиний и т.п.), так злонамеренного характера (радиопротиводействие) [51].

Для обеспечения высокого качества радиотелефонной связи при аналоговой модуляции несущей частоты используются энергетически лучшие методы модуляции (частотная модуляция на УКВ, однополосная модуляция на ПВ или КВ), но лучшее качество такой связи обеспечивают спутниковые радиоканалы, в которых применяется цифровое кодирование исходного речевого сигнала [42,51].

Улучшают разборчивость речи, передаваемой в радиоканале, и использование в коммуникационном процессе [51] процедур без обратной связи (повторов особо важных частей сообщения) или процедур с обратной связью (переспросов непонятой части сообщения).

Высокое качество радиотелеграфной связи или радио передачи цифровых данных достигается путем особого (помехоустойчивого) кодирования элементов сообщений или данных в коммуникационном процессе [51].

Такое кодирование позволяет использовать автоматические процедуры радиосвязи, аналогичные тем, которые применяются в радиотелефонии (FEC- прямое исправление ошибок при повторе кода или ARQ - исправление ошибок путем переспросов при обнаружении ошибки коде) [51].

Расплатой за улучшение качества радиосвязи путем использования любых из указанных особых процедур является замедление темпа обмена сообщениями.

Этот темп может устанавливаться техническим путем (автоматические повторения или переспросы при передаче сообщений помехоустойчивыми цифровыми кодами, как это реализовано в системах ЦИВ и УБПЧ [3,4,44,46,55]), предписываться обязательными форматами радиотелефонных сообщений [3,4,44,46,55] или, по обстоятельствам, определяться волею общающихся по радиоканалу людей.

При международной радиосвязи методы модуляции, методы кодирования и процедуры ее ведения должны отвечать стандартам, которые установлены международными соглашениями [3,4,5,53].