ПТСМС / Tema_13

Тема 13. Классификация, принципы построения конвенциальных систем радиосвязи

Профессиональная радиосвязь предназначена для того, чтобы наилучшим образом удовлетворять потребность в оперативной мобильной связи сотрудников подразделений различных структур и ведомств с учетом условий их профессиональной деятельности и зон их возможного местонахождения. Услуги мобильной связи общего пользования (сотовой телефонии) только частично удовлетворяют этим требованиям и не являются альтернативой профессиональной радиосвязи.

Профессиональная подвижная радиосвязь всегда отличалась путаницей в определениях и классификациях. Определения типа

Professional (Private) Mobile Radio (PMR) или Public Access Mobile Radio (PAMR), принятые в Европе, или Specialized (Shared) Mobile Radio (SMR),

распространенные в США, оставляют в стороне техническую сторону вопроса. Японское название Trunked Radio Service, напротив, специально подчеркивает форму реализации сети связи. Наконец, самый любопытный подход к сложному терминологическому вопросу продемонстрировала Международная ассоциация мобильных телекоммуникаций (IMTA),

предложив новый термин – Commercial Trunked Radio (CTR). При этом

«коммерческим транкинговым радио» предлагается именовать не только собственно транкинговые системы, но и системы связи, построенные на основе нетранкинговых (conventional) радиостанций.

Вне зависимости от того, как она будет называться, профессиональная радиосвязь должна обеспечивать:

-минимальное время установления связи, возможность установления связи в необходимых случаях путем нажатия тангенты (кнопки РТТ);

-возможность организации групповой связи с неограниченным числом участником этой связи;

-возможность индивидуального вызова радиоабонентов;

-большие зоны покрытия (большую дальность), устойчивую радиосвязь для мобильных и портативных радиостанций;

-возможность осуществления прямого внесистемного режима связи между абонентскими радиостанциями;

-возможность межсистемного (межведомственного) радиодоступа и выхода в телефонную сеть общего пользования;

-возможность защиты информации (установки скремблеров);

-высокую надежность и простоту использования.

Системой радиосвязи называется совокупность абонентного и базового оборудования с межбазовыми каналами связи. Системы профессиональной радиосвязи подразделяются на конвенциальные (нетранкинговые) и транкинговые системы. В конвенциальных системах каждая радиостанция может ожидать вызов только на одной частоте, что

ограничивает эффективность использования частотного ресурса. В транкинговых системах в каждой радиостанции используются все частотные каналы, что позволяет обеспечить как возможность наращивания числа абонентов без увеличения частотного ресурса, так и удобство пользования радиосвязью.

Частотные каналы подразделяются на симплексные и дуплексные. Если частоты приема и передачи совпадают, то канал называется симплексным. Если частоты приема и передачи различны, то канал называется дуплексным. На симплексных и дуплексных каналах большинство радиостанций работает в симплексном или полудуплексном режиме. Для работы в дуплексном режиме требуется дуплексный канал.

Конвенциальные системы радиосвязи подразделяются на:

−однозоновые (односайтовые): o простейшие;

o радиальные (диспетчерские); o ретрансляторные (репитерные);

−многозоновые (многосайтовые).

В простейшем случае радиосеть представляет собой группу радиостанций (рис. 13.1), работающих на одной частоте (на одном симплексном канале). Все пользователи радиостанций слышат друг друга и вызывают необходимого абонента голосом. При таком способе организации связи число радиостанций, как правило, невелико (2 – 20). В радиосети могут использоваться портативные, автомобильные и стационарные радиостанции.

Рис. 13.1. Организация простейшей симплексной радиосети

Для увеличения зоны действия симплексной радиосети применяются эхо-повторители (эхо-репитеры, симплексеры). Принцип их работы основан на том, что принятый от радиостанции сигнал эхо-репитер после декодирования оцифровывает и записывает в память. Затем, как только абонент закончит передачу, эхо-репитер немедленно считывает принятый сигнал из памяти, преобразует его опять в аналоговую форму и повторно передает в эфир, теперь уже через передатчик ретранслятора. В случае если вызываемый абонент находится недалеко от вызывающего, он сначала слышит сообщение прямо от абонента, затем повтор этого

сообщения репитером. Только после этого он может отвечать. Затем он вынужден будет прослушать повтор своего ответа и затем опять дважды прослушать новое сообщение своего собеседника. Если вызываемый радио абонент находится далеко от вызывающего, то он уже не слышит прямого сигнала, а принимает только сигнал репитера.

Такой способ вдвое замедляет темп радиосвязи и делает ее менее удобной. Но в ряде случае это может быть единственный выход, например, если используется устаревший парк радиостанций или радиостанции в низкочастотном диапазоне, где не предусмотрены дуплексные частотные пары. Эхо-репитеры на базе автомобильных радиостанций используются для организации временной связи при проведении каких-либо работ, когда расстояния, перекрываемого прямой связью, оказывается недостаточно.

Радиальные системы радиосвязи состоят из центральной (главной) радиостанции и некоторого количества абонентских станций, стационарных, возимых (мобильных) или носимых (портативных). Управление системой осуществляет оператор центральной станции (рис. 13.2), передавая или принимая сообщения абонентов сети. Радиальные системы являются очень простыми и, как следствие, надежными с точки зрения эксплуатации. В радиальных сетях могут применяться самые разные типы радиостанций, необходима лишь совместимость их по виду модуляции и рабочим частотам.

Рис. 13.2. Диспетчерская радиосеть

Расстояние между центральной станцией и самым дальним абонентом связи в диапазоне 100 – 450 МГц не превышает 50 км, даже при использовании достаточно высоких антенных мачт. В условиях крупных городов дальность еще меньше и обычно не превышает 30 км.

Диспетчерская система может быть построена на одном заранее выбранном симплексном или дуплексном канале. Для организации дуплексного канала требуется две радиочастоты. Обозначим частоту приема центральной станции как F1, а частоту передачи – F2. Абонентские станции должны иметь наоборот – частоту приема F2,частоту передачи F1.

Ретрансляторные системы используются, если условия приема радиосигналов в месте расположения диспетчерской радиостанции не удовлетворяют требованиям или необходимо организовать связь между подвижными объектами на достаточном расстоянии, без участия

диспетчера. Ретрансляторные (репитерные) системы содержат один или несколько ретрансляторов (повторителей, репитеров), при этом для построения радиосети требуется две частоты (дуплексная пара) (рис. 13.3).

Ретранслятор – устройство, принимающее радиосигнал и передающее его в эфир. Так как ретранслятор непрерывно передает принятые сигналы, то он не может делать это на одной частоте (сигналы передатчика будут тут же приниматься его приемником). Поэтому ретранслятор работает на разных частотах, разнос между которыми составляет 2–5 МГц и называется дуплексным интервалом. Соответственно в абонентских радиостанциях используются те же частоты, но в «перевернутом» виде (приемная частота ретранслятора соответствует передающей частоте радиостанции и наоборот).

Рис. 13.3. Радиосеть с использованием ретранслятора

Таким образом, в системе ретранслятор непрерывно передает принимаемый сигнал, а абонентские радиостанции находятся в режиме приема или передачи. Так как абонентские радиостанции передают на одной частоте, а принимают на другой, то прямая связь между ними не возможна.

Чем выше чувствительность и мощность ретранслятора и чем выше установлены антенны, тем большую зону можно охватить устойчивой радиосвязью. Поэтому ретранслятор располагают на преобладающих высотах, чтобы его антенна была в прямой видимости обеих радиостанций, между которыми требуется организовать связь. При этом максимальная удаленность абонента от ретранслятора составляет 30 – 50 км.

При построении ретранслятора можно использовать две антенны для приема и передачи или одну антенну и дуплексный фильтр. Для исключения взаимного влияния приемная и передающая антенны должны быть установлены на определенном расстоянии друг от друга. Величина пространственного разноса зависит от величины дуплексного интервала. В большинстве случаев используется одна антенна и дуплексный фильтр – устройство, разделяющее полосы приема и передачи.

Рабочим циклом ретранслятора называется процент времени непрерывной работы на передачу с определенным постоянным уровнем выходной мощности без выхода ретранслятора из строя. Рабочий цикл в

наибольшей степени определяется системой охлаждения передатчика и параметрами блока питания.

В типовой состав ретранслятора входит:

−ретранслятор (приемопередатчик),

−антенно-фидерная система,

−дуплексный фильтр,

−источник питания от электросети,

−источник аварийного питания от аккумулятора,

−корпус с системой охлаждения.

Приемопередатчик ретранслятора состоит из двух устройств – приемника и передатчика или двух радиостанций, одна из которых работает на прием, другая – на передачу. При этом сигнал с выхода демодулятора приемника подается на микрофонный вход передатчика (рис

13.4).

Рис.13.4. Структура ретранслятора

Как правило, приемопередатчик поддерживает несколько систем избирательного вызова, использование которых позволяет ограничить доступ к ретранслятору, т.е. ретранслятор будет передавать сигналы от абонентов определенной группы. Если ретранслятор используется на канале, предназначенном для передачи данных, то при добавлении в состав ретранслятора контроллера, анализирующего принимаемые данные, ретранслятор будет передавать только «свои» данные. Оба варианта позволяют сократить время работы передатчика, который будет включаться только при совпадении идентификационной информации. В обычном режиме передатчик находится в постоянной передаче.

Возможен вариант построения ретранслятора с контроллером, обеспечивающим селективный вызов и выход в ТфОП. Такая одноканальная базовая станция поддерживает следующие типы вызовов:

− индивидуальный вызов:

o радиоабонент – радиоабонент,

oрадиоабонент – абонент телефонной сети,

oабонент телефонной сети – радиоабонент;

−групповой вызов:

oрадиоабонент – группа радиоабонентов,

o абонент телефонной сети – группа радиоабонентов.

По набору функций подобные системы приближаются к простейшим транкинговым системам.

Многозоновые (многосайтовые) системы, используемые для расширения зоны действия радиосвязи, обычно содержат несколько приемных и передающих сайтов. При этом используются следующие специальные методы:

−разнесенный прием;

−синхронное вещание;

−множественное вещание.

Разнесенный прием – это способ расширения зоны охвата однозоновой системы за счет подключения к ней нескольких приемников, удаленных от мощного центрального приемопередатчика. Данный метод применяется при использовании маломощных носимых радиостанций для получения хорошего качества радиосвязи по всей территории. Приемники могут быть установлены в отдаленных районах или зданиях, которые находятся вне уверенной зоны приема системы. Также в систему добавляется компаратор сигнала, который выбирает наилучший сигнал от всех приемников и направляет его на передатчик.

Синхронное вещание применяется, когда необходима связь на большой географической площади. Системы синхронного вещания обеспечивают большую зону охвата радиосвязью за счет нескольких приемопередатчиков, работающих на одной частоте. Поскольку зоны их действия обычно перекрываются, образуя одну большую зону, пользователи имеют связь независимо от того, где они находятся. Системы данного типа могут обеспечить радиосвязью большой город, область или небольшое государство. Основными достоинствами систем данного типа являются использование одной частоты для всей системы и отсутствие необходимости переключения каналов на радиостанции при перемещении между зонами. Однако есть и один большой недостаток – необходима синхронизация всех передатчиков для исключения интерференционных искажений в местах перекрытия зон, а это довольно дорогостоящая задача.

Множественное вешание, используемое в системах связи, по своему построению подобно синхронному вещанию. В системах данного типа для расширения зоны действия радиосвязи используются перекрывающиеся зоны, использующие разные частоты. Это приводит к упрощению базового оборудования и снижению его стоимости, но делает необходимым переключение каналов при перемещении из одной зоны в другую.

Для организации сетей профессиональной подвижной радиосвязи на территории РФ выделены частотные диапазоны, представленные в табл. 13.1.

Разрешения на использование радиочастот оформляются подразделениями Госсвязьнадзора. Исключение составляют ведомственные системы связи, за которыми закреплены определенные поддиапазоны частот. Для портативных радиостанций мощностью 10 мВт

выделен диапазон частот 433 – 434 МГц, присвоение конкретной частоты группе радиостанций не требуется, использование возможно на регистрационной основе.

Таблица 13.1. Диапазоны частот для сетей профессиональной связи