Воинцев Г.А. Системы связи с подвижными объектами - файл n304.htm

Воинцев Г.А. Системы связи с подвижными объектами
скачать (990.1 kb.)
Доступные файлы (315):
n1.gif9kb.15.01.2008 14:30скачать
n2.gif4kb.15.01.2008 14:32скачать
n3.gif5kb.15.01.2008 14:37скачать
n4.gif2kb.15.01.2008 14:43скачать
n5.gif4kb.15.01.2008 14:46скачать
n6.gif2kb.15.01.2008 14:49скачать
n7.gif9kb.15.01.2008 14:54скачать
n8.gif9kb.15.01.2008 14:57скачать
n9.gif5kb.15.01.2008 15:01скачать
n10.gif4kb.15.01.2008 15:03скачать
n11.gif8kb.17.01.2008 15:31скачать
n12.gif8kb.17.01.2008 15:33скачать
n13.gif4kb.17.01.2008 15:35скачать
n14.gif4kb.17.01.2008 15:37скачать
n15.gif8kb.17.01.2008 15:40скачать
n16.gif7kb.17.01.2008 15:43скачать
n17.gif6kb.17.01.2008 15:45скачать
n18.gif9kb.17.01.2008 15:48скачать
n19.gif37kb.17.01.2008 15:51скачать
n20.gif45kb.17.01.2008 15:55скачать
n21.gif2kb.15.01.2008 16:20скачать
n22.gif16kb.15.01.2008 18:09скачать
n23.gif2kb.16.01.2008 11:05скачать
n24.gif2kb.16.01.2008 11:13скачать
n25.gif2kb.16.01.2008 11:14скачать
n26.gif2kb.17.01.2008 11:10скачать
n27.gif3kb.17.01.2008 11:14скачать
n28.gif1kb.17.01.2008 11:17скачать
n29.gif4kb.17.01.2008 11:20скачать
n30.gif5kb.17.01.2008 11:27скачать
n31.gif7kb.17.01.2008 11:30скачать
n32.gif7kb.17.01.2008 11:32скачать
n33.gif20kb.17.01.2008 14:02скачать
n34.gif33kb.17.01.2008 12:48скачать
n35.gif31kb.17.01.2008 12:56скачать
n36.gif6kb.17.01.2008 15:23скачать
n37.gif4kb.17.01.2008 11:42скачать
n38.gif8kb.17.01.2008 11:57скачать
n39.gif10kb.17.01.2008 12:02скачать
n40.gif13kb.17.01.2008 12:06скачать
n41.gif6kb.17.01.2008 12:08скачать
n42.gif10kb.17.01.2008 15:59скачать
n43.gif3kb.17.01.2008 16:02скачать
n44.gif5kb.17.01.2008 12:13скачать
n45.gif5kb.17.01.2008 12:16скачать
n46.gif5kb.17.01.2008 12:18скачать
n47.gif3kb.17.01.2008 12:20скачать
n48.gif3kb.17.01.2008 12:22скачать
n49.gif3kb.17.01.2008 12:24скачать
n50.gif7kb.28.04.2005 14:12скачать
n51.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n52.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n53.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n54.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n55.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n56.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n57.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n58.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n59.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n60.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n61.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n62.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n63.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n64.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n65.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n66.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n67.gif8kb.15.01.2008 16:29скачать
n68.gif8kb.15.01.2008 16:29скачать
n69.gif12kb.15.01.2008 16:29скачать
n70.gif11kb.15.01.2008 16:29скачать
n71.gif9kb.15.01.2008 16:30скачать
n72.gif9kb.15.01.2008 16:30скачать
n73.gif11kb.15.01.2008 16:30скачать
n74.gif9kb.15.01.2008 16:30скачать
n75.gif11kb.15.01.2008 16:30скачать
n76.gif11kb.15.01.2008 16:30скачать
n77.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n78.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n79.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n80.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n81.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n82.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n83.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n84.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n85.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n86.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n87.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n88.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n89.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n90.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n91.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n92.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n93.gif8kb.10.01.2008 22:25скачать
n94.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n95.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n96.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n97.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n98.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n99.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n100.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n101.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n102.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n103.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n104.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n105.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n106.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n107.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n108.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n109.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n110.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n111.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n112.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n113.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n114.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n115.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n116.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n117.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n118.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n119.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n120.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n121.gif9kb.17.01.2008 01:20скачать
n122.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n123.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n124.gif23kb.17.01.2008 01:20скачать
n125.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n126.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n127.gif17kb.17.01.2008 01:19скачать
n128.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n129.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n130.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n131.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n132.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n133.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n134.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n135.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n136.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n137.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n138.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n139.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n140.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n141.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n142.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n143.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n144.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n145.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n146.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n147.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n148.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n149.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n150.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n151.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n152.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n153.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n154.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n155.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n156.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n157.gif3kb.10.01.2008 22:25скачать
n158.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n159.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n160.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n161.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n162.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n163.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n164.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n165.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n166.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n167.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n168.gif4kb.10.01.2008 22:25скачать
n169.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n170.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n171.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n172.gif3kb.10.01.2008 22:25скачать
n173.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n174.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n175.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n176.gif3kb.10.01.2008 22:25скачать
n177.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n178.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n179.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n180.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n181.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n182.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n183.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n184.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n185.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n186.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n187.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n188.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n189.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n190.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n191.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n192.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n193.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n194.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n195.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n196.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n197.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n198.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n199.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n200.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n201.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n202.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n203.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n204.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n205.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n206.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n207.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n208.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n209.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n210.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n211.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n212.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n213.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n214.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n215.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n216.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n217.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n218.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n219.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n220.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n221.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n222.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n223.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n224.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n225.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n226.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n227.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n228.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n229.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n230.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n231.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n232.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n233.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n234.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n235.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n236.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n237.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n238.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n239.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n240.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n241.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n242.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n243.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n244.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n245.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n246.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n247.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n248.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n249.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n250.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n251.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n252.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n253.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n254.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n255.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n256.gif1kb.17.01.2008 01:05скачать
n257.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n258.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n259.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n260.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n261.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n262.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n263.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n264.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n265.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n266.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n267.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n268.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n269.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n270.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n271.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n272.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n273.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n274.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n275.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n276.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n277.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n278.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n279.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n280.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n281.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n282.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n283.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n284.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n285.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n286.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n287.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n288.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n289.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n290.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n291.gif1kb.17.01.2008 01:06скачать
n292.htm2kb.15.01.2008 18:39скачать
n293.htm47kb.16.01.2008 11:30скачать
n294.htm37kb.16.01.2008 11:32скачать
n295.htm3kb.16.01.2008 11:17скачать
n296.gif1kb.28.04.2005 14:16скачать
n297.exe
n303.gif2kb.28.04.2005 14:16скачать
n304.htm458kb.18.01.2008 16:06скачать
n307.htm5kb.18.01.2008 11:17скачать
n308.gif1kb.06.12.2000 12:12скачать
menu19_g.gif1kb.06.12.2000 12:08скачать
n310.gif2kb.16.11.2000 18:38скачать
menu27_g.gif2kb.16.11.2000 18:32скачать
n312.gif1kb.15.03.2002 15:31скачать
menu43_g.gif1kb.15.03.2002 15:28скачать
n314.gif1kb.11.10.2002 11:56скачать
menu47_g.gif2kb.11.10.2002 11:59скачать
n316.gif1kb.04.05.2001 19:19скачать
menu6_g.gif1kb.04.05.2001 19:26скачать
n319.htm1kb.10.01.2008 22:18скачать
n320.gif4kb.28.04.2005 14:16скачать
n321.gif1kb.28.04.2005 14:16скачать
n322.gif3kb.28.04.2005 14:16скачать
n323.htm24kb.16.01.2008 11:15скачать

n304.htm

  1   2   3
Системы связи с подвижными объектами
Учебное пособие назад

Введение

Опыты Майкла Фарадея и его соотечественника и последователя Кларка Максвелла привели ученых к выводу, что переменное магнитное поле, рождаемое непрерывно изменяющимся током, создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, магнитное поле — электрическое и т. д. Взаимосвязанные, создаваемые друг другом магнитное и электрическое поля образуют единое переменное электромагнитное поле, которое непрерывно, как бы отделяясь и удаляясь от места возбуждения его, распространяется во всем окружающем пространстве со скоростью света (300 000 км/с).

Явление возбуждения переменным током электромагнитных полей стали называть излучением электромагнитных колебаний, или излучением электромагнитных воли. Встречая на своем пути проводники, магнитные составляющие электромагнитных колебаний возбуждают в этих проводниках переменное электрическое поле, создающее в них переменный ток, подобный току, возбудившему электромагнитные волны, только несравненно слабее. Это замечательное явление и было положено в основу техники радиопередачи и радиоприема.

Итак, в 1888 г. немецкому ученому Генриху Герцу удалось опытным путем доказать сам факт существования электромагнитных волн и найти возможность их обнаружения. Эксперименты Герца не могли не привести к идее передавать с помощью электромагнитных воли сообщения, т. е. осуществлять связь без проводов. Приведем высказывание по этому поводу только одного ученого, англичанина В. Крукса. В своей замечательной статье “Некоторые возможности применения электричества (1892 г.) он писал: “... электрические колебания с длиной волны в один ярд и более легко проникают через вся кие среды (стены, туман), являющиеся для них прозрачными. Здесь раскрываются поразительные возможности телеграфирования без проводов”. далее он пишет, что проводимые в этой области исследования могут в любой день привести к практическим результатам. Он подробно описывает принципы бес проводного телеграфирования, указывает на необходимость использования волн различной длины, настройки радиопередатчика и радиоприемника на выбранную волну, говорит о применении направленных антенн, азбуки Морзе и о ряде других элементов системы передачи — приема радиоволн, которые в дальнейшем стали использоваться в радиосвязи.

Проводя опыты с волнами Герца, ближе всех подошел к созданию системы радиосвязи английский ученый О. Лодж (1851—1940). Но он занимался “чистой наукой”, создавая приборы для демонстрации опытов Герца, и не ставил перед собой практических задач. Сам Лодж в 1923 г. писал: “... не было у меня чувства перспективы и понимания того исключительного значения, какое эти опыты имели для флота, торговли и, конечно, для надежной связи в мирных и военных условиях).

Первое достаточно чувствительное и надежное приемное устройство, без которого немыслима радиосвязь, создал наш соотечественник, талантливый физик, в ту пору уже видный специалист в области электротехники, преподаватель Минного офицерского класса в Кронштадте Александр Степанович Попов. Занимаясь экспериментами с лучами Герца, А. С. Попов, опираясь на работы О. Лоджа, в апреле 1895 г. сделал когерентный приемник с релейным усилением и автоматическим синхронным декогерерованием с помощью мо лоточка звонка, который звуком отмечал прием посылок радиоволн (сигналов). Свой приемник, принимавший излучаемые вибратором Герца радиоволны, Александр Степанович продемонстрировал на заседании Русского физико-химического общества (РФХО) 7 мая (25 апреля по ст. ст.) 1895 г., выступая с сообщением “Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям”. Прием сигналов осуществлялся отрезком проволоки, соединенным с прибором. Как только вибратор начинал излучать электромагнитную энергию, приемный прибор отзывался на нее трелью звонка. Этот прибор был первым в мире радиоприемником, а присоединенный к нему отрезок проволоки—первой в мире антенной.

В том же 1895 г., когда А. С. Попов создавал свой приемник, молодой итальянец Гульельмо Маркони проводил опыты с электромагнитными волнами, целью которых было создание устройства для передачи сообщений. Об этих опытах известно только по воспоминаниям современников, публикаций по этому поводу в ту пору не было, В следующем году, 2 июня 1896 г., он подает в Великобритании заявку на (<усовершенствования в передаче электрических им пульсов и сигналов и в аппаратуре для этого”. Патент был выдан 2 июля 1897 г., и только после этого появилось подробное описание предложенного Г. Маркони устройства. Оно оказалось весьма схожим с устройством А.С. Попова.

В 1896 г. была передана и принята первая в мире радиограмма с записью на ленту телеграфного аппарата. Весной 1897 г. были переданы радиосигналы с корабля на берег на расстояние 640 м. А двумя годами позже, в 1899 г., после открытия возможности приема радиосигналов с помощью телефонных трубок на слух, дальность радиосвязи достигла уже 35 км.

Но это было только начало. Прогресс радиоэлектроники и, в частности, средств радиосвязи не может не впечатлять. За первую четверть века она прошла путь от несовершенных искровых систем передачи и приема затухающих колебаний к ламповым приемникам и генераторам, к высококачественным антенным системам. В годы становления радиосвязи считалось, что для увеличения дальности действия следует, наряду с повышением мощности передатчика, увеличивать длину волны, что привело к использованию радиоволн длиной в сотни и тысячи метров (средних волн — СВ и длинных волн — ДВ) и передатчиков мощностью в десятки и сотни киловатт. В начале 20-х годов на столетия было обнаружено сенсационное свойство коротких волн (КВ). При не больших мощностях передатчиков они могли, благодаря отражению от ионизированных слоев атмосферы, преодолевать огромные расстояния. Началось “победное шествие КВ, на которых в течение шести-семи десятилетий работали дальнее радиовещание и радиосвязь. Освоение новых диапазонов, в том числе диапазона ультракоротких волн (УКВ) было вполне естественным процессом в развитии науки и техники и соответствовало практической потребности в расширении спектра применяемых частот.

Анализ тенденций и мирового опыта развития электросвязи, а также результаты прогнозных исследований, выполненных органами Международного союза электросвязи (МСЭ), показывают, что на рубеже ХХ — ХХI вв. человечество вплотную подошло к реализации так называемых “предельных” задач в области развития телекоммуникаций — глобальных персональных систем связи. Глобальность связи обеспечивается созданием Всемирной сети связи, в которую интегрируются национальные (федеральные) и входящие в них региональные и ведомственные сети связи, что позволят любому абоненту пользоваться различными услугами связи в любой точке земного шара. При осуществлении персональной связи любой абонент сможет пользоваться услугами электросвязи по своему личному номеру, который он получит с момента рождения и который будет зарегистрирован во Всемирной сети связи. В активно разрабатываемой МСЭ концепции универсальной персональной связи исключительно большое место отводится сетям подвижной связи. Прежде всего, это наземные сети подвижной связи, получившие в последние десятилетия широкое распространение во всем мире.

В настоящее время во многих станах ведется интенсивное внедрение систем персонального радиовызова, профессиональной (транкинговой) радиосвязи, сотовых сетей подвижной связи, систем абонентского доступа и систем спутниковой связи. Такие сети предназначены для передачи данных и обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью. Подвижными объектами являются либо наземные транспортные средства, либо непосредственно человек, имеющий портативную абонентскую станцию (пользовательский терминал). Передача данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку, кроме телефонных, он может принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода графическую (планы местности, графики движения и т. п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение эти системы приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, компьютерных государственных и коммерческих сетей.

Увеличение объема информации потребует сокращения времени ее передачи и получения. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост производства средств радиосвязи (пейджеров, автомобильных и портативных сотовых радиотелефонов, спутниковых пользовательских терминалов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места получать необходимую информацию и, тем самым, оперативно решать возникающие вопросы.

Сети наземной подвижной радиосвязи развивались на территории России, исходя из необходимости организации оперативной связи, в основном, у высших органов государственной власти и управления. Переход к новым экономическим условиям, стимулирующим развитие деловой активности и предпринимательства, значительно повысил спрос на услуги подвижной радиосвязи общего пользования.

Преимущества систем подвижной связи состоят в том, что она освобождает абонента от необходимости присутствовать в строго определенном месте при проведении сеанса связи (по проводным телефонным линиям, с таксофонов и т. п.), что позволяет ему получать услуги связи в любой точке в пределах зон действия проводных наземных или фиксированных спутниковых сетей.

Сети подвижной связи созданы с целью максимального удовлетворения на современном мировом уровне потребностей их абонентов в услугах связи с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования. Радиотелефон и пейджер перестали быть символом престижа и стали рабочим инструментом, позволяющим более эффективно использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно контролировать ход технологических, экономических и других процессов.

Используемые системы радиосвязи с подвижными объектами можно разделить на следующие классы:

2. Оборудование систем связи с подвижными объектами 

2.1 Принципы построения абонентской станции



Рассмотрение элементов системы сотовой связи начнем с подвижной станции - наиболее простого по функциональному назначению устройства, и к тому же единственного элемента системы, который не только реально доступен пользователю, но и находится у него в руках в буквальном смысле этого слово.

Блок-схема подвижной станции приведена на рис. 2.1.
Рисунок 2.1 - Блок-схема подвижной станции

В состав ПС входят:
  • блок управления;
  • примопередающий блок;
  • антенный блок.

  • Примопередающий блок, в свою очередь, включает передатчик, приемник, синтезатор частот и логический блок.

    Наиболее прост по составу антенный блок: он включает собственно антенну – в простейшем случае четвертьволновый штырь – и коммутатор прием-передача. Последний для цифровой станции может представлять собой электронный коммутатор, подключающий антенну либо на выход передатчика, либо на вход приемника, поскольку, подвижная станция цифровой системы никогда не работает на прием и передачу одновременно.

    Функционально несложен и блок управления. Он включает микротелефонную трубку – микрофон и динамик, клавиатуру и дисплей. На лицевой стороне аппарата имеется небольшой дисплей, обычно жидкокристаллический, на котором отображаются набираемый номер телефона, пункты меню и другая информация. Из верхней части аппарата может выступать антенна длиной 20 … 60 мм; в некоторых типах аппаратов она дополнительно выдвигается на 50 … 150 мм. Все управление производится при помощи клавиш (кнопок) наборного поля: с их помощью можно включить и выключить аппарат, набрать нужный номер, записать информацию в память и прочесть записанное ранее, изменить режим работы аппарата и т.п. На лицевую сторону аппарата выводится динамик (в верхней части) и микрофон (в нижней части), так что аппарат прикладывается к уху, как трубка обычного телефона. В верхней части аппарата обычно располагается световой индикатор (светодиод), отображающий режим работы (режим ожидания, вызов, включено), и источник звукового сигнала (звонок). Некоторые типы аппаратов имеют отдельные кнопки включения/выключения и регулировки громкости звука.

    На тыльной стороне при помощи защелки крепится источник питания – аккумуляторная батарея. Типовое время работы полностью заряженной батареи составляет:

    В нижней части аппарата обычно имеются гнезда для подключения портативного зарядного устройства, позволяющего заряжать батарею, не отключая ее от аппарата и не выключая последнего.

    Чтобы позвонить с предварительно включенного аппарата, в простейшем случае абонент набирает с помощью клавиш нужный номер, проверяет правильность набора по отображению номера на дисплее и нажимает клавишу вызова (“Send” или “Yes”). После соединения и ответа вызываемого абонента он обычным образом ведет разговор, а по окончании его нажимает клавишу отбоя (“End” или “No”). При получении вызова, о чем абонент оповещается звуковым сигналом (звонком), он манипулирует теми же клавишами.

    Абонентский аппарат, предоставляет также и много дополнительных возможностей, отметим некоторые из них.

    Аппарат в большинстве случаев может быть использован в качестве электронной записной книжки, часов, календаря, калькулятора – электронная записная книжка вмещает обычно около 100 телефонных номеров с комментариями (именами владельцев номеров) в нее может быть внесена и любая другая информация, например адрес или номер паспорта. Информация из электронной записной книжки может быть высвечена на дисплее. По номеру телефона, внесенному в электронную записную книжку, можно позвонить, не набирая его по цифрам, а вызвав из памяти по номеру записи или по имени владельца. На дисплее могут отображаться время суток и текущая дата, причем счет времени не сбивается при выключении аппарата или при снятии батареи, а формат предоставления времени и даты выбирается абонентом. В некоторых аппаратах часы могут выполнять функцию будильника, и последний также срабатывает при выключенном аппарате. Практически все современные аппараты имеют систему меню, с помощью которой производится выбор параметров и вариантов работы аппарата. Во всех аппаратах на дисплее отображаются уровень принимаемого сигнала и степень разряда аккумуляторной батареи, в большинстве из них имеется подсветка дисплея и клавиатуры. Абонент имеет возможность по своему усмотрению регулировать громкость звука в телефоне и громкость звонка, выбирать тип звонка и т.п.

    Предусмотрены меры, направленные на предотвращение несанкционированного пользования аппаратом. Процедура аутентификации, выполняемая при установлении связи практически исключает возможность появления “двойников”, по крайней мере, в цифровых стандартах, за счет использования достаточно совершенных алгоритмов аутентификации. Кроме того, в абонентских аппаратах обычно предусматривается возможность блокировки: в этом случае для того, чтобы пользоваться аппаратом, абонент после его включения должен, прежде всего, ввести код, значение которого он может установить по своему усмотрению. Имеется также возможность блокировки клавиатуры, чтобы избежать непреднамеренной выдачи команд при случайном нажатии клавиш, а также установки назначенного абонентом пароля для ввода и отмены запретов на определенные категории вызовов.

    Приемопередающий блок значительно сложнее.

    В состав передатчика входят:
  • аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – преобразует в цифровую форму сигнал с выхода микрофона и вся последующая обработка и передача сигнала речи производится в цифровой форме, вплоть до обратного цифро-аналогового преобразования;
  • кодер речи осуществляет кодирование сигнала речи – преобразование сигнала, имеющего цифровую форму, по определенным законам с целью сокращения его избыточности, т.е. с целью сокращения объема информации, передаваемой по каналу связи;
  • кодер канала – добавляет в цифровой сигнал, получаемый с выхода кодера речи, дополнительную (избыточную) информацию, предназначенную для защиты от ошибок при передаче речи по линии связи; с той же целью информация подвергается определенной переупаковке (перемежению); кроме того, кодер канала вводит в состав передаваемого сигнала информацию управления, поступающую от логического блока;
  • модулятор – осуществляет перенос информации кодированного сигнала на несущую частоту.

  • Приемник по составу в основном соответствует передатчику, но с обратными функциями входящих в него блоков:
  • демодулятор выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосигнал, несущий информацию;
  • декодер канала выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет ее на логический блок, принятая информация проверяется на наличие ошибок и выявленные ошибки по возможности исправляются; до последующей обработки принятая информация подвергается обратной (по отношению к кодеру) переупаковке;
  • декодер речи восстанавливает поступающий на него с кодера канала сигнал речи, переводя его в естественную форму со свойственной ему избыточностью, но в цифровом виде;
  • эквалайзер служит для частичной компенсации искажений сигнала вследствие многолучевого распространения; по существу он является адаптивным фильтром, настраиваемым по обучающей последовательности символов, входящей в состав передаваемой информации; блок эквалайзера не является, вообще говоря, функционально необходимым и в некоторых случаях может отсутствовать.

  • Иногда, для сочетания кодера и декодера употребляют наименование кодек (например, канальный кодек, речевой кодек).

    Помимо собственно передатчика и приемника, в приемопередающий блок входит логический блок и синтезатор частот. Логический блок – это по сути микрокомпьютер со своей оперативной и постоянной памятью, осуществляющий управление работой подвижной станции. Синтезатор является источником колебаний несущей частоты, используемой для передачи информации по радиоканалу. Наличие гетеродина и преобразователя частоты обусловлено тем, что для передачи и приема используются различные участки спектра (так называемое дуплексное разделение по частоте).

    В заключение можно отметить еще несколько моментов. Блок-схема рис. 2.1 является существенно упрощенной. На ней не показаны усилители, селектирующие цепи, генераторы сигналов синхрочастот и цепи их разводки, схемы контроля мощности на передачу и прием, и управления ею, схема управления частотой генератора для работы на определенном частотном канале и т.п. Для обеспечения конфиденциальности передачи информации в некоторых системах возможно использование режима шифрования; в этих случаях передатчик и приемник подвижной станции включают соответственно блоки шифрования и дешифровки сообщений. В подвижной станции системы GSM предусмотрен специальный съемный модуль идентификации абонента (Subscriber Identity Module - SIM).

    Подвижная станция системы GSM включает также так называемый детектор речевой активности (Voice Activity Detektor), который в интересах экономного расходования энергии источника питания (уменьшения средней мощности излучения), а также снижения уровня помех, неизбежно создаваемых для других станций при работающем передатчике, включает работу передатчика на излучение только на те интервалы времени, когда абонент говорит. На время паузы в работе передатчика в приемный тракт дополнительно вводится так называемый комфортный шум. В необходимых случаях в подвижную станцию могут входить отдельные терминальные устройства, например факсимальный аппарат, в том числе подключаемые через специальные адаптеры с использованием соответствующих интерфейсов.

    2.2 Базовая станция.

    Многие элементы, входящие в состав базовой станции (БС), по функциональному назначению не отличаются от аналогичных элементов подвижной станции, но в целом базовая станция существенно больше и сложнее подвижной, что соответствует ее месту в системе сотовой связи. Блок-схема базовой станции приведена на рис. 2.2 .



    Рисунок 2.2 - Блок-схема базовой станции

    Первая особенность базовой станции, которую следует отметить – это использование разнесенного приема, для чего станция должна иметь две приемные антенны (на схеме рис. 2.2 эта особенность не отражена). Кроме того, базовая станция может иметь раздельные антенны на передачу и на прием (схема рис. 2.2 соответствует этому случаю). Используемые в сотовой связи полосы частот относятся к дециметровому диапазону. Как известно, дециметровые радиоволны распространяются в основном в пределах прямой видимости; дифракция на этих частотах выражена слабо, а молекулярного поглощения и поглощения в гидрометеорах (снег, дождь) практически нет. Однако близость подстилающей поверхности и наличие препятствий (зданий), особенно в условиях города, типичных для применения сотовой связи, приводят к появлению отраженных сигналов, интерферирующих между собой и с сигналом, прошедшим по прямому пути. Это явление называют многолучевым (или многопутевым) распространением сигналов. Одним из следствий такого многолучевого распространения является более быстрое, чем в свободном пространстве, убывание интенсовности принимаемого сигнала с расстоянием. Другое следствие – замирания и искажения результирующего сигнала.

    Вторая особенность – наличие нескольких приемников и такого же числа передатчиков, позволяющих вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами.

    Одноименные приемники и передатчики имеют общие перестраиваемые опорные генераторы (не показанные на рис. 2.2), обеспечивающие их согласованную перестройку при переходе с одного канала на другой; конкретное число N приемопередатчиков зависит от конструкции и комплектации базовой станции. Для обеспечения одновременной работы N приемников на одну приемную и N передатчиков на одну передающую антенну между приемной антенной и приемниками устанавливается делитель мощности на N выходов, а между передатчиками и передающей антенной – сумматор мощности на N входов.

    Приемник и передатчик имеют в общем ту же структуру, что и в подвижной станции (рис. 2.1), за исключением того, что здесь в них отсутствуют соответственно ЦАП и АЦП, поскольку и входной сигнал передатчика, и выходной сигнал приемника имеют цифровую форму. Возможны варианты, когда кодеки – либо только кодек речи, либо и кодек речи, и канальный кодек – конструктивно реализуются в составе центра коммутации, а не в составе приемопередатчиков базовой станции, хотя функционально они остаются элементами приемопередатчиков.

    Блок сопряжения с линией связи осуществляет упаковку информации, передаваемой по линии связи на центр коммутации, и распаковку принимаемой от него информации. В качестве линий связи базовой станции с центром коммутации обычно используется радиорелейная или волоконно-оптическая линия, если базовая станция и центр коммутации не располагаются территориально в одном месте.

    Контроллер базовой станции, представляющий собой достаточно мощный и совершенный компьютер, обеспечивает управление работой станции, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов.

    Для обеспечения достаточной степени надежности многие блоки и узлы базовой станции резервируются (дублируются), в состав станции включаются автономные источники бесперебойного питания (аккумуляторы). Поскольку аппаратура базовой станции потребляет значительную мощность, и соответственно выделяет заметное количество тепла, в ней предусматриваются специальные устройства охлаждения. Все эти элементы, как и ряд других, не являющихся в известном смысле существенными для пояснения принципов работы станции, на схеме рис. 2.2 не показаны.

    2.3 Центр коммутации

    Центр коммутации является мозговым центром и одновременно диспетчерским пунктом системы сотовой связи, на которой замыкаются потоки информации со всех базовых станций и через который осуществляется выход на другие сети связи – стационарную телефонную сеть, сети междугородной связи, спутниковой связи, другие сотовые сети. В состав центра коммутации входит несколько процессоров (контроллеров), и он является типичным примером многопроцессорной системы.

    Блок-схема центра коммутации представлена на рис. 2.3. Собственно коммутатор осуществляет переключение потоков информации между соответствующими линиями связи. Он может, в частности, направить поток информации от одной базовой станции к другой, или от базовой станции к стационарной сети связи, или наоборот – от стационарной сети связи к нужной базовой станции. Коммутатор подключается к линиям связи через соответствующие контроллеры связи, осуществляющие промежуточную обработку (упаковку/распаковку, буферное хранение) потоков информации. Общее управление работой центра коммутации и системы в целом производится от центрального контроллера, который имеет мощное математическое обеспечение, включающее перепрограммируемую часть (software). Работа центра коммутации предполагает активное участие операторов, поэтому в состав центра входят соответствующие терминалы, а также средства отображения и регистрации (документирования) информации. В частности, оператором вводятся данные об абонентах и условиях их обслуживания, исходные данные по режимам работы системы, в необходимых случаях оператор выдает требующиеся по ходу работы команды.

    Важными элементами схемы являются базы данных – домашний регистр, гостевой регистр, центр аутентификации, регистр аппаратуры (последний имеется не во всех системах). Домашний регистр (домашний регистр местоположения – Home Location Register, HLR) содержит сведения обо всех абонентах, зарегистрированных в данной системе, и о видах услуг, которые могут быть им оказаны (при заключении договора на обслуживание для разных абонентов может быть предусмотрено, вообще говоря, оказание различных наборов услуг). Здесь же фиксируется местоположение абонента для организации его вызова, и регистрируются фактически оказанные услуги. Гостевой регистр (гостевой регистр местоположения – Visitor



    Рисунок 2.3 - Блок-схема центра коммутации

    Location Register, VLR) содержит примерно такие же сведения об абонентах гостях (ромерах), т.е. абонентах, зарегистрированных в другой системе, но пользующихся в настоящее время услугами сотовой связи в данной системе. Центр аутентификации (Authentication Center) обеспечивает процедуры аутентификации абонентов и шифрование сообщений. Регистр аппаратуры (регистр идентификации аппаратуры – Equipment Identity Register), если он существует, содержит сведения об эксплуатируемых подвижных станциях на предмет их исправности и санкционированного использования. В частности, в нем могут отмечаться украденные (или утерянные) абонентские аппараты, а также аппараты, имеющие технические дефекты, например, являющиеся источниками помех недопустимо высокого уровня. Как и в базовой станции, в центре коммутации предусматривается резервирование основных элементов аппаратуры, включая источник питания, процессоры и базы данных.

    Структура, показанная на рис. 2.3, весьма схематична. В частности, базы данных часто не входят в состав центра коммутации, а реализуются в виде отдельных элементов. Кроме того, устройство центров коммутации может быть существенно различным в исполнении разных компаний – изготовителей. Если интерфейс между центром коммутации и базовыми станциями не соответствует общепринятому стандарту, или такой общепринятый стандарт вообще отсутствует, возникает необходимость использовать базовые станции и центр коммутации одной и той же компании – изготовителя.



    2.4 Антенны радиостанций ССПО



    Для абонентских станций используют в основном штыревые и спиральные антенны, которые имеют малые геометрические размеры и обладают ненаправленными свойствами с коэффициентом усиления дБ.

    Укороченная штыревая антенна показана на рис. 2.4 . Данная антенна представляет собой несимметричный вибратор длиной , который присоединяется через высокочастотный разъем непосредственно к корпусу АС.



    Рисунок 2.4 – Укороченная штыревая антенна

    Спиральная антенна представлена на рис. 2.5 .



    Рисунок 2.5 - Спиральная антенна

    Данная антенна представляет собой провод длиной , который намотан на гибкий диэлектрический стержень диаметра в виде катушки высотой с шагом (т.е. с расстоянием между витками) . Для защиты от внешних воздействий спиральная антенна покрывается защитной оболочкой. Нижний конец провода спиральной антенны присоединяется к высокочастотному разъему, который крепится на корпусе абонентской станции.

    В качестве антенны АС в автомобильном варианте, как правило, используется несимметричный вибратор (штыревая антенна) длиной (рис. 2.6).



    Рисунок 2.6 – Несимметричный вибратор.

    Для БС применяются более сложные антенные конструкции.

    Антенна типа “граунд-плейн” представлена на рис. 2.7 . Она содержит: несимметричный вибратор длиною ; противовес, выполненный из 3 ÷ 6 равномерно ориентированных по азимуту проводников и антенную мачту, внутри которой проходит возбуждающий антенну коаксиальный кабель.



    Рисунок 2.7 - Антенна типа “граунд-плейн”

    Конструкция коллинеарной антенны схематично показана на рис. 2.8 и представляет собой по сути решетку из двух - трех вертикальных вибраторов, которые разделены либо катушками, либо четвертьволновыми короткозамкнутыми линиями. Электрическая длина катушек выбирается таким образом, чтобы ток, текущий в них, имел противоположное направление относительно тока, текущего в вибраторах длиною . Питание антенны осуществляется с помощью коаксиального кабеля, проходящего внутри антенной мачты к нижнему вибратору. Для зашиты от климатических воздействий, антенна заключается в диэлектрический (обычно стеклопластиковый) корпус, являющийся опорной конструкцией.



    Рисунок 2.8 - Коллинеарная антенна

    Одна из конструкций кольцевой антенной решетки показана на рис. 2.9. Антенна представляет собой вертикальную решетку из поперечных вертикальных полуволновых (т.е. ; - рабочая длина волны) би-вибраторов (шлейф-вибраторов Пистолькорса), размешенных на металлической мачте, которая служит и как рефлектор и как опорная конструкция. Число би-вибраторов на этаже - 4, остальные обозначения ясны из рис. 2.9 .

    Одна из возможных конструкций панельной антенны изображена на рис. 2.10. Металлический кожух квадратного сечения, на каждой стороне которого размещены два симметричных полуволновых вибратора, представляет собой панель антенны. С целью увеличения панели монтируются на антенной мачте друг над другом на одинаковых расстояниях . Число панелей на практике выбирается в пределах от 2 до 8. Металлический кожух играет роль апериодического рефлектора и, кроме того, служит элементом крепления симметричных вибраторов. Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем, проходящим внутри антенной мачты.



    Рисунок 2.9 - Кольцевая антенная решетка



    Рисунок 2.10 - Панельная антенна

    3. Методы множественного доступа в ССПО.

    Понятие множественного доступа (английский эквивалент multiple access) связано с организацией совместного использования ограниченного участка спектра многими пользователями. В ортодоксальных подходах выделяется пять вариантов множественного доступа:
  • множественный доступ с частотным разделением каналов связи;
  • множественный доступ с временным разделением каналов связи;
  • множественный доступ с кодовым разделением каналов связи;
  • множественный доступ с пространственным разделением каналов связи;
  • множественный доступ с поляризационным разделением каналов связи.

  • Практический интерес для систем подвижной связи представляют первые три из них, поэтому в следующих разделах мы рассмотрим их подробнее. Четвертый метод фактически используется в реализации принципа повторного использования частот, в частности при делении ячейки на сектора с использованием направленных антенн, но обычно этот прием не преподносится как один из методов множественного доступа. Практическое применение поляризационное разделение нашло в системах спутниковой связи.

    Множественный доступ с частотным разделением. Множественный доступ с частотным разделением (английское FDMA - Frequency Division Multiple Access), или множественный доступ с разделением каналов связи по частоте, - наиболее простой из трех методов множественного доступа как по своей идее, так и по возможности реализации. В этом методе каждому пользователю на время сеанса связи выделяется своя полоса частот (частотный канал), которой он владеет безраздельно (рис. 3.1). Метод FDMA используется во всех аналоговых системах сотовой связи и радиодоступа (системах первого поколения) - это единственный метод, который целесообразно использовать в аналоговых системах, при этом полоса составляет 10...30 кГц. Основное слабое место FDMA - недостаточно эффективное использование полосы частот. Эта эффективность заметно повышается при переходе к более совершенному методу TDMA, что позволяет соответственно повысить емкость системы сотовой связи.

    Множественный доступ с временным разделением. Множественный доступ с временным разделением (английское TDMA - Time Division Multiple Access), или множественный доступ с разделением каналов связи по времени, также достаточно прост по идее, но значительно сложнее в реализации, чем FDMA. Суть метода TDMA заключается в том, что каждый частотный канал разделяется во времени между несколькими пользователями, т.е. частотный канал по очереди предоставляется нескольким пользователям на определенные промежутки времени. Это соответствует возможности реализации нескольких физических каналов в одном частотном. В качестве примера на рис. 3.2 представлен случай, когда каждый частотный канал делится между тремя пользователями. Строго говоря, приведенная на рис. 3.2 схема соответствует не чистому методу TDMA, а сочетанию FDMA с TDMA, поскольку мы рассматриваем здесь случай не одного, а нескольких частотных каналов, каждый из которых делится во времени между несколькими пользователями. Однако именно такая схема находит практическое применение в системах сотовой связи и радиодоступа, и именно ее обычно называют схемой TDMA.

    Практическая реализация метода TDMA требует преобразования сигналов в цифровую форму и характерного “сжатия” информации во времени. Цифровая обработка сигналов и схема TDMA используются в стандартах сотовой связи второго поколения D-AMPS, GSM, PDC. Особенно нагляден в этом отношении стандарт D-AMPS: при сохранении той же полосы частотного канала кГц, что и в аналоговом стандарте AMPS, число физических каналов в нем возрастает втрое и более чем втрое возрастает емкость системы; с вводом полускоростного кодирования этот коэффициент увеличится еще в два раза. Заметим попутно, что разделение во времени может использоваться и для реализации прямых и обратных каналов дуплексной связи в одной и той же полосе частот (английское TDD - Time Division Duplex). Такое техническое решение находит применение в беспроводном телефоне. В сотовой связи обычно используется дуплексное разделение по частоте (английское FDD - Frequency Division Duplex), т.е. прямые и обратные каналы занимают разные полосы частот, смещенные одна относительно другой.

    Метод TDMA, однако, сам по себе не реализует всех потенциальных возможностей по эффективности использования спектра; дополнительные резервы открываются при использовании иерархических структур и адаптивного распределения каналов. Известное преимущество в этом отношении может иметь метод CDMA.

    Множественный доступ с кодовым разделением. Множественный доступ с кодовым разделением (английское CDMA - Code Division Multiple Access) прост только на уровне феноменологического описания метода (рис. 3.3): в нем большая группа пользователей (например, от 30 до 50), одновременно использует общую относительно широкую полосу частот - не менее 1 МГц. По существу же метод CDMA достаточно сложен, и не только в отношении принципов построения, но и в плане практической реализации. Как и TDMA, метод CDMA может быть реализован только в цифровой форме.

     

    Рис. 3.1. – Метод FDMA в координатах время – частота

     

     Рисунок 3.2. – Метод TDMA в координатах время - частота

     

     Рисунок 3.3 – Метод CDMA в координатах время - частота

    4. Принципы построения и типы транкинговых систем

    4.1 Общие требования

    Профессиональные системы подвижной радиосвязи создавались и развертывались в России в интересах обеспечения служебной деятельности различных государственных структур (министерства обороны, правоохранительных органов, промышленных групп и других организаций). Общие тенденции развития профессиональных отечественных систем подвижной радиосвязи в целом отвечают современному мировому уровню, но не обеспечивают совместимость оборудования при работе в составе систем связи, построенных на основе единых стандартов. В то же время на Западе на практике реализуется международная унификация и стандартизация оборудования.

    В профессиональных системах подвижной радиосвязи наиболее эффективное использование частотного ресурса обеспечивается в транкинговых системах - системах со свободным доступом радиоабонентов к общему частотному ресурсу. Одной из первых транкинговых систем, использующих принцип выбора соответствующего канала для обеспечения гарантированного доступа к связи и ориентированной на телефонию, была отечественная радиотелефонная система АЛТАЙ. Ее появление и повсеместное распространение в нашей стране вызвано жестким государственным регулированием всех сфер деятельности. Под термином транкинг понимается метод равного доступа абонентов к общему выделенному пучку (термин trunk (англ.) - пучок) каналов, при котором конкретный канал закрепляется для каждого сеанса связи индивидуально в зависимости от распределения нагрузки в системе.

    Термин транкинг впервые стал употребляться для обозначения систем радиотелефонной связи, ориентированных на организацию ведомственной, внутрипроизводственной и технологической связи. Первоначально такие системы использовались при организации систем подвижной радиосвязи, не имеющих присоединения к телефонным сетям общего пользования. В основу этих систем подвижной радиосвязи закладывался принцип общности интересов (корпоративности) пользователей, поэтому в сетях, построенных на их основе, трафик должен замыкаться внутри этих сетей.

    В соответствии с концепцией использования в России транкинговая сеть может считаться сетью связи общего пользования, если она отвечает следующим требованиям:
  • обеспечивает круглосуточное предоставление абонентам входящей и исходящей местной, междугородной и международной связи и возможность тарификации услуг;
  • обеспечивает закрепление за каждым абонентом системы номера телефонной сети общего пользования;
  • имеет дуплексный способ организации канала;
  • обладает вероятностью отказа не более 5% при расчетной нагрузке на одного абонента - 0,025 Эрл;
  • имеет защиту от несанкционированного доступа в систему;
  • обеспечивает выполнение условий для организации оперативно-розыскных мероприятий.

  • Эти требования соответствуют рекомендациям Международного союза электросвязи (МСЭ), в которых указано, что сети радиотелефонной связи общего пользования и абоненты таких сетей должны являться продолжением (или иметь нумерацию) ТфОП.

    4.2 Принципы построения и функционирования

    Несмотря на разнообразие транкинговых систем принципы их построения во многом совпадают. Транкинговая система может быть многозоновой и однозоновой. В каждой зоне установлена базовая станция (БС), через которую обеспечивается радиосвязь с абонентами системы. В качестве абонентских устройств в транкинговых системах используют автомобильные или портативные радиостанции работающие в симплексном, дуплексном или полудуплексном режимах.

    Основные архитектурные принципы транкинговых систем легко просматриваются на обобщенной структурной схеме однозоновой транкинговой системы, представленной на рис. 4.1. Инфраструктура транкинговой системы представлена базовой станцией (БС), в состав которой, помимо радиочастотного оборудования (ретрансляторы, устройство объединения радиосигналов, антенны), входят также коммутатор, устройство управления и интерфейсы различных внешних сетей.
    Рисунок 4.1. - Структурная схема однозоновой транкинговой системы

    Ретранслятор (РТ) - набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот. До последнего времени в подавляющем большинстве ТСС одна пара несущих означала один канал трафика (КТ). В настоящее время, с появлением систем стандарта TETRA и системы EDACS ProtoCALL, предусматривающих временное уплотнение, один РТ может обеспечить два или четыре КТ.

    Антенны. Важнейший принцип построения транкинговых систем заключается в том, чтобы создавать зоны радиопокрытия настолько большими, насколько это возможно. Поэтому антенны базовой станции, как правило, размещаются на высоких мачтах или сооружениях и имеют круговую диаграмму направленности. Разумеется, при расположении базовой станции на краю зоны применяются направленные антенны. Базовая станция может располагать как единой приемопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приема и передачи. В некоторых случаях на одной мачте могут размещаться несколько приемных антенн для борьбы с замираниями, вызванными многолучевым распространением.

    Устройство объединения радиосигналов позволяет использовать одно и то же антенное оборудование для одновременной работы приемников и передатчиков на нескольких частотных каналах. Ретрансляторы транкинговых систем работают только в дуплексном режиме, причем разнос частот приема и передачи (дуплексный разнос) в зависимости от рабочего диапазона составляет от 3 МГц до 45 МГц.

    Коммутатор в однозоновой транкинговой системе обслуживает весь ее трафик, включая соединение подвижных абонентов с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) и все вызовы, связанные с передачей данных.

    Устройство управления обеспечивает взаимодействие всех узлов базовой станции. Оно также обрабатывает вызовы, осуществляет аутентификацию вызывающих абонентов (проверку "свой-чужой"), ведение очередей вызовов и внесение записей в базы данных повременной оплаты. В некоторых системах управляющее устройство регулирует максимально допустимую продолжительность соединения с телефонной сетью. Как правило, используются два варианта регулирования: уменьшение продолжительности соединений в заранее заданные часы наибольшей нагрузки, или адаптивное изменение продолжительности соединения в зависимости от текущей нагрузки.

    Интерфейс ТФОП реализуется в транкинговых системах различными способами. В недорогих системах (например, SmarTrunk) подключение может производиться по двухпроводным коммутируемым линиям. Более современные ТСС имеют в составе интерфейса к ТфОП аппаратуру прямого набора номера DID (Direct Inward Dialing), обеспечивающую доступ к абонентам транкинговой сети с использованием стандартной нумерации АТС. Ряд систем использует цифровое ИКМ-соединение с аппаратурой АТС.

    Одной из основных проблем при регистрации и использовании транкинговых систем в России является проблема их сопряжения с ТфОП. При исходящих вызовах транкинговых абонентов в телефонную сеть сложность заключается в том, что некоторые транкинговые системы не могут набирать номер в декадном режиме по абонентским линиям в электромеханических АТС. Таким образом, необходимо использовать дополнительное устройство преобразования тонального набора в декадный.

    Входящая связь от абонентов ТфОП к радиоабонентам оказывается также проблематичной но ряду причин. Большинство транкинговых сетей сопрягаются с телефонной сетью по двухпроводным абонентским линиям или линиям типа Е&М. В этом случае после набора номера ТфОП требуется донабор номера радиоабонента. Однако после полного набора номера абонентской липни и замыкания шлейфа управляющим устройством транкинговой системы телефонное соединение считается установленным, и дальнейший набор номера в импульсном режиме затруднен, а в некоторых случаях невозможен. Применяемый в системе SmarTrunk II детектор "щелчков" не гарантирует правильности импульсного донабора, так как качество приходящих из абонентской линии "импульсов-щелчков" зависит от ее электрических характеристик, длины и т.д.

    Для выхода из сложившейся ситуации в лаборатории фирмы ИВП вместе со специалистами компании ELTA-R был разработан телефонный интерфейс (ТИ) ELTA 200 для сопряжения транкинговых систем связи разных типов с ТфОП. Такой интерфейс позволяет сопрягать транкинговые системы связи и ТфОП по цифровым каналам (2,048 Мбит/с), трехпроводным соединительным линиям с декадным набором номера, а также по четырехпроводным каналам ТЧ с системами сигнализации различных типов при сопряжении с ведомственными телефонными сетями.

    Соединение с ТфОП является традиционным для ТСС, но в последнее время все более возрастает число приложений, предполагающих ПД, в связи с чем наличие интерфейса к СКП также становится обязательным.

    Терминал технического обслуживания и эксплуатации (терминал ТОЭ) располагается, как правило, на базовой станции однозоновой сети. Терминал предназначен для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесения изменений в базу данных абонентов. Подавляющее большинство выпускаемых и разрабатываемых транкинговых систем имеют возможность удаленного подключения терминала ТОЭ через ТФОП или СКП.

    Диспетчерский пульт. Необязательными, но очень характерными элементами инфраструктуры транкинговой системы являются диспетчерские пульты. Дело в том, что транкинговые системы используются в первую очередь теми потребителями, чья работа не обходится без диспетчера. Это службы охраны правопорядка, скорая медицинская помощь, пожарная охрана, транспортные компании, муниципальные службы. Диспетчерские пульты могут включаться в систему по абонентским радиоканалам, или подключаться по выделенным линиям непосредственно к коммутатору базовой станции.

    Абонентское оборудование транкинговых систем включает в себя широкий набор устройств. Как правило, наиболее многочисленными являются полудуплексные радиостанции, т.к. именно они в наибольшей степени подходят для работы в замкнутых группах. В большинстве своем это радиостанции с ограниченным числом функций, не имеющие цифровой клавиатуры. Их пользователи, как правило, имеют возможность связываться лишь с абонентами внутри своей рабочей группы, а также посылать экстренные вызовы диспетчеру. Впрочем, этого вполне достаточно для большинства потребителей услуг связи транкинговых систем. Выпускаются и полудуплексные радиостанции с широким набором функций и цифровой клавиатурой, но они, будучи несколько дороже, предназначены для более узкого привилегированного круга абонентов.

    Относительно новым классом устройств для транкинговых систем являются терминалы передачи данных. В аналоговых транкинговых системах терминалы передачи данных - это специализированные радиомодемы, поддерживающие соответствующий протокол радиоинтерфейса. Для цифровых систем более характерно встраивание интерфейса передачи данных в абонентские радиостанции различных классов. В состав автомобильного терминала передачи данных иногда включают и спутниковый навигационный приемник системы GPS (Global Positioning System), предназначенный для определения текущих координат и последующей передачи их диспетчеру на пульт.

    В транкинговых системах используются также стационарные радиостанции, преимущественно для подключения диспетчерских пультов. Выходная мощность передатчиков стационарных радиостанций приблизительно такая же, как у автомобильных радиостанций.

    Ранние стандарты транкинговых систем не предусматривали каких-либо механизмов взаимодействия различных зон обслуживания. Между тем, требования потребителей значительно возросли, и хотя оборудование для однозоновых систем до сих пор производится и успешно продается, все вновь разрабатываемые транкинговые системы и стандарты являются многозоновыми.

    Архитектура многозоновых транкинговых систем может строиться по двум различным принципам. В том случае, если определяющим фактором является стоимость оборудования, используется распределенная межзональная коммутация. Структура такой системы показана на рис. 4.2. Каждая базовая станция в такой системе имеет свое собственное подключение к ТФОП. Этого уже вполне достаточно для организации многозоновой системы - при необходимости вызова из одной зоны в другую он производится через интерфейс ТФОП, включая процедуру набора телефонного номера. Кроме того, базовые станции могут быть непосредственно соединены с помощью физических выделенных линий связи (чаще всего используются малоканальные радиорелейные линии).

    Каждая БС в такой системе имеет свое собственное подключение к ТфОП. При необходимости вызова из одной зоны в другую он производится через интерфейс ТфОП, включая процедуру набора телефонного номера. Кроме того, БС могут быть непосредственно соединены с помощью физических выделенных линий связи. Использование распределенной межзональной коммутации целесообразно лишь для систем с небольшим количеством зон и с невысокими требованиями к оперативности межзональных вызовов (особенно в случае соединения через коммутируемые каналы ТфОП). В системах с высоким качеством обслуживания используется архитектура с ЦК. Структура многозоновой ТСС с ЦК изображена на рис. 4.3.

    Основной элемент этой схемы - межзональный коммутатор. Он обрабатывает все виды межзональных вызовов, т.е. весь межзональный трафик проходит через один коммутатор, соединенный с БС по выделенным линиям. Это обеспечивает быструю обработку вызовов, возможность подключения централизованных ДП. Информация о местонахождении абонентов системы с ЦК хранится в единственном месте, поэтому ее легче защитить. Кроме того, межзональный коммутатор осуществляет также функции централизованного интерфейса к ТфОП и СКП, что позволяет при необходимости полностью контролировать как речевой трафик ТС, так и трафик всех приложений ПД, связанный с внешними СКП, например Интернет. Таким образом, система с ЦК обладает более высокой управляемостью.
    Рисунок 4.2. - Структурная схема транкинговой сети с распределенной коммутацией
    Рисунок 4.3. - Структурная схема транкинговой сети с централизованной коммутацией

    Транкинговые системы могут работать в следующих режимах:
  • персональной (индивидуальной) радиотелефонной связи;
  • групповой (диспетчерский) режим связи. Групповой режим предназначен для обеспечения одновременной связи между всеми участниками группы. Разговор между вызывающим абонентом и лицом, к которому он обращается, слышат все члены группы;
  • связи с автоматической телефонной и учрежденческой телефонной станциями;
  • непосредственной связи между радиостанциями.

  • Мобильные радиостанции могут связаться между собой непосредственно в обход ретранслятора. Это удобно в тех случаях, когда подвижные абоненты находятся в радиусе действия своих радиостанций, но вне зоны обслуживания ретранслятора.

    Принцип работы системы иллюстрируется рис.4.4. Для случая 4-канальной БС темные области первых четырех линий указывают на занятость ретранслятора, а темные области самой нижней свидетельствуют об одновременной занятости всех каналов БС, когда абонент не может получить немедленный доступ ни к одному из каналов. Такая ситуация называется блокировкой каналов.

    Если бы каналы были сформированы не на основе транкинга, то только один из них был бы доступен абоненту, как это происходит в обычной системе радиосвязи. При автоматическом доступе к нескольким каналам на основе транкинга, вероятность быть заблокированным или получить отказ значительно уменьшается.



    Рисунок 4.4 – Принцип работы транкинговой системы

    Средняя нагрузка в транкинговой системе обычно варьируется в пределах от десятков до сотен абонентов. Факторами, определяющими нагрузочные возможности системы, являются режимы работы (индивидуальная или диспетчерская связь), частота обращения абонентов и показатель уровня обслуживания, исходя из чего, определяется необходимое число ретрансляторов. Качество обслуживания характеризуется вероятностью Р получения доступа к свободному каналу с первой попытки. Следует иметь в виду, что транкинговые системы связи, имеющие выход в ТфОП, должны рассчитываться из средней нагрузки на канал не менее 0,25 Эрл при вероятности блокирования вызова менее 0,05.

    4.3 Типы транкинговых систем

    Транкинговые системы отличаются разнообразием. Одним из главных признаков транкинговой системы является возможность группирования абонентов по общим интересам. По этой причине трафик в основном замыкается внутри транкинговых сетей (до 90 %), а выход большинства абонентов на ТфОП предполагается в редких случаях. Предоставление разного набора услуг зависит от приоритетов, установленных внутри системы.

    Особенность транкинговых систем - предусмотрена возможность обеспечения связи между абонентами системы без выхода на ретрансляторы. В системах, ориентированных на организацию сетей связи общего пользования (например, сотовых), такая возможность отсутствует.

    Как и все системы радиотелефонной связи, транкинговые системы на абонентском участке используют радиоканал. Способ его организации в разных транкинговых системах различный: дуплексный, симплексный, и двухчастотный симплекс, т.е. когда прием и передача ведутся на разных частотах, однако технически не обеспечена одновременная двухсторонняя передача информации.

    По способу предоставления радиоканала транкинговые системы делятся на системы с каналом управления и без него. В системах без канала управления используются различные аналоговые и цифровые протоколы управления, соединение в которых устанавливается на любом свободном радиоканале и определяется путем сканирования со стороны абонентской станции.

    Системы с аналоговыми протоколами управления по отношению к системам с цифровыми протоколами менее эффективны, так как требуют на установление соединения больше эфирного времени. В таких системах число радиоканалов приходится ограничивать из-за относительно большого времени установления соединения. В них обычно имеет место неравномерная загрузка приемопередающего оборудования, которая отрицательно сказывается на качестве работы приемопередатчиков. Системы без канала управления более дешевы по сравнению с системами, имеющими канал управления. Системы с каналом управления более совершенны, чем без него. При этом способ выделения канала управления (закрепленный или распределенный) не принципиален.

    В системах с закрепленным каналом управления имеется специально выделенный канал управления (т.е. один канал управления выделен для передачи и приема сигналов управления, а остальные для передачи информации). В системах с распределенным каналом управления выделение для него конкретного канала динамическое, т.е. в разные моменты времени используются разные частотные каналы. В системах с каналом управления могут использоваться различные внутренние протоколы управления.

    Для транкинговых систем связи в Российской Федерации выделены частоты в диапазонах: 160 (147-170); 400 (401- 406, 412 - 417, 422 - 427); 800 (815 - 820, 860 - 865) МГц.

    В настоящее время на рынке средств подвижной связи помимо отечественных систем сухопутной подвижной связи (АЛТАЙ, ВОЛЕМОТ) в большом количестве представлено оборудование различных зарубежных производителей, которое позволяет развернуть сети транкинговой радиосвязи радиальной, радиально-зоновой либо квазисотовой структур, работающих в различных диапазонах частот и предоставляющих потребителям определенный набор услуг.

    4.4 Система “АЛТАЙ”

    Долгое время была единственным видом подвижной связи общего пользования на территории бывшего СССР. Даже в 1994 г. сети связи АЛТАЙ работали в 120 городах, численность абонентов составляла 53% общего числа абонентов мобильной связи в России.

    Первоначально система АЛТАЙ (рис. 4.5) строилась как радиальная с одной зоной обслуживания. Она состоит из центральной станции (ЦС), диспетчерских пунктов (ДП), абонентских станций (АС). Взаимодействует с ТфОП, обеспечивая связь АС системы между собой и абонентами ТфОП. Количество абонентов с правом автоматического установления исходящих соединений ограничено. Связь АС с абонентами ТфОП, не имеющими права на автоматическое соединение, осуществляется через диспетчерские пункты.

    Полоса частот передачи сигналов от ЦС к АС - 337, 1375 - 341,8125МГц и от АС к ЦС - 301, 1375 - 305,8125 МГц. В этой полосе организовано 188 радиоканалов с шириной полосы 25 кГц. Все каналы диапазона разделены на определенные группы, каждая из которых называется стволом. Весь диапазон разбит на 22 ствола, все стволы, кроме 7-го, имеют по 8 каналов. Ствол 7 имеет 7 каналов.

    Комплект оборудования системы АЛТАЙ обеспечивает возможность создания одной зоны с использованием радиоканалов одного ствола. Размер зоны определяется радиусами действия ЦС и АС, который в зависимости от высоты антенны и ландшафта составляет 20 - 40 км. Все каналы доступны всем АС. Один комплект системы АЛТАЙ содержит до 300 АС, из которых 100 имеют право автоматической связи с ТфОП, остальные связываются с ТфОП через оператора ДП. В состав оборудования зоны могут входить до 18 ДП. Всем АС зоны предоставлено право автоматической связи между собой. ЦС подключается к АТС ТфОП четырьмя исходящими СЛ.

    Последующее развитие технических решений на базе электронной АТС КВАНТ-Е, приемопередающих станций ППС-4В, нескольких стационарных и мобильных портативных АС позволяет создавать сети, построенные по принципу радиально-зоновой или даже псевдосотовой архитектуры, в которой может быть использовано до 32 радиоканалов. Подобные сети могут строиться поэтапно.

    При увеличении числа АС система наращивается путем установки дополнительных ППС (т.е. базовых станций).



    Рисунок 4.5 - Структура сети АЛТАЙ

    АЛТАЙ - система с децентрализованным управлением, в которой для передачи сигналов управления (например, вызовов) используется любой свободный канал. Сигналы управления - аналоговые, в виде тональных посылок.

    4.5 Система “ВОЛЕМОТ”

    ВОЛЕМОТ работает в диапазоне частот около 330 МГц, в котором может быть организовано 188 дуплексных радиоканалов. Для передачи сигналов от БС к АС используется диапазон 337,1375 - 341,8125 МГц, а для передачи сигналов от АС к БС соответственно 301,1375 - 305,8125 МГц. Каналы отстоят друг от друга на 25 кГц.

    ВОЛЕМОТ содержит (рис.4.6): центральную коммутационную станцию (ЦКС), зоновые коммутационные станции (ЗКС), если это необходимо, базовые (БС), абонентские радиостанции (АС). Система имеет сотовую структуру и может быть построена таким образом, что зоны радиосвязи, перекрываясь, обеспечивают сплошное покрытие территории или, как показано на рис.6, остаются участки, на которых связь не обеспечивается.

    В зоне используются от 2 до 60 радиоканалов. ЦКС обычно размещается в зоне с наибольшим количеством абонентов и подключается к телефонной сети общего пользования (ТфОП) и БС. Количество соединительных линий (каналов) между любой БС и ЦКС равно количеству радиоканалов данной БС. Легко заметить, что такая структура сети допустима только при большой концентрации абонентов в центральной зоне и малой в периферийных зонах. Дело в том, что соединения абонентов периферийных зон со стационарными абонентами, находящимися в той же зоне, оказываются излишне “длинными”, так как устанавливаются через соединительные линии между БС и ЦКС и далее обратно в свою зону через ТфОП.

    Если количество абонентов в периферийных зонах велико, то целесообразно обеспечить возможность их непосредственного соединения с абонентами АТС, минуя ЦKC. Это позволяет сократить количество соединительных линий (СЛ) между БС периферийной зоны и ЦКС, а также исключить участие в местных соединениях (в периферийной зоне) ТФОП, которая связывает периферийную зону с зоной ЦКС, для этого предусмотрена установка в периферийных зонах зоновых коммутационных станций (ЗКС). ЗКС подключается к ЦКС и к АТС ТфОП основной зоны.



    Рисунок 4.6 - Структура системы ВОЛЕМОТ

    В периферийной зоне с ЗКС соединения абонентов с местными абонентами ТфОП осуществляется через ЗКС и местную АТС, а соединения с абонентами основной и других периферийных зон (если они есть) - через ЗКС и ЦКС . При этом количество СЛ между ЗКС и ЦКС может быть значительно меньше количества радиоканалов зоны, так как весь местный график пропускается, минуя эти СЛ.

    Кроме того, предусматривается возможность организации между ЗКС и ЦКС до 4-х соединительных линий, которые включаются в ЦКС на правах радиоканалов, занимая канальную емкость ЦКС. В ЗКС для подключения таких линий предусмотрены специальные комплекты магистральных каналов.

    ВОЛЕМОТ позволяет создавать сети, имеющие центральную и до 15 периферийных зон с ЗКС или без них. Общее количество радиоканалов в сети без ЗКС не должно превышать канальной емкости ЦКС - 89 радиоканалов (половина общего числа 188 дуплексных радиоканалов). Установка в периферийной зоне ЗКС позволяет организовать до 19 радиоканалов, заняв 2-4 канальных ввода ЦКС для подключения ЗКС, т.е. установка в периферийных зонах ЗКС позволяет увеличить общее количество радиоканалов в сети с 89 при простейшей схеме сети до 345 (60 каналов в центральной зоне, по 19 каналов в 15 периферийных зонах при 2 СЛ между ЦКС и ЗКС). При этом естественно предполагается использование радиоканалов с одинаковыми частотами в территориально разнесенных зонах сети.

    Для организации связи в регионах с низкой абонентской плотностью в системе, кроме периферийных зон при ЦКС (первичных), предусмотрена возможность организации до 7 периферийных зон при ЗКС (вторичных), образуя сеть ЗКС. Предельная емкость сети определяется техническими ограничениями коммутационных станций, составляющей для ЦКС - 10 тыс. АС, для ЗКС - 1 тыс. АС.

    4.6 Системы стандарта “SMARTRUNK”

    Система SmarTrunk (1992 г.) специально разработана для применения в сельских местностях и развивающихся странах. За короткий срок технология SmarTrunk стала мировым стандартом. На сегодня более тысячи систем обслуживают сотни тысяч абонентов по всему миру. SmarTrunk II - это новое поколение популярной радиотелефонной системы.

    Система имеет следующие технические данные:
  • рабочий диапазон частот 147 - 174 МГц (VHF) и 403 - 470 МГц (UHF);
  • количество каналов - до 16 дуплексных;
  • количество абонентов зависит от типа используемого контроллера: ST-850, ST-852, ST-853, и в последнем случае достигает 4096;

  • типы вызовов:
  • абонент системы - ТфОП,
  • абонент - абонент системы,
  • групповой вызов,
  • срочный и аварийный вызовы,
  • приоритетный вызов,
  • диспетчерский вызов;

  • тип сигналов управления: аналоговый DTMF (SmarTrunk) или цифровой BPSK (SmarTrunk II). Сигналы передаются в голосовом диапазоне перед установлением соединения. Метод управления основан на сканировании абонентских радиостанций.

    Основным элементом системы (рис. 4.7) является многоканальная базовая станция, оснащенная ретрансляторами (приемопередатчиками) и транкинговыми контроллерами. Все радиоканалы полностью независимы друг от друга, это позволяет в случае необходимости разносить оборудование системы на значительное расстояние.



    Рисунок 4.7 - Структурная схема 4-канальной сети

    Контроллер каждого канала имеет выходы на 2 двухпроводные абонентские линии. Обычно один из выходов подключается к АТС ТфОП, а второй к местной (учрежденческой) АТС (У АТС) либо к спутниковой линии связи. Набор в линию импульсный или тональный (DTMF). Набор со стороны абонента АТС (У АТС) тональный или импульсный (через детектор “щелчков”). При использовании специального конвертера можно перейти от двухпроводных абонентских линий к трехпроводным соединительным линиям, что дает каждому абоненту полный телефонный номер без донабора в тональном режиме. (DTMF). Здесь надо учитывать, что отечественные ТФ аппараты не имеют режима DTMF, а Министерство связи РФ запрещает использование двухпроводных абонентских линий для входа в ТфОП.

    Комбайнер - устройство, позволяющее складывать сигналы от нескольких передатчиков, направлять их в общую передающую антенну и обеспечивающее развязку сигналов и их фильтрацию. Тип комбайнера зависит от разноса каналов по частоте. Если каналы расположены с разносом не менее 150 кГц для диапазона VHF и не менее 250 кГц для диапазона UHF, то в качестве комбайнеров применяются объемные резонаторы с затуханием в полосе частот не более 3,5 - 4 дБ. При разносе каналов менее 150 кГц (например, 12,5 или 25 кГц) применяются комбайнеры гибридного типа.

    При этом в тракт передачи вносится существенное затухание: при сложении 2-х сигналов 3,8 дБ, при сложении 4-х - более 7 дБ и более 10 дБ (10 раз по мощности) при сложении 8 каналов, поэтому для транкинговой системы, имеющей 8 каналов с разносом по частоте 25 или 12,5 кГц, используется разделение каналов на 2 четверки, работающие каждая на свою передающую антенну. В результате расстройки комбайнера в процессе эксплуатации могут возникать перекрестные помехи между рабочими каналами транкинговой системы и возрастать уровни побочных излучений, создающих помехи другим радиосредствам.

    Центральным элементом системы SmarTrunk является контроллер, подключенный к приемопередатчику рабочего канала. Он отвечает за загрузку своего канала, вырабатывает сигналы управления, определяет, может ли АС использовать данный канал, каковы его привилегии, в том числе по выходу в ТфОП.

    Связь между подвижными абонентами в системе организуется следующим образом. После включения питания каждая АС начинает последовательно просматривать все радиоканалы, заложенные в ее памяти, в поисках вызывного сигнала. При обнаружении своего вызывного кода она прекращает сканирование и подает звуковой сигнал, оповещающий владельца о поступлении вызова. После этого начинается диалог между абонентами.

    При необходимости вызвать какую-либо из АС по радиоканалу или выйти в ТфОП пользователь набирает код желаемого вызова. АС последовательно просматривает доступные радиоканалы, и, найдя свободную частоту, обеспечивает связь с приемопередатчиком базовой станции. Предоставляя канал пользователю, радиостанция оповещает его об этом звуковым сигналом. Далее производится набор номера ТфОП или добавочного номера подвижного абонента. После этого пользователь ведет разговор.

    Чтобы позвонить подвижному абоненту с ТфОП, надо набрать телефонный номер одного из приемопередатчиков системы и после звукового сигнала соединения набрать добавочный номер нужного абонента. Если система имеет несколько БС и местоположение абонента неизвестно, можно попытаться найти его в зоне действия других приемопередатчиков.

    Система SmarTrunk II существенно расширила идеологию SmarTrunk . В ней введен цифровой протокол сигнализации, что обеспечивает большую дальность связи, повышенную защиту от несанкционированного доступа. Предусматривается дистанционное отключение АС с диспетчерского пункта для предотвращения доступа в систему нелегальных пользователей и нарушителей.

    4.7 Системы стандарта МРТ 1327

    Стандарт МРТ 1327 имеет статус общеевропейского и принят в качестве основного для транкинговых систем в России. Его протокол разработан в Великобритании в диапазоне 174 - 225МГц для радиосетей общего пользования. Впоследствии протокол получил широкое распространение в Европе и стал стандартом для производителей транкингового оборудования. Постепенно МРТ распространился и на другие диапазоны частот и в настоящее время транкинговая аппаратура стандарта МРТ 1327 выпускается для диапазонов 146-174, 300-380, 400-520 МГц и даже 800 Мгц. Предельные параметры систем МРТ-1327 (свыше 1 млн. абонентских адресов, до 1024 управляющих каналов и практически неограниченное количество рабочих каналов) позволяют строить транкинговые сети любого масштаба, вплоть до покрывающих целые регионы и страны.

    К системам стандарта МРТ-1327, которые являются системами с закрепленным каналом управления, относятся ACTIONET фирмы NOKIA, ACCESNET фирмы ROHDE&SCHWARZ, TAITNET фирмы TAIT и другие. Существуют три основных конфигурации транкинговых систем стандарта МРТ-1327:
  • одноцентровая;
  • многозоновая, включающая несколько одноцентровых;
  • региональная, объединяющая несколько многозоновых систем.

  • Базовая станция одноцентровой системы состоит из ретрансляторов с канальными контроллерами (по одному на каждый канал) и контроллера центра. Один из каналов является управляющим, остальные - рабочими (каналами трафика). Управляющий канал используется для передачи служебной информации от контрольного центра абонентским станциям и обратно.

    Многозоновая система состоит из нескольких одноцентровых (до 10) и центра управления системой, который по линиям связи соединяется с ретрансляторами. В отличие от сотовых сетей для межцентровых соединений могут быть использованы обычные телефонные линии, что позволяет снизить стоимость системы. Количество линий, соединяющих ретрансляционный центр с центром управления, может быть меньше числа каналов ретранслятора и определяется предполагаемым трафиком межцентровых соединений. Центр управления собирает и хранит информацию о местонахождении и перемещениях подвижных абонентов.

    В системе стандарта МРТ 1327 один радиоканал выделяется под канал управления. Именно по этому каналу передается вся служебная информация (коды вызова, индивидуальные номера радиостанций, статусные сообщения и т.д.) между базой и абонентскими радиостанциями. Остальные каналы используются для обмена информацией.

    Известны две основные разновидности транкинговых систем протокола МРТ 1327, которые выпускаются рядом фирм, - это системы с архитектурой: централизованного управления и децентрализованного распределенного управления. К первым относятся системы ACCESSNET фирмы ROHDE&SCHWARZ, ACTIONET фирмы NOKIA некоторые другие. К системам с распределенным управлением относятся системы TAITNET фирмы TAIT, а также МРТ 1327, выпускаемые фирмами MOTOROLA и ZETRON.

    В системах с централизованным управлением, типичным представителем которых является система ACCESSNET фирмы Rohde&Schwarz, базовый контроллер (сотовый контроллер) играет основную роль в работе системы. В этом контроллере сосредоточены как функции управления радиоканалами, так и блоки, реализующие обмен согласно протоколу МРТ 1327, интерфейсы для стыковки с телефонными сетями и т.д. Базовый контроллер также отвечает и за стыковку с другими сотами транкинговой сети. Следует отметить, что основными особенностями структуры с централизованным управлением являются наличие выходов в телефонные сети в каждой соте и возможность организации межсотовых связей, минуя коммутатор центральной (региональной) соты. Типовая структура многосотовой сети стандарта МРТ-1327 на базе оборудования ACCESSNET представлена на рис.4.8.

    К системам с распределенным управлением относится система TAITNET. Это транкинговая система полностью соответствующая стандарту МРТ 1327, производится фирмой TAIT (Новая Зеландия). Система уникальна но сравнению с другими аналогичными системами с динамическим распределением каналов, поскольку архитектура сети основана на полностью распределенной коммутации. Это позволяет минимизировать число соединительных линий между базовыми радиостанциями, не требует использования мощных и, следовательно, дорогих центральных коммутаторов, тем самым существенно сокращает капиталовложения при организации инфраструктуры системы.

    Транкинговая система TAITNET строится по модульному принципу, что обеспечивает возможность поэтапного развития. Система, построенная по данному принципу, позволяет гибко менять свою конфигурацию и размер в соответствии с требованиями заказчика.

    В состав ретрансляционной базовой станции входят блок управления центра, контроллеры отдельных радиоканалов, приемопередатчики на каждый радиоканал и антенно-фидерные устройства.

    Один центр может содержать до 24-х радиоканалов. Один из каналов должен быть обязательно выделен в качестве управляющего, и использоваться для приема запросов от мобильных станций и передачи им управляющей информации. Остальные каналы центра используются непосредственно для осуществления радиосвязи (трафиковые каналы). Для обеспечения максимальной пропускной способности системы на этапе программирования ее работы задается, что если длина очереди запросов на соединение превысит некоторое пороговое значение, управляющий канал обязан перевестись в режим обслуживания трафика.

    Каждый канал центра состоит из ретранслятора (приемопередатчика) и блока управления каналом (БУК). БУК обеспечивает прием и передачу управляющих данных по радио через управляемый им приемопередатчик, а также непосредственно реализацию протоколов МРТ 1327. БУК способен поддерживать как управляющий, так и трафиковый каналы, таким образом, управляющий канал может работать в трафиковом режиме и наоборот.



    Рисунок 4.8 - Многосотовая сеть стандарта МРТ – 1327 системы АССЕSSNЕТ

    По транкинговой сети наравне с передачей телефонных сообщений возможна пересылка буквенно-цифровых сообщений, цифровых данных и сообщений статуса. Для приема этих сообщений мобильные радиостанции оснащаются информационным терминалом, оборудованным многострочным жидкокристаллическим дисплеем и функциональной клавиатурой.

    Оборудование системы может поставляться в широкополосной или узкополосной версии. Широкополосная версия имеет ширину канала 25 кГц, узкополосная - 12,5 кГц. Система может работать в следующих частотных диапазонах: 66 - 88, 136 - 174, 175 - 225, 330 - 380, 400 - 520 МГц.

    Этот стандарт получил широкое распространение в России наряду с такими дешевыми псевдотранкинговыми системами, как SmarTrunk. Внедрением этого протокола активно занимается системный интегратор - фирма РКК.

    В последнее время в России появляются системы на базе оборудования ACCESSNETD, которые обеспечивают совместную работу как в аналоговом, так и в цифровом режимах. При использовании цифрового формата передачи система имеет следующие параметры: скорость передачи цифровых данных в канале (оцифрованный голос) составляет 4,8 Кбит/с. При этом используется стандартная полоса 12,5 или 25 кГц. Такая низкая скорость передачи при высоком качестве достигается использованием современных алгоритмов оцифровки голоса. В составе базового оборудования применяются те же базовые станции, что и в аналоговых системах ACCESSNET, а также транкинговые контроллеры ММХ-64 и DMX-64.

    Применяемые в ACCESSNET-D абонентские цифровые радиостанции производства компании DeTeWe автоматически переключаются в аналоговый режим, если их вызывают абоненты, оснащенные традиционными аналоговыми радиостанциями.

    4.8 Система стандарта ТЕТRА

    Стандарт TETRA (Terrestrial Trunked Radio) - наземное транкинговое радио) разрабатывался на основе технических решений и рекомендаций GSM, создавался как единый общеевропейский цифровой стандарт.

    Транкинговые системы, использующие стандарт TETRA, эффективно и экономно поддерживают коллективное использование сети различными организациями, осуществляя взаимную секретность и безопасность. Виртуальная организация сети в стандарте TETRA позволяет каждой организации работать независимо, но получать преимущества большой высокоуровневой системы с эффективным распределением ресурсов.

    В современных условиях очень важна совместимость сетей различных типов, что было принято во внимание при разработке технологии TETRA. Сети TETRA облегчают соединение с внешними сетями, и в частности, с ТфОП, частными телефонными сетями, сетями передачи данных. Качество соединений будет зависеть только от величин управляющей и контрольной систем сети. Все эти соединения могут быть доступны и с мобильного радиотерминала.

    В системах стандарта TETRA информационный обмен обеспечивается с помощью так называемых служб телесервиса. Предусматриваются два вида информационного обмена: передача речи и передача данных.

    Для систем стандарта TETRA могут использоваться диапазоны частот от 150 до 900 МГц, однако реально в Европе за службами безопасности закреплены диапазоны 380 - 385/390 - 395 МГц, а для коммерческих организаций предусмотрены диапазоны 410 - 430/450 - 470 МГц и 870 - 876/915 - 921 МГц. В системах стандарта TETRA используется метод временного разделения каналов. На одной частоте организовано 4 физических канала, т.е. 4 временных интервала (слота), которые составляют кадр длительностью 56,67 мс, соответственно 18 кадров - мультикадр. Слот содержит 510 бит информации, из которых 432 информационные.

    В начале временного интервала передается пакет 36 бит, предназначенный для установки мощности излучения, далее следует первый информационный блок 216 бит, синхропоследовательность 36 бит, второй информационный блок 216 бит и, наконец, защитный блок 6 бит, исключающий перекрытие соседних каналов. В частотной области выделенный диапазон частот разделен на отдельные каналы с шириной полосы 25 или 12,5 кГц.

    Благодаря модульному принципу изготовления оборудования, сети связи стандарта TETRA могут быть построены с различными иерархическими уровнями и различным географическим расположением (от локального до национального). Структура сети может быть построена на основе сравнительно небольших, но полных подсетей ТЕТRА (рис. 4.9), соединенных друг с другом с помощью межсистемного интерфейса для создания общей сети.

    Под подсетью обычно понимают автономную сеть, состоящую из следующих элементов:
  • базовой приемопередающей станции (BTS - Base Transceiver Station), обеспечивающей связь в определенной зоне (ячейке), основные функции которой состоят в обеспечении связи с мобильными станциями пространственно разнесенного радиоприема, управлении выходной мощностью мобильных станций и радиоканалами, шифровании сигналов;
  • устройства управления базовой станцией (BCF - Base Station Control Function) - представляет элемент сети с коммутационными возможностями, который управляет несколькими базовыми станциями и обеспечивает доступ к внешним сетям (например, ТфОП, ЦСИО и др.).



  • Рисунок 4.9 - Структура сети ТЕТРА


  • контроллера базовой станции (BSC- Base Station Controller), имеющего гибкую модульную структуру, обладающего большими по сравнению с BСF коммутационными возможностями, позволяющего обмениваться данными между несколькими BСF, так же как и BСF, обеспечивающий доступ к внешним сетям и дополнительно имеющий возможность выполнять функции сопряжения с другими подсетями TETRA и управления базами данных;
  • диспетчерский пульт, подключенный к контроллеру базовой станции по проводной линии связи и обеспечивающий обмен информацией между оператором (диспетчером) и пользователями, в частности, для широковещательного и группового вызовов и др.
  • мобильные и стационарные радиостанции (MS - Mobile Station, FRS - Fixed Radio Station) терминал технического обслуживания и эксплуатации, подключенный к BSF и предназначенный для контроля за состоянием системы, проведения диагностики неисправностей, учета тарификационной информации, внесения изменений в базу данных и т.п.

  • 5. Сети сотовой связи
    5.1 Система сотовой связи стандарта GSM

      1   2   3


    Учебный материал
    © bib.convdocs.org
    При копировании укажите ссылку.
    обратиться к администрации